包含光子上转换介质的聚合型纳米粒子制造技术

本发明专利技术涉及一种包含光子上转换介质的聚合型纳米粒子以及上述聚合型纳米粒子的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
包含光子上转换介质的聚合型纳米粒子本专利技术涉及一种包含光子上转换介质的聚合型纳米粒子以及上述聚合型纳米粒 子的制备方法。已经在许多系统中观察到，采用波长较长的光进行照射会发射出波长较短的光。 这种迹象被称为“频率上转换”(frequency up-conversion)或“光子上转换”(photon up-conversion)。使用光子上转换作为报告系统为现代探测技术提供了一种有利的工具 (Corstjens 入，2005， IEE Proc. -Nanobiotechnol. ， Vol. 152, No. 2,64-72 ；Kuningas 等 入，2005， Analytical Chemistry, Vol. 77, No. 22,7348-55 ；Rantanen ^ A, 2008, Angew. Chem. Int. Ed.，47，3811—13 ；Rantanen 等人，2007，Analytical Chemistry, Vol. 79，No. 16， 6312-18 ；美国专利6，399，397)。与传统的荧光报告系统相反，上转换粒子(UCP)几乎不褪 色并且允许具有同时信号积分(simultaneous signal integration)的永久激发。较大的 反-Stokes频移(至多500nm)使离散的发射峰从深红色的红外激发源中分离。连同生物 样本中由于在红外激发时缺乏自动荧光而产生的不匹配反差(unmatched contrast)，上转 换技术(UPT)对高度敏感的粒子基试验具有独一无二的特性。现有的光子上转换粒子基于无机磷(Ungun等人，2009，OpticsExpress, Vol. 17， No. 1，80-86 ；Lim 等人，2006，Nano Lett.，Vol. 6，No. 2，169-174)。然而，无机基体UCP (通常为UC体系本身)仅对高强度的单色激光(通常为kW/ cm2级)起作用，并且需要激发光源的光谱能量密度非常高(通常为WnnT1级)，此外它们具 有低效率(迄今为止仅对晶体粉末报道为约至最高4%，但它们仅对高强度具有效率) (Page等人，1998，J. Opt. Soc. Am. B, Vol. 15，No. 3，996)。此外，迄今为止唯一报道的体系仅 具有所用相应材料固有的发射特性，但不能影响所发射波长的比例。当关注生物应用时，由 于上述体系具有无机性质，因而将它们用在生物或医药应用中存在问题，可能出现生物相 容性问题。因此，本专利技术的目的在于提供一种被用于光子上转换的有机纳米粒子，这种有机 纳米粒子适应多种多样的所涉及的辐射波长(入射波长和发射波长)，因而它们可以根据 所需激发和/或发射特性进行设计。另外，本专利技术的目的在于提供一种尺寸和表面性质可 控的纳米粒子，从而进一步能够生产用于光电装置的可设计型光子上转换介质。本专利技术的另一个目的在于提供一种被用于光子上转换的纳米粒子，该种纳米粒子 可用在生物应用和/或医药应用中。所有这些目的通过如下聚合型纳米粒子得以实现，所述聚合型纳米粒子包含光 子上转换介质和稳定剂，所述介质包含至少两种组分和聚合型有机基质组分，所述聚合型 有机基质组分形成所述至少两种组分分布在其中的聚合型基质，其中，所述至少两种组分 中的第一组分能够吸收在第一波长区域w < A1^x的光，所述第一组分在所述介质中 起到敏化剂的作用，并且其中，所述至少两种组分中的第二组分能够发射在第二波长区域 y彡ζ的光，所述第二组分在所述介质中起到发射组分的作用，其中X1，并且 所述第一组分吸收在第一波长区域w < A1^x的光时，所述发射组分发射在第二波长区域y < λ 2 < ζ的光，其中，所述第一组分和所述第二组分都是有机化合物。在一个实施方式中，所述稳定剂是聚合物，其选自亲水性聚合物和两亲性聚合物， 所述两亲性聚合物具有疏水部分和亲水部分，其中，所述疏水部分还形成所述聚合基质的 一部分，其中，所述两亲性聚合物选自两亲性共聚物、具有共价连接的亲水部分的疏水性聚 合物、具有共价连接的疏水部分的亲水性聚合物以及具有疏水部分的聚电解质。在一个实施方式中，所述稳定剂是聚合物，其为选自两亲性嵌段共聚物、两亲性接 枝共聚物、两亲性无规共聚物、两亲性交替共聚物，优选选自两亲性嵌段共聚物或两亲性接 枝共聚物的两亲性共聚物。在一个实施方式中，所述两亲性共聚物是含有至少一个疏水片段和至少一个亲水 片段的两亲性嵌段共聚物。在一个实施方式中，所述至少一个疏水片段形成所述聚合型基质的一部分或者就 是所述聚合型基质，并且所述至少一个亲水片段形成围绕所述基质的亲水壳。在一个实施方式中，所述亲水性聚合物或者所述两亲性聚合物中的所述至少一个 亲水片段选自包括如下的组聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸以及它们相关 的聚合物和共聚物、丙烯酸酯、马来酸酐共聚物、甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯和相关聚合 物、氨基官能化聚合物(诸如聚乙烯亚胺、聚-2-乙基-2-噁唑啉和聚烯丙基胺)、醚(诸如 聚甲基乙烯基醚)、聚环氧琥珀酸、丙三醇丙氧化物、苯乙烯(诸如聚苯乙烯磺酸酯以及相 关的聚合物)、乙烯基酸和乙烯基醇(诸如聚乙烯醇)、聚(乙烯基吡啶)和聚(乙烯基吡 咯烷酮)、以及它们的共聚物和组合。在一个实施方式中，所述两亲性嵌段共聚物的所述至少一个疏水片段选自包含 如下的组，但并不局限于此聚苯乙烯(包括苯乙烯共聚物以及被取代的和被改性的苯 乙烯)、苯乙烯_ 丁二烯共聚物、聚苯乙烯基弹性体、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、扩增的 聚四氟乙烯(extendedpolytetrafluoroethylenes)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙 烯-共_醋酸乙烯酯、聚硅氧烷(例如聚甲基硅氧烷，诸如聚二甲基硅氧烷；聚苯基甲基 硅氧烷，诸如聚苯基甲基硅氧烷，通常包括它们的共聚物以及被取代的和被改性的聚硅氧 烷)、聚醚、聚氨酯、聚醚_氨基甲酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜。在一个实施方式中，所述两亲性嵌段共聚物的所述至少一个亲水片段带有允许生 物结合的官能团。在一个实施方式中，所述官能团选自由如下组成的组_C00H(羧基)、-SH(硫醇 基)、-NH2、-NHS、炔基、-N3、醛基、酮基、生物素基团和具有下式的基团 在一个实施方式中，所述两亲性嵌段共聚物具有如下通式，所述通式选自包括如 下的组 其中，片段i和片段3是亲水性的，片段2是疏水性的，η” η2、和 η3 是 2 至 20000 的整数，R和R1是如上定义的官能团。在一个实施方式中，所述聚合型有机基质组分是疏水性聚合物。在所述实施方式中，所述疏水性聚合物选自包含如下的组，但并不局限于此聚 苯乙烯(包括被取代的和被改性的苯乙烯)、苯乙烯共聚物、苯乙烯_ 丁二烯共聚物、聚 苯乙烯基弹性体、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、扩增的聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙 烯-共_醋酸乙烯酯、聚硅氧烷(例如聚甲基硅氧烷，诸如聚二甲基硅氧烷；聚苯基甲基硅 氧烷，诸如聚苯基甲基硅氧烷，它们的共聚物和聚合物)、聚醚、聚氨酯、聚醚-氨基甲酸酯、 聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜。本专利技术的目的还通过包含至少一个以上所定义的聚合型纳米粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合型纳米粒子，所述聚合型纳米粒子包含：光子上转换介质和稳定剂，所述介质包含至少两种组分和聚合型有机基质组分，所述聚合型有机基质组分形成所述至少两种组分分布在其中的聚合基质，其中，所述至少两种组分中的第一组分能够吸收在第一波长区域ｗ≤λ↓［１］≤ｘ的光，所述第一组分在所述介质中起到敏化剂的作用，并且其中，所述至少两种组分中的第二组分能够发射在第二波长区域ｙ≤λ↓［２］≤ｚ的光，所述第二组分在所述介质中起到发射组分的作用，其中λ↓［２］≤λ↓［１］，并且在所述第一组分吸收所述第一波长区域ｗ≤λ↓［１］≤ｘ的光时，所述发射组分发射在所述第二波长区域ｙ≤λ↓［２］≤ｚ的光，其中，所述第一组分和所述第二组分都是有机化合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：特森卡米特瓦，加布里埃尔内尔斯，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP