Наноплёночные и мембранные композиции

007470 Перекрестная ссылка на родственные заявки Данная заявка заявляет приоритет предварительной заявки на патент США, порядковый 60/383236, поданной 22 мая 2002 г., и является частичным продолжением заявки на патент США, порядковый 10/226400, поданной 23 августа 2002 г., которая является частичным продолжением заявки на патент США, порядковый 10/071377, поданной 7 февраля 2002 г., включенных в данное описание в качестве ссылок. Область техники, в которой относится изобретение Данная заявка относится в отдельности к тонкослойным композициям соединенных ориентированных амфифильных макроциклических модулей, нанопленкам, обладающим особыми свойствами проницаемости, и нанопленкам для фильтрации и разделения. Тонкослойные нанопленки могут применяться в различных процессах с селективной проницаемостью. Уровень техники Нанотехнология предполагает возможность создания новых структур на атомном и молекулярном уровнях. Одной из областей нанотехнологии является разработка химических билдинг-блоков (строительных блоков), из которых можно собрать иерархические молекулы с предсказанными свойствами. Подход к получению химических билдинг-блоков или наноструктур начинается на атомном и молекулярном уровнях с конструирования и синтеза исходных веществ с заранее обусловленными свойствами. Точный контроль на атомном уровне является основой для разработки разумно обусловленных соотношений синтез-структура-свойства, которые могут дать материалы уникальной структуры и с предсказуемыми свойствами. Такой подход к нанотехнологии стимулируется природой. Например, биологическая организация основывается на иерархии структурных уровней: атомы формируются в биологические молекулы, которые выстраиваются в органеллы, клетки и, в конечном итоге, в организмы. Такие возможности билдинг-блоков представляют единственные в своем роде и удобные материалы и методы, такие как полимеризация, при которых образуются статистические смеси, или приводят к удержанию реагентов,усиливающих некоторые каскады реакций. Например, из двадцати обычных аминокислот, найденных в природных белках, получают более 106 устойчивых и уникальных белков. Одной из областей, для которых нанотехнология дает преимущества, является фильтрация с использованием мембран. Традиционные мембраны, используемые во многих процессах разделения, можно получить селективно проницаемыми для разных видов молекул. Свойства проницаемости обычных мембран, как правило, зависят от путей переноса частиц сквозь структуру мембраны. Хотя диффузионный перенос в обычных селективно проницаемых материалах можно усложнить для того, чтобы регулировать прохождение, пористость не определяется и не регулируется удовлетворительно обычными методами. Возможность получения регулярных или уникальных пористых структур мембран является давней целью технологии сепарации. Сопротивлением потоку частиц сквозь мембрану также можно управлять с помощью длины пути потока. Сопротивление можно существенно уменьшить, используя в качестве мембраны очень тонкую пленку, с издержками, выражающимися в уменьшенной механической прочности материала мембраны. Традиционные мембраны могут иметь толщину перегородки по меньшей мере в сто-двести нанометров,и часто - до миллиметра. Вообще, тонкую пленку из материала перегородки мембраны можно осадить на пористую подложку большей толщины для восстановления прочности материала. Процессы мембранного отделения используют для отделения компонентов от жидкости, при котором атомарные или молекулярные компоненты, имеющие размеры менее некоторого "предельного (отсекаемого)" размера, можно отделить от компонентов большего размера. Естественно, частицы мельче предельного размера пропускаются мембраной. Предельный размер может являться приблизительной эмпирической величиной, отражающей то явление, что скорость переноса компонентов размером меньше предельного размера просто выше, чем скорость переноса компонентов большего размера. В обычных процессах мембранного разделения под давлением основными факторами, влияющими на разделение компонентов, являются размер, заряд и способность компонентов к диффузии в структуре мембраны. При диализе вынуждающей силой для отделения является градиент концентрации, в то время как при электродиализе к селективным для ионов мембранам применяют электродвижущую силу. Во всех указанных способах необходимостью является мембранная перегородка, селективно проницаемая для отделяемых компонентов жидкости. Сущность изобретения В одном аспекте данное изобретение относится к нанопленке, содержащей соединенные ориентированные амфифильные макроциклические модули. Модули нанопленки можно соединять через реакционноспособные функциональные группы молекул или их можно соединять через линкерную молекулу. Соединение можно инициировать химическими, термическими, фотохимическими, электрохимическими или радиационными способами. В некоторых вариантах толщина нанопленки составляет менее примерно 30 нм, иногда менее примерно 4 нм, и иногда менее примерно 1 нм. Нанопленка может иметь функцию фильтрации, которую можно использовать для описания частиц,проходящих через нанопленку. Нанопленка может быть проницаемой только для определенных частиц в-1 007470 определенной жидкости и частиц, которые меньше определенных частиц. Нанопленка может отсекать некую молекулярную массу. Определенная нанопленка может обладать проницаемостью для определенных частиц в определенном растворителе. Нанопленка может обладать низкой проницаемостью для определенных частиц в определенном растворителе. Нанопленка может обладать высокой проницаемостью для определенных частиц и низкой проницаемостью для других частиц в определенном растворителе. Перегородку из нанопленки можно получить из слоев нанопленки. Можно использовать промежуточный слой между двумя слоями нанопленки. Промежуточные слои могут включать слои полимера,геля и других веществ. Нанопленку можно осадить на подложку, которая, в свою очередь, может быть пористой или непористой. Нанопленка может иметь группы для присоединения к поверхности и может ковалентно связываться с подложкой через группы для присоединения к поверхности или связываться с подложкой через ионные взаимодействия. В другом варианте данное изобретение относится к способу фильтрации, включающему использование нанопленки для отделения компонентов от жидкости или раствора. В некоторых случаях нанопленка состоит из ориентрованных макроциклических модулей, осажденных на подложку с использованием жлоба Ленгмюра. В других вариантах нанопленка может быть получена из соединенных ориентированных амфифильных молекул и ориентированных амфифильных макроциклических модулей. В одном варианте нанопленка состоит из ориентированных амфифильных молекул, соединенных через гидрофильную группу. Краткое описание чертежей Фиг. 1 иллюстрирует пример схемы получения нанопленки из гексамера 1 dh; фиг. 2 - пример схемы получения нанопленки из амфифильных молекул алкилтиола; фиг. 3 - пример схемы получения нанопленки из амфифильных молекул метил-2-амино(алкан)оата; фиг. 4 - пример схемы получения нанопленки из амфифильных молекул алкиламина; фиг. 5 - пример схемы прикрепления нанопленки к подложке, демонстрируя примеры групп для присоединения к поверхности; фиг. 6 А и 6 В - примеры эллипсометрических изображений препарата нанопленки из гексамера l dh; фиг. 7 - пример изобарической ползучести нанопленки из гексамера l dh; фиг. 8 А и 8 В - примеры спектров FTIR препарата нанопленки из гексамера l dh; фиг. 9 - пример эллипсометрического изображения препарата нанопленки из гексамера l dh; фиг. 10 А, 10 В и 10 С - примеры эллипсометрических изображений препарата нанопленки из метилгептадеканоата, прикрепленного к подложке; фиг. 11 А и 11 В - примеры эллипсометрических изображений препарата нанопленки из Nоктадецилакриламида, прикрепленного к подложке; фиг. 12 - отображение структуры нанопленки из гексамера l dh; фиг. 13 - представление о структуре нанопленки из октамера 5 jh-aspartic; фиг. 14 - площадь жлоба Ленгмюра в зависимости от времени для нанопленки, полученной из гексамера 1 jh-AC; фиг. 15 - пример эллипсометрического изображения препарата нанопленки, полученной из гексамера 1 jh-AC; фиг. 16 - пример спектров FTIR препарата нанопленки из гексамера 1 jh-AC; фиг. 17 А и 17 В представляют примеры структуры воплощений гексамерного макроциклического модуля; фиг. 18 А - пример изотермы Ленгмюра воплощения гексамерного макроциклического модуля; фиг. 18 В - пример изобарической ползучести воплощения гексамерного макроциклического модуля; фиг. 19 А - пример изотермы Ленгмюра воплощения гексамерного макроциклического модуля; фиг. 19 В - пример изобарической ползучести воплощения гексамерного макроциклического модуля. Подробное описание изобретения Макроциклические модули и нанопленочные композиции. В одном аспекте данное изобретение относится к нанотехнологии при получении пористых структур и материалов с размерами пор, являющимися размерами от атомного до молекулярного. Такие материалы могут иметь уникальные структуры, повторяющиеся с регулярными интервалами, с образованием кристаллической решетки с порами, имеющими по существу одинаковые размеры. Уникальные структуры могут иметь разные формы и размеры. Поскольку уникальные структуры можно сформировать в монослое молекулярной толщины, поры, задаваемые уникальными структурами, могут включать полость,отверстие или камероподобную структуру молекулярного размера. Вообще, поры атомного или молекулярного размера, определяемого такими уникальными структурами, можно использовать для функций-2 007470 селективной проницаемости или молекулярного просеивания. Некоторые аспекты нанотехнологии изложены в Nanostructured Materials, J. Ying, ed., Academic Press, San Diego, 2001. Данное изобретение также относится к рациональному конструированию молекул, которые можно собирать в виде билдинг-блоков для дальнейшей сборки в более крупные частицы. Можно использовать стандартизированные молекулярные субъединицы или модули, из которых можно собрать иерархические молекулы с предсказанными свойствами. Реакции сочетания можно использовать для объединения или присоединения модулей в прямом синтезе. Нанотехнология включает сборку молекулярных билдинг-блоков с образованием иерархических молекул промежуточного размера с предопределенной направленностью. В идеале, наносборка начинается с набора синтонов, которые можно собрать и получить модуль. Синтоны представляют собой отдельные молекулы, которые являются первичным исходным материалом. Модуль может иметь набор"ветвей", предназначенных для взаимосвязи с другими молекулами. Модули представляют собой ковалентно связанные сочетания синтонов. Модули можно использовать как билдинг-блоки для более крупных молекулярных частиц, в том числе, уникальных структурированных частиц и композиций. Из нанохимических инструментов, композиций и способов можно извлечь широкое разнообразие применений в реальных областях, таких как мембраны и пористые материалы. Молекулярные модули можно получить из циклических органических синтонов. Синтоны можно соединить или связать вместе с образованием модулей. Например, макроциклический модуль можно получить с циклическими органическими синтонами R,R-1,2-транс-диаминоциклогексаном и 4 замещенным 2,6-диформилфенолом. Такие синтоны можно соединить с образованием гексамерной макроциклической молекулы, имеющей компоновку где все группы R могут быть разными. Такой гексамерный модуль и другие пригодны в качестве билдинг-блоков для получения структур с определенными регулируемыми и предсказуемыми свойствами. Макроциклические модули и амфифильные макроциклические модули, полученные из циклических органических синтонов, описываются в заявках на патент США 10/071377 и 10/226400 и в заявке РСТ, озаглавленной "Макроциклические модульные композиции", поданной 7 февраля 2003 г., включенных в данное описание в качестве ссылок. Примеры синтонов, макроциклических модулей и амфифильных макроциклических модулей и их синтеза также описываются в данном описании ниже. Примеры модулей, пригодных в качестве билдинг-блоков, приводятся в табл. 1.