用於化學過程的沉積試劑的製作方法

2023-12-02 17:17:41 1

專利名稱：用於化學過程的沉積試劑的製作方法
本申請要求保護的是按照35U.S.C§119(e)(1)的申請日為1997年7月29日的臨時申請60/054,070的權益。
本發明涉及在一固相支持體上可靠並可重複地沉積用於進行化學過程的試劑的方法和由此產生的固相支持體，其中在某些實施方案中，這些試劑在固相支持體上是以圖案的形式排列的。本發明進一步提供了控釋包囊，這些包囊排列在固相支持體上，用於推遲或控制容器暴露給液體之後包囊的內容物溶解所花費的時間。本發明的方法是利用靜電和電場來製備載體和控釋包囊的。
在進行臨床、法醫、環境、研究、質量控制和其它各種測定或化學過程時，經常需要進行大量的平行反應或處理，例如提供許多實驗樣品和進行對照反應。這些反應或化學過程中的每一種都典型地需要相同的試劑啟動。那些在臨床或其它科學實驗室工作的技術人員將認識到大多數勞動量大的煩瑣工作都涉及到建立一個過程。這種煩瑣工作也是過程中變異源的首要嫌疑之一。認識到這一點，Eastman-Kodak開發了薄膜形式啟動試劑的臨床分析器，該薄膜形式的啟動試劑是利用與生產照相軟片類似的乳化技術製備的。這些分析器現在由Johnson Johnson臨床診斷公司(Raritan，NJ和Rochester，NY)以Vitros牌分析器銷售。乳化技術在實施時是複雜的並且不易與試劑形成薄膜，這是因為試劑在用於製備薄膜的溼乳劑中不夠穩定或不能充分溶解。另外，該技術只限於將試劑施加於薄膜中，而不太適於將試劑以圖案的形式施加於載體的若干分隔開的位置上。
本發明提供了固相支持體，可利用靜電或控制場沉積技術以高度的精確性和重複性將用於化學過程的試劑施加到這些載體上。那些在溶液中不穩定的試劑能夠通過以下幾種方式沉積下來(a)以乾粉的形式，(b)利用限度地暴露給溼的色料載色劑(toner vehicle)或(c)通過選擇一種溼的色料載色劑，在該載色劑中試劑更穩定。在任何一種上述的情況下，試劑都是以層壓在固相支持體上的非液體(「乾燥」)形式儲存的。這些沉積方法默許這樣兩種試劑，即，在被儲存於相同載體時，這兩種試劑可典型地發生反應或反之彼此不相容。例如，其中的這些試劑不具有顯著的蒸汽壓，從而可沉積在相同的薄層中，而避免過長時間地暴露給使反應加速的溶液。或者，可應用多個包括若干分開層的復層，以使兩種試劑彼此的暴露最小。
本發明還提供了用於試劑或其它化合物的包囊，其中這些試劑或其它化合物被控釋層包覆或摻和。在一種應用方式中，這些試劑或其它化合物能夠在另外的化合物已經溶解之後再從包囊中釋放出來進入液體中。於是，例如第二抗體和檢測試劑只有在已經提供了用於支持與第一抗體的結合反應的試劑之後才能被釋放出來。或者，在另一個例子中，推遲試劑溶解進入測定過程中的時間，直到經過足夠長的時間使實驗或對照樣品被加入到整個反應容器中為止。發明概述在一個實施方案中，本發明提供了一種其上乾式沉積了第一固相層的固相支持體，該固相層至少包括了在第一溶液中進行的化學過程中所用的第一化合物。本發明默許以下穩定形式，其中第一化合物無論是(i)儲存在第一溶液中還是(ii)在具有第一層的一種或多種其它化合物的溶液中都不穩定。
在第二實施方案中，本發明提供了一種適於進行化學測定的孔狀盤或盒，至少一個孔(優選的是兩個、多個或所有孔)上面沉積有第一固相層，該固相層包括一種或多種用於支持在第一溶液中進行的化學過程的化合物，其中向每一個孔中加入第一液體，以溶解所述的一種或多種化合物。
本發明還提供了一種其上沉積有第一固相層的固相支持體的製備方法，該固相層至少包括了用於在第一溶液中進行化學過程的第一化合物，所述的製備方法包括產生用於將具有第一電荷的粒子吸引到固相支持體表面的電磁力，以及使所述表面與包含第一層材料的帶電粒子接觸。
該方法可包括(1)在第一過程中，通過將與第一極性相反的第二極性離子指向所述表面而在表面上產生第二極性電荷來產生電磁力；或者(2)在第二過程中，通過在固相支持體表面產生電場來產生電磁力。在這些方法中，例如通過監測傳感電極上的沉積物或者監測光密度或螢光度或所沉積的材料可監測所沉積的材料的量，而這時靶量的沉積物已經開始消除電場或去掉未粘附的帶電粒子。
在另一實施方案中，本發明提供了一種其上沉積有第一化合物和延時釋放組合物的固相支持體，其中，當固相支持體暴露給可溶解第一化合物的第一液體時，由於延時釋放薄層的存在而推遲了第一化合物的溶解。加入到延時釋放組合物上的一層材料可包括比第一化合物溶解更快的第二化合物。
