可操作的分子标记聚合物制造技术

本发明专利技术提供了一种通过可逆加成片断链转移（ＲＡＦＴ）制备用于检测目标分析物的分子标记聚合物的方法。该方法包括提供具有通式Ｌ↓［３］Ｍ的络合物，其中，Ｌ是β－二酮配体，其含有链转移片断，且Ｌ↓［３］可以是相同或不同的配体，Ｍ是镧系元素；将该络合物与目标分析物反应以提供含有目标分析物的加成物；将加成物与单体和交联剂共聚以提供聚合物；且将目标分析物从聚合物移除以提供分子标记聚合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及含有螯合镧系元素的分子标记聚合物以及制备它们的方法。
技术介绍
大量的有机磷化合物被用作杀虫剂和神经剂。例如，基于有机磷的杀虫剂，包括对氧磷、对硫磷和二嗪农广泛地用于农业中，且产生的环境污染也被广泛地记载。由于它们的毒性和在水中相对高的溶解性，基于有机磷的杀虫剂对饮用水和水生动物的生命造成了明显的威胁。因此，需要监控这些物质在工业废水、农业排放物以及其它环境中的量以确定与联邦和政府规定的顺应性和其它的安全方针，以及废水处理的效率。此外，基于有机磷的神经气体，包括塔崩和有机-氟磷化合物沙林和索曼，尤其是用作可以在战场上使用或恐怖分子在城市人口区域使用的化学武器。对于这些物质的使用，以及从老化的贮存设备泄漏，促进了能提供对这些化合物具有实时监控性的易使用可携带装置。化学传感器必须满足两个目标(1)发展能鉴别一个分子或分子团的特定化学品识别元件，和(2)一种信号转换的方法，其中，分子的存在能引起材料的物理性质中可测的变化。尽管这些目标并不是一直能分开的，但化学传感器成功的设计需要两者均被满足。大部分转换方法基于光学、电阻、表面声波或电容测定。这些已良好发展的方法由于它们的易操作性、灵敏度和成本而占据了大部分市场。然而，传感器中的化学识别元件远远地落后。事实上，大部分化学传感器的报告建议如果仅可以获得适宜的化学识别单元，就能制备大量其它的装置。错误的装置是获得化学识别的通常途径，该化学识别容许合理的设计以及在稳定和可重复方式下的材料安装。本专利技术解决了基于该问题的分子标记聚合物(MIPs)的制造。MIP通常描述为塑料模型或感兴趣的分子的模型，其中，该识别是基于形状的，更像是锁和钥匙。MIPs通过将感兴趣的分子加入可以化学包含在聚合物中的粘合物分子的溶液中。参见图1。这些粘合物通常对目标具有亲和力并形成络合物。将这些络合物保持在一起的相互作用包括π-π相互作用、氢键、金属络合物键，甚至是共价键形式，但它们必须是可逆的。这些粘合物还必须具有化学官能团，该官能团对于聚合物是可逆的键合。乙烯基用于制备大量聚合物的常规官能团，例如聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇和聚乙烯氯。目标粘合络合物可以溶解在过量的基底单体(例如苯乙烯)和可能的其它添加剂中，例如交联物和致孔剂(溶剂)(porogens)。在常规的传感器制备中，获得了包括基底和粘合物的固态塑料物质，其与聚合物/交联物和目标分子化学键合。该目标是可以移除的，这是由于其与粘合物是可逆地键合。其离开后的空腔永久地成形为目便的形状。用于有机磷化合物的传感器可以基于镧系元素离子的发光。例如参见美国专利No.6,749,811B2，其通过参考引入其中。当镧系元素具有激活配体时，该方法得到增强。如果配体可以聚合，则能够制备MIP传感器。然而，最好的激活配体，例如β-二酮酸，当添加乙烯取代基时，可能会失去络合镧系元素的能力。因此，所需要的是一些用于聚合而制备适宜于传感器的MIP的其它方法。
技术实现思路
根据本专利技术的第一实施方式，提供了一种用于检测目标分析物的分子标记聚合物的制备方法。该方法包括步骤(a)提供含有通式L3M化合物的络合物，其中，L相同或不相同，并是含有相同或不相同链转移片断的β-二酮配体，且M是镧系元素；(b)使络合物与目标分析物反应以提供含有目标分析物的加合物；(c)在有效聚合条件下将加合物与单体和交联剂共聚以提供聚合物；以及(d)从聚合物移除目标分析物以提供分子标记聚合物。根据本专利技术的第二方式，提供了一种含有如下反应产物的聚合物(a)含有通式L3M化合物的络合物，其中，L相同或不相同，并是含有相同或不相同链转移片断的β-二酮配体，且M是镧系元素，该络合物能键合欲检测的分析物；(b)单体；以及(c)任选的交联剂，其中，所述聚合物通过暴露于欲检测的分析物而产生可检测的发光。根据本专利技术的第三方式，提供了一种分子标记聚合物，该分子标记聚合物通过如下步骤获得(a)提供以下物质的反应产物，(i)含有通式L3M化合物的络合物，其中，L相同或不相同，并是含有相同或不相同链转移片断的β-二酮配体，且M是镧系元素，和(ii)目标分析物；(b)在有效聚合条件下使步骤(a)的反应产物与单体和任选的交联剂共聚以形成聚合物；以及(c)从聚合物移除目标分析物以提供分子标记聚合物，该聚合物选择性地键合目标分析物，并在目标分析物与其键合时，产生可测的发光改变。附图说明以下，通过如下附图对各种实施方式进行描述图1是阐述进行分子标记以获得分子标记聚合物已知方法的概略流程图；和图2是阐述实施例1-5中所述合成方法的概略流程图。优选实施方式的详述本专利技术涉及用于激活镧系元素发光的分子标记聚合物的制备方法，因此提供了用于目标分析物，例如有机磷化合物选择性的多个标准，并事实上消除了对于错误阳性读取的可能性。镧系元素，已知为稀土元素，由具有原子数为57-71的元素组成。如本文中使用的，术语“镧系元素”是指如下周期表的元素镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和镥(Lu)。在本专利技术中，镧系元素被选作转换物质是由于三价镧系元素离子具有优异的分光性质，例如长的发光周期和窄的带宽，通常只有几纳米。具有窄带发光的优选镧系元素离子包括钐、铕、镝、铽和钕的+3价离子，铕是最优选的。如本文中使用的，术语“分子标记分子”、“分子标记聚合物”和“MIP”是指类似分子模型的结构，其在模板或模板分子上具有补充键合位置空间的预有机化的相互作用的片断。相互作用的片断例如可以是亲合配体的化学基团。相互作用片断的集合结构对于模板物质在标记聚合物的选择粘合性产生影响。术语“选择粘合性”是指与其它非模板分子相比，标记聚合物对模板分子(例如有机磷化合物)显示出的优先的、可逆的粘合。选择粘合包括标记分子对其模板分子的亲和力与专一性。分子标记分子的来源可追溯到Linus Pauling的想法人体使用外来的侵入物质作为模板组装出新的蛋白质补体(例如抗体)。尽管后来证实了这并不是抗体如何在体内选择，但该模板的概念激励了显著的想法和研究。分子标记在材料中，例如在聚合有机材料中产生了特定的识别位置。已知的分子标记技术包括在官能单体或单体混合物存在下的交联材料。模板分子与官能单体的补充部分产生相互作用，可以是共价或其它的相互作用，例如离子键、疏水键或氢键，使得可以在基底材料上提供用于模板分子的识别位置。然后，从基底移除模板分子以留下“腔”或识别位置。Pauling建议通过使用目标抗原排列抗体的补充形状可以获得特定的形状。因此，非特定的分子可以形成特定目标的轮廓，且当目标被移除时，能维持形状，以向抗体提供重新粘合抗原的性质。该方法已知为“分子标记”或“模板”。目标或模板分子通过在具体位置产生的相互作用指出了内含抗体的位置，以及抗体中的补充位置。允许补充连接的该位置是对特定种类具有静电吸引力的原子的某种排列。这些局部的原子排列有时也指“官能团”。分子上的官能团有利于限定分子的所有化学性质。通常，MIP必须尽可能具有模板分子的可逆拓扑结构。例如，如果模板分子在特定结构上具有阳离子基团，则MIP必须在该位置上具有阴离子基团本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测目标分析物的分子标记聚合物的制备方法，包括如下步骤：（ａ）提供含有通式Ｌ↓［３］Ｍ化合物的络合物，其中，Ｌ相同或不相同，并是含有相同或不相同链转移片断的β－二酮配体，且Ｍ是镧系元素；（ｂ）使络合物与目标分析物反应 以提供含有目标分析物的加合物；（ｃ）将加合物与单体和交联剂共聚以提供聚合物；以及（ｄ）从聚合物移除目标分析物以提供分子标记聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：格伦E索瑟德，乔治M默里，
申请(专利权)人：约翰霍普金斯大学，
类型：发明
国别省市：US[美国]