具有增强的结合容量的配体官能化基材制造技术

本发明专利技术公开了一种可用于生物材料捕集的制品，所述制品包括(a)多孔基材；和(b)所述多孔基材上承载的聚合物，所述聚合物包含至少一种单体的共聚单元，所述单体由以下基团组成：(1)至少一个一价烯属不饱和基团，(2)至少一个选自酸性基团、除胍基之外的碱性基团、以及它们的盐的一价配体官能团，和(3)多价间隔基团，所述多价间隔基团直接键合到所述一价基团，以便通过具有至少六个链中原子的链将至少一个烯属不饱和基团和至少一个配体官能团连接在一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权声明本专利申请要求2013年10月3日提交的美国临时专利申请61/886177的优先权，该临时专利申请的内容在此以引用方式并入本文。
本专利技术涉及包含配体官能化基材的制品，在其它方面，涉及用于制备和使用所述制品的方法。
技术介绍
目标生物材料，诸如病毒和生物大分子(包括活细胞的组分或产物，例如蛋白质、碳水化合物、脂质和核酸)的检测、定量、分离和纯化一直以来都是研究人员的目标。从诊断上来讲，检测和定量是重要的，例如，作为各种生理条件(诸如疾病)的指示。生物大分子的分离和纯化对治疗性用途和生物医学研究十分重要。聚合物材料已广泛用于多种目标生物材料的分离和纯化。此类分离和纯化方法可基于多个结合因子或机制中的任何一者，该多个结合因子或机制包括离子基团的存在、目标生物材料的尺寸、疏水相互作用、亲和相互作用、共价键的形成等。基于膜的技术，尤其是一次性的形式，在生物医药和疫苗制造工艺中变得越来越重要。膜已用于无源的、基于尺寸的分离(例如，在病毒清除应用中)，并且最近已用于有源过滤(例如，在纯化工艺的后期用于清除微小污染物)。然而，官能化膜(包括官能化的承载聚合物的膜)通常具有相对较低的生物材料结合容量，这通常限制它们在大规模纯化中的使用。因此，多孔珠粒色谱树脂(承载离子交换或其它交互配体官能团)已替代官能化膜，标准化地用于“捕集和洗脱”型蛋白纯化工艺。
技术实现思路
因此，我们认识到，存在对于具有相对较高的生物材料结合容量的配体官能化基材(具体地讲，配体官能化膜)的需要。同时还需要相对简单、有成本效益和/或有效的配体官能化方法(例如，涉及相对易于获取的起始物质和/或相对较少的工艺步骤)。简而言之，在一个方面，本专利技术提供了可用于生物材料捕集的制品。该制品包含(a)多孔基材；和(b)所述多孔基材上承载的聚合物，所述聚合物包含至少一种单体的共聚单元，所述单体由以下基团组成：(1)至少一个一价烯属不饱和基团，(2)至少一个选自酸性基团、除胍基之外的碱性基团、以及它们的盐的一价配体官能团，和(3)多价间隔基团，其直接键合到所述一价基团，以便通过具有至少六个链中原子的链将至少一个烯属不饱和基团和至少一个配体官能团连接在一起。优选地，所述多孔基材为多孔膜(更优选地，多孔聚合物膜)。配体官能团优选地选自羧基、膦酰基、磷酸根、磺酸根、硫酸根、硼酸根、叔氨基、季氨基以及它们的组合。所述多价间隔基团优选地包含至少一个氢键合部分。已发现，可通过使用在单体的可聚合基团与配体官能团之间具有多原子间隔基团的某些单体来制备具有相对较高结合容量的配体官能化基材。所述单体包括配体官能化的烯属不饱和化合物，其中至少一个配体官能团与至少一个烯属不饱和基团被具有至少六个链中原子的连接链分离或隔开。当自由基聚合时，此类单体提供承载聚合物的配体官能团，所述配体官能团与所得的聚合物链或聚合物主链被具有至少六个链中原子的连接链分离或隔开。令人惊奇的是，此类聚合物的配体官能团可在与目标生物材料进行相互作用时尤其有效。与承载衍生自单体的聚合物(其中配体官能团与烯属不饱和基团被较短连接链分离)的对应多孔基材相比，承载聚合物(优选地承载接枝聚合物)的多孔基材可表现出意想不到的更高的生物材料结合容量。通过在单体的连接链中包括至少一个氢键合部分可令人惊奇地进一步提高结合容量。通过使用自由基聚合技术和可衍生自易得的起始物质的单体可以相对容易地制备此类配体官能化基材。配体官能化基材可用于各种不同应用，包括捕集、结合或纯化相对中性的或带电荷的生物材料，诸如，病毒和其它微生物、蛋白质、细胞、内毒素、酸性碳水化合物、核酸等。因此，在至少一些实施例中，包含上述配体官能化基材的本专利技术的制品可满足上文提到的具有相对较高生物材料结合容量的配体官能化基材(具体地讲，配体官能化膜)的需求。此外，在至少一些实施例中，本发明的制品制备方法可满足对相对简单、具有成本效益和/或有效的配体官能化方法(例如，涉及相对易于获取的起始物质和/或相对较少的工艺步骤)的附带需求。在另一方面，本专利技术还提供了用于制备本专利技术的制品的方法。所述方法包括：(a)提供多孔基材；以及(b)提供具有聚合物的多孔基材，所述聚合物包含至少一种单体的共聚单元，所述单体由以下基团组成：(1)至少一个一价烯属不饱和基团，(2)至少一个选自酸性基团、除胍基之外的碱性基团、以及它们的盐的一价配体官能团，和(3)多价间隔基团，所述多价间隔基团直接键合到所述一价基团，以便通过具有至少六个链中原子的链将至少一个烯属不饱和基团和至少一个配体官能团连接在一起。在另一个方面，本专利技术还提供了用于捕集或清除目标生物材料的方法。所述方法包括：(a)提供至少一种包含至少一个过滤元件的本专利技术的制品；以及(b)使含有目标生物材料的流动生物溶液喷射到该过滤元件的上游表面上足够时间，以实现目标生物材料的结合。