在又一實施方案中，本發明提供了一種在盤的若干個孔中進行化學過程的方法，其中指定一個或多個孔來接收能夠溶解在第一液體中的樣品，該方法包括以下步驟(i)提供其中已經沉積有延時釋放組合物的若干個孔，該組合物包括可溶解於第一液體中的延遲釋放反應試劑，(ii)將第一液體加入到所有孔中，以及(iii)例如與步驟(ii)同時或緊隨其之後，將樣品加入到所指定的孔中，以便在將第一液體加入到孔中之後的一個特定的時間段之前，使每個所指定的孔接收樣品，其中延時釋放組合物可保證實質上推遲了延遲釋放反應試劑溶解到第一液體中，直到特定的時間段之後。或者，該方法可包括(a)提供若干個孔，其中延時釋放組合物包括可溶解於第一液體中的反應試劑，並且其表面被一個包含有可溶解於第一液體中的早期釋放反應試劑的薄層所包覆，以及(b)向所有孔中加入第一液體並向指定孔中加入樣品，其中延時釋放組合物確保通過溶解早期釋放反應試劑而首先支持第一反應過程的條件，並且實質上推遲釋放反應試劑的溶解保證了第二反應過程的條件。
在另一實施方案中，本發明提供了一種在其表面上包括一個若干第一固相層的非重疊圖形的固相支持體，其中每個第一固相層包括在溶液中或以汽相形式進行的化學過程中所用的第一化合物。附圖的簡要說明

圖1示出了一種浮動電極裝置。
圖2示出了材料A和材料B的沉積圖形。
圖3A和3B顯示了孔狀盤，在這些孔中有材料沉積其中。
圖4示出了一種具有控釋性質的基質。定義為了本申請的目的，下列術語應該具有以下所示的含義。特別是，為了解釋權利要求書，這些術語的定義應該控制在此處所出現的其它文獻中的相反詞義的任何意義之外。●附著(Attached)對於″attached″、″attachment″、″attaching″以及相關詞彙，本申請人意指使化合物結合或吸附到具有足夠強度的固相支持體表面上，以便在具有以下這樣的前提下在該表面進行液固相化學過程，該前提是化合物將保持結合在固相支持體上或者至少足夠量的化合物將保持結合，從而不破壞該過程的意圖。例如，化學過程是以表面結合的化合物不會被提取到所接觸的液體中為前提的，這是由於，例如，表面結合的化合物不會較好地存在於本化學過程的隨後的液相步驟中；然而，化合物被提取到所接觸的液體中的有害程度取決於特定的反應方法。類似地，化學過程是以具有足量的表面結合的化合物仍然在產生與表面相關的檢測信號時起作用為前提的。在一個優選的實施方案中，至少具有大約10％(更優選的是至少大約20％，還要優選的是至少大約50％，再進一步優選的是至少大約80％，還要進一步優選的是至少大約95％)的化合物在化學反應之後仍然結合在表面上。在一個特別優選的實施方案中，有超過約99％的表面結合的化合物在化學過程之後仍然結合在表面上。●乾式沉積(Dry deposited)材料如果在沒有被加入到液體載色劑中的情況下而發生沉積，則稱作「乾式沉積」。●共價附著化合物的命名原則其中，化合物藉助共價鍵附著到固相支持體上，這種結合實際上意指最初沉積的化合物與最後附著到載體上的化合物從嚴格的化學意義上講是不同的。然而，為了本申請的目的，所沉積的化合物與以共價附著到固相支持體上而形成的衍生物是充分一樣的，特別是感興趣的化合物的性質保持為附著到固相支持體上的形式。●核酸用於本發明的核酸序列優選的是脫氧核糖核酸。然而，也可以是核糖核酸序列或核酸類似物，設計保持核酸的氫鍵以及鹼基配對性質的有意義的化合物，但是在例如對核酸酶的敏感性方面卻與天然核酸不同。●實質上推遲「實質上推遲」溶解到第二液體中意指充分延遲，從而只要在一特定的時間段之前將樣品加入到給定的孔(反應容器)中，對時間敏感的測試方法就可以基於第一液體加入到孔中的時刻而不是在樣品加入的時刻進行。發明的詳細描述化學、生物化學和分子生物學反應都需要加入許多試劑組分。這些試劑可以包括酶、緩衝劑、鹽、有機和無機化合物以及大分子。當試劑以液體的形式存在時，這些試劑的最優化混合物配方是有吸引力的。許多試劑在所要求的濃度下是不相容的。而且，混合物的穩定性以及儲存要求又強制要求了其它一些條件。
目前，都要求過程的使用者將試劑的儲存溶液等分到許多測定管瓶中。這個過程是費力的或者需要昂貴的自動化設備，並且容易出現誤差。1.靜電和受控的電場沉積在靜電沉積方法中，基質被充分電分離，從而靜電荷能夠聚集到基質上。聚集電荷的一種方式是利用光電效應的優勢。在這種方法中，將基質暴露到對來自基質表面的條電荷(strip charges)(特別是電子)有效的電磁輻射中。其它方法包括摩擦生電、等離子處理、感應充電和電暈充電。在一個更優選的方法中，使離子發射器定向於在其上欲產生電荷的表面並運行起來。這些可控制地靜電沉積帶電材料(例如粉末)的離子印片(ion printing)的方法詳細地記載在申請號為08/471,889(申請日1995年6月6日)、08/659,501(申請日1996年6月6日)和08/733,525(申請日1996年10月18日)的美國專利申請中，這些文獻在此全部作為參考文獻。
應該注意到，沉積材料的帶電粒子的平均荷質比例是已知的，有效沉積的粒子的質量可根據預先聚集在基質上的電荷量而相對精確地預測出來。特別是，對於所給出的基質類型，可編輯校準資料庫。對於所施用的離子的給定的平均荷質比，可校準所聚集的電荷與沉積質量在一系列給定的材料和充電條件方面的關係。在生產規程中，利用諸如1996年6月10日提出的美國專利申請08/661,211和08/661,210中所述的測速儀和改進的石英晶體監測器可監測粒子的平均荷質比。這些文獻在此全部作為參考文獻。該直觀的荷質監測器通過將電壓施加到晶體(例如石英晶體)上而獲得振動頻率、監測當暴露給帶電粒子時振動頻率的變化以及使這些變化與撞擊監測器的粒子質量相關來起作用。另一荷質監測器利用C.B.Schein和J.Cranch在J.Applied Phys.465140,1975中所述的罐籠排出方法(cage blowoff method)。由於使用了一個或多個荷質監測器，反饋迴路可併入沉積裝置的電控制中。在一個優選的實施方案中，使荷質監測器定位以便取樣於源極(例如以下所述的源極裝置)處的粒子荷質並使電荷監測器(例如用於測定帶電粒子沉積物所產生的電流的裝置)定位在沉積物部位的附近。在這兩個部位所產生的取樣值提供了沉積裝置運作的診斷數據。
也可以利用許多其它方法來監測沉積在固相支持體上的材料的量。例如，光學方法能夠包括利用具有寬或窄譜帶寬度的雷射或非準直光測定反射度、透射性或螢光度。還可利用其它定向電磁能，例如利用X射線吸收或螢光或微波吸收。可利用調諧電路來監測這樣一個端點(endpoint)，即在該端點，沉積材料與能源(例如微波能源)產生共振。還可利用聲吸收，其中優選的聲源是超聲源。另一典型的測試方法利用了表面光度計，它是一種雷射裝置，該裝置測定被具有沉積材料的表面偏轉的光束的量從而測定所沉積的材料的深度。其它電學方法包括測定與固相支持體有關的導電材料(例如摻和到固相支持體中的導電材料或其附近定位有固相支持體的導電材料)和另一導體之間的電容值，其中所沉積的材料位於兩個導體之間。
可監測或控制各種其它因素從而增大由帶電的沉積材料源極產生的荷質比的可重複性。例如，控制局部環境的溼度、需要沉積的材料中所結合的溶劑的性質和含量、需要沉積的材料的純度、以及在摩擦充電過程中生效的摩擦速度是重要的。
將帶電的沉積材料吸引到表面上的另一方法業已定義為「控制場沉積」，該方法特別牽涉到將一個電位施加到一個電極上，它直接或間接導致在將沉積有帶電材料的表面上形成引力電場。例如，基質在沉積表面之下定位有電導體，並且施加到導體上的電位導致在表面上形成引力場。由於基質表面與導體之間的間隙相當小，因此一旦外部電位不再施加到導體上，沉積材料的電荷就會導致導體中的電荷的重新分布，從而在沉積材料與導體之間形成了靜電″析象″力(electrostatic″image″force)，藉此有助於穩定沉積材料對表面的粘附性。
其它產生電場的裝置的例子包括利用「浮動電極」。浮動電極是一種由於浮動電極中電荷的重新分布而產生了局部場的電極，它是例如通過在一個或多個鄰近的偏壓電極兩端施加電壓而產生的。這樣，例如，如圖1所示，浮動電極裝置10具有底板電極20、非導電層30、屏蔽電極60和浮動電極70。在這個圖示的浮動電極中，在底板電極和屏蔽電極(這兩個電極作為偏斜電極)兩端施加的偏置電位引起浮動電極中的電荷的重新分布，從而在浮動電極中產生帶電粒子引力場。關於浮動電極的其它描述以及用於受控場沉積的其它形式的產生電場的裝置都記載在1996年6月10日提出的申請號為08/661,210的美國專利申請中，在此全部作為參考文獻。浮動電極裝置的優點是由於浮動電極中所產生的電磁場而將有效粘附的帶電粒子的量取決於偏置電位的大小(對於更直接的產生電磁場的裝置，只要電位施加在其上，沉積就會基本連續地進行)。
用於受控場沉積的產生電場的裝置被設計成以下兩種方式(a)直接將沉積材料施加到合併有電極以便產生電場的裝置上，或(b)與靜電吸盤(例如場應用結構)一起使用，該吸盤與其上將施加有沉積材料的基質結合起來運作。在前一種(a)情形中，一般希望用於生產電極的敷金屬法易受批量生產工藝的影響。例如，利用平版印刷技術產生敷金屬，在該技術中，需要或者通過將金屬層粘附或熔融到基質上而形成細微的圖形電極。在(b)設計中，靜電吸盤一般對將基質靜電粘附到吸盤上是有效的。基質對吸盤的這種粘附性並不取決於所用的在基質上產生電荷的任何方法，而是由於響應靜電吸盤產生的電場而使電荷在基質中重新分配的結果。於是，基質上的電荷能有效地用於增強靜電粘附性。第三種選擇是將基質設計成與提供電極的設備反向耦合，從而使基質與耦合設備形成了一個產生電場的裝置。在這種方式中，決定生產成本的電極結構與其上沉積有進行化學過程的試劑的消耗品是分開的。除了以上所述的文獻之外，有關電極結構和靜電吸盤的其它資料可在1996年4月9日提出的申請號為08/630,012的美國專利申請中找到，此文獻在此全部作為參考文獻。
諸如利用等離子處理、輻射處理(包括用適當的高能電磁輻射來處理)或離子轟擊可產生施加於基質上的粒子的電荷。然而，更優選的是，通過摩擦生電產生電荷，其中兩種具有不同摩擦電常數的材料相互摩擦並在彼此之間遷移電荷。摩擦生電比大多數產生電荷的方法更優選，這是因為它使粒子暴露給極少量的反應加速能，從而摩擦生電方法極少會使化合物發生降解。可用於摩擦生電的材料的例子有聚四氟乙烯(″TEFLON″)和三氟氯乙烯、氯化丙烯、氯乙烯、氯化乙醚、4-氯苯乙烯、4-氯-4-甲氧基-苯乙烯、碸、表氯醇、苯乙烯、乙烯、碳酸酯、乙烯-醋酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、乙烯基丁醛(vinyl butyral)、2-乙烯基吡啶苯乙烯、尼龍以及環氧乙烷的聚合物。例如，參見K.C.Frisch和A.Patsis在″聚合物的電學性質(Electrical Properties ofPolymers)″(Technomic Publications，Westport，CT)上的題目為「聚合物的摩擦起電」這篇文章，此文章在此全文作為參考文獻。例如，聚四氟乙烯和聚乙烯以及其它帶負電荷的材料一般將在物體上產生正電荷。尼龍和其它帶正電荷的材料一般將在物體上產生負電荷。摩擦生電和用於分配帶電粒子的設備記載在申請號為08/659,501(1996年6月6日提出)和08/661,211(1996年6月10日提出)的美國專利申請中。特別是，申請號為08/661,211的美國專利申請描述了一種利用振動能和選通電場來分配用於沉積在基質上的帶電粒子的聲分配器，該文獻在此全文作為參考文獻。
在一些實施方案中，帶電粒子可由溼的色料組成，其中使液體材料粒子或具有懸浮固體的液體材料粒子充電。諸如通過在形成粒子的那一刻進行摩擦生電、利用固體粒子和這些粒子之間的接觸電位差、或者利用表面處理物質(例如表面活性劑)改進電位差可給液體粒子充電(參見L.B.Schein，″電子照相術和顯影物理學(Electrophotography andDevelopment Physics)″，Laplacian Press，1996，p.227)。通常，受歡迎的是乾式沉積材料，這可以避免化學物質的溶解性和穩定性的問題。然而，另一方面，液相沉積物通常也是實用的，特別是在使用警戒程序(例如限制暴露給液相的時間以及選擇合適的載體溶劑)的情況下。例如，液相分布是有用的，在此待沉積的材料不易轉化成可沉積的乾燥形式，或者未沉積的乾式形式沒有保持諸如生物活性這樣的活性。2.圖案形式的沉積物和多餘粒子的消除可利用靜電或受控場沉積方法將材料的圖案施加到基質上。例如，可在基質100上形成沉積材料A和沉積材料B的圖形(如圖2所示)。在本發明的一些實施方案中，沉積圖案是高度密集的，例如每平方英寸有300、600或更多的點(dpi)。在優選的實施方案中，沉積物之間的間隙至少大約為5μm，而沉積物的寬度至少大約為10μm。
沉積過程之後，在一些實施方案中需要除去未粘附的粒子。這個消除過程在將兩個分開的沉積材料圖案施加到基質上的實施方案中尤為重要，這是因為在隨後沉積有材料B的部位可能會發現有多餘的材料A。除去這些未粘附的「背景」粒子的方法包括衝洗法(例如利用特別不導電並且不增溶的溶劑輕微衝洗)、吹拂法(例如利用惰性氣體輕吹)、搖動法或者應用電子刷(electronic brush)。電子刷是任何經校準或可校準並定位以便施加一個在粒子上產生力的電場的設備，其中可機械或電子操縱電場和所產生的力，來便除去未粘附的帶電粒子。
再參照圖2，例如假設利用離子印片調理基質100，以便使「A」位置帶有負電荷。施加了材料A的帶正電荷的粒子之後，未粘附的那些粒子被除去了。然後利用離子印片調理「B」位置並施加材料B的適宜的帶電粒子。正如以下所要進一步討論的，可以將其它層施加到含有惰性物質(對於基質的作用是惰性的)的基質上，並且這些其它層通常可以被施加，而不需要圖形形式的沉積，或者，用降低對沉積量的精確測量的要求來沉積。因此，經常利用靜電或受控場沉積之外的方法施加這些層。例如，在A材料沉積之後，用一層材料塗覆基質，從而形成一個隔離層，然後利用離子印片使隔離材料的頂層處於良好狀態以接收材料B。3.避免基質的過度吸附在這種情形中，沉積是在基質材料(例如在基質隨後將要面對的液體中是不溶的)上直接進行的，至少希望一定量的沉積材料附著到基質材料上。這種作用隨著基質材料對出現於沉積材料中的物質的附著程度的變化而變化。在許多例子中，被附著的材料的量與隨後在化學反應過程中溶解的材料的量相比是較少的，並且所附著的百分量是完全可重複的，從而其對隨後的化學反應的實際影響可忽略不計。然而，通過用可溶性材料塗覆基質，然後再將沉積材料施加到這個初始塗層上還可將這些吸附作用減到最小。
在其它另外兩個專利申請中(與本母案同時申請並在同時申請)，申請人描述了利用靜電和受控場沉積產生一定量的附著材料的方法。參見Loewy等人的題目為「具有附著化合物的固相支持體」的共同待審理的專利申請(文檔號SAR 12487)，在此全文作為參考文獻。在某些實施方案中，需要使某些化合物附著到基質上，而其它可存在於覆蓋塗層中的化合物以可溶解的形式被施加。例如，反應盤中的每個孔的底面可以附著有與測定有關的大分子(例如抗體、其它受體分子或核酸探針)。至少有關大分子的過程的第一步驟所必須的混合試劑也被施加到孔的表面上，使得增溶液體的加入就會使測試開始進行。4.載體、容器以及孔狀盤載體可以是具有一定剛性的固體例如玻璃、瓷器、矽膠、塑料等。載體也可以是柔性材料，例如塑料或其它合成材料、天然聚合物材料或其衍生物(例如纖維素或絲織品)等等。在某些實施方案中，載體是剛硬或柔韌的多孔材料，例如燒結玻璃、包括機織織物的經緯交織的纖維、以及諸如此類。在某些實施方案中，固相支持體是多孔的珠或小丸。在一固相支持體是多孔材料的實施方案中，載體材料在沉積物之間熔融。在這種情況下，基質上具有沉積物的部位是多孔的，但在兩個沉積物區間之間的部位卻是無孔的。因此基質具有使液體流過基質的限定通道。
其上沉積有試劑的基質能夠構成要進行化學過程的容器的一部分。特別是，基質是諸如利用塑料的模壓方法或在各種材料上利用蝕刻或雷射鑽孔技術製成的孔狀盤(例如參見1996年4月9日提出的申請號為08/630,018的美國專利申請，在此一併作為參考文獻)。這種容器能夠具有相關的若干導電層，這些導電層能形成用於控制場沉積的電極(其中導電層例如可與提供電位的電線相耦合)或提供一個支持有助於保留帶電粒子的析像力的導電層。例如，圖3A和3B示出了分別包括孔202和212的基質201和211。在孔202和212中分別沉積有沉積物204和214。在圖3B中，沉積物214位於孔212底部的凹陷處(未標號)。孔202和212的下面分別是導電層203和213，這些導電層可支持用於保留帶電粒子的析像力。沉積物214由兩層組成(正如以顏色明暗不同示出的兩層)。
在本發明的一個實施方案中，以小丸的形式或其它被加入到要進行化學過程的部位的載體的形式將載體試劑加入到要進行化學過程的部位。例如，向許多容器的每一個中加入小丸，並且液體和樣品材料的加入啟動了化學過程。在這種情況下，選擇其上沉積有試劑的初始基質以便在沉積過程之後由此構造出這些小丸(或其它載體)。另外，初始基質可是一層能夠被切成小丸或其它載體的材料。5.實施塗覆層的可供選擇的方法不用靜電或受控場沉積可將其它層施加到基質上。例如，可利用噴射、刷拂、浸漬等技術施加乾燥或更優選的是溶解在或懸浮於揮發性載體中的塗覆材料。對於乾粉沉積，經常需要機械刮擦所施加的材料的頂部，以便確保所施加的材料具有均勻的厚度。塗覆材料例如可含有諸如聚乙二醇這樣的低熔點聚合物，它們可以用溫熱熔融以便更強地使所施加的塗覆材料層粘附到基質上。或者，也可以例如用中間粘合劑(在此，該材料是適宜的)或熔融粘附來施加材料片。熔融粘附技術包括熱熔融、超聲熔融、雷射熔融、壓力熔融等。
在一些實施方案中，其它層可溶於參與隨後的化學過程的液體中。6.受控釋放作為本發明的一個方面，將試劑沉積下來以便直到一個延遲時間之後或條件變化(例如pH變化)之後再釋放試劑。在本發明的一種形式中，利用受控釋放推遲化學過程的有效階段，直到要進行平行測試方法的所有部位都已經按配方完全配製好為止。例如，向所有部位中加入液體，然後至少使一部分部位接收來自未知樣品或對照樣品的材料。在一種情形中，液體的最初加入會啟動開窗時間(window time)，在這段時間中加入所有未知或對照材料，這段開窗時間之後，不同的支持該過程的試劑被釋放到液體中。或者，象pH變化這樣簡單的激發條件會使支持該過程的試劑開始釋放。而且，利用多個材料層以便例如使第一沉積層提供支持第一化學過程的試劑，然後使另一沉積層釋放支持第二化學過程的試劑。這種成層的多個釋放層可提供給具有兩個、三個或多個階段的化學過程。
尤其是參考醫藥品，在控釋領域或持續釋放組合物方面業已進行了實質性的開發。這些組合物是由具有可變的溶脹性和不同賦形劑的聚合物的混合物構成的。其中一些組合物被設計成在酸性環境中(例如在人胃中)溶脹最少，而在鹼性環境中(例如在小腸中)溶脹最快。特別是在獸醫應用中，決定溶脹性的pH會倒轉有利的溶脹，因此，該組合物中的活性組分在酸性環境中溶解。
以下文獻記載了控釋技術的例子(1)題目為「持續釋放配方」的美國專利4,012,498，申請人為Komblum等人，Sandoz，Inc.(含有混入鹼性pH的生物鹼類，該鹼性pH影響從以下物質中選擇的控釋基質乙酸鄰苯二甲酸纖維素、聚乙烯基乙酸酯鄰苯二甲酸酯(polyvinyl acetatephthalate)和羥丙基甲基纖維素鄰苯二甲酸酯)；(2)題目為「用於根據時間控制和釋放藥劑的滲透系統」的美國專利4,111,202，申請人為；Feliz，Alza Corp.；(3)題目為「控釋消炎痛」的美國專利4,173,626，申請人為Dempski等人，Merck Co.，Inc.