向物质表面引入功能性官能团的方法技术

本发明专利技术涉及一种向物质表面引入功能性官能团的方法。本发明专利技术提供一种将含有功能性官能团的化合物和脂质混合，然后引入到物质表面的方法。本发明专利技术所涉及的方法例如包括：将含有功能性官能团的化合物和脂质混合，从而形成脂质体的步骤；以及向上述物质表面引入上述脂质体的步骤。与现有的化学表面处理方法相比，本发明专利技术涉及的向物质表面引入功能性官能团的方法不仅工艺简便、缩短了时间，而且在物质表面固定受体，具有高效率及高再生性的效果。此外，不需要使用各种试剂，方法简单，即使是非化学领域技术人员也能够容易掌握。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种表面化学技术，尤其涉及一种。在此，具有代表性的功能性官能团为固定受体所需的官能团或其本身为具有受体功能的官能团。
技术介绍
在利用生物传感器(biosensor)、气体传感器(gas sensor)、纳米(粒子)诊断或纳米给药(drug delivery)领域，脂质体(liposome)诊断或脂质体给药领域，以及色谱分析等多个领域中，向物质(例如固体或颗粒)表面引入含有特定功能的功能性官能团(functional group)非常重要。这些官能团可以用于固定起到受体作用的生物高分子(biological macromolecules),而且其本身也可以用于分子识另Ij (molecular recognition)。在脂质体表面固定受体的情况，通常使用较多的是在磷脂酰乙醇胺 (phosphatidylethanolamine ；PE)的脂质上引入特定官能团的方法。这是由于PE的头部基团(head group)上含有氨基(amino group)，从而容易引起化学反应。例如，制备含有PE 的脂质体，将该脂质体与N-琥珀酰-3-2-联硫基吡啶-丙酸盐(N-succinimidyl pyridyl dithiopropionate ；SPDP)等化合物反应，生成二硫代嘧啶基(dithiopyridyl group)(参照图1)。在这里使含有硫醇基的受体进行反应，进而通过双硫键使受体固定。但是这种在表面引起化学反应的方法会有反应效率低、繁琐、再生性差的缺点。在生物传感器的金属表面固定受体的情况，通常使用较多的是在金属表面形成自组装单分子层(self-assembled monolayer, SAM)的方法。根据硫原子和金属表面的化学吸附键和烃链之间的疏水性引力，使得一端含有硫醇基的烷基硫醇化合物在金属表面自发地形成自组装单分子层。这时如果在烷基硫醇化合物的含有硫醇基的一端的对立端上含有特定的官能团，可以利用该官能团固定其它分子。例如，用Il-^tSi烷酸(11-mercapto-l-undecanoic acid, MUA)等化合物制备自组装单分子层后，使得在上述自组装单分子层表面的羧基依次与N-乙基-N' -(3- 二甲基氨基丙基)碳二亚胺(N-ethyl-N' -(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide ；EDC) 和N-羟基琥珀酰亚胺(N-hydroxysuccinimide ；NHS)进行反应，在原来羧基的位置引入 NHS基，从而使该位置能够与含有氨基的受体分子进行反应(参照图2)。当受体分子含有硫醇基的情况，用11-氨基-1-十一烷硫醇 (ll-amino-1-undecanethiol)等化合物制备自组装单分子层后，使自组装单分子层表面的氨基与N-(马来酰亚胺基丁酸)琥珀酰亚胺酯{N- succinimide ； GMBS}反应，在原来氨基的位置引入马来酰亚胺基(maleimide)，从而能够固定含有硫醇基的受体分子。此外，在固定抗体时，使抗体和高碘酸钠(sodium m-periodate)(或碘酸钠)反应，从而在抗体含有的碳水化合物上形成醛基。采用与固定氨基相同的方法，在金属表面引入NHS基，然后与碳酰胼(carbohydrazide)反应，从而引入叠氮基(azide group)。在这里使得含有醛基的抗体进行反应，会形成席夫碱(Schiff's base)，将该席夫碱再与氰基硼氢化物(cyanoborohydride)反应，从而使结合稳定(参照图3)。综上所述，按照现有方式利用酰胼(hydrazide)官能团固定抗体的情况，如果从形成SAM的传感芯片开始要经过EDC/NHS反应、碳酰胼(carbohydrazide)反应、乙醇胺 (ethanolamine)反应、抗体固定反应、氰基硼氢化物反应等5个步骤，总花费时间约为3 4小时。像这样在SAM上引起化学反应的方法与在脂质体上引起化学反应的情况同样存在反应性低、繁琐、再生性差的问题，因此也使用一些含有固定所需官能团的烷基硫醇化合物。例如，混入端部含有NHS基的二硫基(十一烷酸琥珀酰亚胺酯) (参照图4)等化合物形成SAM，不需要附加反应就能够在SAM表面引入能够使含有氨基的分子反应的NHS基。但是像这种含有特定官能团的烷基硫醇化合物难于合成，不仅费用昂贵，而且稳定性差，因此不能够广泛使用。为了解决这种化学固定法的缺点，以往也会使用固定抗生物素(avidin)蛋白的传感芯片。抗生物素蛋白含有与生物素(biotin)选择性地强烈结合的特性，因此用化学方式将生物素与受体分子进行结合不仅简单，而且如果是抗体的情况，也可以购买事先与生物素结合了的抗体。并且，将结合了生物素的受体附加在固定有抗生物素蛋白的传感芯片上，能够在短时间内使受体简单地进行固定。但是抗生物素蛋白比较容易变性，因此含有抗生物素蛋白的传感芯片难于保存，并且价格昂贵。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题本专利技术是为了克服上述现有技术的局限性而完成的，其主要目的在于提供一种不需要经过多个步骤的化学反应，就能够向物质表面引入一种功能性官能团的简单易行的引入官能团的方法。本专利技术的另一目的在于，不仅能够容易地引入以往通过化学反应不能够引入或难于引入的官能团，而且通过利用便宜的材料向物质表面引入功能性官能团，从而在有关表面化学技术方面提高经济效益。解决技术问题的技术手段根据本专利技术的是提供一种将含有功能性官能团的化合物和脂质混合，引入到物质表面的方法。本专利技术涉及的方法的特征为，例如包括将含有功能性官能团的化合物和脂质混合，从而形成脂质体的步骤；以及向上述物质表面引入上述脂质体的步骤。本专利技术涉及的上述“物质” 一般是指金属、陶瓷、脂质体、半导体、高分子中的任何一种。并且，这些物质可以是指生物传感器、气体传感器、纳米物质、色谱分析介质、半导体、 高分子、脂质体等构成表面的物质。在此，功能性官能团应从广义上解释为，为了赋予物质特定的机能所必须的官能团。具有代表性的功能性官能团可以是固定受体所必要的官能团或其本身为具有受体功能的官能团。并且，上述本专利技术涉及的“受体”从广义上应理解为直接或间接地连接在物质表面，从而能够与靶物质相互作用的物质。这些受体中，具有代表性的有用于利用生物传感器、气体传感器、纳米(粒子)诊断或纳米给药，脂质体诊断或给药、色谱分析(chromatography)等多个领域的生物高分子或有机官能团。不仅可以使用抗体或激素等蛋白质，还可以使用核酸或碳水化合物等任何物质来作为生物高分子。可以使用从羧基或氨基到复杂的生物素或叶酸(folic acid)等任何一种形态的官能团来作为有机官能团。有益效果与现有方法相比本专利技术涉及的利用脂质体向固体或粒子表面引入功能性官能团的方法既简便、又缩短了时间，不但在固定受体上具有高效及高再生性的效果，而且能够引入用现有方法不能够引入的官能团。由于上述效果，本专利技术涉及的方法在向例如生物传感器，气体传感器，色谱分析介质，用于传递药物的纳米物质、用于诊断的纳米物质等表面引入功能性官能团方面是非常有利的。附图说明图1示出了根据现有技术制备含有PE的脂质体，然后将该脂质体与SPDP反应生成二硫代嘧啶基(dithi本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种向物质表面引入功能性官能团的方法，其特征在于，所述方法为将含有功能性官能团的化合物与脂质混合后引入到物质表面。

【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：崔锡正，
申请(专利权)人：江陵原州大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：KR