[发明专利]用于光学传感器的共价连接的尼罗蓝衍生物

说明书

相关申请交叉引用

本申请要求2005年11月10日提交的美国临时专利申请第60/735,314号 的优先权，该文献全文参考结合入本文中。

关于联邦资助研究的声明

本发明是在国家科学基金(资助号BIO8-004-00)以及国家卫生局(资助 号DE14590和EB002189)的资助下作出的。美国政府享有本发明的某些权 利。

发明背景

本发明涉及用来检测样品中的目标离子的系统，以及将所述系统用于 临床实验室设备的方法。

在此申请中，在括号内引用了各种参考文献。这些公开出版物的内容 都全部参考结合入本申请中，以更全面地描述本发明所述领域的状态。这 些参考文献的完整出处可参见说明书末尾、权利要求书之前。

离子分析中一种很重要的传感平台是大块光极(bulk optode)，其包含涂 覆在合适的载体上的聚合物膜，所述聚合物膜中包覆着选择性的和亲油性 的离子载体、显色离子载体(chromoionophore)以及离子交换剂。显色离子载 体是用于离子选择性光极的常规的亲油性pH指示剂。这些染料经常需要足 够的亲油性(logP_TLC>10.6)，大的摩尔消光系数，高的化学稳定性和光稳定 性，以及对H⁺的高选择性(1，2)。根据显色离子载体未质子化形式的电荷， 它们可分为中性和带电显色离子载体。在过去的二十年里，人们合成了一些 列不同碱度的亲油性H⁺选择性显色离子载体(2)。所述亲油性H⁺选择性显色 离子载体可以与不同的离子载体相结合，设计用于特殊分析所需要的具有 不同测量范围的光极(2)。

许多这样的显色离子载体是高度亲油性的，适用于常规的应用。但是， 基于这些显色离子载体的光极在未稀释的血清之类的亲油性样品中表现出 短的寿命。另外，当传感器的尺寸减小到微米范围(3)或纳米范围(4，5)的微 粒的时候，增塑剂和其它传感器组分的浸出更为剧烈。另外，用这些传感 器进行体内测量时，为了防止可燃性响应，以及为了避免相邻的微球体之 间交叉污染，包含显色离子载体的传感组分被固定在聚合物基质上。

在较早的工作中，显色离子载体已经共价连接在官能化的聚(氯乙 烯)(6，7)和聚氨酯基质上(8)，但是这些聚合物无法在不使用增塑剂的情况下 使用，导致更长的响应时间。另一方面，非生色离子载体在聚合物上的固定 也已经受到广泛的研究。用于Na⁺、K⁺和Pb²⁺的选择性离子载体已经共价接 枝到聚硅氧烷基质上，被用来制造CHEMFET传感器(9，10)。

Kimura介绍了一种溶胶-凝胶技术，用来固定离子载体和离子交换剂 (11，12，13)。另一种离子载体接枝的方向是通过一步溶液聚合法使可聚合的 离子载体与空白聚合物共聚。这种步骤被用来将以下组分共价连接到丙烯 酸类聚合物之上：两种亲水性冠醚型钾选择性离子载体，4′-丙烯酰基酰氨基 苯并-15-冠-5(AAB15C5)和4′-丙烯酰基酰氨基苯并-18-冠-6(AAB18C6)(14， 15，16)，一种钠选择性离子载体，4-叔丁基杯[4]芳烃四乙酸四乙基酯(17)， 钙离子载体，N，N-二环己基-N′-苯基-N′-3-(2-丙烯酰基(propenoyl))羟苯基 -3-氧杂戊烷二酰胺(AU-I)(16)，以及可聚合的阴离子型离子交换剂(18)。这 种过程很简单，这是其优于上述大部分其它方法的一个重要优点。相对于 基于游离的未结合的离子载体的ISE，这些包含接枝的离子载体的聚合物表 现出相同的选择性和改进的寿命。

人们需要改进的显色离子载体以弥补现有技术的缺陷。

发明简述

根据一个实施方式，本发明涉及包含pH指示剂、间隔基和可聚合基团 的可聚合组合物的合成。所述可聚合基团可以是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。 所述间隔基可以是烷氧基、丙氧基或者羟苯甲酰基(oxybenzoyl)。所述组合 物可具有图1中NB1或NB2的结构。

根据一个实施方式，本发明还涉及一种指示聚合物(indicating polymer)，其包含一种组合物与一种共聚单体的共聚物，所述组合物包含pH 指示剂、间隔基和可聚合基团。所述共聚单体可包括丙烯酸酯或甲基丙烯 酸酯。任选地，所述共聚单体包括甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸癸酯。任 选地，所述共聚单体包括聚(丙烯酸正丁酯)。