(用聚乙酸乙烯酯包覆丸劑以便減緩釋放)；(4)題目為「持續釋放的藥物組合物」的美國專利4,178,361，申請人為Cohen等人，Union Corp.(使用含有生物結合劑的水溶性但水溶脹的基質)；(5)題目為「延長釋放藥物的製備」的美國專利4,221,778，申請人為Raghunathan，Pennwalt Corp.(其上吸附有藥物的離子交換樹脂粒子，該粒子用浸漬劑〔聚乙二醇、丙二醇、甘露糖醇、乳糖和甲基纖維素)處理以便減緩在水中的溶脹並用擴散膜包覆)；(6)題目為「持續釋放的藥物組合物」的美國專利4,248,857，申請人為DeNeale等人，American Home Products Corp.；(7)題目為「控釋片劑」的美國專利4,252,786，申請人為Weiss等人，E.R.Squib Sons，Inc.(用聚合的乙烯基吡咯烷酮和羧乙烯基親水聚合物的摻合物壓製成、並且用基本上水不溶但水可滲透的薄膜包覆的藥物)；(8)題目為「用於製備受控的長效藥物的方法和組合物」的美國專利4,259,314，申請人為Lowey；(9)題目為「控釋配方和治療方法」的美國專利4,293,539，申請人為Ludwig等人，Eli Lilly and Company(在乙醇酸和乳酸的共聚物中有效分散)；(10)題目為「持續釋放的藥物組合物」的美國專利4,309,404，申請人為DeNeale等人，American Home Products，Corp.；(11)題目為「持續釋放的藥物組合物」的美國專利4,309,405，申請人為Guley等人，AmericanHome Products，Corp.；(12)題目為「控釋配方和方法」的美國專利4,505,890，申請人為Jain等人，E.R.Squib Sons，Inc.(含有水解膠體膠凝劑(甲基纖維素、羥丙基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素鈉以及這些物質的混合物〕的包核)；(13)題目為「乾式持續釋放的茶鹼口服藥劑」的美國專利4,587,118，申請人為Hsiao，Key Pharmaceuticals，Inc.(先用茶鹼和聚乙烯吡咯烷酮塗覆、然後再用乙基纖維素和羥丙基纖維素的混合物包覆的籽粒)；(14)題目為「控釋配方」的美國專利4,666,705，申請人為DeCrosta等人，E.R.Squib Sons，Inc.；(15)題目為「包覆的多單位劑量形式的擴散體」的美國專利4,716,041，申請人為Kjomaes等人，A/S Alfred Benzon(該配方藥劑被加熱從而在位於外層內部的塗覆膜中形成一個連續相)；(16)題目為「控釋片劑」的美國專利4,784,858，申請人為Ventouras，Zyma SA(核心含有水溶性藥劑、水不溶性聚合的賦形劑(例如聚氯乙烯或丙烯酸或甲基丙烯酸低級烷基酯的聚合物)以及在接觸的水面上溶脹的水不溶性物質，並且核心用彈性、水不溶的半滲透分散塗層包覆)；(17)題目為「含有齊多夫定的控釋藥劑」的美國專利4,917,900，申請人為Jones等人，Burroughs WellcomeCo.(用丙烯酸或甲基丙烯酸烷基酯的聚合物與乙基纖維素的混合物包覆)；(18)題目為「給藥系統」的美國專利4,973,469，申請人為Mulligan等人，Elan Corp.，PLC(活性成分和水溶解度與活性成分成反比的惰性物質被吸附到諸如交聯的聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纖維素或甲基纖維素的交聯聚合物上)；(19)題目為「劑量形式」的美國專利5,178,868，申請人為Malmqvist-Granlund等人，Kabi Pharmacia Aktiebolaq(用(a)氯乙烯/乙酸乙烯酯/乙烯醇單體的共聚物和(b)可溶於水的用於產生細孔的物質的混合物包覆核心)；(20)題目為「鹼性藥劑鹽酸鹽的持續釋放的製備方法」的美國專利5,234,691，申請人為Uemura等人，SumitomoPharmaceuticals，Co.，Ltd.(顆粒含有鹼性藥劑和聚陰離子例如羧乙烯基聚合物或羧甲基纖維素，並且用微溶於水的大分子物質包覆，這些大分子物質例如有聚乙酸乙烯酯、乙基纖維素、甲基丙烯酸氨烷基酯共聚物、甲基丙烯酸共聚物、乙酸纖維素、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基矽氧烷、硬化油、蜂蠟、巴西棕櫚蠟、蔗糖脂肪酸酯、脫水山梨糖醇單硬脂酸、單硬脂酸甘油酯、單肉豆蔻酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯、硬脂酸、十八烷醇以及這些物質的混合物)；(21)題目為「具有丙烯酸聚合物塗層的穩定的控釋藥劑」的美國專利5,286,493，申請人為Oshlack等人，Euroceltique，S.A.((a)用氨合甲基丙烯酸酯(ammonio methacrylate)共聚物的經增塑的水分散體包覆基質，該共聚物是丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物，並且具有少量的四價銨基丙烯酸和甲基丙烯酸酯，而其滲透性不受在胃腸道中佔優勢的pH條件的影響，以及(b)用比水分散體的玻璃化轉變溫度高的溫度固化經包覆的基質)；(22)題目為「用乙基纖維素的水分散體包覆的控釋藥劑」的美國專利5,472,712，申請人為Oshlack等人，Euroceltique，S.A.；(23)題目為「改進控釋吉非貝齊劑量形式的方法及組合物」的美國專利5,492,700，申請人為Ghebre-Sellassie等人，Warner-Lambert Co.(用控釋劑(例如纖維素鄰苯二甲酸酯、乙基纖維素、聚鄰苯二甲酸乙烯酯、琥珀酸纖維素、丁酸纖維素、聚(甲基)丙烯酸、部分酯化的聚(甲基)丙烯酸、以及這些物質的混合物〕粒化的單個吉非貝齊顆粒)；(24)題目為「用丙烯酸聚合物的水分散體塗覆的控釋藥劑」的美國專利5,580,578，申請人為Oshlack等人，Euroceltique，S.A.；(25)題目為「用於治療腸炎的口服組合物」的美國專利5,643,602，申請人為Ulmius，Astra Aktiebolag(具有水溶性或水不溶性可形成薄膜的聚合物的第一塗層和含有在低pH值下難溶而在大約4-7.5的較高pH值下可溶的藥物可接受的可形成薄膜的陰離子羧基聚合物的第二薄膜塗層的籽粒)；(26)題目為「控釋氧可酮組合物」的美國專利5,656,295，申請人為Oshlack等人，Euroceltique，S.A.；以及(27)Ishikawa等人在Chem.Pharm.Bull.432215-20，1995上的文章(描述了在其側鏈具有交聯部分的用作控釋藥劑外層的聚甲基丙烯酸甲苯酯共聚物，例如通過接觸氧等離子體而使共聚物交聯)。
控釋技術的焦點在於使感興趣的化合物用在給定類型的液體中以預定速度溶脹的組合物塗覆或與之混合。該技術實質上依賴於聚合物的溶脹性。如果想要減小在酸性含水環境下的溶脹速度，所使用的聚合物經常包括在低溶解度的酸形式和較高溶解度的鹽形式之間滴定的酸官能團。如果想要減小在鹼性含水環境下的溶脹速度，所使用的聚合物經常包括在低溶解度的鹼形式和較高溶解度的鹽形式之間滴定的鹼官能團。應該注意到，賦形劑或填充劑對於調節控釋組合物的溶脹速度具有一定的作用。
另外，正如本領域的普通技術人員將認識到的，在隨後的化學過程中起積極作用的控釋藥劑的組分會影響溶解現象。如果與控釋組合物摻和而不是沉積在控釋組合物層之下，則通常希望對溶脹現象所起的這些積極作用更大些。
在設計化學過程時可利用某些控釋組合物的pH敏感性。例如，如果第一過程在低pH值下進行，而隨後的過程在較高的pH值下進行，則利用在酸性環境下更具抗溶脹性的控釋組合物來按時間排列支持第二反應過程的試劑。
控釋的另一機制是向沉積有進入液體的化學物質的基質提供動力學/擴散屏障。例如，圖4示出了基質301，在301的空穴302中已沉積了一些材料，再將膜303覆蓋在其上。該基質具有下部305，向下部305上融合上部306。上部在空穴部位之上限定出若干個孔。此擴散控制機制當然可與以上討論的溶脹速度機制結合起來。正如以上所公開的控釋藥劑的例子中所聲稱的，當將含有聚合物的薄膜覆蓋內部的組合物時就形成了擴散控制。7.用於處理不相容試劑的方法和基質在許多情況下，在化學過程中一起使用的若干試劑如果存放在一起則是不穩定的，特別是在溶液中。當將這些試劑以固體的形式存放，以便使試劑發生衝突的機會減到最小時，通常會削弱這種不穩定性(至少從長遠的觀點來看)。根據本發明，利用乾式沉積法來沉積試劑，或者，如果液體用於沉積過程中，則試劑溶解或懸浮到液體中的時間會保持最短。利用上述的中間層，甚至控釋組合物的插入層，還可分離這些不相容的試劑。通過在分開的沉積步驟中沉積試劑，甚至當不相容的試劑沉積在相鄰的層中時，也會減小試劑之間的相互暴露。
試劑在以下情形中是不相容的，即一種試劑在液體中可以有效地處理而第二種試劑在該液體中卻不溶或不穩定。本發明通過利用乾式沉積法施加這兩種試劑或利用乾式沉積法施加第二種試劑而實現了這種可能性。8.優選的化學過程應用受控釋放的例子是需要幾種酶催化反應的過程。一種酶反應的產物需作為用於第二過程步驟中的另一種酶的底物。每一種酶對於有關諸如鹽、緩衝劑、輔因子、溫度等具有不同的要求。例如，利用逆轉錄酶可啟動核酸擴增(例如聚合酶鏈反應)，而該反應具有特定的pH、鹽、溫度等要求。啟動了逆轉錄酶反應之後，可利用DNA聚合酶，而聚合酶具有與逆轉錄酶不同的要求。而且，在隨後的以DNA聚合酶介導的操作過程中，需要確保逆轉錄酶在下一反應的最適條件下不再起作用，從而設計控釋配方來釋放逆轉錄酶的抑制劑。