-4 007470 Макроциклические модули можно ориентировать на поверхности, создавая функциональные группы на модулях, придающие модулям амфифильный характер. Например, когда модуль осаждают на гидрофильную поверхность, гидрофобные заместители или гидрофобные концы, присоединенные к модулю, могут вызвать переориентацию модуля на поверхности, так что гидрофобные заместители ориентируются от поверхности, оставляя более гидрофильную часть молекулы, ориентированной к поверхности. Примеры гидрофобных групп включают низшие алкильные группы, алкильные группы с 7, 8, 9, 10, 11,12 или большим числом атомов углерода, включая алкильные группы с 14-30 или 30 или большим числом атомов углерода, замещенные алкильные группы, арильные группы, замещенные арильные, насыщенные или ненасыщенные циклические углеводородные, гетероарильные и соответствующие замещенные группы. Гидрофобная группа может содержать некоторые гидрофильные группы или заместители в такой степени, что они не перевешивают гидрофобный характер группы. В других вариантах гидрофобная группа может включать замещенные атомы кремния и может включать атомы фтора. В другом случае, чтобы вызвать ориентацию на поверхности, в модули можно включать гидрофильные группы. Примеры гидрофильных групп включают гидроксил, метокси, группы, которые образуют фенол, карбоновые кислоты и их соли, метиловые, этиловые и виниловые эфиры карбоновых кислот, амиды, амино, циано, группы, которые образуют соли аммония, соли фосфония, полиэтиленгликоли,эпоксигруппы,группы,которые образуют акрилаты,сульфонамиды,нитро,-OP(O)(OCH2CH2N+RR'R")O-, гуанидиний, аминат, акриламидные группы, пиридиний, пиперидиновые группы и их сочетания, где R, R' и R", каждый независимо, выбирают из числа Н или алкила. Конформация молекулы на поверхности может зависеть от нагрузки, плотности или состояния фазы или слоя, в которых молекулы находятся на поверхности. Поверхности, которые можно использовать для ориентации модулей, включают границы раздела фаз, например, поверхность раздела газ-жидкость,воздух-вода, несмешивающиеся жидкость-жидкость, жидкость-твердое тело или газ-твердое тело. Толщина ориентированного слоя может, по существу, равняться толщине мономолекулярного слоя. Нанопленка представляет собой тонкую пленку, которую можно получить из макроциклических модулей. Нанопленку также можно получить из макроциклических модулей в сочетании с другими немодулированными молекулами. В некоторых случаях нанопленку можно получить из смодулированных молекул. Модули, образующие нанопленку, можно осадить на поверхность. В некоторых случаях нанопленку получают из соединенных модулей. Нанопленочную композицию можно получить, ориентируя амфифильные макроциклические модули на поверхности. Поверхностно-ориентированные макроциклические модули, размещенные в слое нанопленки, могут дать уникальную композицию. Нанопленочная композиция, полученная из поверхностно-ориентированных макроциклических модулей, может быть твердой, желеобразной или жидкой. Модули нанопленки могут находиться в набухшем состоянии, жидком состоянии или жидком-набухшем состоянии. Модули нанопленки могут находиться в конденсированном состоянии, коллапсированном состоянии, или могут представлять собой твердую фазу или находиться в почти упакованном состоянии. Модули нанопленки могут взаимодействовать друг с другом за счет слабых сил притяжения. Модули нанопленки, полученной из поверхностно-ориентированных макроциклических модулей, не нуждаются в связи за счет сильных сил взаимодействия или соединения. С другой стороны, модули нанопленки могут связываться через, например, ковалентные связи или ионные взаимодействия. Используемый в данном описании термин "соединение (взаимодействие, сочетание, сцепление)" в отношении молекулярных групп или частиц, молекул и модулей относится к их присоединению или ассоциации с другими молекулярными группами или частицами, молекулами или модулями, где присоединение или ассоциация являются специфическими или неспецифическими, обратимыми или необратимыми, представляют собой результат химического взаимодействия или результат прямых или косвенных физических взаимодействий, слабых взаимодействий или гидрофобных/гидрофильных взаимодействий,или являются результатом магнитного, электростатического или электромагнитного взаимодействия. Соединение может быть специфическим или неспецифическим, и связи, образовавшиеся за счет реакции сочетания, часто являются ковалентными связями или полярно-ковалентными связями, или смешанными ионно-ковалентными связями, и иногда могут представлять собой водородные связи, силы Ван дер Ваальса, силы Лондона, ионные или электростатические силы или взаимодействия, диполь-дипольную или дисперсионную или другие типы связи. Модули, ориентированные на поверхности, могут соединяться с образованием тонкослойной композиции или нанопленки. Поверхностно-ориентированные модули могут соединяться в двумерную решетку с образованием нанопленки по существу мономолекулярного слоя. Двумерная решетка, как правило, имеет толщину в одну молекулу по всей тонкослойной композиции и может локально изменяться из-за физических и химических сил. Соединение модулей можно осуществить с образованием по существу двумерной тонкой пленки за счет ориентации модулей на поверхности перед или во время процесса соединения. Можно получить макроциклические модули, обладающие реакционноспособными функциональными группами, которые создают возможность соединения модулей. Характер продуктов, образованных соединением модулей, зависит, в одном варианте, от относительной ориентации реакционноспособных-5 007470 функциональных групп относительно структуры модулей, и в других случаях - от расположения комплементарных функциональных групп на других модулях, которые могут образовывать ковалентные,нековалентные или другие связи друг с другом. В одном варианте модуль включает реакционноспособные функциональные группы, которые взаимодействуют непосредственно с комплементарными реакционноспособными функциональными группами других модулей с образованием связей между модулями. Реакционноспособные функциональные группы могут вносить вклад в амфифильный характер модуля перед или после соединения и могут присоединяться к модулям ковалентно или нековалентно. Реакционноспособные функциональные группы могут присоединяться к модулям до, во время или после ориентирования модулей на поверхности. Примеры реакционноспособных функциональных групп модулей и связей, образовавшихся в соединенных модулях, включают группы и связи, указанные в табл. 2. Каждый модуль может иметь 1-30 или большее число реакционноспособных функциональных групп, часто выбранных для соединения с другим модулем. При получениии нанопленок из макроциклических модулей и других компонентов между макроциклическими модулями могут образовываться одна или несколько соединяющих связей, и может присходить соединение между макроциклическими модулями и другими компонентами. Связь, образовавшаяся между макроциклическими модулями, может представлять собой продукт взаимодействия одной функциональной группы из каждого макроциклического модуля. Например, гидроксильная группа первого макроциклического модуля может взаимодействовать с кислотной группой или галоидоангидридной группой другого макроциклического модуля с образованием сложноэфирной связи между двумя макроциклическими модулями. Другим примером является иминная связь -CH=N-, образующаяся при взаимодействии альдегида -СН=O на одном макроциклическом модуле с амином -NH2 на другом макроциклическом модуле. Примеры связей между макроциклическими модулями приводятся в табл. 2. Таблица 2 Примеры реакционноспособных функциональных групп модулей В табл.2 R и R' представляют водород или алкильные группы и X представляет галоген или другую удаляемую группу. Указанные функциональные группы могут быть отделены от модуля спейсерной группой. Примерами спейсерных групп являются алкилен, арил, ацил, алкокси, насыщенная или ненасыщенная циклическая углеводородная, гетероарильная, гетероарилалкильная или гетероциклическая группы и соответствующие замещенные группы. Другими примерами спейсерных групп являются полимерные, сополимерные или олигомерные цепи, например, полиэтиленоксидов, полипропиленоксидов, полисахаридов, полилизинов, полипептидов, полиаминокислот, поливинилпирролидонов, сложных полиэфиров, полиакрилатов, полиаминов, полииминов, полистиролов, поливинилацетатов, политетрафторэтиленов, полиизопренов, неопропрена, поликарбоната, поливинилхлоридов, поливинилиденфторидов, поливиниловых спиртов, полиуретанов, полиамидов, полиимидов, полисульфонов, полиэфирсульфонов, полисульфонамидов,полисульфоксидов и их сополимеров. Примерами полимерных спейсеров являются линейные, разветвленные, комбинированные и дендритные полимеры, статистические и блоксополимеры, гомо- и гетерополимеры, гибкие и жесткие цепи. Спейсер может представлять собой любую группу, которая не влияет на образование связи. Спейсерная группа может быть, по существу, длиннее или короче, чем реакционноспособная функциональная группа, к которой ее присоединяют. Соединение поверхностно-ориентированных модулей друг с другом может происходить через взаимодействие реакционноспособных функциональных групп модулей с линкерными молекулами. Включенные реакционноспособные функциональные группы могут представлять собой группы, примеры ко-9 007470 торых приводятся в табл. 2. Модули могут соединяться с по меньшей мере одним другим модулем через линкерную молекулу. Линкерная молекула представляет собой отдельную молекулярную группу, используемую для соединения по меньшей мере двух модулей. Каждый модуль может иметь 1-30 или большее число реакционноспособных функциональных групп, которые могут взаимодействовать с линкерной молекулой. Линкерные молекулы могут содержать 1-20 или большее число реакционноспособных функциональных групп, которые могут взаимодействовать с модулем. В одном случае линкерная молекула имеет по меньшей мере две реакционноспособные функциональные группы, каждая из которых может взаимодействовать с модулем. В таких вариантах линкерные молекулы могут включать множество реакционноспособных функциональных групп для взаимодействия с модулем. Примеры реакционноспособных функциональных групп модулей и линкерных молекул иллюстрируются в табл. 3. Таблица 3 Примеры реакционноспособных функциональных групп модулей линкерных молекул В табл. 3 n = 1-6, m = 1-10, R = СН 3 или Н, R' = -(СН 2)n- или фенилу, R" = -(СН 2)-, полиэтиленгликолю (PEG) или полипропиленгликолю (PPG), и X представляет собой Br, Сl, I или другие хорошо удаляемые группы, которые представляют собой органические группы, состоящие только из атомов углерода,кислорода, азота, галогена, кремния, фосфора, серы и водорода и содержащие 1-20 атомов углерода. Модуль может иметь сочетание различных реакционноспособных функциональных групп, приведенных в качестве примеров в табл. 3.- 10007470 Способы инициирования соединения модулей с линкерными молекулами включают химические,термические, фотохимические, электрохимические и радиационные способы. В одном варианте иллюстрированном фиг. 1, модуль гексамер 1 dh соединяется со вторым модулем через диэтилмалонимидатные линкеры. Нанопленку, состоящую из взаимосвязанных модулей, можно получить, соединяя вместе один или несколько членов набора модулей, возможно, с помощью других массивных или гибких компонентов, с образованием тонкослойного нанопленочного материала или композиции. Соединение модулей может быть полным или неполным, что обеспечивает разнообразие структурных вариантов, пригодных в качестве нанопленочных мембран. Нанопленка может иметь уникальную молекулярную структуру. Композиционная структура нанопленки, полученной из ориентированных и соединенных модулей, может включать уникальную молекулярную структуру наряду с другими структурами компонентов. Структура нанопленки может быть, по существу, кристаллической структурой с определенным порядком соединеных модулей на расстояниях, существенно больших по сравнению с размером модулей. Можно также получить нанопленки со структурой стекла. Другие нанопленки будут иметь меньший предел порядка модулей и являться аморфными в молекулярной форме. В некоторых вариантах нанопленка представляет собой высокоэластическую композицию соединенных модулей. В других случаях нанопленка представляет собой хрупкую тонкую пленку. Можно обнаружить, что определенная нанопленка имеет участки с несколькими такими структурными вариантами. Толщина нанопленки, полученной из молекулярных частиц, ориентированных на поверхности, или модулей, является необычно малой, причем часто составляет менее примерно 30 нм, иногда менее примерно 20 нм и иногда менее примерно 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 или 1. Толщина нанопленки зависит частично от структуры и природы групп на модулях, придающих модулям амфифильный характер. Толщина может зависеть от температуры и присутствия растворителя на поверхности или локализованного в пределах нанопленки. Толщину можно изменить, если группы на модулях, придающие модулям амфифильный характер, удалить или изменить после того, как модули соединены, или в другие моменты во время или по окончании процесса получения нанопленки. Толщина нанопленки также может зависеть от структуры и природы групп в модулях для присоединения к поверхности. Толщину можно изменить, если группы в модулях для присоединения к поверхности удалить или модифицировать после того, как модули соединены, или в другие моменты во время или по окончании процесса получения нанопленки. Толщина нанопленок, полученных из молекулярных частиц, ориентированных на поверхности, или модулей, может составлять менее примерно 300, 200, 250, 200, 150, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30,20, 10 или 5 . В некоторых случаях нанопленку можно дериватизировать для получения биологической совместимости или уменьшения загрязнения нанопленки путем присоединения или адсорбции биологических молекул. Нанопленочная композиция может включать уникально структурированные участки, в которых модули взаимосвязаны. Соединение модулей дает нанопленку, в которой могут образоваться уникальные структуры. Структуры нанопленок определяют поры, через которые могут проходить атомы, молекулы или частицы только до определенного размера и состава. Один вариант структуры нанопленки включает область нанопленки, способную очищать текущую среду - или жидкую, или газообразную, и обеспечивает поры или отверстия, через которые способны проходить атомы, ионы, небольшие молекулы, биомолекулы или другие частицы. Размеры пор, задаваемых структурами нанопленок, можно подтвердить количественными машинными вычислениями и оценками и физическими испытаниями. Размеры пор, задаваемых структурами нанопленок, описываются фактическими атомными и химическими особенностями нанопленок. Приблизительные диаметры пор, образованных в структуре нанопленки, составляют примерно 1-150 или более. В некоторых воплощениях размеры пор составляют примерно 1-10 , примерно 3-15 , примерно 10-15 , примерно 15-20 , примерно 20-30 , примерно 30-40 , примерно 40-50 , примерно 50-75 , примерно 75-100 , примерно 100-125 , примерно 125150 , примерно 150-300 , примерно 300-600 , примерно 600-1000 . Приблизительные размеры пор,образовавшихся в структуре нанопленки, полезны для представления о пористости нанопленки. С одной стороны, пористость обычных мембран, естественно, определяется количественно по эмпирическим результатам, таким как предельная молекулярная масса, которые отражают сложные диффузионные и другие характеристики переноса. В одном варианте структура нанопленки может представлять собой совокупность соединенных модулей, которая дает совокупность пор, по существу, одинакового размера. Поры одинакового размера могут задаваться самими отдельными модулями. Каждый модуль задает пору определенного размера в зависимости от конформации и состояния модуля. Например, конформация связанного модуля нанопленки может отличаться от конформации образующегося чистого макроциклического модуля в растворителе, и обе могут отличаться от конформации амфифильного модуля, ориентированного на поверхности перед соединением. Структура нанопленки, включающая совокупность соединенных модулей, может- 11007470 дать матрицу или решетку с порами, по существу, одинакового размера на основе структуры и конформации соединенных модулей. Можно получить модули разного состава и структуры, задающие поры разных размеров. Нанопленку, полученную из соединенных модулей, можно получить из любого типа модулей из множества модулей. Таким образом, получают нанопленки с порами разных размеров, в зависимости от конкретного модуля, используемого для получения нанопленки. В других случаях структуры нанопленок задают поры в матрице связанных модулей. Поры, заданные структурами нанопленок, могут иметь размеры в широком интервале, например размеры, способные селективно блокировать прохождение небольших молекул или крупных молекул. Структуры нанопленок могут образоваться за счет соединения двух или большего числа модулей, в которых промежуточная пора задается комбинированной структурой связанных модулей. Нанопленка может иметь набухшую основу с порами разных размеров и характеристик. Промежуточные поры могут быть, например, менее примерно 5 , менее примерно 10 , примерно 3-15 , примерно 10-15 , примерно 15-20 , примерно 20-30 , примерно 30-40 , примерно 40-50 , примерно 50-75 , примерно 75-100 , примерно 100-125, примерно 125-150 , примерно 150-300 , примерно 300-600 , примерно 600-1000 . Процесс соединения может привести к нанопленке, участки которой на являются точно мономолекулярными слоями. Возможны разные типы локальных структур, которые не препятствуют использованию нанопленки в разных применениях. Локальные структурные особенности могут включать амфифильные модули, перевернутые относительно соседних модулей, или повернутые в другой ориентации,со своими гидрофобными и гидрофильными сторонами, ориентированными иначе, чем у соседних модулей. Локальные структурные особенности также могут включать наложение модулей, в которых нанопленка имеет толщину в два или большее число молекулярных слоев, локальные участки, в которых соединение модулей неполное, так что некоторые соединяющиеся группы модулей не соединены с другими модулями, или локальные участки, в которых модули отсутствуют. В одном варианте нанопленка имеет толщину до 30 нм из-за наслаивания структур нанопленки. Используемое в данном описании выражение "нанопленка, содержащая "ориентированные макроциклические модули" указывает, что макроциклические модули, по существу, одинаково ориентированы в пленке, но могут содержаться участки с локальными структурными особенностями, указанными выше. Локальные структурные особенности могут занимать, например, свыше примерно 30%, менее примерно 30%, менее примерно 20%, менее примерно 15%, менее примерно 10%, менее примерно 5%, менее примерно 3%, менее примерно 1% площади поверхности нанопленки. Аналогично, выражение "нанопленка,содержащая "ориентированные амфифильные молекулы" указывает, что амфифильные молекулы, по существу, одинаково ориентированы в пленке, но могут содержаться участки с локальными структурными особенностями, указанными выше. Локальные структурные особенности могут занимать, например,свыше примерно 30%, менее примерно 30%, менее примерно 20%, менее примерно 15%, менее примерно 10%, менее примерно 5%, менее примерно 3%, менее примерно 1% площади поверхности нанопленки. Нанопленку также можно получить из смесей разных модулей или из смесей макроциклических модулей и других амфифильных молекул. Такие нанопленки могут иметь совокупность соединенных модулей и других амфифильных молекул, в которой порядок расположения модулей и других амфифильных молекул случайный или неслучайный, с участками, в которых преобладает один тип частиц. Нанопленки, полученные из смесей разных молекул или из смесей макроциклических модулей и других амфифильных молекул, также могут иметь вкрапления совокупностей пор разного размера. В способах с пленками Ленгмюра монослой ориентированных амфифильных частиц образуется на поверхности жидкой субфазы. Типично, используют подвижные пластинки или экраны для того, чтобы сжать монослой и уменьшить площадь его поверхности и получить более плотный монослой. При разных степенях сжатия с соответствующими поверхностыми давлениями монослой может достичь разных конденсированных состояний. В некоторых случаях пленка достигает точки коллапса, в которой конденсированная фаза монослоя образуется при пониженном поверхностном давлении. Изотермы зависимости поверхностного давления от площади пленки получают методом баланса Вильгельми для контроля за состоянием пленки. Экстраполяция изотермы к нулевому поверхностному давлению дает среднюю площадь поверхности на модуль перед соединением модулей. Когда гидрофобные группы, используемые для ориентации молекул монослоя пленки Ленгмюра, представляют собой группы жирных кислот, коллапс типично имеет место при площади молекулярной поверхности примерно 20 2/молекулу. Таким образом, изотерма дает эмпирическую индикацию состояния тонкой пленки. Нанопленки из ориентированных частиц можно осадить на подложку различными способами и получить пористую мембрану. Например, описание пленок Ленгмюра и подложек приводится в патентах США 6036778, 4722856, 4554076 и 5102798, и в R.A. Hendel et al., Vol.119, J. Am. Chem. Soc, 690918 (1997). Описание пленок на подложках приводится в Munir Cheryan, Ultrafiltration and MicrofiltrationHandbook (1998). Подложка может представлять собой любую поверхность любого материала. Подложки могут быть пористыми и непористыми. Примерами пористых подложек являются полимеры, подвергнутый трековому травлению поликарбонат, подвергнутый трековому травлению сложный полиэфир, полиэфирсуль- 12007470 фон, полисульфон, гели, гидрогели, ацетат целлюлозы, полиамид, PVDF, керамика, анодный оксид алюминия, подвергнутый абляции при облучении лазером полиимид и подвергнутый УФ-травлению полиакрилат. Примерами непористых подложек являются кремний, металлы, золото, стекло, силикаты, алюмосиликаты, непористые полимеры и слюда. При формировании нанопленки методами пленок Ленгмюра линкерные молекулы, когда они присутствуют, могут быть добавлены в раствор, содержащий модули, которые осаждают на поверхности субфазы Ленгмюра. С другой стороны, линкерные молекулы можно добавлять в субфазу жлоба Ленгмюра, и затем они переносятся к модульному слою для соединения с модулями. В некоторых случаях модули можно добавлять в субфазу жлоба Ленгмюра, и затем они переносятся в фазу модульного слоя для соединения с другими модулями. Амфифильные молекулы можно получить на поверхности, такой как поверхность раздела воздухвода в жлобе Ленгмюра. Ориентированные на поверхности амфифильные молекулы можно сжать с образованием тонкой пленки Ленгмюра. Амфифильные молекулы тонкой пленки Ленгмюра можно соединить друг с другом или связать с образованием, по существу, материала тонкой пленки в мономолекулярном слое. Полярные группы амфифильных молекул тонкой пленки Ленгмюра можно соединить вместе реакциями сочетания с образованием тонкопленочного материала. Длина гидрофобных концов амфифильных молекул может составлять примерно 8-28 атомов углерода. Примеры гидрофобных концов амфифильных молекул включают гидрофобные группы, которые можно присоединить к макроциклическим модулям для придания модулям амфифильного характера. Примеры полярных групп амфифильных молекул включают амидную группу, амино, сложноэфирную группу, -SH, акрилатную, акриламидную группы, эпокси и гидрофильные группы, указанные выше. Полярные группы амфифильных молекул могут непосредственно связываться друг с другом. Например,сульфгидрильные группы могут взаимодействовать с образованием дисульфидных связей между амфифильными молекулами тонкой пленки Ленгмюра. Примеры полярных груп включают -ОН, -ОСН 3, -NH2,-CN, -NO2, -+NRR'R", -SO3", -OPO22-, -OC(O)CH=CH2, -SO2NH2, SO2NRR', -OP(O)(OCH2CH2N+RR'R")O-,-C(O)OH, -C(O)O-, гуанидиниевую, аминатную, пиридиниевую группы, -С(O)ОСН 3, -С(O)ОСН 2 СН 3, где w равен 1-6, -С(O)ОСH=СН 2, -O(CH2)хC(O)NH2, где х равен 1-6, -O(CH2)yC(O)NHR, где у равен 1-6, и-O(CH2CH2O)zR, где z равен 1-6. Взаимодействие может соединить две амфифильные молекулы, например, дисульфидной связью,что иллюстрируется на фиг. 2. Взаимодействие может соединить больше двух амфифильных молекул,например, амидными связями. Часть амфифильных молекул нанопленки может соединяться, в то время как остальные не соединяются. Амфифильные молекулы нанопленки как соединившиеся, так и не соединившиеся, также могут взаимодействовать через слабые несвязывающие или связывающие взаимодействия, такие как водородные связи и другие взаимодействия. В структуре нанопленки, полученной соединением амфифильных молекул, обнаружены свойства пор и перегородок. Свойства пор и перегородок можно модифицировать за счет степени соединения или взаимодействия амфифильных молекул и, например, длиной линкерных молекул. Полярные группы, содержащие сложноэфирные и аминогруппы, могут взаимодействовать с соединением амфифильных молекул через амидные связи, как показано на фиг. 3. Полярные группы амфифильных молекул могут связываться друг с другом с помощью линкерной молекулы. Например, аминогруппы амфифильных молекул тонкой пленки Ленгмюра могут соединяться по реакции Манниха с помощью формальдегида, как показано на фиг. 4. На левой стороне фиг. 4 показана пленка Ленгмюра из амфифилов, а на правой стороне фиг. 4 показаны структуры связей, образовавшихся в нанопленке после соединения амфифилов. Материал тонкой пленки, образовавшейся путем соединения амфифильных молекул тонкой пленки Ленгмюра, может иметь барьерные свойства, полезные для фильтрации. Нанопленку можно получить из амфифильных макроциклических модулей, ориентированных на поверхности, такой как поверхность раздела воздух-субфаза в жлобе Ленгмюра, без соединения модулей. Амфифильные модули можно получить присоединением групп, взаимодействующих с поверхностью, вызывающей ориентацию модулей. На гидрофильной поверхности можно сформировать по существу одинаковый монослой ориентированных амфифильных модулей, такой как пленка Ленгмюра. Поверхностнооринетированные макроциклические модули могут размещаться в слое нанопленки, давая уникальную композицию, которая может находиться в набухшем состоянии, жидком состоянии или жидком-набухшем состоянии, или может представлять собой конденсированную, коллапсированную или твердую фазу или находиться в почти упакованном состоянии. Для получения пористой мембраны нанопленку из ориентированных амфифильных модулей можно осадить на подложку различными способами. Нанопленку можно получить, ориентируя амфифильные макроциклические модули и соединяя модули. Модули можно соединить непосредственно или можно соединить через линкерные молекулы. Модули можно растворить в растворителе и осадить на поверхность раздела воздух-субфаза в жлобе Лен- 13007470 гмюра. Амфифильные модули можно сориентировать на поверхности раздела и сжать до конденсированной тонкой пленки. Линкерные молекулы можно добавлять в субфазу или в растворитель, содержащий модули, которые осаждают на субфазу. Соединение модулей можно инициировать химическими, термическими, фотохимическими, электрохимическими и радиационными способами. Соединением модулей в нанопленке можно связать два или большее число модулей с помощью связи или связей. Соединением можно связать больше двух модулей, например, с помощью совокупности связей, каждая из которых образуется между двумя молекулами. Каждый модуль может образовать несколько связей с другим модулем, и каждый модуль может образовать несколько типов связей, включая связи, приведенные в качестве примеров в табл. 2 и 3. Модуль может иметь прямые связи, связи через линкерные молекулы и связи, включающие спейсеры, в любом сочетании. Связь может соединять любую часть модуля с любой частью другого модуля. Совокупность связей и совокупность модулей можно описать в терминах теории решеток Бравэ и теорий симметрии. Часть модулей нанопленки могут быть соединены, в то время как остальные не соединены. Модули нанопленки как соединенные, так и несоединенные, также могут взаимодействовать через слабые взаимодействия с образованием или без образования связей, таких как водородная связь, силы Ван дер Ваальса и другие взаимодействия. Расположение связей, образовавшихся в нанопленке, можно представить с помощью вида симметрии, или они могут быть по существу неупорядоченными. Функциональные группы, включаемые в модули для придания модулям амфифильного характера,можно удалить после образования модулей. Способ удаления зависит от функциональной группы. Например, липофильные группы или концы, присоединенные к модулям, можно удалить селективно. Группы, присоединенные к модулям для придания модулям амфифильного характера, могут включать реакционноспособные функциональные группы, которые можно использовать для удаления групп в некоторый момент во время или после процесса образования нанопленки. Кислотный или основной гидролиз можно использовать для удаления групп, присоединенных к модулям через карбоксилатную или амидную связь. Ненасыщенную группу, размещенную в функциональной группе, придающей модулю амфифильный характер, можно окислить и отщепить гидролизом. Также можно осуществить протеолитическое отщепление функциональной группы, придающей модулю амфифильный характер. Примеры отщепляемых функциональных групп включают где n имеет значения от нуля до четырех, которую можно отщепить под действием света, и где n имеет значения от нуля до четырех, которую можно отщепить гидролизом, катализируемым кислотой или основанием. Примерами функциональных групп, добавляемых к модулям для придания модулям амфифильного характера, включают (8 С-28 С)-алкильные группы, -O-(8 С-28 С)-алкил, -NH-(8 С-28 С)-алкил, -ОС(O)-(8 С 28 С)-алкил, -С(O)O-(8 С-28 С)-алкил, -NHC(O)-(8 С-28 С)-алкил, -С(O)NH-(8 С-28 С)-алкил, -СН=СН-(8 С 28 С)-алкил и -СС-(8 С-28 С)-алкил, где атомы углерода (8 С-28 С)-алкильных групп могут прерываться одной или несколькими -S-, двойными связями, тройными связями или группами -SiR'R"-, замещенными одним или несколькими атомами фтора, или любым их сочетанием, и R' и R" содержат независимо (1 С 18 С)-алкил. Мембраны и фильтрация. Мембрана представляет собой среду, которую приводят в контакт с жидкостью или раствором, отделяющую частицы или компонент от жидкости или раствора, например, для целей фильтрации. Естественно, мембрана представляет собой вещество, которое действует как барьер, блокирующий прохождение некоторых частиц, в то время как ограничивает или регулирует прохождение других частиц. Вообще, проникающие вещества могут проходить сквозь мембрану, если они мельче, чем предельный размер пор или имеют молекулярную массу меньше так называемой предельной молекулярной массы. Мембрану можно назвать непроницаемой для частиц, которые больше, чем предельная молекулярная масса. Предельная величина молекулярной массы является характеристическим свойством мембраны.- 14007470 Селективная проницаемость является способностью мембраны отсекать, ограничивать или регулировать прохождение некоторых частиц, в то время как допускается прохождение более мелких частиц. Таким образом, селективную проницаемость мембраны можно описать функционально, указав наиболее крупные частицы, способные пройти мембрану в данных условиях. Размер или молекулярная масса различных частиц также могут зависеть от условий в жидкости, в которой проводят отделение, которые могут определить форму частиц. Например, частицы могут иметь сферу гидратации или сольватации в жидкости, и размер частиц относительно применений мембраны может включать или не включать молекулы воды гидратации или молекулы растворителя. Таким образом, мембрана проницаема для частиц жидкости, если частицы могут пройти через мембрану в форме, в которой они обычно находятся в жидкости. На проникание и проницаемость может влиять взаимодействие между частицами жидкости и самой мембраной. Хотя такие взаимодействия можно описать с помощью разных теорий, эмпирическое измерение для получения информации проходит/не проходит, относящейся к нанопленке, мембране или модулю, является полезным инструментом для описания свойств проницаемости. Мембрана является непроницаемой для частиц, если частицы не могут пройти сквозь мембрану. Нанопленки могут отсекать частицы с молекулярной массой, например, свыше примерно 15 кДа,свыше примерно 10 кДа, свыше примерно 5 кДа, свыше примерно 1 кДа, свыше примерно 800 Да, свыше примерно 600 Да, свыше примерно 400 Да, свыше примерно 200 Да, свыше примерно 100 Да, свыше примерно 50 Да, свыше примерно 20 Да, менее примерно 15 кДа, менее примерно 10 кДа, менее примерно 5 кДа, менее примерно 1 кДа, менее примерно 800 Да, менее примерно 600 Да, менее примерно 400 Да,менее примерно 200 Да, менее примерно 100 Да, менее примерно 50 Да, менее примерно 20 Да, примерно в 13 кДа, примерно в 190 Да, примерно в 100 Да, примерно в 45 Да, примерно в 20 Да."Низкая проницаемость" указывает на клиренс менее, например, примерно 10%, менее примерно 20%,менее примерно 30% растворенного вещества. Мембрана непроницаема для частиц, если она имеет очень низкий клиренс (например, менее примерно 5%, менее примерно 3%) для частиц или если она имеет очень высокую режекцию частиц (например, свыше примерно 95%, свыше примерно 98%). Прохождение или задержка растворенного вещества измеряется его клиренсом, который отражает часть растворенного вещества, фактически прошедшего через мембрану. Например, обозначение "нет" в графе "Проходит ли" в табл. 13-14 указывает, что растворенное вещество частично изымается модулем, иногда с режекцией менее примерно 90%, часто - с режекцией по меньшей мере 90%, иногда - с режекцией по меньшей мере 98%. Обозначение "Да" в графе "Проходит ли" показывает, что растворенное вещество частично устраняется модулем, иногда - с клиренсом менее примерно 90%, часто - с клиренсом по меньшей мере 90%, иногда - с клиренсом по меньшей мере 98%. Нанопленку можно осадить на подложке. Осаждение может привести к нековалентному или слабому прикреплению мембраны к подложке через физические взаимодействия и слабые химические силы,такие как силы Ван дер Ваальса и слабые водородные связи. Мембрана может связываться с подложкой через ионное или ковалентное взаимодействие или другое соединение. Нанопленка, осажденная на подложке, может служить в качестве мембраны. Любое число слоев нанопленки можно осадить на подложке для образования мембраны. Слой или слои разных промежуточных материалов можно осадить или закрепить между слоями нанопленки, и промежуточный слой также можно использовать между подложкой и первым осажденным слоем нанопленки. Примеры композиций промежуточных слоев включают полимерные композиции,гидрогели (акрилаты, поливиниловые спирты, полиуретаны, силиконы), термопластичные полимеры(полиолефины, полиацетали, поликарбонаты, сложные полиэфиры, эфиры целлюлозы), полимерные пенопласты, термореактивные полимеры, сверхразветвленные полимеры, биоразлагаемые полимеры, такие как полилактиды, жидкокристаллические полимеры, полимеры, полученные радикальной полимеризацией с переносом атомов (ATRP), полимеры, полученные метатетической полимеризацией с раскрытием цикла (ROMP), полиизобутилены и звездообразные полиизобутилены и амфифильные полимеры (например, сополимер малеинового ангидрида и октадецена). Примеры амфифильных молекул включают амфифилы, содержащие группы, способные к полимеризации, такие как диины, ены или сложные аминоэфиры. Промежуточные слои могут служить для модификации барьерных свойств нанопленки или могут служить для модификации переноса, протекания или потока сквозь мембрану или нанопленку. Промежуточные слои могут служить для модификации функциональных характеристик мембраны или нанопленки, таких как прочность, модуль, или других свойств. Осаждение нанопленки на подложку можно осуществить методами Ленгмюра-Шефера, ЛенгмюраБлоджетта или другими методами, используемыми с системами Ленгмюра. В одном варианте нанопленку осаждают на подложку в емкости Ленгмюра, размещая подложку в субфазе под поверхностью раздела воздух-вода и понижая уровень субфазы до тех пор, пока нанопленка мягко не опустится на подложку и,таким образом, осадится на ней.- 15007470 Нанопленки, осажденные на подложке, можно отверждать или отжигать под действием излучения,термической обработки или методами сушки во время или после осаждения на подложку. Нанопленку можно прикрепить к поверхности подложки ковалентным или нековалентными химическими связями. Макроциклические модули можно снабдить группами для прикрепления к поверхности, которые можно использовать для соединения с подложкой для того, чтобы прикрепить мембрану к подложке. Для того чтобы прикрепить нанопленку к подложке, можно ввести во взаимодействие некоторые, а не все группы для присоединения к поверхности. Примеры реакционноспособных функциональных групп модулей, которые можно использовать в качестве групп для присоединения к поверхности,включают группы, которые образуют амины, карбоновые кислоты, эфиры карбоновых кислот, спирты,гликоли, винилы, стиролы, эпоксиды, тиолы, магнийгалогенсодержащие соединения или реактивы Гриньяра, акрилаты, акриламиды, диены, альдегиды и их смеси. Табл. 4 иллюстрирует комплементарные функциональные группы нанопленки и поверхности подложки, которые используют для соединения нанопленки с подложкой. Таблица 4 Примеры комплементарных функциональных групп нанопленки и поверхности подложки с указанием образующейся связи В табл. 4 X представляет собой галоген или другую удаляемую группу, и R и R' представляют водород или алкильные группы. Следует иметь в виду, что функциональные группы, перечисленные в табл. 4, могут быть реверсивными, например, субстрат-NH2 может соединиться с нанопленка-С(O)Н с образованием связи -N=CH-. Также следует иметь в виду, что функциональные группы, перечисленные в табл. 4, можно использовать при связывании модулей вместе и что функциональные группы, перечисленные в табл. 2, можно использовать для связывания нанопленки и подложки. Как иллюстрирует табл. 5, подложка может иметь реакционноспособные функциональные группы,которые взаимодействуют с реакционноспособными функциональными группами модулей, прикрепляя мембрану к подложке. Функциональные группы подложки могут быть поверхностными группами или линкерными группами, связанными с субстратом, которые могут образоваться при реакциях, связывающих поверхностные группы или линкерные группы с подложкой. Поверхностные группы также можно- 18007470 создать на подложке путем различной обработки, такой как обработка холодной плазмой, методами травления поверхности, методами шлифовки или химической обработки. Некоторые способы обработки плазмой приводятся в Inagaki, Plasma Surface Modification and Plasma Polymerization, Technomic, Lancaster, Pennsylvania, 1996. В одном варианте к поверхности подложки присоединяют фотореактивную группу, такую как бензофеноновая группа. Фотореактивную группу можно активировать светом, например ультрафиолетовым излучением, и получить реакционноспособную группу, которая взаимодействует с макроциклическим модулем. Реакционноспособные функциональные группы модулей и поверхности можно блокировать защитными группами до тех пор, пока они не понадобятся. После образования слоев нанопленки из соединенных модулей защитные группы, защищающие реакционноспособные функциональные группы, которые должны использоваться для прикрепления слоя модульной мембраны к поверхности подложки, можно удалить, посредством чего создается возможность для осуществления стадии прикрепления. Спейсерные группы можно использовать для связи реакционноспособных функциональных групп на нанопленке с подложкой. Спейсерные группы для групп для присоединения к поверхности могут представлять собой полимерные цепи. Примеры полимерноцепных спейсеров включают полиэтиленоксиды, полипропиленоксиды, полисахариды, полилизины, полипептиды, полиаминокислоты, поливинилпирролидоны, сложные полиэфиры, поливинилхлориды, поливинилиденфториды, поливиниловые спирты, полиуретаны, полиамиды, полиимиды, полисульфоны, полиэфирсульфоны, полисульфонамиды и полисульфоксиды. Примеры структур полимерноцепных спейсеров включают линейные, разветвленные,комбинированные и дендритные полимеры, статистические или блоксополимеры, гомо- и гетерополимеры, гибкие и жесткие цепи. Спейсерные группы для групп для прикрепления к поверхности также могут включать бифункциональные линкерные группы или гетеробифункциональные линкерные группы, используемые для соединения биомолекул и других химических частиц. Способы инициирования соединения молекул с подложкой включают химические, термические,фотохимические, электрохимические и радиационные способы. В одном случае с подложкой связывается фотореактивня группа. Фотореактивную группу можно активировать светом, например ультрафиолетовым излучением, и получить реакционноспособную группу, которая взаимодействует с нанопленкой. Фотореактивные группы могут взаимодействовать с атомом или группой гидрофильной части амфифилов нанопленки или гидрофобной части амфифилов нанопленки. Фотореактивные группы могут взаимодействовать со связывающей группой нанопленки или другими атомами или группами, которые изначально являются частью амфифила или модуля, из которых получали нанопленку. Прикрепления модулей к поверхности также можно достичь через взаимодействия, опосредуемые лигандом-рецептором, такими как биотин-стептавидин. Например, на подложку можно нанести стрептавидин, и к модулям можно присоединить биотин, например, через линкерные группы, такие как PEG или алкильные группы. Примеры процессов, для которых могут быть пригодны нанопленки, включают процессы с участием жидкости или газа как непрерывной текучей фазы, фильтрование, очистку, фракционирование, диффузионное испарение, обратный осмос, диализ, гемодиализ, аффинное разделение, окисление и другие процессы. Применения в фильтровании могут включать разделение ионов, обессоливание, разделение газов, отделение небольших молекул, ультрафильтрацию, микрофильтрацию, гиперфильтрацию, водоочистку, обработку сточных вод, удаление токсинов, удаление биологических объектов, таких как бактерии, вирусы или грибы. Синтоны и макроциклические модули. Используемый в данном описании термин "алкил" относится к разветвленному или неразветвленному углеводородному радикалу. Термины "(n-mС)-алкил" или "(nС-mС)-алкил" относятся к алкильным группам, содержащим от n до m атомов углерода. Например, (1-4 С)-алкил обозначает метальную, этильную, пропильную или бутильную группы. Также охватываются все возможные изомеры указанного алкила. Так, пропил включает изопропил, бутил включает н-бутил, изобутил и трет-бутил и так далее. Алкильная группа с 1-6 атомами углерода упоминается как "низший алкил". Термин "алкил" включает замещенные алкилы. Используемый в данном описании термин "замещенный алкил" относится к алкильной группе, содержащей другую группу или группы, присоединенные к любому атому углерода алкильной группы. Другие группы могут включать одну или несколько функциональных групп, таких как алкил, низший алкил, арил, ацил, галоген, галогензамещенный алкил, гидрокси, амино, алкокси, алкиламино, ациламино, ацилокси, арилокси, арилоксиалкил, меркапто, как насыщенные так и ненасыщенные циклические углеводородные группы, гетероциклические группы и другие группы. Используемый в данном описании термин "алкенил" относится к любой структуре или группе, содержащей ненасыщение С=С. Используемый в данном описании термин "алкинил" относится к к любой структуре или группе, содержащей ненасыщение СС. Используемые в данном описании обозначения R, R', R" и R"' в химических формулах относятся к водороду или функциональной группе, каждую из которых выбирают независимо, если нет иных указаний.- 19007470 Используемый в данном описании термин "арил" относится к ароматической группе, которая может представлять собой один ароматический цикл или несколько ароматических циклов, конденсированных вместе, связанных ковалентно или присоединенных к обычной группе, такой как метилен, этилен или карбонил, и включает многоядерные циклические структуры. Ароматический цикл или циклы могут включать, среди прочих, замещенные или незамещенные фенильные, нафтильные, бифенильные, дифенилметильные и бензофеноновые группы. Термин "арил" включает замещенные арилы. Используемый в данном описании термин "замещенный арил" относится к арильной группе, содержащей другую группу или группы, присоединенные к любому атому углерода арильной группы. Другие группы могут включать одну или несколько функциональных групп, таких как низший алкил, арил,ацил, галоген, галогензамещенные алкилы, гидрокси, амино, алкокси, алкиламино, ациламино, ацилокси,арилокси, арилоксиалкил, простая тиоэфирная группа, гетероциклические группы, как насыщенные так и ненасыщенные циклические углеводородные группы, конденсированные в ароматический(е) цикл(ы),связанные ковалентно или связанные с обычной группой, такой как метиленовая или этиленовая группа,или карбонильная связывающая группа, такая как циклогексилфенилкетонная, и другие группы. Используемый в данном описании термин "гетероарил" относится к ароматическому(им) циклу(ам),в котором(ых) один или несколько атомов углерода ароматического(их) цикла(ов) замещены гетероатомом, таким как атом азота, кислорода или серы. Гетероарил относится к структурам, которые могут включать один ароматический цикл, несколько ароматических циклов или один или несколько ароматических циклов, соединенных с одним или несколькими неароматическими циклами. Он включает структуры со многими циклами, конденсированными или неконденсированными, связанными ковалентно или связанными с обычной группой, такой как метиленовая или этиленовая группа, или связанными с карбонилом, таким как фенилпиридилкетонная группа. Используемый в данном описании термин "гетероарил" включает циклы, такие как тиофен, пиридин, изоксазол, фталимид, пиразол, индол, фуран или бензоконденсированные аналоги указанных циклов. Используемый в данном описании термин "ацил" относится к карбонильному заместителю -C(O)R,где R представляет собой алкил или замещенный алкил, арил или замещенный арил, и который можно назвать алканоильным заместителем, когда R представляет собой алкил. Используемый в данном описании термин "амино" относится к группе -NRR', где R и R' могут представлять собой независимо водород, низший алкил, замещенный низший алкил, арил, замещенный арил или ацил. Используемый в данном описании термин "алкокси" относится к группе -OR, где R представляет собой алкил, замещенный низший алкил, арил, замещенный арил. Алкоксигруппы включают, например,метокси, этокси, фенокси, замещенный фенокси, бензилокси, фенэтилокси, трет-бутокси и другие группы. Используемый в данном описании термин "простой тиоэфир" относится к общей структуре R-S-R',где R и R' являются одинаковыми или разными и могут представлять собой алкильные, арильные или гетероциклические группы. Группа -SH также может называться "сульфгидрил" или "тиольная группа" или "меркапто". Используемый в данном описании термин "насыщенный циклический углеводород" относится к циклическим структурам - циклопропильным, циклобутильным, циклопентильным группам и другим группам, в том числе, замещенным группам. Заместители к насыщенным циклическим углеводородам включают замещение одного или нескольких атомов углерода цикла гетероатомом, таким как атом азота,кислорода или серы. Насыщенные циклические углеводороды включают бициклические структуры, такие как бициклогептаны и бициклооктаны, и полициклические структуры. Используемый в данном описании термин "ненасыщенный циклический углеводород" относится к одновалентной неароматической группе по меньшей мере с одной двойной связью, такой как циклопентен, циклогексен, и другим группам, включая замещенные группы. Заместители к ненасыщенным циклическим углеводородам включают замещение одного или нескольких атомов углерода цикла гетероатомом, таким как атом азота, кислорода или серы. Используемый в данном описании термин "циклический углеводород" включает замещенные и незамещенные, насыщенные и ненасыщенные циклические углеводороды и полициклические структуры. Ненасыщенные циклические углеводороды включают бициклические структуры, такие как бициклогептены и бициклооктены, и полициклические структуры. Используемый в данном описании термин "гетероарилалкил" относится к алкильным группам, в которых гетероарильная группа присоединена через алкильную группу. Используемый в данном описании термин "гетероциклическая" относится к одновалентной насыщенной или ненасыщенной неароматической группе, содержащей один цикл или несколько конденсированных циклов, с 1-12 атомами углерода и 1-4 гетероатомами в цикле, выбранными из числа атомов азота, фосфора, серы или кислорода. Примерами гетероциклов являются гетероциклы тетрагидрофурана,морфолина, пиперидина, пирролидина и другие. Используемый в данном описании каждый химический термин, описанный выше, определенно включает соответствующую замещенную группу. Например, термин "гетероциклическая" включает замещенные гетероциклические группы.- 20007470 Используемые в данном описании термины "амфифил" или "амфифильный" относятся к частицам,обнаруживающим как гидрофильный, так и гидрофобный характер. Вообще, амфифил содержит липофильную часть и гидрофильную часть. Амфифил может образовывать пленку Ленгмюра. Примеры гидрофильных групп включают, без ограничения, гидроксил, метокси, группы, которые образуют фенол, карбоновые кислоты и их соли, метиловые и этиловые эфиры карбоновых кислот, амиды, амино, циано, группы, которые образуют соли аммония, моноалкилзамещенные аминогруппы, диалкилзамещенные аминогруппы, -NRR', -NC, -NHR, группы, которые образуют соли сульфония, соли фосфония, полиэтиленгликоли, полипропиленгликоли, эпоксигруппы, группы, которые образуют акрилаты, сульфонамиды, нитро, -OP(O)(OCH2CH2N+RR'R")O-, гуанидиний, группы, которые образуют аминаты, акриламиды, и пиридиний. Такие гидрофильные группы могут включать группы, такие как полиэтиленгликолевые, или, например, полиметиленовые цепи, замещенные спиртом, карбоксилатные, акрилатные, метилакрилатные группы, или группы где у равен 1-6. Гидрофильные группы также могут включать алкильные цепи с амино- или замещенными аминогруппами в цепи, например, с группами -NH-, -NC(O)R- или -NC(O)CH=CH2- в цепи. Гидрофильные группы также могут включать группы, которые образуют поликапролактоны, поликапролактондиолы, полиуксусные кислоты, поливинилацетаты, полимеры 2-винилпиридина, эфиры целлюлозы,простые гидроксиэфиры целлюлозы, полимеры L-лизингидробромида, полимеры итаконовой кислоты,полимеры малеиновой кислоты, полистиролсульфоновые кислоты, полианилины или поливинилфосфоновые кислоты. Примеры липофильных групп включают, без ограничения, линейные или разветвленные алкилы,включая группы, образованные (1-28 С)-углеводородами. Примеры групп, которые можно присоединять к синтону или макроциклическому модулю в качестве липофильной группы, включают алкилы,-CH=CH-R, -CC-R, -OC(O)-R, -C(O)O-R, -NHC(O)-R, -C(O)NH-R и -O-R, где R представляет собой (418 С)-алкил. Каждая цепь может содержать независимо без ограничений, алкенильные, алкинильные, насыщенные и ненасыщенные циклические углеводородные или ароматические группы. Каждая цепь также может содержать среди атомов углерода цепи один или несколько атомов кремния, замещенных алкильными, алкенильными, алкинильными, насыщенными и ненасыщенными циклическими углеводородными или арильными группами. Атомы углерода каждой цепи могут быть независимо замещены одним или несколькими атомами фтора. Атомы углерода алкильной группы могут прерываться одной или несколькими функциональными группами, такими как, например, -S-, двойной связью, тройной связью или группами -SiR'R"- (где R' и R" представляют собой независимо Н или алкил), любая из которых может быть замещена одним или несколькими атомами фтора или может использоваться сочетание таких функциональных групп. Используемый в данном описании термин "функциональная группа" включает химические группы,органические группы, неорганические группы, металлоорганические группы, арильные группы, гетероарильные группы, циклические углеводородные группы, амино(-NH2), гидроксил(-ОН), циано(-CN),нитро(NO2), карбоксил(-СООН), формил(-СНО), кето(-СН 2 С(O)СН 2-), алкенил(-С=С-), алкинил(-СС-) и галогеногруппы (F, Cl, Br и I) и другие группы. Используемый в данном описании термин "активированная кислота" относится к группе -С(O)Х,где X представляет собой группу удаляемую группу, где группа X легко заменяется нуклеофильной группой с образованием ковалентной связи между -С(О)- и нуклеофилом. Примеры активированных кислот включают хлорангидриды, фторангидриды, п-нитрофениловые эфиры, пентафторфениловые эфиры и эфиры N-гидроксисукцинимида. Используемый в данном описании термин "аминокислотный остаток" относится к продукту, образующемуся тогда, когда частица, содержащая по меньшей мере одну аминогруппу (-NH2) и одну карбоксильную группу (-С(О)О-), соединяется через свои или аминогруппы или карбоксильные группы с атомом функциональной группы синтона. Для того чтобы любая аминогруппа или карбоксильная группа не участвовала во взаимодействии, ее можно блокировать удаляемой защитной группой. Используемый в данном описании термин "синтон" относится к молекуле, используемой для получения макроциклического модуля. Синтон, по существу, может представлять собой одну изомерную конфигурацию, например единственный энантиомер. Синтон может быть замещен функциональными группами, используемыми для взаимодействия синтона с другим синтоном или синтонами, и которые являются частью синтона. Синтон может быть замещен атомом или группой атомов, которые используются для придания синтону или частице, получаемой из синтона, гидрофильного, липофильного или амфифильного характера. Синтон может быть замещен атомом или группой атомов для образования одной или нескольких функциональных групп на синтоне, которые можно использовать для взаимодействия синтона с другим синтоном или синтонами. Синтон до того, как он замещен функциональными группами или группами, используемыми для придания гидрофильного, липофильного или амфифильного характера, можно назвать коровым синтоном. Используемый в данном описании термин "синтон" относится к- 21007470 коровому синтону и также относится к синтону, замещенному функциональными группами или группами, используемыми для придания гидрофильного, липофильного или амфифильного характера. Используемый в данном описании термин "циклический синтон" относится к синтону, содержащему одну или несколько циклических структур. Примеры циклических структур включают арильные, гетероарильные и циклические углеводородные структуры, в том числе бициклические структуры и полициклические структуры. Примеры коровых циклических синтонов включают бензол, циклогексадиен,циклопентадиен, нафталин, антрацен, фенилен, фенантрацен, пирен, трифенилен, фенантрен, пиридин,пиримидин, пиридазин, бифенил, бипиридил, циклогексан, циклогексен, декалин, пиперидин, пирролидин, морфолин, пиперазин, пиразолидин, хинуклидин, тетрагидропиран, диоксан, тетрагидротиофен,тетрагидрофуран, пиррол, циклопентан, циклопентен, триптицен, адамантан, бицикло[2,2,1]гептан, бицикло[2,2,1]гептен, бицикло[2,2,2]октан, бицикло[2,2,2]октен, бицикло[3,3,0]октан, бицикло[3,3,0]октен,бицикло[3,3,1]нонан, бицикло[3,3,1]нонен, бицикло[3,2,2]нонан, бицикло[3,2,2]нонен, бицикло[4,2,2] декан, 7-азабицикло[2,2,1]гептан, 1,3-диазабицикло[2,2,1]гептан, спиро[4,4]нонан и другие молекулы. Коровый синтон включает в себя все изомеры или перегруппировки соединения корового синтона с другими синтонами. Например, коровый синтон бензол включает синтоны, такие как 1,2- и 1,3-замещенные бензолы, где связи между синтонами образуются в 1,2- и 1,3-положениях бензольного кольца соответственно. Например, коровый синтон бензол включает 1,3-замещенные синтоны, такие как где L представляет собой связь между синтонами, и положения 2, 4, 5, 6 бензольного кольца также могут иметь заместители. Конденсированная связь между синтонами включает непосредственное соединение между атомом цикла одного циклического синтона с атомом цикла другого циклического синтона, например, когда синтоны М-Х и М-Х соединяются с образованием М-М, где М представляет собой циклический синтон и X представляет собой галоген; например, когда М представляет собой фенил, причем в результате образуется конденсированная связь Макроциклические модули. Макроциклический модуль представляет собой замкнутый цикл из соединенных синтонов. Для того чтобы получить макроциклический модуль, синтоны можно заместить функциональными группами для взаимодействия синтонов с образованием макроциклического модуля. Синтоны также можно заместить функциональными группами, которые будут оставаться в структуре макроциклического модуля. Функциональные группы, которые остаются в макроциклическом модуле, можно использовать для соединения макроциклического модуля с другими макроциклическими модулями. Макроциклический модуль может содержать от трех до примерно двадцати четырех циклических синтонов. В замкнутом цикле макроциклического модуля первый циклический синтон может быть соединен со вторым циклическим синтоном, второй циклический синтон может быть соединен с третьим циклическим синтоном, третий циклический синтон может быть соединен с четвертым циклическим синтоном, если в макроциклическом модуле присутствуют четыре циклических синтона, четвертый с пятым и так далее, до тех пор, пока n-й циклический синтон можно соединить с его предшественником, иn-й циклический синтон может быть соединен с первым циклическим синтоном с образованием замкнутого цикла из циклических синтонов. В одном варианте замкнутый цикл макроциклического модуля можно образовать с помощью линкерной молекулы. Макроциклический модуль может представлять собой амфифильный макроциклический модуль,когда в его структуре существуют гидрофильные и липофильные функциональные группы. Амфифильный характер макроциклического модуля может возникнуть из-за атомов в синтонах, в связях между синтонами или в функциональных группах, присоединенных к синтонам или связям. В некоторых вариантах один или несколько синтонов макроциклического модуля могут быть замещены одной или несколькими липофильными группами, в то время как один или несколько синтонов могут быть замещены одной или несколькими гидрофильными группами, причем посредством этого образуется амфифильный макроциклический модуль. Липофильные и гидрофильные группы могут соединяться в одном и том же синтоне или связи в амфифильном макроциклическом модуле. Липофильные и гидрофильные группы могут присоединяться к макроциклическому модулю до или после образования замкнутого цикла макроциклического модуля. Например, липофильные или гидрофильные группы можно добавлять к макроциклическому модулю после образования замкнутого цикла посредством замещения синтона или связи. Амфифильность макроциклического модуля можно охарактеризовать частично его способностью к образованию устойчивой пленки Ленгмюра. Пленку Ленгмюра можно сформировать на жлобе Ленгмюра при определенном поверхностном давлении, измеренном в миллиньютонах на метр (мН/м), с опреде- 22007470 ленной скоростью прохождения барьера, измеренной в миллиметрах в минуту (мм/мин), и для характеризации устойчивости пленки можно измерить изобарическуую ползучесть или изменение площади пленки при постоянном поверхностном давлении. Например, устойчивая пленка Ленгмюра из макроциклических модулей на водной субфазе может иметь изобарическую ползучесть при 5-15 мН/м такую, что основная часть площади пленки сохраняется на протяжении примерно одного часа. Примеры устойчивых пленок Ленгмюра из макроциклических модулей на водной субфазе могут иметь изобарическую ползучесть при 5-15 мН/м такую, что примерно 70% площади пленки сохраняется на протяжении примерно 30 мин, иногда примерно 70% площади пленки сохраняется на протяжении примерно 40 мин, иногда примерно 70% площади пленки сохраняется на протяжении примерно 60 мин, иногда примерно 70% площади пленки сохраняется на протяжении примерно 120 мин. Другие примеры устойчивых пленок Ленгмюра из макроциклических модулей на водной субфазе могут иметь изобарическую ползучесть 5-15 мН/м, так что примерно 80% площади пленки сохраняется на протяжении примерно 30 мин, иногда примерно 85% площади пленки сохраняется на протяжении примерно 30 мин, иногда примерно 90% площади пленки сохраняется на протяжении примерно 30 мин, иногда примерно 95% площади пленки сохраняется на протяжении примерно 30 мин и иногда примерно 98% площади пленки сохраняется на протяжении примерно 30 мин. В одном аспекте отдельный макроциклический модуль может включать пору в своей структуре. Каждый макроциклический модуль может задать пору определенного размера, в зависимости от конформации и состояния модуля. Можно получить разные макроциклические модули, которые определяют поры разного размера. Макроциклический модуль может иметь гибкую структуру. Гибкость может облегчить макроциклическому модулю образование связи с другими макроциклическими модулями путем реакций сочетания. Гибкость макроциклического модуля также может играть роль в получаемом прохождении частиц сквозь пору макроциклического модуля. Например, гибкость может влиять на размер поры отдельного макроциклического модуля, так как для структуры могут быть доступны разные конформации. Например, макроциклический модуль может иметь пору определенного размера в одной конформации, когда заместители не располагаются в поре, и тот же самый макроциклический модуль может иметь пору другого размера в другой конформации, когда один или несколько заместителей такого макроцикла располагаются в поре. Подобным образом, макроциклический модуль может иметь пору некоторого размера в одной конформации, когда одна группа заместителей располагается в поре, и пору другого размера в другой конформации, когда другая группа заместителей располагается в поре. Например, "одна группа" заместителей, разместившаяся в поре, может представлять собой три алкоксигруппы, выстроенные в одном региоизомере, в то время как "другая группа" заместителей может представлять собой две алкоксигруппы, выстроенные в другом региоизомере. Действие "одной группы" заместителей, разместившейся в поре, и "другой группы" заместителей, разместившейся в поре, должно привести к композиции макроциклических модулей, которая может регулировать перенос и фильтрацию, в сочетании с другими регулирующими факторами. При получении макроциклических модулей из синтонов можно использовать синтоны, по существу, в виде чистого одного изомера, например, в виде чистого одного энантиомера. При получении макроциклических модулей из синтонов между соседними синтонами образуются одна или несколько соединительных связей. Связь, образовавшаяся между синтонами, может являться продуктом взаимодействия одной функциональной группы на одном синтоне с комплементарной функциональной группой на другом синтоне. Например, гидроксильная группа первого синтона может взаимодействовать с кислотной группой или галоидоангидридной группой второго синтона с образованием сложноэфирной связи между двумя синтонами. Другим примером является иминная связь -CH=N-, образующаяся при взаимодействии альдегидной группы -СН=O на одном синтоне с аминогруппой -NH2 на другом синтоне. Примеры комплементарных функциональных групп и связей между синтонами приводятся в табл. 5.- 23007470 Таблица 5 Примеры функциональных групп синтонов и связей между синтонами В табл. 5 R и R' представляют водород или функциональную группу, и X представляет собой галоген или другую легко удаляемую группу. В другом варианте макроциклический модуль может иметь функциональные группы для соединения с другими макроциклическими модулями, которые соединены с макроциклическим модулем после получения сначала замкнутого цикла. Например, иминную связь макроциклического модуля можно заместить одной группой из ряда функциональных групп для получения других макроциклических модулей. Примеры связей между синтонами, имеющими функциональные группы для соединения макроциклических модулей, приводятся в табл. 6. Таблица 6 Примеры функциональных групп синтонов и связей синтонов- 25007470 В табл. 6 X представляет собой галоген и Q1 и Q2 представляют собой независимо выбранные синтоны, являющиеся частью модуля. Функциональные группы синтонов, используемые для образования связей между синтонами или с другими макроциклическими модулями, можно отделить от синтона спейсером. Спейсер может представлять собой любые атом или группу атомов, которые соединяют функциональную группу с синтоном и не влияют на реакцию образования связи. Спейсер является частью функциональной группы и становится частью связи между синтонами. Примером спейсера является метиленовая группа -СН 2-. Можно сказать, что спейсер удлиняет связь между синтонами. Например, если в иминную связь -CH=N- вставляют одну спейсерную метиленовую группу, образующаяся иминная связь может представлять собой-CH2CH=N-. Связь между синтонами также может содержать один или несколько атомов, предоставляемых посторонней группой, иной, чем две функциональные группы синтонов. Посторонняя группа может представлять собой линкерную молекулу, которая может взаимодействовать с функциональной группой синтона с образованием промежуточной молекулы, которая взаимодействует с функциональной группой другого синтона с образованием связи между синтонами, например, как при образовании замкнутого цикла синтонов из ряда соединенных синтонов. Примером линкерной молекулы является формальдегид. Например, аминогруппы двух синтонов могут претерпевать реакцию Манниха в присутствии формальдегида как линкерной молекулы с образованием связи -NHCH2NH-. Макроциклические модульные композиции могут содержать, например, от трех до примерно двадцати четырех циклических синтонов, соединенных с образованием замкнутого цикла, по меньшей мере две функциональные группы для взаимодействия замкнутого цикла с комплементарными функциональными группами по меньшей мере двух других замкнутых циклов, где каждая функциональная группа и каждая комплементарная группа составляет функциональную группу, содержащую атомы, выбранные из группы, состоящей из С, Н, N, О, Si, P, S, В, Аl, атомов галогенов и металлов из групп щелочных и щелочно-земельных металлов. В некоторых воплощениях макроциклический модуль может состоять по меньшей мере из двух замкнутых циклов, соединенных через указанные функциональные группы. В другом воплощении макроциклический модуль состоит по меньшей мере из трех замкнутых циклов, соединенных через указанные функциональные группы. В еще одном воплощении макроциклические модули могут содержать от трех до примерно двадцати четырех циклических синтонов, соединенных с образованием замкнутого цикла, определяющего пору; замкнутого цикла с порой первого размера в первой конформации, когда первая группа заместителей располагается в поре, и порой второго размера во второй конформации, когда вторая группа заместителей располагается в поре; где каждый заместитель каждой группы содержит функциональную группу,содержащую атомы, выбранные из группы, состоящей из С, Н, N, О, Si, P, S, В, Аl, атомов галогенов и металлов из групп щелочных и щелочно-земельных металлов. В другом примере макроциклический модуль содержит (а) от трех до примерно двадцати четырех циклических синтонов, соединенных с образованием замкнутого цикла, определяющего пору; (b) по меньшей мере одну функциональную группу в поре, соединенную с замкнутым циклом и выбранную для переноса выбранных частиц сквозь пору, где по меньшей мере одна функциональная группа составляет функциональную группу, содержащую атомы, выбранные из группы, состоящей из С, Н, N, О, Si, P, S, В,Аl, атомов галогенов и металлов из групп щелочных и щелочно-земельных металлов; (с) выбранные частицы, переносимые сквозь пору. В некоторых воплощениях выбранные частицы выбирают из группы,состоящей из яичного альбумина, глюкозы, креатинина, Н 2 РO4-, НРO4-2, НСО 3-, мочевины, Na+, Li+ и K+. В некоторых воплощениях макроциклическую модульную композицию соединяют с твердой подложкой, выбранной из группы, состоящей из смол Ванга, гидрогелей, оксидов алюминия, металлов, керамики, полимеров, силикагелей, сефарозы, сефадекса, агарозы, неорганических твердых веществ, полупроводников и кремниевых пластин. В других воплощениях макроциклическая модульная композиция сохраняет по меньшей мере 85% площади пленки после пребывания в течение 30 мин на жлобе Ленгмюра при 5-15 мН/м. В других воплощениях композиция макроциклических модулей сохраняет по меньшей мере 95% площади пленки после пребывания в течение 30 мин на жлобе Ленгмюра при 5-15 мН/м. В еще одном воплощении макроциклический модуль сохраняет по меньшей мере 98% площади пленки после пребывания в течение 30 мин на жлобе Ленгмюра при 5-15 мН/м. В некоторых воплощениях циклические синтоны, каждый независимо, выбирают из группы, состоящей из бензола, циклогексадиена, циклогексена, циклогексана, циклопентадиена, циклопентена,циклопентана, циклогептана, циклогептена, циклогептадиена, циклогептатриена, циклооктана, циклооктена, циклооктадиена, циклооктатриена, циклооктатетраена, нафталина, антрацена, фенилена, фенантрацена, пирена, трифенилена, фенантрена, пиридина, пиримидина, пиридазина, бифенила, бипиридила,декалина, пиперидина, пирролидина, морфолина, пиперазина, пиразолидина, хинуклидина, тетрагидропирана, диоксана, тетрагидротиофена, тетрагидрофурана, пиррола, триптицена, адамантана, бицикло[4,4]нонана. В других воплощениях каждый соединенный циклический синтон соединяют независимо с двумя соседними синтонами связью, выбранной из группы, состоящей из (а) конденсированной связи и (b) связи, выбранной из группы, состоящей из -NRC(O)-, -ОС(О)-, -О-, -S-S-, -S-, -NR-, -(CRR')p-, -CH2NH-,-C(O)S-, -С(O)O-, -СС-, -CС-CС-, -СН(ОН)-, -НС=СН-, -NHC(O)NH-, -NHC(O)O-, -NHCH2NH-,-NHCH2CH(OH)CH2NH-, -N=CH(CH2)pCH=N-, -CH2CH(OH)CH2-, -N=CH(CH2)hCH=N-, где h равен 1-4,-CH=N-NH-, -OC(O)O-, -OP(O)(OH)O-, -CH(OH)CH2NH-, -CH(OH)CH2-, где R и R', каждый независимо, выбирают из группы, состоящей из водорода и алкила; где связи независимо придают форму любой из двух возможных конфигураций - прямой и обратной - относительно синтонов, которые она соединяет, если две конфигурации представляют собой разные структуры; где Q представляет собой один из синтонов, присоединенных связью. В другом воплощении замкнутая циклическая композиция может охватываться формулой где J равен 2-23; Q представляют собой синтоны, выбранные, каждый независимо, из группы, состоящей из (а) фенилсинтонов, соединенных со связями L в 1,2-положениях фенила, (b) фенилсинтонов, соединенных со связями L в 1,3-положениях фенила, (с) арилсинтонов иных, чем фенилсинтоны, (d) гетероарилсинтонов иных, чем пиридинийсинтоны, (е) насыщенных циклических углеводородных синтонов, (f) ненасыщенных циклических углеводородных синтонов, (g) насыщенных бициклических углеводородных синтонов, (h) ненасыщенных бициклических углеводородных синтонов, (i) насыщенных полициклических углеводородных синтонов и (j) ненасыщенных полициклических углеводородных синтонов; где положения в циклах каждого Q1, которые не соединяются со связью L, замещены водородом или функциональными группами, содержащими атомы, выбранные из группы, состоящей из С, Н, N, О, Si, P, S, В,Аl, атомов галогенов и металлов из групп щелочных и щелочно-земельных металлов; Q2 представляет собой синтон, выбранный, независимо, из группы, состоящей из (а) арилсинтонов иных, чем фенилсинтоны и нафталинсинтоны, соединенные со связями L в 2,7-положениях нафтила, (b) гетероарилсинтонов иных, чем пиридинсинтоны, соединенные со связями L в 2,6-положениях пиридино, (с) насыщенных циклических углеводородных синтонов иных, чем циклогексансинтоны, соединенные со связями L в 1,2 положениях циклогексила, (d) ненасыщенных циклических углеводородных синтонов иных, чем пирролсинтоны, соединенные со связями L в 2,5-положениях пиррола, (е) насыщенных бициклических углеводородных синтонов, (f) ненасыщенных бициклических углеводородных синтонов, (g) насыщенных полициклических углеводородных синтонов и (h) ненасыщенных полициклических углеводородных синтонов; где положения в цикле Q2, которые не соединяются со связью L, замещены водородом или функциональными группами, содержащими атомы, выбранные из группы, состоящей из С, Н, N, О, Si, P, S, В,Аl, атомов галогенов и металлов из групп щелочных и щелочноземельных металлов; L представляют собой связи между синтонами, выбранные, каждая независимо, из группы, состоящей из (а) конденсированной связи и (b) связи, выбранной из группы, состоящей из -NRC(O)-, -ОС(О)-, -О-, -S-S-, -S-, -NR-,-(CRR')p-, -CH2NH-, -C(O)S-, -С(O)О, -CС-, -CС-СС-, -СН(ОН)-, -HC=CH-, -NHC(O)NH-, -NHC(O)O-,-NHCH2NH-, -NHCH2CH(OH)CH2NH-, -N=CH(CH2)PCH=N-, -CH2CH(OH)CH2-, -N=CH(CH2)hCH=N-, где где р равен 1-6; где R и R', каждый независимо, выбирают из группы, состоящей из водорода и алкила; где связям L, каждой независимо, придают форму любой из двух возможных конфигураций - прямой и обратной - относительно синтонов, которые она соединяет, если две конфигурации представляют собой разные структуры; где у равен 1 или 2, и Qy, каждый независимо, представляют собой один из синтоновQ1 или Q2, соединенных связью. В некоторых воплощениях функциональные группы, каждую независимо, выбирают из группы, состоящей из водорода, активированной кислоты, -ОН, -С(O)ОН, -С(O)Н, -С(O)ОСН 3, -C(O)Cl, -NRR,-NRRR+, -MgX, -Li, -OLi, -OK, -ONa, -SH, -С(O)(СН 2)2 С(O)СН 3, -NH-алкил-С(O)СН 2 СН(NH2)СO2-алкила,-СН=СН 2, -CH=CHR, -CH=CR2, 4-виниларила, -С(O)СН=СН 2,-P(=O)(O")O(CH2)SNR3+; где R, каждый независимо, выбирают из группы, состоящей из водорода и (16 С)-алкила; X выбирают из группы, состоящей из Cl, Br и I; r равен 1-50 и s равен 1-4. В другом примере замкнутая циклическая композиция может охватываться формулой где J равен 2-23; Q1 представляют собой синтоны, выбранные, каждый независимо, из группы, состоящей из (а) фенилсинтонов, соединенных со связями L в 1,2-положениях фенила, (b) фенилсинтонов, соединенных со связями L в 1,3-положениях фенила, и (с) циклогексансинтанов, соединенных со связями L в 1,2-положениях циклогексила; где положения в циклах каждого Q1, которые не соединяются со связью L,замещены водородом или функциональными группами, содержащими атомы, выбранные из группы, состоящей из С, Н, N, О, Si, P, S, В, Аl, атомов галогенов и металлов из групп щелочных и щелочноземельных металлов; Q2 представляет собой циклогексансинтон, соединенный со связями L в 1,2 положениях циклогексила; где положения в циклах Q2, которые не соединяются с L, замещены функциональными группами, содержащими атомы, выбранные из группы, состоящей из С, Н, N, О, Si, P, S, В, Аl,атомов галогенов и металлов из групп щелочных и щелочно-земельных металлов; L представляют собой связи между синтонами, выбранные, каждая независимо, из группы, состоящей из (а) конденсированной связи и (b) связи, выбранной из группы, состоящей из -NRC(O)-, -ОС(О)-, -О-, -S-S-, -S-, -NR-, -(CRR')p-,-CH2NH-, -C(O)S-, -С(O)O-, -CС-, -CС-CС-, -СН(ОН)-, -НС=СН-, -NHC(O)NH-, -NHC(O)O-,-NHCH2NH-, -NHCH2CH(OH)CH2NH-, -N=CH(CH2)pCH=N-, -CH2CH(OH)CH2-, -N=CH(CH2)hCH=N-, где где р равен 1-6; где R и R', каждый независимо, выбирают из группы, состоящей из водорода и алкила; где связям L, каждой независимо, придают форму любой из двух возможных конфигураций - прямой и обратной - относительно синтонов, которые она соединяет, если две конфигурации представляют собой разные структуры; где у равен 1 или 2, и Qy, каждый независимо, представляют собой один из синтоновQ1 или Q2, соединенных связью. В некоторых случаях функциональные группы, каждую независимо, выбирают из группы, состоящей из водорода, активированной кислоты, -ОН, -С(O)ОН, -С(O)Н, -С(O)ОСН 3, -С(O)Сl, -NRR, -NRRR+,-MgX, -Li, -OLi, -OK, -ONa, -SH, -С(O)(СН 2)2 С(O)СН 3, -NH-алкил-С(O)СН 2 СН(NН 2)СO2-алкила,-СН=СН 2, -CH=CHR, -CH=CR2, 4-виниларила, -С(O)СН=СН 2, где R, каждый независимо, выбирают из группы, состоящей из водорода и (1-6 С)-алкила; X выбирают из группы, состоящей из Cl, Br и I; r равен 1-50 и s равен 1-4. В другом воплощении замкнутая циклическая композиция соответствует формуле где J равен 2-23; Q1 представляют собой синтоны, выбранные, каждый независимо, из группы, состоящей из (а) фенилсинтонов, соединенных со связями L в 1,4-положениях фенила, (b) арилсинтонов иных, чем фенилсинтоны, (с) гетероарилсинтонов, (d) насыщенных циклических углеводородных синтонов, (е) ненасыщенных циклических углеводородных синтонов, (f) насыщенных бициклических углеводородных синтонов, (g) ненасыщенных бициклических углеводородных синтонов, (h) насыщенных полициклических углеводородных синтонов и (i) ненасыщенных полициклических углеводородных синтонов; где по меньшей мере один из Q1 представляет собой фенилсинтон, соединенный со связями L в 1,4-положениях фенила, и где положения в циклах каждого Q1, которые не соединяются со связью L, замещены функциональными группами, содержащими атомы, выбранные из группы, состоящей из С, Н, N, О, Si, P, S, В,Аl, атомов галогенов и металлов из групп щелочных и щелочно-земельных металлов; Q2 представляет собой синтон, выбранный независимо из группы, состоящей из (а) арилсинтонов иных, чем фенилсинтоны, и нафталинсинтоны, соединенные со связями L в 2,7-положениях нафтила, (b) гетероарилсинтонов,(с) насыщенных циклических углеводородных синтонов иных, чем циклогексансинтоны, соединенные со связями L в 1,2-положениях циклогексила, (d) ненасыщенных циклических углеводородных синтонов,(е) насыщенных бициклических углеводородных синтонов, (f) ненасыщенных бициклических углеводородных синтонов, (g) насыщенных полициклических углеводородных синтонов и (h) ненасыщенных полициклических углеводородных синтонов; где положения в цикле Q1, которые не соединяются с L, замещены водородом или функциональными группами, содержащими атомы, выбранные из группы, состоящей из С, Н, N, О, Si, P, S, В, Аl, атомов галогенов и металлов из групп щелочных и щелочноземельных металлов; L представляют собой связи между синтонами, выбранные, каждая независимо, из-NRC(O)-, -ОС(О)-, -О-, -S-S-, -S-, -NR-, -(CRR')p-, -CH2NH-, -C(O)S-, -С(O)O-, -CС-, -СС-CС-,-СН(ОН)-,-HC=CH-,-NHC(O)NH-,-NHC(O)O-,-NHCH2NH-,-NHCH2CH(OH)CH2NH-,-N=CH(CH2)PCH=N-, -CH2CH(OH)CH2-, -N=CH(CH2)hCH=N-, где h равен 1-4, -CH=N-NH-, -OC(O)O-,-OP(O)(OH)O-, -CH(OH)CH2NH-, -CH(OH)CH2-, -CH(OH)C(CH3)2C(O)O-, где р равен 1-6; где R и R', каждый независимо, выбирают из группы, состоящей из водорода и алкила; где связям L, каждой независимо, придают форму любой из двух возможных конфигураций - прямой и обратной - относительно синтонов, которые она соединяет, если две конфигурации представляют собой разные структуры; где у равен 1 или 2, и Qy, каждый независимо, представляют собой один из синтоновQ1 или Q2, соединенных связью. В другом воплощении замкнутая циклическая композиция соответствует формулеJ равен 1-22 и n равен 1-24; X и Rn, каждый независимо, выбирают из группы, состоящей из функциональных групп, содержащих атомы, выбранные из группы, состоящей из С, Н, N, О, Si, P, S, В, Аl,атомов галогенов и металлов из групп щелочных и щелочно-земельных металлов; Z, каждый независимо,представляет собой водород или липофильную группу; L представляют собой связи между синтонами,выбранные, каждая независимо, из группы, состоящей из (а) конденсированной связи и (b) связи, выбранной из группы, состоящей из -N=CR, -NRC(O)-, -ОС(О)-, -О-, -S-S-, -S-, -NR-, -(CRR')p-, -CH2NH-,-C(O)S-, -C(O)O-, -CС-, -CC-СС-, -CH(OH)-, -HC=CH-, -NHC(O)NH-, -NHC(O)O-, -NHCH2NH-,-NHCH2CH(OH)CH2NH-, -N=CHCH2CH=N-, -N=CH(CH2)hCH=N-, где h равен 1-4, -CH=N-NH-, -OC(O)O-,-P(O)(OH)2O-, -CH(OH)CH2NH-, -CH(OH)CH2-, -CH(OH)C(CH3)2C(O)O-,