具有聚集诱导发光性质的聚合物和寡聚物在成像和成像引导的治疗中的应用制造技术

描述了具有聚集诱导发光性质的分子或共轭聚合物于药物跟踪与递送、生物样品(例如：细胞、细胞的组成部分)鉴定与标记等领域的应用，以及用于成像和成像引导的光动力学治疗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请该专利申请覆盖美国临时专利申请，申请号：61/984,459,提交于2014年四月25日。该专利的内容包括英文列于下方。专利技术背景近几十年来，荧光成像已经被广泛应用于生物科学研究的各种方向，例如程序性的细胞凋亡，细胞器成像，细胞谱系传递等。与其它的成像模式包括正电子发射成像(PET),核磁共振成像,单光子发射计算机断层扫描等相比，荧光成像利用现成生物相容性好的造影剂可以得到亚细胞水平的高信噪比的成像，从而可以研究细胞与细胞之间的相互作用以及进行免疫学研究。在这些生物成像研究中，在很长一段时间内实时非侵入性的荧光成像对于肿瘤和干细胞的位移和置换的研究是至关重要的。这些信息可以帮助我们理解肿瘤和干细胞的发展与转移，从而为肿瘤的基础研究以及临床治疗提供帮助。绿色荧光蛋白(GFP)及其衍生物作为有效的细胞标记蛋白已经在细胞移植与跟踪等领域发挥主导作用。这种方法是通过细胞自身将报告基因转染为荧光蛋白实现的。虽然通过病毒将GFP基因转染到细胞可以获得稳定的GFP表达以及较长时间的细胞跟踪效果，但是由于是在整合位点中随机插入突变基因，此方法仍然面临着高成本和安全性的问题。因此，基于多种不同生物材料的非病毒性质粒转染被引入，此方法可以在细胞质内直接表达GFP蛋白，避免基因整合的安全性问题。然而，这种方法只能应用于几天内的细胞成像，因为质粒很容易丢失并导致GFP荧光衰减。另一方面，非病毒载体的转染效率一般较低并且对于不同的细胞系之间转染效率差别很大，种子细胞系和间充质干细胞都很难被转染GFP基因。此外，非病毒载体的转染需要经过费时的转录、翻译以及翻译后修饰的循环过程，并且会引起泛素化和蛋白酶体的降解，从而导致即使细胞内的质粒浓度很高也会得到不连续的或者较弱的荧光信号。与GFP荧光形成鲜明对比的是利用有机或者无机纳米荧光材料作为细胞标记具有不依赖于细胞的基因编辑的优点。然而，现有的荧光探针也有一些严重不足的地方。例如，基于荧光量子点的细胞追踪试剂包含了较高毒性的重金属离子，荧光小分子具有较小的斯托克斯位移、快速的荧光淬灭以及细胞增殖过程中的细胞质泄漏等缺点。近些年，一些融诊断与治疗为一体的纳米药物载药系统通过将前药与荧光分子键合实现了实时的检测前药在肿瘤组织的活化。这种方法主要依赖于药物释放的同时荧光也发生变化。已经报道的荧光探针主要集中于检测药物进入细胞后的活化，而且通常只能检测某一种药物。在肿瘤治疗中，使用单独的药物往往由于肿瘤细胞的耐药而无法完全消除肿瘤细胞。因此，非交叉抗肿瘤药物被广泛应用于肿瘤治疗中。二价顺铂和阿霉素是两个临床上广泛使用的化疗药物并被用来治疗多种实体肿瘤。另外，联合使用二价顺铂和阿霉素也被报道可以增强肿瘤治疗效果并且已经被应用于临床试验中。两亲性聚合物在水溶液中自组装形成的纳米颗粒被广泛应用于药物输送等领域。这些纳米颗粒具有较好的动物体内分布、长循环、高效的治疗效果以及较低的副作用等优点，被广泛应用于化疗、基因治疗、光热治疗以及光动力学治疗等领域。其中，基于光敏剂在光照下产生具有毒性的单线态氧的光动力学治疗得到了越来越广泛的关注。通常情况下，光敏剂通过疏水相互作用包载在纳米载药系统中。然而，包载在纳米颗粒中的光敏剂由于π–π相互作用会发生聚集(例如被广泛应用的商用光敏剂卟啉)，从而导致产生单线态氧的能力大大减弱，最终影响光动力学治疗的效果。
技术实现思路
本专利技术涉及用于可视化的化合物，聚合物和探针生物学对象，例如细胞，光动力疗法，药物和基因递送；评估前药转化的方法，通过化疗和光动力治疗联合治疗癌症，以及设计和筛选光敏剂用作光动力治疗。本专利技术的化合物，用途和方法优于现有技术，因为它们提供了高效的场所实现药物和基因递送，以及允许选择性光激发用于感染成像的生物学目标。实施例一中，本专利技术的示例性实施方案是荧光团具有式(I)的结构：或者是药学上可接受的盐；其中W代表共轭体系；R1或者R2是H或者CH2X；X是N3,NH2,COOH,-C≡CH,卤素,-SH,马来酰亚胺或者OH,以及可以进行进一步的化学与生物分子的修饰，该分子具有聚集诱导发光性质。在例一的另一个实施方案中，共轭体系包含一个或多个芳环，一个或多个杂芳环，一个或多个烯烃，一个或多个包含p-轨道的杂原子，或其组合。在例一的另一个实施方案中，本专利技术是荧光团具有式(II)的结构：或者是药学上可接受的盐。在例一的另一个实施方案中，本专利技术是荧光团具有式(III)的结构：或者是药学上可接受的盐。在例一的另一个实施方案中，本专利技术是荧光团具有式(VI)的结构：:或者是药学上可接受的盐。其中Q是O,N(C1-C3)烷基,或者Si；R3和R4是H，任选被一个或多个选择的取代基取代的(C1–C3)烷基卤素，氨基，N3或PPh3，5-10单元杂环基，-C(O)C2-C6炔基或R5是或者R6是C1-C6烷基链；R7是(C1-C6)烷基或(C2-C6)烯基，各自任选被芳基或杂芳基取代进一步任选被-O-C1-C6)烷基氨基取代；并且荧光分子具有聚集诱导发光性质。在例一的另一个实施方案中，本专利技术包括具有式(VI)的结构：或者是药学上可接受的盐其中Q是O或者N(C1-C3)烷基；R3与R4是H,(C1-C3)烷基或者被一个或多个氨基、叠氮、三苯基膦、5-10单元的杂环基团或者–C(O)C2-C6烷基链取代；R5是R6是C1-C6烷基；R7是(C1-C6)烷基链或者(C2-C6)烯基,或者被芳基或者杂环基取代进一步任选被-O-C1-C6)烷基氨基取代，并且荧光分子具有聚集诱导发光性质。在例一的另一个实施方案中，本专利技术不包含：在例一的另一个实施方案中，本专利技术是荧光团具有式(VII)的结构：或者是药学上可接受的盐。在例一的另一个实施方案中，本专利技术是荧光团具有式(VIII)的结构：在例一的另一个实施方案中，本专利技术是荧光团具有式(VIII)的结构：或者是医药上可接受的盐。在例一的另一个实施方案中，本专利技术是荧光团具有式(IX)的结构：或者是医药上可接受的盐。在例一的另一个实施方案中，本专利技术是荧光团具有式(X)的结构：或者是医药上可接受的盐。在例一的另一个实施方案中，将荧光团包封在生物相容性基质中；其中所述生物相容性基质包括脂质(例如DSPE-PEG)，聚乙二醇，壳聚糖，聚乙烯醇，聚(2-羟乙基甲基丙烯酸酯)或牛血清白蛋白；其中聚乙二醇，壳聚糖，聚乙烯醇，聚(2-羟乙基甲基丙烯酸酯)或牛血清白蛋白任选地通过一种或多种脂质，马来酰亚胺，羟基，胺，羧基，巯基或其组合官能化。在例一的另一个实施方案中也包含荧光分子被包载于生物相容性的基质，其表面可以被修饰为细胞穿膜肽。包含以下序列Arg-Lys-Lys-Arg-Arg-Gln-Arg-Arg-Arg-Cys(序列1)；Arg-Arg-Arg-Arg-Arg-Arg-Arg-Arg(序列2)；Lys-Arg-Pro-Ala-Ala-Thr-Lys-Lys-Ala-Gly-Gln-Ala-Lys-Lys-Lys-Leu(序列3)；andGly-Leu-Ala-Phe-Leu-Gly-Phe-Leu-Gly-Ala-Ala-Gly-Ser-Thr-Met-Gly-Ala-Trp-Ser-Gln-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Ly本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有(XI)结构的荧光团：或其药学上可接受的盐；其中W是共轭体系；R1和R2是H，OH，N(C1–C3)烷基或O(C1‑C6)烷基被一个或多个卤素、氨基、PPh3、5‑10原子杂环基、N3，‑C(O)(C2‑C6)炔基或X取代产物。R3是H，OH，N(C1–C3)烷基或O(C1‑C6)烷基被一个或多个选自卤素、氨基、PPh3、5‑10原子的杂环基、N3、‑C(O)(C2‑C6)C6)炔基、X或W取代基取代后的产物；X是包含连接部分、多个亲水性肽、靶识别基序和任意TPE2的部分；同时，荧光团具有聚集诱导发光性质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.25 US 61/984,4591.具有(XI)结构的荧光团：或其药学上可接受的盐；其中W是共轭体系；R1和R2是H，OH，N(C1–C3)烷基或O(C1-C6)烷基被一个或多个卤素、氨基、PPh3、5-10原子杂环基、N3，-C(O)(C2-C6)炔基或X取代产物。R3是H，OH，N(C1–C3)烷基或O(C1-C6)烷基被一个或多个选自卤素、氨基、PPh3、5-10原子的杂环基、N3、-C(O)(C2-C6)C6)炔基、X或W取代基取代后的产物；X是包含连接部分、多个亲水性肽、靶识别基序和任意TPE2的部分；同时，荧光团具有聚集诱导发光性质。2.权利要求1的荧光团，其中所述共轭体系包括一个或多个芳环、一个或多个杂芳环、一个或多个烯烃、一个或多个包含p-轨道的杂原子，或其组合。3.权利要求1或2的荧光团，其中所述共轭体系是：R4是任选被N3、氨基、(C1-C3)炔基、-C(O)OH、卤素、-SH、马来酰亚胺或OH取代的C1-C6的烷基链；R5是任选被N3、氨基、(C1-C3)炔基、-C(O)OH、卤素、-SH、马来酰亚胺、OH、芳基或杂芳基取代的芳基、杂芳基、(C1-C6)烷基或(C2-C6)烯基，其中每个取代基仍然可没-O-(C1-C6)烷基氨基取代；和R6是芳基或杂芳基。4.权利要求1-3中任一项所述的荧光团，其中所述连接部分包含在外部刺激时可断裂的化学键。5.权利要求1-4中任一项的荧光团，其中所述连接体是6.根据权利要求1-5中任一项所述的荧光团，其中所述靶识别基序特异性结合生物靶标。7.根据权利要求1-6中任一项所述的荧光团，其中所述生物靶标是蛋白质表面生物标志物、细胞表面标志物或细菌表面标志物。8.根据权利要求1-7中任一项所述的荧光团，其中所述靶识别基序是对整联蛋白αvβ3具有亲和力的环状(Arg-Gly-Asp)残基。9.根据权利要求1-8中任一项所述的荧光团，其中X为：10.权利要求1或权利要求2的荧光团，具有(II)的结构：或其药学上可接受的盐。11.权利要求1或权利要求2的荧光团，具有(III)的结构：或其药学上可接受的盐。12.权利要求1或权利要求2的荧光团，具有(X)的结构：或其药学上可接受的盐。13.根据权利要求1-12中任一项所述的荧光团，其中所述荧光团被封装在生物相容性基质中；其中所述基质包括脂质、聚乙二醇、壳聚糖、聚乙烯醇、聚(2-羟乙基甲基丙烯酸酯)或牛血清白蛋白；其中聚乙二醇、壳聚糖、聚乙烯醇、聚(2-羟乙基甲基丙烯酸酯)或牛血清白蛋白任选地通过一种或多种脂质，马来酰亚胺、羟基、胺、羧基、巯基或其组合官能化。14.根据权利要求13所述的荧光团，其中所述生物相容性基质的外表面用包含Arg-Lys-Lys-Arg-Arg-Gln-Arg-Arg-Arg-Cys的氨基酸残基序列的细胞穿透肽SEQIDNO:1)，Arg-Arg-Arg-Arg-Arg-Arg-Arg-Arg(SEQIDNO:2)，Lys-Arg-Pro-Ala-Ala-Thr-Lys-Lys-Ala-Gly-Gln-Ala-Lys-Lys-Lys-Leu(SEQIDNO:3)和Gly-Leu-Ala-Phe-Leu-Gly-Phe-Leu-Gly-Ala-Ala-Gly-Ser-Thr-Met-Gly-Ala-Trp-Ser-Gln-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val(SEQIDNO:4)或Val-His-Leu-Gly-Tyr-Ala-Thr(SEQIDNO:8)，或其药学上可接受的盐。15.权利要求1-14中任一项的荧光团在生物对象例如细胞的可视化中的用途或用于成像引导的光动力学治疗的用途。16.一种化学组合物，其包含：靶向识别基序、荧光团、连接部分和化疗药物，其中所述靶向识别基序、所述荧光团、所述连接部分和所述化疗药物通过共价键以线性阵列连接；所述靶向识别基序在所述线性阵列的末端；所述荧光团具有聚集诱导发光性质，以及包含任意被H、OH、O(C1-C6)烷基、芳基、杂芳基取代的四苯乙烯基、或者被-CN取代的(C2-C6)烯基。17.权利要求16的组合物，其中所述连接部分是前药。18.权利要求17的组合物，其中所述前药是铂(IV)络合物。19.权利要求16-18中任一项的组合物，其中所述靶识别基序对细胞膜受体具有亲合力。20.权利要求16-19中任一项的组合物，其中所述靶识别基序是对整联蛋白αvβ3具有亲和力的环状(Arg-Gly-Asp)残基。21.根据权利要求16-20中任一项所述的组合物，其中所述化疗药物是多柔比星。22.权利要求16-21中任一项的组合物具有(IV)的结构：或其药学上可接受的盐。23.权利要求16-22中任一项组合物具有(IX)的结构：或其药学上可接受的盐。24.一种评估前药转化成其活性形式方法，包括：a)在足以形成孵育的混合物的条件下将生物样品与权利要求16-23中任一项组合物一起孵育；b)分析a)所得的孵育混合物的荧光，对比权利要求16-23中任组合物在加入生物样品前后荧光信号变化，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，袁友永，冯光雪，唐本忠，秦伟，张崇敬，许适当，
申请(专利权)人：新加坡国立大学，香港科技大学，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG