可降解的陽離子型表面活性劑及其在增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光中的用圖
【專利說明】可降解的陽離子型表面活性劑及其在增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光中的用 途
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用 本申請要求2013年5月14日提交的美國臨時申請序列號61/823, 162的優(yōu)先權(quán)，其通 過引用以其整體并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及用于增強(qiáng)吖啶鑰化合物的化學(xué)發(fā)光的環(huán)境友好、可降解的陽離子型表 面活性劑。還提供了相關(guān)方法和試劑盒。
【背景技術(shù)】
[0003] 化學(xué)發(fā)光的吖啶鑰二甲基苯基酯是用于在自動化免疫檢測(諸如Siemens Healthcare Diagnostics的ADVIA :Centaur?系統(tǒng))中測量廣泛的臨床上重要的分析物的高 靈敏度的標(biāo)記物（圖1B)。在每個檢測結(jié)束時，來自吖啶鑰酯標(biāo)記物的光發(fā)射通過依次加入 兩種試劑來引發(fā)。采用〇. 3毫升的0. 1摩爾硝酸(還含有0. 5%過氧化氫）的初始處理將所 述吖啶鑰酯的非化學(xué)發(fā)光的假堿（圖1A)轉(zhuǎn)化成所述標(biāo)記物的化學(xué)發(fā)光的吖啶鑰形式。隨 后加入0. 3毫升的0. 25摩爾氫氧化鈉(還含有7毫摩爾的陽離子型表面活性劑十六烷基三 甲基氯化銨（CTAC))使過氧化氫離子化并引發(fā)光發(fā)射。所述表面活性劑CTAC在吖啶鑰酯 的化學(xué)發(fā)光過程中起著非常重要的作用（Natrajan等人，（5/芯CAeva, 2011，9， 5092-5103)。CTAC將所述標(biāo)記物的發(fā)射時間從約60秒壓縮至〈5秒。CTAC還使來自吖啶 鑰酯標(biāo)記物及其綴合物的整體光輸出增強(qiáng)了 3-4倍。更快的光發(fā)射和增強(qiáng)的光輸出實現(xiàn)了 在自動化儀器(諸如Siemens Healthcare Diagnostics的ADVIA :Centaur?系統(tǒng)）中的快速 且靈敏的檢測。
[0004] 在所述ADVIA :Centaur?系統(tǒng)上執(zhí)行的每個免疫檢測試驗消耗約0. 7毫克的CTAC。 世界范圍內(nèi)在所述ADVIA :Centaur?系統(tǒng)上執(zhí)行的非常大量的免疫檢測試驗(在僅2012年 基于一項估量就有>500, 000, 000次試驗）導(dǎo)致這種陽離子型表面活性劑的相當(dāng)大的年使 用量（>350 kg)。當(dāng)陽離子型表面活性劑(諸如CTAC)被排放到環(huán)境中時，人們認(rèn)為其對 水生生物的毒性是相當(dāng)大的（Naiecz-Jawecki 等人，備 Safety, 2003, 54, 87-91 ;Pantani 等人，Bull. Environ. Contamin. Toxicol., 1995, 55, 179-186 ;KUmmurer 等人，J 1997, 774, 281-286 ;SUtterlin 等人，Ecotoxicology and Environmental Safety, 2008, 71, 498-505 !Roberts 和 Costello, (6(?/?, 2003,之名 220-225 ;Leeuwen 等人，1992, 24， 629-639)。雖然陽離子型表面活性劑在有氧條件下通過微生物降解，但是在缺氧條件下 它們是持久存在的，并顯示出極少的生物降解，從而給水生生物帶來了嚴(yán)重的環(huán)境風(fēng)險 (Ying, Environment International, 2006, 32, 417-431 ；Maden Biodegradability and Toxicity of Surfactants^ , Handbook of Detergents Part B: Environmental Impact, U. Zoller, Editor, Marcel Dekker, 2004, 第 211-248 頁；Ying 在 Distribution, Behavior, Fate and Effects of Surfactants and their Degradation Products in the Environment^ , Handbook of Detergents Part B: Environmental Impact, U. Zoller，Editor, Marcel Dekker，2004，第 77-109 頁）〇
[0005] 因此，一直以來都保有對采用可降解且環(huán)境友好("綠色"）的表面活性劑來替代 CTAC，同時保持增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光效率的需要。因此，本發(fā)明的一個目的是提供在增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光 方面至少與CTAC同樣有效的綠色表面活性劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)上述和其它目的，已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，通過將可降解的表面活性劑并入 光引發(fā)試劑中以將化學(xué)發(fā)光的吖啶鑰化合物的化學(xué)發(fā)光增強(qiáng)至與常規(guī)表面活性劑(諸如 CTAC)的化學(xué)發(fā)光至少相當(dāng)?shù)某潭?。在針對廣泛使用的吖啶鑰標(biāo)記物的光引發(fā)試劑中使用 這些環(huán)境友好的表面活性劑是對常規(guī)陽離子型表面活性劑CTAC的綠色替代，且在一些實 施方案中是意外地更有效的替代。
[0007] 在一個方面，提供了一種增強(qiáng)來自化學(xué)發(fā)光標(biāo)記物的化學(xué)發(fā)光的方法，所述方法 包括在具有式I的可降解的陽離子型表面活性劑的存在下使化學(xué)發(fā)光標(biāo)記物與酸和過氧 化氫接觸：
其中： X是氮或磷； R1、R2和R 3各自獨立地選自氫和烷基、烯基、炔基、環(huán)烷基或芳烷基，其任選地具有一個 或多個雜原子； R4和R5各自獨立地選自烷基、烯基、炔基、環(huán)烷基或芳烷基，其任選地具有一個或多個 雜原子； Y是可分裂的鍵；和 A是對X+的抗衡陰離子。
[0008] 在一些實施方案中，所述化學(xué)發(fā)光標(biāo)記物可以是吖啶鑰二甲基苯基酯、叮啶鑰磺 酰胺、或其衍生物或綴合物。所述酸可以是硝酸。
[0009] 在某些實施方案中，所述方法可以進(jìn)一步包括壓縮所述化學(xué)發(fā)光標(biāo)記物的光發(fā)射 時間，從而提供相比不存在表面活性劑的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射時間得以壓縮的發(fā)射時間，其中所述壓 縮的發(fā)射時間與十六烷基三甲基氯化銨的壓縮的發(fā)射時間相當(dāng)。例如，所述壓縮的發(fā)射時 間可以短于(例如，短約20%、約30%或約50%)十六烷基三甲基氯化銨的壓縮的發(fā)射時間。在 一個實施方案中，本發(fā)明的表面活性劑在增強(qiáng)所述化學(xué)發(fā)光標(biāo)記物的總光產(chǎn)額方面與十六 烷基三甲基氯化銨同樣有效。
[0010] 在一些實施方案中，所述方法可以進(jìn)一步包括增強(qiáng)所述化學(xué)發(fā)光標(biāo)記物的化學(xué)發(fā) 光，從而提供比不存在表面活性劑的標(biāo)準(zhǔn)光發(fā)射增強(qiáng)的光發(fā)射，其中所述增強(qiáng)的光發(fā)射與 十六烷基三甲基氯化銨的增強(qiáng)的光發(fā)射相當(dāng)。例如，所述增強(qiáng)的光發(fā)射相比于不存在表面 活性劑的標(biāo)準(zhǔn)光發(fā)射可以增強(qiáng)至少約2. 5倍。在某些實施方案中，所述增強(qiáng)可以是十六烷 基三甲基氯化銨的增強(qiáng)的至少約70%、至少約80%或至少約90%。在一個實施方案中，本發(fā) 明的表面活性劑在壓縮所述化學(xué)發(fā)光標(biāo)記物的發(fā)射時間方面與十六烷基三甲基氯化銨至 少同樣有效。