核酸擴增方法包括但不限於(1)聚合酶鏈反應(PCR；參見例如美國專利4,683,202和″分子生物學中的簡明方案(Short Protocols InMolecular Biology)″(Frederick M.Ausubel等人編，1992)(後面稱之為Ausubel等人)，15.1單元)；(2)連接酶鏈反應(LCR；參見例如歐洲專利公開文本320,380和Schachter等人的J.Clin.Microbiol.，32，2540-2543(1994))；(3)鏈置換擴增(SDA；參見例如Walker等人的″PCR方法和應用(PCR Methods and Applications)″，3，1-6(1993))；(4)基於核酸序列的擴增(NASBA；參見例如van Gemen等人的J.Virol.Methods，43，177-188(1993))；以及(5)轉錄介導的擴增(TMA；Pfyffer等人，J.Clin.Micro.，34，834-841(1996))。這些擴增方法的步驟描述在所列舉的上述文獻中，這些方法學的描述在本公開文本中作為參考文獻。在以下文獻中還發現了擴增方法學的其它描述Myers和Sigua，在″PCRStrategies″，Academic Press，1995中的文章「RNA的擴增高溫逆轉錄和具有棲熱菌嗜熱DNA的DNA擴增」，在此全文作為參考文獻。
雖然本發明已經著重描述了優選的實施方案，但是利用這些優選裝置和方法的變型和利用本文所作的特別描述之外的其他形式來實施本發明，對於本領域的普通技術人員來說都是顯而易見的。因此，本發明包括在以下的權利要求書所限定的本發明的精髓和範圍內作出的所有變型。
權利要求
1.一種固相支持體，具有乾式沉積其上的至少包含第一化合物的第一固相層，該化合物用於在第一溶液中進行的化學過程。
2.如權利要求1所述的固相支持體，其特徵在於，該固相支持體具有兩個或多個第一固相層的分開區域。
3.一種適於進行化學過程的孔狀盤或盒，至少一個孔上面沉積有包括一種或多種化合物的第一固相層，所述化合物用於支持在第一溶液中進行的化學過程，其中，向所述孔的每一個加入第一液體，以溶解所述的一種或多種化合物。
4.一種製備固相支持體的方法，所述的載體上沉積有至少包含第一化合物的第一固相層，所述化合物用於在第一溶液中進行的化學過程，該方法包括產生用於將具有第一電荷的粒子吸引到固相支持體表面的電磁力，以及使所述表面與包含第一層材料的帶電粒子接觸。
5.如權利要求4所述的方法，包括(1)在第一過程中，通過將與第一極性相反的第二極性離子指向所述表面而在該表面上產生第二極性電荷來產生電磁力；或者(2)在第二過程中，通過在固相支持體表面產生電場來產生電磁力。
6.一種其上沉積有第一化合物和一種延時釋放組合物的固相支持體，其中，當將固相支持體暴露給可溶解第一化合物的第一液體時，由於延時釋放層的存在，推遲了第一化合物的溶解。
7.一種權利要求6的製備固相支持體的方法，包括產生用於將具有第一電荷的粒子吸引到固相支持體表面的電磁力；以及使所述表面與帶電粒子接觸，該粒子包含第一層或延時釋放層之一的材料。
8.一種孔狀盤或盒，其中每個孔都包括一個塗覆有一種延時釋放組合物和至少一種第一化合物的表面，當表面暴露給可溶解第一化合物的第一液體時，由於延時釋放組合物的存在，推遲了第一化合物的溶解。
9.一種在權利要求13的孔中進行化學過程的方法，其中指定一個或多個孔來接收可溶於第二液體的樣品，該方法包括(i)提供若干個孔，其中該延時釋放組合物包括可溶於第一液體中的延遲釋放反應試劑，(ii)將第一液體加入到所有孔中，以及(iii)將樣品加入到指定的孔中，從而使每個指定的孔都在將第一液體加入到孔中之後的一段指定的時間段之前接收樣品，其中，該延時釋放組合物確保實質上推遲了延遲釋放反應試劑在第一液體中的溶解，直到指定的時間段之後。
10.一種在權利要求13的孔中進行化學過程的方法，其中指定一個或多個孔來接收可溶於第二液體的樣品，該方法包括(i)提供若干個孔，其中延時釋放組合物包括可溶於第一液體的反應試劑，並且其表面還用一個包含可溶於第一液體的早期釋放反應試劑的層包覆，(ii)將第一液體加入到所有孔中並將樣品加入到指定孔中，其中，該延時釋放組合物通過溶解早期釋放反應試劑而確保首先支持第一反應過程，而隨後的延遲釋放反應試劑的溶解確保第二反應過程的條件。
11.一種固相支持體，其表面上包含若干第一固相層的非重疊圖案，每個第一固相層包含用於在溶液中或以汽相形式進行的化學過程的第一化合物。
全文摘要
一種浮動電極裝置(10),包括背板電極(20)、非導電層(30)、屏蔽電極(60)以及浮動電極(70)。
文檔編號B01L3/00GK1265739SQ98807719
公開日2000年9月6日 申請日期1998年7月28日 優先權日1997年7月29日
發明者茲維·G·洛伊, 威廉·R·羅奇, 巴瓦·辛格 申請人:薩爾諾夫公司