JP2020109162A - ポリマー色素修飾および適用 - Google Patents

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Abstract

【課題】ポリマータンデム色素に含まれる水溶性光活性ポリマー、ならびにそれらの調製および使用のための方法を提供すること。【解決手段】光活性ポリマーは、色素または他の官能基によるコアポリマー(例えば、紫色励起性ポリマー)の直接修飾によって調製することができる。ポリマーを使用して分析物を検出する方法もまた、記載される。本明細書において、色素または他の官能基によるコアポリマー(例えば、紫色励起性ポリマー)の直接修飾を介して作製することができる新規ポリマー色素が提供される。色素は、それらを、ポリマー骨格中に既に存在する官能基に結合することによって導入することができ、色素結合を行うための、追加のカテゴリーのモノマーの必要性が排除される。【選択図】なし

Description

発明の背景
水溶性蛍光ポリマーは、リアルタイムでモニタリングすることができるシグナルを生成することによって様々な生物学的用途において使用することができ、生物学的標的および事象の検出のための単純かつ迅速な方法を提供することができる。水溶性蛍光ポリマーは、一般に、ポリマーを可溶化するためのポリエチレングリコール単位を含有するモノマー(例えば、紫色励起性ジヒドロフェナントレンモノマー)を重合することによって調製される。様々な色/発光波長のポリマーの調製のための一般的な手法は、受容体色素分子を共通ポリマー骨格に共有結合させて、効率的な蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)を可能にすることを含む。これらのポリマーは、多くの場合、「タンデムポリマー色素」と呼ばれる。
タンデムポリマー色素手法は、受容体色素結合のための1つまたは複数の化学修飾可能官能基を有する追加の反応性モノマーの導入を必要とする。しかし、新規モノマーの導入には、いくつかの欠点がある。例えば、新規モノマーの調製のためには、さらなる合成ステップが必要であり、これは、費用と時間がかかり得、モノマー構造の変化に起因して重合条件を調整するかまたは完全に再設計する必要がある。さらに、水溶化基を有するモノマーを色素結合のためのモノマーで置き換えることは、所望の生成物の可溶性を含み得る。例えば、米国特許第8,362,193号および同第9,896,538号を参照されたい。許容されるFRET特性および可溶性レベルを有するポリマーを調製するための、様々なモノマーの適切な組合せおよび量を特定するには、相当量の試行錯誤が必要である。
米国特許第8,362,193号明細書 米国特許第9,896,538号明細書
ポリマータンデム色素に含まれる水溶性光活性ポリマー、ならびにそれらの調製および使用のための方法が記載される。光活性ポリマーは、色素または他の官能基によるコアポリマー(例えば、紫色励起性ポリマー)の直接修飾によって調製することができる。ポリマーを使用して分析物を検出する方法もまた、記載される。本明細書に提供されるのは、式I:
Figure 2020109162
[式中、
Aはそれぞれ、芳香族コモノマーおよびヘテロ芳香族コモノマーからなる群から独立して選択され、
、LおよびLは、リンカー部分であり、
Wは、水溶化部分であり、
Eはそれぞれ、独立して選択された発色団、官能性部分または結合剤であり、
Bはそれぞれ、芳香族コモノマー、ヘテロ芳香族コモノマー、バンドギャップ改変モノマー、必要に応じて置換されているエチレンおよびエチニレンからなる群から独立して選択され、
およびGは、非修飾ポリマー末端および修飾ポリマー末端から独立して選択され、
下付き文字nおよびmは、独立して、1〜10,000の範囲の整数であり、
下付き文字pは、0〜10,000の範囲の整数であり、
下付き文字n、mおよびpの合計は、2〜10,000の範囲であり、
下付き文字qは、1、2、3または4であり、
下付き文字rは、1、2、3または4であり、
下付き文字sは、0、1、2または3であり、
下付き文字tは、1または2であり、
下付き文字rおよびsの合計は、1〜4の範囲であり、
AおよびBは、共役ポリマー中にランダムにまたは規則的に分布している]
による共役ポリマーを含む水溶性光活性ポリマーである。
本開示の一部の実施形態は、式II:
Figure 2020109162
による共役ポリマーを作製する方法を提供する。本方法は、式IIa:
Figure 2020109162
による共役ポリマーを、式IIによるポリマーに変換することを含み、式中、
A、B、G、G、L、W、E、ならびに下付き文字n、m、p、q、rおよびsは、上で定義されている通りであり、
1aは、リンカー部分であり、
は、Hおよびアミン保護基からなる群から選択される。
試料中の分析物を検出するための方法もまた、提供される。本方法は、分析物を含有することが疑われる試料を用意するステップ、および試料を、本明細書に記載されている水溶性共役ポリマーにコンジュゲートした結合剤を含む共役ポリマー複合体と合わせるステップを含む。フローサイトメトリーなどのアッセイ技術を使用して、目的の分析物に結合したポリマーに関連する蛍光を検出することができる。
例えば、本開示は以下を提供する。
(項目1)
式I:
Figure 2020109162
[式中、
Aはそれぞれ、芳香族コモノマーおよびヘテロ芳香族コモノマーからなる群から独立して選択され、
、LおよびLは、リンカー部分であり、
Wは、水溶化部分であり、
Eはそれぞれ、独立して選択された発色団、官能性部分または結合剤であり、
Bはそれぞれ、芳香族コモノマー、ヘテロ芳香族コモノマー、バンドギャップ改変モノマー、必要に応じて置換されているエチレンおよび必要に応じて置換されているエチニレンからなる群から独立して選択され、
およびGは、非修飾ポリマー末端および修飾ポリマー末端から独立して選択され、
下付き文字nおよびmは、独立して、1〜10,000の範囲の整数であり、
下付き文字pは、0〜10,000の範囲の整数であり、
下付き文字n、mおよびpの合計は、2〜10,000の範囲であり、
下付き文字qは、1、2、3または4であり、
下付き文字rは、1、2、3または4であり、
下付き文字sは、0、1、2または3であり、
下付き文字tは、1または2であり、
下付き文字rおよびsの合計は、1〜4の範囲であり、
AおよびBは、共役ポリマー中にランダムにまたは規則的に分布している]
による共役ポリマー。
(項目2)
が、スルホンアミド、スルフィンアミド、ジスルホンアミド、ジスルフィンアミド、スルタム、アミド、2級アミン、ホスホンアミド、ホスフィンアミド、ホスホンアミデート、セレノンアミドまたはセレニンアミドを含む、項目1に記載の共役ポリマー。
(項目3)
が結合である、項目1または項目2に記載の共役ポリマー。
(項目4)
下付き文字qが、下付き文字rおよびsの合計に等しく、
下付き文字rが、1または2であり、
下付き文字rが1である場合、下付き文字sは0または1であり、
下付き文字rが2である場合、下付き文字sは0である、
項目1から3のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
(項目5)
式II:
Figure 2020109162
[式中、
1aは、リンカー部分であり、
は、Hおよびアミン保護基からなる群から選択される]
による構造を有する、項目1から4のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
(項目6)
1aが、共有結合、C1〜8アルキレン、2〜8員のヘテロアルキレン、−NHC(O)L−、−C(O)NHL−および−C(O)L−からなる群から選択され、
が、共有結合、C1〜8アルキレン、2〜8員のヘテロアルキレン、−LNHC(O)−、−LC(O)NH−、−LC(O)−、−C(O)NHL−および−C(O)L−からなる群から選択され、
およびLが、C1〜8アルキレンおよび2〜8員のヘテロアルキレンからなる群から独立して選択される、
項目5に記載の共役ポリマー。
(項目7)
Wが、1つまたは複数のエチレングリコールモノマーを含む、項目1から6のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
(項目8)
Wが、ポリ(エチレングリコール)を含む、項目1から7のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
(項目9)
Aがそれぞれ、同じコモノマーである、項目1から8のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
(項目10)
Aが、紫色蛍光モノマーである、項目1から9のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
(項目11)
Aが、9,10−フェナントレンジオン系モノマー、ジヒドロフェナントレン系モノマー、ジヒドロフェナントレンオキセピン系モノマー、フルオレン系モノマーまたはフルオレノオキセピン系モノマーである、項目1から10のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
(項目12)
式III:
Figure 2020109162
[式中、下付き文字tはそれぞれ、1〜20の範囲の整数である]
による構造を有する、項目1に記載の共役ポリマー。
(項目13)
およびGのうちの一方または両方が、キャッピング部分で修飾されている、項目1から12のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
(項目14)
およびGのうちの一方が、キャッピング部分で修飾されており、GおよびGのうちの一方が、反応性官能基で修飾されている、項目1から13のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
(項目15)
Eがそれぞれ、独立して選択された発色団である、項目1から14のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
(項目16)
式II:
Figure 2020109162
による共役ポリマーを作製する方法であって、
前記方法は、式IIa:
Figure 2020109162
による共役ポリマーを前記式IIによるポリマーに変換するステップを含み、
式中、
Aは、蛍光モノマーであり、
1aおよびLは、リンカー部分であり、
Wは、水溶化部分であり、
Eはそれぞれ、独立して選択された発色団であり、
Bはそれぞれ、芳香族コモノマー、ヘテロ芳香族コモノマー、バンドギャップ改変モノマー、必要に応じて置換されているエチレンおよび必要に応じて置換されているエチニレンからなる群から独立して選択され、
およびGは、非修飾ポリマー末端および修飾ポリマー末端から独立して選択され、
は、Hおよびアミン保護基からなる群から選択され、
下付き文字nおよびmは、独立して、1〜10,000の範囲の整数であり、
下付き文字pは、0〜10,000の範囲の整数であり、
下付き文字n、mおよびpの合計は、2〜10,000の範囲であり、
下付き文字qは、1、2、3または4であり、
下付き文字rは、1、2、3または4であり、
下付き文字sは、0、1、2または3であり、
下付き文字tは、1または2であり、
下付き文字rおよびsの合計は、1〜4の範囲であり、
AおよびBは、蛍光ポリマー中にランダムにまたは規則的に分布している、
方法。
図1は、BV786を含めた、CD4コンジュゲートタンデムポリマー色素(5)を使用して生成されたフローサイトメトリーヒストグラムのオーバーレイを示す。
図2は、スルホンアミド(PEG)DHPポリマーである、Dy752発色団を含有するポリマー−色素タンデムのUV−vis吸光度スペクトルを示す。
図3は、スルホンアミド(PEG)DHPポリマーである、Dy752発色団を含有するポリマー−色素タンデムにコンジュゲートしたCD4 mAbの蛍光発光スペクトルを示す。タンデムポリマーは、受容体発色団の存在に起因して、450nmにおいて顕著な消光効果を示した。
発明の詳細な説明
本明細書において、色素または他の官能基によるコアポリマー(例えば、紫色励起性ポリマー)の直接修飾を介して作製することができる新規ポリマー色素が提供される。色素は、それらを、ポリマー骨格中に既に存在する官能基に結合することによって導入することができ、色素結合を行うための、追加のカテゴリーのモノマーの必要性が排除される。出発ポリマーは、例えば、スルホンアミド結合を介して結合した可溶化ポリエチレングリコール(PEG)基を有する9,10−ジヒドロフェナントレンジオン(DHP)骨格を有する紫色ポリマー色素であり得る。色素分子または他の官能基によるスルホンアミド基の修飾により、新規タンデムポリマー色素がもたらされる。
本明細書に記載されている組成物および方法により、いくつかの顕著な利点が提供される。例えば、紫色ポリマーおよび紫色タンデムポリマーのために、1つのポリマーバッチのみを製造することが必要である。次いで、共通ポリマープラットフォームを使用して、任意の所望の色素を有するタンデムポリマーを作製することができ、新規モノマーの必要性が回避される。ポリマー骨格の全組成は影響されないままであり、ポリマー可溶性は十分なままであり、最終製品の合成および実験使用の全体を通して取り扱いが容易である。さらに、ポリマー骨格の直接修飾のために使用される化学反応はそれ自体、迅速かつ効率的である。
I.定義
本明細書で使用する場合、用語「アルキル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、示される数の炭素原子を有する直鎖状または分枝状の、飽和、脂肪族ラジカルを指す。アルキルは、C1〜2、C1〜3、C1〜4、C1〜5、C1〜6、C1〜7、C1〜8、C1〜9、C1〜10、C2〜3、C2〜4、C2〜5、C2〜6、C3〜4、C3〜5、C3〜6、C4〜5、C4〜6およびC5〜6などの任意の数の炭素を含むことができる。例えば、C1〜6アルキルには、これらに限定されないが、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシルなどが含まれる。アルキルはまた、これらに限定されないが、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシルなどの、最大20個の炭素原子を有するアルキル基を指すことができる。アルキル基は、置換され得る、または無置換であり得る。そうでない特定されない限り、「置換アルキル」基は、ハロ、ヒドロキシ、アミノ、アルキルアミノ、アミド、アシル、ニトロ、シアノおよびアルコキシから選択される1つまたは複数の基により置換され得る。
本明細書で使用する場合、用語「アルコキシ」とは、それ自体または別の置換基の一部として、式−ORを有する基を指し、Rはアルキルである。
本明細書で使用する場合、用語「アルキレン」とは、少なくとも2つの他の基を連結する、上で定義されている、アルキル基(すなわち、二価アルキルラジカル)を指す。アルキレン基に連結されている2つの部分は、アルキレン基の同一炭素原子または異なる炭素原子に連結され得る。
本明細書で使用する場合、用語「ヘテロアルキル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、N、OおよびSなどの、1〜3個のヘテロ原子を有する、任意の適切な長さのアルキル基を指す。例えば、ヘテロアルキルは、エーテル、チオエーテルおよびアルキル−アミンを含むことができる。これらに限定されないが、B、Al、SiおよびPを含めた、追加のヘテロ原子も有用であり得る。ヘテロ原子は、酸化されて、これらに限定されないが、−S(O)−および−S(O)−などの部分を形成することができる。ヘテロアルキルのヘテロ原子の部分はアルキル基の水素原子を置きかえて、ヒドロキシ、チオまたはアミノ基を形成することができる。あるいは、ヘテロ原子の部分は、接続する原子であり得るか、または2個の炭素原子間に挿入され得る。
本明細書で使用する場合、用語「ヘテロアルキレン」とは、少なくとも2つの他の基を連結する、上で定義されている、ヘテロアルキル基(すなわち、二価ヘテロアルキルラジカル)を指す。ヘテロアルキレン基に連結されている2つの部分は、ヘテロアルキレン基の同一原子または異なる原子に連結され得る。
本明細書で使用する場合、用語「シクロアルキル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、3〜12個の環原子または示される数の原子を含有する飽和または部分的に不飽和の、単環式、縮合二環式または架橋多環式環アセンブリを指す。シクロアルキルは、C3〜6、C4〜6、C5〜6、C3〜8、C4〜8、C5〜8、C6〜8、C3〜9、C3〜10、C3〜11およびC3〜12などの任意の数の炭素を含むことができる。飽和単環式シクロアルキル環には、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびシクロオクチルが含まれる。飽和二環式および多環式シクロアルキル環には、例えば、ノルボルナン、[2.2.2]ビシクロオクタン、デカヒドロナフタレンおよびアダマンタンが含まれる。シクロアルキル基は、環に1つまたは複数の二重または三重結合を有して部分的に不飽和でもあり得る。部分的に不飽和である代表的なシクロアルキル基には、これらに限定されないが、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘキサジエン(1,3−および1,4−異性体)、シクロヘプテン、シクロペフタジエン、シクロオクテン、シクロオクタジエン(1,3−、1,4−および1,5−異性体)、ノルボルネンおよびノルボルナジエンが含まれる。シクロアルキルが飽和単環式C3〜8シクロアルキルである場合、例示的な基には、これらに限定されないが、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチルおよびシクロオクチルが含まれる。シクロアルキルが飽和単環式C3〜6シクロアルキルである場合、例示的な基には、これらに限定されないが、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチルおよびシクロヘキシルが含まれる。シクロアルキル基は、置換され得る、または無置換であり得る。そうでないと特定されない限り、「置換シクロアルキル」基は、ハロ、ヒドロキシ、アミノ、アルキルアミノ、アミド、アシル、ニトロ、シアノおよびアルコキシから選択される1つまたは複数の基により置換され得る。用語「低級シクロアルキル」とは、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびシクロヘプチルを含めた、3〜7個の炭素を有するシクロアルキルラジカルを指す。
本明細書で使用する場合、用語「シクロアルキレン」とは、少なくとも2つの他の基を連結する、上で定義されている、シクロアルキル基(すなわち、二価シクロアルキルラジカル)を指す。シクロアルキレン基に連結されている2つの部分は、シクロアルキレン基の同一原子または異なる原子に連結され得る。
本明細書で使用する場合、用語「ハロ」および「ハロゲン」とは、それら自体または別の置換基の一部として、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素原子を指す。
本明細書で使用する場合、用語「ハロアルキル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、この水素原子の一部またはすべてがハロゲン原子により置きかえられている、アルキル基を指す。アルキル基については、ハロアルキル基は、C1〜6などの任意の適切な数の炭素原子を有することができる。例えば、ハロアルキルには、トリフルオロメチル、フルオロメチルなどが含まれる。一部の場合、用語「パーフルオロ」とは、すべての水素がフッ素により置きかえられている、化合物またはラジカルを定義するために使用することができる。例えば、パーフルオロメチルとは、1,1,1−トリフルオロメチルを指す。
本明細書で使用する場合、用語「ハロアルコキシ」とは、それ自体または別の置換基の一部として、この水素原子の一部またはすべてがハロゲン原子により置きかえられている、アルコキシ基を指す。
本明細書で使用する場合、用語「アリール」とは、それ自体または別の置換基の一部として、任意の適切な数の炭素環原子および任意の適切な数の環を有する芳香族環系を指す。アリール基は、C、C、C、C、C10、C11、C12、C13、C14、C15またはC16、およびC6〜10、C6〜12またはC6〜14などの任意の適切な数の炭素環原子を含むことができる。アリール基は単環式でも、縮合されて二環式(例えば、ベンゾシクロヘキシル)もしくは三環式基を形成しても、または結合によって連結されてビアリール基を形成してもよい。代表的なアリール基には、フェニル、ナフチルおよびビフェニルが含まれる。他のアリール基にはメチレン連結基を有するベンジルが含まれる。一部のアリール基は、フェニル、ナフチルまたはビフェニルなど、6〜12個の環員を有する。他のアリール基は、フェニルまたはナフチルなど、6〜10個の環員を有する。一部の他のアリール基は、フェニルなど、6個の環員を有する。アリール基は、置換され得る、または無置換であり得る。そうでないと特定されない限り、「置換アリール」基は、ハロ、ヒドロキシ、アミノ、アルキルアミノ、アミド、アシル、ニトロ、シアノおよびアルコキシから選択される1つまたは複数の基により置換され得る。
本明細書で使用する場合、用語「アリーレン」とは、少なくとも2つの他の基を連結する、上で定義されている、アリール基(すなわち、二価アリールラジカル)を指す。
本明細書で使用する場合、用語「ヘテロアリール」とは、それ自体または別の置換基の一部として、環原子の1〜5個がN、OまたはSなどのヘテロ原子である、5〜16個の環原子を含有する単環式または縮合二環式もしくは三環式芳香族環アセンブリを指す。これらに限定されないが、B、Al、SiおよびPを含めた、追加のヘテロ原子も有用であり得る。ヘテロ原子は、酸化されて、これらに限定されないが、−S(O)−および−S(O)−などの部分を形成することができる。ヘテロアリール基は、C5〜6、C3〜8、C4〜8、C5〜8、C6〜8、C3〜9、C3〜10、C3〜11またはC3〜12などの任意の数の環原子を含むことができ、炭素原子の少なくとも1個はヘテロ原子によって置き換えられている。1個、2個、3個、4個もしくは5個、または1〜2個、1〜3個、1〜4個、1〜5個、2〜3個、2〜4個、2〜5個、3〜4個もしくは3〜5個などの任意の適切な数のヘテロ原子が、ヘテロアリール基に含まれ得る。例えば、ヘテロアリール基は、1〜4個の炭素環原子がヘテロ原子により置き換えられているC5〜8ヘテロアリール、または1〜3個の炭素環原子がヘテロ原子により置き換えられているC5〜8ヘテロアリール、または1〜4個の炭素環原子がヘテロ原子により置き換えられているC5〜6ヘテロアリール、または1〜3個の炭素環原子がヘテロ原子により置き換えられているC5〜6ヘテロアリールであり得る。ヘテロアリール基は、ピロール、ピリジン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、テトラゾール、ピラジン、ピリミジン、カルバゾール、ピリダジン、トリアジン(1,2,3−、1,2,4−および1,3,5−異性体)、チオフェン、フラン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾールおよびイソオキサゾールなどの基を含むことができる。ヘテロアリール基は、フェニル環などの芳香族環系に縮合されて、これらに限定されないが、インドールおよびイソインドールなどのベンゾピロール、キノリンおよびイソキノリンなどのベンゾピリジン、ベンゾピラジン(キノキサリン)、ベンゾピリミジン(キナゾリン)、フタラジンおよびシンノリンなどのベンゾピリダジン、ベンゾチオフェンならびにベンゾフランを含むメンバーを形成することもできる。他のヘテロアリール基は、ビピリジンなど、結合によって連結されたヘテロアリール環を含む。ヘテロアリール基は、置換され得る、または無置換であり得る。そうでないと特定されない限り、「置換ヘテロアリール」基は、ハロ、ヒドロキシ、アミノ、アルキルアミノ、アミド、アシル、ニトロ、シアノおよびアルコキシから選択される1つまたは複数の基により置換され得る。
ヘテロアリール基は、環上の任意の位置を介して連結され得る。例えば、ピロールは1−、2−および3−ピロールを含み、ピリジンは2−、3−および4−ピリジンを含み、イミダゾールは1−、2−、4−および5−イミダゾールを含み、ピラゾールは1−、3−、4−および5−ピラゾールを含み、トリアゾールは1−、4−および5−トリアゾールを含み、テトラゾールは1−および5−テトラゾールを含み、ピリミジンは2−、4−、5−および6−ピリミジンを含み、ピリダジンは3−および4−ピリダジンを含み、1,2,3−トリアジンは4−および5−トリアジンを含み、1,2,4−トリアジンは3−、5−および6−トリアジンを含み、1,3,5−トリアジンは2−トリアジンを含み、チオフェンは2−および3−チオフェンを含み、フランは2−および3−フランを含み、チアゾールは2−、4−および5−チアゾールを含み、イソチアゾールは3−、4−および5−イソチアゾールを含み、オキサゾールは2−、4−および5−オキサゾールを含み、イソオキサゾールは3−、4−および5−イソオキサゾールを含み、インドールは1−、2−および3−インドールを含み、イソインドールは1−および2−イソインドールを含み、キノリンは2−、3−および4−キノリンを含み、イソキノリンは1−、3−および4−イソキノリンを含み、キナゾリンは2−および4−キナゾリン(quinoazoline)を含み、シンノリンは3−および4−シンノリンを含み、ベンゾチオフェンは2−および3−ベンゾチオフェンを含み、ベンゾフランは2−および3−ベンゾフランを含む。
一部のヘテロアリール基は、ピロール、ピリジン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン(1,2,3−、1,2,4−および1,3,5−異性体)、チオフェン、フラン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、インドール、イソインドール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、フタラジン、シンノリン、ベンゾチオフェンおよびベンゾフランなどの、5〜10個の環員および、N、OまたはSを含む1〜3個の環原子を有するものを含む。他のヘテロアリール基は、ピロール、ピリジン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン(1,2,3−、1,2,4−および1,3,5−異性体)、チオフェン、フラン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾールおよびイソオキサゾールなどの、5〜8個の環員および1〜3個のヘテロ原子を有するものを含む。一部の他のヘテロアリール基は、インドール、イソインドール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、フタラジン、シンノリン、ベンゾチオフェン、ベンゾフランおよびビピリジンなどの9〜12個の環員および1から3個のヘテロ原子を有するものを含む。さらに他のヘテロアリール基は、ピロール、ピリジン、イミダゾール、ピラゾール、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、チオフェン、フラン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、およびイソオキサゾールなどの5〜6個の環員および、N、OまたはSを含む1〜2個の環原子を有するものを含む。
一部のヘテロアリール基は、ピロール、ピリジン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン(1,2,3−、1,2,4−および1,3,5−異性体)、インドール、イソインドール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、フタラジンおよびシンノリンなどの5〜10個の環員および窒素だけのヘテロ原子を含む。他のヘテロアリール基は、フランおよびベンゾフランなどの5〜10個の環員および酸素だけのヘテロ原子を含む。一部の他のヘテロアリール基は、チオフェンおよびベンゾチオフェンなどの5〜10個の環員および硫黄だけのヘテロ原子を含む。さらに他のヘテロアリール基は、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン(1,2,3−、1,2,4−および1,3,5−異性体)、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、キノキサリン、キナゾリン、フタラジンおよびシンノリンなどの5〜10個の環員および少なくとも2個のヘテロ原子を含む。
本明細書で使用する場合、用語「ヘテロアリーレン」とは、少なくとも2つの他の基を連結する、上で定義されている、ヘテロアリール基(すなわち、二価ヘテロアリールラジカル)を指す。
本明細書で使用する場合、用語「ヘテロシクリル」とは、それ自体または別の置換基の一部として、3〜12個の環員ならびにN、OおよびSの1〜4個のヘテロ原子を有する飽和環系を指す。これらに限定されないが、B、Al、SiおよびPを含めた、追加のヘテロ原子も有用であり得る。ヘテロ原子は、酸化されて、これらに限定されないが、−S(O)−および−S(O)−などの部分を形成することができる。ヘテロシクリル基は、C3〜6、C4〜6、C5〜6、C3〜8、C4〜8、C5〜8、C6〜8、C3〜9、C3〜10、C3〜11またはC3〜12などの任意の数の環原子を含むことができ、炭素原子の少なくとも1個はヘテロ原子によって置き換えられている。1個、2個、3個もしくは4個、または1〜2個、1〜3個、1〜4個、2〜3個、2〜4個もしくは3〜4個などの任意の適切な数の炭素環原子が、ヘテロシクリル基中のヘテロ原子により置き換えられ得る。ヘテロシクリル基には、アジリジン、アゼチジン、ピロリジン、ピペリジン、アゼパン、アゾカン、キヌクリジン、ピラゾリジン、イミダゾリジン、ピペラジン(1,2−、1,3−および1,4−異性体)、オキシラン、オキセタン、テトラヒドロフラン、オキサン(テトラヒドロピラン)、オキセパン、チイラン、チエタン、チオラン(テトラヒドロチオフェン)、チアン(テトラヒドロチオピラン)、オキサゾリジン、イソオキサゾリジン、チアゾリジン、イソチアゾリジン、ジオキソラン、ジチオラン、モルホリン、チオモルホリン、ジオキサンまたはジチアンなどの基が含まれ得る。ヘテロシクリル基は、芳香族または非芳香族環系に縮合されて、これに限定されないがインドリンを含むメンバーを形成することもできる。ヘテロシクリル基は、置換され得る、または無置換であり得る。そうでないと特定されない限り、「置換ヘテロシクリル」基は、ハロ、ヒドロキシ、アミノ、オキソ(=O)、アルキルアミノ、アミド、アシル、ニトロ、シアノおよびアルコキシから選択される1つまたは複数の基により置換され得る。
ヘテロシクリル基は、環上の任意の位置を介して連結され得る。例えば、アジリジンは1−または2−アジリジンであってよく、アゼチジンは1−または2−アゼチジンであってよく、ピロリジンは1−、2−または3−ピロリジンであってよく、ピペリジンは1−、2−、3−または4−ピペリジンであってよく、ピラゾリジンは1−、2−、3−または4−ピラゾリジンであってよく、イミダゾリジンは1−、2−、3−または4−イミダゾリジンであってよく、ピペラジンは1−、2−、3−または4−ピペラジンであってよく、テトラヒドロフランは1−または2−テトラヒドロフランであってよく、オキサゾリジンは2−、3−、4−または5−オキサゾリジンであってよく、イソオキサゾリジンは2−、3−、4−または5−イソオキサゾリジンであってよく、チアゾリジンは2−、3−、4−または5−チアゾリジンであってよく、イソチアゾリジンは2−、3−、4−または5−イソチアゾリジンであってよく、モルホリンは2−、3−または4−モルホリンであってよい。
ヘテロシクリルが3〜8個の環員および1〜3個のヘテロ原子を含む場合、代表的なメンバーには、これらに限定されないが、ピロリジン、ピペリジン、テトラヒドロフラン、オキサン、テトラヒドロチオフェン、チアン、ピラゾリジン、イミダゾリジン、ピペラジン、オキサゾリジン、イソオキサゾリジン、チアゾリジン、イソチアゾリジン、モルホリン、チオモルホリン、ジオキサンおよびジチアンが含まれる。ヘテロシクリルは、5〜6個の環員および1〜2個のヘテロ原子を有する環も形成でき、代表的なメンバーには、これらに限定されないが、ピロリジン、ピペリジン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロチオフェン、ピラゾリジン、イミダゾリジン、ピペラジン、オキサゾリジン、イソオキサゾリジン、チアゾリジン、イソチアゾリジンおよびモルホリンが含まれる。
本明細書で使用する場合、用語「ヘテロシクリレン」とは、少なくとも2つの他の基を連結する、上で定義されている、ヘテロシクリル基(すなわち、二価ヘテロシクリルラジカル)を指す。ヘテロシクリレン基に連結されている2つの部分は、ヘテロシクリレン基の同一原子または異なる原子に連結され得る。
本明細書で使用する場合、用語「アミン保護基」とは、アミノ基を非反応性にするが、アミノ基を回復するよう除去可能でもある、化学部分を指す。アミン保護基の例には、これらに限定されないが、ベンジルオキシカルボニル;9−フルオレニルメチルオキシカルボニル(Fmoc);tert−ブチルオキシカルボニル(Boc);およびアリルオキシカルボニル(Alloc)が含まれる。
本明細書で使用する場合、用語「カルボニル」とは、単独でかまたは別の置換基の一部として、−C(O)−、すなわち、酸素に二重結合しており、かつカルボニルを有する部分において2つの他の基に結合している炭素原子を指す。
本明細書で使用する場合、用語「アミノ」とは、−NR部分を指し、R基はそれぞれ、Hまたはアルキルである。アミノ部分はイオン化されて、対応するアンモニウム陽イオンを形成することができる。
本明細書で使用する場合、用語「スルホニル」とは、−SOR部分を指し、R基は、アルキル、ハロアルキルまたはアリールである。
用語「スルホンアミド」とは、それが本明細書で示されるリンカー部分に属する場合、−S(O)NR−部分を指し、R基は、H、アルキル、ハロアルキルまたはアリールである。用語「スルタム」とは、環式スルホンアミド(例えば、R基が、アルキレン部分を介して硫黄原子に結合している)を指す。
用語「ジスルホンアミド」とは、それが本明細書で示されるリンカー部分に属する場合、−S(O)NRS(O)−部分を指し、R基は、H、アルキル、ハロアルキルまたはアリールである。
用語「セレノンアミド」とは、それが本明細書で示されるリンカー部分に属する場合、−Se(O)NR−部分を指し、R基は、H、アルキル、ハロアルキルまたはアリールである。
用語「スルフィンアミド」とは、それが本明細書で示されるリンカー部分に属する場合、−S(O)NR−部分を指し、R基は、H、アルキル、ハロアルキルまたはアリールである。
用語「ジスルフィンアミド」とは、それが本明細書で示されるリンカー部分に属する場合、−S(O)NRS(O)−部分を指し、R基は、H、アルキル、ハロアルキルまたはアリールである。
用語「セレニンアミド」とは、それが本明細書で示されるリンカー部分に属する場合、−Se(O)NR−部分を指し、R基は、H、アルキル、ハロアルキルまたはアリールである。
用語「ホスホンアミド」とは、それが本明細書で示されるリンカー部分に属する場合、−NR−PR(O)NR−部分を指し、R基はそれぞれ独立して、H、アルキル、ハロアルキルまたはアリールである。
用語「ホスフィンアミド」とは、それが本明細書で示されるリンカー部分に属する場合、−PR(O)NR−部分を指し、R基はそれぞれ独立して、H、アルキル、ハロアルキルまたはアリールである。
用語「ホスホンアミデート」とは、それが本明細書で示されるリンカー部分に属する場合、−O−PR(O)NR−部分を指し、R基はそれぞれ独立して、H、アルキル、ハロアルキルまたはアリールである。
本明細書で使用する場合、用語「ヒドロキシ」とは、−OH部分を指す。
本明細書で使用する場合、用語「シアノ」とは、窒素原子に三重結合している炭素原子(すなわち、−C≡N部分)を指す。
本明細書で使用する場合、用語「カルボキシ」とは、−C(O)OH部分を指す。カルボキシ部分はイオン化されて、対応するカルボン酸陰イオンを形成することができる。本明細書で使用する場合、用語「カルボキシレート」とは、カルボン酸の共役塩基を指し、これは一般に、式−C(O)Oによって表すことができる。例えば、用語「カルボン酸マグネシウム」とは、カルボン酸のマグネシウム塩を指す。
本明細書で使用する場合、用語「アミド」とは、−NRC(O)Rまたは−C(O)NR部分を指し、R基はそれぞれ、Hまたはアルキルである。
本明細書で使用する場合、用語「ニトロ」とは、−NO部分を指す。
本明細書で使用する場合、用語「オキソ」とは、化合物に二重結合している酸素原子(すなわち、O=)を指す。
本明細書で使用する場合、用語「アンモニウム」とは、式NHR を有する陽イオンを指し、R基はそれぞれ独立して、水素、または置換もしくは非置換アルキル、アリール、アラルキルもしくはアルコキシ基である。好ましくは、R基のそれぞれは、水素である。
本明細書で使用する場合、「オリゴエーテル」は、エーテル官能性を有する構造繰り返し単位を含有するオリゴマーを意味すると理解される。本明細書で使用する場合、「オリゴマー」は、同じまたは異なる式の1つまたは複数の特定可能な構造繰り返し単位を含有する分子を意味すると理解される。
本明細書で使用する場合、用語「スルホネート官能基」または「スルホネート」とは、遊離スルホン酸陰イオン(−S(=)OO−)およびその塩の両方を指す。したがって、用語スルホネートは、スルホン酸ナトリウム、スルホン酸リチウム、スルホン酸カリウムおよびスルホン酸アンモニウムなどのスルホン酸塩を包含する。
本明細書で使用する場合、用語「ポリエチレングリコール」および「PEG」は、エチレングリコールモノマー単位に基づく生体適合性水溶化直鎖状ポリマーのファミリーを指す。
本明細書で使用する場合、用語「カルバメート」とは、構造−NR’’COR’を有する官能基を指し、R’およびR’’は、水素、(C〜C)アルキルおよびヘテロアルキル、非置換アリールおよびヘテロアリール、(非置換アリール)−(C〜C)アルキル、ならびに(非置換アリール)オキシ−(C〜C)アルキルから独立して選択される。カルバメートの例には、Boc、Fmoc、ベンジルオキシ−カルボニル、alloc、メチルカルバメート、エチルカルバメート、9−(2−sulfb)フルオレニルメチルカルバメート、9−(2,7−ジブロモ)フルオレニルメチルカルバメート、Tbfmoc、Climoc、Bimoc、DBD−Tmoc、Bsmoc、Troc、Teoc、2−フェニルエチルカルバメート、Adpoc、2−クロロエチルカルバメート、1,1−ジメチル−2−ハロエチルカルバメート、DB−t−BOC、TCBOC、Bpoc、t−Bumeoc、Pyoc、Bnpeocおよびジメチルエチルカルバメートが含まれる。
本明細書で使用する場合、用語「活性化エステル」とは、ペプチド化学で用いられてアミノ酸誘導体の遊離アミノ基とのカルボキシル基の容易な縮合を促進するカルボキシル活性化基を指す。これらのカルボキシル活性化基についての記載は、ペプチド化学の一般的な教科書、例えば、K. D. Kopple,”Peptides and Amino Acids”, W. A. Benjamin, Inc., New York, 1966, pp. 50 − 51およびE. Schroder and K. Lubke,”The Peptides”; Vol. 1, Academic Press, New York, 1965, pp. 77 − 128で見いだされる。
用語「ヒドラジン」とは、構造−NHNHを有する部分を指す。
本明細書で使用する場合、用語「アルデヒド」とは、−CHO基を有する化合物を指す。
本明細書で使用する場合、用語「チオール」とは、硫黄−水素結合で構成される官能基を含有する化合物を指す。チオール官能基の一般的な化学構造は、R−SHであり、Rは、アルキル、アルキレン、アリールまたは原子の他の炭素含有基を表す。
本明細書で使用する場合、用語「シリル」とは、Si(Rを指し、Rはそれぞれ独立して、アルキル アリールまたは原子の他の炭素含有基である。
本明細書で使用する場合、用語「ジアゾニウム塩」とは、構造R−N を有する有機化合物の基を指し、Rは、任意の有機残基(例えば、アルキルまたはアリール)であってよく、Xは、無機または有機陰イオン(例えば、ハロゲン)である。
トリフルオロメタンスルホネートとも呼ばれる、用語「トリフレート」とは、式CFSOを有する基である。
本明細書で使用する場合、用語「ボロン酸」とは、構造−B(OH)を指す。ボロン酸は、本明細書で開示される合成ステップの様々な段階においてボロン酸エステルとして存在し得、ボロン酸はそのようなエステルを含むことが意図されることが当業者によって認識される。本明細書で使用する場合、用語「ボロン酸(boronic)エステル」または「ボロン酸(boronate)エステル」とは、−B(Z)(Z)部分を含有する化合物を指し、ZおよびZは、各場合においてホウ素に結合した原子が酸素原子である部分を一緒に形成している。一部の実施形態では、ボロン酸エステル部分は、5員環である。一部の他の実施形態では、ボロン酸エステル部分は、6員環である。一部の他の実施形態では、ボロン酸エステル部分は、5員環および6員環の混合物である。
II.ポリマー
本明細書において、ジヒドロフェナントレン(DHP)、フルオレンおよびそれらの組合せなどのモノマーサブユニットを有する蛍光ポリマーを含めた、水溶性共役ポリマーが提供される。本開示の一部の実施形態は、式I:
Figure 2020109162
[式中、
Aはそれぞれ、芳香族コモノマーおよびヘテロ芳香族コモノマーからなる群から独立して選択され、
、LおよびLは、リンカー部分であり、
Wは、水溶化部分であり、
Eはそれぞれ、独立して選択された発色団、官能性部分または結合剤であり、
Bはそれぞれ、芳香族コモノマー、ヘテロ芳香族コモノマー、バンドギャップ改変モノマー、必要に応じて置換されているエチレンおよびエチニレンからなる群から独立して選択され、
およびGは、非修飾ポリマー末端および修飾ポリマー末端から独立して選択され、
下付き文字nおよびmは、独立して、1〜10,000の範囲の整数であり、
下付き文字pは、0〜10,000の範囲の整数であり、
下付き文字n、mおよびpの合計は、2〜10,000の範囲であり、
下付き文字qは、1、2、3または4であり、
下付き文字rは、1、2、3または4であり、
下付き文字sは、0、1、2または3であり、
下付き文字tは、1または2であり、
下付き文字rおよびsの合計は、1〜4の範囲であり、
AおよびBは、共役ポリマー中にランダムにまたは規則的に分布している]
による共役ポリマーを提供する。
一部の実施形態では、Lは、スルホンアミド、スルホンアミド、スルタム、ジスルフィンアミド、アミド、ホスホンアミド、ホスホンアミデート、ホスフィンアミドまたは2級アミンを含む。一部の実施形態では、Lは、スルホンアミド、アミド、ホスホンアミドまたは2級アミンを含む。
一部の実施形態では、
下付き文字qは、下付き文字rおよびsの合計に等しく、
下付き文字rは、1または2であり、
下付き文字rが1である場合、下付き文字sは0または1であり、
下付き文字rが2である場合、下付き文字sは0である。
一部の実施形態では、Lはそれぞれ、共有結合である。
一部の実施形態では、共役ポリマーは、式II:
Figure 2020109162
[式中、
1aは、リンカー部分であり、
は、Hおよびアミン保護基からなる群から選択される]
による構造を有する。
本明細書に記載されている様々なリンカーL1aおよびLは、式Iおよび式IIによるポリマーの合成に用いることができる。一部の実施形態では、
1aは、共有結合、C1〜8アルキレン、2〜8員のヘテロアルキレン(例えば、二価アルコキシリンカー)、C3〜8シクロアルキレン、C6〜10アリーレン、5〜12員のヘテロアリーレン、5〜12員のヘテロシクリレン、−NHC(O)L−、−C(O)NHL−、−C(O)L−およびそれらの組合せからなる群から選択され、
は、共有結合、C1〜8アルキレン、2〜8員のヘテロアルキレン(例えば、二価アルコキシリンカー)、C3〜8シクロアルキレン、C6〜10アリーレン、5〜12員のヘテロアリーレン、5〜12員のヘテロシクリレン、−LNHC(O)−、−LC(O)NH−、−LC(O)−、−C(O)NHL−、−C(O)L−およびそれらの組合せからなる群から選択され、
およびLは、C1〜8アルキレンおよび2〜8員のヘテロアルキレンからなる群から独立して選択され、
は、Hおよびアミン保護基からなる群から選択される。
一部の実施形態では、式IIによるポリマーが提供され、
1aは、共有結合、C1〜8アルキレン、2〜8員のヘテロアルキレン、−NHC(O)L−、−C(O)NHL−および−C(O)L−からなる群から選択され、
は、共有結合、C1〜8アルキレン、2〜8員のヘテロアルキレン、−LNHC(O)−、−LC(O)NH−、−LC(O)−、−C(O)NHL−および−C(O)L−からなる群から選択され、
およびLは、C1〜8アルキレンおよび2〜8員のヘテロアルキレンからなる群から独立して選択され、
は、Hおよびアミン保護基からなる群から選択される。
一部の実施形態では、Wは、1つまたは複数のエチレングリコールモノマーを含む。一部の実施形態では、Wは、ポリ(エチレングリコール)を含む。
一部の実施形態では、Lは、第1のL部分(または第1のL1a部分)への第1の結合点、第2のL部分(または第2のL1a部分)への第2の結合点、およびAモノマーへの第3の結合点を有する三価アリールアルキル部分である。例えば、本開示の一部の実施形態は、式VI:
Figure 2020109162
[式中、
3aは、共有結合、C1〜8アルキレン、2〜8員のヘテロアルキレン、−NHC(O)L−、−C(O)NHL−および−C(O)L−からなる群から選択され、
およびLは、C1〜8アルキレンおよび2〜8員のヘテロアルキレンからなる群から独立して選択され、
波線は、モノマーへの結合点である]
に示されている通り結合している2つまたはそれよりも多い発色団を有する共役ポリマーを提供する。
一部の実施形態では、Aはそれぞれ、同じコモノマーである。一部の実施形態では、Aは、蛍光モノマーである。一部の実施形態では、Aは、9,10−フェナントレンジオン系モノマー(例えば、ジヒドロフェナントレン(DHP)系モノマー)、フルオレン系モノマーまたはフルオレノオキセピン系モノマーである。一部の実施形態では、式Iによるポリマー中の「A」モノマーは、DHP系モノマー、例えば、
Figure 2020109162
[式中、
Xはそれぞれ独立して、CまたはSiであり、
Yはそれぞれ独立して、CRまたはSiRであり、
はそれぞれ独立して、アンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル塩、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル塩、スルホンアミドオリゴエーテル、または部分:
Figure 2020109162
であり、
はそれぞれ独立して、H、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ハロアルキル、アルコキシ、(ヘテロ)アリールオキシ、アリール、(ヘテロ)アリールアミノ、PEG基、アンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル塩、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル塩、スルホンアミドオリゴエーテル、または部分:
Figure 2020109162
であり、
はそれぞれ、H、アルキル、アルケン、アルキン、シクロアルキル、ハロアルキル、アルコキシ、(ヘテロ)アリールオキシ、アリール、(ヘテロ)アリールアミノおよびPEG基からなる群から独立して選択され、
Zはそれぞれ、C、OおよびNからなる群から独立して選択され、
Qはそれぞれ、結合、NH、NRおよびCHからなる群から独立して選択され、
下付き文字nはそれぞれ独立して、0〜20の整数である]
である。
一部の実施形態では、Rは、以下に示される構造:
Figure 2020109162
[式中、Qは、NHである]
を有する。
一部の実施形態では、DHP系モノマーは、構造:
Figure 2020109162
[式中、
下付き文字fはそれぞれ独立して、0〜50の整数であり、
下付き文字nはそれぞれ独立して、0〜20の整数であり、
はそれぞれ独立して、H、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C20シクロアルキル、C〜C20ハロアルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C26アリールオキシ、C〜C26ヘテロアリールオキシ、C〜C26アリールアミノ、またはC〜C26ヘテロアリールアミノである]
を有する。
一部の実施形態では、DHPモノマーは、構造:
Figure 2020109162
[式中、
下付き文字fはそれぞれ独立して、0〜50の整数であり、
下付き文字nはそれぞれ独立して、0〜20の整数であり、
はそれぞれ独立して、H、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C20シクロアルキル、C〜C20ハロアルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C26アリールオキシ、C〜C26ヘテロアリールオキシ、C〜C26アリールアミノ、またはC〜C26ヘテロアリールアミノである]
を有する。
一部の実施形態では、式Iによるポリマー中の「A」モノマーは、フルオレン系モノマー、例えば、
Figure 2020109162
[式中、X、Z、R、R、R、下付き文字n、下付き文字fは、上で定義されている通りである]
である。
基およびR基、例えば、アンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル塩、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル塩、スルホンアミドオリゴエーテルまたは構造:
Figure 2020109162
を有する部分は、水/緩衝液への可溶性を付与し得る。一部の実施形態では、例えば、ポリマーは、10mg/mLを超える、15mg/mLを超える、20mg/mLを超える、25mg/mLを超える、30mg/mLを超える、35mg/mLを超える、40mg/mLを超える、45mg/mLを超える、50mg/mLを超える、60mg/mLを超える、70mg/mLを超える、80mg/mLを超える、90mg/mLを超えるまたは100mg/mLを超えるレベルで可溶である。
一部の実施形態では、本発明のモノマーは、架橋モノマーも含む。例えば、本発明の架橋モノマーは、
Figure 2020109162
を含む。
一部の実施形態では、式Iによるポリマー中の「A」モノマーは、オキセピン系モノマー(例えば、フルオレノオキセピン系モノマー)、例えば、
Figure 2020109162
[式中、X、RおよびRは、上で定義されている通りである]
である。
以下に記載されるものを含めた方法に従って行われる重合の前には、モノマーの末端は独立して、ハロゲン原子、ボロン酸エステルもしくはボロン酸、シリル基、ジアゾニウム塩、トリフレート基、アセチルオキシ基、スルホネート基、またはホスフェートであり、これらは、パラジウムまたはニッケル触媒重合を受け得る。
一部の実施形態では、共役ポリマーは、式III:
Figure 2020109162
[式中、下付き文字tはそれぞれ、1〜20の範囲の整数である]
による構造を有する。
一部の実施形態では、式Iによる共役ポリマーの「B」モノマーは、ポリマーバンドギャップを変化させ得る。バンドギャップを変化させるモノマーは、
Figure 2020109162
Figure 2020109162
[式中、
はそれぞれ独立して、H、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C20シクロアルキル、C〜C20ハロアルキル、C〜C26アリール、C〜C26ヘテロアリール、アンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル塩、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル塩、スルホンアミドオリゴエーテルまたは(CH(OCH−CHOCHであり、
はそれぞれ独立して、H、ハロゲン、ヒドロキシル、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C20シクロアルキル、C〜C20ハロアルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C26アリール、C〜C26ヘテロアリール、C〜C26アリールオキシ、C〜C26ヘテロアリールオキシ、C〜C26アリールアミノ、C〜C26ヘテロアリールアミノ、アンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル塩、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル塩、スルホンアミドオリゴエーテルまたは(CH(OCH−CHOCHであり、
xはそれぞれ独立して、0〜20の整数であり、
yはそれぞれ独立して、0〜50の整数である]
などの構造を含む。
一部の実施形態では、共役ポリマーの「B」モノマーは、必要に応じて置換されているエチレン部分、すなわち、式−CR=CR−(式中、Rはそれぞれ独立して、H、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ハロアルキル、アルコキシ、(ヘテロ)アリールオキシ、アリール、(ヘテロ)アリールアミノ、PEG基、アンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル塩、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル塩、スルホンアミドオリゴエーテルまたは上で定義されている部分:
Figure 2020109162
である)を有する炭素−炭素二重結合である。一部の実施形態では、共役ポリマーの「B」モノマーは、エチニレン部分、すなわち、式−C≡C−を有する炭素−炭素三重結合を含み得る。
一部の実施形態では、GおよびGのうちの一方または両方は、キャッピング部分で修飾されている。一部の実施形態では、GおよびGのうちの一方は、キャッピング部分で修飾されており、GおよびGのうちの一方は、コンジュゲーションのための反応性基で修飾されている。キャッピング単位GおよびGは、例えば、水素、ハロゲン、アルキニル、必要に応じて置換されているアリール(例えば、ハロゲン置換アリール)、必要に応じて置換されているヘテロアリール、シリル、ジアゾニウム塩、トリフレート、アセチルオキシ基、アジド、スルホネート、ホスフェート、ボロン酸置換アリール基、ボロン酸エステル置換アリール基、ボロン酸エステルまたはボロン酸であってよい。キャッピング単位は、コンジュゲーションのための1つまたは複数の反応性基(例えば、アミン、カルバメート、カルボン酸、カルボキシレート、マレイミド、活性化エステル、例えばN−ヒドロキシスクシンイミジルエステル、ヒドラジン、アジド、アルキン、アルデヒドまたはチオールなどの官能基)も含有し得、これは、以下でより詳細に記載されている通り、結合剤および基質材料に共有結合され得る。
一部の実施形態では、本明細書に記載されているポリマーは、5,000g/molよりも大きい、10,000g/molよりも大きい、15,000g/molよりも大きい、20,000g/molよりも大きい、25,000g/molよりも大きい、30,000g/molよりも大きい、40,000g/molよりも大きい、50,000g/molよりも大きい、60,000g/molよりも大きい、70,000g/molよりも大きい、80,000g/molよりも大きい、90,000g/molよりも大きい、または100,000g/molよりも大きい最小数平均分子量を特徴とする。
一部の実施形態では、本明細書に記載されているポリマーは、5,000g/molよりも大きい、10,000g/molよりも大きい、15,000g/molよりも大きい、20,000g/molよりも大きい、25,000g/molよりも大きい、30,000g/molよりも大きい、40,000g/molよりも大きい、50,000g/molよりも大きい、60,000g/molよりも大きい、70,000g/molよりも大きい、80,000g/molよりも大きい、90,000g/molよりも大きい、または100,000g/molよりも大きい最小重量平均分子量を特徴とする。数平均および重量平均分子量値は、ポリマー標準物質(例えば、ポリスチレンまたは類似の物質)を使用してゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって決定することができる。
III.ポリマー調製のための方法
本明細書においてまた、共役ポリマーを調製するための方法が提供される。
A.モノマー合成
本発明のDHPモノマーは、以下に示される通り作製することができる。
Figure 2020109162
例えば、2,7−ジブロモ−トランス−9,10−ジヒドロフェナントレン−9,10−ジオール(DHP−OH)は、以下の通り調製することができる。コニカルフラスコ(2L)中、約26gのNaBHを、撹拌水−エタノール混合物(1:6.5 v:v)に加える。この溶液に、約24gの2,7−ジブロモフェナントレン,9,10−ジオンを小分けにして約5分間にわたって加える。反応混合物をおよそ24時間撹拌すると、溶液の色が橙赤色から淡黄色を経て、反応の終了時には白色に変化する。反応を停止し、反応混合物を希HCl酸により中和する。中和後、白色沈殿物をろ過し、過剰の水により洗浄する。単離した沈殿物を非常に冷たい(−15℃未満)エタノール(100mL)およびメタノール(100mL)により洗浄する。
Figure 2020109162
DHP−OSOHは、以下の通り調製することができる。2口丸底フラスコ中、DHP−OH(3.6g)および18−クラウン−6(500mg)を120mLのTHF中に溶解させる。溶液を窒素によりパージ(20分)し、窒素パージを継続しながら、NaH(2g)を加える。溶液の色は、10〜15分で無色から淡ピンク色、濃ピンク色、褐色および暗緑色に変化する。別のフラスコ中、12gの1,3プロパンスルトンを、20mLのTHF中に溶解させ、窒素パージする。このスルトン溶液を、20〜30分間にわたって添加漏斗によりDHP−OH溶液に加える。反応物を室温で4〜5時間、撹拌する。溶媒を蒸発させ、得られた固体物を水中に溶解させる。アセトンを加えると、二ナトリウム塩の形態の白色沈殿物が得られる。沈殿物をろ過し、水(最小量)中に再溶解させ、HClにより中和し、アセトン中で再度沈殿させる。繰り返し沈殿(2〜3回)させ、次いで、遠心分離すると、生成物が白色固体として得られる。
Figure 2020109162
DHP−OSOClは、以下の通り調製することができる。5gのDHP−OSOHを、丸底フラスコに測り入れ、25mLのDMFと混合する。これに、約10mLのSOClを滴下して加え、混合物を終夜、撹拌する。次いで、反応混合物を、水200mLに注ぎ入れ、生成沈殿物をろ過し、乾燥させる。
Figure 2020109162
DHP−スルホンアミドPEGは、以下の通り調製することができる。DHP−OSOClを、ジクロロメタン/TEA混合物中、2.2当量のPEGアミンと混合する。3時間の超音波処理後、粗生成物をジクロロメタン中で抽出し、次いで、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、MeOH−CHCl)を行う。
Figure 2020109162
DHP−スルホンアミドPEG,ジボロン酸エステルは、以下の通り調製することができる。ジブロモ官能化DHP−スルホンアミドを、窒素下、DMSOと混合し、これに3当量のビスピナコラトジボロンを加える。試薬を、80℃で5時間、12当量の酢酸カリウムおよび4当量のPd(dppf)Cl触媒と反応させる。反応混合物を冷却し、CHCl/水により抽出する。有機層を濃縮し、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、MeOH−CHCl)により精製する。
同様に、本発明のフルオレン(FL)モノマーは、以下に記載される通り作製することができる。例えば、FL−OSOHは、以下の通り調製することができる。2口丸底フラスコ中、5gのフルオレンを70mLのDMSO中に溶解させる。溶液を窒素によりパージ(20分)し、窒素パージを継続しながら、50%NaOH(12当量)を加える。溶液の色は、無色から濃褐色に変化する。プロパンスルトン(3当量)を秤量し、DMSO中に溶解させる。これを、フルオレン反応混合物に、5分間にわたって滴下して加える。反応物を室温で4〜5時間、撹拌する。溶媒を蒸発させ、沈殿物を水中に溶解させる。アセトンを加えると、二ナトリウム塩の形態のDPSの白色沈殿物が得られる。沈殿物をろ過し、少量の水中に再溶解させ、HClにより中和し、アセトン中で再度沈殿させる。繰り返し沈殿(2〜3回)させ、次いで、遠心分離すると、FL−OSOHが白色固体として得られる。
FL−OSOClは、以下の通り調製することができる。5gのFL−OSOHを丸底フラスコに取り、25mLのDMFと混合する。これに、約10mLのSOClを滴下して加え、混合物を終夜、撹拌する。次いで、反応混合物を、水200mLに注ぎ入れ、沈殿物をろ過し、乾燥させる。
FL−スルホンアミドPEGは、以下の通り調製することができる。FL−OSOClを、ジクロロメタン/TEA混合物中、2.2当量のPEGアミンと混合する。3時間の超音波処理後、粗生成物をジクロロメタン中で抽出し、次いで、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、MeOH−CHCl)を行う。
FL−スルホンアミドPEGのジボロン酸エステルは、以下の通り調製することができる。対応するジブロモ置換化合物を、窒素下、DMSOと混合し、これに3当量のビスピナコラトジボロンを加える。試薬を、80℃で5時間、12当量の酢酸カリウムおよび4当量のPd(dppf)Clと反応させる。反応混合物を冷却し、CHCl/水により抽出する。有機層を濃縮し、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、MeOH−CHCl)により精製する。
B.重合
一般に、上記の重合モノマー単位は、当業者に公知の重合技術を使用して、または当技術分野で公知の方法を本明細書に記載されている方法と組み合わせて使用して得ることができる。例えば、ジハロゲン化モノマーからのジボロン酸エステル誘導体の合成は、ビス(ピナコラト)ジボロンとの鈴木カップリング:
Figure 2020109162
を介して達成することができる。
同様に、重合も、鈴木カップリング:
Figure 2020109162
(式中、JおよびJは独立して、H、Br、B(OH)またはボロン酸エステルである)
を介して達成することができる。
例えば、重合は、以下の通り進行し得る。丸底フラスコ中、ブロモおよびボロン酸モノマーの両方を、DMF−水混合物中に溶解させ、10分間、窒素によりパージする。窒素下、約20当量のCsFおよびPd(OAc)(10mol%)を混合し、80℃で加熱する。重合は、UV−Vis分光法およびSECクロマトグラフィーを使用してモニタリングする。重合後、適切な官能基を含有する第1のキャッピング剤を加え、3時間後、第2のキャッピング剤を加える。反応後、蒸発を介して粗混合物から溶媒を除去し、粗製物を、ゲルろ過カラムに通して、小有機分子および低MWオリゴマーを除去する。
C.キャッピング単位
キャッピング単位は、先に記載されているのと同様の機序を介して本発明のポリマー骨格にコンジュゲートし得る。例えば、キャッピング単位のブロモおよびボロン酸エステルをポリマーの一端または両端に付加することができる。キャッピング単位のブロモ基およびボロン酸エステルの両方を利用することにより、ポリマーの両端が修飾される。ブロモ基またはボロン酸エステルのいずれかの、キャッピング単位の1形態のみを利用することにより、その対応する相補基で終わる末端のみが修飾され、対称重合の場合、ポリマーの一端のみを統計的に修飾するために使用することができる。非対称ポリマーの場合、この手法は、ポリマーが1つの鎖末端においてのみ修飾されることを化学的に確実にするために使用される。キャッピング単位は、最初にブロモキャッピング単位をポリマーとY末端で反応させ、その後、ポリマーをボロン酸エステルキャッピング単位と反応させることによって、非対称に付加することもできる。
例えば、本発明のキャッピング剤は、以下に示される通り作製することができる。
Figure 2020109162
Figure 2020109162
D.ポリマー官能化
タンデムポリマー色素および他の官能化ポリマーは、本明細書に記載されている重合後のポリマー中間体の修飾によって調製することができる。例えば、式IV:
Figure 2020109162
によるペンダント可溶化基は、式V:
Figure 2020109162
による官能化可溶化基に変換され得、式中、Wは、水溶化部分であり、LおよびLは連結部分である。一部の実施形態では、Eはそれぞれ、独立して選択された発色団、官能性部分または結合剤である。一部の実施形態では、Eはそれぞれ、独立して選択された発色団(例えば、独立して選択された発蛍光団)である。一部の実施形態では、ポリマー中のすべてのE部分は、同じ発蛍光団構造を有する。
式IVおよび式Vによる基中の水溶化部分Wは、例えば、アンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル塩、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル塩、スルホンアミドオリゴエーテル、オリゴ(エチレングリコール)またはポリ(エチレングリコール)であり得る。連結部分L、LおよびLは、限定されないが、共有結合、C1〜8アルキレン、2〜8員のヘテロアルキレンであり得る。一部の実施形態では、リンカーは、単一原子、直鎖、分枝鎖、環式部分である。一部の実施形態では、リンカーは、長さが2〜100個の間の骨格原子(例えば、炭素原子)、例えば、長さが2〜50個の間の骨格原子または長さが2〜20個の間の骨格原子の鎖である。ある特定の場合には、リンカー骨格の1個、2個、3個、4個または5個もしくはそれよりも多い炭素原子が、硫黄、窒素または酸素により必要に応じて置き換えられ得る。骨格原子間の結合は、飽和または不飽和であってよく、典型的には、1つ以下、2つ以下または3つ以下の不飽和結合が、リンカー骨格中に存在する。リンカーは、1つまたは複数の置換基(例えば、アルキル基またはアリール基)を含み得る。リンカーは、限定なしに、オリゴ(エチレングリコール)、エーテル、チオエーテル、3級アミンおよびアルキレン基(すなわち、二価アルキルラジカル)を含み得、これらは、直鎖状または分枝状であってよい。リンカー骨格は、環式基、例えば、二価アリールラジカル、二価複素環式ラジカルまたは二価シクロアルキルラジカルを含み得、環式基の2個またはそれよりも多い原子、例えば、2個、3個または4個の原子は骨格中に含まれる。
一部の実施形態では、Lは、スルホンアミド、スルフィンアミド、ジスルホンアミド、ジスルフィンアミド、スルタム、アミド、2級アミン、ホスホンアミド、ホスフィンアミド、ホスホンアミデート、セレノンアミドまたはセレニンアミドを含む。一部の実施形態では、Lは、スルホンアミド、アミド、2級アミンまたはホスホンアミドを含む。一部のそのような実施形態では、Lは、直鎖状または分枝状、飽和または不飽和C1〜30アルキレン基を含み、C1〜30アルキレン基中の1個または複数の炭素原子は、O、S、NRにより必要に応じて、独立して置き換えられており、C1〜30アルキレン中の隣接する炭素原子の、2つまたはそれよりも多いグループ(grouping)は、−NR(CO)−または−(CO)NR−により必要に応じて、独立して置き換えられており、Rはそれぞれ、HおよびC1〜6アルキルから独立して選択される。
一部の実施形態では、ポリマーは、第1のステップにおいて、式IVによるペンダント可溶化基中のLの内部位置をリンカー部分Lの第1の末端に共有結合し、次いで、第2のステップにおいて、色素または他の官能基Eをリンカー部分Lの第2の末端に共有結合することによって官能化され得る。一部の実施形態では、L中の窒素原子(例えば、アミド窒素、スルホンアミド窒素またはホスホンアミド窒素)は、リンカー部分の第1の末端において適切な脱離基を有するリンカー部分Lを使用してアルキル化される。一部の実施形態では、例えば、脱離基は、ハロゲン(例えば、クロロ、ブロモまたはヨード)である。一部の実施形態では、脱離基は、スルホネート(すなわち、−OS(O)R、式中、Rは、アルキル、ハロアルキル、アリールまたは置換アリールである)である。適切なスルホネートには、限定されないが、メシレート(メタンスルホネート)、トリフレート(トリフルオロメタンスルホネート)、ベシレート(ベンゼン−スルホネート)、トシレート(p−トルエンスルホネート)およびブロシレート(4−ブロモベンゼンスルホネート)が含まれる。
任意の適切な溶媒を、ポリマー官能化の間、アルキル化ステップのために使用することができる。適切な溶媒には、限定されないが、トルエン、塩化メチレン、酢酸エチル、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ベンゼン、クロロホルム、ジエチルエーテル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、石油エーテルおよびそれらの混合物が含まれる。アルキル化反応は、典型的には、およそ25℃〜約100℃の範囲の温度で、連結部分Lまたは連結官能基−L−Eが、ポリマーの1つまたは複数のペンダント基で組み込まれるのに十分な時間、行われる。反応は、反応に使用されるポリマーおよび試薬に応じて、数分から数時間の範囲またはそれよりも長い時間行うことができる。例えば、反応は、およそ40℃、またはおよそ50℃、またはおよそ60℃、またはおよそ70℃、またはおよそ80℃で、およそ10分間、またはおよそ30分間、またはおよそ1時間、またはおよそ2時間、またはおよそ4時間、またはおよそ8時間、またはおよそ12時間行われ得る。
連結部分Lの第2の末端は、官能基(例えば、アミンまたはカルボン酸)を含み得、これは、第1のステップ(例えば、アルキル化ステップ)の間、保護形態で使用され、次いで、色素または他の官能基Eの、連結部分の第2の末端への共有結合の前に脱保護される。アミン保護基の例には、限定されないが、ベンジルオキシカルボニル;9−フルオレニルメチルオキシカルボニル(Fmoc);tert−ブチルオキシカルボニル(Boc);アリルオキシカルボニル(Alloc);p−トルエンスルホニル(Tos);2,2,5,7,8−ペンタメチルクロマン−6−スルホニル(Pmc);2,2,4,6,7−ペンタメチル−2,3−ジヒドロベンゾフラン−5−スルホニル(Pbf);メシチル−2−スルホニル(Mts);4−メトキシ−2,3,6−トリメチルフェニルスルホニル(Mtr);アセトアミド;フタルイミドなどが含まれる。アミン、カルボン酸、アルコールおよびさらなる官能基のためのこれらおよび他の保護基は、例えば、Green and Wuts (Protective Groups in Organic Synthesis, 4th Ed. 2007, Wiley−Interscience, New York)によって記載されている公知の技術を使用して、本開示のポリマーに付加またはこれから除去することができる。
色素および他の官能基の付加は、任意の適切な方法を使用して行うことができる。一部の実施形態では、アミド連結が、Lの脱保護1級アミン基とカルボキシレート官能化色素との間で形成される。色素は、活性形態で使用することができ、例えば、試薬E−C(O)X(式中、Xは、脱離基である)を使用することができる。活性化カルボキシレート官能化試薬には、限定されないが、酸無水物(対称、混合または環状無水物を含む)、活性化エステル(例えば、p−ニトロフェニルエステル、ペンタフルオロフェニルエステル、N−スクシンイミジルエステルなど)、アシルアゾール(例えば、カルボニルジイミダゾールを使用して調製されたアシルイミダゾールなど)、アシルアジドおよび酸ハロゲン化物(例えば、酸塩化物)が含まれる。あるいは、カップリング剤を使用して、Lの脱保護1級アミン基とカルボキシレート官能化発色団E−C(O)OHとの間のアミド連結の結合を形成することができる。カップリング剤を使用して、ポリマーアミン基との反応の前に、活性化色素試薬を形成することができる。任意の適切なカップリング剤を使用することができる。一部の実施形態では、カップリング剤は、カルボジイミド、グアニジニウム塩、ホスホニウム塩またはウロニウム塩である。カルボジイミドの例には、限定されないが、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド(EDC)などが含まれる。ホスホニウム塩の例には、限定されないが、例えば、(ベンゾトリアゾール−1−イルオキシ)トリピロリジノホスホニウムヘキサフルオロホスフェート(PyBOP)、ブロモトリス(ジメチルアミノ)ホスホニウムヘキサフルオロホスフェート(BroP)などが含まれる。グアニジニウム/ウロニウム塩の例には、限定されないが、N,N,N,’,N’−テトラメチル−O−(N−スクシンイミジル)ウロニウムテトラフルオロボレート(TSTU)、O−(ベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチル−ウロニウムヘキサフルオロホスフェート(HBTU)、2−(7−アザー1H−ベンゾトリアゾール−1−イル)−1,1,3,3−テトラメチル−ウロニウムヘキサフルオロホスフェート(HATU)、1−[(1−シアノ−2−エトキシ−2−オキソエチリデン−アミノオキシ)ジメチルアミノモルホリノ)]ウロニウムヘキサフルオロホスフェート(COMU)などが含まれる。溶媒、反応時間および他の反応条件は、特定のポリマーおよび色素/官能基の性質などの要因に応じて上記のように変動し得る。
本開示の一部の実施形態は、式II:
Figure 2020109162
による共役ポリマーを作製する方法を提供する。本方法は、式IIa:
Figure 2020109162
による共役ポリマーを、式IIによるポリマーに変換することを含み、式中、
Aは、蛍光モノマーであり、
1aは、共有結合、C1〜8アルキレン、2〜8員のヘテロアルキレン、−NHC(O)L−、−C(O)NHL−および−C(O)L−からなる群から選択され、
は、共有結合、C1〜8アルキレン、2〜8員のヘテロアルキレン、−LNHC(O)−、−LC(O)NH−、−LC(O)−、−C(O)NHL−および−C(O)L−からなる群から選択され、
およびLは、C1〜8アルキレンおよび2〜8員のヘテロアルキレンからなる群から独立して選択され、
Wは、水溶化部分であり、
Eはそれぞれ、独立して選択された発色団、官能性部分または結合剤であり、
Bはそれぞれ、芳香族コモノマー、ヘテロ芳香族コモノマー、バンドギャップ改変モノマー、必要に応じて置換されているエチレンおよび必要に応じて置換されているエチニレンからなる群から独立して選択され、
およびGは、非修飾ポリマー末端および修飾ポリマー末端から独立して選択され、
は、Hおよびアミン保護基からなる群から選択され、
下付き文字nおよびmは独立して、1〜10,000の範囲の整数であり、
下付き文字pは、0〜10,000の範囲の整数であり、
下付き文字n、mおよびpの合計は、2〜10,000の範囲であり、
下付き文字qは、1、2、3または4であり、
下付き文字rは、1、2、3または4であり、
下付き文字sは、0、1、2または3であり、
下付き文字tは、1または2であり、
AおよびBは、蛍光ポリマー中にランダムにまたは規則的に分布している。
一部の実施形態では、式IIaの共役ポリマーを式IIによる共役ポリマーに変換することは、上記の1つもしくは複数のアルキル化ステップ、または1つもしくは複数のアミド形成ステップを含む。
任意の適切な発色団または発蛍光団を、ポリマー官能化のために使用することができる。一般に、適切な発色団および発蛍光団は、ペンダント可溶化基に共有結合(例えば、上記の連結部分Lを介して)され得る反応性基(例えば、カルボキシレート部分、アミノ部分、ハロアルキル部分など)を有する。適切な発色団および発蛍光団の例には、限定されないが、米国特許第7,687,282号、同第7,671,214号、同第7,446,202号、同第6,972,326号、同第6,716,979号、同第6,579,718号、同第6,562,632号、同第6,399,392号、同第6,316,267号、同第6,162,931号、同第6,130,101号、同第6,005,113号、同第6,004,536号、同第5,863,753号、同第5,846,737号、同第5,798,276号、同第5,723,218号、同第5,696,157号、同第5,658,751号、同第5,656,449号、同第5,582,977号、同第5,576,424号、同第5,573,909号および同第5,187,288号に記載されているものが含まれ、これらの特許は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれている。
一部の実施形態では、発色団Eは、構造:
Figure 2020109162
[式中、
6a、R6b、R6c、R6d、R6e、R6fおよびR6gのうちの6つは、H、ハロゲン、C1〜6アルキル、C3〜8シクロアルキル、C6〜10アリール、C7〜16アリールアルキル、C1〜6アシルおよび−SOHから独立して選択され、
6a、R6b、R6c、R6d、R6e、R6fおよびR6gのうちの1つは、連結部分−L−である]
を有するホウ素−ジピロメテン部分である。
一部の実施形態では、R6aおよびR6cは、C1〜6アルキル(例えば、メチルまたはエチル)から独立して選択され、R6e、R6fおよびR6gのうちの1つは、連結部分−L−である。一部の実施形態では、R6aおよびR6cはメチルであり、R6gは連結部分−L−である。
一部の実施形態では、発色団Eは、構造:
Figure 2020109162
[式中、
6hおよびR6iは、H、C1〜6アルキル、(CHCOOH、(CHSOHおよび連結部分Lから独立して選択され、
下付き文字tはそれぞれ独立して、1〜10の整数であり、
6jおよびR6kは、H、ハロゲン、C1〜6アルキル、必要に応じて置換されている縮合C6〜10アリール(例えば、必要に応じて置換されているベンゾ)、−SOH、−PO、−OPO、−COOHおよび連結部分Lから独立して選択され、
Yはそれぞれ、O、S、C(R6l、−CH=CH−およびNR6lから独立して選択され、R6lはそれぞれ独立して、HまたはC1〜6アルキルであり、
下付き文字nは、1〜6の整数であり、ただし、R6h、R6i、R6jおよびR6kのうちの1つのみが連結部分−L−であることを条件とする]
を有するシアニン部分である。
一部の実施形態では、発色団Eは、構造:
Figure 2020109162
[式中、
Wは、NまたはCR6pであり、
Zは、O、SまたはNR6qであり、
6m、R6n、R6o、R6pのそれぞれは、H、ハロゲン、C1〜6アルキル、−CN、−CF、−COOR3v、−CON(R3v、−OR3vおよび連結部分−L−から独立して選択され、
6nは、−OR3vおよび−N(R3vから選択され、
6qはそれぞれ、H、C1〜6アルキルおよび連結部分−L−から独立して選択され、
ただし、R6m、R6n、R6o、R6pおよびR6qのうちの1つのみが連結部分−L−であることを条件とする]
を有するクマリン部分である。
一部の実施形態では、発色団Eは、構造:
Figure 2020109162
[式中、
Tは、O、S、C(R6uおよびNR6uから選択され、
Uは、OまたはN(R6uであり、
6rはそれぞれ、H、ハロゲン、C1〜6アルキル、−SOHおよび連結部分−L−から独立して選択され、
6sは、H、−OH、−OR6u、−N(R6uおよび連結部分−L−から選択され、
6tは、H、C1〜6アルキル、R6vおよび連結部分−L−から独立して選択され、
6uはそれぞれ独立して、HまたはC1〜6アルキルであり、
6vは、
Figure 2020109162
から選択され、
式中、
6wはそれぞれ、Hおよび連結部分−L−から独立して選択され、
ただし、R6r、R6s、R6tおよびR6vのうちの1つのみが連結部分−L−であることを条件とする]
を有するキサンテン部分である。
一部の実施形態では、キサンテン部分は、TおよびUがOであり、R6sがOHであり、R6t
Figure 2020109162
であるフルオレセインである。
一部の実施形態では、キサンテン部分は、TおよびUがOであり、R6sがOHであり、R6rがそれぞれハロゲン(例えば、ブロモ)であり、R6t
Figure 2020109162
である、エオシンである。
一部の実施形態では、キサンテン部分は、TがOであり、UがN(R6u(例えば、=NH )であり、R6sが−N(R6u(例えば、−NH)であり、R6t
Figure 2020109162
である、ローダミンである。
一部の実施形態では、キサンテン部分は、構造:
Figure 2020109162
[式中、R6vは、
Figure 2020109162
から選択され、
一方のR6wは、Hであり、他方のR6wは、連結部分−L−である]
を有するローダミンである。
本明細書において提示されている方法を使用して、発色団に加えて他の官能性部分を官能化ポリマーに付加することができる。例えば、官能性部分「E」は、ビオチン、ジゴキシゲニン、FLAGペプチドなどのペプチドタグ、オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドであり得る。本明細書で使用する場合、用語「FLAGペプチド」とは、アミノ酸配列Asp−Tyr−Lys−Asp−Asp−Asp−Asp−Lys(すなわち、DYKDDDDK)を含有するオリゴペプチドまたはポリペプチドを指す。FLAGペプチドおよびその変異体は、例えば、Hoppらに対する米国特許第4,703,004号に記載されており、この特許は、参照により本明細書に組み込まれている。FLAGペプチドの代わりに使用することができる他のペプチドには、限定されないが、配列Tyr−Pro−Tyr−Asp−Val−Pro−Asp−Tyr−Ala(すなわち、YPYDVPDYA)を含有するHAペプチドタグ、配列His−His−His−His−His−His(すなわち、HHHHHH)を含有するHisペプチドタグおよび配列Glu−Gln−Lys−Leu−Ile−Ser−Glu−Glu−Asp−Leu(すなわち、EQKLISEEDL)を含有するMycペプチドタグが含まれる。ペプチドタグは、簡便な同定および/または定量のために、比色試薬、化学発光試薬などとともに使用するための抗体または他の結合部分によって認識され得る。ヌクレオチド(例えば、RNA、一本鎖DNAまたは二本鎖DNA)は、例えば、その公開が参照により本明細書に組み込まれているWO2016/019929(Navratilら)に記載されている相補的プライマーまたは他の相補的ヌクレオチドによって認識され得る。本明細書で使用する場合、用語「ジゴキシゲニン」とは、3−[(3S,5R,8R,9S,10S,12R,13S,14S,17R)−3,12,14−トリヒドロキシ−10,13−ジメチル−1,2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,15,16,17−テトラデカヒドロシクロペンタ[a]−フェナントレン−17−イル]−2H−フラン−5−オン(CAS登録番号1672−46−4)およびその置換アナログを指す。本明細書で使用する場合、用語「ビオチン」とは、5−[(3aS,4S,6aR)−2−オキソヘキサヒドロ−1H−チエノ[3,4−d]イミダゾール−4−イル]ペンタン酸(CAS登録番号58−85−5)およびその置換アナログを指す。
E.結合剤
本発明の「結合剤」は、標的分析物に特異的に結合することが可能な任意の分子または分子の複合体であってよい。本発明の結合剤には、例えば、タンパク質(例えば、抗体または抗体断片)、小有機分子、炭水化物(例えば、多糖)、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、脂質、親和性リガンド、アプタマーなどが含まれる。一部の実施形態では、結合剤は、抗体またはその断片である。本発明の文脈における特異的結合とは、異種集団の存在下で標的分析物の存在を決定する結合反応を指す。したがって、ある特定のアッセイ条件下で、特異的結合剤は、特定のタンパク質または特定のタンパク質のアイソフォームに優先的に結合し、試料中に存在する他のタンパク質または他のアイソフォームに多量には結合しない。
結合剤が抗体である場合、それらは、モノクローナルまたはポリクローナル抗体であってよい。本明細書で使用する場合、用語抗体とは、イムノグロブリン分子およびイムノグロブリン(Ig)分子の免疫学的に活性な部分を指す。そのような抗体には、限定されないが、ポリクローナル、モノクローナル、単一特異的ポリクローナル抗体、抗体模倣物、キメラ、一本鎖、Fab、Fab’およびF(ab’)断片、FvおよびFab発現ライブラリーが含まれる。
一部の場合、抗体には、静脈注射用免疫グロブリン(IVIG)および/またはIVIG由来(例えば、濃縮された、精製された、例えば、親和性精製された)抗体が含まれる。IVIGは、多くの(例えば、1,000〜60,000を超えることもある)正常で健康な血液ドナー由来の血漿(例えば、一部の場合、任意の他のタンパク質を含まない)からプールされたIgG(イムノグロブリンG)を含有する血液製剤である。IVIGは、市販されている。IVIGの態様は、例えば、米国特許出願公開第2010/0150942号、同第2004/0101909号、同第2013/0177574号、同第2013/0108619号および同第2013/0011388号に記載されている。
一部の場合、抗体は、規定のサブクラス(例えば、IgG1、IgG2、IgG3またはIgG4)のモノクローナル抗体である。抗体の組合せが使用される場合、抗体は、同じサブクラス由来であっても異なるサブクラス由来であってもよい。例えば、抗体は、IgG1抗体であり得る。一部の実施形態では、モノクローナル抗体はヒト化されている。
一部の実施形態では、抗体は、BRCA1、CTLA4、CD4、EGF、EGFR、ERBB2(Her−2)、IFN−a、IFNガンマ、IL−1、IL1R1(CD121a)、IL1R2(CD121b)、IL−IRA、IL−2、IL2RA(CD25)、IL2RB(CD122)、IL2RG(CD132)、IL−4、IL−4R(CD123)、IL−5、IL5RA(CD125)、IL3RB(CD131)、IL−6、IL6RA、(CD126)、IR6RB(CD130)、IL−7、IL7RA(CD127)、IL−8、CXCR1(IL8RA)、CXCR2、(IL8RB/CD128)、IL−9、IL9R(CD129)、IL−10、IL10RA(CD210)、IL10RB(CDW210B)、IL−11、IL11RA、IL−12、IL−12A、IL−12B、IL−12RB1、IL−12RB2、IL−13、IL13RA1、IL13RA2、IL14、IL15、IL15RA、IL16、IL17、IL17A、IL17B、IL17C、IL17R、JAG1、JAK1、JAK3、mTOR、MUC1(ムチン)、MYC、NOTCH、NOTCH1、NOX5、PI3キナーゼ、PIK3CG、PTEN、PTN、TLR10、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TNF、TNF−a、TNFSF5(CD40リガンド)、TNFSF6(FasL)、TNFSF7(CD27リガンド)、TNFSF8(CD30リガンド)、TNFSF9(4−1BBリガンド)、TOLLIP、TOP2A(トポイソメラーゼIia)、VEGF、VEGFB、VEGFC、バーシカン、VHL C5、VLA−4、Wnt−1から選択される1つまたは複数の標的を結合することが可能である。ポリマーコンジュゲーションのための抗体の例には、限定されないが、アダリムマブ(HUMIRA(商標)としても公知)、アデカツムマブ、アレムツズマブ、ベルチリムマブ、ブレンツキシマブ、セツキシマブ(ERBITUX(商標)としても公知)、クレノリキシマブ、ダセツズマブ、ダクリキシマブ、ダクリズマブ(ZENAPAX(商標)としても公知)、デツモマブ(detumomab)、ドルリキシズマブ(dorlixizumab)、ダンツムマブ(duntumumab)、ゲムツズマブ、インフリキシマブ(REMICADE(商標)としても公知)、イピリムマブ(YERVOY(商標)としても公知)、ルミリキシマブ、マパツムマブ マスリモマブ(maslimomab)、ネバクマブ、ネレリモマブ(nerelimomab)、ペンブロリズマブ(KEYTRUDA(商標)としても公知)、レガビルマブ、レスリズマブ、リツキシマブ(RITUXAN(商標)、MabTHERA(商標)としても公知)、ロベリズマブ(rovelizumab)、タドシズマブ(tadocizumab)およびトラスツズマブ(HERCEPTIN(商標)としても公知)が含まれる。
一般に、本発明のポリマーは、当業者に公知の技術を使用して、または当技術分野で公知の方法を本明細書に記載されている方法と組み合わせて使用して、結合剤にコンジュゲートすることができる。結合剤は、上記のリンカー部分L、LおよびLを介して、式Iによるポリマーの「E」位置で組み込むこともできる。
例えば、ポリマーNHSエステルの調製は、以下の通り進行し得る。5mgのポリマーを、1mlの乾燥CHCN中に溶解させる。これにTSTU 15mgを加え、混合物をさらに2分間、撹拌する。これに100μLのDIPEAを加え、撹拌を終夜継続する。次に、蒸発を介して有機溶媒を除去し、粗製NHS生成物を、素早くボルテックスすることによって約750μLの1×PBS緩衝液(pH8.8)中に溶解させた後、Zebaスピンカラム(40K MWCO)に移す。試料を2200RPMで2分間回転させ、ポリマーNHSエステルを直ちに使用する。
ポリマーNHSエステルの抗体(例えば、CD4 mAb)とのコンジュゲーションは、以下の通り進行し得る。PBS緩衝液中のポリマーNHSエステルを、0.6mgの抗体に加え、100μLの0.5Mホウ酸緩衝液(pH9.0)と混合する。混合物を30秒間、素早くボルテックスし、次いで、Coulterミキサー中で3〜4時間混合に付する。
Histrap HPカラムによるHisタグ抗体コンジュゲートの精製は以下の通り進行し得る。手法1:粗製反応混合物を、Histrap HPカラムを使用して精製する。試料を、1×PBS緩衝液を使用してローディングし、未結合画分を収集する。これは、20カラム容量の緩衝液を使用して行うことができる。その後、緩衝液を変更して、コンジュゲートおよび遊離抗体の両方を有する結合画分を洗浄する。これは、0.25Mイミダゾールとともに1×PBSを使用して10カラム容量分を流すことによって行うことができる。
手法2:Hitrap SPセファロースFFカラム。カラムを平衡化し、粗製反応混合物を、20mMクエン酸緩衝液(pH3.5)を使用してローディングし、未結合画分を収集する。これは、20カラム容積の緩衝液を使用して行うことができる。その後、緩衝液を変更して、コンジュゲートおよび遊離抗体の両方を有する結合画分を溶出する。これは、0.6M NaClを含有する20mMクエン酸(pH7.6)を使用して20カラム容量分を流すことによって行うことができる。
SECカラムによるコンジュゲートの精製は以下の通り進行し得る。反応混合物を、1×PBSを使用してサイズ排除カラムにローディングする。UV可視吸収スペクトルを確認した後、画分をプールし、30kDa MWCO遠心濃縮機を有するAmicon Ultra−15チューブで濃縮する。
マレイミドなどのマイケル受容体を有するポリマーは、以下でより詳細に記載される通り、抗体のシステイン残基に存在するチオールに共有結合され得る。遊離チオールは、鎖間ジスルフィド結合の還元から生成され得、または遊離チオールは、操作された(すなわち、天然に存在しない)システイン残基として導入され得る。操作されたシステイン残基は、抗体重鎖または抗体軽鎖中に位置し得る。ある特定の実施形態では、操作されたシステイン残基は、重鎖のFc領域中に位置する。例えば、米国特許第7,855,275号、同第8,309,300号および同第9,000,130号に記載されている操作された抗体を用いることができる。
IV.分析物を検出する方法
A.概説
試料中の分析物を検出するための方法であって、分析物を含有することが疑われる試料を用意するステップ、および試料を、本明細書に記載されている水溶性共役ポリマーにコンジュゲートした結合剤を含む共役ポリマー複合体と合わせるステップを含む方法がまた提供される。結合剤は、分析物と相互作用することが可能である。ポリマーを励起し得る光源が試料に適用され、共役ポリマー複合体から放出された光が検出される。典型的なアッセイでは、本発明の蛍光ポリマーは、約395nm〜約415nmの間の波長を有する光により励起することができる。放出光は、典型的には、約415nm〜約475nmの間である。あるいは、励起光は、約340nm〜約370nmの間の波長を有し得、放出光は、約390nm〜約420nmの間である。
B.試料
本発明の方法における試料は、例えば、血液、骨髄、脾臓細胞、リンパ細胞、骨髄穿刺液(または骨髄から得た任意の細胞)、尿(灌流)、血清、唾液、脳脊髄液、尿、羊水、間質液、排泄物、粘液または組織(例えば、腫瘍試料、脱凝集組織、脱凝集固形腫瘍)であり得る。ある特定の実施形態では、試料は血液試料である。一部の実施形態では、血液試料は、全血である。全血は、標準的な臨床手順を使用して対象から得ることができる。一部の実施形態では、試料は、全血の1つまたは複数の細胞(例えば、赤血球、白血球、リンパ球(例えば、T細胞、B細胞またはNK細胞)、食細胞、単核球、マクロファージ、顆粒球、好塩基球、好中球、好酸球、血小板または1つもしくは複数の検出可能マーカーを有する任意の細胞)のサブセットである。一部の実施形態では、試料は、細胞培養物由来であり得る。
対象は、ヒト(例えば、疾患を患っている患者)、あるいは例えばサル、ウシまたはウマを含めた、商業的に重要な哺乳動物であり得る。試料はまた、例えばイヌまたはネコを含めた、家庭内ペットから得ることができる。一部の実施形態では、対象は、疾患の動物モデルとしてまたは薬物スクリーニングのために使用される実験動物、例えば、マウス、ラット、ウサギまたはモルモットである。
C.分析物
本明細書で使用する場合、「分析物」とは、その存在量/濃度が、何らかの分析手順によって決定される物質、例えば分子を指す。例えば、本発明において、分析物は、タンパク質、ペプチド、核酸、脂質、炭水化物または小分子であり得る。
標的分析物は、例えば、核酸(DNA、RNA、mRNA、tRNAまたはrRNA)、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、脂質、イオン、単糖、オリゴ糖、多糖、リポタンパク質、糖タンパク質、糖脂質またはそれらの断片であり得る。一部の実施形態では、標的分析物はタンパク質であり、例えば、構造マイクロフィラメント、微小管および中間径フィラメントタンパク質、オルガネラ特異的マーカー、プロテアソーム、膜貫通タンパク質、表面レセプター、核孔タンパク質、タンパク質/ペプチドトランスロカーゼ、タンパク質フォールディングシャペロン、シグナル伝達スキャフォールド、イオンチャネルなどであり得る。タンパク質は、限定されないが、転写因子、DNAおよび/またはRNA結合および修飾タンパク質、核内および核外移行レセプター、アポトーシスまたは生存の制御因子などを含めた、活性化可能なタンパク質または疾病もしくは異常細胞において差次的に発現されたもしくは活性化されたタンパク質であり得る。
D.アッセイ
結合剤および蛍光標識を利用して結合分子を定量するアッセイシステムが周知である。そのようなシステムの例には、フローサイトメーター、スキャニングサイトメーター、イメージングサイトメーター、蛍光顕微鏡および共焦点蛍光顕微鏡が含まれる。
一部の実施形態では、フローサイトメトリーを使用して、蛍光を検出する。この使用のために適切な多数のデバイスが、当業者に利用可能であり、公知である。例には、BCI Navios、Gallios、AquiosおよびCytoFLEXフローサイトメーターが含まれる。
他の実施形態では、アッセイは、イムノアッセイである。本発明において有用なイムノアッセイの例には、限定されないが、蛍光発光アッセイ(FLA)などが含まれる。アッセイは、タンパク質アレイ上でも実施することができる。
結合剤が抗体である場合、抗体または複数の抗体のサンドイッチアッセイを使用することもできる。サンドイッチアッセイとは、様々な結合剤および特定の分析物の存在を知らせる報告要素の層を構築する連続した認識事象の使用を指す。サンドイッチアッセイの例は、米国特許第4,486,530号およびそれに記述されている参考文献に開示されている。
(実施例1)
NHBocポリマーの調製
50mgの紫色励起ベースポリマー(1)を、WO2017/180998に記載されている通り調製し、4mLバイアル中に秤量した。800μLの無水DMFをバイアルに加え、混合物を、ボルテックスし、5分間超音波処理して、ポリマーを完全に溶解させた。ポリマー(1)は、平均で48個のPEG官能化DHPモノマー(m=約24)を含有し、サイズの異なるポリマー(例えば、m=約5〜50、n=約5〜25)を、同様の様式で調製することができる。
Figure 2020109162
窒素雰囲気下、ポリマー溶液を、炭酸セシウム(100当量)を含む10mL反応フラスコに移した。tert−ブチル−3−ヨードプロピル−カルバメート溶液を保存液(無水DMF中10mg/mL)から希釈し、10当量をポリマー混合物に加えた。密封した反応フラスコを50℃に加熱し、500rpmでの撹拌下、反応を1時間、継続した。反応混合物を室温に冷却し、DMFを、高真空下、ロータリーエバポレーター中で蒸発させた。粗製反応混合物を、クロロホルム(25mL)により希釈し、15%w/vブライン溶液(25mL)により洗浄した。有機層を、250mLコニカルフラスコに収集し、追加のクロロホルム(12mL)を加え、混合物を、30%w/vブライン溶液(10mL)により3回洗浄した。有機画分を、無水硫酸ナトリウム20gを加えることによって乾燥させ、次いで、Whatman Paper 2を通して150mL平底フラスコにろ過した。ろ過した硫酸ナトリウムを、クロロホルム(15mL)により2回洗浄して、残っているポリマー色素を回収し、同じ平底フラスコにろ過した。クロロホルムを、45℃、150〜200rpmで、ロータリーエバポレーター中で蒸発させた。残留DMFを、高真空ポンプ下、50℃で30〜40分間除去した。乾燥させたポリマーをジエチルエーテル(2×2mL)により洗浄し、2分間超音波処理して、未反応のtert−ブチル−3−ヨードプロピル−カルバメートを除去した。ポリマーを高真空下で5分間乾燥させた後、ポリマーの収率を、初期ポリマー量に関して算出した。乾燥させたポリマー生成物(2)を、H NMR使用して特徴付けた。1.4ppmにおけるプロトンシグナルは、ポリマー中のNH−Boc部分の存在を示している。修飾モノマー(下付き文字m1を付した)および非修飾モノマー(下付き文字m2を付した)は、ポリマー骨格に沿ってランダムに分布していた。
Figure 2020109162
(実施例2)
アミン官能化ポリマーの調製
実施例1に従って調製した50mgのNHBocポリマーを、20mL丸底フラスコに加え、5分間ボルテックスし、5分間超音波処理することによってメタノール1mLおよび水1mL中に溶解させた。得られた溶液に、12M HCl(2mL)を加え、混合物を、室温で2時間反応させた。次いで、反応混合物を小さいビーカーに移し、15%w/v KCO溶液を使用してpHを9〜10に調整し、さらに15分間、撹拌した。ポリマーを、100mL分液漏斗中、クロロホルム25mLにより抽出し、有機層をコニカルフラスコに収集した。ブライン溶液(15%w/v)を水層に加え、追加分のクロロホルムを使用して残っているポリマーを回収した。抽出プロセスを、UVランプによりモニタリングした。
有機層を、約40gの無水硫酸ナトリウムを使用して乾燥させ、Whatman filter paper 2を通して250mL平底フラスコにろ過した。追加のクロロホルム洗浄液(2×20mL)を使用して、残っているポリマーを、ろ過した硫酸ナトリウムから回収した。合わせたクロロホルム層を、ロータリーエバポレーター中、約40℃で蒸発させた。完全な溶媒蒸発後、固体を15mL Falconチューブ中で再度クロロホルム(10mL)に溶解させ、3000rpmで5分間遠心分離して、塩不純物を除去した。上清を、20mLバイアル中にデカンテーションし、ロータリーエバポレーターで濃縮し、高真空下で乾燥させた。脱保護アミン官能化ポリマー(3)の収率を、保護ポリマー量に関して算出した。脱保護を、H NMRおよびまた受容体結合A/D比を決定することによって確認した。
Figure 2020109162
(実施例3)
タンデムポリマー色素−抗体コンジュゲーションおよび精製
ポリマー−受容体色素形成。10mgのポリマーをガラスバイアル中で秤量し、200μLの無水DMSO中に溶解させた。ポリマーが完全に溶解することを確実にするために、50℃の水浴において約10〜15分までのボルテックス、超音波処理およびインキュベーションの組合せを適用した。これに、アセトニトリル200μLおよびジイソプロピルエチルアミン20μLを加えた。受容体色素(近IR吸収性Dy752NHS;Dyomics GmbH)の10mg/mL(w/v)溶液を、無水DMSO中で調製し、8当量の色素をポリマー溶液に加えた。混合物を室温で2時間、遮光して撹拌すると、ポリマー鎖あたり平均で2〜3個の色素を含有する生成物が得られた。反応に使用する受容体色素の量を調整することによって、ポリマー鎖あたり1〜6個の色素を含有する生成物を調製することができる。Cy3.5受容体を有するタンデムポリマー色素も、Dy752について上記のように、Cy3.5−NHS(Lumiprobe Corp.)を使用して調製することができる。
ポリマー−受容体色素マレイミドの調製。2時間後、50μLのアセトニトリル中に溶解させたTSTU(20mg)をポリマー−受容体色素混合物に加え、遮光して撹拌し続けることによって、活性化プロセスを室温で30分間、実施した。
2つの5mL 40 K Zebaスピンカラムを20mMホウ酸緩衝液(pH8.8)により平衡化し、製造業者によって記載されている通り進行した。同時に、N−(2−アミノエチル)マレイミドトリフルオロ酢酸塩の溶液2mgを、無水DMSO 20μLを使用して調製し、Zeba捕集管中で維持した。
活性化タンデムポリマーを、1800μLの20mMホウ酸緩衝液(pH8.8)中に溶解させ、平衡化Zebaスピンカラムを使用してマレイミドと合わせた。Zebaカラムステップ後のポリマー量を、タンデムポリマーのUV414を測定することによって推定した。およそ5mgのタンデムポリマーを回収した(すなわち、およそ50mol%)。得られたタンデムポリマー−マレイミドの混合物を、室温で60〜120分間回転することによってインキュベートした。必要に応じて、反応は、90分間の超音波処理により行うことができる。
インキュベーション期間の間、30%エタノール水および50mM MOPS、100mM過塩素酸ナトリウム、4mM EDTA(pH7.0)(MOPS緩衝液)を調製した。反応後、タンデムポリマー−マレイミドを、30または50kDa MWCO Amicon濃縮器を使用して、少なくとも30〜40mLの30%エタノール水により洗浄し、次いで、少なくとも30〜40mLのMOPS緩衝液を使用して緩衝液をMOPS緩衝液に交換した。緩衝液交換したポリマー−マレイミドの最終容量は、2〜4mLの間である。マレイミド官能化タンデム色素ポリマー(4)を含有するこの混合物を、さらなる利用の前に、4℃で終夜保存した。
ポリマー−抗体コンジュゲートの調製。0.5mL 40K Zebaカラムを、1×PBSを使用して平衡化し、平衡化したZebaカラムにCD4 mAb 1mgを通した。緩衝液交換したmAbに、30μLの10mg/mL(w/v)(1×PBS中で調製)DTT(およそ300当量)を加え、得られた混合物を室温で30分間インキュベートした。50mM MES、0.1M過塩素酸ナトリウム、4mM EDTA(pH5.8)(MES緩衝液)を調製し、暗所に置いておいた。30分後、還元されたmAbを500μLに希釈し、MES緩衝液により事前に平衡化した2mL 40K Zebaカラムに通して、過剰のDTTを除去した。
Figure 2020109162
MES中還元CD4 mAbを、ポリマー−マレイミド(混合前に室温にした)と混合し、遮光して室温で回転させることによって、3時間インキュベートして、コンジュゲート(5)を形成した。この未精製コンジュゲートは、4℃で終夜保存することができる。
Figure 2020109162
上述は、明確さおよび理解を目的として、例示および実施例によってある程度詳細に記載されたものであるが、当業者は、添付の特許請求の範囲内で、ある種の変更および修正を行うことができることを認識するであろう。さらに、本明細書において提示されているそれぞれの参考文献は、それが個々に参照により組み込まれているのと同じ程度に、その全体が参照により組み込まれている。

Claims (16)

  1. 式I:
    Figure 2020109162
    [式中、
    Aはそれぞれ、芳香族コモノマーおよびヘテロ芳香族コモノマーからなる群から独立して選択され、
    、LおよびLは、リンカー部分であり、
    Wは、水溶化部分であり、
    Eはそれぞれ、独立して選択された発色団、官能性部分または結合剤であり、
    Bはそれぞれ、芳香族コモノマー、ヘテロ芳香族コモノマー、バンドギャップ改変モノマー、必要に応じて置換されているエチレンおよび必要に応じて置換されているエチニレンからなる群から独立して選択され、
    およびGは、非修飾ポリマー末端および修飾ポリマー末端から独立して選択され、
    下付き文字nおよびmは、独立して、1〜10,000の範囲の整数であり、
    下付き文字pは、0〜10,000の範囲の整数であり、
    下付き文字n、mおよびpの合計は、2〜10,000の範囲であり、
    下付き文字qは、1、2、3または4であり、
    下付き文字rは、1、2、3または4であり、
    下付き文字sは、0、1、2または3であり、
    下付き文字tは、1または2であり、
    下付き文字rおよびsの合計は、1〜4の範囲であり、
    AおよびBは、共役ポリマー中にランダムにまたは規則的に分布している]
    による共役ポリマー。
  2. が、スルホンアミド、スルフィンアミド、ジスルホンアミド、ジスルフィンアミド、スルタム、アミド、2級アミン、ホスホンアミド、ホスフィンアミド、ホスホンアミデート、セレノンアミドまたはセレニンアミドを含む、請求項1に記載の共役ポリマー。
  3. が結合である、請求項1または請求項2に記載の共役ポリマー。
  4. 下付き文字qが、下付き文字rおよびsの合計に等しく、
    下付き文字rが、1または2であり、
    下付き文字rが1である場合、下付き文字sは0または1であり、
    下付き文字rが2である場合、下付き文字sは0である、
    請求項1から3のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
  5. 式II:
    Figure 2020109162
    [式中、
    1aは、リンカー部分であり、
    は、Hおよびアミン保護基からなる群から選択される]
    による構造を有する、請求項1から4のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
  6. 1aが、共有結合、C1〜8アルキレン、2〜8員のヘテロアルキレン、−NHC(O)L−、−C(O)NHL−および−C(O)L−からなる群から選択され、
    が、共有結合、C1〜8アルキレン、2〜8員のヘテロアルキレン、−LNHC(O)−、−LC(O)NH−、−LC(O)−、−C(O)NHL−および−C(O)L−からなる群から選択され、
    およびLが、C1〜8アルキレンおよび2〜8員のヘテロアルキレンからなる群から独立して選択される、
    請求項5に記載の共役ポリマー。
  7. Wが、1つまたは複数のエチレングリコールモノマーを含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
  8. Wが、ポリ(エチレングリコール)を含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
  9. Aがそれぞれ、同じコモノマーである、請求項1から8のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
  10. Aが、紫色蛍光モノマーである、請求項1から9のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
  11. Aが、9,10−フェナントレンジオン系モノマー、ジヒドロフェナントレン系モノマー、ジヒドロフェナントレンオキセピン系モノマー、フルオレン系モノマーまたはフルオレノオキセピン系モノマーである、請求項1から10のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
  12. 式III:
    Figure 2020109162
    [式中、下付き文字tはそれぞれ、1〜20の範囲の整数である]
    による構造を有する、請求項1に記載の共役ポリマー。
  13. およびGのうちの一方または両方が、キャッピング部分で修飾されている、請求項1から12のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
  14. およびGのうちの一方が、キャッピング部分で修飾されており、GおよびGのうちの一方が、反応性官能基で修飾されている、請求項1から13のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
  15. Eがそれぞれ、独立して選択された発色団である、請求項1から14のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
  16. 式II:
    Figure 2020109162
    による共役ポリマーを作製する方法であって、
    前記方法は、式IIa:
    Figure 2020109162
    による共役ポリマーを前記式IIによるポリマーに変換するステップを含み、
    式中、
    Aは、蛍光モノマーであり、
    1aおよびLは、リンカー部分であり、
    Wは、水溶化部分であり、
    Eはそれぞれ、独立して選択された発色団であり、
    Bはそれぞれ、芳香族コモノマー、ヘテロ芳香族コモノマー、バンドギャップ改変モノマー、必要に応じて置換されているエチレンおよび必要に応じて置換されているエチニレンからなる群から独立して選択され、
    およびGは、非修飾ポリマー末端および修飾ポリマー末端から独立して選択され、
    は、Hおよびアミン保護基からなる群から選択され、
    下付き文字nおよびmは、独立して、1〜10,000の範囲の整数であり、
    下付き文字pは、0〜10,000の範囲の整数であり、
    下付き文字n、mおよびpの合計は、2〜10,000の範囲であり、
    下付き文字qは、1、2、3または4であり、
    下付き文字rは、1、2、3または4であり、
    下付き文字sは、0、1、2または3であり、
    下付き文字tは、1または2であり、
    下付き文字rおよびsの合計は、1〜4の範囲であり、
    AおよびBは、蛍光ポリマー中にランダムにまたは規則的に分布している、
    方法。
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