在另一个方面，本专利技术另外提供了可自由基聚合的化合物或单体，其由以下基团组成：(a)至少一个一价烯属不饱和基团，(b)至少一个选自含磷的酸性基团、含硼的酸性基团以及它们的盐的一价配体官能团，和(c)多价间隔基团，所述多价间隔基团直接键合到所述一价基团，以便通过具有至少六个链中原子的链将至少一个烯属不饱和基团和至少一个配体官能团连接在一起。优选的化合物或单体包括可由式V表示的那些，其可通过用L’置换下式I中的L来获得，其中L’为包含杂原子的基团，其包含选自含磷的酸性基团(优选膦酰基或磷酸根)、含硼的酸性基团(优选硼酸根)和它们的盐的至少一个一价配体官能团。具体实施方式在以下具体实施方式中，描述了各组数值范围(例如，特定部分中的碳原子数的数值范围、特定组分的量的数值范围等等)，并且在每组数值范围内，范围的任何下限都可与范围的任何上限配对。这种数值范围另外旨在包括包含在该范围内的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等等)。如本文所用，术语和/或意指所列要素中的一个或全部，或所列要素中的任何两个或更多个的组合。词语“优选的”和“优选地”指在某些情况下可提供某些有益效果的本专利技术实施例。然而，其它实施例在相同或其它情况下也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施例的表述并不暗示其它实施例是不可用的，且并非意图将其它实施例排除在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生物材料捕集的制品，所述制品包括(a)多孔基材；和(b)所述多孔基材上承载的聚合物，所述聚合物包含至少一种单体的共聚单元，所述单体由以下基团组成：(1)至少一个一价烯属不饱和基团，(2)至少一个选自酸性基团、除胍基之外的碱性基团以及它们的盐的一价配体官能团，和(3)多价间隔基团，所述多价间隔基团直接键合到所述一价基团，以便通过具有至少六个链中原子的链将至少一个所述烯属不饱和基团和至少一个所述配体官能团连接在一起。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.03 US 61/886,1771.一种用于生物材料捕集的制品，所述制品包括
(a)多孔基材；和
(b)所述多孔基材上承载的聚合物，所述聚合物包含至少一种单体
的共聚单元，所述单体由以下基团组成：(1)至少一个一价烯属
不饱和基团，(2)至少一个选自酸性基团、除胍基之外的碱性基
团以及它们的盐的一价配体官能团，和(3)多价间隔基团，所述
多价间隔基团直接键合到所述一价基团，以便通过具有至少六
个链中原子的链将至少一个所述烯属不饱和基团和至少一个所
述配体官能团连接在一起。
2.根据权利要求1所述的制品，其中所述多孔基材为多孔膜；和/或其
中所述多孔基材为聚合物。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的制品，其中所述一价烯属不饱
和基团选自乙烯基、1-烷基乙烯基以及它们的组合。
4.根据权利要求1或前述权利要求中任何其它项所述的制品，其中所
述一价配体官能团为包含杂原子的基团。
5.根据权利要求1或前述权利要求中任何其它项所述的制品，其中所
述一价配体官能团选自羧基、膦酰基、磷酸根、磺酸根、硫酸根、
硼酸根、叔氨基、季氨基以及它们的组合。
6.根据权利要求1或前述权利要求中任何其它项所述的制品，其中所
述多价间隔基团为包含链中杂原子的烃基。
7.根据权利要求1或前述权利要求中任何其它项所述的制品，其中所
述多价间隔基团包含至少一个氢键合部分。
8.根据权利要求7所述的制品，其中所述氢键合部分选自羰基亚氨
基、硫代羰基亚氨基、亚氨基羰基亚氨基、亚氨基硫代羰基亚氨
基、氧羰基亚氨基、氧硫代羰基亚氨基以及它们的组合。
9.根据权利要求1或前述权利要求中任何其它项所述的制品，其中所
述链具有至少七个链中原子。
10.根据权利要求1或前述权利要求中任何其它项所述的制品，其中所
述链具有不超过50个链中原子。
11.根据权利要求1或前述权利要求中任何其它项所述的制品，其中所
述链具有9至16个链中原子。
12.根据权利要求1或前述权利要求中任何其它项所述的制品，其中所
述单体为由以下通式表示的类别中的一者
CH2＝CR1-C(＝O)-X-R2-[Z-R2]n-L(I)
其中
R1选自氢、烷基、环烷基、芳基以及它们的组合；
每个R2独立地选自亚烃基、杂亚烃基以及它们的组合；
X为-O-或-NR3-，其中R3选自氢、烃基、杂烃基以及它们的组
合；
Z为杂亚烃基，其包含至少一个氢键供体、至少一个氢键受体
或它们的组合；
n为整数0或1；并且
L为包含杂原子的基团，其包含选自酸性基团、除胍基之外的
碱性基团、和它们的盐的至少一个一价配体官能团。
13.根据权利要求1或前述权利要求中任何其它项所述的制品，其中所
述聚合物接枝到所述多孔基材。
14.一种用于生物材料捕集的制品，所述制品包括
(a)多孔聚合物膜；和
(b)接枝到所述多孔聚合物膜的聚合物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·K·拉斯马森，C·A·博特霍夫，G·W·格里斯格拉贝尔，S·科拉克雅谭，J·I·亨布里，R·T·小菲茨西蒙斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US