JP2021523285A - ポリマー染料及びその使用 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ポリマー染料、その調製、及びその使用に関する。いくつかの実施形態は、血液中の微生物の存在などの、サンプル中の生物活性を検出するためのその使用に関する。
【選択図】 図１

Description

優先権出願の参照による援用
本出願は、米国仮特許出願番号第第６２／６６７，３５３号（発明の名称「Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｄｙｅｓ ａｎｄ Ｕｓｅｓ Ｔｈｅｒｅｏｆ」、２０１８年５月４日出願）の利益を主張し、その開示の全体を参照により本願に援用する。
本開示は、化学及び材料の分野に関する。より具体的には、本開示は、ポリマー染料、その調製及びその使用に関する。
医学、製薬、及び食品産業などの分野では、細菌又は別の微生物が特定の系（例えば、患者の血液、薬物製品の１バッチ、アイスクリームの１ロット）を汚染したか否かを素早く正確に判定することがしばしば必要とされる。ポリマーマトリックスに埋め込まれた蛍光分子の粒子を用いた、微生物をその生物活性によって間接的に検出する方法が開発されている。例えば、参照によりその全体を本願に援用する米国特許第５，２６６，４８６号明細書を参照されたい。ただし、かかる系は、製造中の相分離及び／又は粒子沈降速度の違いから、ポリマーマトリックス中のフルオロフォア分布が不均一となり、その結果、センサー間で性能のばらつきが生じる可能性がある。
従って、問題の系内の生物活性を検出するための、改善された蛍光材料及び方法が必要とされている。
本明細書に記載の発明のいくつかの実施形態は、１つ以上のフルオロフォアと；モノマーＡ及びモノマーＢと、任意でモノマーＤと、−ＯＲ4及びＲ4からなる群から選択される２つの末端と、を含むポリシロキサン（式中、Ａ、Ｂ、Ｄ、及びＲ4は本明細書に記載の値のいずれかを有する）と、を含むポリマー染料に関する。
いくつかの実施形態では、Ａは構造−Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）Ｏ−を有し、Ｂは構造−Ｓｉ（Ｒ3）（Ｌ）Ｏ−を有し、Ｄは（含まれる場合）、構造−Ｓｉ（Ｒ15）（Ｒ16）Ｏ−を有する。
いくつかの実施形態では、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、及びＲ15は、各々独立して、Ｃ1-6アルキル及びＣ6-10アリールからなる群から選択される。
Ｌは、いくつかの実施形態において、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、
Figure 2021523285
 からなる群から選択されるリンカーであり、式中、ｍ及びｎは各々独立して１〜５の整数であり、Ｌは、１つ以上のフルオロフォアとの共有結合をもたらす。
いくつかの実施形態では、各Ｒ4は、独立して、Ｈ、−ＳＨ、ハロ、Ｃ6-10アリール、Ｃ1-6アルケニル、
Figure 2021523285
 及び任意で１つ以上のＲ5で置換されたＣ1-6アルキル、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ6、−ＮＲ7Ｒ8、−ＮＲ9Ｃ（＝Ｏ）Ｒ10、及び−ＮＲ11Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ12Ｒ13からなる群から選択され、式中、ｑは１〜５の整数である。
いくつかの実施形態では、Ｒ5は−ＯＨ又は−ＳＨである。
いくつかの実施形態では、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、及びＲ13は、各々独立して、水素であるか、又は各々任意で−ＯＨ、ハロ、−ＣＮ、Ｃ1-6アルコキシ、及び−ＮＨ2で置換されたＣ1-6アルキル、フェニル、及びＣ1-6アルケニルからなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、Ｒ16は
Figure 2021523285
 であり、式中、ｓは１〜５の整数である。
本明細書のいくつかの実施形態は、１つ以上のローダミンフルオロフォアと；当該１つ以上のローダミンフルオロフォアに共有結合した、ポリシロキサン、ポリプロピレン、ポリ（ｔ−ブチルメタクリレート）、フッ素化エチレンプロピレン、ヘキサトリアコンタン、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリ（ヘキサフルオロプロピレン）、及びポリイソブチレン、又はこれらの官能化誘導体からなる群から選択されるポリマーと、を含むポリマー染料に関する。
密閉可能な透明容器１０５と、センサーポリマー１１０と、生物学的培地１１５と、を含むバイアルセンサーシステム１００の実施形態の図である。 サンプル中の生物活性を検出するための装置２００の実施形態の図である。装置２００は、図１に示すバイアルセンサーシステム１００を備え、追加的に、バイアルセンサーシステムの外部の光源２０５と、蛍光放射線を検出するための検出器２１０とを備える。矢印２１５及び２２０は、それぞれ、光源から放出される光、及び検出器に近づく光を示す。
ポリマー染料及びその実施形態
本発明のいくつかの実施形態では、ポリマー主鎖に共有結合したフルオロフォアが提供され、これは参照により本願に援用される米国特許第５，２６６，４８６号明細書に記載されているような微生物検出システムに使用されたときに、改善された性能及び生産性を示す。かかるポリマー染料は、従来方法で使用されたフルオロフォア粒子の代わりに使用できる。従って、ポリマー染料を、センサー内のポリマーマトリックスと組み合わせて、改善されたセンサーを製造できる。本明細書に記載のようなポリマー染料は、分子の絡み合い及び／又は共有結合架橋によって非蛍光ポリマーマトリックス中に捕捉されて、最終的なセンサーポリマーを作製できる。ポリマー染料のための特定のポリマー主鎖は、非蛍光ポリマーマトリックスの極性と概ね一致するように選択できる。この極性の一致は、製造中の相分離及びフルオロフォア凝集を抑止する。ポリマー染料の捕捉と極性の一致は、単独で又は併用して、沈降時間の違いに伴う問題を完全に防止し、従来方法を用いて作製されたセンサーに伴う製造及び性能上の問題を示さないセンサーポリマーをもたらす。
フルオロフォアは、問題の微生物の増殖に使用される条件下で比較的不活性な任意の蛍光分子であることができる。いくつかの実施形態では、フルオロフォアは、キサンテン、シアニン、スクアライン、ナフタレン、クマリン、オキサジアゾール、アントラセン、ピレン、オキサジン、アクリジン、アリールメチン、及びテトラピロール、又はこれらの誘導体のうちの１つ以上から選択される。いくつかの実施形態では、フルオロフォアは、キサンテン又はキサンテン誘導体である。いくつかの実施形態では、フルオロフォアは、ローダミン６Ｇ、ローダミン６Ｇ過塩素酸塩、ローダミン１９、ローダミンＢ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１２３、ローダミン１１０、スルホローダミンＢ、スルホローダミン１０１、スルホローダミンＧ、エオシンＢ、エオシンＹ、フルオロレセイン、フルオロレセイン−５−イソチオシアネート、ナフトフルオロレセイン、カルボキシナフトフルオロレセイン、ピロニンＢ、及びオレゴングリーンから選択されるキサンテン誘導体である。
上記のポリマー染料のいくつかの実施形態では、フルオロフォアに共有結合したポリマーは、参照によりその全体が本願に援用されるＡＳＴＭ規格Ｄ７３３４−０８を用いて測定したときに、約９９〜１１３度の水接触角を有する。いくつかの実施形態では、フルオロフォアに共有結合したポリマーは、ＡＳＴＭ規格Ｄ７３３４−０８を用いて測定したときに、約１０２〜１１０度の水接触角を有する。いくつかの実施形態では、フルオロフォアに共有結合したポリマーは、ＡＳＴＭ規格Ｄ７３３４−０８を用いて測定したときに、約１０６〜１０８度の水接触角を有する。
上記のポリマー染料のいくつかの実施形態では、１つ以上のフルオロフォアは、
Figure 2021523285
 からなる群から選択されるローダミンフルオロフォアである。
いくつかのかかる実施形態では、ローダミンフルオロフォアに共有結合したポリマーは、モノマーＡ及びモノマーＢと、任意でモノマーＤと、−ＯＲ4及びＲ4からなる群から選択される２つの末端と、を含むポリシロキサンであり、式中、Ａ、Ｂ、Ｄ、及びＲ4は本明細書に記載の値のいずれかを有する。
いくつかの実施形態では、Ａは構造−Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）Ｏ−を有し、Ｂは構造−Ｓｉ（Ｒ3）（Ｌ）Ｏ−を有し、Ｄは（含まれる場合）構造−Ｓｉ（Ｒ15）（Ｒ16）Ｏ−を有する。
いくつかの実施形態では、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、及びＲ15は、各々独立してＣ1-6アルキル及びＣ6-10アリールからなる群から選択される。
Ｌは、いくつかの実施形態において、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、
Figure 2021523285
 からなる群から選択されるリンカーであり、式中、ｍ及びｎは各々独立して１〜５の整数であり、Ｌは、１つ以上のフルオロフォアとの共有結合をもたらす。いくつかの実施形態では、ｍは１である。いくつかの実施形態では、ｍは２である。いくつかの実施形態では、ｍは３である。いくつかの実施形態では、ｍは４である。いくつかの実施形態では、ｍは５である。いくつかの実施形態では、ｎは１である。いくつかの実施形態では、ｎは２である。いくつかの実施形態では、ｎは３である。いくつかの実施形態では、ｎは４である。いくつかの実施形態では、ｎは５である。
Ｌによって提供される共有結合に関して、Ｌは、フルオロフォアの蛍光能力を破壊しないフルオロフォアの任意の位置で、置換によってフルオロフォアと結合できる。ローダミンフルオロフォアを含有するいくつかの実施形態では、置換の位置は、フルオロフォアのカルボキシフェニル又はスルホフェニル環の２’位である。ローダミンフルオロフォアを含有するいくつかの実施形態では、置換の位置は、カルボキシフェニル又はスルホフェニル環の４’位である。ローダミンフルオロフォアを含有するいくつかの実施形態では、置換の位置は、カルボキシフェニル又はスルホフェニル環の５’位である。ローダミンフルオロフォアを含有するいくつかの実施形態では、置換の位置は、一部のモノマーのカルボキシフェニル又はスルホフェニル環の４’位、及び他のモノマーのカルボキシフェニル又はスルホフェニル環の５’位である。
各Ｒ4は、いくつかの実施形態において、独立して、Ｈ、−ＳＨ、ハロ、Ｃ6-10アリール、Ｃ1-6アルケニル、
Figure 2021523285
 及び任意で１つ以上のＲ5で置換されたＣ1~6アルキル、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ6、−ＮＲ7Ｒ
8、−ＮＲ9Ｃ（＝Ｏ）Ｒ10、及び−ＮＲ11Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ12Ｒ13からなる群から選択され、式中、ｑは１〜５の整数である。
Ｒ5は、いくつかの実施形態において、−ＯＨ又は−ＳＨである。
いくつかの実施形態では、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、及びＲ13は、各々独立して、水素であるか、又は各々任意で−ＯＨ、ハロ、−ＣＮ、Ｃ1-6アルコキシ、及び−ＮＨ2で置換されたＣ1-6アルキル、フェニル、及びＣ1-6アルケニルからなる群から選択される。
Ｒ1は、いくつかの実施形態において、Ｃ1-6アルキルである。いくつかのかかる実施形態では、Ｒ1はメチル又はエチルである。いくつかの実施形態では、Ｒ1はフェニルである。
Ｒ2は、いくつかの実施形態において、Ｃ1-6アルキルである。いくつかのかかる実施形態では、Ｒ2はメチル又はエチルである。いくつかの実施形態では、Ｒ2はフェニルである。
Ｒ3は、いくつかの実施形態において、Ｃ1-6アルキルである。いくつかのかかる実施形態では、Ｒ3はメチル又はエチルである。いくつかの実施形態では、Ｒ3はフェニルである。
Ｌは、いくつかの実施形態において、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、
Figure 2021523285
 である。
Ｒ4は、いくつかの実施形態において、Ｈである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのＲ4は、メチル、エチル、又はフェニルである。いくつかの実施形態では、各Ｒ4は、独立して、メチル、エチル、及びフェニルからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、各Ｒ4は、独立して、クロロ及び−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ6からなる群から選択され、式中、Ｒ6はＣ1-6アルキル又はフェニルである。いくつかの実施形態では、各Ｒ4は、独立して、−ＮＲ7Ｒ8、−ＮＲ9Ｃ（＝Ｏ）Ｒ10、及び−ＮＲ11Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ12Ｒ13からなる群から選択され、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、及びＲ13は、各々独立して、Ｈ及びＣ1-6アルキルからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、各Ｒ4は、独立して、Ｈ及びビニルからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、各Ｒ4は、独立して、１つ以上のＲ5で置換されたＣ1-6アルキルであり、式中、Ｒ5は−ＯＨである。いくつかの実施形態では、各Ｒ4は、独立して、１つ以上のＲ5で置換されたＣ1-6アルキルであり、式中、Ｒ5は−ＳＨである。いくつかの実施形態では、Ｒ4は
Figure 2021523285
 である。いくつかの実施形態では、Ｒ4は
Figure 2021523285
 である。いくつかの実施形態では、ｑは１である。いくつかの実施形態では、ｑは２である。いくつかの実施形態では、ｑは３である。いくつかの実施形態では、ｑは４である。いくつかの実施形態では、ｑは５である。
いくつかの実施形態では、ポリマー染料は、構造−Ｓｉ（Ｒ15）（Ｒ16）Ｏ−を有するモノマーＤを含有し、式中、Ｒ16は
Figure 2021523285
 であり、式中、ｓは１〜５の整数である。いくつかの特定の実施形態では、Ｒ16は
Figure 2021523285
 である。いくつかの特定の実施形態では、Ｒ16は
Figure 2021523285
 である。いくつかの実施形態では、ｓは１である。いくつかの実施形態では、ｓは２である。いくつかの実施形態では、ｓは３である。いくつかの実施形態では、ｓは４である。いくつかの実施形態では、ｓは５である。
いくつかの実施形態では、Ｂは、ポリマー染料中に約０．０１〜１０モル％存在する。いくつかの実施形態では、Ｂはポリマー染料中に約０．５〜５モル％存在する。いくつかの実施形態では、Ｂはポリマー染料中に約０．５〜２．７５モル％存在する。いくつかの実施形態では、Ｂはポリマー染料中に約２．７５〜５モル％存在する。いくつかの実施形態では、Ｂはポリマー染料中に約５〜７．５モル％存在する。いくつかの実施形態では、Ｂはポリマー染料中に約７．５〜１０モル％存在する。
いくつかの実施形態では、ポリマー染料の数平均分子量は少なくとも約５００ダルトンである。いくつかの実施形態では、ポリマー染料の数平均分子量は約５００〜１５００ダルトンである。いくつかの実施形態では、ポリマー染料の数平均分子量は約１５００〜２５００ダルトンである。いくつかの実施形態では、ポリマー染料の数平均分子量は約２５００〜３５００ダルトンである。いくつかの実施形態では、ポリマー染料の数平均分子量は約３５００〜４５００ダルトンである。いくつかの実施形態では、ポリマー染料の数平均分子量は約４５００〜５５００ダルトンである。いくつかの実施形態では、ポリマー染料の数平均分子量は約５５００〜６５００ダルトンである。いくつかの実施形態では、ポリマー染料の数平均分子量は約６５００〜７５００ダルトンである。いくつかの実施形態では、ポリマー染料の数平均分子量は約７５００〜５００ダルトンである。いくつかの実施形態では、ポリマー染料の数平均分子量は約８５００〜９５００ダルトンである。いくつかの実施形態では、ポリマー染料の数平均分子量は約９５００〜１０５００ダルトンである。
いくつかの実施形態では、ポリシロキサンは、構造Ｒ4Ｏ（［Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）］x−Ｏ−［Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ3）（Ｌ）］y）zＯＲ4を有し、式中、ｘ、ｙ、及びｚは、各々独立して整数である。ポリシロキサンが構造Ｒ4Ｏ（［Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）］x−Ｏ−［Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ3）（Ｌ）］y）zＯＲ4を有するいくつかの実施形態では、ｘ、ｙ、及びｚは各々独立して１〜１５０の値の整数である。いくつかのかかる実施形態では、ｘ、ｙ、及びｚは各々独立して３〜７５の値の整数である。いくつかのかかる実施形態では、ｘ、ｙ、及びｚは各々独立して７６〜１５０の値の整数である。ポリシロキサンが構造Ｒ4Ｏ（［Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）］x−Ｏ−［Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ3）（Ｌ）］y）zＯＲ4を有するいくつかの実施形態では、各末端のＲ4はＣ1-6アルキルである。ポリシロキサンが構造Ｒ4Ｏ（［Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）］x−Ｏ−［Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ3）（Ｌ）］y）zＯＲ4を有するいくつかの実施形態では、各末端のＲ4はＨである。ポリシロキサンが構造Ｒ4Ｏ（［Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）］x−Ｏ−［Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ3）（Ｌ）］y）zＯＲ4を有するいくつかの実施形態では、１つの末端のＲ4はＣ1-6アルキルであり、第２の末端のＲ4はＨである。ポリシロキサンが構造Ｒ4Ｏ（［Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）］x−Ｏ−［Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ3）（Ｌ）］y）zＯＲ4を有するいくつかの実施形態では、ポリマー染料の数平均分子量は、少なくとも約５００ダルトンである。
本発明のいくつかの実施形態は、本明細書に記載のポリマー染料と非蛍光ポリマーマトリックスとを含む、生物活性を検出するためのセンサーポリマーを含む。いくつかの実施形態では、ポリマーマトリックスはポリシロキサンである。
いくつかの実施形態では、ポリマー染料は、分子の絡み合いによってポリマーマトリックス内に捕捉される。通常、分子の絡み合いは、ポリマー染料の分子量を、非蛍光ポリマーマトリックスの架橋密度に対して最適化することによって達成される。従って、架橋密度が高い非蛍光ポリマーマトリックスを含むセンサーポリマーの実施形態では、より低分子量のポリマー染料を使用でき、なおも十分な度合いの分子の絡み合いが得られる。しかしながら、架橋密度が低い非蛍光ポリマーマトリックスを含むセンサーポリマーの実施形態では、十分な絡み合いを得るためにより高分子量のポリマー染料が通常は必要となる。当業者は、既知の数学モデル及び／又は実験を用いて、ポリマー染料に必要な分子量を容易に推定できる。
いくつかの実施形態では、ポリマー染料は、架橋によってポリマーマトリックスに共有結合する。架橋は、ポリマーマトリックスの一部分（例えば、Ｓｉ−Ｈ）との共役が可能なポリマー染料のＲ4（例えば、
Figure 2021523285
 ）を選択し、次いで、既知の化学的方法（例えば、白金化学）を用いて上記官能基を上記部分と反応させることによって達成できる。架橋は、適量の任意選択のモノマーＤ（例えば、
Figure 2021523285
 ）をポリマー染料に包含し、次いで、再度既知の化学的方法（例えば、多官能第一級アミンの添加又は触媒的単一重合）を用いてモノマー上の官能基をポリマーマトリックス（例えば、
Figure 2021523285
 ）上の一部分と共役させることによって達成できる。
ポリマー染料は、液体、固体、又は適切な溶媒を用いたポリマー染料の溶液として供給されてもよい。ポリマー染料が固体又は粘性液体である場合、ポリマー染料を単にポリマーマトリックス中にブレンドしてセンサーポリマーを形成できる。あるいは、固体又は粘性液体ポリマー染料を適切な溶媒に溶解し、ポリマーマトリックスと混合し（ポリマーマトリックス自体を適切な溶媒に溶解してもよい）、次いで、溶媒（複数可）を蒸発させてセンサーポリマーを得てもよい。ポリマー染料が溶液として提供される場合、溶液をポリマーマトリックスと混合してもよく（ポリマーマトリックス自体を適切な溶媒に溶解してもよい）、次いで、溶媒（複数可）を蒸発させてセンサーポリマーを得ることができる。あるいは、ポリマー染料溶液の溶媒を除去し、次いで、ポリマー染料をポリマーマトリックスと直接混合してもよい。
本発明のいくつかの実施形態は、サンプル中の生物活性を検出するためのバイアルセンサーシステムを含み、かかるバイアルセンサーシステムは：内面を有する密閉可能な透明容器と；容器の内面の少なくとも一部分に付着された、本明細書に記載のセンサーポリマーと；容器内の生物学的培地と、を備える。図１は、バイアルセンサーシステム１００の例を示し、図中、透明容器、センサーポリマー、及び生物学的培地は、それぞれ１０５、１１０、及び１１５で示される。いくつかの実施形態では、バイアルセンサーシステムを使用して、血液サンプルなどのサンプル中の微生物活性を検出できる。
生物学的培地は、問題の微生物の持続的増殖に適していることが当業者に既知である任意の培地であることができる。いくつかの実施形態では、生物学的培地は、濃縮ソイビーン・カゼイン・ダイジェストブロスを含む。いくつかの実施形態では、生物学的培地は、トリプティックソイブロスを含む。いくつかの実施形態では、生物学的培地は、ＬＢ培地を含む。いくつかの実施形態では、生物学的培地は、ＣＭ（ｃｈｏｐｐｅｄ ｍｅａｔ）培地を含む。いくつかの実施形態では、生物学的培地は、改良ＣＭ培地を含む。いくつかの実施形態では、生物学的培地は、ブレインハートインフュージョン培地を含む。いくつかの実施形態では、生物学的培地は、マルトースブロスを含む。いくつかの実施形態では、生物学的培地は、改良マルトースブロスを含む。いくつかの実施形態では、生物学的培地は、ミティス・サリバリウス（Ｍｉｔｉｓ Ｓａｌｉｖａｒｉｕｓ）ブロスを含む。いくつかの実施形態では、生物学的培地は、マッコンキー液体培地を含む。いくつかの実施形態では、生物学的培地は、抗生物質を中和する作用剤を更に含む。いくつかのかかる実施形態では、抗生物質を中和する作用剤は、カチオン性交換樹脂である。いくつかのかかる実施形態では、抗生物質を中和する作用剤は、疎水性樹脂である。いくつかの実施形態では、生物学的培地は、血液細胞を溶解する作用剤を更に含む。
バイアルセンサーシステムのいくつかの実施形態では、１種類のセンサーポリマーが、容器の内面の少なくとも一部分に付着されている。いくつかの実施形態では、２種類以上のセンサーポリマーが、容器の内面の少なくとも一部分に付着されている。いくつかの実施形態では、２種類のセンサーポリマーが、容器の内面の少なくとも一部分に付着されている。いくつかの実施形態では、３種類のセンサーポリマーが、容器の内面の少なくとも一部分に付着されている。
バイアルセンサーシステムのいくつかの実施形態は、追加的に、容器内に指示薬を含む。バイアルセンサーシステムの指示薬は、フルオロフォアからの蛍光シグナルの励起及び／又は放出を調節する任意の物質であり得る。いくつかの実施形態では、指示薬は、プロピルレッド、ｐ−ニトロフェノール、アゾリトミン、ブロモクレゾールパープル、クロロフェノールレッド、３，６−ジヒドロキシキサントン、アリザリン、ブロモキシレノールブルー、アウリン、フェノールレッド、クレーブ酸、オルシンアウリン（ｏｒｃｉｎａｕｒｉｎｅ）、ニュートラルレッド、及び酢酸鉛からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、指示薬はｐＨの変化に応答して吸光度を変化させることができる。いくつかの実施形態では、指示薬は、プロピルレッド、ｐ−ニトロフェノール、アゾリトミン、クロロフェニルレッド、３，６−ジヒドロキシキサントン、アリザリン、ブロモキシレノールブルー、ｍ−ジニトロベンゾイレン尿素、ブロモチモールブルー、アウリン（ロゾール酸（ａｏｓｏｌｉｃ ａｃｉｄ））、ニュートラルレッド、クレゾールレッド、ブロモクレゾールパープル、レゾリックアシッド（ｒｅｓｏｌｉｃ ａｃｉｄ）、ナイルブルー、フェノールレッド、ニトラミン、クレゾールパープル、及びメチルイエローからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、指示薬は、ＣＯ2、Ｈ2ＣＯ3、Ｈ+、Ｈ3Ｏ+、ＮＨ3、ＮＨ4 +、Ｈ2Ｓ、Ｈ2、及び金属イオンからなる群から選択される少なくとも１つの物質の濃度の変化に応答して、フルオロフォアからの蛍光シグナルの励起及び／又は放出を調節する。いくつかの実施形態では、指示薬は、Ｈ2ＣＯ3、Ｈ+、及び／又はＨ3Ｏ+の濃度の変化に応答して、フルオロフォアからの蛍光シグナルの励起及び／又は放出を調節する。
本発明のいくつかの実施形態は、サンプル中の生物活性を検出するための装置を含む。いくつかの実施形態では、かかる装置は、本明細書に記載のバイアルセンサーシステムと；センサーの外部の光源と；蛍光放射線を検出するための検出器とを備える。図２は、サンプル中の生物活性を検出するための装置２００の例を示す。上記のように、バイアルセンサーシステム１００は、標的容器１０５と、センサーポリマー１１０と、生物学的培地１１５とを備える。装置２００は、追加的に、センサーの外部の光源２０５と、蛍光放射線を検出するための検出器２１０とを備える。
光源は、フルオロフォアの励起波長の光を提供する任意の光源であることができる。いくつかの実施形態では、光源は、水銀アーク灯である。いくつかの実施形態では、光源は、タングステンハロゲン灯である。いくつかの実施形態では、光源はレーザーである。いくつかの実施形態では、光源は、発光ダイオードである。いくつかの実施形態では、生物活性を検出するための装置は、光源２０５とバイアルセンサーシステム１００との間に励起フィルターも備え、その結果、バイアルセンサーシステムに到達する光２１５は、実質的に、フルオロフォア励起に適した波長のみである。
検出器は、光の強度に比例又は相関する電気信号を提供する任意のデバイスであり得る。いくつかの実施形態では、検出器は、フォトダイオードである。いくつかの実施形態では、検出器は、シリコンフォトダイオードである。いくつかの実施形態では、検出器は、ＰＩＮシリコンダイオードである。いくつかの実施形態では、検出器は、ＧａＡｓＰフォトダイオードである。いくつかの実施形態では、検出器は、フォトレジスタである。いくつかの実施形態では、検出器は、光電池である。いくつかの実施形態では、検出器は、光伝導体である。いくつかの実施形態では、生物活性を検出するための装置は、バイアルセンサーシステム１００と検出器２１０との間に発光フィルターも備え、その結果、検出器に到達する光２２０は、実質的に、フルオロフォアの緩和によって発光される波長のみである。
本発明のいくつかの実施形態は、モノマーＡ及びモノマーＣと、任意でモノマーＤとを含むポリシロキサンを得る工程であって、Ａは構造−Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）Ｏ−を有し、Ｃは構造−Ｓｉ（Ｒ14）（Ｍ）Ｏ−を有し、Ｄが含まれる場合、Ｄは構造−Ｓｉ（Ｒ15）（Ｒ16）Ｏ−を有し、式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ14、及びＲ15は、各々独立して、Ｃ1-6アルキル及びＣ6-10アリールからなる群から選択され、部分Ｍは−（ＣＨ2）oＮＨ2、−（ＣＨ2）oＳＨ、及び−（ＣＨ2）oＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）pＮＨ2からなる群から選択され、ｏ及びｐは各々独立して１〜５の整数であり、Ｒ16は
Figure 2021523285
 であり、ｓは１〜５の整数であり、Ｂはポリマー中に約０．５〜５．０モル％存在し、ポリシロキサンの数平均分子量は約１０００〜３０００ダルトンである、ポリシロキサンを得る工程と；ローダミンフルオロフォアを得る工程と；ポリシロキサンをローダミンフルオロフォアと反応させて、ポリシロキサンとローダミンフルオロフォアとの間に共有結合を形成する工程と、を含む、ポリマー染料の製造方法を含む。
いくつかの実施形態では、ポリマー染料を製造する工程は、１つ又は両方の末端−OHをＲ4で置換することによって官能化する工程を更に含み、ここで、Ｒ4は、Ｈ、−ＳＨ、ハロ、Ｃ6-10アリール、Ｃ1-6アルケニル、１つ以上のＲ5で任意に置換されたＣ1-6アルキル、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ6、−ＮＲ7Ｒ8、−ＮＲ9Ｃ（＝Ｏ）Ｒ10、−ＮＲ11Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ12Ｒ13、
Figure 2021523285
 からなる群から選択され、ｑは１〜５の整数であり；Ｒ5は−ＯＨ又は−ＳＨであり；Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、及びＲ13は各々独立して、水素であるか、又は各々任意で−ＯＨ、ハロ、−ＣＮ、Ｃ1-6アルコキシ、及び−ＮＨ2で置換されたＣ1-6アルキル、フェニル、及びＣ1-6アルケニルからなる群から選択される。
本発明のいくつかの実施形態は、生物活性を検出するためのセンサーポリマーを作製する方法であって：本明細書に記載のポリマー染料を得る工程と；シロキサンモノマーを得る工程と；ポリマー染料及びシロキサンモノマーを溶解して重合溶液を形成する工程と；重合溶液を適切な条件に供して、ポリシロキサン内に捕捉された、又はポリシロキサンに共有結合した、ポリマー染料を形成する工程と、を含む方法を含む。
本発明のいくつかの実施形態は、サンプル中の生物活性を検出する方法を含み、該方法は：サンプル又はサンプルの一部を培地内に置いて、サンプル−培地を形成する工程であって、上記サンプル−培地は微生物の増殖を持続できる、工程と；サンプル−培地を、バイアルセンサーシステムの容器内で、微生物の増殖を持続できる条件において、インキュベートする工程と；上記バイアルセンサーシステムを光源に曝露する工程と；バイアルセンサーシステムから放出される蛍光を検出して、蛍光データを作成する工程であって、蛍光データが生物活性を示す、工程と、を含む。
調製方法
本明細書に記載のポリマー染料は、当業者に一般的に既知の合成技法を用いて調製できる。例えば、適切なジクロロシラン又はジアセトキシシランを所望のモル比で加水分解することで、ポリシロキサン主鎖を得ることができ、これを次に、ウロニウム型試薬又はカルボジイミド試薬を用いて５−カルボキシローダミン６Ｇ（Ｔｏｒｏｎｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、カタログＮｏ．Ｃ１８１７００）などのフルオロフォアに結合して、２つのＳｉ−ＯＨ末端を有する本明細書に記載のポリマー染料を製造できる。ポリマー染料の数平均分子量は、加水分解工程において、適切な反応条件（温度、濃度等）を用いることによって、又は適量のクロロトリメチルシラン又はクロロトリフェニルシランなどの重合停止モノマーを導入することによって、制御できる。あるいは、フルオロフォアを重合の前に付着すること、即ち、重合のためにフルオロフォア−ジクロロシラン又はフルオロフォア−ジアセトキシシランを合成することが望ましい場合がある。状況によっては、フルオロフォアの敏感部分又はフルオロフォアに結合しようとするモノマーＢ／Ｃ上の官能基を保護するために、従来の保護基の使用が必要となる場合がある。
ポリシロキサン以外のフルオロフォアの主鎖も、当業者に一般的に既知の合成技法を用いて調製できる。例えば、ポリ（ｔ−ブチルメタクリレート）は、ｔ−ブチルメタクリレートから、アゾビスイソブチロニトリルなどのフリーラジカル開始剤を用いて、溶液重合、乳化重合、又はバルク重合により調製できる。これらの反応の数平均分子量は、重合法（即ち、溶液重合、乳化重合、又はバルク重合）の選択、温度、及び／又は例えばフリーラジカル開始剤の量によって、制御できる。フルオロフォアとのカップリングのための官能化は、重合後のｔ−ブチルエステル基の部分加水分解によって、又はヒドロキシエチルメタクリレート又は２−クロロエチルメタクリレートなどのモノマーを重合中に含めることによって、達成できる。
ポリマー染料のポリマー主鎖末端は、当業者に一般的に知られる合成法によって架橋のために官能化することができる。例えば、ポリシロキサン主鎖のヒドロキシ末端を、ベンズヒドリルオキシなどの好適な脱離基に変換し、次いで、水素化リチウムアルミニウムで還元して、対応する水素化シリルを形成する。Ｓｉ−ＯＨ末端は、別の方法として、Ｓｉ−Ｃｌに変換し、次いでアルケニルリチウム試薬又はアルケニルグリニャール試薬と反応させて、アルケン官能化末端を得ることができる。
センサーポリマーに関しては、ポリマー染料を非蛍光ポリマーマトリックスのモノマー溶液に溶解できる。重合すると、非蛍光ポリマーマトリックスは、ポリマー染料が約５００ダルトンを超える数平均分子量を有する場合には、分子の絡み合いによってポリマー染料を捕捉できる。ポリマー染料は、当業者に一般的に知られる架橋反応によって、非蛍光ポリマーマトリックスに共有結合することもできる。例えば、Ｓｉ−Ｈ末端を含有するポリシロキサン主鎖を有するポリマー染料は、Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒などの白金触媒を用いて非蛍光ポリシロキサンマトリックスと架橋して、エチレン結合を形成できる。あるいは、アルケン官能化末端を含有するポリシロキサン主鎖を有するポリマー染料は、フリーラジカル又はマイケル付加経路を介して非蛍光ポリマーマトリックス上のチオ―ル基と反応し、アルキルスルフィド架橋を形成できる。
本明細書に開示される化合物は、上記の方法によって、又はこれらの方法の修正によって、合成されてもよい。方法の修正のやり方としては、特に、当業者に既知の温度、溶媒、試薬などが挙げられる。一般的に、本明細書に開示される化合物を調製するためのプロセスのいずれかの間に、関連分子のいずれかにある敏感な基又は反応性基を保護することが必要及び／又は望ましい場合がある。これは、従来の保護基、例えば「Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」（ｅｄ．Ｊ．Ｆ．Ｗ．ＭｃＯｍｉｅ、Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ，１９７３）；及びＰ．Ｇ．Ｍ．Ｇｒｅｅｎ，Ｔ．Ｗ．Ｗｕｔｔｓ，「Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ Ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ」（３ｒｄ ｅｄ．）Ｗｉｌｅｙ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ（１９９９）に記載のものによって達成されてもよく、上記文献はいずれもその全体が参照により本願に援用される。保護基は、都合のよい後続段階で、当該技術分野で既知の方法を用いて除去できる。該当する化合物の合成に有用な合成化学的な変換は、当該技術分野で既知であり、例えば、Ｒ．Ｌａｒｏｃｋ，「Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ」，ＶＣＨ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，１９８９、又はＬ．Ｐａｑｕｅｔｔｅ，ｅｄ．，「Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｒｅａｇｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ」，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，１９９５に記載されているものが含まれ、上記文献はいずれも全体が参照により本願に援用される。本明細書に記載の経路は、単なる例示を目的とし、本特許請求の範囲をいかなる形でも限定することを意図するものではなく、そのように解釈されるべきでもない。当業者は、開示される合成の修正を認識すること、及び本明細書の開示に基づいて代替的経路を考案することができると考えられ、かかる修正及び代替経路は本特許請求の範囲内である。
定義
別途定義されていない限り、ここで使用される全ての技術的及び科学的用語は、当業者によって普通に理解されているものと同一の意味を持つ。本明細書で参照される、全ての特許、出願、公開出願、その他の出版物は、特記のない限り、その全体が参照により本願に援用される。本明細書の用語に複数の定義がある場合、特記のない限り、本節の定義が優勢となる。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「１つの」、「当該」（「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」）は、別段の明確な指示がない限り、複数の参照物を包含する。「又は」又は「及び」の使用は、特記のない限り、「及び／又は」を意味する。更に、用語「含むこと」（「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」）の使用は、「含む」（「ｉｎｃｌｕｄｅ」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」）及び「含まれる（「ｉｎｃｌｕｄｅｄ」）などの他の形態を含め、限定的ではない。本明細書で使用するとき、請求項の移行句にあるか又は本文にあるかにかかわらず、用語「含む」（「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（ｓ）」）及び含むこと（「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」）は、オープンエンドな意味を有すると解釈されるべきである。即ち、上記用語は、句「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」もしくは「少なくとも含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」と同義的に解釈されるべきである。プロセスに関して使用される場合、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」は、そのプロセスが、少なくともその記載された工程を含むが、さらなる工程を含み得ることを意味する。化合物、組成物、又はデバイスに関して使用する場合、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、その化合物、組成物、又はデバイスが少なくともその記載される特徴又は成分を含むが、追加の特徴又は成分も含み得ることを意味する。
本明細書で使用する節の見出しは、構成のみを目的とし、記載の対象を限定するとみなすべきではない。
本明細書で使用するとき、一般的な有機の略称は以下のように定義される：
Ｅｔ エチル
Ｍｅ メチル
Ｔｅｒｔ、ｔ 第三級
本明細書で使用するとき、「ａ」及び「ｂ」が整数である「Ｃa〜Ｃb」又は「Ｃa-b」は、指定された基の炭素原子の数を指す。即ち、当該基は「ａ」〜「ｂ」個（両端の値を含む）の炭素原子を含有し得る。従って、例えば、「Ｃ1〜Ｃ4アルキル」又は「Ｃ1-4アルキル」基は、１〜４個の炭素を有する全てのアルキル基、即ち、 ＣＨ3−、ＣＨ3ＣＨ2−、ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ2−、（ＣＨ3）2ＣＨ−、ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−、ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ（ＣＨ3）− 及び（ＣＨ3）3Ｃ−を指す。
用語「ハロゲン」又は「ハロ」は、本明細書で使用するとき、元素周期表第７列の放射線安定性原子のいずれか１つ、例えば、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素を意味し、フッ素及び塩素が好ましい。
本明細書で使用するとき、「アルキル」は、完全に飽和した（即ち、二重結合又は三重結合を有さない）直鎖又は分枝鎖の炭化水素鎖を指す。アルキル基は１〜２０個の炭素原子を有し得る（本明細書中に現れる場合は常に、「１〜２０」等の数値範囲は所与の範囲内の各々の整数を指し；例えば、「１〜２０個の炭素原子」は、アルキル基が１個の炭素原子、２個の炭素原子、３個の炭素原子等、２０個以下の炭素原子からなり得ることを意味し、ただし、本定義は数値範囲が指定されていない場合の用語「アルキル」の出現も包含する）。アルキル基はまた、１〜９個の炭素原子を有する中型アルキルであってもよい。アルキル基はまた、１〜４個の炭素原子を有する低級アルキルであり得る。アルキル基は、「Ｃ1-4アルキル」等として表記され得る。例示のみを目的として、「Ｃ1-4アルキル」は、アルキル鎖内に１〜４個の炭素原子が存在すること、即ち、アルキル鎖がメチル、エチル、プロピル、イソ−プロピル、ｎ−ブチル、イソ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、及びｔ−ブチルからなる群から選択されることを示す。典型的なアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、第三級ブチル、ペンチル、へキシル等が挙げられるがこれらに限定されない。
本明細書で使用するとき、「アルコキシ」は、式−ＯＲを指し、式中Ｒは、本明細書で定義されるアルキル、例えば「Ｃ1-9アルコキシ」であり、例えば、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、１−メチルエトキシ（イソプロポキシ）、ｎ−ブトキシ、イソ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ等が挙げられるがこれらに限定されない。
本明細書で使用するとき、「アルケニル」は、１つ以上の二重結合を含有する直鎖又は分枝状の炭化水素鎖を指す。アルケニル基は、２〜２０個の炭素原子を有してもよく、ただし、本定義は数値範囲が指定されていない場合の用語「アルケニル」の出現も包含する。アルケニル基はまた、２〜９個の炭素原子を有する中型アルケニルであってもよい。アルケニル基はまた、２〜４個の炭素原子を有する低級アルケニルであり得る。アルケニル基は、「Ｃ2-4アルケニル」等として表記され得る。単なる例示として、「Ｃ2-4アルケニル」は、アルケニル鎖に２〜４個の炭素原子が存在すること、即ち、アルケニル鎖が、エテニル、プロペン−１−イル、プロペン−２−イル、プロペン−３−イル、ブテン−１−イル、ブテン−２−イル、ブテン−３−イル、ブテン−４−イル、１−メチル−プロペン−１−イル、２−メチル−プロペン−１−イル、１−エチル−エテン−１−イル、２−メチル−プロペン−３−イル、ブタ−１，３−ジエニル、ブタ−１，２−ジエニル、及びブタ−１，２−ジエン−４−イルからなる群から選択されることを示す。典型的なアルケニル基としては、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、及びヘキセニル等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
用語「芳香族」は、共役π電子系を有する環又は環系を指し、炭素環式芳香族（例えば、フェニル）及びヘテロ環式芳香族基（例えば、ピリジン）の両方を含む。この用語は、環系全体が芳香族であるという条件で、単環式又は縮合環多環式（即ち、隣接する原子対を共有する環）基を含む。
本明細書で使用するとき、「アリール」は、環主鎖に炭素のみを含有する芳香環又は環系（即ち、２個の隣接する炭素原子を共有する２つ以上の縮合環）を指す。アリールが環系である場合、系内の全ての環が芳香族である。アリール基は、６〜１８個の炭素原子を有してもよく、ただし、本定義は数値範囲が指定されていない場合の用語「アリール」の出現も包含する。いくつかの実施形態では、アリール基は６〜１０個の炭素原子を有する。アリール基は、「Ｃ6-10アリール」「Ｃ6又はＣ10アリール」等として表記され得る。アリール基の例としては、フェニル、ナフチル、アズレニル、アントラセニルが挙げられるがこれらに限定されない。
特定のラジカルの命名規則は、文脈に応じて、モノラジカル又はジラジカルのどちらかを含み得ることを理解されたい。例えば、置換基が分子の残りと２つの結合点を必要とする場合、この置換基はジラジカルであると理解される。例えば、２つの結合点を必要とするアルキルとして特定される置換基としては、例えば、−ＣＨ2−、−ＣＨ2ＣＨ2-、−ＣＨ2ＣＨ（ＣＨ3）ＣＨ2-などのジラジカルが挙げられる。他のラジカル命名規則は、そのラジカルが「アルキレン」又は「アルケニレン」などのジラジカルであることを明確に示している。
置換基がジラジカル（即ち、分子の残りに対して２つの結合点を有する）として示される場合、その置換基は、特に示さない限り、任意の方向の立体配置で結合し得ることを理解されたい。即ち、例えば−ＡＥ−又は
Figure 2021523285
 として示される置換基には、置換基が、Ａが分子の一番左の結合点で結合しているような向きであること、並びにＡが分子の一番右の結合点で結合している場合が含まれる。
本明細書に開示される化合物が少なくとも１つのキラル中心を有する場合、当該キラル中心は、個別の鏡像異性体及びジアステレオマーとして、又はラセミ体を含めた、かかる異性体の混合物として、存在し得る。個々の異性体の分離又は個々の異性体の選択的合成は、当該分野の専門家に周知の様々な方法を適用することにより達成される。特に示さない限り、かかる異性体の全部及びこれらの混合物は、本明細書に開示さる化合物の範囲に含まれる。更に、本明細書に開示される化合物は、１つ以上の結晶形態又はアモルファス形態で存在し得る。特に示さない限り、こうした形態はすべて、任意の多形形態を含む、本明細書に開示される化合物の範囲に含まれる。更に、本明細書に開示される化合物の一部は、水との溶媒和物（即ち、水和物）又は一般的な有機溶媒との溶媒和物を形成し得る。特に示さない限り、かかる溶媒和物は、本明細書に開示される化合物の範囲に含まれる。
当業者は、本明細書に記載されている一部の構造が、速度論的にも、他の化学構造によって適正に表すことができる化合物の共鳴形態又は互変異性体であってもよいことを認識するであろう。当業者は、かかる構造がこのような化合物の実例のごく一部を表し得るに過ぎないことを認識している。このような化合物は、かかる共鳴形態又は互変異性体が本明細書に示されていないが、図示されている構造の範囲内とみなされる。
同位体は、記載の化合物中に存在し得る。化合物構造中に示されるような各化学元素は、当該元素の同位体を含み得る。例えば、化合物構造において、水素原子は、明示的に開示されているか、又はその化合物中に存在すると理解され得る。水素原子が存在し得る化合物の任意の位置において、水素原子は、水素−１（プロチウム）及び水素−２（重水素）を含むがこれらに限定されない任意の水素の同位体であり得る。従って、本明細書において、ある化合物への言及は、別段の明確な指示がない限り、全ての潜在的同位体形態を包含する。

Claims (54)

  1. ポリマー染料であって：
    １つ以上のフルオロフォアと；
    モノマーＡ及びモノマーＢと、任意でモノマーＤと、−ＯＲ4及びＲ4からなる群から選択される２つの末端と、を含むポリシロキサンであって：
    Ａは構造−Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）Ｏ−を有し、Ｂは構造−Ｓｉ（Ｒ3）（Ｌ）Ｏ−を有し、Ｄは構造−Ｓｉ（Ｒ15）（Ｒ16）Ｏ−を有し；
    Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、及びＲ15は、各々独立して、Ｃ1-6アルキル及びＣ6-10アリールからなる群から選択され；
    Ｌは、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、
    Figure 2021523285
     からなる群から選択されるリンカーであり、式中、ｍ及びｎは各々独立して１〜５の整数であり、Ｌは、１つ以上のフルオロフォアとの共有結合をもたらし；
    各Ｒ4は、独立して、Ｈ、−ＳＨ、ハロ、Ｃ6-10アリール、Ｃ1-6アルケニル、
    Figure 2021523285
     及び任意で１つ以上のＲ5で置換されたＣ1-6アルキル、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ6、−ＮＲ7Ｒ8、−ＮＲ9Ｃ（＝Ｏ）Ｒ10、及び−ＮＲ11Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ12Ｒ13からなる群から選択され、式中、ｑは１〜５の整数であり；
    Ｒ5は、−ＯＨ又は−ＳＨであり；
    Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、及びＲ13は、各々独立して、水素であるか、又は各々任意で−ＯＨ、ハロ、−ＣＮ、Ｃ1-6アルコキシ、及び−ＮＨ2で置換されたＣ1-6アルキル、フェニル、及びＣ1-6アルケニルからなる群から選択され；
    Ｒ16は
    Figure 2021523285
     であり、式中、ｓは１〜５の整数である、ポリシロキサンと、
    を含む、ポリマー染料。
  2. １つ以上のローダミンフルオロフォアと；
    前記１つ以上のローダミンフルオロフォアに共有結合した、ポリシロキサン、ポリプロピレン、ポリ（ｔ−ブチルメタクリレート）、フッ素化エチレンプロピレン、ヘキサトリアコンタン、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリ（ヘキサフルオロプロピレン）、及びポリイソブチレン、又はこれらの官能化誘導体からなる群から選択されるポリマーと、
    を含む、ポリマー染料。
  3. 前記１つ以上のローダミンフルオロフォアが、
    Figure 2021523285
     からなる群から選択される、請求項２に記載のポリマー染料。
  4. 前記ポリマーは、モノマーＡ及びモノマーＢと、任意でモノマーＤと、−ＯＲ4及びＲ4からなる群から選択される２つの末端と、を含むポリシロキサンであって：
    Ａは構造−Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）Ｏ−を有し、Ｂは構造−Ｓｉ（Ｒ3）（Ｌ）Ｏ−を有し、Ｄは構造−Ｓｉ（Ｒ15）（Ｒ16）Ｏ−を有し；
    Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、及びＲ15は、各々独立して、Ｃ1-6アルキル及びＣ6-10アリールからなる群から選択され；
    Ｌは、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＳ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、
    Figure 2021523285
     からなる群から選択されるリンカーであり、式中、ｍ及びｎは各々独立して１〜５の整数であり、Ｌは、１つ以上のフルオロフォアとの共有結合をもたらし；
    各Ｒ4は、独立して、Ｈ、−ＳＨ、ハロ、Ｃ6-10アリール、Ｃ1~6アルケニル、
    Figure 2021523285
     及び任意で１つ以上のＲ5で置換されたＣ1-6アルキル、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ6、−ＮＲ7Ｒ8、−ＮＲ9Ｃ（＝Ｏ）Ｒ10、及び−ＮＲ11Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ12Ｒ13からなる群から選択され、式中、ｑは１〜５の整数であり；
    Ｒ5は−ＯＨ又は−ＳＨであり；
    Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、及びＲ13は、各々独立して、水素であるか、又は各々独立して、各々任意で−ＯＨ、ハロ、−ＣＮ、Ｃ1-6アルコキシ、及び−ＮＨ2で置換されたＣ1-6アルキル、フェニル、及びＣ1-6アルケニルからなる群から選択され、その；
    Ｒ16は
    Figure 2021523285
     であり、式中、ｓは１〜５の整数である、請求項３に記載のポリマー染料。
  5. Ｒ1はＣ1~6アルキルである、請求項１又は４に記載のポリマー染料。
  6. Ｒ1はメチル又はエチルである、請求項１、４又は５のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  7. Ｒ1はフェニルである、請求項１又は４に記載のポリマー染料。
  8. Ｒ2はＣ1~6アルキルである、請求項１又は４〜７のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  9. Ｒ2はメチル又はエチルである、請求項１又は４〜８のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  10. Ｒ2はフェニルである、請求項１又は４〜７のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  11. Ｒ3はＣ1~6アルキルである、請求項１又は４〜１０のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  12. Ｒ3はメチル又はエチルである、請求項１又は４〜１１のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  13. Ｒ3はフェニルである、請求項１又は４〜１０のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  14. Ｌは−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨ−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＣ（＝Ｏ）−、−（ＣＨ2）mＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、−（ＣＨ2）mＣ（＝Ｏ）ＮＨ（ＣＨ2）nＮＨＳ（Ｏ2）−、
    Figure 2021523285
     である、請求項１又は４〜１３のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  15. 各Ｒ4はＨである、請求項１又は４〜１４のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  16. 少なくとも１つのＲ4はメチル、エチル、又はフェニルである、請求項１又は４〜１４のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  17. 各Ｒ4は、独立して、メチル、エチル、及びフェニルからなる群から選択される、請求項１又は４〜１４のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  18. 各Ｒ4は、独立して、クロロ及び−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ6からなる群から選択され、式中、Ｒ6はＣ1~6アルキル又はフェニルである、請求項１又は４〜１４のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  19. 各Ｒ4は、独立して、−ＮＲ7Ｒ8、−ＮＲ9Ｃ（＝Ｏ）Ｒ10、及び−ＮＲ11Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ12Ｒ13からなる群から選択され、式中、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、及びＲ13は、各々独立して、Ｈ及びＣ1-6アルキルからなる群から選択される、請求項１又は４〜１４のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  20. 各Ｒ4は、独立して、Ｈ及びビニルからなる群から選択される、請求項１又は４〜１４のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  21. 各Ｒ4は、独立して、１つ以上のＲ5で置換されたＣ1-6アルキルであり、式中、Ｒ5は−ＯＨである、請求項１又は４〜１４のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  22. 各Ｒ4は、独立して、１つ以上のＲ5で置換されたＣ1-6アルキルであり、式中、Ｒ5は−ＳＨである、請求項１又は４〜１４のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  23. 前記ポリマー染料は、構造−Ｓｉ（Ｒ15）（Ｒ16）Ｏ−を有するモノマーＤを含有する、請求項１又は４〜２２のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  24. Ｒ16は
    Figure 2021523285
     である、請求項２３に記載のポリマー染料。
  25. Ｒ16は
    Figure 2021523285
     である、請求項２３に記載のポリマー染料。
  26. Ｂは、前記ポリマー染料中に約０．５〜５モル％存在する、請求項１又は４〜２５のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  27. Ｂは、前記ポリマー染料中に約０．５〜２．７５モル％存在する、請求項１又は４〜２６のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  28. Ｂは、前記ポリマー染料中に約２．７５〜５モル％存在する、請求項１又は４〜２６のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  29. 前記ポリマー染料の数平均分子量は、少なくとも約５００ダルトンである、請求項１〜２８のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  30. 前記ポリマー染料の数平均分子量は、約５００〜１５００ダルトンである、請求項１〜２９のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  31. 前記ポリマー染料の数平均分子量は、約１５００〜２５００ダルトンである、請求項１〜２９のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  32. 前記ポリマー染料の数平均分子量は、約２５００〜３５００ダルトンである、請求項１〜２９のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  33. 前記ポリシロキサンは、構造Ｒ4Ｏ（［Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）］x−Ｏ−［Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ3）（Ｌ）］y）zＯＲ4を有し、式中、ｘ、ｙ、及びｚは、各々独立して整数である、請求項１又は４〜１４のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  34. ｘ、ｙ、及びｚは、各々独立して１〜１５０の値の整数である、請求項３３に記載のポリマー染料。
  35. ｘ、ｙ、及びｚは、各々独立して３〜７５の値の整数である、請求項３３又は３４に記載のポリマー染料。
  36. ｘ、ｙ、及びｚは、各々独立して７６〜１５０の値の整数である、請求項３３又は３４に記載のポリマー染料。
  37. 各末端においてＲ4はＣ1~6アルキルである、請求項３３〜３６のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  38. 各末端においてＲ4はＨである、請求項３３〜３６のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  39. １つの末端においてＲ4はＣ1-6アルキルであり、第２の末端においてＲ4はＨである、請求項３３〜３６のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  40. 前記ポリマー染料の数平均分子量は、少なくとも約５００ダルトンである、請求項３３〜３９のいずれか一項に記載のポリマー染料。
  41. 請求項１〜４０のいずれか一項に記載のポリマー染料と；
    非蛍光ポリマーマトリックスと、
    を含む、生物活性を検出するためのセンサーポリマー。
  42. 前記ポリマー染料は、前記ポリマーマトリックス内に捕捉されている、請求項４１に記載のセンサーポリマー。
  43. 前記ポリマー染料は、前記ポリマーマトリックスに共有結合している、請求項４１又は４２に記載のセンサーポリマー。
  44. 前記ポリマーマトリックスはポリシロキサンである、請求項４１〜４３のいずれか一項に記載のセンサーポリマー。
  45. 内面を有する密閉可能な透明容器と；
    前記容器の前記内面の少なくとも一部分に付着されている、請求項４１〜４４のいずれか一項に記載のセンサーポリマーと；
    前記容器内の生物学的培地と、
    を含む、サンプル中の生物活性を検出するためのバイアルセンサ―システム。
  46. 前記容器内に指示薬を追加的に含む、請求項４５に記載のバイアルセンサーシステム。
  47. 前記指示薬は、ｐＨ変化の関数として吸光度を変化させることができる、請求項４６に記載のバイアルセンサーシステム。
  48. 前記指示薬は、プロピルレッド、ｐ−ニトロフェノール、アゾリトミン、クロロフェノールレッド、３，６−ジヒドロキシキサントン、アリザリン、ブロモキシレノールブルー、ｍ−ジニトロベンゾイレン尿素、ブロモチモールブルー、アウリン（ロゾール酸）、ニュートラルレッド、クレゾールレッド、ブロモクレゾールレッド、ブロモクレゾールパープル、レゾリックアシッド、ナイルブルー、フェノールレッド、ニトラミン、クレゾールパープル、及びメチルイエローからなる群から選択される、請求項４７に記載のバイアルセンサ―システム。
  49. 請求項４５〜４８のいずれか一項に記載のバイアルセンサーシステムと；
    前記センサーの外部の光源と；
    蛍光放射線を検出するための検出器と；
    を備える、サンプル中の生物活性を検出するための装置。
  50. ポリマー染料の製造方法であって、
    モノマーＡ及びモノマーＣと、任意でモノマーＤと、を含むポリシロキサンを得る工程であって、
    Ａは構造−Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）Ｏ−を有し、Ｃは構造−Ｓｉ（Ｒ14）（Ｍ）Ｏ−を有し、Ｄは構造−Ｓｉ（Ｒ15）（Ｒ16）Ｏ−を有し；
    Ｒ1、Ｒ2、Ｒ14、及びＲ15は、各々独立して、Ｃ1-6アルキル及びＣ6-10アリールからなる群から選択され；
    部分Ｍは、−（ＣＨ2）oＮＨ2、−（ＣＨ2）oＳＨ、及び−（ＣＨ2）oＮＨＣ（＝Ｏ）（ＣＨ2）pＮＨ2からなる群から選択され、式中、ｏ及びｐは、各々独立して１〜５の整数であり；
    Ｒ16は
    Figure 2021523285
     であり、式中、ｓは１〜５の整数であり：
    Ｂは、約０．５〜５モル％で存在し；
    前記ポリシロキサンの数平均分子量は約１０００〜３０００ダルトンである、
    ポリシロキサンを得る工程と；
    ローダミンフルオロフォアを得る工程と；
    前記ポリシロキサンを前記ローダミンフルオロフォアと反応させて、前記ポリシロキサンと前記ローダミンフルオロフォアとの間に共有結合を形成する工程と、
    を含む、方法。
  51. １つ又は両方の末端−OHをＲ4で置換することによって官能化する工程を更に含み、ここで、Ｒ4は、Ｈ、−ＳＨ、ハロ、Ｃ6-10アリール、Ｃ1-6アルケニル、
    Figure 2021523285
     及び１つ以上のＲ5で任意に置換されたＣ1~6アルキル、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ6、−ＮＲ7Ｒ8、−ＮＲ9Ｃ（＝Ｏ）Ｒ10、及び−ＮＲ11Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ12Ｒ13からなる群から選択され、式中、ｑは１〜５の整数であり、；Ｒ5は−ＯＨ又は−ＳＨであり；Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、及びＲ13は、各々独立して、水素であるか、又は各々任意で−ＯＨ、ハロ、−ＣＮ、Ｃ1-6アルコキシ、及び−ＮＨ2で置換されたＣ1-6アルキル、フェニル、及びＣ1-6アルケニルからなる群から選択される、請求項５０に記載の方法。
  52. ポリマー染料を得る工程と；
    シロキサンモノマーを得る工程と；
    前記ポリマー染料とシロキサンモノマーとを溶解して重合溶液を形成する工程と；
    前記重合溶液を適切な条件に供して、ポリシロキサン内に捕捉された、又はポリシロキサンに共有結合した、ポリマー染料を形成する工程と、
    を含む、生物活性を検出するためのセンサーポリマーを製造する方法。
  53. 前記ポリマー染料は、請求項１〜４０のいずれか一項に記載のポリマー染料である、請求項５２に記載の方法。
  54. サンプル中の生物活性を検出する方法であって：
    前記サンプル又は前記サンプルの一部を培地内に置いて、サンプル−培地を形成する工程であって、前記サンプル−培地は微生物の増殖を持続できる、工程と；
    前記サンプル−培地を、請求項４５〜４８のいずれか一項に記載のバイアルセンサーシステムの容器内で、前記微生物の増殖を持続できる条件において、インキュベートする工程と；
    前記バイアルセンサーシステムを光源に曝露する工程と；
    前記バイアルセンサーシステムから放出される蛍光を検出して、蛍光データを作成する工程であって、前記蛍光データが生物活性を示す、工程と、
    を含む、方法。
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