CN111867646B

CN111867646B - 用于医疗装置的荧光聚合物涂层膜

Info

Publication number: CN111867646B
Application number: CN201980008004.5A
Authority: CN
Inventors: 安德烈·克里姆琴科; 博赫丹·安德修克; 孔诚浩; 米歇尔·黛安娜; 雷纳托·索尔斯
Original assignee: Anti Digestive Cancer Institute; Institute Of Minimally Invasive Imaging Guided Surgery; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite de Strasbourg
Current assignee: Anti Digestive Cancer Institute; Institute Of Minimally Invasive Imaging Guided Surgery; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite de Strasbourg
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2039-01-28
Also published as: EP3517146A1; KR20200115503A; KR102620144B1; DK3743126T3; CA3086097A1; ES2918398T3; EP3743126A1; CN111867646A; WO2019145532A1; JP7423547B2; EP3743126B1; US20200347243A1; JP2021512748A

Abstract

本发明涉及用于涂布医疗器械的在近红外光下可见的荧光聚合物涂层膜，以及制备所述NIR可见聚合物涂层膜的方法。

Description

用于医疗装置的荧光聚合物涂层膜

本发明涉及用于医疗装置的荧光聚合物涂层膜和通过所述荧光聚合物涂层膜涂覆医疗装置的方法。

在外科手术过程中，通常很难定位重要的解剖结构或病理位置，因为它们隐藏在其他结构后面或未暴露在器官外部。在腹腔镜手术中，还必须准确地定位手术器械的位置。由于近红外荧光深深地渗透到组织中和高的信噪比，近红外荧光已广泛用于外科手术中以可视化隐藏的器官或组织。使用近红外荧光(NIR)的图像引导手术可以减少器官损伤、提高手术的准确性并允许在难以接近的区域中进行手术。

因此，为了在使用NIR的图像引导手术过程中通过手术荧光成像系统看到特殊的医疗工具例如基准点，需要用荧光染料进行标记。

然而，大多数荧光染料如吲哚菁绿(ICG)不能直接用于外科手术，因为它们易于在体内扩散，这使得难以控制局部染料的扩散和染料向腹腔内的泄漏。此外，ICG不易与其他分子结合。

在过去的十年中，已经开发出用于涂覆外科和医疗器械的聚合物近红外荧光材料。当前，涂层几乎全部基于吲哚菁绿(ICG)，它是经FDA批准的最常用的人用近红外荧光染料。

例如，WO2017/151634描述了包含聚合物基质和荧光染料的组合物，其用于涂覆医疗装置，所述荧光染料如若丹明、吲哚菁绿或丹酰氯。

然而，发现基于ICG的聚合物涂层不能在光滑的表面上产生均质的涂层，并且在稳定性上有局限性。这意味着成像对比度不令人满意，并且在植入体内后会迅速消失。

实际上，用于涂覆基准点的现有技术具有以下缺点：

1)涂层的稳定性低，导致染料泄漏到组织中；

2)低亮度；

3)快速的化学和光化学降解(脱色)。

有必要提供一种新的近红外荧光材料，该材料适用于涂覆医疗和外科装置，并且与基于ICG的涂层材料相比，其具有改善的亮度和体内稳定性。

尽管非常困难，本发明的发明人已经观察到，在合适的反离子的帮助下，一类特定的近红外荧光染料可以稳定且均匀地固定在非常薄的聚合物层中。所述聚合物膜显示出高黏合性以使表面光滑，并且适合用作医疗装置上的涂层膜。与基于ICG的涂层膜相比，本发明的新涂层膜显示出改善的NIR荧光亮度和更好的体内稳定性。

此外，发明人已经开发出一种用于涂覆医疗装置的简单且快速执行的方法，该方法能够进一步提高涂层膜的体内稳定性。

本发明的第一方面涉及基于疏水性聚合物，特别是生物相容性疏水性聚合物的涂层膜，其包含反离子和属于长链花菁7.5衍生物家族的近红外染料及其类似物。

更详细地，本发明的这个方面提供了一种用于涂覆医疗装置的近红外光可见的荧光聚合物涂层膜，所述涂层膜是单层或多层疏水性聚合物，并且至少一个聚合物层包含离子荧光染料及其反离子，

所述荧光染料由式I表示

其中：

-R₈和R₉相同或不同，并且独立地选自：

-氢，或

-选自(C1-C20)烷基、环(C3-C20)烷基、(C2-C20)烯基、(C2-C20)炔基、杂环基、环(C3-C20)烯基、杂环(C2-C20)烯基、芳基、杂芳基、杂(C1-C20)烷基、(C1-C20)烷基芳基或(C1-C20)烷基杂芳基的基团，所述基团未被取代或被选自(C1-C5)烷基、芳基或-COOR₁₁的一个或两个取代基取代，R₁₁为(C1-C20)烷基，或

-式

的基团，其中E选自-O-、-S-、-Se-、-NH-、-CH₂-；R₁₀选自(C1-C20)烷基、环(C3-C20)烷基、(C2-C20)烯基、(C2-C20)炔基、杂环基、环(C3-C20)烯基、杂环(C2-C20)烯基、芳基、杂芳基、杂(C1-C20)烷基、(C1-C20)烷基芳基、(C1-C20)烷基杂芳基，R₁₀未被取代或被选自(C1-C5)烷基、芳基或-COOR₁₁的一个至三个取代基取代，R₁₁为(C1-C20)烷基，

-A₁为

且A₂为

-或A₁为

且A₂为

其中：

-R₂和R₄独立选自氢、卤素、(C1-C10)烷基、-OR₅、-NR₅R₆、-NO₂、-CF₃、-CN、-SR₅、-N₃、-C(＝O)R₅、-OC(＝)OR₅、-C(＝O)NR₅R₆、-NR₅C(＝O)R₆，其中R₅和R₆独立地选自氢、未经取代的(C1-C10)烷基、未经取代的(C2-C10)烯基、未经取代的(C2-C10)炔基、环(C3-C10)烷基、杂环基、环(C3-C10)烯基、杂环(C2-C10)烯基、芳基、杂芳基、芳基(C1-C10)烷基、杂(C1-C10)烷基、(C1-C10)烷基芳基、(C1-C10)烷基杂芳基；

-R₁和R₃独立地选自末端被疏水基团取代的(C1-C20)烷基、末端被疏水基团取代的环(C3-C20)烷基、末端被疏水基团取代的(C2-C20)烯基、(C2-C20)炔基、末端被疏水基团取代的杂环基、末端被疏水基团取代的环(C3-C20)烯基、末端被疏水基团取代的杂环(C2-C20)烯基、末端被疏水基团取代的芳基、末端被疏水基团取代的杂芳基、末端被疏水基团取代的杂(C1-C20)烷基、末端被疏水基团取代的(C1-C20)烷基芳基、末端被疏水基团取代的(C1-C20)烷基杂芳基，所述疏水基团选自甲基、乙基、甲氧基、乙氧基。

根据一个具体的实施方案，所述疏水性聚合物选自聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸丙酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸)、聚(丙交酯-co-乙交酯)、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、三乙酸纤维素、硝化纤维素、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚氨酯、聚苯乙烯及其与聚乙二醇的共聚物。

与基于ICG的聚合物涂层膜相比，本发明的涂层膜显示出改善的NIR荧光亮度。此外，所述涂层膜还更均匀、稳定，并且在光滑表面上具有显著更好的黏附力。

如本文所使用的，术语“涂层膜”是指在施加包含如前定义的式I的荧光染料和如后所述的反离子的聚合物溶液之后形成的单层或多层干燥的薄层。

不希望受理论束缚，这些益处可能是由于使用了如上定义的式I的疏水性花菁7.5衍生物和反离子。

实际上，上述式I的荧光染料比ICG更疏水，这可以帮助避免基于ICG的聚合物涂层膜遇到的溶解性问题。

式I的荧光染料可以在波长为650nm至1400nm、特别是700nm至1000nm的光下可见。

当所述涂层膜包含多个聚合物层时，一些聚合物层可以没有荧光染料及其反离子。本发明的涂层膜中的这些聚合物层可以提供保护或机械支撑功能。

根据本发明的一个实施方案，最外层基于生物相容性疏水性聚合物。

上述疏水性聚合物是生物相容性聚合物，或者可以通过常规方法例如与聚乙二醇组合制成生物相容性聚合物。

本文所用的术语“生物相容性疏水性聚合物”是指适用于活体动物或人类组织或系统的疏水性聚合物，其无毒、非炎性、非过敏性、非致癌，在医疗操作例如手术所必需的时间内不会对动物或人体造成伤害、炎症、免疫反应和/或致癌作用。

生物相容性聚合物的使用能够使得本发明的涂层膜与体内应用相容，例如用于涂覆医疗或外科装置。

在本发明的一个具体实施方案中，荧光染料由式II表示：

其中：

-A₁、A₂、R₉和E如前所述；

-R₁₂和R₁₃相同或不同，并且独立地选自氢、芳基、(C1-C5)烷基或-COOR₁₁，R₁₁为(C1-C20)烷基。

在本发明的一个更具体的实施方案中，荧光染料由式II(a)表示：

其中：

-A₁、A₂、R₉和E如前所述；

-R₁₂和R₁₃相同或不同，并且独立地选自芳基；

反离子是无机反离子。

在本发明的另一个具体实施方案中，提供一种用于涂覆医疗装置的在近红外光下可见的荧光聚合物涂层膜，所述涂层膜由疏水性聚合物特别是生物相容性疏水性聚合物、荧光染料和反离子形成，

所述荧光染料由式I表示

其中：

-R₈和R₉相同或不同，并且独立地选自氢、未经取代的(C1-C20)烷基、未经取代的环(C3-C20)烷基、未经取代的(C2-C20)烯基、未经取代的(C2-C20)炔基、未经取代的杂环基、未经取代的环(C3-C20)烯基、未经取代的杂环(C2-C20)烯基、未经取代的芳基、未经取代的杂芳基、未经取代的杂(C1-C20)烷基、未经取代的(C1-C20)烷基芳基、未经取代的(C1-C20)烷基杂芳基；

-A₁为

且A₂为

-或A₁为

且A₂为

其中：

-R₂和R₄独立选自氢、卤素、(C1-C10)烷基、-OR₅、-NR₅R₆、-NO₂、-CF₃、-CN、-SR₅、-N₃、C(＝O)R₅、-OC(＝)OR₅、-C(＝O)NR₅R₆、-NR₅C(＝O)R₆，其中R₅和R₆独立地选自氢、未经取代的(C1-C10)烷基、未经取代的(C2-C10)烯基、未经取代的(C2-C10)炔基、未经取代的环(C3-C10)烷基、未经取代的杂环基、未经取代的环(C3-C10)烯基、未经取代的杂环(C2-C10)烯基、未经取代的芳基、未经取代的杂芳基、未经取代的芳基(C1-C10)烷基、未经取代的杂(C1-C10)烷基、未经取代的(C1-C10)烷基芳基、未经取代的(C1-C10)烷基杂芳基；

-R₁和R₃独立地选自末端被疏水基团取代的(C1-C20)烷基、末端被疏水基团取代的环(C3-C20)烷基、末端被疏水基团取代的(C2-C20)烯基、末端被疏水基团取代的(C2-C20)炔基、末端被疏水基团取代的杂环基、末端被疏水基团取代的环(C3-C20)烯基、末端被疏水基团取代的杂环(C2-C20)烯基、末端被疏水基团取代的芳基、末端被疏水基团取代的杂芳基、末端被疏水基团取代的杂(C1-C20)烷基、末端被疏水基团取代的(C1-C20)烷基芳基、末端被疏水基团取代的(C1-C20)烷基杂芳基，所述疏水基团选自甲基、乙基、甲氧基、乙氧基，

-所述反离子是无机反离子或大体积有机反离子。

反离子的存在可有助于减少本发明涂层膜中荧光染料的聚集和自淬灭。

关于本发明，反离子选自：

-无机反离子，

-有机反离子，或

-选自四苯基硼酸根、四(五氟苯基)硼酸根、四(4-氟苯基)硼酸根、四苯基硼酸根、四[3,5-双-(三氟甲基)苯基]硼酸根、四[3,5-双-(1,1,1,3,3,3-六氟-2-甲氧基-2-丙基)苯基]硼酸根和四[全氟叔丁氧基]铝酸根的大体积有机反离子。

本文所用的术语“大体积有机反离子”是指带有芳香族和/或脂肪族残基的大的有机阴离子。

无机反离子的实例包括但不限于氯离子、高氯酸根、磺酸根、硝酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根。

有机反离子的实例包括但不限于乙酸根、甲酸根、丙酸根、脂肪酸阴离子、苯甲酸根、甲苯磺酸根。

为了避免荧光染料的聚集和自淬灭，除了使用适当的反离子以外，与聚合物层中的聚合物相比，还必须将荧光染料的重量控制在适当的范围内。优选地，聚合物层中荧光染料的重量为所述聚合物层中疏水性聚合物重量的0.1％至50％，特别是0.5％至10％，还更特别是1％。

在本说明书中，单独或组合使用的术语“烷基”是指具有指定碳原子数的带支链或直链的饱和烃基。如本文所使用的，术语“语“有指定碳原烷基”，其中x和y分别是不同的正整数，指具有x个至y个碳原子数的烷基。例如，本文所用的术语“碳原子数的烷基。烷基”、“““、“的烷基。烷基”、“““、“的烷基。烷基”、“““、“的烷基。例烷基”分别是指具有1个至20个碳原子、1个至10个碳原子、8个至20个碳原子或12个至18个碳原子的烷基。

烷基的实例可以是但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基。

术语“杂(C1-C10)烷基”、“杂(C1-C20)烷基”和“杂(C8-C20)烷基”分别是指如前定义的(C1-C10)烷基、(C1-C20)烷基或(C8-C20)烷基，其中一个或多于一个碳原子被氧、氮、磷或硫取代。杂烷基的实例可以是烷氧基(甲氧基、乙氧基等)、烷基巯基(甲基巯基、乙基巯基等)或烷氧基乙基(甲氧基乙基等)等。

术语“环烷基”是指由至少三个碳原子组成的环状饱和碳基环。术语“环(3-20)烷基”、“环(3-10)烷基”或“环(8-20)烷基”分别是指由3个至20个碳原子、3个至10个碳原子或8个至20个碳原子组成的环烷基。

环烷基的实例包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、环十四烷基、环十六烷基、环十七烷基、环十八烷基、环十九烷基、环二十烷基。

本文单独或组合使用的术语“烯基”是指具有至少一个碳-碳双键的指定碳原子数的带支链或直链的烃基。术语“原子数的带支链或烯基”、“““、“带支链或烯基”或“““或“带支链或烯基”分别表示2个至20个原子的烯基、2个至10个碳原子的烯基或8个至20个碳原子的烯基。

烯基的实例为乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、异丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、1-庚烯基、1-辛烯基、1-壬烯基、2-壬烯基、1-癸烯基、1-十一碳烯基、1-十二碳烯基、1-十三碳烯基、1-十四碳烯基、1-十五碳烯基、1-十六碳烯基、1-十七碳烯基、1-十八碳烯基、1-十九碳烯基、1-二十碳烯基、1,3-丁二烯基、1,4-戊二烯基。

术语“环烯基”是指由至少3个碳原子组成并且包含至少一个碳-碳双键的环状不饱和碳基环。术语“环(3-20)烯基”、“环(3-10)烯基”和“环(8-20)烯基”分别表示具有3个至20个碳原子的环烯基、具有3个至10个碳原子的环烯基或具有8个至20个碳原子的环烯基。

环烯基的实例包括但不限于环丙烯基、环丁烯基、环戊烯基、环戊二烯基、环己烯基、环己二烯基、环庚烯基、环辛烯基等。

本文所用的术语“杂环烯基”是指包含至少两个碳原子和至少一个选自氧、氮、磷或硫的杂原子的基于杂环不饱和碳的环。术语“杂环(C2-C20)烯基”、“杂环(C2-C10)烯基”和“杂环(C8-C20)烯基”分别是指具有2个至20个碳原子、具有2个至10个碳原子或具有8个至20个碳原子的杂环烯基。

本文单独或组合使用的术语“炔基”是指在两个碳原子之间包含至少一个三键的指定原子数的带支链或直链的烃基。术语“术语“原子之间直炔基”、“““、“子之间直炔基”或“““或“子之间直炔基”分别表示具有2个至20个碳原子、2个至10个碳原子或8个至20个碳原子的炔基。炔基的实例包括乙炔基、丙炔基、丁炔基、辛炔基等。

本文单独或作为另一基团的一部分使用的术语“芳基”是指在环部分含有6个至10个碳的单环和双环芳香族基团。芳基的实例包括苯基和萘基。

术语“语“单环和双环芳烷基芳基”和“““基”和“环芳烷基芳基”分别是指被(C1-C20)烷基或(C1-C10)烷基取代的芳基。

术语“杂芳基”是指其中一个或多于一个碳原子被氧、氮、磷或硫取代的芳基，例如4-吡啶基、2-咪唑基、3-吡唑基和异喹啉基。

术语“芳基(C1-C10)烷基”是指被芳基取代的如前定义的(C1-C10)烷基。

术语“语“-C10)于烷基杂芳基”和“““芳基”和“于烷基杂芳基”分别是指被(C1-C20)烷基或(C1-C10)烷基取代的如前定义的杂芳基。

术语“杂环基”是指其中一个或多于一个碳原子被氧、氮、磷或硫原子取代的碳环基。杂环基可以是杂芳基、杂环烷基、杂环烯基等。杂环基的实例包括呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、异噻唑基、吡咯烷基、吡啶基、喹啉基、嘧啶基。

术语“卤素”是指氟、氯、溴或碘。

本文使用的术语“装置”和“工具”是可互换的。

在一个优选的实施方案中，当如上所述的式I、式II或式IIa的R₂和/或R₄选自-OR₅、-NR₅R₆、-SR₅、-C(＝O)R₅、-OC(＝)OR₅、-C(＝O)NR₅R₆、-NR₅C(＝O)R₆时，其中R₅和R₆独立地选自未经取代的(C1-C10)烷基、未经取代的(C2-C10)烯基、未经取代的(C2-C10)炔基、未经取代的环(C3-C10)烷基、未经取代的环(C3-C10)烯基、未经取代的芳基、未经取代的芳基(C1-C10)烷基、未经取代的(C1-C10)烷基芳基。

在涉及本发明的荧光聚合物涂层膜的具体实施方案中，如前所定义的式I的取代基A₁为

且

式I的取代基A₂为

R₁和R₃如前所述。

根据本发明的一个实施方案，如前所定义的式I、式II或式IIa的R₁和R₃独立地选自未经取代的(C1-C20)烷基、未经取代的环(C3-C20)烷基、未经取代的(C2-C20)烯基、未经取代的(C2-C20)炔基、未经取代的杂环基、未经取代的环(C3-C20)烯基、未经取代的杂环(C2-C20)烯基、未经取代的芳基、未经取代的杂芳基、未经取代的杂(C1-C20)烷基、未经取代的(C1-C20)烷基芳基、未经取代的(C1-C20)烷基杂芳基。

根据本发明的另一个实施方案，如上所述的式I、式II或式IIa的R₁和R₃各自可以独立地选自被疏水基取代的上述取代基。

所述疏水基团可以选自甲基、乙基、甲氧基、乙氧基。

根据本发明的一个更具体的实施方案，如上所述的式I、式II或式IIa的R₁和R₃独立地选自未经取代的(C8-C20)烷基、未经取代的环(C8-C20)烷基、未经取代的(C8-C20)烯基、未经取代的(C8-C20)炔基、未经取代的环(C8-C20)烯基、未经取代的杂环(C8-C20)烯基和杂(C8-C20)烷基。

在本发明的一个优选实施方案中，如上所述的式I、式II或式IIa的R₁和R₃独立地选自未经取代的(C8-C20)烷基，特别是未经取代的(C12-C18)烷基。

在本发明的另一个优选实施方案中，如上所述的式I、式II或式IIa的R₁和R₃独立地选自未经取代的(C12-C19)烷基、(C12-C17)烷基、或(C12-C16)烷基、或(C12-C15)烷基、或(C11-C19)烷基、(C11-C18)烷基、或(C11-C17)烷基、或(C11-C16)烷基、或(C11-C15)烷基、或(C11-C14)烷基，或(C13-C19)烷基、或(C13-C18)烷基、或(C13-C17)烷基、或(C13-C16)烷基、或(C14-C19)烷基、或(C14-C18)烷基、或(C14-C17)烷基、或(C15-C19)烷基、或(C15-C18)烷基。

更优选地，如上所述的式I、式II或式IIa的R₁和R₃独立地选自正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基或正二十烷基。

本发明的一个具体实施方案涉及荧光聚合物涂层膜，其中荧光染料具有式Ia

或

具有式Ib

R₁和R₃独立地选自未经取代的(C8-C20)烷基，特别是未经取代的(C12-C18)烷基。

本发明的一个更具体的实施方案涉及一种荧光涂层膜，其中荧光染料为

为了避免荧光染料在组织中的扩散，本发明的涂层膜中包含的聚合物还优选是不可生物降解的。

如本文所使用的，术语“可生物降解”是指可以在动物或人体的新陈代谢过程中通过降解过程例如水解反应或酶促反应降解为低分子量材料的聚合物的性质。

在本发明的一个优选实施方案中，所述聚合物选自聚(D,L-丙交酯-co-乙交酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚己内酯。

在本发明的一个更优选的实施方案中，所述聚合物选自聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚己内酯。

由于本发明的涂层膜的生物相容性，它特别适用于医疗或外科装置，例如外科手术用包装、基准标记物、外科手术用锥、针头、外科手术用牵开器、夹子、外科手术用线、钉、刀、安全别针、剪刀、夹钳、手术刀、止血钳、镊子、钳子、吸头、纱布、棉片、海绵、导管、不锈钢丝、外科手术部位标记物、支架、起搏器、神经刺激器、药物递送系统、人工血管、磁性吻合系统、血管内栓塞装置、机械线性钉、机械环形钉、药物递送植入物、压电植入物、诊断视频胶囊、磁性追踪胶囊。

例如，用本发明的涂层膜涂覆的手术标记物或导管在鉴定肿瘤或易受伤的解剖结构中特别有用。

可以通过常规的外科手术荧光成像系统或通过近红外光谱来可视化用本发明的涂层膜涂覆的腔内器械或植入物，这使得即使在器械或植入物隐藏在组织或器官后面的情况下，也可以轻松识别这些器械或植入物。

本发明的荧光聚合物涂层膜在波长为650nm至1400nm、特别是700nm至1000nm的近红外光中可见，

本发明的荧光聚合物涂层膜还可在一层或多于一层聚合物层中包含一种或多于一种添加剂，这些添加剂可以是具有改善涂层膜的机械性能或生物相容性功能的聚合物或有机小分子。

在外科手术期间，在近红外光下可见的荧光聚合物涂层膜也可以用作生物组织，特别是人或动物组织，例如器官的荧光标记。

所述涂层膜是单层或多层疏水性聚合物，并且至少一个聚合物层包含如上所述的式I、I(a)、I(b)、II、II(a)或II(b)的荧光染料和如上所述的离子反离子。

优选地，涂层膜的至少最外聚合物层基于生物相容性疏水性聚合物。

本发明的第二方面涉及一种通过如上所述的荧光聚合物涂层膜涂覆医疗装置的方法。

所述方法通过使用疏水性聚合物的溶液来进行，所述溶液包含上述式I的离子荧光染料、反离子和有机挥发性溶剂。

所述方法包括以下步骤：

(i)使所述医疗装置与包含一种或多于一种溶剂、疏水性聚合物、荧光染料和反离子的溶液接触，

所述疏水性聚合物选自聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸丙酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸)、聚(丙交酯-co-乙交酯)、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、三乙酸纤维素、硝化纤维素、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚氨酯、聚苯乙烯及其与聚乙二醇的共聚物；

所述荧光染料由式I表示

其中：

-R₈和R₉相同或不同，并且独立地选自：

-氢，

-选自(C1-C20)烷基、环(C3-C20)烷基、(C2-C20)烯基、(C2-C20)炔基、杂环基、环(C3-C20)烯基、杂环(C2-C20)烯基、芳基、杂芳基、杂(C1-C20)烷基、(C1-C20)烷基芳基或(C1-C20)烷基杂芳基的基团，所述基团未经取代或被选自(C1-C5)烷基、芳基或-COOR₁₁的一个或两个取代基取代，R₁₁为(C1-C20)烷基，或

-式

的基团，其中E选自-O-、-S-、-Se-、-NH-、-CH₂-；R₁₀选自(C1-C20)烷基、环(C3-C20)烷基、(C2-C20)烯基、(C2-C20)炔基、杂环基、环(C3-C20)烯基、杂环(C2-C20)烯基、芳基、杂芳基、杂(C1-C20)烷基、(C1-C20)烷基芳基、(C1-C20)烷基杂芳基，R₁₀未经取代或被选自(C1-C5)烷基、芳基或-COOR₁₁的一个或两个取代基取代，R₁₁为(C1-C20)烷基

-A₁为

且A₂为

-或A₁为

且A₂为

其中：

-R₁和R₃独立地选自末端被疏水基团取代的(C1-C20)烷基、末端被疏水基团取代的环(C3-C20)烷基、末端被疏水基团取代的(C2-C20)烯基、(C2-C20)炔基、末端被疏水基团取代的杂环基、末端被疏水基团取代的环(C3-C20)烯基、末端被疏水基团取代的杂环(C2-C20)烯基、末端被疏水基团取代的芳基、末端被疏水基团取代的杂芳基、末端被疏水基团取代的杂(C1-C20)烷基、末端被疏水基团取代的(C1-C20)烷基芳基、末端被疏水基团取代的(C1-C20)烷基杂芳基，所述疏水基团选自甲基、乙基、甲氧基、乙氧基；

-所述反离子是无机反离子、有机反离子或大体积有机反离子；

(ii)蒸发所述溶液中的溶剂以在所述医疗装置上形成一个包含荧光染料和反离子的聚合物层。

根据本发明的涂覆方法的一个具体实施方案，荧光染料由式I表示

其中：

-A₁为

且A₂为

-或A₁为

且A₂为

其中：

-所述反离子是无机反离子或选自四(五氟苯基)硼酸根、四(4-氟苯基)硼酸根、四苯基硼酸根的大体积有机反离子。

步骤(i)的溶液中使用的溶剂可以是有机溶剂，特别是选自乙腈、丙酮、二氧六环、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、四氢呋喃、二乙醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二氧六环、二氯甲烷、氯仿、石油醚、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯的有机溶剂。

具体地，上述溶液中疏水性聚合物的浓度为1mg/ml至100mg/ml，优选30mg/ml，并且聚合物层中荧光染料的重量为所述聚合物层中疏水性聚合物的0.1重量％至50重量％，特别是0.5重量％至10重量％，还更特别是1重量％。

上述方法的步骤(i)可以通过将待涂覆的工具简单地浸入溶液中来完成。上述方法的步骤(ii)可以是在空气中干燥的步骤。用于蒸发溶剂的干燥时间可以是例如30分钟。该步骤优选在黑暗中进行。

根据一个有利的实施方案，当所述涂层膜是多层的时，所述方法还包括步骤(ii)之后的步骤(iii)和步骤(iv)：

(iii)使步骤(ii)中获得的经涂覆的医疗装置与包含一种或多于一种溶剂和疏水性聚合物并且最终不含任何荧光染料的溶液接触；

(iv)蒸发所述溶液中的溶剂以在所述医疗装置上产生聚合物层。

步骤(iii)和(iv)的施加在包含荧光染料的涂层膜的外表面上产生保护膜，并且可以进一步降低荧光染料在动物或人体中扩散的风险。步骤(iv)可以在24小时内在黑暗中进行。

浸入和干燥步骤可以交替重复数次，以提高工具的性能。每次，当溶剂完全蒸发并且所形成的涂层膜完成干燥时，重复步骤(i)。

根据本发明的一个实施方案，如上所述的步骤(i)和(ii)重复1次至50次，优选1次至20次。

根据本发明的另一个实施方案，如上所述的步骤(iii)和(iv)重复1次至20次。

在本发明的方法的一个优选实施方案中，首先进行步骤(i)和(ii)的重复以通过之前描述的涂层膜涂覆医疗装置，并且在将所述涂层膜完全干燥之后，然后重复步骤(iii)和(iv)以产生保护性外膜。

前述方法适用于涂覆医疗装置，所述医疗装置选自外科手术用包装、基准标记物、外科手术用锥、针头、外科手术用牵开器、夹子、外科手术用线、钉、刀、安全别针、剪刀、夹钳、手术刀、止血钳、镊子、钳子、吸头、纱布、棉片、海绵、导管、不锈钢丝、外科手术部位标记物、支架、起搏器、神经刺激器、药物递送系统、人工血管、磁性吻合系统、血管内栓塞装置、机械线性钉、机械环形钉、药物递送植入物、压电植入物、诊断视频胶囊、磁性追踪胶囊。

根据一个具体的实施方案，本发明的方法使用式I的荧光染料，其中

-A₁为

且A₂为

R₁和R₃如前所述。

在一个优选的实施方案中，本发明的方法使用式I的荧光染料，其中R₁和R₃独立地选自未经取代的(C8-C20)烷基，特别是未经取代的(C12-C18)烷基。

更优选地，用于本发明方法的荧光染料是

并且方法中使用的反离子为四苯基硼酸根。

本发明的另一方面是提供一种在图像引导的手术期间可视化医疗装置的方法，所述方法包括：

-通过上述涂层膜涂覆所述医疗装置，

-通过检测近红外荧光的荧光图像系统可视化所述医疗装置。

在下文中通过附图和实施例更详细地描述本发明。

附图说明

图1是由荧光成像系统拍摄的经涂覆的不锈钢丝照片。这些钢丝分别通过本发明的涂层膜(新的，基于Cy7.5-C18-TPB的涂层)或三种不同的基于ICG的涂层膜(ICG，具有四苯基磷反离子的ICG盐(ICG-P)、具有四丁基铵反离子的ICG盐(ICG-N))涂覆1次、2次、3次或5次。

图2显示了通过荧光成像系统拍摄的在完成涂覆程序之后(初始，干燥之前)或在干燥30秒、60秒或90秒之后的经涂覆的硅片的照片。这些硅片分别用本发明的涂层膜(新的，基于Cy7.5-C18-TPB的涂层)涂覆1次或用三种不同的基于ICG的涂层膜(ICG、ICG-P、ICG-N)涂覆5次。

图3显示了通过荧光成像系统拍摄的在完成涂覆程序之后(基准)或涂覆一周后的经涂覆的手术用线的照片。这些手术用线分别被本发明的涂层膜(新的，基于Cy7.5-C18-TPB的涂层)或基于ICG的涂层膜(ICG、ICG-P、ICG-N)涂覆。

图4显示了在图像引导的手术过程中，输尿管(由2个箭头指示)由插入的导管识别，该导管被基于Cy7.5-C18-TPB的涂层膜涂覆并通过荧光成像系统可见。

图5显示了在手术过程中可以看到被基于Cy7.5-C18-TPB的涂层膜涂覆的鼻胃管尖端(由2个箭头指示)。

图6显示了通过插入由基于Cy7.5-C18-TPB的涂层膜涂覆的标记物(由4个箭头指示)来标记出胃的病理性损伤的四角。

图7显示了通过荧光成像系统用NIR识别出被基于Cy7.5-C18-TPB的涂层膜涂覆并在手术过程中被血液浸入的纱布。

图8显示了CY7.5染料及其式I衍生物的合成方案。

图9显示了沉积在玻璃表面上的包含本发明的不同染料的涂层膜的荧光图像。

图10(A)显示了基于荧光染料CY7.5-C18-TPB、HA-06-、HA-60-TPB和不同疏水性聚合物：PMMA、PLGA或PLC的本发明涂层膜的荧光图像。制备基于ICG的涂层膜作为对照。图10(B)显示了从包含不同类型的荧光染料和聚合物的薄膜的图像获得的发射强度值。

图11显示了在PMMA中涂有不同染料(载量为1％)的钢基准物的组织成像：(a)在正常光线下的鸡组织；(b)组织的荧光图像；(c)插入鸡组织的被涂覆的基准点的荧光图像(1为HA-06-I，2为HA-60-TPB，3为Cy7.5-C18-TPB)。

实施例

1.材料和方法

1.1Cy7.5-C18-TPB的合成

以下结构的荧光染料Cy7.5-C18-TPB：

根据下面的方案进行合成并总结在图8的方案1(a)中。

1，1，2-三甲基-3-十八烷基-1H-苯并[e]吲哚-3-基碘化物：

在配备有磁力搅拌棒的250mL圆底烧瓶中装入1，1，2-三甲基苯并[e]吲哚(1当量，6.88g，32.9mmol)和1-碘十八烷(2当量，25g，65.7mmol)，然后添加100mL的2-丁酮。将反应混合物回流24小时，然后冷却至室温。将反应混合物冷却至室温，加入二乙醚，滤出形成的固体部分，并用100mL的二乙醚洗涤。将获得的粗产物晶体重新溶解在DCM中，并通过加入二乙醚进行沉淀，然后过滤并用二乙醚洗涤。获得浅绿色晶体产物，收率76％(14.73g)。

¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ8.10(d，J＝8.7Hz，1H)，8.08(dd，J＝8.0，1.1Hz，1H)，8.04(dd，j＝8.2，1.3Hz，1H)，7.76(d，J＝8.9Hz，1H)，7.72(ddd，J＝8.3，6.9，1.4Hz，1H)，7.65(ddd，J＝8.1，6.9，1.2Hz，1H)，4.78(t，J＝7.7Hz，2H)，3.19(s，3H)，1.97(p，J＝7.8Hz，2H)，1.87(s，6H)，1.52-1.41(m，2H)，1.40-1.30(m，2H)，1.28-1.19(m，26H)，0.85(t，J＝7.0Hz，3H).

¹³C NMR(100MHz，CDCl₃)δ195.25，138.34，137.29，133.82，131.56，130.17，128.77，127.97，127.74，122.96，112.59，56.04，50.56，32.00，29.77，29.76，29.73，29.70，29.65，29.55，29.43，29.41，29.24，28.26，26.92，22.85，22.76，17.03，14.18.

HRMS(m/z)：[M]+C₃₃H₅₂N计算值462.40943；实测值462.40854。

二十八烷基花菁7.5氯化物：

将1，1，2-三甲基-3-十八烷基-1H-苯并[e]吲哚-3-基碘化物(1)(2.2当量，1029mg，1.75mmol)和戊二烯醛缩二苯胺盐酸盐(1当量，226mg，0.794mmol)在10ml吡啶中混合，然后加入Ac₂O(13.4当量，1087mg，1mL，10.6mmol)，在搅拌下将反应混合物加热至60℃，放置3小时。反应完成后，将溶剂真空蒸发，并将粗产物溶解在DCM中，用0.1N HCl(3次)、盐水和水洗涤。DCM层经Na₂SO₄干燥，蒸发溶剂，并通过硅胶上的柱色谱法(梯度DCM/MeOH 99/1-95/5)纯化产物。获得绿色固体产物(926mg，0.906mmol，52％)

¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ8.16(d，J＝8Hz，2H)，8.06(t，J＝12Hz，2H)，7.97(bs，1H)，7.92(d，J＝8Hz，4H)，7.61(t，j＝7Hz，2H)，7.46(t，J＝7Hz，2H)，7.35(d，J＝9Hz，2H)，6.67(t，j＝12Hz，2H)，6.25(d，J＝12Hz，2H)，4.14(bs，4H)，2.04(s，12H)，1.87(m，j＝7Hz，4H)，1.49(m，J＝7Hz，4H)，1.39(m，J＝7Hz，4H)，1.26(bs，52H)，0.88(t，J＝7Hz，6H)

¹³C NMR(100MHz，CDCl₃)：δ173.07，157.04，151.02，139.74，133.98，131.83，130.59，130.09，128.41，127.87，126.27，125.06，122.47，110.56，103.39，51.155，44.76，32.06，29.842，29.807，29.76，29.72，29.60，29.53，29.50，27.86，27.14，22.82，14.26

HRMS(m/z)：[M]⁺C₇₁H_I05N₂ ⁺计算值985.8272；实测值985.8290。

二十八烷基花菁7.5四苯基硼酸酯(Cv7.5-C18-TPB)：

将二十八烷基花菁7.5氯化物(1当量，200mg，0.18mmol)溶于5mL DCM中，加入四苯基硼酸钠(3当量，184mg，0.539mmol)，并将分散体超声处理5分钟。TLC对照显示已完全转化。然后，将混合物在硅胶柱上纯化，洗脱液为DCM/MeOH 95/5(产物几乎与前相一致)。获得绿色黏性油状的二十八烷基花菁7.5四苯基硼酸酯(218mg，0.167mmol，93％)，其无需进一步表征即可使用。

CY 7.5-C8-I的合成：

CY 7.5 C8按照以前的方法合成。将1，1，2-三甲基-3-辛基-1H-苯并[e]吲哚-3-基碘化物(2当量)、戊二烯醛缩二苯胺盐酸盐(1当量)与吡啶混合。加入乙酸酐(13.4当量)并在60℃下搅拌3小时。通过TLC监测反应。

完成后，将溶剂真空蒸发，溶解在DCM中，并用0.1N HCl洗涤3次。将有机物质进一步用水和盐水洗涤，用硫酸镁干燥，并通过使用DCM和甲醇的硅胶柱色谱法纯化。收率60％

¹H NMR(CD₃OD，500MHz)δ0.85-0.89(t，6H)，1.26-1.27(m，12H)，1.37*1.49(m，6H)，1.70-1.74(m，1H)，1.79-1.85(m，2H)，1.96(s，7H)，1.99(s，2H)，2.11(s，6H)，2.16(s，2H)，3.81-3.85(m，1H)，4.15-4.19(m，2H)，6.29-6.32(d，1H，J＝13.68Hz)，6.56-6.63(t，1H，J＝12.55Hz)，7.05-7.08(t，2H，J＝7.40Hz)，7.26-7.30(t，5H，J＝8.53)，7.43-7.47(t，1H，J＝7.91Hz)，7.52-7.54(d，5H，J＝9.79Hz)，7.59-7.63(t，1H，J＝6.90Hz)，7.81-7.86(m，1H)，7.95-8.04(m，2H)，8.19-8.21(d，1H，J＝8.53Hz).BRMS(ES+)，m/z[M+H]705.5210.

其他花菁7.5衍生物的合成路线。

花菁7.5染料的经取代的环状类似物(图8的方案1b)以五个步骤合成。通过三甲基苯并吲哚与烷基碘的缩合合成具有C8或C18烷基链的吲哚盐。环己酮甲酰化，然后在HCl存在下与苯胺缩合，生成环状内盐(b)。在乙酸钠存在下，内盐(b)和吲哚盐的缩合产生关键的中间体环状氯菁。用不同的苯酚衍生物取代氯，然后与硼酸四苯酯进行反离子交换，生成一系列花菁衍生物。

通过遵循不同的途径(图8的方案1c)制备在中心环(HA-04-1)上具有甲基的环状花菁染料。在N-甲基-N-苯基甲酰胺和POCl₃的存在下，由1-甲基环己烯制备内盐。在吡啶的存在下将内盐与吲哚盐缩合，得到最终化合物。

内盐(b)的合成：

通过遵循文献方法(Bioconjugate Chem.1997，8，751-756；Chem.Commun.，2014，50，15439-15442)制备该化合物。收率57％。

¹H NMR(DMSO d₆，400MHz)δ1.84(s，2H)，2.74(s，4H)，7.20-7.26(m，2H)，7.41-7.46(m，6H)，7.55-7.57(d，4H，J＝7.91Hz)，7.70-7.72(d，1H，J＝7.71Hz)，8.68(s，2H).

如图8的方案1b所示，将氯菁(10mg，0.0084mmol，1当量)在25℃下溶解在干燥的DMF(2ml)中。在另一个圆底烧瓶中，将2，6-二苯基苯酚(10.34mg，0.0420mmol，5当量)溶于无水DMF(2ml)中，然后向其中加入无水K₂CO₃(2.32mg，0.0168mmol，2当量)并将溶液搅拌10至15分钟。仔细过滤以除去未反应的K₂CO₃，然后将滤液缓慢加入氯菁溶液中。将反应物料在25℃下搅拌30分钟。通过UV-可见光谱法监测反应，其特征在于在820nm附近(对应于氯菁)的吸收带消失，并在较短的波长区域形成新的吸收带。完成后，将反应用固体CO₂淬灭并真空浓缩以除去DMF。将反应物质重新溶解在二氯甲烷中，并通过硅胶柱色谱法使用二氯甲烷/甲醇作为洗脱剂进行纯化。

经取代的花菁7.5染料的表征

根据上述方案，合成了六种本发明的式(I)的花菁7.5染料的衍生物：HA-06、HA-04、HA-05、HA-60、HA-63、HA-69，其为碘化物或四苯基硼酸(TB)盐。

HA-06-I：

根据一般方案S1，由2，6-二苯基苯酚制备标题化合物(68％，绿色固体)。

¹H NMR(CD₃OD，400MHz)δ0.84-0.87(t，6H)，1.24(s，59H)，1.39-1.47(m，9H)，1.71(s，10H)，1.84-1.88(t，3H)，2.03(s，2H)，2.15-2.18(t，4H)，4.16-4.20(t，4H)，4.60(s，1H)，5.96-5.99(d，2HJ＝14.05Hz)，7.30-7.34(t，1H，J＝7.40Hz)，7.37-7.47(m，9H)，7.49-7.64(m，8H)，7.95-7.99(t，4H，J＝8.53Hz)，8.08(s，1H)，8.12-8.15(t，3H，J＝3H)BRMS(ES+)，m/z[M+H]1270.9522.

HA-04-I：

¹H NMR(CD₃OD，400MHz)δ0.85-0.88(t，6H)，1.26(s，51H)，1.44-1.47(m，4H)，1.50-1.53(m，3H)，1.89-1.93(m，4H)，1.96-1.98(m，2H)，2.04(s，12H)，2.56(s，3H)，2.64-2.67(t，4H)，4.25-4.28(t，4H)，4.61(s，1H)，6.28-6.30(2H，d，J＝13.73)，7.47-7.50(t，2H，J＝7.17Hz)7.58-7.60(2H，J＝8.85Hz)，7.63-7.66(2H，J＝7.17Hz)，7.99-8.03(q，4H)，8.25-8.27(d，2H，J＝8.54Hz)，8.29-8.31(d，2H，J＝13.29Hz).BRMS(ES+)，m/z[M+H]1039.8734.

HA-05-I：

根据一般方案S1，由3，5-二甲基苯酚制备标题化合物(65％)。

¹H NMR(CD₃OD，400MHz)δ0.84-0.88(t，6H)，1.25(s，55H)，1.44(br，12H)，1.84-1.87(t，6H)，2.03(s，3H)，2.09-2.12(t，2H)，2.17(s，3H)，2.67(s，2H)，2.79(br，4H)，4.20-4.24(t，4H)，4.60(s，1H)，6.18-6.21(d，2H，J＝14.43Hz)，6.55(s，1H)，6.80-6.82(d，1H，J＝7.65Hz)，7.43-7.47(t，2H，J＝7.15Hz)，7.53-7.55(d，2H，J＝8.78Hz)，7.57-7.66(m，3H)，7.94-7.96(2H，d，J＝17.57Hz)，7.98-8.04(m，3H)，8.08-8.10(2H，J＝8.53Hz).BRMS(ES+)，m/z[M+H]1145.9127.

HA-60-I：

收率(68％)。该化合物由4-羟基苯甲酸甲酯和氯菁C8按照一般方案S1制备。BRMS(ES+),m/z[M+H]895.5898。

HA-63-I:

收率(50％)。该化合物由4-羟基苯甲酸甲酯和氯菁C18按照一般方案S1制备。BRMS(ES+),m/z[M+H]1175.8981。

HA-69-I:

根据一般方案S1，由3,5-二甲基苯酚和氯菁C8制备标题化合物(63％，绿色固体)。

¹H NMR(CDCl₃，400MHz)δ0.87(s，6H)，1.16-1.42(m，26H)，1.68(s，7H)，1.86(s，4H)，2.00(s，4H)，2.16(s，3H)，2.76-2.86(d，2H)，4.17-4.29(d，4H)，5.49(s，3H)，5.94-5.98(d，1H，J＝13.68 Hz)，6.30-6.33(1H，d，J＝14.18 Hz)，7.30-7.62(m，15H)，7.94-8.14(m，7H)，8.24-826(1H，d，J＝8.51 Hz)，8.51-8.55(1H，d，J＝14.10Hz).BRMS(ES+)，m/z[M+H]989.6366.

