[发明专利]标定和表征亚微孔的致密星状聚合物

说明书

本发明涉及一种标定和表征具有微孔的物质的方法，所述孔的孔径为8至10，000（0.0008至1μm）之间，所述的物质包括天然的或人工合成的膜，或是离散的生物粒子，例如病毒、酶或蛋白质。

在过去二十年间，在医学和生物学领域中的许多技术成就促进了对微观世界或用肉眼看不见的物质的认识。标定和表征孔径分布在0.1微米（μm）到10μm（1000至100，000，1μm＝10，000）之间的微孔的方法已为人们所了解。

这一孔径范围覆盖了大多数细菌的大小和形状，例如立克次氏体Rickettside和枝原体（0.1至3μm），流感嗜血杆菌（0.2至0.3μm×0.5至2μm），大肠杆菌（0.5×10至30μm），炭疽杆菌（1至1.3×3至10μm）以及血细胞（70μm）。与此相比，人类视觉的极限是40μm。

但是，这些已知的方法对于标定和表征直径更小的微孔，例如直径为0.1μm（1000）到0.001μm（10）之间的微孔还不能令人满意。可以在这一直径范围内测量的离散的生物粒子，包括病毒，例如呼肠孤（Reo）病毒和能引起灰质炎的病原脊髓灰质炎病毒（0.031μm）;发育障碍豆形病毒（0.02μm）;流感病毒（0.1μm）;重要的蛋白质，例如胰岛素（直径0.005至0.006μm）;血细胞中的载氧血红蛋白分子（直径0.008-0.01μm）;β-脂蛋白（直径0.02μm）和其他各种亚细胞成份，例如由膜蛋白形成的生物通路，这种通路可使养分、离子和其他必需的物质进入动植物细胞。关于膜蛋白，在N.Urwin和Hendersor所著《在生物膜中的蛋白质的结构》（“科学的美国”。1984年2月，第78至94页）一文中已有论述。

标定和测量这种通路的微孔和现有技术目前所获得的成就是有限的，这是因为设计一种象细胞通路（0.0015至0.002μm）这样小的圆形结构是非常困难的。例如，这些已知工艺技术应用了这样一种结构，这种结构是随意盘成螺旋形的，当与一个孔径小于测量结构的微孔相接触时，就会发生蠕动，或散开。测量结构的这种蠕动或散开又引起了很大的测量误差，测量需要数周甚至数月才能完成。这种测量结构包括非球形的低分子量的化合物和蛋白质。例如一种低分子量类型的糖类-葡聚糖，当通过尺寸比葡聚糖分子小的孔时会发生蠕动。葡聚糖分子能够伸展开来并象蛇一样通过微孔。使用这种可变形的分子作为探测物，引起了对被测分子直径大小的准确性的严重怀疑。

因此，人们非常强烈地要求提供一种精密的、准确的、可靠的标定和表征具有亚微孔的物质的方法。

广义地讲，本发明是一种测量和表征物质的孔径的方法，这种物质具有至少一个直径为10，000（1μm）或更小的孔。此方法包括以下步骤：

（a）令所述物质同大量具有至少一个从核心发散出去的核心分枝的致密星状聚合物相接触，每一核心分枝至少具有一个末端基团，且（1）.末端基团与核心发散出去的核心分枝之比为2∶1或更大些;（2）.在致密星状聚合物中的末端基的密度至少是伸展的普通星状聚合物的1.5倍，这种普通星状聚合物具有类似的核心和单体残基，以及相似的分子量和核心分枝数目，在伸展的普通星状聚合物中每一分枝只带有一个末端基团;（3）.致密星状聚合物的分子体积等于或小于所述伸展的普通星状聚合物的分子体积的80%;（4）.致密星状聚合物的二维分子直径分布在8至10，000（0.0008至1μm）的范围内;

（b）使至少一个分子直径等于或小于所述孔的致密星状聚合物穿过或进入所述孔;

（c）测量那些穿过或进入所述孔的致密星状聚合物或者测量那些没有穿过或进入所述孔的致密星状聚合物，或者是联合测量那些穿过或进入所述孔的致密星状聚合物以及那些没有穿过或进入所述孔的致密星状聚合物，从这些测量结果计算所述孔的直径。

在本发明的某种较为局限的和优选的实施例中，有一种用致密星状聚合物测量两维分子直径为8至500（0.0008至0.05μm），特别是8至100（0.0008至0.01μm）的微孔的方法。在具有分子直径为40-500至10，000（0.004-0.05至1μm）的孔的物质中，本发明的方法可以利用桥连共价致密星状聚合物和树枝状聚合物。在40-500A（0.004-0.05μm）范围之间不论使用树枝状聚合物还是桥连共价树枝状聚合物，都很好。实际上可以用本发明测量或表征其孔的那些物质的类型或数目是没有限制的，所要求保护的方法尤其适用于测量和表征人工合成或天然的膜的孔。本发明的方法特别适用于和反渗透与超过滤过程结合在一起进行。