[0011] 在各種實施方案中，R1、R2和R 3可以各自獨立地為C i i。烷基、C 2 i。烯基、C 2 i。炔基、 C3 i。環(huán)烷基或C 4 i。芳烷基，其任選地具有一個或多個雜原子。R 4可以是C i 2。烷基、C 2 2。烯 基、C2 2。炔基、C 3 2。環(huán)烷基或C 4 2。芳烷基，其任選地具有一個或多個雜原子。R 5可以是C i 3。 烷基、C2 3。烯基、C 2 3。炔基、C 3 3。環(huán)烷基或C 4 3。芳烷基，其任選地具有一個或多個雜原子。
[0012] 在某些實施方案中，Y在水解條件下可以是可降解的。例如，Y可以選自碳酸酯鍵、 酰胺鍵、酯鍵、或其任意組合。
[0013] 在一些實施方案中，A可以是氯根、溴根、碘根、硫酸根、磺酸根或氫氧根離子。
[0014] 在一些情況下，本發(fā)明的表面活性劑可以是化合物1或化合物2或其混合物：
[0015] 在本發(fā)明的另一個方面，提供了一種免疫檢測試劑盒，所述試劑盒包含： a) 化學(xué)發(fā)光標(biāo)記物，其具有吖啶鑰二甲基苯基酯、叮啶鑰磺酰胺、或其衍生物或綴合 物； b) 酸化試劑，其包括酸、過氧化氫和具有式I的可降解的陽離子型表面活性劑：
其中：R1、R2、R3、R4、R5、Y和A基團(tuán)如本文中描述來定義；和 c) 堿性試劑，其包括堿性氫氧化物。
[0016] 在一些實施方案中，所述化學(xué)發(fā)光標(biāo)記物可以是吖啶鑰二甲基苯基酯、叮啶鑰磺 酰胺、或其衍生物或綴合物。
[0017] 在各種實施方案中，當(dāng)使用時，本發(fā)明的表面活性劑可以提供相比不存在表面活 性劑的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射時間得以壓縮的所述化學(xué)發(fā)光標(biāo)記物的發(fā)射時間，其中所述壓縮的發(fā)射 時間與十六烷基三甲基氯化銨的壓縮的發(fā)射時間相當(dāng)（例如大致相同、或比其短約20%、約 30% 或約 50%)。
[0018] 在某些實施方案中，當(dāng)使用時，本發(fā)明的表面活性劑可以展現(xiàn)出相比于不存在表 面活性劑的標(biāo)準(zhǔn)光發(fā)射增強(qiáng)的所述化學(xué)發(fā)光標(biāo)記物的光發(fā)射，其中所述增強(qiáng)的光發(fā)射與 十六烷基三甲基氯化銨的增強(qiáng)的光發(fā)射相當(dāng)(例如，至少約70%、至少約80%或至少約90%)。
[0019] 在一些實例中，所述酸可以是硝酸。所述堿性氫氧化物可以是氫氧化鈉。
[0020] 參考以下詳細(xì)描述(包括所附權(quán)利要求）將更好地理解本發(fā)明的這些和其它方面。
【附圖說明】
[0021] 圖IA :N-磺丙基吖啶鑰二甲基苯基酯的吖啶鑰-假堿平衡。
[0022] 圖 IB :用于 Siemens Healthcare Diagnostics 的 ADVIA :Centaur?系統(tǒng)中自動化 免疫檢測中的在P「陡鐵環(huán)中含有N-橫丙基基團(tuán)的化學(xué)發(fā)光P「陡鐵二甲基苯基醋標(biāo)記物的 結(jié)構(gòu)。
[0023] 圖2A :含有可分裂的鍵的示例性陽離子型表面活性劑（1和2)的結(jié)構(gòu)（CMC =臨 界膠束濃度)。
[0024] 圖2B :在當(dāng)前的研究中用于制備抗TSH抗體綴合物的示例性吖啶鑰酯（3a、3b和 3c)的結(jié)構(gòu)（TSH =促甲狀腺激素)。
[0025] 圖3 :針對具有可分裂的酰胺鍵的陽離子型表面活性劑1的示例性合成方案。
[0026] 圖4 :針對具有可分裂的碳酸酯鍵的陽離子型表面活性劑2的示例性合成方案。
[0027] 圖5 :在不存在和存在陽離子型表