[发明专利]用于分子分离的结构

说明书

与相关申请的交叉引用

本申请要求2008年10月30日递交的美国申请系列号12/262,164的权益。

发明背景

已知许多不同的结构用于分子分离。所述结构的孔径确定了可以通过的分子的尺寸上限。例如，沸石和微孔硅膜具有最多9埃的孔径。中孔的膜具有20埃及更大的孔径。这在9和20埃的孔径之间留下了缺口，所述缺口没有被现有的技术充分地论述。许多重要的有机和生物分子落在此尺寸范围内。缺乏用于产生具有此范围内孔径的适当结构的合成方法限制了这些结构在此类分子的分离中的用途。

发明概要

产生用于分子分离的结构的方法包括提供多种模板材料。所述模板材料选自生物分子，生物聚合物，聚合物，或其组合。在所述模板材料的周围提供了适于产生用于分子分离的结构的筛材料。将所述模板材料定位放置于排布中，所述排布用于留下适于分子分离的孔。去除模板材料，以在筛材料中留下孔并产生适于分子分离的结构。

产生用于分子分离的结构的组合体包括底物和底物上的多种模板材料。所述模板材料选自生物分子，生物聚合物，聚合物或其组合。所述模板材料被定位放置于排布中，所述排布用于当模板材料被去除时留下适于分子分离的孔。所述筛材料被定位放置于底物上、在所述模板材料周围。所述筛材料具有的组成和形状是用于在去除所述模板材料后产生用于分子分离的结构。

用于分子分离的膜包括由适当的筛材料制成的膜，所述膜具有反向的主要表面。所述膜在至少一个主要表面中具有孔。所述孔具有10埃至19埃之间的直径。

生产催化剂的方法包括将催化性物质附着于模板材料。将催化剂底物材料置于模板材料周围。去除模板材料，以在催化剂底物材料中留下孔，而催化性材料附着于所述孔。

当根据附图阅读时，根据下面对优选实施方式的详细描述，本发明的各方面对于本领域技术人员而言将是显然的。

附图说明

图1A是产生用于分子分离的陶瓷膜的组合体的侧面视图，包括附着或未附着于表面的DNA分子，和施用于所述表面上和DNA周围以形成膜的陶瓷材料。

图1B是所述组合体的俯视图。

图1C是去除DNA分子以留下延伸穿过膜的孔后，表面上的陶瓷膜的侧面视图。

图1D是所述陶瓷膜的俯视图。

图2是DNA-溶胶凝胶沉积之前和之后陶瓷膜的截面。

图3是煅烧之前膜材料的详细视图，显示出DNA自我排列并且定向为与表面垂直。

图4是煅烧后膜材料的详细视图。

图5阐释了将LCD光学器件用于利用电场控制的、DNA模板化膜的孔定向。

优选实施方式详述

本发明涉及产生用于分子分离的无机结构的方法。所述方法包括提供多种模板材料。所述模板材料选自生物分子，生物聚合物，聚合物，及其组合。在某些实施方式中，所述模板材料选自DNA，RNA，核酸环，核酸发夹，核酸哑铃，烷基化膦酸酯，聚羟基脂肪酸酯(例如，聚羟基丁酸酯)，非标准核碱基，或其任意组合。可使用任何类型的DNA和任何类型的RNA，包括单链DNA、双链DNA、三链DNA，四元DNA、单链RNA和双链RNA。可以使用的生物分子的一些实例包括胶原蛋白，角蛋白，弹性蛋白，微管蛋白，纤维素，壳多糖和淀粉。可以使用的合成聚合物的一些实例包括聚(烯丙胺)和称为液晶高分子的一整类化合物。液晶高分子具有能够形成液晶相的所需特征。例如，Finkelmann在标题为“液晶高分子”的出版物中对其进行了描述，Angew.Chem.Int.Ed.Engl.26(1987)816-824。

双链DNA分子具有使其特别适合用于所述方法的物理和化学特征。它具有适于通过如下所述的方法在无机结构中产生孔的直径，并且它具有的长度可通过例如化学合成和酶的化学操控的方式被控制。可通过外部场或通过内部力(例如液晶形成)或通过利用各种化学和物理方法附着于表面而操控DNA。

以足够的数量提供所述模板材料以在对于分子分离有效的结构中留下孔，正如下面所讨论的。取决于特定的结构及其应用，陶瓷材料的孔隙率可以较广地变化，例如在1％和80％之间。

所述方法还包括在模板材料周围提供筛材料。所述筛材料可以是适于产生本申请所述的用于分子分离的结构的任何材料，例如典型地用于分子筛中的许多材料。所述筛材料可以是热稳定和化学稳定的。在一些实施方式中，所述筛材料可以是聚合物或适于产生分子筛的任何其它无机和/或有机材料。