Гидрофильные полимерные частицы и способы их получения

Гидрофильные полимерные частицы и способы их получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие, в целом, относится к гидрофильным полимерным частицам и относится к способам получения и применения таких гидрофильных полимерных частиц.

Уровень техники

Полимерные частицы все больше и больше применяют в качестве компонентов для методик разделения и для облегчения определения анолитов как в химических, так и биологических системах. Например, полимерные частицы применяют в хроматографических методиках для выделения целевых молекул из раствора. Согласно другому примеру, полимерные частицы, имеющие покрытие с магнитными свойствами, используют в методиках разделения в магнитном поле. В последнее время полимерные частицы применяют для повышения качества методик по типу ELISA, и их можно применять для захвата полинуклеотидов.

Тем не менее, такие методики разделения и аналитические методики обладают недостатками вследствие вариации размера частиц. Значительная вариация размера частиц приводит к вариации массы частиц, а также вариации числа реакционных центров, доступных для взаимодействия с целевыми анолитами. Для методик разделения в магнитном поле вариация размера может привести к понижению эффективности разделений. Для хроматографических методик и различных методик захвата полинуклеотидов вариация размера может привести к вариации числа центров, доступных для взаимодействия с полинуклеотидами, что приводит к вариации эффективности захвата или разделения.

В связи с этим, была бы необходима улучшенная полимерная частица и способ получения такой полимерной частицы.

Раскрытие изобретения

Согласно первому аспекту способ получения частицы предусматривает полимеризацию в дисперсной фазе водной суспензии множества мономерных звеньев, представляющих собой гидрофильный мономер, имеющий гидрофобную защитную группу, с получением, таким образом, полимерной частицы, включающей множество гидрофобных защитных групп, и преобразование полимерной частицы в частицу гидрогеля.

Согласно второму аспекту способ получения частицы предусматривает полимеризацию в дисперсной фазе водной суспензии множества мономерных звеньев, представляющих собой акриламидный мономер, имеющий гидрофобную защитную группу, с получением, таким образом, полимерной частицы, включающей множество гидрофобных защитных групп, и преобразование полимерной частицы в гидрофильную частицу.

Согласно третьему аспекту способ получения частицы предусматривает полимеризацию в дисперсной фазе водной суспензии множества мономерных звеньев, представляющих собой способный к радикальной полимеризации мономер, с диакриламидным сшивателем, имеющим гидрофобную защитную группу, с получением, таким образом, полимерной частицы, включающей множество гидрофобных защитных групп. Способ дополнительно предусматривает удаление по меньшей мере части из множества гидрофобных защитных групп.

Согласно четвертому аспекту способ получения частицы предусматривает полимеризацию множества мономерных звеньев, представляющих собой гидрофильный мономер, имеющий гидрофобную защитную группу, с получением, таким образом, полимерной частицы, включающей множество гидрофобных защитных групп; удаление по меньшей мере части из множества гидрофобных защитных групп у полимерной частицы с получением гидрофильной частицы; и связывание олигонуклеотида с гидрофильной частицей.

Согласно пятому аспекту множество частиц включает по меньшей мере 100000 частиц. По меньшей мере одна частица множества частиц включает гидрогель. Множество частиц имеет средний размер частицы, составляющий не более 100 микрометров, и коэффициент вариации, составляющий не более 5%.

Согласно шестому аспекту система включает матрицу с лунками. По меньшей мере одна лунка у матрицы с лунками функционально связана с ISFET-датчиком. Система дополнительно включает множество частиц гидрогеля, имеющих коэффициент вариации, составляющий не более 5%. По меньшей мере одна частица гидрогеля из множества частиц гидрогеля размещена в лунке матрицы с лунками.

Согласно седьмому аспекту множество частиц получают посредством способа, предусматривающего полимеризацию в дисперсной фазе водной суспензии множества мономерных звеньев, представляющих собой гидрофильный мономер, имеющий гидрофобную защитную группу, с получением, таким образом, полимерной частицы, включающей множество гидрофобных защитных групп, и предусматривающего преобразование полимерной частицы в частицу гидрогеля.

Согласно восьмому аспекту композиция включает водную смесь акриламидного мономера и сшивателя, причем акриламидный мономер включает гидрофобную защитную группу, а мономер и сшиватель включены в массовом соотношении мономер:сшиватель в диапазоне от 15:1 до 1:2.

Согласно девятому аспекту способ секвенирования полинуклеотида предусматривает обеспечение устройства, включающего матрицу с лунками. По меньшей мере одну лунку функционально связывают с ISFET, и она включает частицу, полученную посредством способа в соответствии с описанными выше аспектами. Частица присоединена к полинуклеотиду. Способ дополнительно предусматривает внесение раствора, включающего нуклеотиды предопределенного типа, в устройство и наблюдение за ионной реакцией на внесение раствора.

Согласно десятому аспекту способ нуклеотидного встраивания предусматривает обеспечение частицы, полученной посредством способа в соответствии с описанными выше аспектами. Частица присоединена к дуплексу нуклеиновой кислоты, включающему матричную нуклеиновую кислоту, гибридизированную с праймером. Дуплекс связан с полимеразой. Способ дополнительно предусматривает приведение частицы в контакт с одним или несколькими нуклеотидами и встраивание по меньшей мере одного нуклеотида на конце праймера при помощи полимеразы.

Согласно одиннадцатому аспекту способ получения частицы предусматривает промотирование затравочной частицы с получением дисперсной фазы в водной суспензии, полимеризацию в дисперсной фазе множества мономерных звеньев, представляющих собой гидрофильный мономер, имеющий гидрофобную защитную группу, с получением, таким образом, полимерной частицы, включающей множество гидрофобных защитных групп, и преобразование полимерной частицы в частицу гидрогеля.

Согласно двенадцатому аспекту способ получения частицы предусматривает внесение затравочной частицы в водную суспензию, причем затравочная частица содержит гидрофобный полимер, и предусматривает промотирование затравочной частицы с образованием дисперсной фазы в водной суспензии. Способ дополнительно предусматривает полимеризацию в дисперсной фазе множества мономерных звеньев, представляющих собой гидрофильный мономер, имеющий гидрофобную защитную группу, с получением, таким образом, полимерной частицы, включающей гидрофильный полимер, имеющий множество гидрофобных защитных групп. Полимерная частица включает гидрофобный полимер. Способ также предусматривает отщепление множества гидрофобных защитных групп от гидрофильного полимера и экстракцию гидрофобного полимера из полимерной частицы с получением частицы гидрогеля.

Согласно тринадцатому аспекту частица включает полимер, полученный в результате полимеризации гидроксиалкилакриламида и диакриламида. Диакриламид включает гидроксильную группу. Частица абсорбирует по меньшей мере 300 мас.% воды по массе полимера при воздействии воды.

Краткое описание чертежей

Настоящее раскрытие можно понять лучше, а его многочисленные признаки и преимущества станут наглядными для специалистов в настоящей области техники посредством обращения к прилагаемым чертежам.

Фиг. 1 представляет собой изображение иллюстративной последовательности процессов для получения иллюстративной полимерной частицы.

Фиг. 2 представляет собой изображение иллюстративного способа секвенирования с использованием полимерных частиц.

Применение одинаковых условных символов для различных чертежей указывает на одинаковые или идентичные элементы.

Осуществление изобретения

Согласно иллюстративному варианту осуществления способ получения полимерных частиц предусматривает полимеризацию в дисперсной фазе водной суспензии множества мономерных звеньев, представляющих собой мономер, имеющий гидрофильные функциональные группы, защищенные при помощи гидрофобной защитной группы. В результате полимеризации получают полимерную частицу, включающую множество гидрофобных защитных групп. Способ дополнительно предусматривает преобразование полимерной частицы до гидрофильной частицы, такой как частица гидрогеля. Согласно примеру, мономер включает гидрофильный способный к радикальной полимеризации мономер, такой как гидрофильный виниловый мономер, в частности акриламид. Мономер представляет собой гидрофильный мономер, включающий гидрофильную функциональную группу, защищенную при помощи гидрофобной защитной группы. Например, гидрофобная защитная группа может включать силильную функциональную группу или ее производные. Полимеризация также может включать полимеризацию в присутствии сшивателя, такого как виниловый сшиватель, включая иллюстративные диакриламидные сшиватели. Сшиватели могут быть сшивателями с защитными группами, которые представляют собой гидрофобные защитные группы. Согласно примеру, преобразование полимерной частицы в гидрофильную частицу может включать удаление по меньшей мере части гидрофобных защитных групп у полимерной частицы. В частности, гидрофобная защитная группа может представлять собой отщепляемую кислотой защитную группу, а удаление гидрофобной защитной группы может включать отщепление кислотой гидрофобной защитной группы у полимерной частицы.

Иллюстративные полимерные частицы, получаемые посредством таких способов, могут иметь необходимый размер или коэффициент вариации. В частности, полимерные частицы могут быть гидрофильными. Например, полимерные частицы могут включать частицы гидрогеля. Кроме того, полимерные частицы могут иметь средний размер частицы, составляющий не более 100 мкм, к примеру, не более 30 мкм, не более 3 мкм или не более 2 мкм. Полимерные частицы могут иметь коэффициент вариации не более 15%, к примеру, не более 5%.

В частности, такие частицы могут быть пригодны для захвата целевых анолитов, таких как полинуклеотиды. Согласно примеру, полимерные частицы могут быть пригодны для секвенирования полинуклеотидов при помощи способов секвенирования, которые предусматривают детектирование света, или способов секвенирования, которые предусматривают детектирование ионов.

Согласно конкретному варианту осуществления дисперсную фазу получают в водной суспензии. Дисперсная фаза предпочтительно является гидрофобной. Согласно примеру, дисперсную фазу получают в результате промотирования затравочных частиц, таких как гидрофобные затравочные частицы, с образованием дисперсной фазы. Промотирование способствует абсорбции гидрофобных компонентов в затравочной частице.

Мономеры, имеющие удаляемые гидрофобные защитные группы, предпочтительно находятся в дисперсной фазе. В дисперсной фазе мономеры полимеризируются. Необязательно, в дисперсной фазе с мономерами полимеризируется сшиватель. Согласно примеру, в котором дисперсную фазу получают из затравочной частицы, такой как гидрофобная затравочная частица, ассоциированный с затравочной частицей полимер может быть удален. Например, полимер затравочной частицы можно растворить при помощи растворителей и можно экстрагировать из полимерной частицы.

Гидрофобные защитные группы можно удалить, к примеру, посредством отщепления по меньшей мере части гидрофобных защитных групп у полимерной частицы. В результате получают гидрофильную частицу, такую как частица гидрогеля.

Согласно примеру, полученную в результате гидрофильную частицу можно активировать для облегчения конъюгирования с целевым анолитом, таким как полинуклеотид. Например, в результате отщепления гидрофобных защитных групп на гидрофильной частице может остаться гидрофильная функциональная группа, к примеру, гидроксильные группы, аминогруппы, тиоловые группы или их комбинация. Согласно конкретному примеру, гидроксильные группы можно активировать посредством преобразования гидроксильных групп в сульфоэфирные группы или хлор. Функциональные сульфоэфирные группы или хлор можно заместить или заменить при помощи нуклеофильного замещения. В частности, олигонуклеотиды, имеющие нуклеофильную концевую группу, такую как аминогруппа или тиоловая группа, можно присоединить к гидрофильной частице посредством нуклеофильного замещения сульфонатной группы или хлора. Такие частицы могут быть особенно пригодны для захвата полинуклеотидов для применения в методиках секвенирования.

Согласно другому примеру, сульфированные частицы можно дополнительно подвергнуть реакции с моно- или мультинуклеофильными моно- или мультифункциональными реагентами, которые могут образовывать присоединение к частице, в то же время сохраняя нуклеофильную активность для олигонуклеотидов, содержащих электрофильные группы, такими как малеимид. В дополнение к этому, остаточную нуклеофильную активность можно преобразовать в электрофильную активность посредством присоединения к мультиэлектрофильным реагентам, которые после этого должны будут присоединяться к олигонуклеотидам, содержащим нуклеофильные группы.

Другие методики конъюгирования предусматривают применение мономеров, которые содержат гидрофобные защитные группы на карбоксильных группах, в ходе синтеза частиц. Удаление защитной группы с карбоксильной группы делает доступной карбоксильную группу, которая в дальнейшем может вступать в реакцию с олигонуклеотидами, имеющими нуклеофильную группу, такую как аминогруппу, или обеспечивает присоединение олигонуклеотида.

Другие методики конъюгирования включают применение мономеров, которые содержат гидрофобные защитные группы на аминогруппах, в ходе синтеза частиц. Удаление защитной группы с аминогруппы делает доступной нуклеофильную группу, которую дополнительно можно модифицировать при помощи вступающих в реакцию с аминами бифункциональных биэлектрофильных реагентов, которые образуют монофункциональную электрофильную группу после соединения с полимерной частицей. Такую электрофильную группу можно подвергнуть реакции с олигонуклеотидами, имеющими нуклеофильную группу, такую как аминогруппа или тиоловая группа, что приводит к присоединению олигонуклеотида в результате реакции со свободным электрофилом.

Проиллюстрированный на Фиг. 1 способ 100 предусматривает обеспечение наличия затравочной частицы 102. Мономеры добавляют в суспензию, и предпочтительно они находятся в дисперсной фазе 104, образованной от промотированной затравочной частицы. Мономер и необязательно сшиватель полимеризуют с получением полимерной частицы 108. Полимерную частицу 108 можно отделить от затравочного полимера с получением полимерной частицы 110. Гидрофобные защитные группы на полимерной частице 110 удаляют с получением гидрофильной частицы 112. Гидрофильную частицу 112 можно активировать с получением конъюгированной частицы 114.

Затравочная частица 102 может включать затравочный полимер. Согласно примеру, затравочный полимер является гидрофобным. В частности, затравочный полимер может включать стироловый полимер, акриловый полимер, акриламид, другой гидрофобный виниловый полимер или любую их комбинацию. Согласно примеру, затравочная частица 102 является монодисперсной, например, имеющей коэффициент вариации не более 20%. Коэффициент вариации (CV) определяют как 100 кратное стандартное среднеквадратическое отклонение, деленное на среднее, причем "среднее" представляет собой средний диаметр частицы, а стандартное отклонение представляет собой стандартное отклонение размера частицы. В соответствии с другим вариантом, "среднее" может представлять собой либо z-средний, либо модовый диаметр частицы. В соответствии с обычной практикой CV рассчитывают по основной моде, т.е. основному пику, таким образом исключая неосновные пики, относящиеся к агрегатам. Таким образом, некоторые частицы с более низким или превышающим моду размером можно исключить при расчете, который, например, может быть основан на приблизительно 90% от общего числа детектируемых частиц. Такое определение CV можно осуществить на дисковой центрифуге CPS. В частности, совокупность затравочных частиц 102 может иметь коэффициент вариации не более 10%, к примеру, не более 5,0%, не более 3,5%, не более 3%, не более 2,5%, не более 2% или даже не более 1,0%. Кроме того, затравочная частица 102 может иметь изначальный размер частицы не более 0,6 мкм. Например, изначальный размер частицы может составлять не более 0,45 мкм, к примеру, не более 0,35 мкм или даже не более 0,15 мкм. В соответствии с другим вариантом, для получения более крупных полимерных частиц можно применять более крупные затравочные частицы, имеющие изначальный размер по меньшей мере 3 мкм, к примеру, по меньшей мере 5 мкм, по меньшей мере 10 мкм, по меньшей мере 20 мкм или по меньшей мере 50 мкм. Согласно примеру, изначальный размер частицы может составлять не более 100 мкм.

Затравочную частицу 102 можно промотировать в водной суспензии с получением промотированной дисперсной фазы 104. В частности, промотирование затравочных частиц включает перемешивание растворителя с промотором в водной суспензии с получением дисперсной фазы. Промотированные затравочные частицы легче абсорбируют гидрофобные компоненты. Растворитель может быть смешиваемым с водой. Например, растворитель может включать альдегид или кетон, такой как формальдегид, ацетон, метилэтилкетон, диизопропиловый кетон, диметилформамид или их комбинации; растворитель на основе простого эфира, такой как тетрагидрофуран, простой диметиловый эфир или их комбинации; растворитель на основе сложного эфира; гетероциклический растворитель, такой как пиридин, диоксан, тетрагидрофурфуриловый спирт, N-метил-2-пирролидон или их комбинации; или их комбинации. Согласно примеру, растворитель может включать кетон, такой как ацетон. Согласно другому примеру, растворитель может включать растворитель на основе простого эфира, такой как тетрагидрофуран. Согласно дополнительному примеру, растворитель может включать гетероциклический растворитель, такой как пиридин.

Промотор или промотирующее средство может быть гидрофобным и иметь низкую растворимость в воде, к примеру, растворимость в воде, составляющую не более 0,01 г/л при 25°C. Например, промотор может включать диоктаноилпероксид, диоктиладипат, н-бутилфталат, додеканол, полистирол с молекулярной массой ниже 20 кДа или их комбинацию. Согласно примеру, диоктаноилпероксид может также выполнять роль ингибитора для реакции полимеризации. Промотором также может быть полистирол с низкой молекулярной массой, например, полученный в ходе отдельного этапа полимеризации с помощью низкого соотношения мономер/ингибитор или добавления реагентов передачи цепи в ходе затравочной полимеризации. Промотор обычно эмульгируют в гомогенизаторе под высоким давлением.

Водная суспензия также может включать поверхностно-активное вещество. Поверхностно-активное вещество может представлять собой ионное поверхностно-активное вещество, амфотерное поверхностно-активное вещество или неионное поверхностно-активное вещество. Ионным поверхностно-активным веществом может быть анионное поверхностно-активное вещество. Согласно другому примеру, ионным поверхностно-активным веществом может быть катионное поверхностно-активное вещество. Иллюстративное анионное поверхностно-активное вещество включает сульфатное поверхностно-активное вещество, сульфонатное поверхностно-активное вещество, фосфатное поверхностно-активное вещество, карбоксилатное поверхностно-активное вещество или любую их комбинацию. Иллюстративное сульфатное поверхностно-активное вещество включает алкилсульфаты, такие как лаурилсульфат аммония, лаурилсульфат натрия (додецилсульфат натрия (SDS)) или их комбинацию, алкилэфирсульфат, такой как лауретсульфат натрия, миретсульфат натрия или любая их комбинацию, или любую их комбинацию. Иллюстративное сульфонатное поверхностно-активное вещество включает алкилсульфонат, такой как додецил сульфонат натрия, докузаты, такие как диоктилсульфосукцинат натрия, алкилбензилсульфонат или любую их комбинацию. Иллюстративное фосфатное поверхностно-активное вещество включает алкилариловый простой эфир фосфата, алкиловый простой эфир фосфата или любую их комбинацию. Иллюстративное поверхностно-активное вещество на основе карбоновой кислоты включает алкилкарбоксилаты, такие как соли жирных кислот или стеарат натрия, лауроилсаркозинат натрия, соль желчной кислоты, такую как дезоксихолат натрия, или любую их комбинацию.

Иллюстративное катионное поверхностно-активное вещество включает первичные, вторичные или третичные амины, поверхностно-активные вещества на основе четвертичного аммония или любую их комбинацию. Иллюстративное поверхностно-активное вещество на основе четвертичного аммония включает соли алкилтриметиламмония, такие как бромид цетилтриметиламмония (CTAB) или хлорид цетилтриметиламмония (CTAC), хлорид цетилпиридиния (CPC), полиэтоксилированный талловамин (POEA), бензалкония хлорид (BAC), бензетония хлорид (BZT), 5-бром-5-нитро-1,3-диоксан, диметилдиоктадециламмония хлорид, диоктадецилдиметиламмония бромид (DODAB) или любую их комбинацию.

Иллюстративное амфотерное поверхностно-активное вещество включает первичный, вторичный или третичный амин или катион четвертичного аммония с сульфонатным, карбоксилатном или фосфатным анионом. Иллюстративное сульфонатное амфотерное поверхностно-активное вещество включает (3-[(3-холамидопропил)диметиламмоний]-1-пропансульфонат), султаин, такой как кокамидопропилгидроксисултаин или любую их комбинацию. Иллюстративное амфотерное поверхностно-активное вещество на основе карбоновой кислоты включает аминокислоты, иминокислоты, бетаины, такие как кокамидопропилбетаин, или любую их комбинацию. Иллюстративное фосфатное амфотерное поверхностно-активное вещество включает лецитин. Согласно следующему примеру, поверхностно-активное вещество может представлять собой неионное поверхностно-активное вещество, такое как поверхностно-активное вещество на основе полиетиленгликоля.

Обратимся к Фиг. 1, добавленные в суспензию мономеры предпочтительно обычно находятся в дисперсной фазе 104, образованной от промотированной затравочной частицы. Сшиватель, такой как гидрофобный сшиватель, также можно добавлять к водной суспензии, и он предпочтительно находится в дисперсной фазе. Согласно примеру, сшиватель имеет растворимость в воде, составляющую не более 10 г/л. Кроме того, к водной суспензии можно также добавить пороген, и предпочтительно он может находиться в дисперсной фазе. Согласно следующему примеру, дисперсная фаза может включать акридитные олигонуклеотиды, такие как ионозамещенный акридитный олигонуклеотид. Проиллюстрированный на Фиг. 1 мономер и необязательно сшиватель полимеризуют с получением полимерной частицы 108.

Мономер может представлять собой способный к радикальной полимеризации мономер, такой как виниловый мономер. В частности, мономер может включать гидрофильный мономер, связанный с гидрофобной защитной группой. Согласно примеру, гидрофильный мономер может включать акриламид, винилацетат, гидроксиалкилметакрилат или любую их комбинацию. Согласно конкретному примеру, гидрофильный мономер является акриламидом, таким как акриламид, включающий гидроксильные группы, аминогруппы, карбоксильные группы или их комбинацию. Согласно примеру, гидрофильный мономер представляет собой аминоалкилакриламид, акриламид, функционализированный пропиленгликолем с аминогруппой на конце (C, проиллюстрирован ниже), акрилопиперазин (D, проиллюстрирован ниже) или их комбинацию. Согласно другому примеру, акриламид может представлять собой гидроксиалкилакриламид, такой как гидроксиэтилакриламид. В частности, гидроксиалкилакриламид может включать N-трис(гидроксиметил)метил)акриламид (A, проиллюстрирован ниже), N-(гидроксиметил)акриламид (B, проиллюстрирован ниже) или их комбинацию. Согласно следующему примеру, можно применять смесь мономеров, такую как смесь гидроксиалкиакриламида и функционализированного амином акриламида или смесь акриламида и функционализированного амином акриламида. Согласно примеру, функционализированный амином акриламид можно включить в соотношении гидроксиалкилакриламид:функционализированный амином акриламид или акриламид:функционализированный амином акриламид в диапазоне от 100:1 до 1:1, к примеру, в диапазоне от 100:1 до 2:1, в диапазоне от 50:1 до 3:1, в диапазоне от 50:1 до 5:1 или даже в диапазоне от 50:1 до 10:1.

Согласно конкретному примеру, гидрофильный мономер включает гидроксильные группы или включает амины. Гидрофобная защитная группа защищает гидрофильность мономера, например, посредством связывания с гидроксильной группой или аминогруппой. Такие защитные группы в настоящем документе называют защитные группы для гидроксильных групп или гидроксигрупп при связывании с гидроксильной группой. В частности, гидрофобную защитную группу можно удалить, к примеру, посредством отщепления, например, кислотного отщепления. Можно выбрать гидрофобную группу, отщепляющуюся в кислотных условиях, что не приводит в результате к гидролизу лежащего в основе полимера или его частей. Например, для значений pH ниже 6 при наличии акриламидного полимера гидрофобная защитная группа отщепляется при pH, превышающем pH, при котором гидролизируется амидная часть акриламида. Для значений pH выше 9 гидрофобная защитная группа отщепляется при pH, который ниже pH, при котором гидролизируется амидная часть акриламида.

Иллюстративная гидрофобная защитная группа включает металлорганический фрагмент. Например, металлорганический фрагмент может формировать силилэфирную функциональную группу. Силилэфирная функциональная группа может быть получена от галогенированного силилового соединения, такого как соединение с общим составом R₁Si(R₂)(R₃)(R₄), где R₁ является галогеном, таким как хлор, а R₂, R₃ и R₄ независимо выбраны из водорода, алкильной группы, такой как метил, этил, пропил, бутил, арильная группа, силильные группы, их эфирных производных или любой их комбинации. Иллюстративная силилэфирная функциональная группа получена от трет-бутилдиметилсилилхлорида, триметилсилилхлорида, триэтилсилилхлорида, трипропилсилилхлорида, трибутилсилилхлорида, дифенилметилсилилхлорида, хлор(диметил)фенилсилана или их комбинации. Согласно конкретному примеру, мономер с защитной группой включает N-(2-((трет-бутилдиметилсилил)окси)этил)акриламид или tBDMS-HEAM, N-(2-((триэтилсилил)окси)этил)акриламид или TES-HEAM или их комбинацию. Согласно другому примеру, гидрофобная защитная группа может включать органический фрагмент. Иллюстративный органический фрагмент может включать фрагмент алкилоксисарбонильной группы, такой как t-бутилоксикарбонил, флуоренилметилоксикарбонил или их комбинация. Согласно примеру, такой органический фрагмент может представлять собой гидрофобную защитную группу, связанную с функциональной аминогруппой, такой как функциональная аминогруппа у функционализированного амином акриламида или его сополимера.

Мономер с защитной группой можно включить в количестве по отношению к исходному затравочному полимеру, выраженному как соотношение масс (мономер с защитной группой:затравочный полимер), в диапазоне от 100:1 до 1:2, к примеру, в диапазоне от 50:1 до 1:1, в диапазоне от 45:1 до 2:1, в диапазоне от 30:1 до 5:1 или даже в диапазоне от 20:1 до 8:1. В соответствии с другим вариантом, мономер можно включать в количестве в диапазоне от 10:1 до 1:2, к примеру, в диапазоне от 5:1 до 1:2 или даже в диапазоне от 2:1 до 1:2.

Дисперсная фаза также может включать сшиватель. Согласно примеру, сшиватель включают в массовом соотношении мономер с защитной группой к сшивателю в диапазоне от 15:1 до 1:2, к примеру, в диапазоне от 10:1 до 1:1, в диапазоне от 6:1 до 1:1 или даже в диапазоне от 4:1 до 1:1. Сшиватель может иметь низкую растворимость в воде (например, менее 10 г/л), в связи с чем предпочтительной является дисперсная фаза. В частности, сшиватель может представлять собой дивиниловый сшиватель. Например, дивиниловый сшиватель может включать диакриламид, такой как Ν,Ν'-(этан-1,2-диил)бис(2-гидроксилэтил)акриламид, Ν,Ν'-(2-гидроксипропан-1,3-диил)диакриламид или их комбинацию. Согласно другому примеру, дивиниловый сшиватель включает этиленгликоль диметакрилат, дивинилбензол, гексаметиленбисакриламид, триметилолпропантриметакрилат, их производное с защитной группой или их комбинацию. Согласно следующему примеру, сшиватель может быть защищен при помощи гидрофобной защитной группы, такой как защитная группа для гидроксильной группы. В частности, гидрофобная защитная группа может представлять собой металлорганический фрагмент. Например, металлорганический фрагмент может образовывать силилэфирную функциональную группу. Иллюстративная силилэфирная функциональная группа может быть получена от трет-бутилдиметилсилилхлорида, триметилсилилхлорида, триэтилсилилхлорида, трипропилсилилхлорида, трибутилсилилхлорида, дифенилметилсилилхлорида, хлор(диметил)фенилсилана или их комбинации. Иллюстративный диакриламидный сшиватель с защитной группой включает Ν,Ν'-(этан-1,2-диил)бис(N-(2-((трет-бутилдиметилсилил)окси)этил)акриламид, N,N'-(N-(2-((трет-бутилдиметилсилил)окси)пропан-1,3-диил)диакриламид, N,N'-(этан-1,2-диил)бис(N-(2-((триэтилсилил)окси)этил)акриламид, Ν,Ν'-(N-(2-((триэтилсилил)окси)пропан-1,3-диил)диакриламид, N-[2-(акрилоиламино)-1,2-дигидроксиэтил]акриламид с защищенной силильной группой, такой как Ν,Ν'(2,3-бис((триэтилсилил)окси)бутан-1,4-диил)диакриламид, или их комбинацию. Согласно другому примеру, защитная группа может включать фрагмент алкилоксисарбониловой группы, такой как t-бутилоксикарбонил, флуоренилметилоксикарбонил или их комбинация. В частности, сшиватель, включающий гидроксильную группу, может быть защищен защитной группой, такой как описанные выше в отношении мономера с защитной группой.

В дополнение к этому, полимеризация гидрофильного мономера, имеющего гидрофобную защиту, может включать полимеризацию в присутствии порогена. Иллюстративный пороген включает ароматический пороген. Согласно примеру, ароматический пороген включает бензол, толуол, ксилол, мезителен, фенэтилацетат, диэтиладипат, гексилацетат, этилбензоат, фенилацетат, бутилацетат или их комбинацию. Пороген обычно характеризуется параметром растворимости, равным 15-20. Согласно другому примеру, пороген является алканольным порогеном, таким как додеканол. Пороген можно включать в количествах, относительных к органической фазе в реакционноспособной системе, в диапазоне от 1 мас.% до 99 мас.%, к примеру, в диапазоне от 30 мас.% до 90 мас.% или даже в диапазоне от 50 мас.% до 85 мас.%.

Мономер выбирают из группы мономеров, которые образуют гидрогель в своей незащищенной форме, так, чтобы при применении олигонуклеотиды и полимеразы могли достичь своих целей.

Гидрофильные акриламиды и особенно диакриламиды плохо растворяются в растворителе, который не смешивается с водой, и в тоже время растворяет гидрофобный затравочный полимер. Защитную группу как для мономера, так и для сшивателя можно выбрать такую, чтобы растворимость мономеров в гидрофобной фазе была достаточно большой для достижения достаточно большой концентрации для осуществления полимеризации. В то же время защитная группа не может быть настолько большой, чтобы полимеризацию нельзя было осуществить по причине стерического затруднения. Удаление защитной группы можно осуществить в условиях, в которых не будет гидролизироваться полимер.

Необязательно, можно включить инициатор полимеризации. Иллюстративный инициатор полимеризации может инициировать полимеризацию посредством создания свободных радикалов. Иллюстративный инициатор полимеризации включает азоинициатор, такой как маслорастворимые азоинициаторы. Другой инициатор может включать персульфат аммония. Следующий иллюстративный инициатор может включать тетраметилэтилендиамин Согласно примеру, инициатор полимеризации можно включить в количестве от 0,001 мас.% до 3 мас.% по массе дисперсной фазы.

После полимеризации полимерная частица 108 может быть удалена с затравочного полимера с получением полимерной частицы 110, все еще имеющей гидрофобные защитные группы. Например, затравочный полимер можно экстрагировать при помощи растворителя, такого как альдегид или кетон, такой как ацетон, метилэтилкетон, диизопропиловый кетон, бутилацетат, циклогексанон, диметилформамид или их комбинация, фталатный растворитель, такой как н-бутилфталат, растворитель на основе простого эфира, такой как тетрагидрофуран, простой диизопропиловый эфир, простой метилтретбутиловый эфир, простой диметиловый эфир, простой диэтиловый эфир или их комбинация, растворитель на основе сложного эфира, такой как этилацетат, бутилацетат или их комбинация, гетероциклический растворитель, такой как пиридин, диоксан, тетрагидрофурфуриловый спирт или их комбинация, галогенированные растворители, такие как дихлорометан, хлороформ или их комбинация. В соответствии с другим вариантом, затравочный полимер можно экстрагировать после преобразования полимерной частицы в гидрофильную частицу. Например, затравочный полимер можно экстрагировать после удаления защитной группы у полимера частицы, к примеру, удаления силильных групп на полимере, полученном из мономера с защитной группой.

Как проиллюстрировано на Фиг. 1, полимерную частицу 110 после экстракции затравочного полимера можно преобразовать в гидрофильную полимерную частицу посредством удаления по меньшей мере части гидрофобных защитных групп. Например, гидрофобные защитные группы могут быть удалены в результате кислотного отщепления от полимерных частиц. В частности, с помощью такого удаления можно удалить практически все гидрофобные защитные группы у полимерной частицы, к примеру, удаляя по меньшей мере 80% гидрофобных защитных групп или даже по меньшей мере 90% гидрофобных защитных групп.

Согласно примеру, гидрофобные защитные группы подвергают кислотному отщеплению посредством добавления кислоты, такой как органическая кислота. В частности, органическая кислота может иметь pKa в диапазоне от 3,0 до 5,5. Например, органическая кислота может включать уксусную кислоту, молочную кислоту, лимонную кислоту или любую их комбинацию. В соответствии с другим вариантом, можно применять неорганические кислоты.

После удаления по меньшей мере части гидрофобных защитных групп получают гидрофильную частицу 112. Гидрофильная частица 112 может представлять собой частицу гидрогеля. Гидрогель является полимером, который может абсорбировать по меньшей мере 20% от своей массы воды, к примеру, по меньшей мере 45%, по меньшей мере 65%, по меньшей мере 85%, по меньшей мере 100%, по меньшей мере 300%, по меньшей мере 1000%, по меньшей мере 1500% или даже по меньшей мере 2000% от своей массы воды.

Гидрофильный полимер 112 можно активировать для облегчения конъюгации с целевым анолитом, таким как полинуклеотид. Например, функциональные группы на гидрофильной частице 112 можно усилить, чтобы сделать возможным связывание с целевыми анолитами или рецепторами анолитов. Согласно конкретному примеру, функциональные группы гидрофильного полимера можно модифицировать при помощи реагентов, способных преобразовывать функциональные группы гидрофильного полимера в реакционноспособные фрагменты, которые можно подвергнуть нуклеофильному или электрофильному замещению. Например, гидроксильные группы на гидрофильной частице можно активировать посредством замены по меньшей мере части гидроксильных групп на сульфонатную группу или хлор. Иллюстративные сульфонатные группы могут быть получены от тресил-, метилсульфонил-, тосил- или фосилхлорида или любой их комбинации. Сульфонат может содействовать нуклеофилам