JP2013523912A

JP2013523912A - 低バンドギャップを有する水溶性の近赤外線検出ポリマー

Info

Publication number: JP2013523912A
Application number: JP2013501255A
Authority: JP
Inventors: シュエ，ツイホワ
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2013-06-17
Anticipated expiration: 2031-03-28
Also published as: JP5792275B2; EP2553527A4; EP2553527A1; JP2015227457A; US20120322944A1; WO2011119239A1; US8772443B2

Abstract

本発明は、望ましい電気および光学特性、例えばそれぞれ低バンドギャップおよび近赤外（ＮＩＲ）吸収などを有する、少なくとも第１のモノマーと第２のモノマーとのコポリマーを含むポリマー材料を対象とする。さらに詳細には、本発明は、その電気および光学特性を保持しながら、水性媒体への溶解性の増加を示す、電荷的中性を有するポリマー材料を対象とする。本発明によるポリマー材料は、特定の用途に該ポリマー材料を適応させるために、任意の所望の官能基で修飾することができる。また、本発明によるポリマー材料を作製するための方法も記載する。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、米国特許法第１１９条の下で、全内容が参照により本明細書に組み込まれる、２０１０年３月２６日に出願されたＷＡＴＥＲＳＯＬＵＢＬＥＮＥＡＲＩＮＦＲＡＲＥＤＳＥＮＳＩＮＧＰＯＬＹＭＥＲＳＷＩＴＨＬＯＷＢＡＮＤＧＡＰＳと題する米国仮特許出願第６１／３１８，１１４号の優先権を主張する。

［発明の分野］
本開示は、ポリマー組成物、ならびに関連する方法および使用に関する。

本明細書において、文書、行為または知識項目に言及またはそれを考察する場合、こうした言及または考察は、文書、行為、もしくは知識項目、またはこれらの任意の組み合わせが、優先日において、公的に利用可能であり、もしくは公知であり、もしくは一般常識の一部であったこと、さもなければ、適用可能な法規定の下で先行技術を構成していること、あるいは、本明細書が係るいずれかの問題を解決するための試みに関連していることが既知であることを認めるものではない。

近赤外（ＮＩＲ）蛍光色素が、近年注目を集めている。しかし、ＮＩＲ範囲におけるポリマーおよびその使用の利点にもかかわらず、現在利用できるＮＩＲ色素はすべて単一の反応部位を有する小分子である。ＮＩＲポリマー、特に、複数の反応部位および低バンドギャップを有する水溶性のＮＩＲポリマーは、いまだに不足している。水溶性は、多くの用途に使用される色素にとって有益な特性である。ＮＩＲポリマーをかかる用途に使用することが、水溶性の欠如によって阻まれている。

水溶性の分子を作製する従来の方法は、その分子構造に電荷を導入することである。電荷を導入することによって、荷電分子であるすべての市販の水溶性色素のように、分子の水溶性は相当に向上する。しかし、分子に電荷が存在すると、複雑な生物試料において、非特異的な静電相互作用に起因する潜在的な干渉反応が起こる可能性がある。

よって、当分野には、全体的な電荷的中性、水溶性および機能性を示す、低バンドギャップのＮＩＲポリマーが必要である。

本発明の開示を容易にするために、従来技術の特定の側面を考察してきたが、出願人はこうした技術的側面を否定するものでは決してなく、特許請求する本発明が、本明細書で考察する従来の技術的側面のうちの１つまたは複数を包含する、または含むことができることを企図している。

本発明のある種の態様によれば、低バンドギャップ、電荷的中性、水溶性、および機能性を一体化したＮＩＲポリマーが開発された。こうしたポリマーは、そのＮＩＲ光学特性および中性を保持しながら極めて良好な水溶性を有し、それにより、こうしたポリマーは、高親水性または水溶性が必要とされる多くの用途での使用に適するものとなる。

ある種の態様によれば、本発明は、ＮＩＲ色素の利点およびポリマーの多価結合機能、ならびに高水溶性を一体化した新規材料を提供し、よって、数々の用途での使用に適する汎用的かつ強力なプラットフォーム（ｐｌａｔｆｏｒｍ）をもたらす。本発明の材料は、約０．８ｅＶから約１．７ｅＶの間の低バンドギャップ、およびＮＩＲ光学特性も特徴とすることができる。

一態様によれば、本発明は、以下に示す一般式
（式中、
Ｍ_１は置換もしくは非置換の、共役モノマー、短鎖共役ブロックオリゴマー、アルケン、またはアルキンであり、
Ｍ_２は側鎖の有無を問わず、置換もしくは非置換の、モノマー、短鎖共役ブロックオリゴマー、アルケン、またはアルキンであり、
次式
で表される構造はオリゴ−もしくはポリ−エチレングリコール、分岐の有無を問わずアルキル鎖、置換基の有無を問わず共役鎖であり、
次式
で表される構造は単結合、二重結合、または三重結合であり、
ｎは１より大きい任意の整数であり、
Ｒ_１およびＲ_２は任意の官能基、例えば、限定はされないが、Ｈ、ＣＨ_３、アルケン、アルキン、ＯＨ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、Ｆ、ＳＨ、ＣＯＯＨ、ＮＨ_２、ＣＨＯ、マレイミド、ＮＨＳエステル、金属錯体を形成できる任意の複素環化合物、他の適用可能な官能基、および生体分子、例えば、限定はされないが、炭水化物、タンパク質、ペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、抗体、抗原、酵素、細菌、レドックス分子、ホスト分子、ゲスト分子、ハプテン、脂質、微生物、アプタマー、糖などであり、
モノマーＭ_１およびＭ_２は、限定はされないが、次式
で表される０個、１個、もしくは複数の側鎖を有することができ、
Ｍ_１およびＭ_２における次式
で表される側鎖は、限定はされないが、同一であっても異なっていてもよく、または、一方の側鎖が少なくとも１つの反応性基を有し、かつ他方の側鎖が反応性基を有しておらず、
Ｒ_１およびＲ_２は、限定はされないが、同一であっても異なっていてもよく、または、一方は官能基であり、かつ他方は非官能基である。）
の新規材料を提供する。

一態様によれば、本発明は
第１のモノマー（１）、（２）、または（３）と、
第２のモノマー（４）、（５）、（６）、または（７）と
のコポリマーを含み、
前記第１のモノマー（１）が次式で表される化合物
を含み、
前記第１のモノマー（２）が次式で表される化合物
を含み、
前記第１のモノマー（３）が次式で表される化合物
を含み、
前記化学式６〜８中、Ｒ_１はＯＨ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃｌ、ＳＨ、ＣＯＯＨ、ＮＨ_２、Ｎ（Ｒ_２）_３（Ｒ_２は同一であっても異なっていてもよい）、ＳＲ_２、ＳＲ_２ＣＯＯＨ、ＳＲ_２ＮＨ_２、ＳＲ_２ＳＯ_３Ｈ、ＳＲ_２ＳＨ、ＳＲ_２ＯＨ、マレミド、またはＮＨＳエステルであり、
ＸはＣ_０〜Ｃ_３アルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、または置換ヘテロアリールであり、
Ｒ_２はアルキル、アリールまたはヘテロアリール、置換アリールまたは置換ヘテロアリールであり、
前記第２のモノマー（４）が次式で表される化合物
を含み、
前記第２のモノマー（５）が次式で表される化合物
を含み、
前記第２のモノマー（６）が次式で表される化合物
を含み、
前記第２のモノマー（７）が次式で表される化合物
を含み、
前記化学式９〜１２中、Ｒ_３およびＲ_４は、Ｈまたは次式で表される化合物
である、ポリマー材料を提供する。

さらなる態様によれば、本発明は、直前に記述したポリマー材料を含み、かつ、次式
（式中、Ｒ_３およびＲ_４は、Ｈまたは次式で表される化合物
である。）
で表される第３のモノマー（１１）、（１２）、（１３）、（１４）、（１５）、（１６）、（１７）、（１８）、または（１９）をさらに含むポリマーを提供する。

別の態様によれば、本発明は
第１のモノマー（８）、（９）、または（１０）と、
第２のモノマー（４）、（５）、（６）、または（７）と
のコポリマーを含み、
前記第１のモノマー（８）が次式で表される化合物
を含み、
前記第１のモノマー（９）が次式で表される化合物
を含み、
前記第１のモノマー（１０）が次式で表される化合物
を含み、
前記化学式１６〜１８中、Ｒ_１はＯＨ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃｌ、ＳＨ、ＣＯＯＨ、ＮＨ_２、Ｎ（Ｒ_２）_３（Ｒ_２は同一であっても異なっていてもよい）、ＳＲ_２、ＳＲ_２ＣＯＯＨ、ＳＲ_２ＮＨ_２、ＳＲ_２ＳＯ_３Ｈ、ＳＲ_２ＳＨ、ＳＲ_２ＯＨ、マレミド、またはＮＨＳエステルであり、
ＸはＣ_０〜Ｃ_３アルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、または置換ヘテロアリールであり、
Ｒ'はアルキル、アリール、ヘテロアリール、置換アリール、または置換ヘテロアリールであり、
前記第２のモノマー（４）が次式で表される化合物
を含み、
前記第２のモノマー（５）が次式で表される化合物
を含み、
前記第２のモノマー（６）が次式で表される化合物
を含み、
前記第２のモノマー（７）が次式で表される化合物
を含み、
前記化学式１９〜２２中、Ｒ_３およびＲ_４は、Ｈまたは次式で表される化合物
である、ポリマー材料を提供する。

さらに別の態様によれば、本発明は
第１のモノマー（８）、（９）、または（１０）と、
第２のモノマー（１１）、（１２）、（１３）、（１４）、（１５）、（１６）、（１７）、（１８）または（１９）と
のコポリマーを含み、
前記第１のモノマー（８）が次式で表される化合物
を含み、
前記第１のモノマー（９）が次式で表される化合物
を含み、
前記第１のモノマー（１０）が次式で表される化合物
を含み、
前記化学式２４〜２６中、Ｒ_１はＯＨ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃｌ、ＳＨ、ＣＯＯＨ、ＮＨ_２、Ｎ（Ｒ_２）_３（Ｒ_２は同一であっても異なっていてもよい）、ＳＲ_２、ＳＲ_２ＣＯＯＨ、ＳＲ_２ＮＨ_２、ＳＲ_２ＳＯ_３Ｈ、ＳＲ_２ＳＨ、ＳＲ_２ＯＨ、マレミド、またはＮＨＳエステルであり、
ＸはＣ_０〜Ｃ_３アルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、または置換ヘテロアリールであり、
Ｒ_２はアルキル、アリール、ヘテロアリール、置換アリールまたは置換ヘテロアリールであり、
前記第２のモノマー（１１）、（１２）、（１３）、（１４）、（１５）、（１６）、（１７）、（１８）または（１９）が次式
（式中、Ｒ_３およびＲ_４は、Ｈまたは次式で表される化合物
である。）
で表される、ポリマー材料を提供する。

本発明は、上で考察した先行技術の問題および不具合の１つまたは複数に対処することができる。しかし、本発明は、幾つもの技術分野において、他の問題および不具合への対処に有用であることを実証することができる、または利益および利点をもたらすことができることを企図している。したがって、特許請求される本発明は、本明細書に考察される問題および不具合のいずれかに対処することに限られると必ずしも解釈されるべきではない。

本発明のこれらのおよび他の特徴を、ある種の実施形態の図面を参照してこれから記述するが、これらの図面は、本発明を図示することを意図しており、限定することを意図するものではない。

本発明の原理に従って形成されたポリマー材料の、様々な波長でのエネルギー吸収レベルを示す図である。本発明の原理に従って形成されたポリマー材料の溶解性を示す図である。本発明の原理に従って形成された別のポリマー材料の溶解性を示す図である。本発明の原理に従って形成されたポリマー材料の、様々な波長でのエネルギー吸収レベルを示す図である。本発明の原理に従って形成されたポリマー材料の、磁気ビーズとのインキュベーションの結果を示す図である。比較材料の、磁気ビーズとのインキュベーションの結果を示す図である。本発明の原理に従って形成された材料と比較ポリマー材料の、磁気ビーズとのインキュベーションの結果を合わせて示す図である。

本発明のさらなる態様、特徴および利点は、以降の詳細な記述から明らかとなろう。

本発明のポリマーまたはポリマー前駆物質は、幾つかの代替法に従って構成または合成されてもよい。例えば、表１のモノマーのうちの１つと、表２のモノマーのうちの１つとを共重合させることによって、ポリマーを形成することができる。また、表１のモノマーのうちの１つと、表２のモノマーのうちの１つと、表４のモノマーのうちの１つとを共重合させることによって、ポリマーを形成することができる。ポリマー前駆物質も、表３のモノマーのうちの１つ、表２のモノマーのうちの１つおよび／または表４のモノマーのうちの１つを共重合させることによって合成することができる。あるいは、ポリマー前駆物質は、表１、表２、表３、または表４からのモノマーを自己重合させることによって合成することができる。

上述のポリマー前駆物質は、生体分子などの任意の適切な機能性単位をその反応部位に結合させることによって、機能化することができる。該ポリマーは、前駆物質の状態であっても、あるいは機能化後であっても、水溶性である。機能化に適した生体分子の例には、限定はされないが、炭水化物、タンパク質、ペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、抗体、抗原、酵素、細菌、レドックス分子、ホスト分子、ゲスト分子、ハプテン、脂質、微生物、アプタマー、糖などを挙げることができる。ポリマー前駆物質および適切な生体分子を有する機能化ポリマーの具体例を幾つか表５に示す。

該ポリマーによって吸収されるエネルギーの波長は、約７００〜１１００ｎｍまたは約１１００ｎｍを超え、吸収は、重合度を調整することによって調整することができる。該ポリマーのバンドギャップは、概して約０．８ｅＶから約１．７ｅＶの間である。幾つかの場合では、バンドギャップは、約１．１ｅＶから約１．４ｅＶの間である。

本発明の概念を、特定のポリマーおよびその形成のための典型的技法の、以下の非限定的例を参照することによってこれよりさらに記述する。さらなるポリマーおよびさらなる形成技法も本発明によって包含されると理解されたい。

（実施例１：ポリマー１の合成）
以下のスキーム１は、ベンゾ［１，２，５］チアジアゾールから出発する４，７−ジブロモ−５，６−ジアミン−ベンゾ［１，２，５］チアジアゾール４の合成を図示する。

ベンゾチアジアゾール（１０．０ｇ、７３．４ｍｍｏｌ）とＨＢｒ（１５０ｍＬ、４８％）とを５００ｍＬの三つ口丸底フラスコに添加した。ＨＢｒ（１００ｍＬ）中にＢｒ_２（３５．２ｇ、２２０．３ｍｍｏｌ）を含有する溶液を、極めてゆっくりと滴下して添加した。Ｂｒ_２をすべて添加した後、この溶液を一晩加熱還流した。暗い橙色の固体の沈殿が認められた。この混合物を室温まで冷却し、十分な量のＮａＨＳＯ_３飽和溶液を添加して、余分なＢｒ_２を完全に消費した。この混合物を真空下で濾過し、水で徹底的に洗浄し、真空下で乾燥し、二臭素化生成物２を生じた。これは、それから得た以下の核磁気共鳴（ＮＭＲ）データによって確認した。¹H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.75 (s, 2H) ppm

４，７−ジブロモベンゾ［１，２，５］チアジアゾール２（４０ｇ、１３７ｍｍｏｌ）を、発煙硫酸（２００ｍｌ）と発煙硝酸（２００ｍｌ）との混合物に、０°Ｃで少量ずつ添加し、次いで反応混合物を室温で７２時間撹拌した。７２時間後、この混合物を氷水中に注ぎ、固形物を濾過し、水で数回洗浄し、次いでエタノールで再結晶させ、化合物３を淡黄色の固体として得た。

４，７−ジブロモ−５，６−ジニトロ−ベンゾ［１，２，５］チアジアゾール３（１０ｇ、２６ｍｍｏｌ）と微細鉄粉（１０ｇ、１７８ｍｍｏｌ）との混合物の酢酸溶液を、薄層クロマトグラフィ（ＴＬＣ）によって監視して、化合物３が完全に消失するまで８０°Ｃで撹拌した。反応混合物を室温まで冷却し、次いで、ＮａＯＨの５％溶液で沈殿させた。この固体を濾過し、水で数回洗浄した。得られた濾過ケークを、温酢酸エチル（ＥｔＯＡｃ）に溶解し、次いで濾過して未反応の鉄を除去し、濾液をロータリーエバポレーターで蒸発させて溶媒を除去し、４，７−ジブロモ−５，６−ジアミン−ベンゾ［１，２，５］チアジアゾール４を黄色の固体として得た。これは、それから得た以下の核磁気共鳴（ＮＭＲ）データによって確認した。¹H NMR (500 MHz, DMSO): δ 3.31 (s, 4H) ppm.

以下のスキーム２は、１，２−ビス（４−メトキシフェニル）エタン−１，２−ジオンから出発する１，２−ビス（４−（３−ブロモプロポキシ）−フェニル）エタン−１，２−ジオン６の合成を示す。

１，２−ビス（４−メトキシフェニル）エタン−１，２−ジオン（５ｇ、１８．５２ｍｍｏｌ）をＣＨ_２Ｃｌ_２に溶解し、−７８°Ｃに冷却した（再び固形物が生じた）。ＢＢｒ_３（８．３ｍ、８７．８２ｍｍｏｌ）を添加し、混合物を放置して室温まで加温し、１５時間撹拌した。ＴＬＣで調べると、１，２−ビス（４−メトキシフェニル）エタン−１，２−ジオンが完全に消失したことが示された。この反応混合物を氷中に注ぎ、ＥｔＯＡｃにより抽出し、ＮａＣｌ溶液で洗浄し、ＭｇＳＯ_４上で乾燥した。溶媒を真空により除去し、残留物をカラムクロマトグラフィにより精製し、化合物５、すなわち１，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン−１，２−ジオンを得た。これは、それから得た以下の核磁気共鳴（ＮＭＲ）データによって確認した。¹H NMR (500 MHz, DMSO): δ 10.8 (s, 2H), 7.71 (d, J=8.8 MHz, 4H), 6.90 (d, J=8.8 MHz, 4H) ppm.

１，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン−１，２−ジオン（２．６ｇ、１０．７４ｍｍｏｌ）をＤＭＦに溶解し、Ｋ_２ＣＯ_３（５．９ｇ、４２．７ｍｍｏｌ）を添加し、１００ｍｍｏｌの１，３−ジブロモプロパンと、触媒量のＫＩとを次いで添加した。この混合物を８０℃に加熱し、３日間撹拌した。ＴＬＣで調べると、１，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン−１，２−ジオンが消失したことが示された。ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を除去し、水を添加し、ＥｔＯＡｃにより抽出し、ブラインで洗浄し、ＭｇＳＯ_４上で乾燥した。溶媒を除去し、残留物をカラムクロマトグラフィにより精製し、１，２−ビス（４−（３−ブロモプロポキシ）フェニル）エタン−１，２−ジオン６を淡黄色の固体として得た。これは、それから得た以下の核磁気共鳴（ＮＭＲ）データによって確認した。¹H NMR (500 MHz, CDCl₃): δ 7.94 (d, J=8.8 MHz, 4H), 6.99 (d, J=8.8 MHz, 4H), 4.20 (t, J=6.2 MHz, 4H), 3.61(t, J=6.2 MHz, 4H), 2.34 (m, 4H) ppm.

以下のスキーム３は、モノマー１、すなわち４，９−ジブロモ−６，７−ビス（４−（３−ブロモプロポキシ）フェニル）−［１，２，５］チアジアゾロ［３，４−ｇ］キノキサリンの合成を示す。

４，７−ジブロモ−５，６−ジアミン−ベンゾ［１，２，５］チアジアゾール４（０．６ｇ、１．２３ｍｍｏｌ）と１，２−ビス（４−（３−ブロモプロポキシ）フェニル）エタン−１，２−ジオン６（０．４ｇ、１．２３ｍｍｏｌ）とを反応フラスコ中に入れ、ＡｃＯＨを添加した。反応混合物を１２５℃に加熱し、３．５時間撹拌した。ＴＬＣで調べると、化合物４および６がいずれも消失したことが示された。この混合物を室温まで冷却し、水中に注ぎ、次いでＥｔＯＡｃにより抽出し、ブラインで洗浄し、ＭｇＳＯ_４上で乾燥した。残留物をカラムクロマトグラフィにより精製し、モノマー１、すなわち４，９−ジブロモ−６，７−ビス（４−（３−ブロモプロポキシ）フェニル）−［１，２，５］チアジアゾロ［３，４−ｇ］キノキサリンを橙色の固体として得た。これは、それから得た以下の核磁気共鳴（ＮＭＲ）データによって確認した。¹H NMR (500 MHz, CDCl₃): δ 7.77 (d, J=8.8 MHz, 4H), 6.95 (d, J=8.8 MHz, 4H), 4.19 (t, J=6.2 MHz, 4H), 3.64(t, J=6.3 MHz, 4H), 2.37 (m, 4H) ppm.

以下のスキーム４は、ポリマー１を生成するための、モノマー１とチオフェン−２，５−ジボロン酸との共重合を示す。

０．２ｍｍｏｌのモノマー１と、０．２ｍｍｏｌの２，５−チオフェン−ジボロン酸、Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_４（８ｍｇ）、Ｋ_２ＣＯ_３（０．２５ｇ）とを三つ口フラスコに入れ、脱気し、次いでＮ_２を再充填した。テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）２０ｍｌと水８ｍｌとを添加し、反応混合物を５℃に加熱し、２４時間撹拌した。反応物を室温まで冷却し、ＣＨ_３ＯＨ中に注いだ。収集したポリマー１をＣＨ_３ＯＨで数回洗浄し、真空により乾燥し、暗色の固体を得た。

ポリマー１の吸収を測定した。そのスペクトルを図１に示す。ポリマー１によるエネルギーの吸収極大波長（ｍａｘｉｍｕｍｗａｖｅｌｅｎｇｔｈａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）は１００８ｎｍに達することができる。

（実施例２：ポリマー２および水溶性グルコース機能化ポリマー２の合成）
スキーム５は、化合物７、すなわち１，２−ビス（４−（２−（２−（２−（２−ブロモエトキシ）エトキシ）エトキシ）エトキシ）フェニル）エタン−１，２−ジオンの合成を示す。

１，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン−１，２−ジオン（２．６ｇ、１０．７４ｍｍｏｌ）をアセトンに溶解し、Ｋ_２ＣＯ_３（５．９ｇ、４２．７ｍｍｏｌ）を添加し、次いで８０ｍｍｏｌの１−ブロモ−２−（２−（２−（２−ブロモエトキシ）エトキシ）エトキシ）エタンを添加した。この混合物を８０℃に加熱して、２４時間撹拌した。ＴＬＣで調べると、１，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン−１，２−ジオンが消失したことが示された。アセトンを除去し、水を添加し、ＥｔＯＡｃにより抽出し、ブラインで洗浄し、ＭｇＳＯ_４上で乾燥した。溶媒を除去し、残留物をカラムクロマトグラフィにより精製し、１，２−ビス（４−（２−（２−（２−（２−ブロモエトキシ）エトキシ）エトキシ）エトキシ）フェニル）エタン−１，２−ジオン７を淡黄色の油として得た。これは、それから得た以下の核磁気共鳴（ＮＭＲ）データによって確認した。¹H NMR (500 MHz, CDCl₃): δ 7.94 (d, J=8.8 MHz, 4H), 6.99 (d, J=8.8 MHz, 4H), 4.21 (t, J=4.8 MHz, 4H), 3.88(t, J=4.8 MHz, 4H), 3.80 (t, J= 6.3 MHz, 4H), 3.78-3.66 (m, 16H), 3.46 (t, J=6.3 MHz, 4H) ppm.

以下のスキーム６は、モノマー２、すなわち４，９−ジブロモ−６，７−ビス（４−（２−（２−（２−（２−ブロモエトキシ）エトキシ）エトキシ）エトキシ）フェニル）−［１，２，５］チアジアゾロ［３，４−ｑ］キノキサリンの合成を示す。

４，７−ジブロモ−５，６−ジアミン−ベンゾ［１，２，５］チアジアゾール４（０．６ｇ、１．２３ｍｍｏｌ）と１，２−ビス（４−（２−（２−（２−（２−ブロモエトキシ）エトキシ）エトキシ）エトキシ）フェニル）エタン−１，２−ジオン７（０．８９ｇ、１．２３ｍｍｏｌ）とを反応フラスコに入れ、ＡｃＯＨを添加した。反応混合物を１２５℃に加熱し、３．５時間撹拌した。ＴＬＣで調べると、化合物４および７がいずれも消失したことが示された。この混合物を室温まで冷却し、水中に注ぎ、次いでＥｔＯＡｃにより抽出し、ブラインで洗浄し、ＭｇＳＯ_４上で乾燥した。残留物をカラムクロマトグラフィにより精製し、モノマー２、すなわち４，９−ジブロモ−６，７−ビス（４−（２−（２−（２−（２−ブロモエトキシ）エトキシ）エトキシ）エトキシ）−フェニル）−［１，２，５］チアジアゾロ［３，４−ｇ］キノキサリンを橙色の粘着性の油として得た。これは、それから得た以下の核磁気共鳴（ＮＭＲ）データによって確認した。¹H NMR (500 MHz, CDCl₃): δ 7.75 (d, J=8.8 MHz, 4H), 6.94 (d, J=8.8 MHz, 4H), 4.20 (t, J=4.8 MHz, 4H), 3.90(t, J=4.8 MHz, 4H), 3.82 (t, J= 6.3 MHz, 4H), 3.76-3.69 (m, 16H), 3.47 (t, J=6.3 MHz, 4H) ppm.

以下のスキーム７は、ポリマー２を生成するための、モノマー２とチオフェン−２，５−ジボロン酸との共重合を示す。

０．２ｍｍｏｌのモノマー２と０．２ｍｍｏｌの２，５−ビス（トリブチルスタンニル）チオフェン、Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２（またはＰｄ（ＰＰｈ_３）_４）（８ｍｇ）を二つ口フラスコに入れ、脱気し、次いでＮ_２を再充填した。ＴＨＦ（またはトルエン）２０ｍｌを添加し、反応混合物を８５℃に加熱し、２４時間撹拌した。反応混合物を室温まで冷却し、次いでＣＨ_３ＯＨ中に注いだ。収集した沈殿物をＣＨ_３ＯＨで数回洗浄し、ＣＨ_２Ｃｌ_２／ＣＨ_３ＯＨから再結晶させ、再びＣＨ_３ＯＨで洗浄し、次いで真空により乾燥し、ポリマー２を黒色の固体として得た。

以下のスキーム８は、グルコースをポリマー２に結合させることによる、ポリマー２の生体分子誘導体化水溶性ポリマーへの変換の例を示す。

２５ｍＬの一口丸底フラスコ中で、０．２ｇのポリマー２をＤＭＦ８ｍｌに溶解した。０．２ｇの１−チオ−β−Ｄ−グルコース、続いて０．５ｇの無水Ｋ_２ＣＯ_３を添加した。反応混合物を室温で３０時間撹拌し、次いで透析管に移し入れ、水に対して２日間透析した（水交換８回）。透析管中に得られた溶液を、次いで一口丸底フラスコに移し入れた。水を除去した後、グルコース機能化ポリマー２が黒色の固体として得られた。

図２に示すように、グルコース機能化ポリマー２は極めて良好な水溶性を有する。左に示すのは、モノマー２のＣＨ_２Ｃｌ_２溶液である。中央に示すのは、上層が水、および下層がポリマー２のＣＨ_２Ｃｌ_２溶液である。右に示すのは、上層がグルコース機能化ポリマー２の水溶液、および下層がＣＨ_２Ｃｌ_２である。

（実施例３：ポリマー３の合成）
以下のスキーム９は、ポリマー３を生成するための、モノマー３とチオフェン−２，５−ジボロン酸との共重合を示す。

０．１５ｍｍｏｌのモノマー３と０．１５ｍｍｏｌの２，５−チオフェン−ジボロン酸、Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_４（８ｍｇ）、Ｋ_２ＣＯ_３（０．２５ｇ）とを二つ口フラスコに入れ、脱気し、次いでＮ_２を再充填した。ＴＨＦ１０ｍｌと水５ｍｌとを添加し、反応混合物を８５℃に加熱し、２４時間撹拌した。反応混合物を室温まで冷却し、水相を抽出して透析管に移し入れ、水に対して２日間透析した。次いで、透析管中の水溶液を一口丸底フラスコに移し入れ、水を除去し、ポリマー３を暗色の固体として得た。ポリマー３は極めて良好な水溶性を有する。

（実施例４：ポリマー４の合成）
以下のスキーム１０は、モノマー２から出発する、モノマー４、すなわち６，７−ビス（４−（２−（２−（２−（２−ブロモエトキシ）エトキシ）エトキシ）エトキシ）フェニル）−４，９−ビス（５−ブロモチオフェン−２−イル）−［１，２，５］チアジアゾロ［３，４−ｇ］キノキサリンの合成を図示する。

２．０ｇ（１．９８ｍｍｏｌ）のモノマー２と４０ｍｇのジクロロビス−（トリフェニルホスフィン）パラジウムとを５０ｍＬの二つ口丸底フラスコに入れ、脱気し、Ｎ_２を再充填した。無水ＴＨＦ、続いて２−（トリブチルスタンニル）チオフェン（２．３ｇ、４．９６ｍｍｏｌ）を添加した。この混合物を加熱還流した。４時間撹拌した後、反応混合物を室温まで冷却し、水中に注ぎ、ＥｔＯＡｃで抽出した。合わせたＥｔＯＡｃ層を水で洗浄し、無水ＭｇＳＯ_４上で乾燥した。溶媒を除去し、残留物をクロマトグラフィにより精製し、モノマーａ、すなわち６，７−ビス（４−（２−（２−（２−（２−ブロモエトキシ）エトキシ）エトキシ）エトキシ）フェニル）−４，９−ジ（チオフェン−２−イル）−［１，２，５］チアジアゾロ［３，４−ｇ］キノキサリンを暗青色の粘着性の油として得た。これは、それから得た以下の核磁気共鳴（ＮＭＲ）データによって確認した。¹H NMR (500 MHz, CDCl₃):δ 9.01 (d, J= 4.0 MHz, 2H), 7.81 (d, J=8.8 MHz, 4H), 7.71 (d, J = 5.0 MHz, 2H), 7.34 (m, 2H), 6.98 (d, J=8.8 MHz, 4H), 4.23 (t, J=4.8 MHz, 4H), 3.94(t, J=4.8 MHz, 4H), 3.85 (t, J= 6.3 MHz, 4H), 3.80-3.72 (m, 16H), 3.49 (t, J=6.3 MHz, 4H) ppm.

モノマーａ（１．２ｇ、１．１９ｍｍｏｌ）を、クロロホルムと酢酸の１：１混合液に溶解し、Ｎ−ブロモスクシンイミド（０．４３ｇ、２．４２ｍｍｏｌ）を添加した。反応混合物を暗所にて室温で３時間撹拌した。ＴＬＣで調べると完全に反応したことが示され、この混合物を水中に注ぎ、ＥｔＯＡｃで抽出した。合わせた有機層をブライン溶液で洗浄し、無水ＭｇＳＯ_４上で乾燥した。溶媒の除去後、残留物をクロマトグラフィにより精製し、モノマー４、すなわち６，７−ビス（４−（２−（２−（２−（２−ブロモエトキシ）エトキシ）−エトキシ）エトキシ）フェニル）−４，９−ビス（５−ブロモチオフェン−２−イル）−［１，２，５］チアジアゾロ［３，４］キノキサリンを、暗色の粘着性の油としてもたらした。これは、それから得た以下の核磁気共鳴（ＮＭＲ）データによって確認した。¹H NMR (500 MHz, CDCl₃): δ 8.98 (d, J= 4.0 MHz, 2H), 7.74 (d, J=8.8 MHz, 4H), 7.25 (m, 2H), 6.99 (d, J=8.8 MHz, 4H), 4.24 (t, J=4.8 MHz, 4H), 3.94(t, J=4.8 MHz, 4H), 3.82 (t, J= 6.3 MHz, 4H), 3.78-3.71 (m, 16H), 3.47 (t, J=6.3 MHz, 4H) ppm.

モノマー４は、他の異なる経路によって合成することもできる。

以下のスキーム１１は、ポリマー４を生成するための、モノマー４と１，４−フェニレンジボロン酸との共重合を示す。

０．２ｍｍｏｌのモノマー４と、０．２ｍｍｏｌの１，４−フェニレンジボロン酸、Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_４（８ｍｇ）、Ｋ_２ＣＯ_３（０．２５ｇ）とを二つ口フラスコに入れ、脱気し、次いでＮ_２を再充填した。ＴＨＦ２０ｍｌと水８ｍｌとを添加し、反応混合物を８５℃に加熱し、２４時間撹拌した。反応混合物を室温まで冷却し、次いでＣＨ_３ＯＨ中に注いだ。収集した沈殿物をＣＨ_３ＯＨで数回洗浄し、ＣＨ_２Ｃｌ_２／ＣＨ_３ＯＨから再結晶させ、再度ＣＨ_３ＯＨで洗浄し、次いで真空により乾燥し、ポリマー４を黒色の固体として得た。

以下のスキーム１２は、ポリマー４にグルコースを結合させることによる、ポリマー４の生体分子誘導体化水溶性ポリマーへの変換の例を示す。

２５ｍＬの一口丸底フラスコ中で、０．２ｇのポリマー４をＤＭＦ８ｍｌに溶解した。０．２ｇの１−チオ−β−Ｄ−グルコース、続いて０．５ｇの無水Ｋ_２ＣＯ_３を添加した。反応混合物を室温で３０時間撹拌し、次いで透析管に移し入れ、水に対して２日間透析した（水交換１０回）。透析管中に得られた溶液を、次いで一口丸底フラスコに移し入れた。水の除去後、グルコース機能化ポリマー４を黒色の固体として得た。

グルコース機能化ポリマー４は、図３に示すように良好な水溶性を有する。左は、上層が水相（水）、下層がポリマー４のＣＨ_２Ｃｌ_２溶液である。右は、上層がグルコース機能化ポリマー４の水溶液、下層がＣＨ_２Ｃｌ_２である。

（実施例５：ＣＯＯＨ官能化ポリマー５の合成）
以下のスキーム１３は、ポリマー２をポリマー５に変換し、続いてポリマー５をカルボン酸基で官能化して水溶性のＣＯＯＨ官能化ポリマー５を作製する例を示す。

２５ｍＬの一口丸底フラスコ中で、０．３ｇのポリマー２をＴＨＦ８ｍｌに溶解し、０．４ｇのＫ_２ＣＯ_３、続いてチオグリコール酸エチル０．５ｍｌを添加した。室温で３０時間撹拌した後、全混合物を水中に注ぎ、次いで濾過した。得られた固体を水で２回洗浄し、次いでＣＨ_３ＯＨで数回洗浄してポリマー５を生じた。得られたポリマー５を、さらなる精製を行うことなく直接使用して、以下に記述する次のステップ、加水分解を行った。

ポリマー５をＴＨＦ１０ｍｌに溶解し、水１ｍｌにＮａＯＨ（２．７ｇ）を含む溶液を添加した。ＮａＯＨ溶液を添加した後、数秒後に反応混合物中に多量の暗色の沈殿物が生じた。この混合物を約５分間撹拌し、次いで透析管に移し入れ、水に対して透析した。透析管中で、暗色の沈殿物はすぐに完全に水に溶解し、この混合物を水に対して２日間透析した（水交換８回）。透析管中の溶液を、次いで一口丸底フラスコに移し入れ、凍結乾燥により乾燥し、ＣＯＯＨ官能化ポリマー５を暗色の固体として得た。

ＣＯＯＨ官能化ポリマー５は極めて良好な水溶性を有しており、水中でその吸収を測定し、そのスペクトルを図４に示す。ＣＯＯＨ官能化ポリマー５によるエネルギーの吸収極大波長は、約９５０ｎｍに達することができる。ＣＯＯＨ官能化ポリマー５は、可視領域内である約７００ｎｍから始まる広範囲の吸収を示す。吸収は１１００ｎｍを超すまで続き、それは十分にＮＩＲ領域内である。

（実施例６：ＣＯＯＨ官能化ポリマー５へのビオチンの固定化）
以下のスキーム１４は、ＣＯＯＨ官能化ポリマー５をビオチン固定化ポリマー５へ変換する例を示す。

２．０ｍｇのＣＯＯＨ官能化ポリマー５を０．１ＭＭＥＳ緩衝液０．２ｍｌに溶解した。１．０ｍｇのＥＤＣを脱イオン水０．１ｍＬに溶解した。１．０ｍｇのｓｕｌｆ−ＮＨＳを脱イオン水０．１ｍＬに溶解した。次いで、このＥＤＣ溶液２７μｌと、このｓｕｌｆ−ＮＨＳ溶液５０μｌとをステップ１）の溶液に添加し、全混合物を３０分間インキュベートした。ビオチン１．０ｍｇをＤＭＳＯ０．１ｍｌに溶解した。この溶液２５μｌをステップ２）の混合物に添加した。全混合物を穏やかに撹拌しながら一晩インキュベートした。

次いで、この混合物を透析管に移し入れ、水に対して１２時間透析した（水交換２回）。透析後、この溶液をバイアルに移し入れ、凍結乾燥によって乾燥し、ビオチン固定化ポリマー５を得た。

（ビオチン固定化ポリマー５とストレプトアビジン被覆磁気ビーズとの結合試験）
上のビオチン固定化ポリマー５を使用して、報告されている手順に従ってストレプトアビジン被覆磁気ビーズと共にインキュベートした。肉眼で観察した、その結果を図５に示す。左（図５Ａ）に、ビオチン固定化ポリマー５を加えたストレプトアビジン被覆磁気ビーズについての結合試験結果を示す。中央（図５Ｂ）に、ＣＯＯＨ官能化ポリマー５を加えたストレプトアビジン被覆磁気ビーズについての対照試験結果を示す。右（図５Ｃ）に、ストレプトアビジン被覆磁気ビーズのみを示す。

上述のストレプトアビジン被覆磁気ビーズとビオチン固定化ポリマー５との結合試験および対照試験は、同一条件下で行った。インキュベーション後に、すべてのビーズをカップリング緩衝液で４回洗浄した。図５の結果は、４回洗浄した後にトリス緩衝液で再懸濁させたビーズについて示している。結合を見るためのシグナルとして蛍光を使用しなくても、結合後に色の変化を目で見ることができる。

比較するために、市販のＮＩＲ色素標識化ビオチンである、ａｔｔｏ６８０−ｂｉｏｔｉｎを使用して同一の試験を行った。結合試験に使用したａｔｔｏ６８０−ｂｉｏｔｉｎは、結合に使用したビオチン固定化ポリマー５と同一の濃度および量である。図６は、ａｔｔｏ６８０−ｂｉｏｔｉｎと結合しているビーズの結果を示す。左（図６Ａ）に、ａｔｔｏ６８０−ｂｉｏｔｉｎのみを示す。中央（図６Ｂ）に、ストレプトアビジン被覆磁気ビーズとａｔｔｏ６８０−ｂｉｏｔｉｎとの結合を示す。右（図６Ｃ）に、ストレプトアビジン被覆磁気ビーズを示す。

図７は、ビオチン固定化ポリマー５、およびａｔｔｏ６８０−ｂｉｏｔｉｎと結合する磁気ビーズの比較結合試験結果を示す。左（図７Ａ）に、ビオチン固定化ポリマー５を加えたストレプトアビジン被覆磁気ビーズについての結合を示す。中央（図７Ｂ）に、ａｔｔｏ６８０−ｂｉｏｔｉｎを加えたストレプトアビジン被覆磁気ビーズについての結合を示す。右（図７Ｃ）にストレプトアビジン被覆磁気ビーズを示す。

ポリマーの水溶性、およびＮＩＲ範囲におけるその光学特性から、こうしたポリマーは、ライフサイエンス、診断検査市場、製薬市場、ならびに環境試験および生物兵器検出市場において、多くのバイオ関連用途で蛍光シグナル試薬として使用することができる。

上の水溶性ポリマーは、水溶液中ではるかに低い電位を印加することによって薄膜を形成するために使用することもできる。

これらのポリマーは、多くの場合、バンドギャップが低い導電性ポリマーにかかわることができる。水溶性と導電性の両方によって、こうしたポリマーは、例えば生体起源または他の電気信号の導体として、幾つもの用途のための生体関連システムに使用することができる。

本明細書で使用される成分、構成要素、反応条件などの数量を表す数はいずれも、すべての例において「約」という用語によって改変されると理解されたい。本明細書に提示される広範な主題を明記する数値の範囲およびパラメーターは近似値であるにもかかわらず、明記される数値は可能な限り正確に示される。しかし、いかなる数値も、それらのそれぞれの測定技法に標準偏差が見られることから明白であるように、本質的にある種の誤差または不正確さを含有する。本明細書に説明する特徴はいずれも、用語「手段（ｍｅａｎｓ）」が明示的に使用されていなければ、米国特許法第１１２条第６段落を発動するものとして解釈されるべきではない。

本発明をその好ましい実施形態に関連して記述してきたが、明確には記述していない追加、削除、変更および置換を、本発明の精神および範囲から逸脱することなく為すことができることが、当業者であれば理解されよう。

Claims

第１のモノマー（１）、（２）、または（３）と、
第２のモノマー（４）、（５）、（６）、または（７）と
のコポリマーを含み、
前記第１のモノマー（１）が次式で表される化合物
を含み、
前記第１のモノマー（２）が次式で表される化合物
を含み、
前記第１のモノマー（３）が次式で表される化合物
を含み、
前記化学式１〜３中、Ｒ_１はＯＨ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃｌ、ＳＨ、ＣＯＯＨ、ＮＨ_２、Ｎ（Ｒ_２）_３（Ｒ_２は同一であっても異なっていてもよい）、ＳＲ_２、ＳＲ_２ＣＯＯＨ、ＳＲ_２ＮＨ_２、ＳＲ_２ＳＯ_３Ｈ、ＳＲ_２ＳＨ、ＳＲ_２ＯＨ、マレミド、またはＮＨＳエステルであり、
ＸはＣ_０〜Ｃ_３アルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、または置換ヘテロアリールであり、
Ｒ_２はアルキル、アリールまたはヘテロアリール、置換アリールまたは置換ヘテロアリールであり、
前記第２のモノマー（４）が次式で表される化合物
を含み、
前記第２のモノマー（５）が次式で表される化合物
を含み、
前記第２のモノマー（６）が次式で表される化合物
を含み、
前記第２のモノマー（７）が次式で表される化合物
を含み、
前記化学式４〜７中、Ｒ_３およびＲ_４は、Ｈまたは次式で表される化合物
である、ポリマー材料。
次式
（式中、Ｒ_３およびＲ_４は、Ｈまたは次式で表される化合物
である。）
で表される第３のモノマー（１１）、（１２）、（１３）、（１４）、（１５）、（１６）、（１７）、（１８）、または（１９）をさらに含む、請求項１に記載のポリマー材料。
第１のモノマー（８）、（９）、または（１０）と、
第２のモノマー（４）、（５）、（６）、または（７）と
のコポリマーを含み、
前記第１のモノマー（８）が次式で表される化合物
を含み、
前記第１のモノマー（９）が次式で表される化合物
を含み、
前記第１のモノマー（１０）が次式で表される化合物
を含み、
前記化学式１１〜１３中、Ｒ_１はＯＨ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃｌ、ＳＨ、ＣＯＯＨ、ＮＨ_２、Ｎ（Ｒ_２）_３（Ｒ_２は同一であっても異なっていてもよい）、ＳＲ_２、ＳＲ_２ＣＯＯＨ、ＳＲ_２ＮＨ_２、ＳＲ_２ＳＯ_３Ｈ、ＳＲ_２ＳＨ、ＳＲ_２ＯＨ、マレミド、またはＮＨＳエステルであり、
ＸはＣ_０〜Ｃ_３アルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、または置換ヘテロアリールであり、
Ｒ'はアルキル、アリール、ヘテロアリール、置換アリール、または置換ヘテロアリールであり、
前記第２のモノマー（４）が次式で表される化合物
を含み、
前記第２のモノマー（５）が次式で表される化合物
を含み、
前記第２のモノマー（６）が次式で表される化合物
を含み、
前記第２のモノマー（７）が次式で表される化合物
を含み、
前記化学式１４〜１７中、Ｒ_３およびＲ_４は、Ｈまたは次式で表される化合物
である、ポリマー材料。
次式
（式中、Ｒ_３およびＲ_４は、Ｈまたは次式で表される化合物
である。）
で表される第３のモノマー（１１）、（１２）、（１３）、（１４）、（１５）、（１６）、（１７）、（１８）または（１９）をさらに含む、請求項３に記載のポリマー材料。
第１のモノマー（８）、（９）、または（１０）と、
第２のモノマー（１１）、（１２）、（１３）、（１４）、（１５）、（１６）、（１７）、（１８）または（１９）と
のコポリマーを含み、
前記第１のモノマー（８）が次式で表される化合物
を含み、
前記第１のモノマー（９）が次式で表される化合物
を含み、
前記第１のモノマー（１０）が次式で表される化合物
を含み、
前記化学式２１〜２３中、Ｒ_１はＯＨ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃｌ、ＳＨ、ＣＯＯＨ、ＮＨ_２、Ｎ（Ｒ_２）_３（Ｒ_２は同一であっても異なっていてもよい）、ＳＲ_２、ＳＲ_２ＣＯＯＨ、ＳＲ_２ＮＨ_２、ＳＲ_２ＳＯ_３Ｈ、ＳＲ_２ＳＨ、ＳＲ_２ＯＨ、マレミド、またはＮＨＳエステルであり、
ＸはＣ_０〜Ｃ_３アルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、または置換ヘテロアリールであり、
Ｒ_２はアルキル、アリール、ヘテロアリール、置換アリールまたは置換ヘテロアリールであり、
前記第２のモノマー（１１）、（１２）、（１３）、（１４）、（１５）、（１６）、（１７）、（１８）または（１９）が次式
（式中、Ｒ_３およびＲ_４は、Ｈまたは次式で表される化合物
である。）
で表される、ポリマー材料。
少なくとも１つの機能性単位をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のポリマー材料。
少なくとも１つの前記機能性単位が、炭水化物、タンパク質、ペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、抗体、抗原、酵素、細菌、レドックス分子、ホスト分子、ゲスト分子、ハプテン、脂質、微生物、糖、およびアプタマーのうちの１種または複数を含む、請求項６に記載のポリマー材料。
次式で表される化合物：
（式中、
Ｒ_１はＯＨ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃｌ、ＳＨ、ＣＯＯＨ、ＮＨ_２、Ｎ（Ｒ_２）_３（Ｒ_２は同一であっても異なっていてもよい）、ＳＲ_２、ＳＲ_２ＣＯＯＨ、ＳＲ_２ＮＨ_２、ＳＲ_２ＳＯ_３Ｈ、ＳＲ_２ＳＨ、ＳＲ_２ＯＨ、マレミド、またはＮＨＳエステルであり、
ＸはＣ_０〜Ｃ_３アルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、または置換ヘテロアリールであり、
Ｒ_２はアルキル、アリールまたはヘテロアリール、置換アリール、置換ヘテロアリールであり、
Ｙは炭水化物、タンパク質、ペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、抗体、抗原、酵素、細菌、レドックス分子、ホスト分子、ゲスト分子、ハプテン、脂質、微生物、糖、およびアプタマーのうちの１種または複数である。）
のうち少なくとも１つを含む、請求項６に記載のポリマー材料。
請求項１〜４のいずれかに一項に定義されたモノマー（１）〜（１９）のうちの１つの自己重合生成物を含む、ポリマー材料。
第１のモノマーＭ_１のポリマー、または、第１のモノマーＭ_１と第２のモノマーＭ_２とのコポリマーを含み、
次式
（式中、
Ｍ_１は置換もしくは非置換の、共役モノマー、短鎖共役ブロックオリゴマー、アルケン、またはアルキンであり、
Ｍ_２は側鎖の有無を問わず、置換もしくは非置換の、モノマー、短鎖共役ブロックオリゴマー、アルケン、またはアルキンであり、
次式
で表される構造はオリゴ−もしくはポリ−エチレングリコール、分岐の有無を問わずアルキル鎖、置換基の有無を問わず共役鎖であり、
次式
で表される構造は単結合、二重結合、または三重結合であり、
ｎは１より大きい任意の整数であり、
Ｒ_１およびＲ_２は任意の官能基、例えば、限定はされないが、Ｈ、ＣＨ_３、アルケン、アルキン、ＯＨ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、Ｆ、ＳＨ、ＣＯＯＨ、ＮＨ_２、ＣＨＯ、マレイミド、ＮＨＳエステル、金属錯体を形成できる任意の複素環化合物、他の適用可能な官能基、および生体分子、例えば、限定はされないが、炭水化物、タンパク質、ペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、抗体、抗原、酵素、細菌、レドックス分子、ホスト分子、ゲスト分子、ハプテン、脂質、微生物、アプタマー、糖などであり、
Ｍ_１およびＭ_２は、限定はされないが、次式
で表される０個、１個、もしくは複数の側鎖を有することができ、
モノマーＭ_１およびＭ_２における次式
で表される構造は、限定はされないが、同一であっても異なっていてもよく、または、一方の側鎖が少なくとも１つの反応性基を有し、かつ他方の側鎖が反応性基を有しておらず、
Ｒ_１およびＲ_２は、限定はされないが、同一であっても異なっていてもよく、または、一方は官能基であり、かつ他方は非官能基である。）
で表される構造を含む、低バンドギャップポリマー材料。
前記ポリマー材料の吸収スペクトルが、少なくとも６００ｎｍの吸収極大波長を含む、請求項８に記載のポリマー材料。
前記ポリマー材料の吸収スペクトルが、少なくとも１１００ｎｍの吸収極大波長を含む、請求項１０に記載のポリマー材料。
前記ポリマー材料の吸収スペクトルが、約６００ｎｍ〜約１１００ｎｍの吸収極大波長を含む、請求項１０に記載のポリマー材料。
複数の機能性部位を含む、請求項１０に記載のポリマー材料。
電荷的中性を有する、請求項１０に記載のポリマー材料。
約０．８ｅＶから約１．７ｅＶのバンドギャップを含む、請求項１０に記載のポリマー材料。
約１．１ｅＶから約１．４ｅＶのバンドギャップを含む、請求項１０に記載のポリマー材料。