[发明专利]发色聚合物点

说明书

本发明提供了稳定化的发色纳米颗粒等。在一些实施方式中，本发明提供的发色纳米颗粒用预定数量的官能团进行了合理官能化。在一些实施方式中，本发明提供的稳定发色纳米颗粒用低密度的官能团进行了改性。在另一些实施方式中，将本发明提供的发色纳米颗粒偶联到一个或多个分子。本发明还提供了用于制备合理官能化的发色纳米颗粒的方法。

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2011/056768，国际申请日为2011 年10月18日，进入中国国家阶段的申请号为201180060824.2，发明名称为“发色聚合物点”的发明专利申请的分案申请。

相关申请交叉参考

本发明要求2010年10月18日提交的美国临时申请第61/394259号的权益，该临时申请通过参考全文结合于此。

关于联邦资助研究开发所涉及发明权利的声明

本发明在美国国家卫生署(National Institutes of Health)授予的准许号为R21CA147831和R01NS062725的政府资助下完成。政府享有本发明的某些权利。

技术背景

在理解生物系统方面的进步建立在应用荧光显微镜术、流式细胞测量术、全能生物化验和生物传感器的基础之上。这些实验手段广泛使用有机染料分子作为探针。但是这些常规染料的固有限制因素，例如低的吸收性和差的光稳定性，在高灵敏度成像技术和高通量化验的进一步发展中造成很大的困难。所以，在开发更明亮且对光更稳定的荧光纳米颗粒方面已经吸引了很多关注。例如，无机半导体量子点 (Q点)正在受到积极开发并可商购于生命技术公司(Life Technologies)[英杰公司(Invitrogen)]。(Bruchez，M.；Moronne，M.；Gin，P.；Weiss，S.；Alivisatos， A.P，Science 1998，281，2013-2016.Michalet，X.；Pinaud，F.F.；Bentolila， L.A.；Tsay，J.M.；Doose，S.；Li，J.J.；Sundaresan，G.；Wu，A.M.；Gambhir， S.S.；Weiss，S.；Science 2005，307，538-544)。一种可选的荧光纳米颗粒是染料掺杂的胶乳球，相较于单独的荧光分子，由于前者的每个颗粒具有多个染料分子并且由于保护性胶乳基质，其表现出改进的明亮度和光稳定性。(Wang，L.；Wang， K.M.；Santra，S.；Zhao，X.J.；Hilliard，L.R.；Smith，J.E.；Wu，J.R.；Tan， W.H.；Anal.Chem.2006，78，646-654)。

与Q点和染料加载的胶乳珠粒相比，荧光半导体聚合物点在荧光明亮度和光稳定性方面表现出明显的改善。(Wu，C.；Szymanski，C.；Cain，Z.；McNeill，J.J.Am.Chem.Soc.2007，129，12904-12905.Wu，C.；Bull B.；Szymanski，C.； Christensen，K.；McNeill，J.ACS Nano 2008，2，2415-2423)。可以论证，在当前的所有纳米颗粒中，荧光聚合物点具有最高的荧光明亮度/体积比，其原因在于半导体聚合物分子的许多有利特性，包括其高吸收横截面、高辐射率、高有效发色团密度和最小的聚集引发的荧光猝灭水平，导致荧光量子产率可超过70％，甚至对于纯固体膜也能达到该水平。使用荧光聚合物点作为荧光探针还能带来其他有用的益处，例如不含可能溶出到溶液中对活生物或生物细胞产生毒性的重金属离子。

但是，纳米颗粒开发中的一个重要瓶颈问题是受控的化学官能化。其中存在两组难题。第一组难题仅仅是设计官能团并将其引入偶联聚合物或半导体聚合物的侧链和主链中，而不对聚合物塌折(collapse)成纳米颗粒形式(以及稳定性和性能)产生负面影响，同时对颗粒表面上的官能团进行定向以供生物偶联 (bioconjugation)，这是细胞标记方向的大多数应用需要的。