CN105555833A - 荧光聚合物及其应用 - Google Patents

Abstract

在一方面，在此描述了嵌段共聚物。在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物包含第一嵌段，该第一嵌段包含由以下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)多元醇、以及(iii)氨基酸；以及第二嵌段，该第二嵌段包含不同于该第一嵌段的聚合物或寡聚物的聚合物或寡聚物。在一些情况下，该多元羧酸或多元羧酸等效物包括柠檬酸、柠檬酸盐、或柠檬酸的酯。该多元醇可以包括α,ω-正烷烃二醇、聚(乙二醇)、或聚(丙二醇)。在一些实施例中，该氨基酸形成该第一嵌段的聚合物或寡聚物的侧基和/或与该多元羧酸或多元羧酸等效物形成发光的6元环。在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段包括聚内酯。

Description

荧光聚合物及其应用

相关申请的交叉引用

本申请依据35U.S.C.§119要求于2013年7月9日提交的美国临时专利申请序列号61/843,958和于2013年7月19日提交的美国临时专利申请序列号61/856,145的优先权，这些申请各自通过引用以其全部内容结合在此。

关于联邦政府资助的研究的声明

本发明是在由国家科学基金会(NSF)授予的CAREER授予合同1313553和国家生物医学影像学与生物工程学研究所(NIBIB)授予的R01授予合同EB012575的政府支持下完成的。政府在本发明中具有一定权利。

领域

本发明涉及荧光聚合物，并且具体地说涉及荧光嵌段共聚物和由荧光嵌段共聚物形成的结构。

背景技术

聚合物可以用于各种生物医学和/或生物工程学应用。例如，能够自组装成在热力学方面稳定的胶束的聚合物在制药和医疗应用中变得日益重要。在水溶液中，胶束通常具有这样的结构：其包含在胶束的内部的疏水核或“尾”部分以及在胶束的外部与溶剂相接触的亲水壳或“头”部分。该疏水核可以容纳疏水药物，并且该亲水壳可以充当阻止胶束聚集的空间屏障，从而确保胶束在水性环境中的可溶性。

另外，近年来对于所谓的“治疗诊断学”(治疗加诊断)应用荧光胶束获得极大关注。现有的向胶束提供荧光特性的策略典型地集中于将荧光有机染料(如罗丹明、花菁、或荧光素)、量子点、或金纳米粒子偶联或包封到胶束上或内部。然而，这些材料的偶联或包封经常导致低的荧光团-胶束比率、增加的胶束大小、差的光漂白抗性、和/或显著的细胞毒性。另外，一些荧光团过早泄露到周围组织中会干扰相关样品的检测。因此，存在对改进的荧光胶束以及改进的制备和使用荧光胶束的方法的需要。

类似地，还存在对改进的可能形成或可能不形成胶束的荧光聚合物的需要。例如，一些聚内酯已被美国食品与药品管理署(FDA)批准用于在生物医学植入物如矫形固定装置和组织移植物中使用。此外，合成聚内酯可以是生物可降解的。然而，一些现有聚内酯的结构不提供由这些聚内酯形成的生物医学植入物的降解的自我报告。结果有关降解和生物活性变化的体内定量数据的缺乏显著阻碍改进的植入物用于体内使用的发展。因此，存在对允许原位、实时监测植入物的降解而无需开腹手术或动物处死的聚合物的需要。类似地，一些现有的聚内酯不提供治疗诊断学能力。确切地说，一些聚内酯无法在聚内酯不偶联和/或包封不同显像剂的情况下用于成像和治疗。这种偶联和/或包封可以导致大幅增加的粒子大小、额外的成本或复杂度、和/或更高的对治疗诊断剂的不良生物反应。

概述

在一方面，在此描述了聚合物，在一些实施例中，这些聚合物可以提供优于一些先前聚合物的一个或多个优点。例如，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物可以是两亲的并且可以自组装成纳米级胶束，如具有疏水核和亲水壳的胶束。另外，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物可以是发光的或荧光的和/或生物可降解的，促使其可用于多种生物学应用，包括成像应用、治疗应用、和/或治疗诊断应用。

另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物可以包含一个或多个嵌段，并且可以用于聚内酯可以得到使用的任何生物医学或非生物医学应用。例如，在此描述的这种嵌段共聚物可以用作药物洗脱支架或其他药物递送装置、一次性医疗装置、医用植入物、组织工程支架、和/或分子靶标载体。此外，在一些情况下，这种嵌段共聚物可以是发光的或荧光的，包括不使用任何额外的染料或其他发光或荧光材料，如半导体纳米晶体或量子点。此外，在此描述的嵌段共聚物在一些实施例中可以由单独的无毒材料和/或经FDA批准可用于生物医学装置或其他生物医学应用的材料形成并且随后可生物降解成这些材料。另外，在一些情况下，由在此描述的嵌段共聚物形成的纳米粒子或其他结构可以用于体内荧光成像和/或治疗诊断癌症药物递送、寻靶、以及诊断。此外，在一些情况下，包含或由在此描述的嵌段共聚物形成的医疗装置或植入物可以允许原位荧光监测植入物降解和/或体内组织再生，而无需处死动物模型和/或进行组织学分析。在此描述的嵌段共聚物还可以用于另外的组织工程学、伤口愈合、医用植入物、诊断剂、药物递送、生物感测、化妆品、个人护理、包装、荧光标记、手术材料、建筑、图画、和/或涂料应用。

在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物包含第一嵌段，该第一嵌段包含由以下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)多元醇、以及(iii)氨基酸；以及第二嵌段，该第二嵌段包含不同于该第一嵌段的聚合物或寡聚物的聚合物或寡聚物。在一些情况下，该第一嵌段的多元羧酸或多元羧酸等效物包括柠檬酸、柠檬酸盐、或柠檬酸的酯。另外，在一些情况下，该第一嵌段的多元醇包括α,ω-正烷烃二醇、聚(乙二醇)、或聚(丙二醇)。另外，在一些实施例中，用于形成在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段的聚合物或寡聚物的氨基酸包括α-氨基酸。此外，在一些情况下，该氨基酸形成该第一嵌段的聚合物或寡聚物的侧基。此外，在一些情况下，该氨基酸与该多元羧酸或多元羧酸等效物形成6元环。在一些此类情况下，该6元环可以是发光的或荧光的，从而向该聚合物或寡聚物提供发光性或荧光性。另外，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段可以是疏水的或亲水的。

另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段是亲水的。在一些情况下，例如，亲水第二嵌段包含或由聚(乙二醇)(PEG)或另一种亲水聚合物或寡聚物形成。另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段是由包含至少一个羧酸末端的亲水聚合物或寡聚物形成。在一些情况下，在此描述的第二嵌段的聚合物或寡聚物包含或由聚内酯如聚丙交酯(PLA)、聚乙交酯、聚己内脂、或上述物质中的一种或多种的混合物或共聚物形成。

另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物是两亲的。在一些情况下，这种嵌段共聚物包含由一个或多个疏水嵌段连接的多个亲水嵌段。

在另一方面，在此描述了嵌段共聚物的次生结构。在一些情况下，这种次生结构包括胶束或纳米粒子。在其他情况下，次生结构包括膜或移植物或支架。如在此进一步描述的，这种次生结构可以由上文所描述的任何嵌段共聚物形成。例如，在一些实施例中，胶束是由上文所描述的两亲嵌段共聚物形成。在一些情况下，这种胶束可以由一种两亲聚合物形成，该两亲聚合物包含：包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段；以及包含疏水聚合物或寡聚物的至少一个疏水嵌段，其中该亲水聚合物或寡聚物和/或该疏水聚合物或寡聚物是由以下各项的反应产物形成：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)多元醇、以及(iii)氨基酸。另外，在一些实施例中，该亲水嵌段和该疏水嵌段通过酯键键合在一起。另外，在一些情况下，在此描述的胶束具有疏水核和亲水壳。在一些情况下，这种胶束进一步包含设置于该胶束的疏水核内的药物。此外，在此描述的胶束可以是发光或荧光胶束。

在此描述的嵌段共聚物的次生结构还可以包括膜、移植物或支架、和/或纳米粒子。在一些实施例中，在此描述的膜、支架、和/或纳米粒子包含干燥的和/或交联的上文所描述的嵌段共聚物。在一些情况下，嵌段共聚物是通过该嵌段共聚物的一个或多个侧链或侧基，例如通过侧挂于该嵌段共聚物的一个或多个烯键式不饱和部分来交联的。嵌段共聚物还可以通过侧羧基、羧化物、或羟基部分来交联。此外，在一些实施例中，在此描述的结构形成一种物品或医疗装置，如矫形固定装置、组织移植物、纤维或缝合线。

在另一方面，在此描述了对生物隔室成像的方法。在一些实施例中，一种成像方法包括将上文所描述的结构设置在生物隔室中，并且使用该结构对该隔室成像。例如，在一些情况下，一种成像方法包括将由两亲聚合物形成的胶束设置在生物隔室中；用至少部分地重叠该两亲聚合物的吸收剖面的电磁辐射辐照该胶束，以诱导该两亲聚合物的荧光性；并且用检测器检测该荧光性，其中该两亲聚合物包括在此描述的嵌段共聚物。

在又另一方面，在此描述了治疗患病组织的方法。在一些实施例中，一种治疗患病组织的方法包括将上文所描述的结构设置在生物隔室中。在一些情况下，该结构包含药物或其他治疗组合物。例如，在一些实施例中，一种治疗患病组织的方法包括：(a)将上文所描述的胶束设置在生物隔室中，该胶束包含疏水核、亲水壳、以及设置在该疏水核中的药物；并且(b)将该药物释放到该生物隔室中。另外，在一些实施例中，在此描述的一种治疗患病组织的方法可以进一步包括对该患病组织成像。例如，在一些情况下，在此描述的一种方法进一步包括用至少部分地重叠该胶束的两亲聚合物的吸收剖面的电磁辐射辐照该胶束，以诱导该两亲聚合物的荧光性或其他发光性；并且用检测器检测该荧光性或其他发光性。因此，在一些实施例中，在此描述的胶束或其他次生结构可以用于治疗诊断应用以及成像和/或治疗应用。

这些实施例和其他实施例在以下详细说明中进行更详细地描述。

附图简要说明

图1示出用于制备根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的反应方案。

图2示出根据在此描述的一个实施例的嵌段共聚物的组分的傅里叶变换红外(FTIR)光谱。

图3A和图3B各自示出根据在此描述的一个实施例的嵌段共聚物的组分的质子核磁共振(¹H-NMR)光谱。

图4A和图4B各自示出根据在此描述的一个实施例的嵌段共聚物的组分的¹H-NMR光谱。

图5示出根据在此描述的一个实施例的嵌段共聚物的结构。

图6示出根据在此描述的一个实施例的一种制备胶束的方法。

图7示出根据在此描述的一个实施例的胶束的透射电镜术(TEM)图像。

图8示出根据在此描述的一个实施例的胶束群体的大小分布。

图9示出用于确定根据在此描述的一些实施例的胶束的临界胶束浓度(CMC)的曲线图。

图10示出根据在此描述的一些实施例的胶束的大小。

图11和图12各自示出根据在此描述的一些实施例的胶束的光学特性。

图13示出根据在此描述的一些实施例的胶束和嵌段共聚物的光学特性。

图14示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的6元环的结构。

图15示出根据在此描述的一些实施例的胶束的光学特性。

图16示出根据在此描述的一些实施例的胶束的细胞毒性数据。

图17示出根据在此描述的一些实施例的胶束的药物释放特性。

图18示出根据在此描述的一些实施例的胶束的药理学特性。

图19和图20各自示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的光学特性。

图21和图22各自示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的热特性。

图23示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的次生结构的大小。

图24示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的次生结构的光学特性。

图25和图26各自示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的体外特性。

图27至图29示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的体外和体内降解特性。

图30示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的荧光特性。

图31示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物以及嵌段共聚物的次生结构的机械特性。

详细说明

在此描述的实施例参考以下详细说明、实例和附图可能更容易理解。然而，在此描述的元件、设备和方法并不限于详细说明、实例和附图中所呈现的特定实施例。应认识到这些实施例仅说明本发明的原理。在不背离本发明的精神和范围的情况下，许多修改和改编对于本领域技术人员将是显而易见的。

另外，在此披露的所有范围被理解为包括其中含有的任何和所有子范围。例如，“1.0至10.0”的规定范围应被认为包括以1.0或更大的最小值开始并以10.0或更小的最大值结束的任何和所有子范围，例如1.0至5.3、或4.7至10.0、或3.6至7.9。

