纳米颗粒轭合物制造技术

本文描述了包含与光致发光聚合物纳米颗粒特别是交联的聚芴纳米颗粒结合的药物、细胞或生物分子的轭合物，以及它们的制造方法及它们在生物成像和感测应用中的用途。

Nanoparticle conjugates

Drug, cell or biomolecule conjugates containing photoluminescent polymer nanoparticles, especially crosslinked polyfluorene nanoparticles, and their manufacturing methods and applications in bioimaging and sensing are described.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纳米颗粒轭合物简介本专利技术涉及在光致发光纳米颗粒和药物分子、生物分子或细胞之间形成的轭合物。本专利技术还涉及这些轭合物的制造方法及它们在生物成像应用中的用途。专利技术背景分子染料和量子点(QD)先前已经在许多体外和体内的生物成像应用中表现出前景，其中它们能够被细胞内在化，允许各个细胞器被染色。然而，它们的在QD的情况下能够释放有毒的重金属物质(例如镉和铅)的光氧化降解的倾向，最终妨碍它们在人类中或在长期细胞追踪应用中使用。此外，这类重金属的使用在某些地区被严格限制，从而加强对于较小毒性替代物的需求。因此，存在对用于生物成像应用的分子染料和QD的可行替代物的需求，所述可行替代物是明亮的、稳定的、高纯度的且毒性较低。本专利技术是考虑到前述内容而设计的。专利技术概述根据本专利技术的第一方面，提供了包含与光致发光聚合物纳米颗粒结合的药物分子、生物分子或细胞的轭合物，其中药物分子、生物分子或细胞通过以下与光致发光聚合物纳米颗粒结合：(i)共价键，该共价键由存在于光致发光聚合物纳米颗粒上的官能团与存在于药物分子、生物分子或细胞上的官能团的反应形成；(ii)亲和配对(affinitypairing)，该亲和配对是在与光致发光聚合物纳米颗粒共价附接的第一部分和存在于药物分子、生物分子或细胞上的第二部分之间；并且其中光致发光聚合物纳米颗粒由π-共轭的交联聚合物或其盐形成，所述π-共轭的交联聚合物包含a)80mol.％-99.9mol.％的π-共轭的单体，和b)0.1mol.％-20mol.％的具有以下示出的式I的交联剂：其中Z1和Z2是单体部分，并且Y不存在、是键或连接基团；以及c)能够与在所述药物分子、生物分子或细胞上的官能团反应以形成将所述纳米颗粒与所述药物分子、生物分子或细胞连接的共价键的一个或更多个官能团(例如氨基基团、羧基基团、羟基基团、卤素基团、乙烯基基团、烯基基团、炔基基团、羰基基团或硫醇基团)，或能够与存在于所述药物分子、生物分子或细胞上的第二部分亲和配对的第一部分。根据本专利技术的第二方面，提供了含水组合物，该含水组合物包含分散在水介质中的多于一种的如本文定义的轭合物。根据本专利技术的第三方面，提供了形成如本文定义的轭合物的方法，该方法包括以下步骤：(i)通过乳液聚合、细乳液聚合或分散聚合技术形成纳米颗粒以提供纳米颗粒的含水悬浮液；和(ii)使纳米颗粒与药物分子、生物分子或细胞反应和/或混合以便形成轭合物的含水悬浮液。根据本专利技术的第四方面，提供了通过本文定义的方法可获得的、获得的或直接地获得的轭合物或含水组合物。根据本专利技术的第五方面，提供了本文定义的轭合物或含水组合物在生物成像中的用途。专利技术详述定义除非另外说明，否则说明书和权利要求中使用的以下术语具有下文列出的以下含义。