Preparación de un elemento de reconocimiento molecular.

Un método para la preparación de un elemento de reconocimiento molecular (1,

11, 111) que comprende las etapas de

unir una plantilla (4) a una superficie de un material portador (3, 30),

proveer un material de reconocimiento a la superficie del material portador (3, 30),

iniciar la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del material portador (3, 30), detener la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del material portador (3, 30) y liberar la plantilla (4) de la superficie del material portador (3, 30) y el material de reconocimiento polimerizado (6, 60),

caracterizado porque

un tamaño objetivo de improntas individuales (10, 100, 120) es predefinido, y

se detiene la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del material portador (3, 30) cuando un tamaño de la impronta individual (10, 100, 120) del material de reconocimiento polimerizado (6, 60) básicamente iguale el tamaño objetivo predefinido.

Preparación de un elemento de reconocimiento molecular Campo técnico

La presente invención hace referencia a un método conforme al preámbulo de la reivindicación independiente 1. Dicho método comprende unir una plantilla a una superficie del material portador, proveer un material de reconocimiento a la superficie del material portador, iniciar la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del material portador, detener la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del material portador y liberar la plantilla de la superficie del material portador y la polimerización del material de reconocimiento se pueden utilizar para la preparación de un elemento molecular de reconocimiento útil como un fármaco, catalizador, inhibidor del ligando de afinidad competitivo, competidor, agonista, antagonista o agente de diagnóstico.

Antecedentes de la técnica

El reconocimiento molecular es un pilar de la ciencia biomolecular moderna debido a su participación ubicua en los procesos bioquímicos. Entre la gran variedad de receptores sintéticos desarrollados para imitar los sistemas naturales y utilizados por sus capacidades de reconocimiento molecular, los materiales orgánicos de impronta molecular atraen mayor interés debido a su versatilidad y posibilidades casi ilimitadas. La impronta molecular es una técnica para sintetizar polímeros (polímeros de impronta molecular (MIP)) mediante el uso de una plantilla (p. ej., polipéptidos, proteínas, bacterias o compuestos de bajo peso molecular) con sitios de unión específicos, a través de los cuales los monómeros se polimerizan en presencia de la plantilla. Entonces el polímero sintetizado presenta propiedades de reconocimiento molecular para una diana complementaria a la plantilla. Los MIP adoptan una estructura que contiene improntas de reconocimiento (improntas) donde las funciones de unión capaces de interacciones químicas con la diana están específicamente orientadas por la interacción con la plantilla. Al lavarse la plantilla, se conservan las funciones de unión por impronta. Se ha demostrado que los MIP obtenidos de esta manera presentan propiedades mejoradas de reconocimiento molecular para la diana y, por lo tanto, sirven como un material o elemento de reconocimiento polimerizado.

La impronta molecular ha sido descrita, por ejemplo, por Wulff et ál, pero su desarrollo se dificultó en la primeras instancias debido a tediosos protocolos experimentales (Wulff ef á/; Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1972, 11, 341). Las mejoras y optimizaciones han llevado a sistemas aplicables más desarrollados compatibles con las aplicaciones comerciales. Se conocen dos enfoques de impronta diferentes en la técnica: el primero consiste en injertar de manera covalente una diana en los bloques que forman polímeros tal como los monómeros, mientras que el segundo enfoque está basado en las interacciones no covalentes de una plantilla con los monómeros.

La solicitud PCT WO 1/19886 describe la formación de un polímero de impronta molecular al proveer un material portador y un material de reconocimiento mezclado con moléculas plantilla, iniciar la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del portador en presencia de la plantilla, detener la reacción de polimerización y liberar la plantilla de la superficie y el material de reconocimiento, cuando el iniciador de la polimerización está presente únicamente en la superficie del portador.

Una limitación principal de los métodos que se describen en la técnica es una disponibilidad limitada de las funciones de unión de un material de reconocimiento polimerizado. En efecto, la polimerización en masa de los monómeros en torno a una plantilla provoca una formación de las funciones de unión dentro de un polímero formado de esa manera por lo que restringe una aplicación a las moléculas diana que pueden propagarse dentro de un polímero (limitación de tamaño y solubilidad) y a dianas económicas.

Se han propuesto diferentes enfoques para eludir esta limitación que incluye la creación de improntas únicamente en la superficie de un polímero que, por lo tanto, forma un material de reconocimiento polimerizado. Un enfoque es explorado basándose en el crecimiento de una capa monomolecular en una superficie donde se inmoviliza una plantilla. Luego del crecimiento de la capa monomolecular en la superficie, se quita la plantilla de la superficie y por lo tanto un elemento de reconocimiento molecular formado de esa manera puede ser utilizado para el reconocimiento molecular de una diana. Sin embargo, este enfoque está limitado a moléculas pequeñas debido al espesor limitado (es decir, en un intervalo de 1 a 2 nm) de la capa monomolecular como material de reconocimiento polimerizado del elemento de reconocimiento molecular. Otro enfoque conocido en la técnica es descrito por Shiomi et ál. (Biomaterials 25, 26, 5564-5571) y hace referencia a una preparación de un elemento de reconocimiento molecular para una diana (p. ej., una proteína) mediante la impronta molecular, haciendo uso de una plantilla inmovilizada de forma covalente en una superficie de sílice, sobre la cual se realiza la polimerización del silano a los efectos de generar un material de reconocimiento polimerizado. En este método se ha utilizado hemoglobina (Hb) como proteína plantilla para la creación de improntas específicas de Hb en la superficie de sílice. Sin embargo, este método es muy limitado y no es aplicable a un complejo supramolecular más grande, p. ej., un virus. Además, no permite controlar el grado de afinidad del material de reconocimiento polimerizado del elemento de reconocimiento molecular para su diana.

Por lo tanto, existe una necesidad insatisfecha de un método que provea un elemento de reconocimiento molecular, en el que sea posible un control y ajuste de especificidad y afinidad para unir las dianas tales como pequeñas dianas

de bajo peso molecular o particularmente las dianas complejas de alto peso molecular con un material de reconocimiento polimerizado del elemento de reconocimiento molecular.

Descripción de la invención

Según la invención, esta necesidad es satisfecha con un método de preparación de un elemento de reconocimiento molecular tal como se define en las características de la reivindicación independiente 1. Las realizaciones preferidas están sujetas a las reivindicaciones subordinadas.

En particular, la presente invención provee un método para preparar un elemento de reconocimiento molecular que comprende las etapas de unir la plantilla a una superficie de un material portador, proveer un material de reconocimiento a la superficie del material portador que inicia la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del material portador, detener la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del material portador y liberar la plantilla de la superficie del material portador y el material de reconocimiento polimerizado. Además, se predefine un tamaño objetivo de improntas individuales y la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del material portador se detiene cuando un tamaño de improntas individuales del material de reconocimiento polimerizado básicamente iguala el tamaño objetivo predefinido.

Como se emplea en esta memoria, el material de reconocimiento se relaciona con un material capaz de una reacción de polimerización cuyo material puede ser proporcionado a la superficie del material portador. Preferiblemente, el material de reconocimiento es un material monomérico que tiene afinidad por una parte de la plantilla y se proporciona en estado líquido. Durante la polimerización, el material de reconocimiento puede autoensamblarse en torno a la plantilla y se incluye en una capa de reconocimiento que crece de la; superficie del material portador en dirección a la plantilla o de la plantilla en dirección a la superficie del material portador o ambos. Luego de polimerizarse, el material de reconocimiento generalmente se encuentra en estado sólido. Al aplicar el método conforme a la invención, el material de reconocimiento polimerizado presenta una estructura que comprende las improntas homogéneas formadas por la plantilla. Dentro de las improntas pueden existir funciones de unión orientadas específicamente por la interacción con la plantilla, las cuales con capaces de interacciones químicas con una diana. Por lo tanto, el material de reconocimiento polimerizado es capaz de ejercer el reconocimiento molecular o biomolecular de dianas tales como complejos supramoleculares, virus, ácidos nucleicos, péptidos, proteínas, nanopartículas poliméricas, nanopartículas inorgánicas, células procariotas, células eucariotas, células vegetales y derivados de ellas.... [Seguir leyendo]

1. Un método para la preparación de un elemento de reconocimiento molecular (1, 11, 111) que comprende las etapas de

unir una plantilla (4) a una superficie de un material portador (3, 3),

proveer un material de reconocimiento a la superficie del material portador (3, 3),

Iniciar la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del material portador (3, 3), detener la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del material portador (3, 3) y

liberar la plantilla (4) de la superficie del material portador (3, 3) y el material de reconocimiento pollmerlzado (6,

6),

caracterizado porque

un tamaño objetivo de improntas individuales (1, 1, 12) es predefinido, y

se detiene la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del material portador (3, 3) cuando un tamaño de la Impronta individual (1, 1, 12) del material de reconocimiento polimerizado (6, 6) básicamente ¡guale el tamaño objetivo predefinido.

2. El método según la reivindicación 1, en donde la definición previa del tamaño objetivo comprende predefinir un espesor objetivo, en donde se detiene la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del material portador (3, 3) cuando un espesor del material de reconocimiento polimerizado (6, 6) básicamente iguala el espesor objetivo predefinido.

3. El método según la reivindicación 2, en donde la definición previa del espesor objetivo comprende predefinir una duración de la polimerización objetivo en las condiciones dadas y en donde se lleva a cabo la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del material portador (3, 3) en las condiciones dadas y se detiene cuando una duración de la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del material portador (3, 3) básicamente ¡guala la duración predefinida de la polimerización objetivo.

4. El método según la reivindicación 2 o 3, en donde la plantilla (4) es un virus o un análogo estructural de un virus y el espesor objetivo se encuentra dentro de un intervalo de aproximadamente 1 % a aproximadamente 5 % de un diámetro de la plantilla (4) o, de forma opcional, de aproximadamente 45 % a aproximadamente 5 % de un diámetro de la plantilla (4) o, de forma opcional, de aproximadamente 47 % a aproximadamente 5 % de un diámetro de la plantilla (4) o, de forma opcional, de aproximadamente de 48 % a aproximadamente 5 % de un diámetro de la plantilla (4) o, de forma opcional, de aproximadamente de 49 % a aproximadamente 5 % de un diámetro de la plantilla (4).

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende la etapa de activar la superficie del material portador (3, 3) antes de unir la plantilla (4) a la superficie del material portador (3, 3) en donde un medio de enlace (2) se distribuye homogéneamente en la superficie del material portador (3, 3).

6. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende la etapa de proveer bloques de construcción (42, 415, 42) complementarios a la plantilla (4) antes de iniciar la polimerización del material de reconocimiento en la superficie del material portador (3, 3).

7. El método según la reivindicación 6 que comprende las etapas de analizar una estructura de la superficie de la plantilla (4) o la diana antes del suministro de los bloques de construcción (42, 415, 42) y de elegir los bloques de construcción (42, 415, 42) correspondientes a la estructura de la superficie.

8. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde una superficie exterior del material de reconocimiento polimerizado (6, 6) enfrentado al material portador (3, 3) se neutraliza antes de la liberación de la plantilla (4) de la superficie del material portador (3, 3) y el material de reconocimiento polimerizado (6, 6).

9. El método según la reivindicación 8, que en ese sentido neutraliza la superficie exterior del material de reconocimiento polimerizado (6, 6), comprende la modificación química y/o física y/o bioquímica de la superficie exterior del material de reconocimiento polimerizado (6, 6) en la superficie del material portador (3, 3).

1. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la liberación de la plantilla (4) de la superficie del material portador (3, 3) y el material de reconocimiento polimerizado (6, 6) comprende la ruptura de la unión entre la plantilla (4) y el material portador (3, 3) sin que afecte a la plantilla.

11. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la unión de la plantilla (4) a la 5 superficie del material portador (3, 3) es un enlace covalente.

12. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la plantilla (4) se selecciona de un grupo que consiste en complejos supramoleculares, virus, péptidos, proteínas, nanopartículas poliméricas, nanopartículas inorgánicas, células procariotas, células eucariotas, células vegetales y derivados de ellas.

13. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el material portador (3, 3) se 1 selecciona de un grupo que consiste en óxidos inorgánicos tales como óxidos de silicio u óxidos de titanio,

compuestos orgánicos, inorgánicos, poliméricos o inorgánicos-orgánicos y material orgánico autoensamblado.