Cv7.5衍生物的四苯基硼酸盐是按照与Cy7.5-C18-TPB相似的方法制备的。

1.2涂覆溶液的化学成分

使用可商购获得的聚(甲基丙烯酸甲酯)、之前合成的Cy7.5-C18-TPB、四苯基硼酸盐和乙腈来制备测试的涂覆溶液。

聚甲基丙烯酸甲酯以30mg/ml溶于乙腈。相对于聚合物，以1重量％加入具有四苯基硼酸根反离子的Cy7.5-C18-TPB染料。

根据相同方案制备对比涂覆溶液。对比涂覆溶液与测试涂覆溶液相同，除了使用ICG衍生物(ICG、ICG-N或ICG-P)代替Cy7.5-C18-TPB作为荧光染料。

ICG-N是一种以四丁基铵为反离子的ICG盐。ICG-P是一种以四苯基磷为反离子的ICG盐。

这两种参考染料用于显示与ICG结合使用的反离子不能产生与专门设计的疏水性染料和反离子相同的性能。

1.3涂覆方案

将1.2部分中制备的涂覆溶液放入离心管中。将待涂覆的医疗装置浸入该溶液中，然后立即用镊子取出。将其放在铝箔上，在黑暗中干燥15至20分钟。然后，该过程可以重复5至10次，以增加聚合物层的厚度，从而增加基准点的亮度。涂覆后，将基准点在黑暗中放置24小时，以完全干燥剩余的乙腈。在此步骤中，基准点是随时可用的。

根据该方案，用测试的涂覆溶液涂覆不锈钢丝、硅片、手术用线、导管、鼻胃管、外科标记物和医用纱布。

不锈钢丝、硅片、手术用线也用对比涂覆溶液进行涂覆。

2.结果

亮度

与基于ICG的聚合物涂层膜相比，本发明的涂层膜对光滑表面例如在不锈钢丝上的光滑表面具有黏性。

实际上，不锈钢丝上的基于Cy7.5-C18-TPB的涂层膜的NIR荧光在第一次涂覆后变得可见并通过多次涂覆而增加，而基于ICG的涂层膜甚至在5次涂覆程序后才可对不锈钢丝产生荧光标记(图1)。

稳定性

本发明的涂层膜也比基于ICG的涂层膜更稳定。

图2显示对于本发明的涂层膜观察到荧光更加均匀，并且在涂覆程序后90秒可以保持稳定，而对于基于ICG的涂层膜观察到荧光不均匀并且迅速消失。

图3显示在涂覆程序一周后，在手术用线上观察到本发明的涂层膜的荧光亮度依然保留，而基于ICG的涂层膜的亮度在1周内持续显著下降。

有趣的是，在ICG衍生物染料(ICG-P或ICG-N)中反离子的存在对基于ICG的聚合物涂层膜的亮度和稳定性没有显著影响。

经涂覆的外科装置的体内应用

图4显示通过插入经基于Cy7.5-C18-TPB的涂层膜涂覆的导管，通过荧光成像系统可以容易地识别出输尿管，其是下腹部手术中容易受伤的解剖结构。

图5显示有时难以在手术中识别的鼻胃管的尖端在用基于Cy7.5TPB的涂层膜涂覆后可以容易地定位。

图6显示通过基于Cy7.5-C18-TPB的涂层膜涂覆的手术标记物可以从肠器官的外部看到，这可以帮助外科医生找到肿瘤的位置，并有助于数字增强现实技术的注册。

图7显示本发明的涂层膜也可用于涂覆织物。

通过本发明的膜对玻璃表面进行涂覆

通过在25mm玻璃基板上旋涂具有不同染料(1％的载量)的PMMA混合物(30mg/ml)来制备本发明的包含PMMA和分别以CY7.5-C18-TPB、CY7.5-C8-TPB、HA-60-TPB或HA-06-I作为荧光染料和反离子的涂层膜，以及仅包含具有ICG的PMMA的对比涂层膜或仅包含PMMA的对比涂层膜。使用自制的NIR成像设置拍摄图像。

图9所示的结果显示本发明的涂层膜比含有ICG的涂层膜更亮。

还测试了由不同聚合物制成的涂层膜。对于所有研究的聚合物，基于荧光染料Cy7.5-C18-TPB及其衍生物HA-06-I、HA-60-TPB的涂层膜整体地显示出比基于ICG的涂层膜更好的亮度(图10A、图10B)。

此外，从涂有基于插入肌肉组织的HA-06-I或HA-60-TPB的PMMA膜的钢基准点中检测到的NIR荧光与从基于CY7.5-C18-TPB的PMMA膜中检测到的NIR荧光相当(图11)。

Claims

1.一种用于涂覆医疗装置的近红外光可见的荧光聚合物涂层膜，所述涂层膜是单个疏水性聚合物层或多个疏水性聚合物层，并且至少一个聚合物层包含荧光染料和反离子，

所述荧光染料由式I表示

其中：

-R₈和R₉相同或不同，并且独立地选自以下基团：

-氢，或

-选自C1-C20烷基、C3-C20环烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、杂环基、C3-C20环烯基、C2-C20杂环烯基、芳基、杂芳基、C1-C20杂烷基、C1-C20烷基芳基或C1-C20烷基杂芳基的基团，所述基团未经取代或被选自C1-C5烷基、芳基或-COOR₁₁的一个或两个取代基取代，R₁₁为C1-C20烷基，或

-式

的基团，其中E选自-O-、-S-、-Se-、-NH-、-CH₂-；R₁₀选自C1-C20烷基、C3-C20环烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、杂环基、C3-C20环烯基、C2-C20杂环烯基、芳基、杂芳基、C1-C20杂烷基、C1-C20烷基芳基、C1-C20烷基杂芳基，R₁₀是未经取代的或被选自C1-C5烷基、芳基或-COOR₁₁的一个至三个取代基取代，R₁₁是C1-C20烷基，

-A₁为

且A₂为

-或A₁为

且A₂为

其中：

-R₂和R₄独立地选自氢、卤素、C1-C10烷基、-OR₅、-NR₅R₆、-NO₂、-CF₃、-CN、-SR₅、-N₃、-C(＝O)R₅、-OC(＝)OR₅、-C(＝O)NR₅R₆、-NR₅C(＝O)R₆，其中R₅和R₆独立地选自氢、未经取代的C1-C10烷基、未经取代的C2-C10烯基、未经取代的C2-C10炔基、C3-C10环烷基、杂环基、C3-C10环烯基、C2-C10杂环烯基、芳基、杂芳基、芳基C1-C10烷基、C1-C10杂烷基、C1-C10烷基芳基、C1-C10烷基杂芳基；

-R₁和R₃独立地选自末端被疏水基团取代的C1-C20烷基、末端被疏水基团取代的C3-C20环烷基、末端被疏水基团取代的C2-C20烯基、C2-C20炔基、末端被疏水基团取代的杂环基、末端被疏水基团取代的C3-C20环烯基、末端被疏水基团取代的C2-C20杂环烯基、末端被疏水基团取代的芳基、末端被疏水基团取代的杂芳基、末端被疏水基团取代的C1-C20杂烷基、末端被疏水基团取代的C1-C20烷基芳基、末端被疏水基团取代的C1-C20烷基杂芳基，所述疏水基团选自甲基、乙基、甲氧基、乙氧基；

所述疏水性聚合物选自聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸丙酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸)、聚(丙交酯-co-乙交酯)、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、三乙酸纤维素、硝化纤维素、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚氨酯、聚苯乙烯及其与聚乙二醇的共聚物。

2.根据权利要求1所述的荧光聚合物涂层膜，其中最外的聚合物层基于生物相容性疏水性聚合物。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的荧光聚合物涂层膜，其中所述反离子选自：

-无机反离子，或

-有机反离子。

4.根据权利要求3所述的荧光聚合物涂层膜，其中有机反离子为选自四苯基硼酸根、四(五氟苯基)硼酸根、四(4-氟苯基)硼酸根、四苯基硼酸根、四[3,5-双-(三氟甲基)苯基]硼酸根、四[3,5-双-(1,1,1,3,3,3-六氟-2-甲氧基-2-丙基)苯基]硼酸根和四[全氟叔丁氧基]铝酸根的大体积有机反离子。

5.根据权利要求1所述的荧光聚合物涂层膜，其中所述荧光染料由式II表示：

其中：

-A₁、A₂、R₉和E如权利要求1所定义；

-R₁₂和R₁₃相同或不同，并且独立地选自氢、芳基、C1-C5烷基或-COOR₁₁，R₁₁为C1-C20烷基。

6.根据权利要求5所述的荧光聚合物涂层膜，其中所述荧光染料由式II(a)表示：

其中：

-A₁、A₂、R₉和E如权利要求1所定义；

-R₁₂和R₁₃相同或不同，并且独立地选自芳基；

所述荧光染料的反离子是无机反离子。

7.根据权利要求1所述的荧光聚合物涂层膜，其由疏水性聚合物、离子荧光染料和反离子形成，

所述荧光染料由式I表示

其中：

-R₈和R₉相同或不同，并且独立地选自氢、未经取代的C1-C20烷基、未经取代的C3-C20环烷基、未经取代的C2-C20烯基、未经取代的C2-C20炔基、未经取代的杂环基、未经取代的C3-C20环烯基、未经取代的C2-C20杂环烯基、未经取代的芳基、未经取代的杂芳基、未经取代的C1-C20杂烷基、未经取代的C1-C20烷基芳基、未经取代的C1-C20烷基杂芳基；

-A₁为

且A₂为

-或A₁为

且A₂为

其中：

-所述反离子是无机反离子或有机反离子。

8.根据权利要求7所述的荧光聚合物涂层膜，其中所述疏水性聚合物是生物相容性疏水性聚合物。

9.根据权利要求7所述的荧光聚合物涂层膜，其中有机反离子为大体积有机反离子。

10.根据权利要求1所述的荧光聚合物涂层膜，其中：

-A₁为

且A₂为

R₁和R₃如权利要求1所定义。

11.根据权利要求1所述的荧光聚合物涂层膜，其中R₁和R₃独立地选自未经取代的C1-C20烷基、未经取代的C3-C20环烷基、未经取代的C2-C20烯基、未经取代的C2-C20炔基、未经取代的杂环基、未经取代的C3-C20环烯基、未经取代的C2-C20杂环烯基、未经取代的芳基、未经取代的杂芳基、未经取代的C1-C20杂烷基、未经取代的C1-C20烷基芳基、未经取代的C1-C20烷基杂芳基。

12.根据权利要求1所述的荧光聚合物涂层膜，其中R₁和R₃独立地选自未经取代的C8-C20烷基。

13.根据权利要求12所述的荧光聚合物涂层膜，其中R₁和R₃独立地选自未经取代的C12-C18烷基。

14.根据权利要求1所述的荧光聚合物涂层膜，其中荧光染料具有式Ia

或

具有式Ib

或

R₁和R₃如权利要求11所定义。

15.根据权利要求1所述的荧光聚合物涂层膜，其中所述荧光染料为

或

16.根据权利要求1所述的荧光聚合物涂层膜，其中聚合物层中荧光染料的重量为所述聚合物层中疏水性聚合物的0.1重量％至50重量％。

17.根据权利要求16所述的荧光聚合物涂层膜，其中聚合物层中荧光染料的重量为所述聚合物层中疏水性聚合物的0.5重量％至10重量％。

18.根据权利要求16所述的荧光聚合物涂层膜，其中聚合物层中荧光染料的重量为所述聚合物层中疏水性聚合物的1重量％。

19.一种通过根据权利要求1所定义的近红外光可见的荧光聚合物涂层膜涂覆医疗装置的方法，其包括：

(i)使所述医疗装置与包含一种或多于一种溶剂、疏水性聚合物、离子荧光染料和反离子的溶液接触的步骤，

所述荧光染料由式I表示

其中：

-R₈和R₉相同或不同，并且独立地选自：

-氢，

-选自C1-C20烷基、C3-C20环烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、杂环基、C3-C20环烯基、C2-C20杂环烯基、芳基、杂芳基、C1-C20杂烷基、C1-C20烷基芳基或C1-C20烷基杂芳基的基团，所述基团未经取代或被一个或两个选自C1-C5烷基、芳基或-COOR₁₁的取代基取代，R₁₁为C1-C20烷基，或

-式

的基团，其中E选自-O-、-S-、-Se-、-NH-、-CH₂-；R₁₀选自C1-C20烷基、C3-C20环烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、杂环基、C3-C20环烯基、C2-C20杂环烯基、芳基、杂芳基、C1-C20杂烷基、C1-C20烷基芳基、C1-C20烷基杂芳基，R₁₀是未经取代的或被选自C1-C5烷基、芳基或-COOR₁₁的一个或两个取代基取代，R₁₁是C1-C20烷基，

-A₁为

且A₂为

-或A₁为

且A₂为

其中：

-R₁和R₃独立地选自以下基团：末端被疏水基团取代的C1-C20烷基、末端被疏水基团取代的C3-C20环烷基、末端被疏水基团取代的C2-C20烯基、C2-C20炔基、末端被疏水基团取代的杂环基、末端被疏水基团取代的C3-C20环烯基、末端被疏水基团取代的C2-C20杂环烯基、末端被疏水基团取代的芳基、末端被疏水基团取代的杂芳基、末端被疏水基团取代的C1-C20杂烷基、末端被疏水基团取代的C1-C20烷基芳基、末端被疏水基团取代的C1-C20烷基杂芳基，所述疏水基团选自甲基、乙基、甲氧基、乙氧基；

-所述反离子是无机反离子或有机反离子；

(ii)蒸发所述溶液中的溶剂以在所述医疗装置上形成包含荧光染料和反离子的一个聚合物层。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述有机反离子为大体积有机反离子。

21.根据权利要求19所述的方法，当所述涂层膜是多层的时，所述方法包括步骤(ii)之后的步骤(iii)和步骤(iv)：

22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，其中所述溶液包含选自乙腈、丙酮、四氢呋喃、二氧六环、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、二乙醚、1,2-二甲氧基乙烷、二氯甲烷、氯仿、石油醚、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的有机溶剂。

23.根据权利要求19所述的方法，其中疏水性聚合物的溶液浓度为1mg/ml至100mg/ml；聚合物层中荧光染料的重量为所述聚合物层中疏水性聚合物的0.1重量％至50重量％。

24.根据权利要求23所述的方法，其中疏水性聚合物的溶液浓度为30mg/ml。

25.根据权利要求23所述的方法，其中聚合物层中荧光染料的重量为所述聚合物层中疏水性聚合物的0.5重量％至10重量％。

26.根据权利要求25所述的方法，其中聚合物层中荧光染料的重量为所述聚合物层中疏水性聚合物的1重量％。

27.根据权利要求19所述的方法，其中所述医疗装置选自外科手术用包装、基准标记物、外科手术用锥、针头、外科手术用牵开器、夹子、外科手术用线、钉、刀、安全别针、剪刀、手术刀、镊子、钳子、吸头、纱布、棉片、海绵、导管、不锈钢丝、外科手术部位标记物、支架、起搏器、神经刺激器、药物递送系统、人工血管、磁性吻合系统、血管内栓塞装置、机械线性钉、机械环形钉、药物递送植入物、压电植入物、诊断视频胶囊、磁性追踪胶囊。

28.根据权利要求19所述的方法，其中将步骤(i)和(ii)重复1次至50次。

29.根据权利要求21所述的方法，其中将步骤(iii)和(iv)重复1次至20次。