本文对“亲和配对”或“亲和对(affinitypair)”的提及指的是在纳米颗粒上的第一部分和与药物或生物分子结合的第二部分之间的非共价相互作用。在各部分之间的非共价结合可以由一种或更多种离子键、疏水键、范德华键和/或氢键相互作用驱动。相互作用的强度需要足够高以在生物流体和细胞培养基中使纳米颗粒与药物或生物分子结合并保持在一起。本文提及“施蒂勒(Stille)反应”(也被称为施蒂勒偶联)，指的是由钯催化的涉及有机锡化合物与sp2-杂化的有机卤化物的熟知的化学反应偶联。该反应被广泛用于有机合成中。施蒂勒聚合反应用于产生共轭聚合物体系的用途在例如Chem.Rev.2011,111,1493–1528中描述。一般的反应方案在以下示出：(R)3Sn-R1+X-R2→R1-R2其中R是烃基取代基基团，诸如(1-6C)烷基；R1和R2两者均是待被偶联的单体单元；并且X是反应性基团，通常为卤化物诸如Cl、Br、I，或拟卤化物(pseudohalide)诸如三氟甲磺酸盐，CF3SO3-。提及的“铃木反应”指的是芳基硼酸或乙烯基硼酸与芳基卤化物或乙烯基卤化物的熟知的有机反应。铃木反应通常由钯(0)络合物催化剂催化。该反应在化学领域中是熟知的，并且遵循以下示出的一般反应方案：该反应还用拟卤化物诸如三氟甲磺酸盐(OTf)代替卤化物来进行。可以使用硼酸酯和有机三氟硼酸盐代替硼酸。对于聚合物合成，R1和R2将代表单体单元。术语“烃基”包括直链和支链的烷基基团、烯基基团和炔基基团。术语“亚烷基”包括直链亚烷基基团和支链亚烷基基团两者。提及的各个亚烷基诸如“亚丙基”仅仅特定用于直链形式，并且提及的各个支链亚烷基诸如“亚异丙基”仅仅特定用于支链形式。例如，“(1-20C)亚烷基”包括(1-14C)亚烷基、(1-12C)亚烷基、亚丙基、亚异丙基和亚叔丁基。类似的惯例适用于本文提及的其他基团。术语“亚烯基”和“亚炔基”包括直链和直链的烯基基团和炔基基团。术语“芳基”在本文中被用于表示芳族碳环体系，例如诸如苯环、萘环、螺芴环或蒽环。在实施方案中，“芳基”是苯环、萘环或螺芴环，并且特别是苯环或螺芴环。术语“杂芳基”或“杂芳香族”意指包含一个或更多个(例如1-4个、特别地1个、2个或3个)杂原子(例如N、O、P、S、Si、Ge、As或Se)的芳香族的单环、双环、或三环。杂芳基基团的实例是包含从五个至十八个环成员的单环、双环和三环基团。杂芳基基团可以是例如，5元或6元单环，8元、9元或10元双环或15元、16元、17元或18元三环。适当地，双环或三环体系中的每个环包含五个或六个环原子。本文使用的与聚合物相关的术语“交联”不包括线性聚合物或超支化聚合物。超支化聚合物的聚合物“分支”全部从单个焦点发出。相比之下，形成本专利技术的一部分的交联聚合物的聚合物链不全部会聚于单个焦点。更确切地说，形成本专利技术的一部分的交联聚合物的链在整个聚合物中随机地彼此交联，其中交联位点中没有一个代表在超支化聚合物的意义上的单个焦点。此外，在形成本专利技术的一部分的聚合物中，4个或更多个聚合物链从给定的交联位点发出，而在超支化聚合物中，单个焦点(或其他分支点)是仅3个配价的(coordinate)。此外，形成本专利技术的一部分的交联聚合物被交联至它们在所有溶剂(包括水溶剂、有机溶剂、极性溶剂和非极性溶剂)中是不溶性的程度，而超支化聚合物通常是可溶的。本文使用的术语“盐”涵盖任何合适的盐。合适的盐包括但不限于羧酸盐(例如RC(O)O-M+，其中M+是合适的阳离子，例如Na+)、铵盐(例如R-NH3+X-，其中X-是任何合适的阴离子，例如Cl-)、醇盐(例如R-O-M+，其中M+是合适的阳离子，例如Na+)、硫醇盐(例如R-S-M+，其中M+是合适的阳离子，例如Na+)、硫酸盐(例如R-OSO2O-M+，其中M+是合适的阳离子，例如Na+)、亚硫酸盐(例如R-SO2O-M+)、亚磷酸盐(例如ROPO2ONa)和两性离子盐(例如甜菜碱)。本专利技术的轭合物如上文所讨论的，本专利技术提供了包含与光致发光聚合物纳米颗粒结合的药物分子、生物分子或细胞的轭合物，其中药物分子、生物分子或细胞通过以下与光致发光聚合物纳米颗粒结合：(i)共价键，该共价键由存在于光致发光聚合物纳米颗粒上的官能团与存在于药物分子、生物分子或细胞上的官能团的反应形成；(ii)亲和配对，该亲和配对是在与光致发光聚合物纳米颗粒共价附接的第一部分和存在于药物分子、生物分子或细胞上的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轭合物，所述轭合物包含与光致发光聚合物纳米颗粒结合的药物分子、生物分子或细胞，其中所述药物分子、生物分子或细胞通过以下与所述光致发光聚合物纳米颗粒结合：(i)共价键，所述共价键由存在于所述光致发光聚合物纳米颗粒上的官能团与存在于所述药物分子、生物分子或细胞上的官能团的反应形成；(ii)亲和配对，所述亲和配对是在与所述光致发光聚合物纳米颗粒共价附接的第一部分和存在于药物分子、生物分子或细胞上的第二部分之间；并且其中所述光致发光聚合物纳米颗粒由π‑共轭的交联聚合物或其盐形成，所述π‑共轭的交联聚合物包含a)80mol.％‑99.9mol.％的π‑共轭的单体，和b)0.1mol.％‑20mol.％的具有以下示出的式I的交联剂：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.19 GB 1601004.31.一种轭合物，所述轭合物包含与光致发光聚合物纳米颗粒结合的药物分子、生物分子或细胞，其中所述药物分子、生物分子或细胞通过以下与所述光致发光聚合物纳米颗粒结合：(i)共价键，所述共价键由存在于所述光致发光聚合物纳米颗粒上的官能团与存在于所述药物分子、生物分子或细胞上的官能团的反应形成；(ii)亲和配对，所述亲和配对是在与所述光致发光聚合物纳米颗粒共价附接的第一部分和存在于药物分子、生物分子或细胞上的第二部分之间；并且其中所述光致发光聚合物纳米颗粒由π-共轭的交联聚合物或其盐形成，所述π-共轭的交联聚合物包含a)80mol.％-99.9mol.％的π-共轭的单体，和b)0.1mol.％-20mol.％的具有以下示出的式I的交联剂：其中Z1和Z2是单体部分，并且Y不存在、是键或连接基团；以及c)能够与在所述药物分子、生物分子或细胞上的官能团反应以形成将所述纳米颗粒与所述药物分子、生物分子或细胞连接的共价键的一个或更多个官能团(例如氨基基团、羧基基团、羟基基团、卤素基团、乙烯基基团、烯基基团、炔基基团、羰基基团或硫醇基团)，或能够与存在于所述药物分子、生物分子或细胞上的第二部分亲和配对的第一部分。2.如权利要求1所述的轭合物，其中所述共价键选自酰胺键、二硫键、醚键、硫醚键、胺键、亚胺键、烯胺键或酯键(例如酰胺键)。3.如权利要求1所述的轭合物，其中形成亲和配对的所述第一部分或所述第二部分中的一个是链霉亲和素并且另一个是生物素，一个是抗体并且另一个是抗原，一个是表位并且另一个是互补位，一个是DNA链、RNA链或PNA链并且另一个是互补的DNA链、PNA链或RNA链，或者一个是药物并且另一个是结合受体。4.