具有官能性表面基团的亲水性纳米颗粒，其制造及用途制造技术

本发明专利技术涉及具有亲水性表面涂层的纳米颗粒，涉及其制造方式及其在生物学、分子生物学、生化学和医学应用中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及具有亲水性表面涂层的纳米颗粒、其制造方法以及其在生物学、分子生物学、生化学和医学应用中的用途。近年来，纳米颗粒在体内或体外诊断学、治疗学、胚胎学和通常在许多分子生物学的或者生化学应用以及活性物质筛选中的使用越来越重要。为此，大多数应用需要具有亲水性表面的纳米颗粒以将它们分散在生物环境(即含水环境)中。所述纳米颗粒应该理想地以单颗粒或单分散的，即非聚集的形式，以一方面预防不期望的沉降和/或另一方面尽可能少地影响生化或生物分子过程或运动的动态特性或动力学。而且，所述纳米颗粒应该理想地具有使得官能分子能够偶联到该纳米颗粒的官能性的反应性化学基团。官能性分子可以是例如，生物大分子如低聚核苷酸(例如DNA或RNA)或多肽(例如蛋白质或抗体)、生物偶联分子例如生物素或链霉抗生物素、或者其它有机分子。荧光的无机纳米颗粒常常在有机溶剂中制备，导致疏水的最终产品。最常用的荧光无机纳米颗粒是由II-VI或者III-V半导体组成的半导体纳米颗粒，其通常具有芯-壳结构。U.S.6,322,901、U.S.6,576,291和U.S.6,423,551描述了其无机芯体大小小于10nm的这些颗粒，其也称为“量子点(Quantum Dots)”。取决于它们的制备，它们常常具有由三辛基膦组成的有机壳。另一类别的荧光无机纳米颗粒是由非导体的材料组成的磷光纳米颗粒并且其掺杂有稀土和/或副族元素的离子。它们也被称为纳米无机发光材料(Nanophosphor)，WO04/046035A1、WO02/020695A1，K.Koempe；H.Borchert；J.Storz；A.Arun；S.Adam，T.Moeller；M.Haase；Angewandte Chemie，InternationalEdition(2003)，42(44)，5513-5516描述了发射波长比激发波长更长的“向下转换(down-converting)纳米无机发光材料”，而在S.Heer；O.Lehmann；M.Haase；H.Guedel；Angewandte Chemie，International Edition(2003)，42(27)，3179-3182中描述了发射波长比激发波长短的“向上转换(up-converting)无机发光材料”。WO01/86299A1、W003/040024A1描述了这样的纳米无机发光材料-->也作为生物标记的用途。WO02/020695 A1描述了由CePO4:Tb制成的纳米无机发光材料和它们的制备，例如在磷酸三乙基己基酯(TEHP)中，产生包括附着到颗粒表面的TEHP的颗粒。也可以使用磷酸三丁酯或磷酸酯的其它疏水衍生物替代TEHP。尽管这样制造的纳米颗粒不能分散在水中，但是它们可以分散在有机溶剂中，即变为单颗粒(monopartikulr)悬浮体。但是，纳米无机发光材料的亲水性表面对于在生物系统中的预定应用是绝对的先决条件。具有疏水性表面的纳米颗粒的亲水化原则上是已知的，如WO02/055186(Quantum Dot Corp.)中所述。其中，疏水纳米颗粒的亲水化在两亲分散剂的帮助下进行，该分散剂例如通过聚丙烯酸与辛胺部分反应制备。在水相中，辛酰胺侧链与纳米颗粒的疏水性表面相互作用，而两亲分散剂的游离丙烯酸基团的取向朝向水相。可以经由共价键向以此方式取向的丙烯酸残基连接其它分子如蛋白质或其它生物大分子。两亲分散剂在这里充当连接剂(Bindeglied)。该方法的缺点是以可复现的品质制备作为两亲分散剂使用的疏水化的聚丙烯酸衍生物相对复杂，以及由于纳米颗粒的疏水性表面与两亲聚合物分散剂的辛酰胺基团的疏水性相互作用而需要的相对大空间。这样改性的纳米颗粒与未改性的初始颗粒相比(甚至在单颗粒分散体的情况下)具有大大提高的中值粒径。该体积增加对于多种生物应用(其中，例如标记分子应当穿透生物膜(例如细胞壁)或通过通道蛋白质扩散)是不利的。其对于在均相测定(其中，(F)RET向空间上相邻的(F)RET配对体(partner)(荧光)共振能量转移用于光学评价)中使用尤其不利。基于上述现有技术，因此本专利技术的目的是提供具有亲水性表面而不会大大增加中值粒径的纳米颗粒，该纳米颗粒优选具有反应性的官能性化学基团，从而使得官能性分子能够偶联至该纳米颗粒，并且该纳米颗粒可以用于生物学、分子生物学、生化学的和医学的应用，例如用于诊断和治疗的应用，特别是在基于共振能量转移过程的均相生物测定中，且该纳米颗粒同时是便宜的并可以容易地制备。该目的通过提供本专利技术的纳米颗粒实现。本专利技术的纳米颗粒是中值粒径为1nm至500nm的无机纳米颗粒，优选1nm至100nm，特别-->优选1nm至40nm，非常特别优选1到小于20nm，所述纳米颗粒是发光的、磁性的或散射或吸收电磁辐射，特别地以通过细胞质基因组共振激发增强的方式散射或吸收电磁辐射。本专利技术的纳米颗粒具有包括至少一种聚合物的亲水性表面涂层，且特征在于所述表面涂层具有0.5nm至7nm的低厚度，优选0.5至4nm，特别优选0.5至2nm。这些聚合物分散剂与WO 02/055186A1中所述的那些相比关键的区别是它们不具有经由疏水性相互作用包封纳米无机发光材料的任何疏水侧链。结果，用本专利技术聚合物改性的本专利技术纳米颗粒的中值粒径明显地小于WO02/055186中提到经由“疏水包封方法”得到的那些颗粒，这对于许多应用是有利的。这样的应用包括例如，其中纳米颗粒充当(荧光)共振能量转移配对体的那些，和/或其中纳米颗粒经历运送过程的那些。除了它们的薄壳以外，本专利技术的纳米颗粒另外具有拥有对抗温度、盐和pH的影响的高稳定性优点。根据本专利技术适合用于纳米颗粒的材料是包括无机芯体的那些，其晶格(基质材料(Wirtsmaterial))被外来离子掺杂。这些特别地包括用作所谓“无机发光材料”的所有材料和材料类别，例如在荧光屏(例如用于电子管)中或作为荧光灯(用于气体放电灯)涂料，例如在Ullmann′sEncyclopedia of Industrial Chemistry，WILEY-VCH，第7版，2004Electronic Release，章节“Luminescent Materials：1.Inorganic Phosphors”中所述。除了向下转换无机发光材料(其发射的光具有比它们所吸收的更低的能量)以外，还可以使用上转换无机发光材料(其发射的光比它<本文档来自技高网...

【技术保护点】
无机纳米颗粒，其中值粒径为１ｎｍ－５００ｎｍ，并具有包括至少一种聚合物的亲水性表面涂层，该纳米颗粒是发光的、磁性的或者散射或吸收电磁辐射，特别是通过细胞质基因组共振激发增强的方式散射或吸收，其特征在于，所述表面涂层具有０．５ｎｍ－７ｎｍ的低厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2005-6-9 102005026485.91.无机纳米颗粒，其中值粒径为1nm-500nm，并具有包括至少一
种聚合物的亲水性表面涂层，该纳米颗粒是发光的、磁性的或者散射或
吸收电磁辐射，特别是通过细胞质基因组共振激发增强的方式散射或吸
收，其特征在于，所述表面涂层具有0.5nm-7nm的低厚度。
2.根据权利要求1所述的具有亲水性表面的无机纳米颗粒，其特征
在于，该无机纳米颗粒的晶格掺杂有外来离子。
3.根据权利要求1或2所述的具有亲水性表面的无机纳米颗粒，其
特征在于，该无机纳米颗粒具有用于荧光共振能量转移的给体或受体性
质。
4.根据权利要求1-3任何一项所述的具有亲水性表面的无机纳米
颗粒，其特征在于，壳中含有的聚合物涉及聚丙烯酸类或聚甲基丙烯酸
类和/或它们的盐或共聚物的至少之一。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述的具有亲水性表面的无机纳
米颗粒，其特征在于，至少一种官能性分子或生物分子经化学或物理反...

【专利技术属性】
技术研发人员：W霍海塞尔，K希尔登布兰德，
申请(专利权)人：拜尔技术服务有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]