JP2022501475A - 発光粒子 - Google Patents

Abstract

無機マトリックス材料と発光ポリマーとを有する粒子であって、発光ポリマーが、発光基とホスト繰返し単位とを有し、ホスト繰返し単位のバンドギャップが、発光基のバンドギャップよりも大きく、発光基が、発光ポリマーの基の１０ｍｏｌ％以下を構成し、ポリマーが、２０℃で水またはＣ１〜８アルコール中で少なくとも０．１ｍｇ／ｍＬの溶解度を有する粒子。【選択図】図１Ａ

Description

本開示の実施形態は、発光粒子、特に発光ナノ粒子、および発光性マーカーとしてのそれらの使用に関する。本開示の実施形態はさらに、上記発光粒子を調製する方法に関する。

シリカのナノ粒子と発光材料とは、標識または検出試薬として開示されてきた。

国際公開第２０１８／０６０７２２号は、シリカと極性基を有する発光ポリマーとの混合物を含む複合粒子を開示している。

Ｎａｎｏｓｃａｌｅ Ｒｅｓ．Ｌｅｔｔ．，２０１１，ｖｏｌ．６，ｐ３２８は、シリカマトリックスへの小分子の捕捉を開示している。

Ｌａｎｇｍｕｉｒ，１９９２，ｖｏｌ．８，ｐｐ２９２１−２９３１は、シリカ球に取り込まれるシランカップリング剤に対する色素のカップリングを開示している。

Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．，２０１３，ｖｏｌ．１，ｐｐ３２９７−３３０４，Ｂｅｈｒｅｎｄｔ ｅｔ ａｌ．は、ＬＥＰがシリカに共有結合しているシリカ−ＬＥＰナノ粒子を記載している。発光ポリマーは、ナノ粒子の形成中にシリカモノマーと反応するポリマー主鎖由来のアルコキシシラン基ペンダントを有する。

Ｎａｎｏｓｃａｌｅ，２０１３，ｖｏｌ．５，ｐｐ８５９３−８６０１，Ｇｅｎｇ ｅｔ ａｌ．は、ＬＥＰがペンダント非極性アルキル側鎖を有し、ナノ粒子が「ＳｉＯ_２＠ＣＰ＠ＳｉＯ_２」構造を有するシリカ共役ポリマー（ＣＰ）ナノ粒子を記載している。

Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．，２０１４，ｖｏｌ．２６，ｐｐ１８７４−１８８０，Ｇｅｎｇ ｅｔ ａｌ．は、ポリ（９，９−ジヘキシルフルオレン−ａｌｔ−２，１，３−ベンゾチアジアゾール）（ＰＦＢＴ）担持ナノ粒子を開示している。

国際公開第２０１８／０６０７２２号

Ｎａｎｏｓｃａｌｅ Ｒｅｓ．Ｌｅｔｔ．，２０１１，ｖｏｌ．６，ｐ３２８ Ｌａｎｇｍｕｉｒ，１９９２，ｖｏｌ．８，ｐｐ２９２１−２９３１ Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．，２０１３，ｖｏｌ．１，ｐｐ３２９７−３３０４，Ｂｅｈｒｅｎｄｔ ｅｔ ａｌ． Ｎａｎｏｓｃａｌｅ，２０１３，ｖｏｌ．５，ｐｐ８５９３−８６０１，Ｇｅｎｇ ｅｔ ａｌ． Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．，２０１４，ｖｏｌ．２６，ｐｐ１８７４−１８８０，Ｇｅｎｇ ｅｔ ａｌ．

本発明者らは、例えば、光励起によって、発光ポリマーを励起すると、発光ポリマーが粒子内に拘束されている場合に、かつ発光ポリマーの発光単位が特定のモル範囲内で提供される場合に、効率が特に高くなり得ることを見出した。

したがって、いくつかの実施形態では、無機マトリックス材料と発光ポリマーとを有する粒子が提供され、発光ポリマーは、発光基とホスト繰返し単位（ｈｏｓｔ ｒｅｐｅａｔ ｕｎｉｔ）とを有し、ホスト繰返し単位のバンドギャップは、発光基のバンドギャップよりも大きく、発光基は、発光ポリマーの基の１０ｍｏｌ％以下を構成する。

いくつかの実施形態では、発光基は、ポリマー主鎖内の繰返し単位、またはポリマー主鎖内の繰返し単位の置換基である。

いくつかの実施形態では、発光ポリマーは共役ポリマーである。

いくつかの実施形態では、共役ポリマーのホスト繰返し単位は、非置換であってもよいか１つ以上の置換基によって置換されていてもよいアリーレン繰返し単位である。いくつかの実施形態では、ホストアリーレン繰返し単位は、３つ以下の縮合芳香環を有する。

いくつかの実施形態では、発光基は、ポリマーの主鎖内の発光繰返し単位であり、発光基は、非置換であるか、１つ以上の置換基によって置換されている。

いくつかの実施形態では、発光繰返し単位は、非置換であってもよいか１つ以上の置換基によって置換されていてもよいヘテロアリーレン繰返し単位およびアリールアミン繰返し単位；ならびに金属錯体から選択される。いくつかの実施形態では、発光繰返し単位は、イリジウム金属錯体または白金金属錯体である。

いくつかの実施形態では、ホスト繰返し単位は、非置換であってもよいか１つ以上の置換基によって置換されていてもよいフルオレン繰返し単位である。

いくつかの実施形態では、発光基は、発光ポリマーの繰返し単位の置換基である。

いくつかの実施形態では、発光基は、ポリマーの５ｍｏｌ％以下を構成する。

いくつかの実施形態では、発光ポリマーの吸収スペクトルの吸収ピーク波長は、発光ポリマーの発光スペクトルの発光ピーク波長よりも少なくとも１００ｎｍ短い。

いくつかの実施形態では、粒子は、標的生体分子に結合するように構成された生体分子結合基を有する。

いくつかの実施形態では、無機マトリックスは、シリカを含むか、シリカである。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載の粒子を含むコロイド懸濁液が提供される。液体は、プロトン性液体であり得る。プロトン性液体は、その中に溶解された１つ以上の塩を有し得る。

いくつかの実施形態では、発光ポリマーの存在下でのシリカモノマーの重合によって、本明細書に記載の粒子を調製するためのプロセスが提供される。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載の粒子に生体分子を結合する工程を含む、生体分子をマーキングする方法が提供される。

いくつかの実施形態では、発光基とホスト繰返し単位とを含む発光ポリマーが提供され、ホスト繰返し単位のバンドギャップは、発光基のバンドギャップよりも大きく、発光基は、発光ポリマーの１０ｍｏｌ％以下を構成し、ポリマーは、２０℃で水またはＣ_１〜８アルコール中で少なくとも０．１ｍｇ／ｍＬの溶解度を有する。

いくつかの実施形態では、発光基と、イオン性基によって置換されたホスト繰返し単位とを含む発光ポリマーが提供され、ホスト繰返し単位のバンドギャップは、発光基のバンドギャップよりも大きく、発光基は、発光ポリマーの１０ｍｏｌ％以下を構成する。

発光ポリマーは、２０℃で水またはＣ_１〜８アルコール中で少なくとも０．５ｍｇ／ｍＬまたは少なくとも０．７ｍｇ／ｍｌの溶解度を有し得る。

いくつかの実施形態では、ポリマーは、発光基を含む発光繰返し単位を含む。ポリマーは、少なくとも１つのホスト繰返し単位を含み得る。各ホスト繰返し単位は、少なくとも１つの極性基によって置換されていてもよい。好ましくは、各ホスト繰返し単位は、少なくとも１つのイオン性基によって置換されていてもよい。ホスト繰返し単位は、イオン性基、および場合により非イオン性基によって置換されているアリーレン繰返し単位であり得る。イオン性基はＣＯＯ−基であり得る。非イオン性基は、極性であっても極性でなくてもよい。

発光ポリマーは、共役ポリマーであり得る。いくつかの実施形態では、発光基は、ポリマーの主鎖内の発光繰返し単位であり、発光基は、非置換であるか、１つ以上の置換基によって置換されている。

いくつかの実施形態では、発光繰返し単位は、非置換であってもよいか１つ以上の置換基によって置換されていてもよいヘテロアリーレン繰返し単位およびアリールアミン繰返し単位から選択される。

発光ポリマーの主鎖は、式（Ｉ）の繰返し単位を含み得：

式中、Ａｒ^１はアリーレン基であり；Ｓｐは、各出現時、独立してスペーサー基であり；ｕは０または１であり；Ｒ^２は、各出現時、独立してイオン性基であり；ｕが０の場合、ｎは１であり、ｕが１の場合、ｖは少なくとも１であり；ｑは少なくとも１であり；Ｒ^１３は非イオン性基であり；ｄは、０または正の整数である。

いくつかの実施形態では、式（Ｉ）の繰返し単位は、式（ＩＶａ）の繰返し単位であり：

式中、Ｒ^１３、Ｓｐ、Ｒ^２、ｕおよびｖは、各出現時、独立して、先に定義された通りである。

発光基は、発光ポリマーの繰返し単位の置換基であり得る。

いくつかの実施形態では、発光繰返し基は、ポリマーの５ｍｏｌ％以下を構成する。

いくつかの実施形態では、発光ポリマーの吸収スペクトルの吸収ピーク波長は、発光ポリマーの発光スペクトルの発光ピーク波長よりも少なくとも１００ｎｍ短い。

いくつかの実施形態では、発光ポリマーを含む溶液が提供される。溶液は、水、Ｃ_１〜８アルコール溶液またはＣ_１〜４アルコール溶液であり得る。溶液中のポリマーは、２０℃で少なくとも約０．１、少なくとも約０．５または少なくとも約０．７ｍｇ／ｍＬの溶解度を有し得る。

開示された技術および添付の図は、開示された技術のいくつかの実装を説明している。

本開示の一実施形態による緑色発光ポリマーを含有するナノ粒子、ならびに溶液中およびフィルム内のナノ粒子の緑色発光ポリマーの吸収スペクトルを示す。 図１Ａの溶液、フィルムおよびナノ粒子のフォトルミネッセンススペクトルを示す。 本開示の一実施形態による赤色発光ポリマーを含有するナノ粒子、ならびに溶液中およびフィルム内のナノ粒子の赤色発光ポリマーの吸収スペクトルを示す。 図２Ａの溶液、フィルムおよびナノ粒子のフォトルミネッセンススペクトルを示す。 緑色発光ポリマーを含有する比較ナノ粒子、ならびに溶液中およびフィルム内の比較ナノ粒子の緑色発光ポリマーの吸収スペクトルを示す。 図３Ａの溶液、フィルムおよびナノ粒子のフォトルミネッセンススペクトルを示す。

図面は縮尺通り描かれておらず、様々な視点および視野を有する。図面は、いくつかの実装および例である。加えて、いくつかの構成要素および／または動作が、開示された技術のいくつかの実施形態を説明するという目的のために、異なるブロックに分離され得るか、単一のブロックに組み合わされ得る。さらに、本技術は様々な修正および代替形態に適しているが、特定の実施形態が例として図面に示され、以下に詳細に説明される。ただし、その意図は、説明された特定の実装に本技術を限定することではない。むしろ、本技術は、添付の特許請求の範囲によって定義される技術の範囲内にあるすべての修正、同等物および代替物を網羅することが意図される。

文脈上明白に他の意味に解すべき場合を除き、明細書および特許請求の範囲全体を通して、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）などの語句は、排他的または網羅的な意味とは対照的に、包括的な意味で、すなわち、「・・・を含むが、これに限定されない」という意味で解釈されるべきである。本明細書で使用される場合、用語「接続された」、「結合された」、またはそれらの任意の変形例は、２つ以上の要素間の直接または間接の任意の接続または結合を意味する。要素間の結合または接続は、物理的、論理的、電磁的またはそれらの組合せであり得る。さらに、「本明細書に（ｈｅｒｅｉｎ）」、「上述の（ａｂｏｖｅ）」、「以下の（ｂｅｌｏｗ）」という語句、および同様の趣旨の語句は、本出願で使用される場合、本出願全体を参照し、本出願の任意の特定の部分を参照しない。また、文脈が許す場合、「発明を実施するための形態」で単数の数または複数の数を使用する語句は、それぞれ複数の数または単数の数を含み得る。「または」という語句は、２つ以上の項目の列挙を参照して、この語句の以下のあらゆる解釈、すなわち、列挙内の項目のいずれか、列挙内のあらゆる項目、および列挙内の項目の任意の組合せを網羅する。

本明細書で提供される技術の教示は、必ずしも以下に説明されるシステムではなく、他のシステムに適用することができる。以下に説明される様々な例の要素および作用は、本技術のさらなる実装を提供するために組み合わせることができる。本技術のいくつかの代替的な実装は、以下に記載される実装に対する追加の要素を含み得るだけでなく、さらに少ない要素を含み得る。

以下の詳細な説明に照らして、これらおよび他の変更を本技術に加えることができる。説明は、本技術の特定の例を記載し、企図される最良の形態を記載するが、説明がどれほど詳細に現れても、本技術は多くの方法で実施することができる。システムの詳細は、本明細書に開示されている技術に包含されているが、その特定の実装ではかなり異なる場合がある。上記のように、本技術の特定の特徴または態様を説明する際に使用される特定の用語は、その用語が関連付けられている技術の任意の特定の特性、特徴または態様に制限されるように、その用語が本明細書で再定義されていることを意味すると解釈されるべきではない。一般に、添付の特許請求の範囲で使用される用語は、「発明を実施するための形態」の節がそのような用語を明示的に定義しない限り、本明細書に開示された特定の例に本技術を限定すると解釈されるべきではない。したがって、本技術の実際の範囲は、開示された例だけでなく、特許請求の範囲に基づいて本技術を実施または実装するあらゆる同等の方法も包含する。

請求項の数を減らすために、本技術の特定の態様が特定の請求項の形式で以下に示されているが、出願人は、任意の数の請求項の形式で本技術の様々な態様を企図している。例えば、本技術のいくつかの態様は、コンピュータ可読媒体の請求項として列挙され得るが、他の態様は、同様に、コンピュータ可読媒体の請求項として、またはミーンズプラスファンクション請求項で具現化されるなど、他の形式で具現化され得る。

以下の説明では、説明の目的で、開示された技術の実装の完全な理解を提供するために、多くの特定の詳細が示されている。ただし、開示された技術の実施形態がこれらの特定の詳細のいくつかを用いず実施され得ることは当業者には明らかであろう。

本開示のいくつかの実施形態による粒子は、無機マトリックスと発光ポリマーとを含む。いくつかの実施形態では、発光ポリマーは、粒子の唯一の発光材料である。発光ポリマーは、無機マトリックスおよび発光ポリマーからなっていてもよい。

いくつかの実施形態では、粒子は、少なくとも１つの追加の発光材料をさらに含む。少なくとも１つの追加の発光材料は、発光ポリマーから励起エネルギーを受け取ることができ得る。少なくとも１つの追加の発光材料は、例えば、５００ダルトン以下の分子量を有する非ポリマー発光材料であり得る。発光材料および少なくとも１つの追加の発光材料は、タンデム型色素を形成し得る。

いくつかの実施形態では、粒子は、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ ＺＳによって測定される場合、５０００ｎｍ以下、さらに好ましくは２５００ｎｍ以下、１０００ｎｍ以下、９００ｎｍ以下、８００ｎｍ以下、７００ｎｍ以下、６００ｍｎ以下、５００ｎｍ以下または４００ｎｍ以下の数平均直径を有する。好ましくは、粒子は、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ ＺＳによって測定される場合、５〜５０００ｎｍ、場合により５〜１０００ｎｍ、好ましくは５〜６００ｎｍ、さらに好ましくは５〜５００ｎｍ、さらに好ましくは５〜４００ｎｍ、最も好ましくは５〜１００ｎｍの数平均直径を有する粒子を含む。

マトリックス
いくつかの実施形態では、無機マトリックスは、酸化物、場合によりシリカ、アルミナまたは二酸化チタンから選択されるマトリックス材料を含むか、それらからなる。

発光ポリマーは、マトリックス材料に共有結合されていなくてもよい。これらの実施形態によれば、例えば、粒子の形成中に、そのような共有結合を形成するために、マトリックス材料または発光ポリマーが反応性基によって置換される必要はない。

マトリックスは、ポリマー、例えばシリカを含み得、発光ポリマーの鎖は、マトリックスのポリマー鎖と絡み合い得るが、共有結合されていなくてもよい。

好ましくは、粒子の総重量の少なくとも５０重量％が、マトリックス材料からなる。好ましくは、粒子の総重量の少なくとも６０、少なくとも７０、少なくとも８０、少なくとも９０、少なくとも９５、少なくとも９８、少なくとも９９、少なくとも９９．５、少なくとも９９．９重量％がマトリックス材料からなる。

いくつかの実施形態では、粒子は、マトリックス全体に均一に分布した発光ポリマーを含む。

いくつかの実施形態では、粒子は、発光ポリマーを含むか、それからなるコアと、マトリックスを含むか、それからなるシェルとを含む。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載のシリカマトリックスは、発光ポリマーの存在下でのシリカモノマーの重合によって形成され得る。

いくつかの実施形態では、重合は、シリカモノマーと発光ポリマーとを含む溶液を処理すること、または発光ポリマーおよび塩基の溶液にシリカモノマーの溶液を加えることを含む。溶液の溶媒は、水、１つ以上のＣ_１〜１０アルコールまたはそれらの組合せであってもよい。

いくつかの実施形態では、プロセスは、酸性条件下で、マトリックスモノマーおよび発光ポリマーの溶液中でシリカモノマーを重合することを含む。

発光ポリマーの存在下でマトリックスモノマーを重合すると、粒子内に封入されたポリマーの１つ以上の鎖、および／または粒子を貫通するポリマーの１つ以上の鎖が生じ得る。

粒子は、ワンステップ重合プロセスで形成され得る。

シリカモノマーは、アルコキシシラン、好ましくはトリアルコキシシランまたはテトラアルコキシシラン、場合によりＣ_１〜１２トリアルコキシシランまたはテトラアルコキシシラン、例えばテトラエチルオルトシリケートであってもよい。シリカモノマーは、アルコキシ基のみによって置換されていてもよいか、１つ以上の基によって置換されていてもよい。

粒子の形成は、参照によりその内容が本明細書に組み込まれる国際公開第２０１８／０６０７２２号に記載されている通りであり得る。

いくつかの実施形態では、生体分子結合基が、粒子の表面に結合している。生体分子結合基は、粒子群の表面に直接結合していてもよいか、表面結合基を介して結合していてもよい。表面結合基は、極性基を含み得る。表面結合基は、ポリエーテル鎖を含んでいてもよい。本明細書で使用される「ポリエーテル鎖」とは、２つ以上のエーテル酸素原子を有する鎖を意味する。

生体分子結合基は、標的生体分子に結合するように構成され得る。標的生体分子には、限定するものではないが、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ペプチド、炭水化物、抗体、抗原、酵素、タンパク質およびホルモンが含まれる。生体分子結合基は、標的生体分子に従って選択され得ることが理解されるであろう。

粒子の表面にあるシリカを反応させて、生体分子結合基に結合することができる基を表面に形成してもよい。表面にあるシリカをシロキサンと反応させていてもよい。

発光ポリマー
発光ポリマーは、発光基とホスト繰返し単位とを含む。

ポリマーは、２０℃で水またはＣ_１〜８アルコール中で少なくとも０．１ｍｇ／ｍｌ、場合により少なくとも０．２、少なくとも０．３または少なくとも０．５ｍｇ／ｍｌの溶解度を有する。好ましくは、ポリマーは、２０℃で水またはＣ_１〜８アルコール中で少なくとも０．５ｍｇ／ｍｌまたは少なくとも０．７ｍｇ／ｍｌの溶解度を有する。

ポリマーは、２０℃でＣ_１〜４アルコール、好ましくはメタノール中で少なくとも０．１ｍｇ／ｍｌ、場合により少なくとも０．２、少なくとも０．３または少なくとも０．５ｍｇ／ｍｌの溶解度を有する。好ましくは、ポリマーは、２０℃でＣ_１〜４アルコール、好ましくはメタノール中で少なくとも０．５ｍｇ／ｍｌまたは少なくとも０．７ｍｇ／ｍｌの溶解度を有する。

発光ポリマーの発光繰返し単位および／または発光末端基は、発光基を含み得る。

ホスト繰返し単位は、イオン性基によって置換されていてもよい。言い換えれば、ホスト繰返し単位は、１つ以上のイオン性基によって置換されていてもよい。いくつかの実施形態では、ホスト繰返し単位の少なくとも約９０％、少なくとも約９１％、少なくとも約９２％、少なくとも約９３％、少なくとも約９４％、少なくとも約９５％、少なくとも約９６％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％が、１つ以上のイオン性基によって置換されている。好ましい実施形態では、ホスト繰返し単位の全部（例えば、１００％）が１つ以上のイオン性基によって置換されている。

発光ポリマーの繰返し単位は、発光基がポリマーの末端基である場合、ホスト繰返し単位からなっていてもよい。発光ポリマーの発光繰返し単位は、ホスト繰返し単位および発光繰返し単位からなっていてもよい。

発光ポリマーは、少なくとも５０ｍｏｌ％のホスト繰返し単位、場合により少なくとも６０ｍｏｌ％または少なくとも７０ｍｏｌ％を含んでいてもよい。好ましくは、発光ポリマーは、少なくとも８５％または少なくとも９０％のホスト繰返し単位を含む。

発光ポリマーの繰返し単位の１０ｍｏｌ％以下、場合により５ｍｏｌ％以下が、発光繰返し単位である。発光ポリマーの繰返し単位の少なくとも０．１ｍｏｌ％が、発光繰返し単位であってもよい。

発光ポリマーは、少なくとも９０％のホスト繰返し単位と、少なくとも１ｍｏｌ％、少なくとも２ｍｏｌ％、少なくとも３ｍｏｌ％、少なくとも４ｍｏｌ％、少なくとも５ｍｏｌ％、少なくとも６ｍｏｌ％、少なくとも７ｍｏｌ％、少なくとも８ｍｏｌ％、少なくとも９ｍｏｌ％または少なくとも１０ｍｏｌ％の発光繰返し単位とを含んでいてもよい。

発光ポリマーの末端基、したがってポリマーの任意の発光末端基は、ポリマーの繰返し単位の数と比較して、５ｍｏｌ％以下、４ｍｏｌ％以下、３ｍｏｌ％以下、２ｍｏｌ％以下、１ｍｏｌ％以下または０．５ｍｏｌ％の量で存在していてもよい。

発光ポリマー内の発光基の量は、限定するものではないが、^１Ｈ ＮＭＲおよび／または^１３Ｃ ＮＭＲを含むＮＭＲ技術によって決定され得る。

発光基が発光ポリマーの発光繰返し単位に含まれる場合、発光基を含む発光繰返し単位の割合とは、ポリマーを形成するために使用される重合混合物中の発光基を含有するモノマーの割合と解釈され得る。

発光繰返し単位以外の発光ポリマーの繰返し単位は、発光基よりも広いＨＯＭＯ−ＬＵＭＯバンドギャップを有するホスト繰返し単位であり得る。

ポリマーは、１つのホスト繰返し単位のみを含有し得る。ポリマーは、２つ以上の異なるホスト繰返し単位を含有し得る。

ホスト繰返し単位のバンドギャップは、ホスト繰返し単位を形成するためのモノマーのバンドギャップであり得る。発光基のバンドギャップは、発光基を含む発光繰返し単位または末端基をそれぞれ形成するためのモノマーまたは末端形成基のバンドギャップであり得る。好ましくは、発光基を含むホスト繰返し単位、発光繰返し単位または末端基を形成するためのモノマーのバンドギャップは、それぞれ発光基を含むホスト繰返し単位、発光繰返し単位および末端基のバンドギャップよりも大きい。

本明細書に記載のＨＯＭＯおよびＬＵＭＯレベルは、方形波ボルタンメトリーによって決定され得る。

方形波ボルタンメトリー測定は、ソフトウェアを備えたＣＨＩ６６０Ｄ電気化学ワークステーション（ＩＪ Ｃａｍｂｒｉａ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｌｔｄ）、ＣＨＩ １０４ ３ｍｍグラッシーカーボンディスク作用電極（ＩＪ Ｃａｍｂｒｉａ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｌｔｄ）、白金線補助電極、およびＡｇ／ＡｇＣｌ参照電極（Ｈａｒｖａｒｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｌｔｄ）を使用して行われ得る。試料は、トルエンなどの好適な溶媒中の希釈溶液として測定され得る。測定用セルは、電解質、グラッシーカーボン作用電極、白金対電極およびＡｇ／ＡｇＣｌ参照ガラス電極を含む。実験の最後に参照物質として、セルにフェロセンを加えてもよい（ＬＵＭＯ（フェロセン）＝−４．８ｅＶ）。

好ましくは、発光ポリマーの吸収スペクトルの吸収ピーク波長は、発光ポリマーの発光スペクトルの発光ピーク波長よりも少なくとも１００ｎｍ短い。

ホスト繰返し単位は、正孔輸送繰返し単位または電子輸送繰返し単位であり得る。

使用中、ホスト繰返し単位からある程度の発光が観察され得る。ホスト繰返し単位からの発光はほとんどまたは全く観察されなくてもよい。

発光繰返し単位は、ポリマーの主鎖、またはポリマー主鎖からのペンダントに発光基を含み得る。

発光ポリマーは、直鎖状、分岐状または架橋された主鎖を有し得る。

発光ポリマーは、蛍光、リン光またはそれらの組合せを放出し得る。

発光ポリマーは、共役ポリマーであり得る。「共役ポリマー」とは、互いに直接共役している隣接する繰返し単位をポリマー主鎖に含むポリマーを意味する。共役発光ポリマーには、限定するものではないが、ポリマー主鎖に沿って互いに共役しているアリーレン基、ヘテロアリーレン基、アリールアミン基およびビニレン基、例えばアリーレンビニレン基のうちの１つ以上を含むポリマーが含まれる。

共役ポリマーの主鎖内のホスト繰返し単位および発光繰返し単位の共役は、個々の繰返し単位と比較して、ポリマーのＨＯＭＯおよびＬＵＭＯレベルを変化させ得る。本明細書に記載の共役ポリマーの繰返し単位のバンドギャップは、繰返し単位のモノマーについて測定された場合のものであるか、繰返し単位のモノマーよりも小さいことが理解されるであろう。

発光ポリマーは、非共役ポリマーであり得る。非共役ポリマーは、ポリアクリレートまたはポリメタクリレートなどのポリマー主鎖にエチレン繰返し単位を含み得、いくつかの繰返し単位は、発光基によって置換された発光繰返し単位である。発光繰返し単位以外の、非共役ポリマーの少なくともいくつかの繰返し単位は、励起エネルギーを吸収し、かつそのエネルギーを発光繰返し単位に伝達することができるホスト基によって置換されたホスト繰返し単位であり得る。例示的なホスト基には、正孔輸送基および電子輸送基、例えばカルバゾールが含まれる。

発光繰返し単位は、発光ポリマーの所望の発光色に従って選択され得る。

発光ポリマーが光を吸収する１または複数の波長は、発光ポリマーが光を放出する１または複数の波長とは異なっていてもよい。本明細書に記載の発光ポリマーは、１つまたは複数の発光ピークを有するフォトルミネッセンススペクトルを有し得る。好ましくは、発光ポリマーは、約２５〜約４００ｎｍ、約５０〜約３００ｎｍまたは約１００〜約３００ｎｍのストークスシフトを示す。

いくつかの実施形態では、ピークは、約２５ｎｍ超、約５０ｎｍ超、約１００ｎｍ超、約１５０ｎｍ超、約２００ｎｍ超または約２５０ｎｍ超だけ分離されている。好ましくは、ピークは、約５０ｎｍ超または約１００ｎｍ超だけ分離されている。

発光ピークの半値全幅（ＦＷＨＭ）は様々であってよい。いくつかの実施形態では、発光ピークの１つは、他の発光ピークのうちの１つ以上よりも広いＦＷＨＭを有し得る。

発光ポリマーのピークの少なくとも１つは、比較的狭いＦＷＨＭを有し得る。ポリマーが、複数のピークを有するフォトルミネッセンススペクトルを有する場合、比較的小さいＦＷＨＭが、様々なピーク間の差を改善し得る。

いくつかの実施形態では、発光ピークの少なくとも１つのＦＷＨＭは、約２５ｎｍよりも大きいか、約５０ｎｍよりも大きいか、約７５ｎｍよりも大きいか、約１００ｎｍよりも大きいか、約１２５ｎｍよりも大きいか、約１５０ｎｍよりも大きい。発光ピークの少なくとも１つのＦＷＨＭは、約２５ｎｍ〜約３００ｎｍ、約５０ｎｍ〜約２５０ｎｍ、約７５〜約２２５ｎｍ、約１００〜約２００ｎｍであり得る。発光ピークの少なくとも１つの最大ＦＷＨＭは、３００ｎｍ、約２５０ｎｍ、約２００ｎｍまたは約１５０ｎｍであり得る。

最高強度を有する発光ピークは、強度の低い発光ピークのＦＨＷＭよりも大きいＦＨＷＭを有し得る。

本明細書に記載の青色発光ポリマーは、５００ｎｍ以下、好ましくは４００〜５００ｎｍ、場合により４００〜４９０ｎｍの範囲のピークを有するフォトルミネッセンススペクトルを有し得る。いくつかの実施形態では、発光ポリマーは、約４００ｎｍ〜約４７０ｎｍのピークを有するフォトルミネッセンススペクトルを有し得る。

本明細書に記載の緑色発光ポリマーは、５００ｎｍ超から最大５８０ｎｍ、場合により５００ｎｍ超から最大５４０ｎｍのピークを有するフォトルミネッセンススペクトルを有し得る。

本明細書に記載の赤色発光ポリマーは、５８０ｎｍ超から最大６３０ｎｍ、場合により５８５ｎｍから最大６２５ｎｍのピークを有するフォトルミネッセンススペクトルを有し得る。

本明細書に記載の近赤外発光ポリマーは、６５０ｎｍから最大１２００ｎｍ、場合により７００ｎｍから最大１２００ｎｍのピークを有するフォトルミネッセンススペクトルを有し得る。

本明細書に記載の発光材料のフォトルミネッセンススペクトルは、Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ ２０００＋分光計を使用して溶液中で測定された場合のものであり得る。

いくつかの実施形態では、共役ポリマーのホスト繰返し単位は、フェニレン繰返し単位、または３つ以下の縮合芳香環を有する縮合芳香族繰返し単位、例えば、フルオレン繰返し単位、インデノフルオレン繰返し単位、ベンゾフルオレン繰返し単位、ジヒドロフェナントレン繰返し単位、フェナントレン繰返し単位、ナフタレン繰返し単位およびアントラセン繰返し単位を含むか、それらからなる。

いくつかの実施形態では、共役ポリマーの発光繰返し単位は、ヘテロアリーレン繰返し単位；３つを超える縮合芳香環を有する芳香族繰返し単位、例えば、ペリレン繰返し単位；チオフェン繰返し単位；ベンゾチアジアゾール繰返し単位；アミン繰返し単位；およびアリールアミン繰返し単位から選択される。

本発明者らは、発光ポリマーの溶解度は、置換基の一方または両方を選択することによって調整され得ることを見出した。本明細書に記載の極性溶媒に可溶な発光ポリマーは、例えば、以下で使用され得る：
・例えば、Ｓｔｏｂｅｒ法による、シリカおよび発光ポリマーを含有する粒子を形成するための極性溶媒中での発光ポリマーの存在下でのシランの重合；および／または
・蛍光タグとして発光ポリマーを使用する極性溶媒でのアッセイ。

ポリマーの１つ以上の繰返し単位は、１つ以上の水可溶化置換基またはＣ_１〜８アルコール可溶化置換基によって置換されていてもよい。本明細書に記載の水可溶化置換基またはＣ_１〜８アルコール可溶化置換基は、水可溶化置換基またはＣ_１〜８アルコール可溶化置換基が存在しない、例えば、水可溶化置換基またはＣ_１〜８アルコール可溶化置換基がＨまたは非極性置換基、例えばアルキル置換基によって置換されているポリマーと比較して、発光ポリマーの溶解度を高め得る。

水可溶化置換基またはＣ_１〜８アルコール可溶化置換基は、極性基からなり得るか、１つ以上の極性基を含み得る。極性基は、好ましくは、水素結合またはイオン性基を形成することができる非イオン性基である。

ポリマーの各繰返し単位は、非置換であってもよいか、１つ以上の置換基によって置換されていてもよい。置換基は、非極性置換基、例えば、Ｃ_１〜３０ヒドロカルビル置換基、および極性置換基から選択され得る。極性置換基は、イオン性または非イオン性であり得る。

発光基が共役ポリマー主鎖からのペンダントである場合、ポリマーは、発光基によって置換されたホスト繰返し単位を含み得る。一部のホスト繰返し単位のみ、例えば、最大３０ｍｏｌ％、最大２０ｍｏｌ％、最大１０ｍｏｌ％または最大５ｍｏｌ％のホスト繰返し単位が、発光基によって置換されていてもよいことが理解されるであろう。

発光ポリマーの少なくとも１つの繰返し単位が、非イオン性基によって置換されていてもよい。非イオン性基は、極性であっても極性でなくてもよい。

いくつかの実施形態では、非イオン性基は、Ｃ_１〜２０アルキレンまたはフェニレン−Ｃ_１〜２０アルキレンであり得、式中、１つ以上の非隣接Ｃ原子は、Ｏ、Ｓ、ＮまたはＣ＝Ｏによって置換されていてもよい。いくつかの実施形態では、非イオン性基は、１つ以上の置換基Ｒ^１以外に、非置換であってもよいか、１つ以上の非極性置換基、場合により１つ以上のＣ_１〜２０アルキル基によって置換されていてもよいＣ_６〜２０アリーレンまたは５〜２０員ヘテロアリーレン、さらに好ましくはフェニレンであり得る。本明細書で使用される「アルキレン」は、分岐状または直鎖状の二価アルキル鎖を意味する。

発光ポリマーの少なくとも１つの繰返し単位は、少なくとも１つの極性置換基によって置換されていてもよい。置換された極性は非イオン性であり得る。

本明細書のいずれかに記載されるＣ_１〜３０ヒドロカルビル基には、限定するものではないが、Ｃ_１〜２０アルキル、非置換フェニル、および１つ以上のＣ_１〜２０アルキル基によって置換されたフェニルが含まれる。

本明細書で使用される場合、「非イオン性極性基」は、アルコール溶媒中で少なくとも０．０００５ｍｇ／ｍｌ、好ましくは、少なくとも０．００１、少なくとも０．０１、少なくとも０．１、少なくとも１、少なくとも５または少なくとも１０ｍｇ／ｍｌの溶解度を有する発光ポリマーをもたらす１つ以上の基を指し得る。溶解度は２５℃で測定される。好ましくは、アルコール溶媒は、Ｃ_１〜１０アルコール、さらに好ましくはメタノールである。

いくつかの実施形態では、発光ポリマーの１つ以上の繰返し単位は、式−Ｏ（Ｒ^３Ｏ）_ｑ−Ｒ^４の非イオン性極性基によって置換されていてもよく、式中、Ｒ^３は、各出現時、Ｃ_１〜１０アルキレン基、場合によりＣ_１〜５アルキレン基であり、アルキレン基の１つ以上の非隣接、非末端Ｃ原子は、Ｏによって置換されていてもよく、Ｒ^４は、ＨまたはＣ_１〜５アルキルであり、ｑは、少なくとも１、場合により１〜１０である。好ましくは、ｑは少なくとも２である。さらに好ましくは、ｑは２〜５である。ｑの値は、式−Ｏ（Ｒ^３Ｏ）_ｑ−Ｒ^４の全部の極性基で同じであってよい。ｑの値は、同じポリマーの非イオン性極性基間で異なってもよい。

Ｒ^３に関して本明細書で使用される「Ｃ_１〜５アルキレン基」とは、式−（ＣＨ_２）_ｆ−の基を意味し、式中、ｆは１〜５である。

好ましくは、ポリマーは、式−Ｏ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｑＲ^４の非イオン性極性基を含み、式中、ｑは少なくとも１、場合により１〜１０であり、Ｒ^４はＣ_１〜５アルキル基、好ましくはメチルである。好ましくは、ｑは少なくとも２である。さらに好ましくは、ｑは２〜５であり、最も好ましくは、ｑは３である。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの繰返し単位は、式−Ｎ（Ｒ^５）_２の非イオン性極性基によって置換され、式中、Ｒ^５は、ＨまたはＣ_１〜１２ヒドロカルビルである。好ましくは、各Ｒ^５はＣ_１〜１２ヒドロカルビルである。

ホスト繰返し単位は、極性基によって置換されている。ポリマーは、１つ以上の極性基を含み得る。いくつかの実施形態では、ホスト繰返し単位の少なくとも約９０％、少なくとも約９１％、少なくとも約９２％、少なくとも約９３％、少なくとも約９４％、少なくとも約９５％、少なくとも約９６％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％が極性基によって置換されている。好ましい実施形態では、各（例えば、１００％の）ホスト繰返し単位が、極性基によって置換されている。極性基はイオン性基であり得る（例えば、ホスト繰返し単位は、１つ以上のイオン性基によって置換されている）。ホスト繰返し単位のそれぞれは、イオン性基によって置換されていてもよい。本明細書に記載のイオン性基は、アニオン性またはカチオン性であり得る。

例示的なアニオン性基には、−ＣＯＯ⁻、スルホネート基；水酸化物；スルフェート；ホスフェート；ホスフィネート；またはホスホネートがある。アニオン性基の対カチオンは、金属カチオン、場合によりＬｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｃｓ^＋、好ましくはＣｓ^＋、および有機カチオン、場合によりアンモニウム、例えば、テトラアルキルアンモニウム、エチルメチルイミダゾリウムまたはピリジニウムから選択され得る。

例示的なカチオン性基には、−Ｎ（Ｒ^５）_３ ^＋があり、式中、Ｒ^５は、各出現時、ＨまたはＣ_１〜１２ヒドロカルビルである。好ましくは、各Ｒ^５はＣ_１〜１２ヒドロカルビルである。カチオン性基の対アニオンは、ハロゲン化物；スルホネート基、場合によりメシレートもしくはトシレート；水酸化物；カルボキシレート、スルフェート、ホスフェート、ホスフィネート、ホスホネート；またはボレートであり得る。

いくつかの実施形態では、ポリマーは、式−Ｏ（Ｒ^３Ｏ）_ｑ−Ｒ^４の基、式−Ｎ（Ｒ^５）_２の基および式ＯＲ^４の基から選択されるイオン性基および非イオン性極性基を含む。好ましくは、ポリマーは、式−ＣＯＯ⁻のイオン性基と、式−Ｏ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｑＲ^４の基および式−Ｎ（Ｒ^５）_２の基から選択される非イオン性極性基とを含む。

極性置換基は、式−Ｓｐ−（Ｒ^１）_ｎを有し得、式中、Ｓｐはスペーサー基であり、Ｒ^１は上記の極性基であり、ｎは、少なくとも１、場合により１、２、３または４である。

好ましくは、Ｓｐは以下から選択される：
・１つ以上の非隣接Ｃ原子がＯ、Ｓ、ＮまたはＣ＝Ｏによって置換されていてもよいＣ_１〜２０アルキレンまたはフェニレン−Ｃ_１〜２０アルキレン；
・１つ以上の置換基Ｒ^１以外に、非置換であってもよいか、１つ以上の非極性置換基、場合により１つ以上のＣ_１〜２０アルキル基によって置換されていてもよいＣ_６〜２０アリーレンまたは５〜２０員ヘテロアリーレン、さらに好ましくはフェニレン。

例示的なホストアリーレン繰返し単位は、式（ＩＩＩ）〜（ＶＩ）から選択され：

式中、Ｒ^１３は、各出現時、独立して置換基であり、ｃは、０、１、２、３または４、好ましくは１または２であり、各ｄは、独立して０、１、２または３、好ましくは０または１であり、ｅは、０、１または２、好ましくは２である。

ポリマーの主鎖内の例示的なホスト繰返し単位は以下の通りである：

いくつかの好ましい実施形態では、少なくとも１つのＲ^１３は、本明細書に記載のイオン性基を含むか、それからなるイオン性置換基である。

イオン性基Ｒ^１３は、式−（Ｓｐ）_ｕ−（Ｒ^２）_ｖを有していてもよく、式中、Ｓｐは、上記のスペーサー基であり；ｕは０または１であり；Ｒ^２は、各出現時、イオン性基であり；ｕが０の場合、ｖは１であり；ｕが１の場合、ｖは少なくとも１、場合により１、２または３である。

発光ポリマーの主鎖は、式（Ｉ）の繰返し単位を含み得：

式中、Ａｒ^１はアリーレン基であり；Ｓｐは前述のスペーサー基であり；ｕは０または１であり；Ｒ^２は、極性基、好ましくはイオン性基であり；ｕが０の場合、ｖは１であり、ｕが１の場合、ｖは少なくとも１であり；ｑは少なくとも１であり；Ｒ^１３は、極性であっても極性でなくてもよい非イオン性基である。

好ましいホストアリーレン繰返し単位は式（ＩＶａ）を有する：

式（ＩＶａ）の例示的な繰返し単位は以下の通りである：

ポリマー主鎖に１つ以上の非置換または置換５〜２０員ヘテロアリーレン基を含むか、それらからなる発光繰返し単位には、限定するものではないが、チオフェン繰返し単位、ビチオフェン繰返し単位、ベンゾチアジアゾール繰返し単位およびそれらの組合せが含まれる。例示的なヘテロアリーレン発光繰返し単位には、式（ＶＩＩＩ）、（ＶＩＩＩａ）、（ＩＸ）および（ＩＸａ）の繰返し単位が含まれ：

式中、Ｒ^１３は、各出現時、独立して置換基であり、ｆは、０、１または２である。各Ｒ^１３は、独立して、上記のように極性置換基および非極性置換基から選択され得る。

アリールアミン発光繰返し単位は、式（ＸＩＩ）を有し得：

式中、Ａｒ^８、Ａｒ^９およびＡｒ^１０は、各出現時、独立して置換または非置換アリールまたはヘテロアリールから選択され、ｇは、０、１または２、好ましくは０または１であり、Ｒ^１３は、各出現時、独立して置換基であり、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれ独立して１、２または３である。

ｇが１または２である場合、各出現時に同じであっても異なっていてもよいＲ^９は、好ましくは、アルキル、場合によりＣ_１〜２０アルキル、Ａｒ^１１、およびＡｒ^１１基の分岐鎖または直鎖からなる群から選択され、Ａｒ^１１は、各出現時、独立して置換または非置換アリールまたはヘテロアリールである。

同じＮ原子に直接結合しているＡｒ^８、Ａｒ^９、ならびに存在する場合、Ａｒ^１０およびＡｒ^１１から選択される任意の２つの芳香族基またはヘテロ芳香族基は、直接結合または二価の連結原子もしくは基によって連結され得る。好ましい二価の連結原子および基には、Ｏ、Ｓ；置換Ｎ；および置換Ｃが含まれる。

Ａｒ^８およびＡｒ^１０は、好ましくは、非置換であってもよいか、１つ以上の置換基によって置換されていてもよいＣ_６〜２０アリール、さらに好ましくはフェニルである。

ｇ＝０の場合、Ａｒ^９は、好ましくは、非置換であってもよいか、１つ以上の置換基によって置換されていてもよいＣ_６〜２０アリール、さらに好ましくはフェニルである。

ｇ＝１の場合、Ａｒ^９は、好ましくは、非置換であってもよいか、１つ以上の置換基によって置換されていてもよいＣ_６〜２０アリール、さらに好ましくはフェニルまたは多環芳香族基、例えば、ナフタレン、ペリレン、アントラセンまたはフルオレンである。ｇ＝１の場合、Ａｒ^９がアントラセンであることが特に好ましい。例示的な基Ａｒ^９には、非置換であってもよいか、１つ以上の置換基によって置換されていてもよい以下のものが含まれ、式中、＊はＮへの結合点を表す：

Ｒ^９は、好ましくは、Ａｒ^１１、またはＡｒ^１１基の分岐鎖もしくは直鎖である。Ａｒ^１１は、各出現時、好ましくは、非置換であってもよいか、１つ以上の置換基によって置換されていてもよいフェニルである。

例示的な基Ｒ^９には、それぞれが非置換であってもよいか、１つ以上の置換基によって置換されていてもよい以下のものが含まれ、式中、＊は、Ｎへの結合点を表す：

ｘ、ｙおよびｚは、それぞれ１であることが好ましい。

Ａｒ^８、Ａｒ^９、ならびに存在する場合、Ａｒ^１０およびＡｒ^１１は、それぞれ独立して非置換であるか、１つ以上、場合により１つ、２つ、３つまたは４つの置換基によって置換されている。

置換基は、独立して、本明細書に記載されるように、非極性置換基または極性置換基から選択され得る。

Ａｒ^８、Ａｒ^９、ならびに存在する場合、Ａｒ^１０およびＡｒ^１１の好ましい置換基は、Ｃ_１〜４０ヒドロカルビル、好ましくはＣ_１〜２０アルキルである。

式（ＸＩＩ）の好ましい繰返し単位には、式（ＸＩＩ−１）、（ＸＩＩ−２）および（ＸＩＩ−３）の非置換単位または置換単位が含まれる：

繰返し単位は式（ＸＩＩＩ）のものであり得、式中、ＱおよびＺは、それぞれ独立して芳香族基であり、Ｙは、酸素、硫黄、ＮＨまたはＮＲ^９である：

好ましくは、ＱおよびＺのそれぞれは、独立して、Ｃ_６〜２０アリール、さらに好ましくはフェニルまたは多環芳香族基である。

ポリマーの主鎖内の例示的な発光繰返し単位は以下の通りである：

発光基が、発光ポリマー、例えば、共役または非共役発光ポリマーの主鎖からのペンダントである場合、発光基は、本明細書に記載されるように、アリーレン繰返し単位、ヘテロアリーレン繰返し単位およびアリールアミン繰返し単位から選択され得、発光基は、繰返し単位について示される結合の１つを介してポリマー主鎖に結合しており、繰返し単位の他の結合は、本明細書に記載されるように、Ｈまたは置換基、場合によりＣ_１〜３０ヒドロカルビル基に結合している。

発光基は、ポリマー主鎖に直接結合していてもよいか、二価結合基、場合により、非置換であるか１つ以上のＣ_１〜１２アルキル基によって置換されているフェニレン；および１つ以上の非隣接Ｃ原子がＯ、Ｓ、ＣＯＯ、ＣＯまたはフェニレンによって置換されていてもよいＣ_１〜２０アルキレンから選択される二価結合基によってそれに結合していてもよい。

ペンダント発光基を含む例示的な発光繰返し単位は、以下の通りである：

リン光性共役ポリマーの場合、リン光性基、好ましくは金属錯体、さらに好ましくはイリジウム錯体が、ポリマーの主鎖に、側鎖に、および／または末端基として提供され得る。例示的なリン光性基は、以下の通りであり：

式中、ｎは１でありｕは２であるか、ｎは２でありｕは１である。

ｎが１である場合、発光基は、発光ポリマーの末端基として、または発光ポリマーの主鎖からの側鎖ペンダントとして提供され得る。

ｎが２である場合、発光基は、発光ポリマーの主鎖内の発光繰返し単位であり得る。

他の例示的なリン光性基は、以下の通りである：

上記のイリジウムリン光性基および白金リン光性基は、フォトルミネッセンススペクトルの近赤外領域にピークを有する光を放出し得る。例えば、それらは、６５０ｎｍから最大１２００ｎｍ、場合により７００ｎｍから最大１２００ｎｍのピークを有する光を放出し得る。

上記のイリジウム発光体および白金発光体は、約７００ｎｍ、約７２０ｎｍ、約７４０ｎｍ、約７６０ｎｍ、約７８０ｎｍ、約８００ｎｍ、約８２０ｎｍ、約８４０ｎｍ、約８６０ｎｍ、約８８０ｎｍ、約９００ｎｍ、約９２０ｎｍ、約９４０ｎｍ、約９６０ｎｍ、約９８０ｎｍ、約１０００ｎｍ、約１０２０ｎｍ、約１０４０ｎｍまたは約１０６０ｎｍを超える波長にピークを有する光を放出し得る。

本明細書に記載の発光ポリマーのゲル浸透クロマトグラフィーによって測定されたポリスチレン等価数平均分子量（Ｍｎ）は、約１ｘ１０^３〜１ｘ１０^８、好ましくは１ｘ１０^４〜５ｘ１０^６の範囲であり得る。本明細書に記載の発光ポリマーのポリスチレン等価重量平均分子量（Ｍｗ）は、１ｘ１０^３〜１ｘ１０^８、好ましくは１ｘ１０^４〜１ｘ１０^７であり得る。

コロイド
粒子は、液体中に懸濁された粒子を含むコロイド懸濁液として提供され得る。好ましくは、液体は、水、Ｃ_１〜１０アルコールおよびそれらの混合物から選択される。好ましくは、粒子は、液体中で均一な（凝集していない）コロイドを形成する。

液体は、その中に溶解した塩を含む溶液、場合により緩衝液であり得る。

用途
本開示の粒子は、蛍光性またはリン光性であり得る。好ましくは、粒子は蛍光性である。好ましくは、粒子は、生体分子を検出するための、または生体分子を標識するための蛍光プローブとして使用するためのものである。いくつかの実施形態では、粒子は、ラテラルフローイムノアッセイまたは固体イムノアッセイなどのイムノアッセイで蛍光プローブとして使用され得る。粒子は、蛍光顕微鏡法、フローサイトメトリー、次世代シーケンシング、インビボイメージング、または（１または複数の）発光ポリマーが分析対象の試料と接触させられる任意の他の用途で使用するためのものであってもよい。これらの用途は、患者（該当する場合）を含むか、研究目的であるかどうかにかかわらず、医学用途、獣医学用途または環境用途のためのものであり得る。

本明細書に記載の粒子は、異なる波長を放出する発光ポリマーを有する異なる粒子が使用される多重化アッセイで使用され得る。好ましくは、異なる粒子は、単一の光源からの照明によって放出させることができる。

使用中、粒子の生体分子結合基は、限定するものではないが、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ペプチド、炭水化物、抗体、抗原、酵素、タンパク質およびホルモンを含む標的生体分子に結合し得る。生体分子結合基は、標的生体分子に従って選択され得ることが理解されるであろう。

分析される試料は、粒子、例えば、コロイド懸濁液中の粒子と接触させられ得る。標的生体分子は、粒子と接触させられる表面に固定化され得る。

いくつかの実施形態では、粒子は、乾燥した形態、場合により凍結乾燥された形態で保存され得る。

［実施例１］
ホスト繰返し単位１を形成するための９７ｍｏｌ％のモノマー（５０ｍｏｌ％のジボロン酸エステルモノマーおよび４７ｍｏｌ％のジブロモモノマー）および発光繰返し単位１を形成するための３ｍｏｌ％のジブロモモノマー（異性体の混合物）のスズキ重合によって、緑色発光ポリマーである発光ポリマー実施例１（ＬＥＰ１）を形成した。このプロセスによって形成されたＬＥＰ１は、発光繰返し単位によって鎖に沿ったランダムな点で中断されたフルオレン繰返し単位の鎖を含有することが理解されるであろう。このプロセスによって形成された発光繰返し単位は隣接していないことが理解されるであろう。

参照によりその内容が本明細書に組み込まれる国際公開第２０１８／０６０７２２号に記載されているプロセスによって、ＬＥＰ１を含有する溶液中でのテトラエチルオルトシリケートの重合によって、ナノ粒子を形成した。

［実施例２］
ＬＥＰ１の代わりに、赤色発光ポリマーである発光ポリマー実施例２（ＬＥＰ２）を使用したことを除いて、実施例１について記載したようにナノ粒子を形成した。

発光繰返し単位１を形成するためのモノマーの代わりに、発光繰返し単位２を形成するためのジブロモモノマーを使用してＬＥＰ２を形成したことを除いて、ＬＥＰ１について記載したようにＬＥＰ２を形成した：

［比較例１］
ＬＥＰ１の代わりに、緑色発光ポリマーである比較発光ポリマー１（比較ＬＥＰ１）を使用したことを除いて、実施例１について記載したようにナノ粒子を形成した。

ホスト繰返し単位１を形成するための７０ｍｏｌ％のモノマー（５０ｍｏｌ％のジボロン酸エステルモノマーおよび２０ｍｏｌ％のジブロモモノマー）および発光繰返し単位３を形成するための３０ｍｏｌ％のモノマーを重合することによって、比較ＬＥＰ１を形成した：

ポリマーの溶解度
固体ポリマーを秤量してガラスバイアルに入れることによって、溶解度が測定され得る。次いで、必要な量の極性溶媒（例えばメタノール）を加え、続いて小さなマグネチックスターラーを加える。次に、バイアルにしっかりと蓋をし、６０℃で予熱したホットプレート上に３０分間撹拌しながら置く。次いで、使用前にポリマー溶液を室温まで冷却する。ポリマー溶液は、ポリマーを含むバイアルを室温で３０分間超音波処理することによっても調製することができる。目視観察によって、白色光および３６５ｎｍのＵＶ光の下で、ポリマーの溶解度を試験する。

結果
以下の形態の各発光ポリマーについて、発光スペクトルおよび吸収スペクトルを測定した：
・溶液；
・ポリマーの溶液をスピンコーティングすることによって形成されたフィルム；および
・上記のナノ粒子。

Ｃａｒｙ ５０００ ＵＶ−ｖｉｓ−ＩＲ分光計を使用して、メタノール中のＵＶ／ｖｉｓスペクトルを記録した。励起用の水銀ショートアークランプ（λ_ｅｘ＝３６５ｎｍ）、および検出器としてのＯｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ ２０００＋分光計とともに、Ｏｌｙｍｐｕｓ ＢＸ６２顕微鏡を使用して、同じ分散剤中のフォトルミネッセンススペクトルを記録した。

図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれ、ＬＥＰ１の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示しており、溶液中、フィルム内およびナノ粒子内のＬＥＰ１の吸収スペクトルは類似している。発光は、発光繰返し単位１から約５００〜５５０ｎｍで観察される。ポリマー内のこの繰返し単位の割合が小さい（３ｍｏｌ％）ことは、ポリマーが溶液中にある場合、フルオレンホスト繰返し単位からも約４００ｎｍでの発光が観察されることを意味する。ただし、ナノ粒子内の発光繰返し単位１からの発光の割合ははるかに大きく、ＬＥＰ１のニートフィルムで観察されたものに近い。いかなる理論にも拘束されることを望まないが、これは、ポリマー鎖がナノ粒子内で互いに近接して保持されることにより、ホスト繰返し単位から発光繰返し単位１への効率的なエネルギー移動が可能になることに起因する可能性がある。

図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、溶液中、フィルム内およびナノ粒子内のＬＥＰ２の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示している。発光は、発光繰返し単位２から約６５０ｎｍで観察される。ポリマー内のこの繰返し単位の割合が小さいことは、ポリマーが溶液中にある場合、フルオレンホスト繰返し単位からも実質的な発光が観察されることを意味する。ただし、ナノ粒子内の発光繰返し単位１からの発光の割合ははるかに大きく、ＬＥＰ２のニートフィルムで観察されたものに近い。

比較ＬＥＰ１の吸収スペクトルおよび発光スペクトルをそれぞれ示す図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、溶液中に存在しないフィルムでは、吸収ピークは４００〜５００ｎｍ付近に現れる。いかなる理論にも拘束されることを望まないが、この吸収ピークは、このポリマー内の発光繰返し単位の比較的高い濃度に起因する。これにより、比較ＬＥＰ１が単一の照明源から約３８０〜４００ｎｍで励起エネルギーを効率的に吸収する能力が制限される。

Claims (36)

1. 無機マトリックス材料と発光ポリマーとを含む発光粒子であって、前記発光ポリマーが、発光基とホスト繰返し単位とを含み、前記ホスト繰返し単位のバンドギャップが、前記発光基のバンドギャップよりも大きく、前記発光基が、前記発光ポリマーの１０ｍｏｌ％以下を構成する発光粒子。
2. 前記ポリマーが、前記発光基を含む発光繰返し単位を含む、請求項１に記載の発光粒子。
3. 前記発光ポリマーが共役ポリマーである、請求項１または２に記載の発光粒子。
4. 前記ホスト繰返し単位が、非置換であっても１つ以上の置換基によって置換されていてもよく、かつ３つ以下の縮合芳香環を含むアリーレン繰返し単位である、請求項３に記載の発光粒子。
5. 前記発光基が、前記ポリマーの主鎖内の発光繰返し単位であり、前記発光基が、非置換であるか、１つ以上の置換基によって置換されている、請求項３または４に記載の発光粒子。
6. 前記発光繰返し単位が、非置換であっても１つ以上の置換基によって置換されていてもよいヘテロアリーレン繰返し単位およびアリールアミン繰返し単位から選択される、請求項５に記載の発光粒子。
7. 前記ホスト繰返し単位が、非置換であっても１つ以上の置換基によって置換されていてもよいフルオレン繰返し単位である、請求項６に記載の発光粒子。
8. 前記発光基が、前記発光ポリマーの繰返し単位の置換基である、請求項１から４のいずれか一項に記載の発光粒子。
9. 前記発光繰返し基が、前記ポリマーの５ｍｏｌ％以下を構成する、請求項１から８のいずれか一項に記載の発光粒子。
10. 前記発光ポリマーの吸収スペクトルの吸収ピーク波長が、前記発光ポリマーの発光スペクトルの発光ピーク波長よりも少なくとも１００ｎｍ短い、請求項１から９のいずれか一項に記載の発光粒子。
11. 前記粒子が、標的生体分子に結合するように構成された生体分子結合基を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の発光粒子。
12. 前記無機マトリックスがシリカを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の発光粒子。
13. 液体中に懸濁された請求項１から１２のいずれか一項に記載の発光粒子を含むコロイド懸濁液。
14. 前記液体がプロトン性液体である、請求項１３に記載のコロイド懸濁液。
15. 前記プロトン性液体が、その中に溶解した１つ以上の塩を含む、請求項１４に記載のコロイド懸濁液。
16. 前記発光ポリマーの存在下でのシリカモノマーの重合による前記シリカの形成を含む、請求項１２に記載の発光粒子を調製するための方法。
17. 生体分子をマーキングする方法であって、請求項１から１２のいずれか一項に記載の発光粒子に前記生体分子を結合する工程を含む方法。
18. 発光基とホスト繰返し単位とを含む発光ポリマーであって、前記ホスト繰返し単位のバンドギャップが、前記発光基のバンドギャップよりも大きく、前記発光基が、前記発光ポリマーの１０ｍｏｌ％以下を構成し、前記ポリマーが、２０℃で水またはＣ_１〜８アルコール中で少なくとも０．１ｍｇ／ｍＬの溶解度を有する発光ポリマー。
19. 発光基と、イオン性基によって置換されたホスト繰返し単位とを含む発光ポリマーであって、前記ホスト繰返し単位のバンドギャップが、発光基のバンドギャップよりも大きく、前記発光基が、前記発光ポリマーの１０ｍｏｌ％以下を構成する発光ポリマー。
20. 前記ポリマーが、２０℃で水またはＣ_１〜８アルコール中で少なくとも０．５ｍｇ／ｍＬまたは少なくとも０．７ｍｇ／ｍＬの溶解度を有する、請求項１８または請求項１９のいずれか一項に記載の発光ポリマー。
21. 前記ポリマーが、前記発光基を含む発光繰返し単位を含む、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の発光ポリマー。
22. 前記ポリマーが、少なくとも１つのホスト繰返し単位を含み、各ホスト繰返し単位が、少なくとも１つのイオン性基によって置換されている、請求項１８から２１のいずれか一項に記載の発光ポリマー。
23. 前記ホスト繰返し単位が、前記イオン性基によって置換されているアリーレン繰返し単位である、請求項１９に従属する、請求項１９から２２のいずれか一項に記載の発光ポリマー。
24. 前記イオン性基がＣＯＯ⁻基である、請求項１９に従属する、請求項１９から２３のいずれか一項に記載の発光ポリマー。
25. 前記発光ポリマーが共役ポリマーである、請求項１８から２４のいずれか一項に記載の発光ポリマー。
26. 前記発光基が、前記ポリマーの主鎖内の発光繰返し単位であり、前記発光基が、非置換であるか、１つ以上の置換基によって置換されている、請求項１８から２５のいずれか一項に記載の発光ポリマー。
27. 前記発光繰返し単位が、非置換であっても１つ以上の置換基によって置換されていてもよいヘテロアリーレン繰返し単位およびアリールアミン繰返し単位；ならびに金属錯体から選択される、請求項１８から２６のいずれか一項に記載の発光ポリマー。
28. 前記発光繰返し単位が、イリジウム金属錯体または白金金属錯体である、請求項２７に記載の発光ポリマー。
29. 前記発光ポリマーの主鎖が、式（Ｉ）の繰返し単位を含み：
    

    

    式中、Ａｒ^１はアリーレン基であり；Ｓｐはスペーサー基であり；ｕは０または１であり；Ｒ^２はイオン性基であり；ｕが０の場合、ｖは１であり、ｕが１の場合、ｖは少なくとも１であり；ｑは少なくとも１であり；Ｒ^１３は、極性であっても極性でなくてもよい非イオン性基であり；ｄは、０または正の整数である、請求項１８から２８のいずれか一項に記載の発光ポリマー。
30. 式（Ｉ）の前記繰返し単位が、式（ＩＶａ）の繰返し単位であり：
    

    

    式中、Ｒ^１３、Ｓｐ、Ｒ^１およびｖは、各出現時、独立して、請求項２５に定義された通りである、請求項１８から２９のいずれか一項に記載の発光ポリマー。
31. 前記発光基が、前記発光ポリマーの繰返し単位の置換基である、請求項１８から３０のいずれか一項に記載の発光ポリマー。
32. 前記発光繰返し基が、前記ポリマーの５ｍｏｌ％以下を構成する、請求項１８から３１のいずれか一項に記載の発光ポリマー。
33. 前記発光ポリマーの吸収スペクトルの吸収ピーク波長が、前記発光ポリマーの発光スペクトルの発光ピーク波長よりも少なくとも１００ｎｍ短い、請求項１８から３２のいずれか一項に記載の発光ポリマー。
34. 請求項１８から３３のいずれか一項に記載の発光ポリマーを含む溶液。
35. 前記溶液が、水、Ｃ_１〜８アルコールまたはＣ_１〜４アルコール溶液である、請求項３４に記載の溶液。
36. 溶液中の前記ポリマーが、２０℃で少なくとも約０．１、少なくとも約０．５または少なくとも約０．７ｍｇ／ｍＬの溶解度を有する、請求項３４または請求項３５のいずれか一項に記載の溶液。

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