[发明专利]具有聚合涂层的多孔膜及其制备和使用方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求均于2011年12月29日提交的美国专利申请号13/339,960、13/339,996和13/340,052的优先权；它们的公开内容通过引用而全文结合到本文中。

发明领域

本公开总体涉及永久接枝聚合涂层的多孔膜，以促进生物分子在所述多孔膜上的固定。还描述了制备和使用具有这些聚合涂层的改性多孔膜的方法。

背景

多孔膜(例如硝化纤维素膜)常规地用于多种过程，包括需要固定一种或多种生物分子的生物学应用。这些生物分子包括但不限于蛋白质(例如，抗体)和核酸(例如，脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA))。需要膜用于固定生物分子，用于例如免疫测定、体外诊断测试(特别是护理点诊断方法)和在生物学样品(例如，血液、尿、唾液、痰、其它身体分泌物、细胞和组织样品)中分析物或生物分子分离，用于多种生物学过程和医疗技术。

硝化纤维素膜呈现硝化纤维素膜和生物分子之间基本上非特异性的相互作用，并且研究人员传统上依赖该被动关联作为在多种“捕集”型固定方法中使用硝化纤维素膜的基础。然而，对硝化纤维素膜和关注的生物分子之间的该被动相互作用的依赖可导致在许多生物学应用中成功使用硝化纤维素膜的复杂化，因为其必然限制可在硝化纤维素膜上固定的生物分子的量。取决于该被动结合过程，虽然对于其中分析物或生物分子以足够高的浓度存在于待分析的生物学样品中的某些应用可能足够，对于这些被动的物理吸收性质的该依赖限制传统的基于硝化纤维素膜的技术，例如，在其中分析物或生物分子的量低并且可能通过已知的组合物和标准方法“不可检测”的疾病状态中。

先前的研究已利用多种技术来将多孔膜(例如，硝化纤维素膜)改性，以改进在多孔膜基底上生物分子的结合或固定。促进生物分子与多孔膜结合的方法包括但不限于氨等离子体处理、氧等离子体处理、“桥接”分子的共价键合和硝化纤维素膜的羟基胺处理。这些技术和膜改性还未实现本领域技术人员期望的目标。

本领域需要将多孔膜改性(例如，化学改性)的新的方法，以改进关注的生物分子(例如，蛋白质和核酸)与多孔膜基底的固定和结合。这样的改性多孔膜(包括改性硝化纤维素膜)适用于例如免疫测定、体外诊断测试(例如，护理点诊断应用)和在生物学样品中分离关注的生物分子的技术。此外，改性多孔膜将允许提高生物分子(例如，DNA、RNA和蛋白质，特别是抗体)与多孔膜的结合，从而导致改进的免疫测定和诊断测试的特异性和灵敏度、降低数量的错误阳性和错误阴性测试结果、降低的生物学样品中分析物或生物分子的所需最小浓度、在例如免疫测定和护理点诊断(特别是检测甚至以少量存在于生物学样品中的分析物和生物分子的那些)中精确的生物分子检测。本申请的改性多孔膜将进一步缩短精确检测生物分子的存在所需的时间，从而还提供更快速的阳性或阴性测试结果。因此，有利的是提供具有聚合物涂层的多孔膜，所述涂层改进生物分子与这些多孔膜的固定和结合。通过新型生产方法，可进一步产生改性多孔膜。

概述

本文描述改性多孔膜。在一个具体的实施方案中，多孔膜包含至少一种接枝到所述多孔膜的聚合物的涂层。聚合物涂层通常与多孔膜膜永久(例如，共价)结合。在本发明的某些方面，多孔膜为硝化纤维素膜。聚合物可通过任何方法与多孔膜接枝，包括产生自由基，例如通过使电子束(电子束)反应性部分衍生化，其中当暴露于电子束辐射时，电子束反应性部分使聚合物涂层与多孔膜永久键合。对于公开的组合物和方法，或者自由基可通过以下产生：包括但不限于紫外辐射、γ辐射、电晕放电和使用化学引发剂。

在其它实施方案中，本文公开的改性多孔膜包含至少一种含环氧基团的化合物的聚合物涂层。如下使含环氧基团的化合物接枝到所述多孔膜：使用电子束辐射和含有电子束反应性部分的可变长度的聚合物(标记为“聚-(A)_x聚合物”)在所述多孔膜上产生自由基，在聚-(A)_x聚合物和官能团“B”之间形成键合的“链接”，所述官能团“B”能与存在于生物分子上的化学基团反应，从而导致形成聚合物涂层，例如，与多孔膜永久结合的含环氧基团的化合物，例如GMA。