除非另外明确说明，否则在此披露的所有范围也应被认为包括该范围的端点。例如，范围“5与10之间”通常应被认为包括端点5和10。

另外，当短语“多至”与数量或量结合使用时，应理解该数量是至少可检测的数量或量。例如，以“多至”指定数量的量存在的材料可以存在可检测数量和多至指定数量且包括指定数量的量。

I.嵌段共聚物

在一方面，在此描述了嵌段共聚物。在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物包含第一嵌段，该第一嵌段包含由以下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)多元醇、以及(iii)氨基酸；以及第二嵌段，该第二嵌段包含不同于该第一嵌段的聚合物或寡聚物的聚合物或寡聚物。另外，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物包含多于一个第一嵌段和/或多于一个第二嵌段。在一些实施例中，例如，嵌段共聚物包含由一个或多个第一嵌段连接的多个第二嵌段。在一些存在多个第一嵌段和第二嵌段的情况下，这些第一嵌段和第二嵌段可以按交替的方式安排以提供A-B-A-B型嵌段共聚物。其他构型也是可能的，如A-B-A构型。此外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的嵌段可以被安排成提供两亲的嵌段共聚物。

现在转向在此描述的嵌段共聚物的组分，用于形成该第一嵌段的聚合物或寡聚物的多元羧酸或多元羧酸等效物可以包括与本披露的目的不矛盾的任何化学物种。此外，出于此处的参考目的，多元羧酸“等效物”包括这样的化学物种，如当与醇如二醇反应时形成与相对应的多元羧酸所形成的缩合反应产物相同的缩合反应产物的多元羧酸的酸酐、酰基氯、或羰化物或甲酯或乙酯(例外的是该反应产生的小分子，如水或甲醇可以不同)。在一些实施例中，多元羧酸包括二羧酸或三羧酸。

另外，在一些情况下，在此描述的多元羧酸或多元羧酸等效物包含可操作来与在此描述的氨基酸形成键联的一个或多个另外的部分。例如，在一些情况下，多元羧酸或多元羧酸等效物包含羟基部分。此外，在一些实现方式中，该另外的部分如另外的羟基部分与多元羧酸或多元羧酸等效物的羧酸官能团成对。在一些实施例中，多元羧酸或多元羧酸等效物包括柠檬酸、柠檬酸盐、或柠檬酸的酯如柠檬酸三乙酯，或柠檬酸的别的甲酯或乙酯。

此外，多元羧酸或其功能等效物可以是饱和或不饱和的。例如，在一些情况下，多元羧酸或多元羧酸等效物包括马来酸、马来酸酐、丙三酸、琥珀酸、富马酸、或富马酰氯。还可以使用含乙烯基或烯丙基的多元羧酸或多元羧酸等效物，如烯丙基丙二酸、烯丙基丙二酰氯、衣康酸、或衣康酰氯。另外，在一些情况下，多元羧酸或多元羧酸等效物可以部分地被可能是或可能不是多元羧酸的含烯烃单体替换。在一些实施例中，例如，含烯烃单体包括不饱和的多元醇如含乙烯基的二醇。

可以使用与本披露的目的不矛盾的任何多元醇来形成在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段的聚合物或寡聚物。在一些情况下，例如，多元醇包括二醇。在一些实施例中，二醇是大二醇。在此出于参考目的，“大二醇”包括包含末端羟基的聚合物或寡聚物。例如，在一些实施例中，大二醇可以是聚(乳酸)或被官能化或衍生成二醇的另一种疏水聚合物或寡聚物。另外，在一些情况下，多元醇包括聚(乙二醇)(PEG)或聚(丙二醇)(PPG)。可以使用与本披露的目的不矛盾的任何PEG或PPG。在一些实施例中，例如，PEG或PPG具有约100与约5000之间或约200与约1000之间的重均分子量。

在其他实施例中，多元醇是小分子二醇，如包含约8至约30个碳原子的二醇(也可以称之为C8-C30二醇)。C8-C30二醇可以是直链或支链的、脂肪族或芳香族的。适用于在此描述的一些实施例的多元醇的非限制性实例包括C2-C20、C2-C12、或C2-C6脂肪族烷烃二醇，包括α,ω-正烷烃二醇或α,ω-烯烃二醇。例如，在一些情况下，多元醇包括1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、1,16-十六烷二醇、或1,20-二十烷二醇。还可以使用支链α,ω-烷烃二醇或α,ω-烯烃二醇。另外，多元醇也可以是芳香族二醇。另外，在一些情况下，在此描述的多元醇包括三醇、四醇、或更高级的多元醇。

用于形成在此描述的第一嵌段的聚合物或寡聚物的氨基酸可以包括与本披露的目的不矛盾的任何氨基酸。在一些实施例中，氨基酸包括α-氨基酸。另外，在一些情况下，在此描述的聚合物或寡聚物的α-氨基酸包括L-氨基酸、D-氨基酸、或D,L-氨基酸。在一些情况下，氨基酸包括丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪氨酸、缬氨酸、或其组合。此外，在一些情况下，α-氨基酸包括氨基酸烷基酯、氨基酸芳基酯、或烷基取代的α-氨基酸，例如来源于任何22个“标准”或蛋白原氨基酸的甲基取代的氨基酸，如S-苄基-L-半胱氨酸、S-苯基-S-半胱氨酸、色氨酸苄酯、S-甲基-半胱氨酸、L-组氨酸甲酯、苯丙氨酸甲酯、L-酪氨酸甲酯、1-甲基-L-组氨酸、1-甲基-D-色氨酸、1-甲基-L-色氨酸、或甲基丝氨酸。氨基酸也可以是天然存在的氨基酸或氨基酸衍生物。另外，在一些情况下，氨基酸包括氨基酸二聚体或三聚体或肽，包括但不限于胱氨酸、双甘氨肽、鹅肌肽、肌肽、阿司帕坦、精氨酰甘氨酰天冬氨酸(RGD)、谷胱甘肽、或眼酸。

另外，在在此描述的一些实施例中，氨基酸形成嵌段共聚物的第一嵌段的聚合物或寡聚物的侧基。这种氨基酸侧基可以按与本披露的目的不矛盾的任何方式键合至聚合物或寡聚物的主链。例如，在一些情况下，氨基酸通过该氨基酸与多元羧酸或多元羧酸等效物之间的酯键和/或酰胺键键合至该主链。此外，在一些情况下，氨基酸与多元羧酸或多元羧酸等效物形成6元环。不旨在受理论限制，据信在此描述的6元环的形成可以向该嵌段共聚物提供发光性如荧光性，如下文进一步描述的。因此，在一些实施例中，在此描述的第一嵌段的聚合物或寡聚物可以是发光或荧光聚合物或寡聚物。

在一些情况下，在此描述的发光或荧光聚合物或寡聚物可以展现出集中在电磁波谱的可见或近红外(NIR)区的发光或荧光发射分布。例如，在一些实施例中，在此描述的发光或荧光聚合物或寡聚物在一些情况下展现出集中在约350nm与约750nm之间、约390nm与约725nm之间、约430nm与约650nm之间、或约500nm与约700nm之间的波长的发光或荧光发射分布。此外，在一些实现方式中，在此描述的发光或荧光聚合物或寡聚物抵抗光漂白和/或相比别的有机染料具有优异的光漂白特征。

另外，补充或替代上述聚合物或寡聚物，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段还可以包含由以下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)多元醇、(iii)氨基酸、以及(iv)异氰酸酯如二异氰酸酯。在一些实施例中，异氰酸酯包括单异氰酸酯。在其他情况下，异氰酸酯包括二异氰酸酯如具有四至二十个碳原子的二异氰酸烷烃酯。

在一些情况下，上文所描述的反应产物是这些经鉴定物种的缩合聚合反应产物。因此，在一些实施例中，这些经鉴定物种中的至少两种是用于形成共聚物或共寡聚物的共聚单体。在一些此类实施例中，反应产物形成这些共聚单体的交替共聚物或统计共聚物。另外，如在此进一步描述的，上文所描述的物种还可以形成生成在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段的共聚物或共寡聚物的侧基或侧链。

在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段的聚合物或寡聚物由一个或多个化学式(A)单体、一个或多个化学式(B)、(B′)或(B″)单体、以及一个或多个化学式(E)单体形成：

以及

其中R₁、R₂以及R₃独立地是-H、-CH₃、-CH₂CH₃或M⁺；

R₄是-H；

R₅是-H、-OH、-OCH₃、-OCH₂CH₃、-CH₃或-CH₂CH₃；

R₆是-H、-CH₃或-CH₂CH₃；

R₇是上述氨基酸(如22个“标准”或蛋白原氨基酸中的一者)的侧链或“R基团”；

M⁺是阳离子如Na⁺或K⁺；并且

n和m独立地是范围为1至20的整数。

在一些情况下，例如，R₇是–CH₂SH(对于E＝半胱氨酸)或–CH₂OH(对于E＝丝氨酸)。另外，在一些情况下，R₁、R₂以及R₃是-H，R₅是-OH，并且R₆是-H。

此外，化学式(A)、(B)、(B′)、(B″)以及(E)单体可以按与本披露的目的不矛盾的任何比率使用，以形成聚合物或寡聚物。另外，在一些情况下，改变单体比率可以改变由这些单体形成的聚合物或寡聚物的疏水性、亲水性和/或其他特性。在一些实施例中，单体(A)与单体(B)、(B′)、或(B″)的比率在约1:10与约10:1之间或在约1:5与约5:1之间。在一些情况下，单体(A)与单体(B)、(B′)、或(B″)的比率在约1:4与约4:1之间。在一些情况下，该比率为约1:1。另外，在一些情况下，单体(A)与单体(E)的比率在约1:10与约10:1之间。

在一些实施例中，第一嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式(I)结构：

其中R₇是本文描述的氨基酸(如22个标准中的一者)的侧链或“R基团”；

各R₈独立地是-H或-CH₃；

各R₉独立地是-H或

表示具有化学式(I)结构的重复单元的另外的链；并且

m和n独立地是范围为2至20的整数。

在其他情况下，第一嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式(II)结构：

其中各Y独立地选自选自下组，该组由以下各项组成：结构(a)、(b)、以及(c)：

以及

其中*表示为各-CH₂-基团与Y结合的连接点的碳原子；

各R₇独立地是以上提供的氨基酸(如22个标准中的一者)的侧链或“R基团”；

各x独立地是从2至12的整数；

n是2至12；并且

至少一个Y是结构(b)。

在一些情况下，在此描述的第一嵌段的聚合物或寡聚物的特性可以基于用于形成该聚合物或寡聚物的单体或反应物的化学性质和/或相对量来选择。在一些实施例中，例如，聚合物或寡聚物的疏水性、亲水性、电磁吸收和/或发射分布、亮度、发光量子产率、和/或生物可降解性可以基于形成该聚合物或寡聚物的单体或反应物来选择。嵌段共聚物形成次生结构如膜和/或胶束的能力也可以基于用于形成嵌段共聚物的第一嵌段的聚合物或寡聚物的单体或反应物的选择来选择。在一些情况下，例如，在此描述的由PPG或其他相对疏水的多元醇形成的聚合物或寡聚物可以提供相对疏水的嵌段。可替代地，在其他实施例中，由PEG或其他相对亲水的多元醇形成的聚合物或寡聚物可以提供相对亲水的嵌段。因此，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段是亲水嵌段。在其他情况下，第一嵌段是疏水嵌段。

另外，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段可以具有与本披露的目的不矛盾的任何分子量。在一些实施例中，第一嵌段具有小于约20,000或小于约15,000的重均分子量。在一些实施例中，第一嵌段具有约1000至约20,000、约5000至约15,000、约5000至约12,000、或约10,000至约17,000的重均分子量。在一些情况下，具有上述重均分子量的第一嵌段可以是疏水嵌段。在此描述的第一嵌段还可以具有大于约15,000或大于约20,000的重均分子量。

另外，在此描述的嵌段共聚物的一个或多个第一嵌段可以按与本披露的目的不矛盾的任何量存在于该嵌段共聚物中。在一些实施例中，例如，一个或多个第一嵌段以基于嵌段共聚物的总重量计约5重量％至约70重量％的量存在于该嵌段共聚物中。在其他实施例中，一个或多个第一嵌段以约10重量％至约50重量％、或约10重量％至约30重量％的量存在。

在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段的聚合物或寡聚物可以包含与本披露的目的不矛盾的任何聚合物或寡聚物。在一些情况下，第二嵌段的聚合物或寡聚物的化学性质和/或大小是基于第一嵌段的聚合物或寡聚物的化学性质和/或大小来选择的。例如，在一些情况下，结合亲水第一嵌段选择疏水第二嵌段，以提供两亲嵌段共聚物。在其他情况下，结合疏水第一嵌段选择亲水第二嵌段。另外，在一些实施例中，该第一嵌段和该第二嵌段都是疏水的。在其他情况下，该第一嵌段和该第二嵌段都是亲水的

在第二嵌段是亲水的一些实施例中，第二嵌段的聚合物或寡聚物包括亲水聚合物或寡聚物。可以使用与本披露的目的不矛盾的任何亲水聚合物或寡聚物。在一些实施例中，例如，第二嵌段包含或由多糖如淀粉、纤维素、或壳多糖形成。在其他情况下，亲水第二嵌段包含或由PEG形成。可以使用与本披露的目的不矛盾的任何PEG。在一些实施例中，例如，PEG包括烷基或烷氧基封端的PEG，如甲氧基聚(乙二醇)(MPEG)。

另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段是由包含至少一个羧酸末端的亲水聚合物或寡聚物形成。例如，在一些情况下，第二嵌段是由用羧酸衍生或官能化的PEG、多糖、或其他亲水聚合物或寡聚物形成。这种衍生或官能化可以按与本披露的目的不矛盾的任何方式进行。例如，在一些实施例中，使具有羟基的亲水聚合物或寡聚物与酸酐如琥珀酸酐反应，以提供亲水聚合物或寡聚物的相对应羧酸。另外，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段是由包含一个羧酸末端和一个烷基或烷氧基末端的亲水聚合物或寡聚物形成。在一些情况下，羧酸末端可以促进该聚合物或寡聚物与另一嵌段的聚合物或寡聚物，如嵌段共聚物的另一嵌段的羟基封端聚合物或寡聚物之间酯键的形成。

另外，在一些情况下，第二嵌段的聚合物或寡聚物被选择来向嵌段共聚物提供补充或替代疏水性和亲水性的特性或特征。例如，在一些实施例中，第二嵌段的聚合物或寡聚物是生物可降解的。在一些实施例中，生物可降解聚合物或寡聚物在体内降解成无毒组分，这些无毒组分可以通过普通生物过程从体内清除。此类过程可以包括生物辅助的机制如酶催化反应，或化学机制如水解。在一些实施例中，在此描述的生物可降解材料经过约90天或更少、约60天或更少、或约30天或更少的时间完全或基本上完全降解，其中降解程度是基于生物可降解材料质量减轻百分比，并且其中完全降解对应于100％质量减轻。确切地说，质量减轻通过将材料初始重量(W₀)与预定时间点测量的重量(W_t)(如30天)比较来计算，如等式(1)所示：

此外，在一些实施例中，在此描述的聚合物或寡聚物是生物相容的或细胞相容的。在一些实施例中，生物相容的或细胞相容的聚合物或寡聚物是无毒的并且不导致实质性的组织炎症。

另外，在一些情况下，第二嵌段的聚合物或寡聚物适用于一种或多种组织工程学或生物工程学应用。在一些情况下，在此描述的第二嵌段的聚合物或寡聚物包含聚内酯。例如，在一些实施例中，第二嵌段的聚合物或寡聚物包含聚丙交酯(PLA)，如聚-D,L-丙交酯、聚-D-丙交酯、或聚-L-丙交酯；聚乙交酯；或聚己内脂(PCL)，如聚-ε-己内酯。另外，在一些情况下，第二嵌段的聚合物或寡聚物包含上述物质的混合物或共聚物，如聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)。还可以使用其他聚内酯。一般来说，聚内酯可以包含衍生自内酯或环酯单体单元如L-丙交酯、D-丙交酯、D,L-丙交酯、乙交酯和/或ε-己内酯的聚合物或寡聚物。此外，在一些实施例中，还有可能由一种或多种羟基烷酸酯、碳酸酯、和/或酸酐形成在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段的聚合物或寡聚物。例如，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段包含或由聚羟基烷酸酯(PHA)形成。

在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式(III)、化学式(IV)、或化学式(V)结构：

以及

其中

n是2至1000、2至500、或2至100。

在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段可以具有与本披露的目的不矛盾的任何分子量。在一些实施例中，第二嵌段具有小于约20,000或小于约15,000的重均分子量。在一些实施例中，第二嵌段具有约1000至约20,000、约5000至约15,000、约5000至约12,000、或约10,000至约17,000的重均分子量。在一些情况下，具有上述重均分子量的第二嵌段可以是亲水嵌段。在此描述的第二嵌段还可以具有大于约15,000或大于约20,000的重均分子量。

此外，在此描述的嵌段共聚物的一个或多个第二嵌段可以按与本披露的目的不矛盾的任何量存在于该嵌段共聚物中。在一些实施例中，例如，一个或多个第二嵌段以基于嵌段共聚物的总重量计约5重量％至约70重量％的量存在于该嵌段共聚物中。在其他实施例中，一个或多个第二嵌段以约10重量％至约50重量％、或约10重量％至约30重量％的量存在。

另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物中的一个或多个第二嵌段的总量大于一个或多个第一嵌段的总量。例如，在一些情况下，第二嵌段与第一嵌段的重量比为至少约1.5:1、2:1、3:1、4:1、5:1、10:1、15:1、或20:1。在一些实施例中，第二嵌段与第一嵌段的重量比多至约1000:1、多至约100:1、或多至约50:1。在一些情况下，第一嵌段与第二嵌段的这种重量比可以提供这样的嵌段共聚物：其主要展现出第二嵌段的聚合物或寡聚物的特性，同时还展现出由于第一嵌段的存在所带来的荧光性或发光性。可替代地，在其他情况下，在此描述的嵌段共聚物中的一个或多个第二嵌段的总量小于或基本上等于一个或多个第一嵌段的总量。在一些实施例中，第二嵌段与第一嵌段的重量比是在约20:1与约1:20之间、约10:1与约1:10之间、约5:1与约1:5之间、约4:1与约1:4之间、约3:1与约1:3之间、约2:1与约1:2、或在约1.5:1与约1:1.5之间。

另外，如以上所描述的，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段和第二嵌段的性质和/或相对量可以被选择来提供具有一种或多种所希望特性的嵌段共聚物。例如，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的生物可降解性、光致发光、机械特性、和/或热特性可以基于用于形成嵌段共聚物的单体和/或聚合物的化学性质和相对量来选择。类似地，在一些情况下，第一嵌段和第二嵌段被选择来提供两亲的嵌段共聚物。在一些此类实施例中，第二嵌段包含或由在此描述的亲水聚合物或寡聚物形成，并且第一嵌段包含或由形成自以下各项的反应产物的疏水聚合物或寡聚物形成：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)疏水二醇、以及(iii)氨基酸。另外，作为上述实施例的一个替代方案，还有可能使用包含疏水聚合物或寡聚物的至少一个疏水嵌段以及包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段来形成嵌段共聚物，其中亲水聚合物或寡聚物(替代或补充疏水聚合物或寡聚物)是由以下各项的反应产物形成：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)二醇、以及(iii)氨基酸。在此类情况下，该多元羧酸、多元羧酸等效物、以及氨基酸可以包含上文所描述的多元羧酸、多元羧酸等效物、以及氨基酸。然而，在一些实现方式中，该二醇包括亲水二醇而非疏水二醇。在一些情况下，例如，该二醇包括聚(乙二醇)而非聚(丙二醇)。还可以使用其他亲水大二醇或小分子二醇。在此描述的这样一种替代嵌段共聚物的疏水聚合物或寡聚物可以包含与本披露的目的不矛盾的任何疏水聚合物或寡聚物。在一些情况下，例如，该疏水聚合物或寡聚物包括聚酯或聚烯烃。另外，在一些实施例中，该疏水聚合物或寡聚物本身可以包括在此描述的嵌段共聚物，如包含聚内酯嵌段的嵌段共聚物。

在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物具有化学式(VI)结构：

A-B-A(VI)，其中

B是第一嵌段，该第一嵌段包含由以下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)多元醇、以及(iii)氨基酸；并且各A独立地是包含聚内酯的第二嵌段。在一些情况下，各A独立地包含或由具有以上化学式(III)、化学式(IV)、或化学式(V)结构的聚合物或寡聚物形成。各A嵌段同样可以包含或由其他单体单元形成，包括上文所描述的任何内酯物种。另外，在一些实施例中，各A嵌段可以由相同的单体单元形成。例如，各A可以是聚-D,L-丙交酯嵌段、聚-D-丙交酯嵌段、聚-L-丙交酯嵌段、聚乙交酯嵌段、聚己内脂嵌段如聚-ε-已内酯嵌段、或由单体混合物形成的嵌段如PLGA嵌段。在其他情况下，各A嵌段可以是不同的。举例而言，第一个A嵌段可以是聚-D,L-丙交酯嵌段，并且第二个A嵌段可以是聚-ε-已内酯嵌段。另外，各A嵌段可以包含或由在此描述的两个或更多个不同内酯单体的无规共聚物形成。

在此描述的嵌段共聚物可以按与本披露的目的不矛盾的任何方式来制备。例如，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段可以通过以下方式来制备：提供多元羧酸或多元羧酸等效物、多元醇、以及氨基酸的混合物；提高该混合物的温度以使该混合物熔融；并且在搅拌下降低该混合物的温度以形成聚合物或寡聚物。另外，在一些情况下，所得聚合物或寡聚物可以通过沉淀该聚合物或寡聚物和/或通过透析来进一步纯化。

另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物可以通过首先提供第一嵌段的聚合物或寡聚物以及第二嵌段的聚合物或寡聚物，并且接着偶合这两种聚合物或寡聚物以形成该嵌段共聚物。如在此进一步描述的，在一些情况下，这种方法可以提供统计或无规嵌段共聚物，或交替嵌段共聚物如A-B-A嵌段共聚物。在一些实施例中，例如，一种制备在此描述的嵌段共聚物的方法包括(a)提供在此描述的亲水(或疏水)聚合物或寡聚物；(b)混合(i)在此描述的多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)在此描述的多元醇、以及(iii)在此描述的氨基酸，以形成在此描述的疏水(或亲水)聚合物或寡聚物；并且(c)将该亲水聚合物或寡聚物偶合至该疏水聚合物或寡聚物。另外，在一些实施例中，提供亲水或疏水聚合物或寡聚物包括用羧酸部分对该亲水或疏水聚合物或寡聚物进行官能化，包括利用上文所描述的方式进行。例如，在一些实施例中，提供亲水聚合物或寡聚物包括使包含羟基的亲水聚合物或寡聚物与酸酐如琥珀酸酐反应，以提供亲水聚合物或寡聚物的相对应羧酸。在一些情况下，这种羧酸封端的亲水聚合物或寡聚物可以与在此描述的疏水聚合物或寡聚物形成酯键。更一般地说，偶合在此描述的两种聚合物或寡聚物以提供嵌段共聚物可以按与本披露的目的不矛盾的任何方式来机进行。在一些实施例中，例如，偶合包括在这些聚合物或寡聚物之间形成酯键或键联。此外，在一些情况下，使用偶合剂和/或偶合催化剂实施偶合。例如，在一些情况下，使用碳二亚胺偶合方式如N,N′-二环己基碳二亚胺(DCC)和4-二甲基氨基吡啶(DMAP)偶合方式实施偶合。然而，如本领域技术人员所理解的，同样可以按其他方式实施偶合。

在其他情况下，还有可能通过在先前制备的嵌段共聚物的一个嵌段的聚合物或寡聚物的存在下形成该嵌段共聚物的另一个嵌段的聚合物或寡聚物来制备在此描述的嵌段共聚物。例如，在一些情况下，制备嵌段共聚物的方法包括：提供多元羧酸或多元羧酸等效物、多元醇、以及氨基酸的混合物；提高该混合物的温度以使该混合物熔融；在搅拌下降低该混合物的温度以形成第一聚合物或寡聚物；将该第一聚合物与内酯单体和催化剂混合以形成第二混合物；并且加热该第二混合物以形成该嵌段共聚物。在一些实施例中，嵌段共聚物是通过以下方式制备的：首先制备在此描述的第一嵌段，随后开环聚合一种或多种内酯或环酯以形成包含聚内酯的一个或多个嵌段。开环聚合可以通过第一嵌段的聚合物或寡聚物上的两个末端羟基来启始。这种聚合可以通过与本披露的目的不矛盾的任何适合的催化剂来催化，包括但不限于一种或多种含金属化合物，如金属烷氧基化合物或金属羧化物。适用于在此描述的一些实施例的催化剂的非限制性实例包括锡或铝络合物，如锡或铝烷氧基化合物，如2-乙基己酸锡(II)或辛酸锡(II)。其他催化剂可以包括亲核催化剂，如1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一-7-稀(DBU)。开环聚合还可以通过酶如脂肪酶(例如，猪胰脂酶)来催化。

另外，应当理解的是，在此描述的嵌段共聚物和/或其他聚合物或寡聚物可以包括多种末端基团或端基。例如，嵌段共聚物可以具有选自羟基、烷氧基、芳氧基以及酯基的端基。此外，在一些实施例中，在制备嵌段共聚物后嵌段共聚物的端基可以不进行进一步改性。可替代地，在其他情况下，嵌段共聚物的端基可以被改性，包括通过添加封端基团或保护基来实现。例如，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的羟基端基可以被烷基化或芳基化以形成烷氧基或芳氧基封端的嵌段共聚物。

另外，在此描述的嵌段共聚物的一个或多个侧官能团或部分，如一个或多个羧基或羟基部分，可以进一步用于在此描述的嵌段共聚物的表面改性，包括利用胶原、层粘连蛋白、RGD(Arg-Gly-Asp)肽、叶酸盐、和/或适体。在一些实施例中，嵌段共聚物的这种表面改性可以向该嵌段共聚物或该嵌段共聚物的次生结构提供所希望的细胞黏附、体内分布、增殖、和/或寻靶特征。

II.嵌段共聚物的次生结构

在另一方面，在此描述了嵌段共聚物的次生结构。在一些情况下，次生结构包括胶束或纳米粒子。在其他情况下，次生结构包括膜。在更其他实施例中，次生结构包括移植物或支架。如在此进一步描述的，此类次生结构可以由与本披露的目的不矛盾的任何嵌段共聚物形成。在一些情况下，在此描述的次生结构是由上文第I部分所描述的嵌段共聚物形成。另外，在一些实施例中，用于形成次生结构的嵌段共聚物是两亲的嵌段共聚物。在其他情况下，次生结构是由亲水或疏水嵌段共聚物形成。

例如，在一些实施例中，胶束是由上文第I部分所描述的两亲嵌段共聚物形成。可以使用与本披露的目的不矛盾的任何两亲嵌段共聚物。在一些情况下，胶束是由两亲聚合物形成，该两亲聚合物包含(a)包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段以及(b)包含疏水聚合物或寡聚物的至少一个疏水嵌段。该亲水聚合物或寡聚物和/或该疏水聚合物或寡聚物是由以下各项的反应产物形成：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)多元醇、以及(iii)氨基酸。另外，在一些实施例中，该亲水嵌段和该疏水嵌段通过酯键键合在一起。

由在此描述的嵌段共聚物形成的胶束可以展现出该嵌段共聚物的一个或多个特性。例如，在一些情况下，在此描述的胶束是荧光或发光胶束。不旨在受理论限制，据信在此描述的胶束的发光性或荧光性可以源自用于形成该胶束的在此描述的一种或多种嵌段共聚物的一个或多个6元环。因此，在一些实施例中，在此描述的胶束可以在不向胶束添加单独的荧光团，如量子点或小分子有机荧光团如罗丹明或花菁的情况下是发光的。另外，在一些情况下，在此描述的胶束的荧光波长可以基于用以形成用于形成该胶束的嵌段共聚物的亲水和/或疏水嵌段的氨基酸来选择。此外，在一些实施例中，在此描述的胶束展现出激发依赖性发射。

在一些情况下，在此描述的荧光胶束可以具有多至约50％或多至约30％的量子产率。在一些实施例中，荧光胶束具有在约3％与约50％之间、约4％与约40％之间、或约5％与约30％之间的量子产率。

另外，在一些情况下，在此描述的荧光胶束可以具有更高的摩尔吸光系数，包括高于胶束结构单元的摩尔吸光系数的一个摩尔吸光系数。在此出于参考目的，胶束“结构单元”包括用于形成该胶束的一种或多种嵌段共聚物以及这些嵌段共聚物的子组分，如嵌段共聚物的疏水嵌段。在一些情况下，例如，胶束具有的摩尔吸光系数是用于形成该胶束的嵌段共聚物的摩尔吸光系数的至少约5倍或至少约10倍。在一些实施例中，在此描述的胶束具有在约1000Lmol^-1cm^-1与约10,000Lmol^-1cm^-1之间或在约1500Lmol^-1cm^-1与约6000Lmol^-1cm^-1之间的摩尔吸光系数。因此，在一些实施例中，在此描述的荧光胶束所具有的亮度可以相当于或大于与该荧光胶束具有相同或更高的量子产率的荧光团的亮度。在此出于参考目的，“亮度”是指荧光团，如在此描述的荧光胶束的量子产率和摩尔吸光系数的产物。在此描述的荧光胶束还可以展现出高的光稳定性。

此外，在此描述的胶束可以具有与本披露的目的不矛盾的任何大小。在一些情况下，当通过透射电镜术(TEM)或动态光散射(DLS)进行测量时，胶束具有小于约500nm、小于约250nm、小于约200nm、小于约100nm、或小于约50nm的直径。在一些情况下，胶束具有在约30nm与约500nm之间、在约30nm与约250nm之间、或在约50nm与约200nm之间的直径。另外，在一些实施例中，在此描述的胶束的大小可以通过改变亲水嵌段的亲水聚合物或寡聚物以及疏水嵌段的疏水聚合物或寡聚物中的一者或多者的分子量来选择。另外，在一些情况下，亲水或疏水聚合物或寡聚物的分子量可以基于用于形成该亲水或疏水聚合物或寡聚物的多元醇的分子量来选择。

另外，在一些实施例中，在此描述的胶束群体的大小分布可以是单分散的或基本上单分散的。在一些情况下，胶束群体可以具有如在此所述测量的为约0.1至约0.3或约0.15至约0.22的多分散性。

在此描述的胶束在水溶液中还可以具有负ζ电位。例如，在一些实施例中，胶束具有在约-20mV与约-30mV之间的ζ电位。

此外，相比其他胶束，在此描述的胶束还可以是在热力学方面稳定的。例如，在一些实施例中，基于用于形成胶束的嵌段共聚物的重量以及嵌段共聚物分散其中的溶剂的体积，在此描述的胶束具有小于约1mg/mL、小于约0.1mg/mL、或小于约0.01mg/mL的临界胶束浓度(CMC)。在一些情况下，胶束具有在约0.002mg/mL与约0.1mg/mL之间、在约0.002mg/mL与约0.05mg/mL之间、或在约0.004mg/mL与约0.02mg/mL之间的CMC。在此出于参考目的，胶束的“CMC”是指嵌段共聚物胶束结构单元的一个浓度，当浓度超过该浓度时，胶束形成并且添加至该体系的所有额外的嵌段共聚物变成胶束的一部分。换言之，在超过该CMC的嵌段共聚物浓度下，胶束将形成并且添加至该体系的所有额外的嵌段共聚物将变成胶束的一部分。该CMC可以按与本披露的目的不矛盾的任何方式来测定。另外，在一些实施例中，在此描述的胶束的CMC可以通过改变胶束ζ电位和/或亲水嵌段的一种或多种亲水聚合物或寡聚物以及疏水嵌段的一种或多种疏水聚合物或寡聚物的分子量来选择。

另外，在一些情况下，在此描述的胶束是具有疏水核和亲水壳的水溶性或水可分散性胶束。此外，在一些实施例中，这种胶束可以进一步包含设置于该胶束的疏水核内的药物。可以使用与本披露的目的不矛盾的任何药物。在一些实施例中，例如，药物包括抗癌药物如紫杉醇(PTX)。另外，在一些情况下，在此描述的药物是亲液的或不溶于水的。

此外，在一些情况下，在此描述的包含药物的胶束还可以是荧光胶束。因此，如在此进一步描述的，这种胶束可以用于成像、治疗、和/或治疗诊断应用。

在此描述的胶束可以按与本披露的目的不矛盾的任何方式来制备。在一些情况下，一种制备胶束的方法包括提供上文所描述的嵌段共聚物，将该嵌段共聚物添加到一种水溶液中，并且通过该嵌段共聚物的自组装形成该胶束。可以使用与本披露的目的不矛盾的任何上文所描述的嵌段共聚物。例如，在一些实施例中，该嵌段共聚物包含：(a)包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段以及(b)包含疏水聚合物或寡聚物的至少一个疏水嵌段，其中该疏水聚合物或寡聚物是由以下各项的反应产物形成：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)二醇、以及(iii)氨基酸。另外，在一些实施例中，该亲水嵌段和该疏水嵌段通过酯键键合在一起。另外，在一些情况下，该水溶液包含药物并且该方法进一步包括在胶束自组装的过程中将药物包封在胶束的核内。

在此描述的嵌段共聚物的次生结构还可以包括纳米粒子。在此描述的嵌段共聚物的纳米粒子可以具有与本披露的目的不矛盾的任何大小与形状。在一些情况下，嵌段共聚物的纳米粒子是球形的或基本上球形的。在一些情况下，嵌段共聚物的纳米粒子是扁圆的或各向异性的。在一些实施例中，在此描述的纳米粒子具有在约1与约2之间、在约1与约1.5之间、在约1与约1.3之间、在约1与约1.2之间、或在约1与约1.1之间的长径比。另外，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的纳米粒子具有在约10nm与约1000nm之间、在约50nm与约500nm之间、或在约100nm与约300nm之间的二维或三维大小。

在此描述的嵌段共聚物的次生结构还可以包括膜或移植物或支架。在一些实施例中，在此描述的膜和/或支架包含干燥的和/或交联的上文所描述的嵌段共聚物。在此描述的嵌段共聚物可以按与本披露的目的不矛盾的任何方式来交联。在一些情况下，例如，嵌段共聚物是通过该嵌段共聚物的一个或多个侧链或侧基，例如通过侧挂于该嵌段共聚物的一个或多个烯键式不饱和部分来交联的。嵌段共聚物还可以通过侧羧基、羧化物、或羟基部分来交联。

在此描述的嵌段共聚物的膜和/或支架可以按与本披露的目的不矛盾的任何方式来制备。例如，如在此进一步描述的，支架可以通过盐浸、浇铸、和/或模制来形成。类似地，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的纳米粒子可以通过乳化/蒸发来形成。

在一些实施例中，在此描述的次生结构如胶束、纳米粒子、膜、以及支架可以用于多种生物学和/或生物医学应用，包括一种或多种组织工程学应用。在一些情况下，例如，在此描述的支架可以用于非侵入性地监测生物植入物的降解或其他材料和/或用于监测体内异物反应。另外，在一些实施例中，由在此描述的一种或多种嵌段共聚物形成的结构可以用于血管、骨、皮肤、心脏、以及其他组织工程学应用。这种结构可以用于向组织提供支撑，促进组织生长，对生物隔室成像，和/或向生物隔室递送一种或多种药物或其他治疗组合物，包括以靶向或位点选择性方式进行递送。另外，在此描述的结构还可以在体内或体外提供荧光信号，包括响应于生物事件或非生物事件，如物理或化学降解事件而提供。

在一些实施例中，在此描述的次生结构形成一种物品，如医疗装置。在一些情况下，由在此描述的一种或多种嵌段共聚物形成的医疗装置可以是矫形固定装置(包括但不限于矫形螺钉)、组织移植物、纤维或缝合线。其他物品和/或医疗装置也可以由在此描述的一种或多种嵌段共聚物形成。

III.对生物隔室成像的方法

在另一方面，在此描述了对生物隔室成像的方法。在一些实施例中，一种成像方法包括将上文第II部分所描述的结构设置在生物隔室中，并且使用该结构对该隔室成像。可以使用上文第II部分所描述的任何结构。例如，在一些情况下，一种成像方法包括将由两亲聚合物形成的胶束设置在生物隔室中；用至少部分地重叠该两亲聚合物的吸收剖面的电磁辐射辐照该胶束，以诱导该两亲聚合物的荧光性或发光性；并且用检测器检测该荧光性或发光性，其中该两亲聚合物包括在此描述的嵌段共聚物。可以使用上文第I部分所描述的任何两亲嵌段共聚物。在一些实施例中，例如，该两亲聚合物包含：(a)包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段以及(b)包含疏水聚合物或寡聚物的至少一个疏水嵌段，其中该疏水聚合物或寡聚物是由以下各项的反应产物形成：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)二醇、以及(iii)氨基酸。另外，在一些实施例中，该亲水嵌段和该疏水嵌段通过酯键键合在一起。另外，由该两亲聚合物形成的胶束可以具有上文第II部分所描述的胶束的任何结构和/或特性。例如，在一些情况下，该胶束是纳米粒子胶束。

现在转向方法步骤，在此描述的对生物隔室成像的方法包括将胶束或包含嵌段共聚物的其他结构设置在生物隔室中。该胶束或其他结构可以按与本披露的目的不矛盾的任何方式设置在该生物隔室中。例如，在一些情况下，该胶束或其他结构静脉内地、皮下地或以腹膜内方式设置在生物隔室中。在一些情况下，胶束或其他结构以水溶液的形式被注射到该生物隔室中。另外，胶束或其他结构可以设置在与本披露的目的不矛盾的任何生物隔室中。在一些情况下，该生物隔室是血管。在其他情况下，该生物隔室是患病组织。在一些实施例中，该生物隔室是健康组织。

在此描述的对生物隔室成像的方法还包括用至少部分地重叠该胶束或其他结构的两亲聚合物的吸收剖面的电磁辐射辐照该胶束或其他结构，以诱导该两亲聚合物的荧光性或发光性。辐照可以按与本披露的目的不矛盾的任何方式进行。在一些实施例中，例如，该胶束或其他结构用具有在该电磁波谱的可见部分中的波长的电磁辐射来辐照。在其他情况下，该胶束用紫外线(UV)、近红外(NIR)、或红外(IR)辐射来辐照。在一些实施例中，该辐照波长是基于该生物隔室的吸收剖面以及该嵌段共聚物或其他结构的吸收剖面来选择。

在此描述的对组织成像的方法还包括用检测器检测荧光性或发光性。可以使用与本发明的目的不矛盾的任何检测器。在一些实施例中，例如，该检测器包括电荷耦合装置(CCD)图像传感器或照相机。

IV.治疗患病组织的方法

在另一方面，在此描述了治疗患病组织的方法。在一些实施例中，一种治疗患病组织的方法包括将上文第II部分所描述的结构设置在生物隔室中。在一些情况下，该结构包含药物或其他治疗组合物。例如，在一些实施例中，一种治疗患病组织的方法包括：(a)将胶束设置在生物隔室中，该胶束包含疏水核、亲水壳、以及设置在该疏水核中的药物；并且(b)将该药物释放到该生物隔室中。该胶束可以具有上文第II部分所描述的任何胶束的结构和/或特性。例如，在一些情况下，该胶束是由一种两亲聚合物形成，该两亲聚合物包含：(a)包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段以及(b)包含疏水聚合物或寡聚物的至少一个疏水嵌段，其中该疏水聚合物或寡聚物是由以下各项的反应产物形成：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)二醇、以及(iii)氨基酸。还可以使用其他胶束。

另外，设置在胶束疏水核中的药物还可以包括与本披露的目的不矛盾的任何药物。在一些实施例中，例如，药物包括抗癌药物如紫杉醇。另外，在一些情况下，在此描述的药物是亲液的或不溶于水的。此外，药物设置于其中并且药物释放到其中的生物隔室可以包括与本披露的目的不矛盾的任何生物隔室，包括上文第III部分所描述的生物隔室。在一些情况下，该生物隔室本身包括有待治疗的患病组织。在其他情况下，该生物隔室可以促进释放到位于别处的患病组织的药物的转运或摄取。

另外，在一些实施例中，在此描述的一种治疗患病组织的方法可以进一步包括对该患病组织成像。例如，在一些实施例中，在此描述的一种方法进一步包括用至少部分地重叠该胶束的两亲聚合物的吸收剖面的电磁辐射辐照该胶束，以诱导该两亲聚合物的荧光性；并且用检测器检测该荧光性。如本领域技术人员所理解的，这种成像可以按上文第III部分所描述的任何方式来进行。因此，在一些实施例中，在此描述的胶束可以用于治疗诊断应用以及成像和/或治疗应用。

在此描述的一些实施例在以下非限制性实例中进一步说明。

实例1

嵌段共聚物

如下制备一系列根据在此描述的一些实施例的不感光的荧光两亲嵌段共聚物。出于参考目的，本实例的嵌段共聚物被称为两亲的生物可降解的光致发光的聚合物(ABPLP)，并且这些嵌段共聚物的第一嵌段有时被简单地称为光致发光的聚合物(BPLP)。另外，一些BPLP以用于形成这些BPLP的物种的名义指示。例如，由L-半胱氨酸形成的BPLP可以称之为BPLP-Cys。类似地，柠檬酸(CA)、聚(丙二醇)(PPG)、以及L-半胱氨酸形成的BPLP可以称之为PPGCA-Cys。

如图1所示，使用具有750、2000、或5000的重均分子量的甲氧基聚(乙二醇)(MPEG)来形成图1的特定实施例中的亲水嵌段(1)。在步骤1中，首先通过使MPEG与琥珀酸酐反应将MPEG转化成MPEG-COOH。确切地说，将MPEG(20mmol)溶解在500mL圆底烧瓶中的无水甲苯(200mL)中。添加琥珀酸酐(40mmol)，然后在150℃下使反应混合物回流10h。在溶液冷却后，将残余物过滤出，并且在减压下将剩余的甲苯蒸馏。接着，将聚合物溶解在20mL热水(70℃)中。将收集的有机相用无水Na₂SO₄干燥、搅拌过夜、过滤、并且在真空下蒸馏。将20mL干乙醚逐滴添加到3mLCHCl₃聚合物溶液中，并且放弃乙醚上层。将此萃取过程重复三次，并且最终在真空下干燥收集的有机相。

在步骤2中，由多元羧酸(柠檬酸)、二醇(PPG)、以及氨基酸(L-半胱氨酸)合成疏水嵌段(2)。简言之，分别将PPG、柠檬酸、以及L-半胱氨酸以1.1:1.0:0.2的摩尔比添加到100mL圆底烧瓶中，并且在160℃下通过持续搅拌熔融。前述单体配比被选择来提供在嵌段两端上都具有末端羟基的疏水嵌段。在熔融单体混合物之后，将体系的温度降至140℃，并且使这些单体凝结，持续4小时。接着，将该聚合物溶解在1,4-二噁烷中并且通过在恒定搅拌下逐滴添加到去离子水中来沉淀。最后，将纯化的BPLP收集并且使用冷冻干燥法进行干燥。

在此过程中，使柠檬酸与PPG反应以形成聚酯主链，并且进一步经由柠檬酸酯单元的侧羧基和孪位羟基与L-半胱氨酸缩合以产生6元环。侧挂在BPLP聚合物主链上的6元平面环由与来自各种氨基酸的不同R基团的酰胺键和酯键组成。不旨在受理论限制，据信这些平面环通过超共轭引起聚合物的荧光性。进一步据信，侧挂于氨基酸中的α-C的R基团可能影响超共轭的程度以及环化作用的倾向，并且因此提供相关能级的轻微波动，使得对于不同BPLP-氨基酸观察到不同的发射峰和量子产率。

在步骤3中，通过DCC/DMAP化学法使-COOH封端的亲水MPEG链与-OH封端的疏水BPLP链偶联以形成ABPLP(3)。简言之，在室温下在搅拌的同时将2.5mmolBPLP、2.5mmolMPEG-COOH、0.5mmolN-二甲基氨基吡啶(DMAP)、以及10mmol二环己基碳二亚胺(DCC)添加到含有50mL1,4-二噁烷的100mL圆底烧瓶中，并且维持24h。24h小时后，将沉淀的二环己脲(DCU)滤出，在减压下浓缩滤液并在大力搅拌下将滤液快速倒入大量冷二乙醚中。在减压下过滤后，将产物进一步放置在透析袋(分子量截留值2kDa)中，以去除任何未反应的片段。透析72小时后，通过冷冻干燥收集纯化产物。

对于以上方案中描述的各种化学物种，在傅里叶变换红外(FTIR)光谱(图2)中观察到特征性键振动，并且在¹H-NMR光谱(图3和图4)中观察到特征性化学移位，这证实了合成顺利。对于FTIR分析，将纯化的聚合物溶解在丙酮中以制备5.0重量％溶液。然后将聚合物溶液浇铸到溴化钾片上，并且允许溶剂蒸发过夜，之后用Nicolet6700傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪(赛默飞世尔科技公司(ThermoScientific))进行分析。亲水嵌段(MPEG-COOH)、疏水嵌段(PPGCA-Cys)、以及嵌段共聚物(ABPLP-3)的FTIR光谱(图2)包括在1690-1750cm^-1处的羰基峰、来自琥珀酸的在3400cm^-1处的羟基峰、在2877cm^-1处的亚甲基峰、以及来自PEG的在1112cm^-1处的醚峰。对于¹H-NMR分析，将5.0mg聚合物溶解于1.0mL氘化的二甲亚砜(DMSO-d₆)中。使用四甲基硅烷作为内标准并且使用300MHzJNMECS300(日本东京日本电子株式会社(JEOL,Tokyo,Japan))，在室温下收集¹H-NMR光谱。图3示出羟基封端的MPEG(图3A)和羧酸封端的MPEG(MPEG-COOH)(图3B)的¹H-NMR光谱。对于MPEG和MPEG-COOH两者，在相同的化学移位下示出分别指定-CH ₃和-CH ₂-的位于3.2和3.6ppm的MPEG的特征峰(a和b)。然而，由于MPEG转化成MPEG-COOH，指定MPEG的CH ₂-OH的在4.6ppm的峰(c)移位至4.1ppm。仅在MPEG-COOH上观察到来自琥珀酸的在2.8和2.2ppm的亚甲基质子(d和e)和在12.1ppm的COOH基团质子(f)，这证实了用羧酸顺利封端MPEG。图4A示出羟基封端的BPLP的¹H-NMR光谱。化学移位包括在1.1ppm的来自聚(丙二醇)的甲基的另外的峰。图4B示出与MPEG-COOH偶联的BPLP的¹H-NMR光谱。来自疏水嵌段和亲水嵌段的所有特征峰都存在于共聚物中，但缺少在12.1ppm的COOH峰。应注意，图3B中位于2.3ppm的质子e移位至3.1ppm(在图4B中标记为d)，这证实了相邻羧基顺利改性成酯基。另外，相比单独的疏水嵌段光谱，在两亲嵌段共聚物的FTIR光谱中也观察到羟基峰的显著减小(图2)。

使用不同分子量的PPG(425、725和2000Da)以及MPEG(750、2000和5000Da)来提供一系列ABPLP。可以将ABPLP溶解在多种溶剂中，包括丙酮、四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、氯甲烷、以及二甲亚砜(DMSO)。当分散在水溶液中时，ABPLP还可以形成胶束，如实例2中所述。

实例2

胶束

作为两亲共聚物，实例1的ABPLP能够在水性介质中自组装成纳米级胶束。确切地说，为了制备ABPLP胶束溶液，将100mgABPLP溶解在5.0mL丙酮中以制备2.0％w/v溶液。然后，在轻轻搅拌下将500μL的2.0％w/v聚合物溶液逐滴添加到20mL去离子水中。允许丙酮在室温下蒸发几个小时，以产生胶束的水溶液。

图5示出ABPLP的结构，并且图6和图7示出胶束由这些ABPLP的形成。如图6所示，在水溶液中，包含荧光疏水嵌段的ABPLP共聚物可以自组装成核-壳(胶束)结构，这些结构在它们的核中包封疏水药物。

在透射电镜术(TEM)下，ABPLP-3胶束是球形的并且直径为约60nm(图7)，这与通过动态光散射的大小测量值一致(平均直径为68nm，并且多分散性指数为0.17)(图8)。没有观察到粒子聚集，并且使用低分子量PPG合成的ABPLP，如ABPLP-1和ABPLP-2，分别展示出178nm和107nm的更高的粒子大小。然而，使用更高分子量PPG合成的ABPLP，如ABPLP-3，展现出68nm的更小的粒子大小。另外，随着亲水嵌段分子量增加，粒子大小被进一步减小，如ABPLP-4(53nm)和ABPLP-5(48nm)的情况。

通过临界胶束浓度(CMC)确定胶束的热力学稳定性。确切地说，通过荧光探针技术测定水溶液中两亲共聚物的CMC，其中使用芘作为疏水荧光探剂。在室温下使用ShimadzuRF-5301PC荧光分光光度计获取样品的荧光光谱。如利恰尔迪(Licciardi)等人，国际制药学杂志(Int.J.Pharm.)2010,396,219中所述制备负载芘的胶束溶液。简言之，将已知量的芘的丙酮溶液添加到10mL小瓶中，并且允许丙酮蒸发。接着，制备不同浓度(1×10^-4至10mg/mL)的ABPLP溶液(芘的终浓度为6.0×10^-7M)以供进一步分析。在室温下记录芘的激发光谱和发射光谱，并且基于聚合物浓度分析338nm和333nm光谱处的峰强度比(I₃₃₈/I₃₃₃)。从曲线弯曲处的切线与通过最低浓度点的切线的交点取CMC值。

图9示出强度比I₃₃₈/I₃₃₃芘相对ABPLP-3在水性介质中的log浓度(C)的曲线图。随着两亲共聚物中PPG疏水嵌段的比例增大，ABPLP-1、ABLP-2和ABPLP-3的CMC值(分别为0.012、0.006和0.004mg/mL)似乎降低。从另一方面来说，ABPLP-3、ABPLP-4和ABPLP-5的CMC值经计算分别为0.004、0.005和0.010mg/mL。这些结果提供在下表I中。当疏水嵌段的长度保持不变时，CMC值相对于增加的亲水嵌段(MPEG)长度而增大，这可能是由于亲水性增大。ABPLP较低的CMC值表示，ABPLP胶束潜在地在静脉给予后更稳定。基于“盐析”效应，在离子血液溶液中，预期会出现甚至更低的CMC值。

表I.嵌段共聚物胶束的特性

为了证实胶束形成，针对不同ABPLP胶束，在高于或低于CMC的浓度下通过DLS测量ABPLP胶束的大小，并且与相对应的BPLP的纳米粒子进行比较。在稀释至低于CMC(0.002mg/mL)后，所有的ABPLP胶束都完全分解，并且通过DLS不能检测出大小，而BPLP纳米粒子即使在非常低的浓度下也表现为稳定的固态胶体溶液(图10)。另外，ABPLP胶束在去离子水中展示出在-20至-27mV范围内的负ζ电位(表I)，这也有助于胶束稳定性，因为强的静电排斥可以将胶束聚集降到最低。

使用装备有动态光散射(DLS)检测器的ζ电位分析器(ZetaPALS，纽约州豪斯维尔市鲁克海文仪器公司(BrookhavenInstruments,Holtsville,NY))在低于和高于CMC值的浓度下测量ABPLP胶束和BPLP粒子的流体动力学直径、多分散性、以及表面电荷。嵌段共聚物胶束的表面几何形状通过透射电镜(JEOL1200EX，日本东京)来表征。在80kV的加速电压下运行该TEM。通过将聚合物胶束小滴沉积到涂覆碳的网格铜载网上来制备用于TEM观测的样品。沉积后，用一条滤纸将水溶液吸走，并且使之干燥。

还调研ABPLP的荧光特性，包括与相对应的BPLP进行比较。在ShimadzuRF-5301PC荧光分光光度计上获取BPLP和ABPLP聚合物和胶束溶液的光致发光光谱。将每种胶束溶液的最佳激发波长确定为产生最高发射强度的波长。在此研究中，在360nm处激发BPLP和ABPLP，并且对于所有样品将激发和发射狭缝宽度均设定在1.5nm，除非另行说明。

使用威廉姆斯(Williams)等人,分析员(Analyst)1983,108,1067的方法测量溶剂和胶束两种形式的ABPLP的荧光量子产率。以最佳激发波长扫描这些溶液。然后，对于同一溶液收集UV-vis吸光光谱，并且记下最佳激发波长下的吸光度。接着，制备具有梯度浓度的一系列溶液。将每种溶液的吸光度控制在0.01–0.1吸收单位范围内。还在10mm荧光试管中收集同一溶液的荧光光谱。计算并记下荧光强度，即荧光光谱的面积。测量具有不同浓度的聚合物溶液，并且绘制积分荧光强度对吸光度的图。根据等式2计算ABPLP的量子产率：

其中

Φ＝量子产率；斜率＝获自强度对吸光度曲线图的曲线的梯度；η＝溶剂的折射率；x＝指示样品的下标，并且ST＝指示标准品的下标。

使用蒽(在乙醇中Φ＝0.27)作为标准品。将ABPLP聚合物溶解在1,4-二噁烷中并且将蒽溶解在乙醇中。对于标准品和样品，将狭缝宽度保持相似。使用ShimadzuUV-2450分光光度计测量吸光度。根据比尔-朗伯定律计算BPLP和ABPLP的摩尔吸光系数(ε，L·mol^-1·cm^-1)，其中A＝εCL。一式三份进行所有实验。图11示出量子产率测量的ABPLP-1、ABPLP-2和ABPLP-3的强度-吸光度曲线。

一种代表性ABPLP(ABPLP-Cys，0.2摩尔比)的结果如下。与相对应的BPLP-Cys相比，ABPLP-Cys胶束也显示出在水中390-550nm范围内的强荧光发射，其中峰值波长在446nm(图12)。然而，当在350nm激发时，相比在1,4-二噁烷中的BPLP-Cys聚合物的量子产率，胶束形式的ABPLP-Cys的量子产率显著减小(图13)。利用其他ABPLP共聚物观察到相同的效果(图11，表II)。例如，在1,4-二噁烷溶液中，ABPLP-1、ABPLP-2、ABPLP-3、ABPLP-4和ABPLP-5的量子产率分别为0.453、0.443、0.447、0.434和0.424。呈胶束形式时，量子产率分别显著减小至0.046、0.072、0.158、0.256和0.266(表II)。从另一方面来说，发现与1,4-二噁烷溶液中的相对应BPLP相比，所有胶束形式的ABPLP的摩尔吸光系数(ε)明显更高。

表II.嵌段共聚物和胶束的一些特性

还调研ABPLP胶束的光稳定性并且与有机荧光染料罗丹明-B进行比较。在连续UV激发3h后，ABPLP胶束溶液的荧光强度仅降低初始强度的1％，这表明了优异的光稳定性。相比之下，罗丹明-B在相同实验时间段内损失大概初始荧光强度的10％。

另外，使用不同的α-氨基酸合成ABPLP聚合物家族。例如，当用L-丝氨酸合成时，通过改变激发波长(从330至582nm)，ABPLP-Ser展现出从蓝到红的荧光颜色(发射峰集中在大约415nm至约600nm)。不旨在受理论限制，ABPLP-Ser的激发依赖性发射可能归因于红色边缘效应(REE)，其中可观察到嵌入刚性且高度粘性的介质中的极性且可旋转的荧光团产生可变的荧光发射。据信，在BPLP或ABPLP结构中，对于侧6元环荧光团可以将聚合物主链处理为粘性介质。ABPLP-Ser的6元环上的R基团(-CH₂OH)是高度可旋转的，并且因此可以促成ABPLP-Ser的激发依赖性荧光。另外，在BPLP-Cys或ABPLP-Cys形成的过程中还有可能发生H₂S消除，这导致双键形成，从而使该6元环的偶联体系扩充(图14)。双键可以限制荧光团的旋转，这能够解释为什么ABPLP-Cys不显示激发依赖性荧光。

持续6周的时间监测含水体系(磷酸盐缓冲盐水，pH7.4)中ABPLP胶束的长期荧光稳定性(图15)。在第一周，对于所有胶束体系而言，胶束荧光强度都几乎不变，随后在第2周荧光强度增加，之后连续下降。此结果可以表明，ABPLP胶束在第一周维持其热力学稳定性，并且接着由于聚合物链解离而在2周后展示出更高的荧光强度。不旨在受理论限制，据信后来荧光强度的连续降低是因为ABPLP的BPLP链的降解。

实例3

成像和治疗患病组织的方法

为了证实ABPLP胶束用于成像和/或治疗应用的潜力，如下在体外和体内检验实例2的胶束的细胞摄取和荧光成像。

使用溶剂蒸发方法制备负载紫杉醇(PTX)的ABPLP胶束。具体地说，将5mLDMF中的ABPLP(100mg)聚合物与25mgPTX(一种在药物研究中广泛使用的疏水抗癌药物)混合。将该混合物在密闭容器中搅拌2h。在轻轻搅拌下将500μL该聚合物/药物溶液逐滴添加到20mL去离子水中。之后，使用分子量截留值为500Da的透析袋用去离子水对该混合物进行透析，持续24h。为了测定药物载量(DL)和包封效率(EE)，将载药的胶束在12000rpm下离心。接着，在227nm下通过SHIMADZUUV-2450分光光度计测定上清液中的PTX。DL定义为PTX与胶束的百分比，并且EE定义为PTX的实际量与PTX的初始量的百分比。

透析后，在37℃下在作为释放介质的100mL磷酸盐缓冲盐水(PBS；pH7.4)中进行体外药物释放研究。将10mL负载PTX的ABPLP胶束放置在透析袋(MW截留值为500Da)中。然后将该透析袋浸入释放介质中，并且在恒温(37℃)下保持在水平的实验室振动机上。为了测量药物释放含量，周期性地移除样品(1mL)并且替换等效量的新鲜PBS。在227nm下用UV-可见分光光度计分析释放的PTX的量。使用SHIMADZUUV-2450分光光度计测量吸光度。对于每个样品，一式三份进行实验。

根据制造商的方案针对NIH-3T3成纤维细胞使用比色MTS测定(CellTiterAQ_ueous单溶液细胞增殖检测试剂盒(CellTiterAQ_ueousOneSolutionCellProliferationAssay)，威斯康星州麦迪逊市普洛麦格公司(PromegaCorp.,Madison,WI))计算ABPLP的相对细胞毒性效应。简言之，在37℃，5％CO₂下将在DMEM补充培养基的100μL3T3小鼠成纤维细胞(5×10⁴个细胞/mL)、10％胎牛血清、以及1％青霉素/链霉素(100U/mL青霉素和100μg/mL链霉素)在96孔板(纽约州科宁市科宁公司(CorningInc.,Corning,NY))中培养24h。然后去除培养基并且用在完全DMEM培养基中不同浓度(0–1mg/mL)的ABPLP胶束溶液替换。在孵育24后，将培养基用100μL新鲜培养基和20μLMTS储备溶液替换。将培养物另外孵育4h，并且使用酶标仪在490nm下测量溶解的四氮唑盐溶液的吸光度。通过以下等式计算相对细胞活力：相对细胞活力(％)＝(OD治疗/OD对照)×100，其中OD是在不存在共聚物的情况下获得的，而OD处理是在存在共聚物的情况下获得的。估算相对对照(接触正常培养基的细胞)的细胞存活百分比。

使用如以上所描述的MTS测定针对PC3细胞计算负载PTX的ABPLP胶束的药理学活性。将200μL不同稀释度的负载PTX(0.01至0.25mg/mL)的ABPLP-3胶束与在96孔板中培养的PC3细胞(5×10⁴)一起孵育。在不同时间点(4、12、24和48h)进行MTS测定，以了解载药的ABPLP胶束的药理学效应。无药ABPLP-3(0.5mg/mL)和0.25mg/mLPTX分别用作阳性对照和阴性对照。估算相对对照(接触正常培养基的细胞)的细胞存活百分比。

使用两亲嵌段共聚物ABPLP-3来形成用于细胞成像的代表性胶束，因为这种共聚物与其他ABPLP相比展示出最低的CMC(0.004mg/mL)。将3T3小鼠成纤维细胞以5,000个细胞/mL的密度预接种在无菌盖玻片上。在细胞生长至大约60％汇合后，用PBS洗涤盖玻片，转移到新的培养皿中，并且用0.5mg/mL的ABPLP-3胶束溶液孵育。在于37℃下孵育3h后，通过PBS洗涤细胞并且在荧光显微镜下进行观察。为了进行长期的细胞摄取研究(在用胶束溶液孵育细胞3h后)，将胶束溶液替换成培养基并孵育所希望的持续时间，并且在荧光显微镜下进行观察。

对于体内生物成像研究中的胶束，将不同浓度(0.0625至1g/L)的ABPLP胶束溶液通过过滤通过针筒式滤器(0.22μm)来灭菌，并且注射到C57BL/6小鼠中，该小鼠购自泰康利农场(TaconicFarms)(纽约州日耳曼敦(Germantown,NY))。30分钟后，使用KodakIn-VivoFXPro系统(美国康涅狄格州纽黑文市锐珂医疗保健公司(CarestreamHealthInc.,NewHaven,CT,USA))在510nm的激发波长和535nm的发射波长下对小鼠成像。在注射部位上进行背景校正后绘制相关区域，并且使用锐珂医疗分子成像软件，网络版本4.5(CarestreamMolecularImagingSoftware,NetworkEdition4.5)(锐珂医疗保健公司)计算荧光图像中所有像素的平均荧光强度。遵循阿林顿的德克萨斯大学的动物管理和使用委员会(IACUC)的规则管理动物。

结果如下。孵育3小时后，使用ABPLP胶束以荧光颜色标记NIH3T3成纤维细胞。这些胶束可能仅在第3小时积聚在细胞表面上，因此整个细胞体呈现荧光。当在第9小时对细胞成像时，细胞核是明显的并且细胞质标记有蓝色，这表明胶束被细胞摄取。当与NIH3T3成纤维细胞一起孵育24h后，在1至1000μg/mL范围内的浓度下ABPLP胶束未对细胞显示出明显的细胞毒性。还注意到，具有较小胶束大小的ABPLP(如ABPLP-3、ABPLP-4和ABPLP-5)即使在高浓度(>500μg/mL)下也是无毒的(图16)。

为了核实体内成像的潜力，将不同浓度的ABPLP胶束溶液通过27-计量注射针皮下注射到小鼠中。使用非侵入性体内成像系统检测ABPLP胶束。当胶束浓度从0.0625mg/mL增加至1mg/mL时，信号强度加倍。当密切局部观察注射部位的外围组织时，ABPLP胶束未诱导发红或明显的刺激。

为了证实ABPLP胶束用于癌症药物递送的效用，使用紫杉醇(PTX)作为体外药物递送和细胞培养研究的癌症药物模型。观察到，所有ABPLP胶束均具有高的药物(PTX)载量和包封效率(分别为20.6％至22.78％和81.57％至91.12％)，如表III所示。PTX从不同ABPLP胶束释放的曲线示出在第一阶段长达10h的初始瞬爆释放(初始载量的约50％)，随后在长达96h时间段内的持续释放(图17)。当与人前列腺癌细胞系(PC-3)一起孵育时(图18)，对于用含0.5mg/mL无药物胶束的培养基孵育的细胞来说，未观察到细胞毒性的征兆。然而，负载PTX的ABPLP胶束导致延迟的细胞毒性，其中在第24小时的最终毒性与游离PTX相当。分别使用无药物胶束(0.5mg/mL)和游离PTX(0.25mg/mL)作为阴性对照和阳性对照。将PTX溶解在1％DMSO中。

表III.胶束的一些特性

实例4

嵌段共聚物

如下文所描述的制备一系列根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物。

概述

本实例的嵌段共聚物还可以被称为生物可降解的光致发光的聚内酯(BPLPL)。使用BPLP作为引发剂，经由内酯的开环聚合形成这些BPLPL。确切地说，BPLP的末端羟基允许单体如丙交酯开环聚合来制备完全可降解的三嵌段共聚物。在此实例中，描述了聚(L-丙交酯)-共-BPLP(BPLP-PLA或BPLP-PLLA)。然而，还以类似方式合成了BPLP与聚(D,L-丙交酯)、聚乙交酯和聚(ε-己内酯)的类似共聚物的家族。所得BPLPL共聚物具有与聚内酯类似的物理和热特性，同时提供可调的固有荧光性。BPLPL可以进一步使用以下命名来描述：BPLP-[氨基酸]-[丙交酯][丙交酯与BPLP的摩尔比]。例如，命名“BPLP-Cys-PLA20”或“BPLP-Cys-PLLA20”是指使用半胱氨酸作为氨基酸并且使用L-丙交酯作为丙交酯单体由BPLP形成的嵌段共聚物，其中起始材料中丙交酯与BPLP的摩尔比为20:1。此实例中使用的BPLP:丙交酯摩尔比为1:20、1:50和1:100。另外，通过使用聚乙二醇(PEG)作为起始材料BPLP的二醇，制成了水溶性的BPLP(WBPLP)。在与PLA共聚后，制成了两亲的生物可降解的光致发光的WBPLP-PLA。在此描述的BPLPL可以用作可通过荧光成像非侵入性地追踪的医用植入物或支架，并且还可以用作用于靶向治疗诊断应用的无标记成像探针/药物递送装置。

材料与方法

BPLPL的合成。如上文实例1中所描述的首先使用1:1.1摩尔比的柠檬酸和二醇合成具有末端羟基的BPLP预聚合物。选择L-半胱氨酸和L-丝氨酸来合成BPLP-Cys和BPLP-Ser。使用聚乙二醇(M_n＝200)来制备水溶性的BPLP(WBPLPs)。使用预BPLP作为大分子引发剂经由酶催化的开环聚合来合成BPLPL。典型地，将冷冻干燥的BPLP添加到干燥的100mL烧瓶中，并且接着将内酯(例如，L-丙交酯)(通过重结晶纯化两次)以与BPLP的不同比率添加到该烧瓶中。接着，将猪胰脂酶(PPL，在真空下干燥过夜)以与内酯为5％的比率添加到该烧瓶中。通过真空将烧瓶抽空并且用氮气吹扫三次，接着密封并加热至100℃且在该温度下保持72小时。将该共聚物溶解在氯仿中，并且通过过滤通过烧结过滤器来去除PPL。将聚合物溶液在减压下浓缩并且然后在冷的甲醇中沉淀。当WBPLP用于合成两亲共聚物时，将产物用二甲亚砜(DMSO)溶解并且在过滤后在冷的去离子(DI)水中沉淀。

膜、纳米粒子、胶束以及纳米纤维的制备。通过将BPLP-PLA的氯仿溶液浇铸到泰氟隆模具上，随后蒸发氯仿来制备BPLP-PLA膜。使用纳米沉淀技术制备BPLP-PLA纳米粒子。确切地说，将5mgBPLP-PLA聚合物溶解在5mLTHF中。将聚合物溶液逐滴添加到50mL去离子水中。以700rpm的速度搅拌该溶液，并且允许溶剂在室温下完全蒸发。以类似方式制造WBPLP-PLA胶束。通过在18kV和2.5μL/min下将12％wtBPLP-Ser-PLA50氯仿溶液电纺丝到铝板上来制造荧光BPLP-PLA纳米纤维。

聚合物表征。在室温下收集FTIR光谱。为了制备FTIR样品，将BPLP-PLA共聚物溶解在氯仿中并且浇铸到溴化钾压片上。允许溶剂在化学通风橱中蒸发过夜。在室温下使用Nicolet6700FT-IR分光计(赛默飞世尔科技公司)收集FTIR光谱。对于¹H-NMR测量，将10mg聚合物溶解于1mL氘化的氯仿或DMSO中。在室温下在JEOL500MHz分光计上收集NMR光谱。如下使用凝胶渗透色谱法(GPC)测定分子量。将共聚物溶解氯仿中并且使用Shimadzu高效液相色谱(HPLC)系统进行分析，该系统配备有PhenomenexPhenogel5μ10E3SEC柱、WyattminiDAWN光散射检测器、以及OptiLabRI检测器。

光致发光特性。使用ShimadzuUV-2450分光光度计收集UV-vis吸收光谱。在DMSO中制备共聚物的稀释溶液。使用ShimadzuRF-5301PC荧光分光光度计获得所有光致发光光谱。对于所有样品将激发和发射狭缝宽度均设定在1.5nm，除非另行说明。通过威廉姆斯等人，分析员1983,108,1067的方法测定所有样品的量子产率。使用蒽(在乙醇中量子产额＝0.27)作为标准品。

热特性。在差示扫描量热器(DSC，TA仪器公司的Q2000)上以10℃/min的斜坡速率进行热分析。使用TA仪器公司的TGAQ500热重量分析仪以10℃/min的斜坡速率从0℃到500℃测量共聚物的热降解。

体外降解。通过将50mg共聚物放置在含10mL磷酸盐缓冲盐水(PBS)(pH＝7.4)的管中来实施BPLP-PLA共聚物的体外降解。将所有共聚物样品在37℃下孵育持续预定的时间点。在预定的孵育期后，将样品取出并用水洗涤并冻干。基于剩余共聚物的质量来表征降解。还通过荧光损失来监测体外降解。

细胞培养和体外研究。使用NIH3T3成纤维细胞评估聚合物的细胞相容性，这些细胞是在75cm²组织培养烧瓶中使用补充10％胎牛血清(FBS)和1％抗生素的杜氏改良培养基(DMEM)培养的。将细胞胰蛋白酶化，离心，并且悬浮在培养基中以获得5×10⁵个细胞/mL的接种密度。将200μL悬浮液添加到96孔板中。然后将细胞在37℃、5％CO₂和95％湿度下孵育24小时。接着以不同浓度添加BPLP-PLA共聚物或对照聚合物(BPLP聚合物或聚(L-丙交酯)(PLLA)聚合物)的纳米粒子。使用MTT测定来评价4小时和24小时后细胞的活力。将获得的数据归一化为在组织培养板上培养的细胞的活力。

细胞摄取和荧光标记。还在体外检验荧光纳米粒子的细胞摄取。以5,000个细胞/mL的接种密度将3T3成纤维细胞接种到无菌盖玻片上。在进行摄取研究前，允许细胞粘附并且生长24小时。将盖玻片用PBS洗涤并且转移到陪替氏培养皿中。在与BPLP-Ser-PLA50纳米粒子(100μg/mL)一起孵育4小时后，抽出培养基并且用PBS洗涤细胞三次以去除还未被摄取的过量纳米粒子。将细胞用2.5％戊二醛固定2小时。固定后，将盖玻片安装到载玻片上，并且在配备有NikonE500照相机(8.4V，0.9A，日本尼康公司(NikonCorp.,Japan))的LeicaDMLP荧光显微镜(伊利诺伊州班诺克市徕卡显微系统公司(LeicaMicrosystems,Bannockbum,IL))下成像。

体内降解。为了测量体内降解，将具有8mm直径和1mm厚度的BPLP-Ser-PLA20圆盘皮下植入到6周龄裸鼠中(总共使用32个裸鼠)。在每个设计的时间点，通过具有580nm激发光源的Maestro^TM体内荧光成像系统(加利福尼亚州山景城卡力普生命科学有限公司(CaliperLifer,MountainView,CA))对小鼠成像。在消除自发荧光信号后，计算荧光强度。在2、4、6、8、10、12和16周的植入期后，处死四只小鼠以测量BPLP-Ser-PLA20圆盘的重量损失。将所有样品从外围组织中小心取出，用PBS洗涤，冻干并称重。

体内生物相容性评估。为了评估体内宿主反应，将BPLP-PLA共聚物的膜皮下放置在处于深度异氟烷-O₂全身麻醉下的1岁雄性斯普拉道来大鼠(印第安纳州印第安纳波利斯市哈伦斯普拉道来公司(HarlanSpragueDawley,Inc.,Indianapolis,IN))中。每天观察所有动物随实验期推移在行为方面的任何变化。在每个预定时间点(第7天和第60天)，用过量CO₂处死三只动物，并且收获聚合物与外围组织以便进一步评估。外植体通过渗入10％福尔马林中2天来固定。将样品在自动组织处理器上处理，包埋在固体石蜡中并且切成4μm的切片。将来自外植体不同区域的6个载玻片利用苏木精和伊红染色来染色。使用配备有NikonE500照相机(日本尼康公司)的LeicaDMLP显微镜(徕卡显微系统公司，伊利诺伊州班诺克)检验横切面。

肿瘤靶向成像。对于体内肿瘤靶向和成像测试，使用皮下乳癌模型。确切地说，将1×10⁵个MCF7细胞注射到6周龄裸鼠的背上。将BPLP-Ser-PLA50纳米粒子通过EDC/NHS化学法与叶酸盐偶联，之后将这些纳米粒子以5mg/mL的浓度和200μL的体积经由尾静脉注射。在注射后4小时和6小时，通过如以上所描述的Maestro^TM体内荧光成像系统对动物进行成像。在8小时后处死动物，并且取出所有器官以经由荧光成像研究体内分布。

结果

表IV提供如以上所描述而制备的不同BPLPL的特性。¹H-NMR和FTIR证实BPLP-PLA的化学结构含有BPLP和PLA两者的官能团。在下表IV中，“BPLP:LA”是指BPLP与丙交酯的摩尔进料比；“CA:LA”是指BPLP中柠檬酸与丙交酯的摩尔比(如通过¹H-NMR所测定)；“M_W(NMR)”是基于如通过MALDI-MS所测定的BPLP引发剂的1300Da的分子量，如根据¹H-NMR所估算的重均分子量(道尔顿)；“M_W(GPC)”是如通过凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重均分子量(道尔顿)；“产率”是反应产率％，测定为所得聚合物的重量与用于形成该聚合物的单体的总重量的比率；并且“QY”是量子产率。

所有BPLP-PLA共聚物发射出强的荧光，如图19和图20所示。对于BPLP-Cys-PLA，最大发射(441nm)和激发(377nm)稍微不同于BPLP-Cys预聚合物。在相同浓度(10mg/mL)下，具有更长PLA嵌段的共聚物展现出降低的荧光强度(图19)。BPLP-Ser-PLA展现出可调的荧光，其中荧光发射依赖于激发波长。如图20所示，BPLP-Ser-PLA50展示出从350nm至700nm的荧光发射峰。另外，BPLP-Cys-PLA共聚物展现出高达51％的量子产率(表IV)。

表IV.嵌段共聚物的一些特性

BPLP-PLA是塑料状的并且是热稳定的。图21示出具有不同分子量的BPLP-Cys-PLA共聚物的DSC热图。具有更长的PLA嵌段，玻璃化转变温度(Tg)逐渐增加。对于BPLP-Cys-PLA100，Tg高于40℃。BPLP-Ser-PLA和WBPLP-PLA也展现出相同的趋势，如图22所示。当热分解时，BPLP-Cys-PLA20在120℃下展现出轻微的重量损失，这可能是因为BPLP的交联。然而，对于BPLP-Cys-PLA100在280℃之前没有观察到重量损失。

如图23所示，基于所使用的丙交酯的量，还可以调整BPLP-PLA纳米粒子大小、胶束大小、以及药物递送特征。另外，还可以改变两亲WBPLP-PLA胶束的CMC。例如，WBPLP-Cys-PLA20和WBPLP-Cys-PLA50的CMC分别为1.283×10^-2g/L和7.262×10^-3g/L。另外，在此描述的嵌段共聚物的纳米粒子和胶束两者在溶液中均展现出强的荧光，如图24所示。此外，BPLP-Ser-PLA50纳米粒子在体外被3T3成纤维细胞摄取并且通过荧光显微镜法成像，由此证实这些探针的成像标记能力。另外，BPLP-PLA纳米粒子展现出相对于PLLA类似的体外细胞相容性，如图25和图26所示。还将BPLP-Ser-PLA50聚合物电纺丝成均匀的超精细纤维，这些纤维在显微镜下展现出强的光致发光。

BPLP-PLA的体外重量损失速率取决于PLA嵌段的长度(图27)。BPLP-Cys-PLA20在于PBS中孵育12小时后完全降解，同时BPLP-Cys-PLA100的降解速率与PLLA几乎相同。如以上所描述的，替代或除了通过重量损失之外，还可以通过荧光信号衰减测量BPLP-PLA的降解(图28)。如图29所示，当皮下植入裸鼠中时，BPLP-Ser-PLA20的重量在PBS中比在体内降低得更快。

为了评定体内生物相容性，将BPLP-Ser-PLA20共聚物的膜皮下放置在1岁雄性斯普拉道来大鼠中。选择PLLA和交联的BPLP作为对照。组织学分析显示，在植入1周和10周时，炎性细胞的存在。在植入1周后，所有样品的急性炎性反应都是温和的。与PLLA和交联的BPLP相比，BPLP-Ser-PLA20引发稍微更厚的外围纤维囊层。然而，在PLLA、CBPLP膜与BPLP-Ser-PLA20之间未观察到细胞密度和囊层厚度方面的显著性差异。在植入1周后，在植入的材料周围也观察到CD11b+细胞。免疫组织化学分析指示，相对PLLA而言，几乎相同量的CD11b+炎性细胞渗入CBPLP和BPLP-Ser-PLA20中。在第10周进行的慢性炎性反应评价揭示出所有植入物更厚的纤维囊，而BPLP-Ser-PLA20显示出稍薄的囊层和更小的细胞密度，相比PLLA没有显著性差异。

为了证实在完全降解下靶向分子成像的可行性，将叶酸盐偶联到BPLP-Ser-PLA50纳米粒子上作为靶向配体。在静脉注射通过尾静脉后，纳米粒子在裸鼠乳癌模型的肿瘤位点处积聚，如通过荧光成像所检测的。活体外荧光成像还确认大部分纳米粒子定位在肿瘤处，只有一点点被肝脏摄取。

实例5

嵌段共聚物

如下制备一系列根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物。确切地说，如上文实例4所描述的制备BPLPL。在本实例中，该BPLP嵌段/预聚合物是由柠檬酸、1,8-辛二醇、以及L-半胱氨酸(摩尔比：1:1.1:0.2)形成。BPLPL包含BPLP-共-PLGA共聚物，这些共聚物是使用2-乙基己酸亚锡作为催化剂经由D,L-丙交酯和乙交酯的开环聚合反应形成的。简言之，将不同摩尔比的D,L-丙交酯和乙交酯添加到具有不同量的BPLP的烘干的反应管中。然后添加在干二氯甲烷中呈溶液的按重量计0.1％(基于BPLP、D,L-丙交酯、以及乙交酯的混合物的总重量计)的锡催化剂。在真空下蒸发二氯甲烷1h。然后通过三个循环的吹扫和抽空将该管放置在真空下。在真空下密封该管，并且将其浸入160℃的油浴中持续48h。48h后，将反应产物冷却至环境温度。将该固体反应产物溶解在氯仿中并且用过量纯乙醇沉淀几次以去除未反应的起始材料。然后通过真空过滤回收BPLP-共-PLGA共聚物，并且在室温下真空干燥。对于不同共聚物，D,L-丙交酯和乙交酯的摩尔比是75:25和50:50。对于不同共聚物，BPLP与D,L-丙交酯和乙交酯总量的比是1:50、1:100、或1:200。命名“BPLP-共-PLGA50/50100”表示通过50:50的D,L-丙交酯与乙交酯比率以及1:100的BPLP与丙交酯比率合成的共聚物。

图30示出上文描述的一系列BPLP-共-PLGA的荧光发射。图31示出上文描述的一系列BPLP-共-PLGA和BPLP-共-PLGA膜的机械特性。

使用乳化-蒸发技术制备BPLP-共-PLGA的纳米粒子。确切地说，将BPLP-共-PLGA75/25100共聚物分散在氯仿中。将该氯仿溶液添加至聚乙烯醇(PVA)的水溶液中，随后用超声进行处理。此过程提供用PVA壳稳定化的BPLP-共-PLGA纳米粒子。机械搅拌所得乳液，以允许氯仿蒸发并且将PVA壳从BPLP-共-PLGA纳米粒子中去除。然后将BPLP-共-PLGA进一步纯化并冻干。基本上球形的纳米粒子具有180.9nm的平均直径。另外，纳米粒子在水中展现出荧光并且以1mg/mL的浓度被hSMC摄取。

实例6

嵌段共聚物的支架

如下制备根据在此描述的一个实施例的嵌段共聚物的支架。如以上所描述的制备BPLPL嵌段共聚物并且将其分散在如1,4-二噁烷的溶剂中。还通过研磨盐(NaCl)催化剂并将其筛分成不同粒级(50-1000μm)来制备盐粒子。然后将这些盐粒子添加至不同浓度(5-50重量％)的嵌段共聚物分散液中以提供多孔支架。确切地说，可以搅拌盐和共聚物的浆液直到去除大部分溶剂为止，从而产生同质的粘性糊状物。然后将该糊状物添加至一个模具中，如具有所希望的内径的圆柱形泰氟隆模具中。溶剂蒸发后，可以将该支架在烘箱(如维持在80-100℃的烘箱)中热后聚合或交联，持续1-3天。然后可以通过将该支架浸入蒸馏水中来沥滤出盐。

本发明的不同实施例已被描述来实现本发明的不同目的。应认识到这些实施例仅说明本发明的原理。在不背离本发明的精神和范围的情况下，许多修改及其改编对于本领域技术人员将是显而易见的。

Claims (30)

1.一种嵌段共聚物，包含：

第一嵌段，该第一嵌段包含由以下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)多元醇、以及(iii)氨基酸；以及

第二嵌段，该第二嵌段包含不同于该第一嵌段的聚合物或寡聚物的聚合物或寡聚物。

2.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该多元羧酸或多元羧酸等效物包括柠檬酸、柠檬酸盐、或柠檬酸的酯。

3.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该多元醇包括α,ω-正烷烃二醇。

4.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该多元醇包括聚(乙二醇)。

5.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该多元醇包括聚(丙二醇)。

6.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该氨基酸包括α-氨基酸。

7.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该氨基酸包括烷基取代的α-氨基酸。

8.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该氨基酸形成该第一嵌段的聚合物或寡聚物的侧基。

9.如权利要求8所述的嵌段共聚物，其中该氨基酸通过该氨基酸与该多元羧酸或多元羧酸等效物之间的酯键和/或酰胺键键合至该第一嵌段的聚合物或寡聚物的主链。

10.如权利要求9所述的嵌段共聚物，其中该氨基酸与该多元羧酸或多元羧酸等效物形成6元环。

11.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第一嵌段的聚合物或寡聚物由一个或多个化学式(A)单体、一个或多个化学式(B)、(B′)或(B″)单体、以及一个或多个化学式(E)单体形成：

以及

其中R₁、R₂以及R₃独立地是-H、-CH₃、-CH₂CH₃或M⁺；

R₄是-H；

R₅是-H、-OH、-OCH₃、-OCH₂CH₃、-CH₃或-CH₂CH₃；

R₆是-H、-CH₃或-CH₂CH₃；

R₇是氨基酸R基团；

M⁺是阳离子如Na⁺或K⁺；并且

n和m独立地是范围为1至20的整数。

12.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第一嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式(I)结构：

其中R₇是氨基酸R基团；

各R₈独立地是-H或-CH₃；

各R₉独立地是-H或

表示具有化学式(I)结构的重复单元的另外的链；并且

m和n独立地是范围为2至20的整数。

13.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第一嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式(II)结构：

其中各Y独立地选自选自下组，该组由以下各项组成：结构(a)、(b)、以及(c)：

以及

其中*表示为各-CH₂-基团与Y结合的连接点的碳原子；

各R₇独立地是氨基酸R基团；

各x独立地是从2至12的整数；

n是2至12；并且

至少一个Y是结构(b)。

14.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第一嵌段是疏水的。

15.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第一嵌段是亲水的。

16.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段的聚合物或寡聚物包括聚(乙二醇)。

17.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段是由包含至少一个羧酸末端的亲水聚合物或寡聚物形成。

18.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段是由包含一个羧酸末端和一个烷基末端的亲水聚合物或寡聚物形成。

19.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段的聚合物或寡聚物包括聚内酯。

20.如权利要求19所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段的聚合物或寡聚物包含聚-D,L-丙交酯、聚-D-丙交酯、聚-L-丙交酯、聚乙交酯、聚己内脂、或上述物质中的一种或多种的混合物或共聚物。

21.如权利要求19所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式(III)、化学式(IV)、或化学式(V)结构：

以及

其中

n是2至100。

22.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段具有约1000至约20,000的重均分子量。

23.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该嵌段共聚物是两亲的。

24.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该嵌段共聚物包含由一个或多个疏水嵌段连接的多个亲水嵌段。

25.如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该嵌段共聚物具有化学式(VI)结构：

A-B-A(VI)，其中

B是第一嵌段，该第一嵌段包含由以下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)多元醇、以及(iii)氨基酸；并且

各A独立地是包含聚内酯的第二嵌段。

26.一种由两亲聚合物形成的胶束，该两亲聚合物包含：

包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段；以及

包含疏水聚合物或寡聚物的至少一个疏水嵌段，

其中该亲水聚合物或寡聚物和/或该疏水聚合物或寡聚物是由以下各项的反应产物形成：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)多元醇、以及(iii)氨基酸，并且

其中该亲水嵌段和该疏水嵌段通过酯键键合在一起。

27.如权利要求26所述的胶束，其中该胶束具有疏水核和亲水壳。

28.如权利要求27所述的胶束，进一步包含设置于该胶束的疏水核内的药物。

29.如权利要求26所述的胶束，其中该胶束是荧光胶束。

30.一种由权利要求1-25中任一项所述的嵌段共聚物形成的医疗装置。