如权利要求1所述的轭合物，其中所述光致发光聚合物纳米颗粒包含：(i)一个或更多个羟基基团，所述一个或更多个羟基基团能够与存在于所述药物分子、生物分子或细胞上的羧基基团反应以形成酯键，所述酯键将所述聚合物纳米颗粒偶联至所述药物分子、生物分子或细胞；(ii)一个或更多个氨基基团，所述一个或更多个氨基基团能够与存在于所述药物分子、生物分子或细胞上的羧基基团反应以形成酰胺键，所述酰胺键将所述聚合物纳米颗粒偶联至所述药物分子、生物分子或细胞；(iii)一个或更多个羧基基团，所述一个或更多个羧基基团能够与存在于所述药物分子、生物分子或细胞上的氨基基团反应以形成酰胺键，所述酰胺键将所述聚合物纳米颗粒偶联至所述药物分子、生物分子或细胞；(iv)一个或更多个硫醇基团，所述一个或更多个硫醇基团能够与存在于所述药物分子、生物分子或细胞上的硫醇基团反应以形成二硫键，所述二硫键将所述聚合物纳米颗粒偶联至所述药物分子、生物分子或细胞；(v)一个或更多个乙烯基基团，所述一个或更多个乙烯基基团能够与存在于所述药物分子、生物分子或细胞上的硫醇基团反应以形成硫键，所述硫键将所述聚合物纳米颗粒偶联至所述药物分子、生物分子或细胞；和/或(vi)一个或更多个羰基基团，所述一个或更多个羰基基团能够与存在于所述药物分子、生物分子或细胞上的胺基团反应以形成亚胺键或烯胺键，所述亚胺键或烯胺键将所述聚合物纳米颗粒偶联至所述药物分子、生物分子或细胞。5.如任一前述权利要求所述的轭合物，其中式I的所述交联剂是π-共轭的。6.如任一前述权利要求所述的轭合物，其中所述交联剂具有以下示出的式II：其中Y不存在、是键或连接基。7.如任一前述权利要求所述的轭合物，其中Y不存在。8.如任一前述权利要求所述的轭合物，其中所述交联剂具有以下示出的式III：9.如任一前述权利要求所述的轭合物，其中所述π-共轭的单体各自独立地包含具有以下示出的式IV的部分：其中R1和R2各自独立地是氢或以下基团：-X-Q其中X不存在，选自由以下组成的组：(1-30C)亚烷基、-O-(1-30C)亚烷基、-S-(1-30C)亚烷基、-NH-(1-30C)亚烷基、(2-30C)亚烯基、(2-30C)亚炔基、-[(CH2)2-O]n-、-[O-(CH2)2]n-–[O-CH2MeCH2]n-、-[CH2MeCH2-O]n-和-[O-Si(Rz)2]n(其中Rz是(1-4C)烷基并且n是1至30)、-[(CH2)n’-(CF2)m’]-(其中n’是0-20并且m’是1至30)，并且Q是选自以下的末端基团：氢、卤素、甲基、羟基、羧基、(1-4C)烷氧羰基、氨基、-C＝CH2、-C≡CH、-SH、-生物素、-链霉亲和素、-抗体、-CF3、OSO3H、-SO3H、-OPO2OH和两性离子以及选自硅烷、硅氧烷、丙烯酸酯、环氧树脂、苯乙烯的可聚合基团、或其盐，或R1和R2是任选地被取代基基团取代的芳基基团或杂芳基基团；或R1和R2被连接，使得它们与它们被附接到的碳原子一起形成任选地被取代基基团取代的环体系(例如苯环或芴环)；并且条件是，在至少一种式IV的单体中，Q是或包含选自氨基、羧基、羟基、卤素、乙烯基、烯基、炔基、羰基、硫醇基、-生物素、-链霉亲和素、抗体的基团或选自丙烯酸酯、环氧树脂和苯乙烯的可聚合基团、或其盐。10.如任一前述权利要求所述的轭合物，其中所述π-共轭的单体各自独立地具有根据以下示出的式V的结构：其中A1和A2独立地是不存在的或选自以下部分中的任一个：并且其中R3和R4各自是按照权利要求9中定义的基团R1和R2，或各自独立地是氢或以下基团：-X1-Q1其中X1选自由以下组成的组：(1-30C)亚烷基、(2-30C)亚烯基、(2-30C)亚炔基、-[(CH2)2-O...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·麦凯尔恩，迈克尔·特纳，本杰明·里德斯特，
申请(专利权)人：克罗米顿有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB