JP2022503966A - ポリマー発色団、それを含む組成物、並びにそれらを調製する方法及び使用する方法 - Google Patents

ポリマー発色団、それを含む組成物、並びにそれらを調製する方法及び使用する方法 Download PDF

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フー，ゴンファン
リュー，ルイ
リュー，シジャ
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Abstract

Figure 2022503966000001
色素、ポリマー、及び任意的に、バイオコンジュゲート基を含むポリマー発色団が本明細書に記載されている。該ポリマー発色団は、下記によって表される構造を有しうる：A-B-C、又はC-A-B、ここで、Aは色素であり、Bは、1以上の疎水性ユニットと1以上の親水性ユニットとを含むポリマーであり、Cは任意的であり、ここで、Cは、存在する場合には、バイオコンジュゲート基を含む。また、該ポリマー発色団を含む組成物、並びに該ポリマー発色団を調製する方法及び使用する方法がまた、本明細書に記載されている。
【選択図】図１

Description

政府支援声明
本発明は、エネルギー省によって授与された助成金番号DE-SC0001035の下で政府の支援を受けてなされた。政府は本発明に対して一定の権利を有する。
本発明は、一般に、色素、ポリマーセグメント、及び任意的に、バイオコンジュゲート基(bioconjugate group)、を含むポリマー発色団(polymeric chromophores)に関する。本発明はまた、該ポリマー発色団を含む組成物、並びにそれを調製する方法及び使用する方法に関する。
発色団の多くの用途は水性溶液中で行われるが、ほとんどの有機発色団は疎水性であるか又はわずかに極性である。発色団をカプセルに入れる為の多くのアプローチがある、合成の単純さ、発蛍光団－発蛍光団のクエンチングの欠如、及び単一の生体共役反応可能な基(bioconjugatable group)の存在の基準を未だ満たしているものはない。
本発明の第1の観点は、下記によって表される構造を有する化合物に向けられている、
A-B-C、又は
C-A-B
ここで、
Ａは色素(例えば、発蛍光団)であり、ここで任意的に、該色素は約150ダルトン(Da)～約3,000Daの範囲の分子量を有する、
Ｂは、1以上の疎水性ユニットと1以上の親水性ユニットとを含むポリマーであり、ここで任意的に、該ポリマーは、約1,000Da、5,000Da又は10,000Daから、約175,000Daまでの範囲の分子量を有し、及び
Cは任意的であり、ここで、Ｃはバイオコンジュゲート基を含む。
本発明の他の観点は、本発明の化合物及び任意的に、水、を含む組成物に向けられている。また、本発明の観点は、粒子(例えば、コア及びシェルを含む粒子)を含む組成物に向けられており、ここで、該粒子は、下記によって表される構造を有する化合物を含む、
A-B-C、又は
C-A-B
ここで、
Ａは色素(例えば、発蛍光団)であり、
Ｂは、1以上の疎水性ユニットと1以上の親水性ユニットとを含むポリマーであり、
Cは任意的であり、ここで、Ｃはバイオコンジュゲート基を含む、並びに、
水。
本発明の更なる観点は、化合物を調製する方法であって、疎水性モノマーと親水性モノマーとを重合して、コポリマーを用意すること、色素を、該コポリマーの第１の部分(例えば、終末部又は末端部)に結合させ、それによって該化合物を用意すること、及び、任意的に、バイオコンジュゲート基を、該コポリマーの第２の部分(例えば、他の終末部又は末端部)に結合させること、及び／又は任意的に、該化合物を架橋することを含む、上記方法に向けられている。該疎水性モノマーと該親水性モノマーとを重合することは、開始剤(例えば、臭化物開始剤)、触媒(例えば、ルテニウム触媒)、及び任意的に助触媒、の存在下で、リビングラジカル重合を介して重合化して、上記コポリマーを用意することを含みうる。
本発明の他の観点は、本発明の方法に従って調製される化合物に向けられている。
また、本発明の実施態様に従うと、例えばフローサイトメトリー等において、本発明の化合物を使用する方法及び／又は本発明の組成物を使用する方法が提供される。
本発明の更なる観点は、フローサイトメトリーを用いて、細胞及び／又は粒子を検出する方法に向けられており、該方法は、細胞及び／又は粒子を本発明の化合物で標識付けすること、そして該化合物をフローサイトメトリーによって検出し、それによって該細胞及び／又は粒子を検出することを含む。
本発明の他の観点は、組織及び／又は因子(agent)(例えば、細胞、感染性因子(infecting agent)等)を検出する方法に向けられており、該方法は、本発明の化合物又は本発明の組成物を対象に投与すること、ここで任意的に、該化合物は、前記組織及び／又は因子と会合する、そして、該対象内の該化合物を検出し、それによって該細胞及び／又は粒子を検出することを含む。
本発明の更なる観点は、本発明の1以上の(例えば、1、2、3、4、5、6又はそれ以上)の化合物を含む生体分子(例えば、細胞、抗体等)に向けられている。
1つの実施態様に関して記載された本発明の観点が、それに関連して具体的に記載されていないが、異なる実施態様に組み込まれうることに留意されたい。すなわち、任意の実施態様の全ての実施態様及び／又は特徴が、任意の方法及び／又は組み合わせにおいて組み合わされることができる。出願人は最初に提出された特許請求の範囲を変更する権利、及び／又はそれに応じて新たな特許請求の範囲を提出する権利、これには最初にそのように特許請求の範囲に記載されたものではないが、他の請求項又は請求項クレームの特徴に依存し及び／又は組み込むために、最初に提出された特許請求の範囲を補正することができる権利を包含する、を留保する。本発明のこれらの及び他の目的及び／又は観点が、以下に記載される明細書において詳細に説明されている。本発明の更なる特徴、利点及び詳細は図面及び以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読むことから当業者によって理解されるであろう。そして、そのような説明は本発明の単なる例示である。
図1は、本発明の実施態様に従う例示的なポリマー発色団の概略図を示す。 図2は、コポリマー7(実線)と、クロリンをロードされたコポリマーF2(破線)とのSEC溶出トレースである。サンプルがTHFで溶出され、そして示差屈折率検出器で検出された。 図3は、３つの異なる吸収スペクトルを示す。パネル(A)は、CH2Cl2中のD1の吸収スペクトル(実線)、並びにμM濃度での水中のF1の吸収スペクトル(破線)及び発光スペクトル(点線)を示す。パネル(B)は、CH2Cl2中のD2の吸収スペクトル(実線)、並びにμM濃度での水中のF2の吸収スペクトル(破線)及び発光スペクトル(点線)を示す。パネル(C)は、トルエン中のD3の吸収スペクトル(実線)、並びにμM濃度での水中のF3の吸収スペクトル(破線)及び発光スペクトル(点線)を示す。全てのスペクトルが室温で測定された。 図4は、10mg/mL(A)、5mg/mL(B)及び1.0mg/mL(C)でのF-2の動的光散乱(DLS：dynamic light scattering)のサイズ・データを示す。 図5は、1.0M NaCl溶液(上部)における及び水(下部)におけるF-2の吸収スペクトルを示す。 図6は、1.0M NaCl溶液(上部)における及び水(下部)における発光スペクトルを示す。 図7は、1.0M NaCl水性溶液における種々の濃度でのF-Phの2つのバッチについてのDLSデータを示す。 図8は、様々なカチオンの存在下で、水中のポッド-ローダミン(Pod-Rhodamine)の吸収スペクトル(左側)及び発光スペクトル(右側)を示す。 図9は、Au(III)(上部のグラフ)の蛍光滴定スペクトル及びHg(II)(下部のグラフ)の蛍光滴定スペクトルを示す。 図10は、室温でのPBSバッファ(10mM NaH2PO4，150mM NaCl，pH=7.35)におけるF-PhのDLSデータを示す。 図11は、様々なの濃度のNaCl溶液におけるF-PhのDLSデータを示す。 図12は、室温での、様々な濃度のNaCl溶液及びPBSバッファ(10mM NaH2PO4，150mM NaCl，pH=7.35)におけるユニマー(DLSによる)のパーセンテージのグラフを示す。 図13は、室温での様々な濃度のNaCl溶液におけるP-S5-CD1(28kDa)のDLSデータを示す。 図14は、室温でのPBSバッファ(10mM NaH2PO4，150mM NaCl，pH7.35)におけるP-S5-CD1(28kDa)のDLSデータを示す。 図15は、室温での、様々な濃度のNaCl溶液及びPBSバッファ(10mM NaH2PO4，150mM NaCl，pH7.35)におけるユニマー(DLSによる)のパーセンテージのグラフを示す。 図16は、室温でのPBSバッファ(10mM NaH2PO4，150mM NaCl，pH7.35)におけるF-Ph及びF-PMIのDLSデータを示す。 図17は、室温でのPBSバッファ(10mM NaH2PO4，150mM NaCl，pH7.35)におけるP-S5-CD1(28kDa)及びP-S5-CD1(28kDa)-PMIのDLSデータを示す。 図18は、室温でのPBSバッファ(10mM NaH2PO4，150mM NaCl，pH7.35)における異なる分子量を有するP-S5-CD1-PMIコンジュゲートのDLSデータを示す。 図19は、室温でのPBSバッファ(10mM NaH2PO4，150mM NaCl，pH7.35)における、同じ分子量であるがペンダントの異なる比を有する3つのポリマー-PMIコンジュゲートのDLSデータを示す。
本発明は、本発明の実施態様が示されている添付の図面を参照して、本明細書の以下により完全に説明されている。しかしながら、本発明は、多くの種々の形態で具現化され得、且つ本明細書に記載された実施態様に限定されると解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施態様は、本開示が徹底的且つ完全であり、及び本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。
本明細書において本発明の詳細な説明で使用されている語は、特定の実施態様を説明することのみを目的としており、且つ本発明を限定することを意図されるものでない。本発明の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲において使用されている通り、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他のことを示さない限り、複数形をまた含むことを意図されている。
別段の定義がされない限り、本明細書において使用される全ての語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。さらに、語、例えば一般的に使用される辞書で定義されている通りの語、は、本出願及び関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、及び、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想的な又は過度に形式的な意味で解釈されるべきでないことが理解されるであろう。本明細書の本発明の詳細な説明で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、且つ本発明を限定することを意図するものではない。本明細書で言及されるすべての刊行物、特許出願、特許及び他の参考文献は、それらの全体が参照によって組み込まれる。用語が矛盾する場合には、本明細書が優先される。
また、本明細書において使用される場合に、「及び／又は」は、関連付けられたリストされた項目の1以上のありとあらゆる可能な組み合わせ、並びに代替（「又は」）で解釈される場合の組み合わせの欠如を云い且つ包含する。
文脈が別段の指示をしない限り、本明細書において記載される本発明の様々な特徴が任意の組み合わせで使用されることができることが特に意図されている。さらに、本発明はまた、本発明の幾つかの実施形態において、本明細書に記載された任意の特徴又は該特徴の組み合わせを除外又は省略されることができることを企図する。説明の為に、錯体が成分A、B及びCを含むことを本願明細書が述べている場合に、A、B若しくはCのいずれか又はそれらの組み合わせが省略されて且つ放棄されることができることが特に意図されている。
本明細書において使用される場合に、移行句「本質的に～からなる」(及び文法上の変形)は、特許請求の範囲に記載された発明の「基本的及び新規の1以上の特性に実質的に影響を及ぼさないもの」と記載された材料又は工程を包含すると解釈されるべきである。In re Herz，537 F.2d 549，551-52，190U.S.P.Q. 461，463（CCPA 1976）を参照（原文の強調）；MPEP§2111.03をまた参照。従って、本明細書において使用される場合に、語「本質的に～からなる」は、「を含む」と同等であると解釈されるべきでない。
本明細書において使用される場合に、「例」、「例示的な」及びそれらの文法上の変形は、本明細書において議論された非限定的な例及び／又は変形の実施態様を云うことが意図され、且つ1以上の他の実施態様と比較された、本明細書において議論された1以上の実施態様の優先性を示すことが意図されるものでない。
測定可能な値、例えば量又は濃度等、が言及される場合において本明細書において使用される場合に、語「約」は、特定された値の±10%、±5%、±1%、±0.5%又はさらには±0.1%の変動並びに該特定された値を包含することが意味される。例えば、Xが測定可能な値である場合に、「約X」は、X並びに、Xの±10%、±5%、±1%、±0.5%又はさらには±0.1%の変動を含むことが意味される。測定可能な値の為に本明細書において提供される範囲は、他の任意の範囲及び／又はそれらの中の個々の値を含みうる。
本明細書において化学分子に関連して使用される場合に、「誘導体」は、親分子実体と比較して修飾された(例えば、除去された、置換された等)、1以上の原子(例えば、水素原子)、官能基及び／又は結合を有する化学分子を云う。例えば、色素の誘導体は、別の基又は残基への共有結合を容易にする為に(例えば、ポリマーへの共有結合を容易にする為に)修飾された(例えば、除去された)１以上の原子(例えば、水素原子)及び／又は官能基を有する親色素化合物を云いうる。幾つかの実施態様において、誘導体は、親分子実体の吸収スペクトルを変化させる官能基(例えば、置換基及び／又は助色団)を含みうる。
本明細書において単独で又は別の基の一部として使用される場合に、「アルキル」は、1～20の炭素原子を含む直鎖又は分岐鎖の炭化水素を云い、それはC1～C20アルキルと云われることができる。アルキルの代表的な例は、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、n-ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、n-ヘキシル、3-メチルヘキシル、2,2-ジメチルペンチル、2,3-ジメチルペンチル、n-ヘプチル、n-オクチル、n-ノニル、n-デシル等を包含するが、それらに限定されない。本明細書において使用される場合に、「低級アルキル」は、アルキルのサブセットであり、及び幾つかの実施態様において、1～4の炭素原子を含む直鎖又は分岐鎖の炭化水素基を云う。低級アルキルの代表的な例は、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル等を包含するが、それらに限定されない。語「アルキル」又は語「低級アルキル」は、別段の指示がない限り、置換された及び置換されていないアルキル又は低級アルキルの両方を包含することが意図され、及びこれらの基は下記から選択される基で置換されうる：ハロゲン原子、アルキル、ハロアルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロシクロ、ヘテロシクロアルキル、ヒドロキシル、アルコキシ(それによって、ポリアルコキシ、例えばポリエチレングリコール、を生成する)、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、ハロアルコキシ、シクロアルコキシ、シクロアルキルアルキルオキシ、アリールオキシ、アリールアルキルオキシ、ヘテロシクロオキシ、ヘテロシクロアルキルオキシ、メルカプト、アルキル-S(O)m、ハロアルキル-S(O)m、アルケニル-S(O)m、アルキニル-S(O)m、シクロアルキル-S(O)m、シクロアルキルアルキル-S(O)m、アリール-S(O)m、アリールアルキル-S(O)m、ヘテロシクロ-S(O)m、ヘテロシクロアルキル-S(O)m、アミノ、カルボキシ、アルキルアミノ、アルケニルアミノ、アルキニルアミノ、ハロアルキルアミノ、シクロアルキルアミノ、シクロアルキルアルキルアミノ、アリールアミノ、アリールアルキルアミノ、ヘテロシクロアミノ、ヘテロシクロアルキルアミノ、二置換されたアミノ、アシルアミノ、アシルオキシ、エステル、アミド、スルホンアミド、尿素、アルコキシアシルアミノ、アミノアシルオキシ、ニトロ又はシアノ、ここでm=0、1、2又は3である。
本明細書において単独で又は別の基の一部として使用される場合に、「アルケニル」は、直鎖において1～8の二重結合を含むことができる1～20の炭素原子(又は低級アルケニル中、1～4の炭素原子)を含む直鎖又は分岐鎖の炭化水素を云い、且つC1～C20アルケニルとして云われることができる。アルケニルの代表的な例は、ビニル、2-プロペニル、3-ブテニル、2-ブテニル、4-ペンテニル、3-ペンテニル、2-ヘキセニル、3-ヘキセニル、2,4-ヘプタジエン等を包含するが、それらに限定されない。語「アルケニル」又は語「低級アルケニル」は、別段の指示がない限り、置換された及び置換されていないアルケニル又は低級アルケニルの両方を包含することが意図され、及びこれらの基は、上記のアルキル及び低級アルキルに関連して記載された通りの基で置換されうる。
本明細書において単独で又は別の基の一部として使用される場合に、「アルキニル」は、直鎖において1つの三重結合を含む1～20の炭素原子(又は低級アルキニル中、1～4の炭素原子)を含む直鎖又は分岐鎖の炭化水素を云い、且つC1～C20アルキニルとして云われることができる。アルキニルの代表的な例は、2-プロピニル、3-ブチニル、2-ブチニル、4-ペンチニル、3-ペンチニル等を包含するが、それらに限定されない。語「アルキニル」又は語「低級アルキニル」は、別段の指示がない限り、置換された及び置換されていないアルキニル又は低級アルキニルの両方を包含することが意図され、及びこれらの基は、上記のアルキル及び低級アルキルに関連して記載された同じ基で置換されうる。
本明細書において使用される場合に、「ハロゲン原子」は、任意の適切なハロゲン原子、例えば-F、-Cl、-Br及び-Iを包含するハロゲン原子、を云う。
本明細書において使用される場合に、「メルカプト」は-SH基を云う。
本明細書において使用される場合に、「アジド」は-N3基を云う。
本明細書において使用される場合に、「シアノ」は-CN基を云う。
本明細書において使用される場合に、「ヒドロキシル」は-OH基を云う。
本明細書において使用される場合に、「ニトロ」は-NO2基を云う。
本明細書において単独で又は別の基の一部として使用される場合に、「アルコキシ」は、酸素原子基，-O-，を介して親分子残基に付加された、本明細書において定義されているアルキル基又は低級アルキル基(従って、置換されたバージョン、例えばポリアルコキシ、を含む)を云う。アルコキシの代表的な例は、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、2-プロポキシ、ブトキシ、tert-ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ等を包含するが、それらに限定されない。
本明細書において単独で又は別の基の一部として使用される場合に、「アシル」は-C(O)R基を云い、ここで、Rは、任意の適切な置換、例えばアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル又は本明細書において記載されている他の適切な置換基である。
本明細書において単独で又は別の基の一部として使用される場合に、「ハロアルキル」は、本明細書において定義されているアルキル基を通じて親分子残基に付加された、本明細書において定義されている少なくとも一つのハロゲン原子を云う。ハロアルキルの代表的な例は、クロロメチル、2-フルオロエチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、2-クロロ-3-フルオロペンチル等を包含するが、それらに限定されない。
本明細書において単独で又は別の基の一部として使用される場合に、「アルキルチオ」は、本明細書において定義されているチオ残基を通じて親分子残基に付加された、本明細書において定義されているアルキル基を云う。アルキルチオの代表的な例は、メチルチオ、エチルチオ、tert-ブチルチオ、ヘキシルチオ等を包含するが、それらに限定されない。
本明細書において単独で又は別の基の一部として使用される場合に、「シクロアルキル」は、1～20の炭素原子を含む飽和又は部分的に不飽和の環状炭化水素基(任意的に、下記で議論される複素環式基中で置換された炭素原子を有する)を云う。シクロアルキル基は、0、1、2、又はそれ以上の二重結合又は三重結合を含みうる。シクロアルキルの代表的な例は、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、シクロオクチル及びシクロドデシルを包含する。これら環は任意的に、本明細書において記載されている追加の置換基、例えばハロゲン原子又は低級アルキルで置換されうる。語「シクロアルキル」は、一般的であり且つ特に明記されない限り、以下で議論された複素環式基を包含することが意図される。
本明細書において単独で又は別の基の一部として使用される場合に、「複素環式基」又は「ヘテロシクロ」は、脂肪族(例えば、完全に又は部分的に飽和したヘテロシクロ)、又は芳香族(例えば、ヘテロアリール)単環式系又は二環式系を云う。単環式系は、酸素、窒素及び硫黄から独立して選択される1、2、3又は4個のヘテロ原子を含む任意の5員環又は6員環によって例示される。該5員環は0～2個の二重結合を有し、及び該6員環は0～3個の二重結合を有する。単環式系の代表的な例は、アゼチジン、アゼピン、アジリジン、ジアゼピン、1,3-ジオキソラン、ジオキサン、ジチアン、フラン、イミダゾール、イミダゾリン、イミダゾリジン、イソチアゾール、イソチアゾリン、イソチアゾリジン、イソキサゾール、イソキサゾリン、イソキサゾリジン、モルホリン、オキサジアゾール、オキサジアゾリン、オキサジアゾリジン、オキサゾール、オキサゾリン、オキサゾリジン、ピペラジン、ピペリジン、ピラン、ピラジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピラゾリジン、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピロール、ピロリン、ピロリジン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロチオフェン、テトラジン、テトラゾール、チアジアゾール、チアジアゾリン、チアジアゾリジン、チアゾール、チアゾリン、チアゾリジン、チオフェン、チオモルホリン、チオモルホリンスルホン、チオピラン、トリアジン、トリアゾール、トリチアン等を包含するが、それらに限定されない。二環式系は、本明細書において定義されるアリール基、本明細書において定義されているシクロアルキル基又は本明細書において定義されている他の単環式系に融合された上記単環式系のいずれかによって例示される。二環式系の代表的な例は例えば、ベンズイミダゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾチアジアゾール、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサジアゾール、ベンゾキサゾール、ベンゾフラン、ベンゾピラン、ベンゾチオピラン、ベンゾジオキシン、1,3-ベンゾジオキソール、シンノリン、インダゾール、インドール、インドリン、インドリジン、ナフチリジン、イソベンゾフラン、イソベンゾチオフェン、イソインドール、イソインドリン、イソキノリン、フタラジン、プリン、ピラノピリジン、キノリン、キノリジン、キノキサリン、キナゾリン、テトラヒドロイソキノリン、テトラヒドロキノリン、チオピラノピリジン等を包含するが、それらに限定されない。これらの環は、その四級化誘導体を包含し、且つ下記から選択される基で任意的に置換されうる：ハロゲン原子、アルキル、ハロアルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロシクロ、ヘテロシクロアルキル、ヒドロキシル、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、ハロアルコキシ、シクロアルコキシ、シクロアルキルアルキルオキシ、アリールオキシ、アリールアルキルオキシ、ヘテロシクロオキシ、ヘテロシクロアルキルオキシ、メルカプト、アルキル-S(O)m、ハロアルキル-S(O)m、アルケニル-S(O)m、アルキニル-S(O)m、シクロアルキル-S(O)m、シクロアルキルアルキル-S(O)m、アリール-S(O)m、アリールアルキル-S(O)m、ヘテロシクロ-S(O)m、ヘテロシクロアルキル-S(O)m、アミノ、アルキルアミノ、アルケニルアミノ、アルキニルアミノ、ハロアルキルアミノ、シクロアルキルアミノ、シクロアルキルアルキルアミノ、アリールアミノ、アリールアルキルアミノ、ヘテロシクロアミノ、ヘテロシクロアルキルアミノ、二置換されたアミノ、アシルアミノ、アシルオキシ、エステル、アミド、スルホンアミド、尿素、アルコキシアシルアミノ、アミノアシルオキシ、ニトロ又はシアノ、ここで、m=0、1、2又は3である。
本明細書において単独で又は別の基の一部として使用される場合に、「アリール」は、1以上の芳香族環を有する、単環式系、炭素環式系又は二環式系、炭素環式縮合環系を云う。アリールの代表的な例は、アズレニル、インダニル、インデニル、ナフチル、フェニル、テトラヒドロナフチル等を包含するが、それらに限定されない。語「アリール」は、別段の指示がない限り、置換された及び置換されていないアリールの両方を含むことが意図され、及びこれらの基は、上記のアルキル及び低級アルキルに関連して記載された同じ基で置換されうる。
本明細書において単独で又は別の基の一部として使用される場合に、「アリールアルキル」は、本明細書において定義されているアルキル基を通じて親分子残基に付加された、本明細書において定義されているアリール基を云う。アリールアルキルの代表的な例は、ベンジル、2-フェニルエチル、3-フェニルプロピル、2-ナフト-2-イルエチル等を包含するが、それらに限定されない。
本明細書において使用される場合に、「アミノ」は-NH2基を意味する。
本明細書において単独で又は別の基の一部として使用される場合に、「アルキルアミノ」は-NHR基を意味し、ここで、Rはアルキル基である。
本明細書において単独で又は別の基の一部として使用される場合に、「エステル」は-C(O)OR基を云い、ここで、Rは任意の適切な置換基、例えばアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル又はアリール、である。
本明細書において使用される場合に、「ホルミル」は-C(O)H基を云う。
本明細書において使用される場合に、「カルボン酸」は-C(O)OH基を云う。
本明細書において使用される場合に、「スルホキシル」は式-S(O)Rの化合物を云い、ここで、Rは任意の適切な置換基、例えばアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル又はアリール、である。
本明細書において使用される場合に、「スルホニル」は式-S(O)(O)Rの化合物を云い、ここで、Rは任意の適切な置換基、例えばアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル又はアリール、である。
本明細書において使用される場合に、「スルホネート」は、スルホン酸の塩(例えば、ナトリウム(Na)塩)及び／又は式-S(O)(O)ORの化合物を云い、ここで、Rは任意の適切な置換基、例えばアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル又はアリールである。
本明細書において使用される場合に、「スルホン酸」は、式-S(O)(O)OHの化合物を云う。
本明細書において単独で又は別の基の一部として使用される場合に、「アミド」は、-C(O)NRaRb基を云い、ここで、Ra及びRbは、任意の適切な置換基、例えばアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル又はアリール、である。
本明細書において単独で又は別の基の一部として使用される場合に、「スルホンアミド」は-S(O)2NRaRb基を云い、ここで、Ra及びRbは、任意の適切な置換基、例えばH、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアルキル又はヘテロアリール、である。
本発明の化合物は、ポリマー発蛍光団を有する。本発明の化合物は、単一の(すなわち、1つの)色素に結合された単一の(すなわち、1つの)ポリマーを有し、及び任意的に、単一の(すなわち、1つの)バイオコンジュゲート基を有し、該バイオコンジュゲート基は、生体分子の為の単一の結合部位を有しうる。例示的な化合物が図1に示されている。幾つかの実施態様において、該１つのポリマーは、該色素及び該バイオコンジュゲート基(存在する場合)の両方に結合されている。幾つかの実施態様において、該１つの色素は、該ポリマー及び該バイオコンジュゲート基(存在する場合)の両方に結合されている。幾つかの実施態様において、本発明の組成物は、溶液中、例えば水、水性溶液及び／又は疎水性溶媒等中、に本発明の化合物を含む。
本発明の化合物がバイオコンジュゲート基を介して単一の生体分子に結合されている一方、該生体分子は、本発明の1以上(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10又はそれ以上)の化合物を含みうる。従って、幾つかの実施態様において、生体分子及び／又はその部分は、本発明の1以上(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10又はそれ以上)の化合物を含みうる。
幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、下記によって表される構造を有する。
A-B-C、又は
C-A-B
ここで、
Ａは色素(例えば、発蛍光団)であり、
Ｂは、1以上の疎水性ユニットと1以上の親水性ユニットとを含むポリマーであり、並びに
Cは任意的であり、ここで、Ｃは存在する場合に、バイオコンジュゲート基を含む。
「色素」(dye)及び「発色団」(chromophore)は、本明細書において互換的に使用され、及び発光団(例えば、蛍光分子実及び／又は燐光分子実体)及び／又は非発光分子実体(例えば、非蛍光分子実体及び／又は非燐光分子実体)を云う。本明細書において使用される場合に、語「非発光分子実体」は、発光を有しない又は無視できる発光を有する分子実体を云う。幾つかの実施態様において、非発光分子実体は、いかなる有意な寿命の励起状態を形成せず、及び／又は基底状態に迅速且つ本質的に定量的に緩和する。幾つかの実施態様において、非発光分子実体は、約100ピコ秒未満、約75ピコ秒未満、約50ピコ秒未満、約25ピコ秒未満、約10ピコ秒未満、約5ピコ秒未満、約1ピコ秒未満、約0.5ピコ秒未満又は約0.1ピコ秒未満の励起状態寿命を有する。幾つかの実施態様において、非発光分子実体は、約0.8超、約0.85超、約0.9超、約0.95超、約0.99超、約0.999超、約0.9999超又は約0.99999超の内部変換の量子収率を有し、ここで、1.0の量子収率は100%に対応する。幾つかの実施態様において、非発光分子実体は、約0.2未満、約0.15未満、約0.1未満、約0.05未満、約0.01未満、約0.001未満、約0.0001未満又は約0.00001未満の発光量子収率を有し、ここで、1.0の量子収率は100%に対応する。発光量子収率は、励起状態多様体を脱分極される為の全てのプロセスの合計に対する放射性崩壊の競合プロセスから得られることが知られている。そのような化合物はしばしば「非発光」を云われるが、高感度の検出技術はしばしば、そのような低い発光量子収率で予測されるような少量の残留発光を検出することができる。光入力から熱出力への最大限可能な変換が望まれるが、少量の発光は、幾つかの用途、例えば光音響画像化法、に悪影響を及ぼさない場合がある。従って、語「非発光」は、発光を有しない又は無視できる発光を有する分子実体を示す為に本明細書において使用される。幾つかの実施態様において、本発明の化合物は色素を含み、該色素が非発光分子実体(例えば、非蛍光分子実体及び／又は非燐光分子実体)である。幾つかの実施態様において、本発明の化合物は色素を含み、該色素が発光団(例えば、蛍光分子実及び／又は燐光分子実体)である。「蛍光分子実体」(fluorescent molecular entity)及び「発蛍光団」(fluorophore)は、本明細書において互換的に使用され、及び蛍光を発する分子実体を云う。
本発明の色素は、或る分光学的特徴及び／又は特性、例えば本発明の方法における使用の為に適している分光学的特徴及び／又は特性、を有しうる。幾つかの実施態様において、該色素は、約150ダルトン(Da)～約3,000Da、約400Da～約1100Da、又は約300Da～約1,000Daの範囲の分子量を有する。幾つかの実施態様において、該色素は、約150、約200、約300、約400、約500、約600、約700、約800、約900、約1000、約1200、約1300、約1400、約1500、約1600、約1700、約1800、約1900、約2000、約2200、約2300、約2400、約2500、約2600、約2700、約2800、約2900又は約3000Daの分子量を有する。例示的な色素は、テトラピロール；リレン、例えば、ペリレン、テリレン及びクォータリレン；フルオレセイン、例えば、TET(テトラメチルフルオレセイン)、2',7'-ジメトキシ-4',5'-ジクロロ-6-カルボキシフルオレセイン(JOE)、6-カルボキシフルオレセイン(HEX)及び5-カルボキシフルオレセイン(5-FAM)；フィコエリスリン；レゾルフィン色素；クマリン色素；ローダミン色素、例えば6-カルボキシ-X-ローダミン(ROX)、テキサスレッド(Texas Red)及びN,N,N',N'-テトラメチル-6-カルボキシローダミン(TAMRA)；シアニン色素；フタロシアニン；ホウ素-ジピロメテン(BODIPY)色素；キノリン；ピレン；アクリジン；スチルベン；並びにそれらの誘導体を包含するが、それらに限定されない。幾つかの実施態様において、該色素がテトラピロールであり、それは、ポルフィリン、クロリン及びバクテリオクロリン、並びにそれらの誘導体を包含する。例示的なテトラピロールは、下記に記載されているテトラピロールを包含するが、それらに限定されない：米国特許第6,272,038号明細書；同第6,451,942号明細書；同第6,420,648号明細書；同第6,559,374号明細書；同第6,765,092号明細書；同第6,407,330号明細書；同第6,642,376号明細書；同第6,946,552号明細書；同第6,603,070号明細書；同第6,849,730号明細書；同第7,005,237号明細書；同第6,916,982号明細書；同第6,944,047号明細書；同第7,884,280号明細書；同第7,332,599号明細書；同第7,148,361号明細書；同第7,022,862号明細書；同第6,924,375号明細書；同第7,501,507号明細書；同第7,323,561号明細書；同第7,153,975号明細書；同第7,317,108号明細書；同第7,501,508号明細書；同第7,378,520号明細書；同第7,534,807号明細書；同第7,919,770号明細書；同第7,799,910号明細書；同第7,582,751号明細書；同第8,097,609号明細書；同第8,187,824号明細書；同第8,207,329号明細書；同第7,633,007号明細書；同第7,745,618号明細書；同第7,994,312号明細書；同第8,278,340号明細書；同第9,303,165号明細書；及び同第9,365,722号明細書；並びに国際特許出願番号PCT/US17/47266号明細書及び同PCT/US17/63251号明細書。幾つかの実施態様において、該色素が疎水性である。幾つかの実施態様において、該色素は、1以上の異なるモノマーと重合されるモノマーに結合(attached)及び／又は結合(bound)される(例えば、疎水性モノマー及び／又は親水性モノマーと重合される)。幾つかの実施態様において、該色素が発光団(すなわち、発光することができ且つ元の状態(例えば、一重項状態、三重項状態及び／又は他の状態)の性質を指定しない材料及び／又は化合物)である。例示的な発光団は、リン光及び／又は蛍光をそれぞれ提供するリン光及び／又は発蛍光団を包含するが、それらに限定されない。
幾つかの実施態様において、本発明の化合物は認識モチーフを含む。幾つかの実施態様において、本発明の色素は認識モチーフを含み得、本発明の色素を本発明のポリマーに結合させるリンカーは認識モチーフを含み得る。該認識モチーフは、該色素及び／又はリンカーに結合されうる。本明細書において使用される場合に、「認識モチーフ」は、結合実体に結合することができる分子実体を云い、且つそのような結合は、該色素の吸収スペクトルを変化させ及び／又は該色素の蛍光をオンにする。当業者に知られている認識モチーフ及び結合実体が、本発明の化合物において使用されうる。例示的な認識モチーフは、クラウンエーテル、クリプタンド(cryptands)、ピンサー(pincers)及び／又はキレート化するモチーフ(chelating motifs)を包含するが、それらに限定されない。結合実体の例は、金属イオン(例えば、Hg、Cr、Li等)である。該色素の吸収スペクトルを変更する為の及び／又は該色素の蛍光をオンにする為のメカニズムは、例えば下記の様々な手段によって達成されることができる：例えば、(i)金属イオン結合は、共役発色団を生成する環の開環を促進する；又は、(ii)電子に富む基への金属イオン結合、それは結合していない場合に、蛍光の消光を引き起こし、それによって該結合により消光が停止される。幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、発色センサ及び／又は蛍光センサとして働き及び／又は機能する。幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、任意的に有機溶媒の添加及び／又は存在が無しに、水中における金属イオン感知を提供し及び／又は可能にする。幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、感知用途において及び／又はセンサにおいて使用される。例えば、幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、センサ内(例えば、埋め込まれた)及び／又はセンサ上に存在する。該センサは、イン・ビボ(in vivo)センサであり得及び／又はイン・ビボ感知用途の為であり得及び／又は環境センサであり得及び／又は環境感知用途の為であり得る。該認識モチーフは、少なくとも部分的に溶媒にアクセス可能であり得及び／又は結合実体の結合を可能にする為に利用可能でありうる。幾つかの実施態様において、本発明の化合物は認識モチーフを含み、且つ、任意的に感知用途の為に及び／又は光音響画像化法において、水性溶液中において使用されうる。幾つかの実施態様において、本発明の化合物が光音響画像化法において使用され且つ該化合物が認識モチーフを含む場合に、結合実体に結合することに応じて該認識モチーフは、該色素の吸収スペクトルにおけるシフトを生じうる。
本発明の化合物の該ポリマーは、1以上(例えば、1、5、10、50、100又はそれ以上)の疎水性ユニットと1以上(例えば、1、5、10、50、100又はそれ以上)の親水性ユニットとを含みうる。該ポリマーは、任意のタイプの重合を用いて、1以上(例えば、1、5、10、50、100又はそれ以上)の疎水性モノマーと1以上(例えば、1、5、10、50、100又はそれ以上)の親水性モノマーから調製されて、該1以上の疎水性ユニットと該1以上の親水性ユニットとを含むポリマーを提供しうる。幾つかの実施態様において、該ポリマーは、互いに異なる2以上(例えば、2、3、4、5又はそれ以上)の疎水性モノマー及び／又は互いに異なる2以上(例えば、2、3、4、5又はそれ以上)親水性モノマーから調製されうる。例えば、幾つかの実施態様において、本発明の化合物のポリマーは、少なくとも1つの疎水性モノマー、少なくとも1つの第1の親水性モノマー及び少なくとも1つの第2の親水性モノマーから調製され得、ここで、該第1の親水性モノマーと該第2の親水性モノマーとは互いに異なる。
本明細書において使用される場合に、「親水性モノマー」は、親水性(例えば、イオン性官能基及び／又は極性官能基(例えば、親水性ペンダント官能基)を含むモノマーを云い、ここで任意的に、該親水性官能基は、残基及び／又はモノマーの終末部分にある。当業者が理解するように、親水性モノマーの部分、例えば他のモノマーと重合された場合にポリマー骨格を形成する部分及び／又はイオン性残基を含むが、それが親水性官能基を含む場合になお親水性モノマーと言われる官能基の部分(例えば、炭化水素鎖)は疎水性でありうる。本明細書において使用される場合に、「親水性ユニット」は、個々の親水性モノマーから調製されるポリマーのセクション又はユニットを云う。本明細書において使用される場合に、「疎水性モノマー」は、疎水性官能基(例えば、疎水性ペンダント官能基)を含むモノマーを云い、ここで任意的に、該疎水性官能基は、残基及び／又はモノマーの終末部分にある。幾つかの実施態様において、該疎水性官能基は、炭化水素残基(例えば、アルキル)である。本明細書において使用される場合に、「疎水性ユニット」は、個々の疎水性モノマーから調製されるポリマーのセクション又はユニットを云う。
幾つかの実施態様において、本発明の化合物の該ポリマーはまた、本発明の化合物のポリマーセグメントと云われうる。該1以上の疎水性ユニットと該1以上の親水性ユニットとが、ポリマー中にランダムに分布されうる。幾つかの実施態様において、該ポリマーがランダムコポリマーである。該ポリマーは、両親媒性ランダムコポリマー、任意的に線状両親媒性ランダムコポリマー、でありうる。該1以上の疎水性ユニットと該1以上の親水性ユニットとが、約1:1、約1:2、約1:3、約1:4、約1:5、約1:6、約1:7、約1:8、約1:9又は約1:10の比(疎水性ユニット：親水性ユニット)で該ポリマー中に存在し、ここで、疎水性ユニットの親水性ユニットに対する比が約1:4～約1:6である。該ポリマーの長さは、変化され及び／又は制御されうる。幾つかの実施態様において、該ポリマーは、約1,000Da～約175,000Da、約5,000Da～約175,000Da、約10,000Da～約175,000Da、約20,000Da～約175,000Da、約28,000Da～約175,000Da、約28,000Da～約35,000Da、約28,000Da～約50,000Da、約100,000Da～約150,000Da、約50,000Da～約130,000Da又は約10,000Da～約100,000Daの範囲の分子量を有する。幾つかの実施態様において、該ポリマーは、約1、約2、約3、約4、約5、約6、約7、約8、約9、約10、約20、約30、約40、約50、約60、約70、約80、約90、約100、約110、約120、約130、約140、約150、約160、又は約170キロダルトン(kDa)の分子量を有する。幾つかの実施態様において、該ポリマーは、28kDa超の分子量を有する。幾つかの実施態様において、該ポリマーは、約28kDa～約175kDaの分子量を有する。幾つかの実施態様において、該ポリマー約28kDaから、約35kDa又は約50kDaまでの分子量を有する。
該ポリマーの疎水性ユニット及び／又は親水性ユニットは、ペンダント官能基を有しうる。「ペンダント官能基」は、ポリマー骨格に直接的に結合されている官能基又は該ポリマー骨格に結合されている残基に結合されている官能基でありうる。ペンダント官能基は、重合時に疎水性ユニット及び／又はモノマー及び／又は親水性ユニット及び／又はモノマーの一部であり得、又は重合後に疎水性ユニット及び／又は親水性ユニットに添加されうる。幾つかの実施態様において、ペンダント官能基は、重合(例えば、重合後官能化)後に、疎水性ユニット及び／又は親水性ユニットに結合されうる。幾つかの実施態様において、ペンダント官能基が荷電基を含む。幾つかの実施態様において、ペンダント官能基が、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、エステル基(例えば活性エステル、例えばペンタフルオロフェニルエステル、スクシンイミドエステル、2,4-ジニトロフェニルエステル等)、アジド基、ペンタフルオロフェニル基、スクシンイミド基、フルオロフェニル基、マレイミド基、イソシアネート基又はイソチオシアナート基である。幾つかの実施態様において、該ペンダント官能基は、末端カチオン(例えば、アンモニウム)、アニオン(例えば、スルホネート、ホスフェート、カルボキシレート)又は両性(例えば、コリン又はコリン様基(例えば、コリンの誘導体)基及び任意的に、ポリ(エチレングリコール)残基及び／又はユニットを有する親水性基である。幾つかの実施態様において、該親水性基は、ポリ(エチレングリコール)残基及び／又はユニットに結合されており、任意的にポリ(エチレングリコール)残基及び／又はユニットの終末部分に結合されている。
幾つかの実施態様において、疎水性ユニットはアルキル(例えば、ドデシル)を含むペンダント官能基を有し、及び／又は親水性ユニットはグリコール(例えば、ポリ(エチレングリコール))、スルホン及び／又はスルホネートを含むペンダント官能基を含む。幾つかの実施態様において、該疎水性ユニットはアルキルアクリレート(例えば、ドデシルアクリレート)モノマーから調製され、及び／又は該親水性ユニットはグリコールアクリレート(例えば、PEGアクリレート)モノマーから調製される。幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、アルキルアクリレート(例えば、ドデシルアクリレート)モノマーから調製された少なくとも1つの疎水性ユニットと、少なくとも2つの異なる親水性ユニットを含み、該親水性ユニットは、グリコールアクリレート(例えば、PEGアクリレート)モノマーから調製された第1の親水性ユニットとスルホン酸アクリルアミドモノマー(例えば、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)及び／又はスルホネートアクリレートモノマーから調製された第2の親水性ユニットを含む。
幾つかの実施態様において、1以上の疎水性ユニット及び／又は1以上の親水性ユニットは、電荷(例えば、正の電荷又は負の電荷)及び／又は荷電基(例えば、カチオン性基又はアニオン性基)を含み得、及び該電荷は、該化合物又はその一部(例えば、ポリマーの一部)への非特異的結合を抑制しうる。
幾つかの実施態様において、疎水性モノマー(それは本明細書に記載されているポリマーの疎水性ユニットを提供するために使用されうる)が、下記の式Iによって表される構造を有しうる。
Figure 2022503966000002
ここで、
Rが、水素原子又はC1～C8アルキル(例えば、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7又はC8アルキル)であり、
R1は存在しない又は、-O-、-NH-若しくは-CH2-であり、
R’が、C1～C20アルキル、C2～C20アルケニル、C2～C20アルキニル又はC3～C20シクロアルキルであり、及び
R2が、水素原子であり又は、ハロゲン原子、ヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、ホルミル又はエステル(例えば、スクシンイミドエステル、2,4-ジ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、フルオロフェニルエステル等)基である。幾つかの実施態様において、式Iの化合物におけるR2が、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基若しくはエステル基である。幾つかの実施態様において、式Iの化合物におけるR2が水素原子である。幾つかの実施態様において、式Iの化合物におけるR’が、C2～C4アルキル、C2～C6アルキル、C4～C20アルキル、C6～C20アルキル、C8～C16アルキル、C8～C18アルキル、C10～C14アルキル又はC10～C12アルキルである。幾つかの実施態様において、式Iの化合物におけるR’が、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、19又はC20のアルキル、アルケニル又はアルキニルである。幾つかの実施態様において、式Iの化合物におけるR’が、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、19又はC20のアルキルである。幾つかの実施態様において、式Iの化合物におけるR’が、C3～C5シクロアルキル、C3～C6シクロアルキル、C4～C20シクロアルキル、C6～C20シクロアルキル、C8～C16シクロアルキル、C8～C18シクロアルキル、C10～C14シクロアルキル又はC10～C12シクロアルキルである。幾つかの実施態様において、式Iの化合物におけるR’が、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、19又はC20のシクロアルキルである。当業者は、幾つかの実施態様において、該モノマーが、例えばアクリレート(例えば、R1が酸素原子である場合)、アクリルアミド(例えば、R1がNHである場合)又はビニルケトン(例えば、R1がCH2である場合)であり得、しかし他の化合物が可能であることを容易に認識するであろう。
幾つかの実施態様において、親水性モノマー(それは本明細書に記載されているポリマーの親水性ユニットを提供するために使用されうる)が、下記の式IIによって表される構造を有しうる。
Figure 2022503966000003
ここで、
Rが、水素原子又はC1～C8アルキル(例えば、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7又はC8アルキル)であり、
R1は存在しない又は、-O-、-NH-若しくは-CH2-であり、
R3が、-(CH2CH2R5)n-、-C1～C6アルキル、-C1～C6アルキル-O-及び-C1～C6アルキル-SO3-又はそれらの塩から成る群から選択され、ここで、R5が、-O-又は-CH2-であり、及びnが、1又は5から、10、25、50、75、100、1,000、5,000又は10,000までの整数である、並びに
R4は存在しない又は、水素原子、アルキル基、ホスホノ基(例えば、ジヒドロキシホスホリル)、スルホノ基(例えば、ヒドロキシスルホニル)、ホスファチジルコリン基(すなわち、2-(トリメチルアンモニオ)エトキシ(ヒドロキシ)ホスホリル)、ホスホリル基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アンモニオ基、ホルミル基又はエステル基(例えば、 ペンタフルオロフェニルエステル、スクシンイミドエステル、フルオロフェニルエステル若しくは2,4-ジニトロフェニルエステル)である。
幾つかの実施態様において、式IIの化合物におけるR4は、任意的にR3が-(CH2CH2R5)n-、-C1～C6アルキル又は-C1～C6アルキル-O-である場合に、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基又はエステル基である。幾つかの実施態様において、式IIの化合物におけるR3が-C1～C6アルキル-O-又は-(CH2CH2R5)n-であり、ただし、R5は-O-である場合に、R4は水素原子、アルキル(例えば、メチル基又はエチル基)、ホスホノ(例えば、ジヒドロキシホスホリル)、スルホノ(例えば、ヒドロキシスルホニル)、ホスファチジルコリン又はホスホリル基でありうる。幾つかの実施態様において、式IIの化合物におけるR3が-C1～C6アルキルである場合に、R4はヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アンモニオ基、ホルミル基、エステル基、ホスホノ基又はスルホノ基でありうる。幾つかの実施態様において、式IIの化合物におけるR3が-C1～C6アルキル-SO3-又はその塩である場合に、R4は、水素原子であり又は存在しない。幾つかの実施態様において、式IIの化合物におけるR3が、-C1～C6アルキル-SO3-の塩(例えば、ナトリウム塩)であり、及びR4は存在しない。幾つかの実施態様において、式IIの化合物におけるR3が-(CH2CH2R5)n-である。
幾つかの実施態様において、疎水性ユニットが、下記の式IIIによって表される構造を有しうる。
Figure 2022503966000004
ここで、
Rが、水素原子又はC1～C8アルキル(例えば、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7又はC8アルキル)であり、
R1は存在しない又は、-O-、-NH-若しくは-CH2-であり、
R’が、C1～C20アルキル、C2～C20アルケニル、C2～C20アルキニル又はC3～C20シクロアルキルであり、
R2が、水素原子又は、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、エステル基(例えば、ペンタフルオロフェニルエステル、スクシンイミドエステル、フルオロフェニルエステル若しくは2,4-ジニトロフェニルエステル)、アジド基、マレイミド基、イソシアネート基若しくはイソチオシアナート基であり、及び
pが、1から、10、100、1,000、5,000、10,000、50,000又は100,000までの整数である。
幾つかの実施態様において、式IIIの化合物におけるR2が、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基若しくはエステル基である。幾つかの実施態様において、式IIIの化合物におけるR2が、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、アジド基、イソシアネート基、イソチオシアナート基又はマレイミド基であり、それは任意的に、重合前及び／又は重合後官能化によって添加及び／又は提供されうる。幾つかの実施態様において、式IIIの化合物におけるR2が水素原子である。幾つかの実施態様において、式IIIの化合物におけるR’が、C2～C4アルキル、C2～C6アルキル、C4～C20アルキル、C6～C20アルキル、C8～C16アルキル、C8～C18アルキル、C10～C14アルキル又はC10～C12アルキルである。幾つかの実施態様において、式IIIの化合物におけるR’が、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、19又はC20のアルキル、アルケニル又はアルキニルである。幾つかの実施態様において、式IIIの化合物におけるR’が、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、19又はC20のアルキルである。幾つかの実施態様において、式IIIの化合物におけるR’が、C3～C5シクロアルキル、C3～C6シクロアルキル、C4～C20シクロアルキル、C6～C20シクロアルキル、C8～C16シクロアルキル、C8～C18シクロアルキル、C10～C14シクロアルキル又はC10～C12シクロアルキルである。幾つかの実施態様において、式IIIの化合物におけるR’が、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、19又はC20シクロアルキルである。
幾つかの実施態様において、親水性ユニットが、下記の式IVによって表される構造を有しうる。
Figure 2022503966000005
ここで、
Rが、水素原子又はC1～C8アルキル(例えば、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7又はC8アルキル)であり、
R1は存在しない又は、-O-、-NH-若しくは-CH2-であり、
R3が、-(CH2CH2R5)n-、-C1～C6アルキル、-C1～C6アルキル-O-及び-C1～C6アルキル-SO3-又はそれらの塩から成る群から選択され、ここで、R5は、-O-又は-CH2-であり、及びnは、1又は5から、10、25、50、75、100、1,000、5,000又は10,000までの整数である、
R4は存在しない又は、水素原子、アルキル基、ホスホノ基(例えば、ジヒドロキシホスホリル)、スルホノ基(例えば、ヒドロキシスルホニル)、ホスファチジルコリン基(すなわち、2-(トリメチルアンモニオ)エトキシ(ヒドロキシ)ホスホリル)、ホスホリル基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アンモニオ基、ホルミル基又はエステル基(例えば、ペンタフルオロフェニルエステル、スクシンイミドエステル、フルオロフェニルエステル若しくは2,4-ジニトロフェニルエステル)であり、並びに
pは、1から、10、100、1,000、5,000、10,000、50,000又は100,000までの整数である。
幾つかの実施態様において、式IVの化合物におけるR4は、任意的にR3が-(CH2CH2R5)n-、-C1～C6アルキル又は-C1～C6アルキル-O-である場合に、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基若しくはエステル基である。幾つかの実施態様において、式IVの化合物におけるR3は-C1～C6アルキル-O-又は-(CH2CH2R5)n-であり、R5-O-である場合に、R4は、水素原子、アルキル(例えば、メチル基又はエチル基)、ホスホノ(例えば、ジヒドロキシホスホリル)、スルホノ(例えば、ヒドロキシスルホニル)、ホスファチジルコリン(すなわち、2-(トリメチルアンモニオ)エトキシ(ヒドロキシ)ホスホリル)又はホスホリル基でありうる。幾つかの実施態様において、式IVの化合物におけるR3は-C1～C6アルキル又は-(CH2CH2R5)n-であり、R5が-CH2-である場合に、R4は、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アンモニオ基、ホルミル基、エステル基、ホスホノ基又はスルホノ基でありうる。幾つかの実施態様において、式IVの化合物におけるR4が、水素原子、アルキル基、ホスホノ基、スルホノ基、ホスファチジルコリン基、ホスホリル基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アンモニオ基、ホルミル基又はエステル基である。幾つかの実施態様において、式IVの化合物におけるR4が、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、アジド基、イソシアネート基、イソチオシアナート基又はマレイミド基であり、それらは任意的に、重合前及び／又は重合後官能化によって添加及び／又は提供されうる。幾つかの実施態様において、式IVの化合物におけるR3が-C1～C6アルキル-SO3-又はその塩である場合に、R4は、水素原子であり又は存在しない。幾つかの実施態様において、式IVの化合物におけるR3 が、-C1～C6アルキル-SO3-の塩(例えば、ナトリウム塩)であり、及びR4は存在しない。幾つかの実施態様において、式IVの化合物におけるR3が-(CH2CH2R5)n-である。
幾つかの実施態様において、本発明の化合物はテレケリックポリマーを含み得及び／又はテレケリックポリマーであり得、それは、1以上のその反応性末端基を介して更なる重合又は他の反応に入ることができるポリマー又はプレポリマーである。幾つかの実施態様において、本発明の化合物はヘテロテレケリックポリマーを含み得及び／又はヘテロテレケリックポリマーであり得、それは、ポリマー又はプレポリマーの各末端での反応性末端基を介して更なる重合又は他の反応に入ることができる該ポリマー又は該プレポリマーであり、及び2つの反応性末端基は互いに同一でない。幾つかの実施態様において、本発明の化合物はホモテレケリックポリマーを含み得及び／又はホモテレケリックポリマーであり得、それは、ポリマー又はプレポリマーの各末端での反応性末端基を介して更なる重合又は他の反応に入ることができる該ポリマー又は該プレポリマーであり、及び2つの反応性末端基は互いに同一である。幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、セミテレケリックポリマーを含み得及び／又はセミテレケリックポリマーであり得、それは、ポリマー又はプレポリマーの各末端での反応性末端基を介して更なる重合又は他の反応に入ることができる該ポリマー又は該プレポリマーである。
バイオコンジュゲート基は任意的に、本発明の化合物に存在しうる。「生体共役反応可能な基」、「生体共役反応可能な部位」又は「バイオコンジュゲート基」及びそれらの文法上の変形は、生体分子(例えば、タンパク質、ペプチド、DNA、RNA等)に結合する又は結合される残基及び／又は官能基を云う。従って、「生体共役反応可能な基」、「生体共役反応可能な部位」又は「バイオコンジュゲート基」及びそれらの文法上の変形は、生体分子を含まない。しかしながら、幾つかの実施態様において、バイオコンジュゲート基は生体分子に結合する為に使用されるか、又はバイオコンジュゲート基若しくはその誘導体は生体分子(例えば、タンパク質、ペプチド、DNA、RNA等)に結合される。例示的な生体共役反応可能な基は、アミン類(アミン誘導体を包含する)、例えばイソシアネート、イソチオシアネート、ヨードアセトアミド、アジド、ジアゾニウム塩等；酸又は酸誘導体、例えばN-ヒドロキシスクシミドエステル(より一般的には、カルボン酸から誘導される活性エステル、例えばp-ニトロフェニルエステル)、酸ヒドラジド等；及び他の連結基、例えばアルデヒド、スルホニルクロリド、スルホニルヒドラジド、エポキシド、ヒドロキシル基、チオール基、マレイミド、アジリジン、アクリロイル、ハロゲン基、ビオチン、2-イミノビオチン等を包含するが、それらに限定されない。連結基、例えば上述の連結基、は、知られており且つ、米国特許第6,728,129号明細書、同第6,657,884号明細書、同第6,212,093号明細書及び同第第6,208,553号明細書に記載されている。例えば、本発明の化合物は、カルボン酸を含むバイオコンジュゲート基を有し得、及びカルボン酸は、(例えば、カルボジイミド活性化及びアミノ置換された生体分子とのカップリングを介して)生体分子へのバイオコンジュゲーションのために使用されうる。
幾つかの実施態様において、生体分子は、タンパク質(例えば、抗体及び／又は担体タンパク質)、ペプチド、DNA、RNA等を含み得、及び／又はタンパク質(例えば、抗体及び／又は担体タンパク質)、ペプチド、DNA、RNA等でありうる。幾つかの実施態様において、生体分子は、本発明の化合物の為の1以上(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8又はそれ以上)の結合部位を任意的に含みうる残基(例えば、ポリマー)を含みうる。幾つかの実施態様において、該生体分子は、特異的結合対のメンバーでありうる。「特異的結合対」及び「リガンド－受容体結合対」は、本明細書において互換的に使用され、及び2つの異なる分子を云い、ここで、該分子のうちの一つは該分子の表面又は空洞内に、他の分子の特定の空間的又は極性組織を特異的に引きつける又は結合する領域を有し、両方の分子が互いに親和性を有するようにする。特異的結合対のメンバーは、リガンド及び受容体(抗リガンド)と云われることができる。該語「リガンド及び受容体」は、リガンド全体若しくは受容体全体、又はリガンドと受容体との間で結合が生じるのに十分なそれらの一部を包含することが意図されている。リガンド－受容体結合対は、下記を包含するが、それらに限定されない：ホルモン及びホルモン受容体、例えば、上皮成長因子及び上皮成長因子受容体、腫瘍壊死因子-α及び腫瘍壊死因子-受容体、並びにインターフェロン及びインターフェロン受容体；アビジン及びビオチン又はアンチビオチン；抗体と抗原とのペア；酵素及び基質；薬物及び薬物受容体；細胞表面抗原及びレクチン；2つの相補的な核酸鎖；核酸鎖及び相補的オリゴヌクレオチド；インターロイキン及びインターロイキン受容体；刺激因子及びそれらの受容体、例えば顆粒球-マクロファージコロニー刺激因子granulocyte-macrophage colony stimulating factor)及びGMCSF受容体及びマクロファージコロニー刺激因子(MCSF：macrophage colony stimulating factor)及びMCSF受容体。
本発明の化合物は、本明細書に記載されたポリマーの一部に共有結合されている色素(例えば、テトラピロール)を含みうる。幾つかの実施態様において、該色素は、該ポリマーの終末部分に共有結合されうる。存在する場合、バイオコンジュゲート基はまた、該ポリマーの一部、例えば該ポリマーの終末部分、に共有結合されうる。幾つかの実施態様において、該バイオコンジュゲート基は、該ポリマーの第1の終末部分(例えば、第１の端部)に共有結合され、及び該色素は、該ポリマーの反対側の終末部分(例えば、反対側の端部)に共有結合される。
本発明の化合物は、該ポリマーの一部に共有結合されている色素(例えば、テトラピロール)を含み得、及びバイオコンジュゲート基は、該色素の一部に共有結合されうる。幾つかの実施態様において、該バイオコンジュゲート基は、該色素の第1の部分(例えば、第１の端部)に共有結合され、及び該ポリマーは、該色素の第2の部分(例えば、反対側の端部)に共有結合される。
幾つかの実施態様において、本発明の化合物又はその一部は、非剛直骨格(non-rigid backbone)(例えば、非剛直ポリマー骨格)を有し、及び／又は立体配座的柔軟性(conformational flexibility)を有する。分子鎖の立体配座的柔軟性は、化合物又はその一部(例えば、ポリマー部分)の「持続長」によって記載され且つ定量化されることができる。幾つかの実施態様において、本発明の化合物の持続長は、所与の炭素－炭素結合の長さのオーダーでありうる。
本発明の化合物は、自己折り畳み、例えば水中及び／又は水性溶液中において自己折り畳み等、でありうる。本明細書において使用される場合に、「自己折り畳み」は、部分的に又は完全に伸長された又は折り畳まれていない構造から、伸長された又は折り畳まれていない構造の少なくとも一部が溶液(例えば、水性溶液)又は化合物と接触することに応じて折り畳まれる構造に転移する化合物を云い、ここで、該折り畳みが溶液と接触することに応じて自発的に(すなわち、外部制御又は力なしに)生じるので、該折り畳みは先天的である。幾つかの実施態様において、水及び／又は水性溶液と接触することに応じて、自己折り畳みする。本発明の化合物は、任意的に水及び／又は水性溶液と接触することに応じて、ユニマーミセル構造で自己折り畳みしうる。本発明の化合物が折り畳まれる水性溶液は、緩衝液、例えばリン酸緩衝液(例えば、リン酸緩衝食塩水)、でありうる。幾つかの実施態様において、本発明の化合物が折り畳まれる水性溶液(例えば、水性緩衝液)は低いイオン強度を有し得；例えば、該水性溶液は、約100mM～約250mM、約100mM～約200mM、約150mM～約250mM、約160mM～約180mM又は約160mM～約170mMのミュー(mu)値を有しうる。幾つかの実施態様において、本発明の化合物が折り畳まれる水性溶液は、約100mM未満のミュー値を有しうる。幾つかの実施態様において、本発明の化合物が折り畳まれる水性溶液は、1MのNaClを含みうる。幾つかの実施態様において、本発明の化合物が折り畳まれる水性溶液は、1M未満のNaCl、例えば約0.75M未満、約0.5M未満又は約0.25M未満のNaCl、を含みうる。幾つかの実施態様において、本発明の化合物が折り畳まれる水性溶液は、10mMのNaH2PO4及び150mMのNaClを含み、且つ約7.35のpHを有する。
幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、粒子の形態でありうる。本発明の化合物は、例えば溶液(例えば、水性溶液)と接触すること等に応じて、粒子を形成し得る。幾つかの実施態様において、単一(すなわち、１つ)の化合物が粒子を形成しうる。従って、該化合物と該粒子とは約1：1の比で存在する(すなわち、粒子毎に1つの化合物がある)。
本発明の化合物は、該粒子のコア若しくは内部領域における1以上の疎水性ユニットの一部、及び／又は該粒子の周辺若しくは外部領域(例えば、シェル)における1以上の親水性ユニットの一部を含みうる。幾つかの実施態様において、該粒子は、ミセル構造(例えば、ユニマーミセル構造)を有する。本発明の化合物は色素を含み得、それは本発明のポリマーに結合されることができ、及び該化合物が折り畳まれた構造及び／又は粒子の形態(例えば、ユニマーミセル構造)にある場合、該色素は、化合物の一部(例えば、該ポリマーの一部)によってカプセルに入れられうる。幾つかの実施態様において、該色素又はその一部及び1以上の疎水性ユニットは、該粒子のコア又は内部領域に存在し得、及び1以上の親水性ユニットが、該色素及び／又は1以上の疎水性ユニットを囲みうる。
幾つかの実施態様において、本発明のポリマー中に存在する疎水性ユニットは、式IIIの1以上の疎水性ユニットでありうる。幾つかの実施態様において、1以上の疎水性ユニットは、アルキル(例えば、ドデシル)ペンダント官能基を有し、及び／又は式Iの化合物及び／又はアルキルアクリレート(例えば、ドデシルアクリレート)モノマーから形成される。幾つかの実施態様において、本発明のポリマー中に存在する親水性ユニットは、式IVの1以上の親水性ユニットであり得、及び／又は式IIの化合物から形成されうる。幾つかの実施態様において、1以上の親水性ユニットは、非イオン性(すなわち、中性／非荷電)ペンダント官能基(例えば、PEG)を含み、及び／又は非イオン性モノマー(例えば、PEGアクリレート(PEGA))から形成される。幾つかの実施態様において、1以上の親水性ユニットは、イオン性(例えば、アニオン性、荷電された)ペンダント官能基(例えば、スルホン酸及び／又はスルホネート)を含み、及び／又はイオン性モノマー(例えば、スルホン酸アクリレート(例えば、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸))から形成される。幾つかの実施態様において、該親水性ユニットは、少なくとも2つの異なるモノマー，例えば非イオン性(すなわち、中性／非荷電)親水性モノマー(例えば、PEGアクリレート(PEGA))及びイオン性(例えば、アニオン性、荷電された)親水性モノマー(例えば、スルホン酸アクリレート(例えば、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸))等から形成される。当業者は、酸、例えばスルホン酸等、を含むモノマーが、酸の形態において及び／又はそのイオン形態において存在しうることを理解する。幾つかの実施態様において、酸を含むモノマーは、主にそのイオン形態である(すなわち、50%超)。幾つかの実施態様において、該イオン性親水性モノマーは、脱プロトン化形態(例えば、脱プロトン化スルホン酸アクリレート)において及び／又は塩形態、例えば、スルホン酸ナトリウムアクリレート(例えば、ナトリウム塩としての2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)において、酸である。
幾つかの実施態様において、2以上の異なる親水性ユニットが本発明のポリマー中に存在する場合、2以上の異なる親水性ユニットの比は、例えば約10:1～約1:10等で変わりうる。例えば、幾つかの実施態様において、ポリマーは、約10:1、約9:1、約8:1、約7:1、約6:1、約5:1、約4:1、約3:1、約2:1、約1:1、約1:2、約1:3、約1:4、約1:5、約1:6、約1:7、約1:8、約1:9又は約1:10(非イオン性ユニット：イオン性ユニット)の比で、非イオン性(すなわち、中性／非荷電)親水性ユニット(例えば、ペグ化されたメチルアクリレート(PEGA)から形成された)とイオン性(例えば、アニオン性、荷電された)親水性ユニット(例えば、スルホン酸アクリレート(例えば、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)から形成された)とを含む。幾つかの実施態様において、本発明のポリマーの骨格において存在する1以上の親水性ユニットと1以上の疎水性ユニットとの比は変わりうる。幾つかの実施態様において、ポリマーの骨格において存在する1以上の親水性ユニットと1以上の疎水性ユニットとの比は、約1:1、約1:2、約1:3、約1:4、約1:5、約1:6、約1:7、約1:8、約1:9又は約1:10(疎水性ユニット：親水性ユニット)である。
幾つかの実施態様において、本発明のポリマーは、該ポリマーを調製する為に使用されるモノマーの総モル量に対して約1%～約40%の疎水性ユニット及び該ポリマーを調製する為に使用されるモノマーの総モル量に対して約60%～約99%の親水性ユニットを含む。幾つかの実施態様において、本発明のポリマーは、該ポリマーを調製する為に使用されるモノマーの総モル量に対して約1%、約5%、約10%、約15%又は約20%から、約25%、約30%、約35%又は約40%までの疎水性ユニット及び該ポリマーを調製する為に使用されるモノマーの総モル量に対して約60%、約65%、約70%、約75%又は約80%から、約85%、約90%、約95%又は約99%までの親水性ユニットを含む。幾つかの実施態様において、該ポリマーは、該ポリマーを調製する為に使用されるモノマーの総モル量に対して約1%、約2%、約3%、約4%、約5%、約6%、約7%、約8%、約9%、約10%、約11%、約12%、約13%、約14%、約15%、約16%、約17%、約18%、約19%、約20%、約21%、約22%、約23%、約24%、約25%、約26%、約27%、約28%、約29%、約30%、約31%、約32%、約33%、約34%、約35%、約36%、約37%、約38%、約39%又は約40%の疎水性ユニットを含む。幾つかの実施態様において、該ポリマーは、該ポリマーを調製する為に使用されるモノマーの総モル量に対して約30%未満(例えば、約25%未満、約20%未満、約15%未満、約10%未満又は約5%未満)の疎水性ユニットを含む。幾つかの実施態様において、該ポリマーは、該ポリマーを調製する為に使用されるモノマーの総モル量に対して約60%、約61%、約62%、約63%、約64%、約65%、約66%、約67%、約68%、約69%、約70%、約71%、約72%、約73%、約74%、約75%、約76%、約77%、約78%、約79%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98又は約99%の親水性ユニットを含む。幾つかの実施態様において、該ポリマーは、該ポリマーを調製する為に使用されるモノマーの総モル量に対して約70%超(例えば、約75%超、約80%超、約85%超、約90%超又は約95%超)の親水性ユニットを含む。
本発明のポリマーは、該ポリマーの総重量に対して約1%、約5%、約10%、約15%又は20%から、約 25%、約30%、約35%又は約40%までの疎水性ユニットの重量分率を有しうる。幾つかの実施態様において、該ポリマーは、該ポリマーの総重量に対して約1%、約2%、約3%、約4%、約5%、約6%、約7%、約8%、約9%、約10%、約11%、約12%、約13%、約14%、約15%、約16%、約17%、約18%、約19%、約20%、約21%、約22%、約23%、約24%、約25%、約26%、約27%、約28%、約29%、約30%、約31%、約32%、約33%、約34%、約35%、約36%、約37%、約38%、約39%又は約40%の疎水性ユニットの重量分率を有しうる。幾つかの実施態様において、該ポリマーは、該ポリマーの総重量に対して約30%未満(例えば、約25%未満、約20%未満、約15%未満、約10%未満又は5%未満)の疎水性ユニットの重量分率を有しうる。
本発明のポリマーは、該ポリマーの総重量に対して約60%、約65%、約70%、約75%又は約80%から、約85%、約90%、約95%又は約99%までの親水性ユニットの重量分率を有しうる。幾つかの実施態様において、本発明のポリマーは、該ポリマーの総重量に対して約60%、約61%、約62%、約63%、約64%、約65%、約66%、約67%、約68%、約69%、約70%、約71%、約72%、約73%、約74%、約75%、約76%、約77%、約78%、約79%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98又は約99%の親水性ユニットの重量分率を有しうる。幾つかの実施態様において、該ポリマーは、該ポリマーの総重量に対して約70%超(例えば、約75%超、約80%超、約85%超、約90%超又は約95%超)の親水性ユニットの重量分率を有しうる。
幾つかの実施態様において、溶液との接触に応じて形成されるユニマーミセル構造の量は、任意的にサイジング方法(例えば、動的光散乱(DLS：dynamic light scattering)分光法)を使用して測定される場合に、約50%～約100%、約75%～約100%、約85%～約100%又は約95%～約100%である。幾つかの実施態様において、溶液との接触に応じて形成されるユニマーミセル構造の量は、任意的にサイジング方法(例えば、動的光散乱(DLS)分光法)を使用して測定される場合に、約50%、約51%、約52%、約53%、約54%、約55%、約56%、約57%、約58%、約59%、約60%、約61%、約62%、約63%、約64%、約65%、約66%、約67%、約68%、約69%、約70%、約71%、約72%、約73%、約74%、約75%、約76%、約77%、約78%、約79%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%又は約100%である。ユニマーが存在する溶液は、本明細書に記載されている水性溶液、例えば水性緩衝液、でありうる。幾つかの実施態様において、ユニマーが存在する水性溶液は、リン酸緩衝液(例えば、リン酸緩衝食塩水)、でありうる。幾つかの実施態様において、ユニマーが存在する水性溶液(例えば、水性緩衝液)は、低いイオン強度を有する(例えば、約100mM～約250mM、約100mM～約200mM、約150mM～約250mM、約160mM～約180mM又は約160mM～約170mMのミュー値を有しうる)。幾つかの実施態様において、ユニマーが存在する水性溶液は、10mMのNaH2PO4及び150mMのNaClを含み、且つ約7.35のpHを有する。
幾つかの実施態様において、ユニマーミセル構造の形態で本発明の化合物を含む溶液の希釈は、希釈前に溶液中に存在するユニマーミセル構造の量と比較して、溶液中に存在するユニマーミセル構造の損失がない又は約20%未満の損失である結果を生じる。幾つかの実施態様において、溶液中に存在するユニマーミセル構造の量は、希釈に応じて変化しない又は、希釈前に溶液中に存在するユニマーミセル構造の量と比較して約20%未満、約19%未満、約18%未満、約17%未満、約16%未満、約15%未満、約14%未満、約13%未満、約12%未満、約11%未満、約10%未満、約9%未満、約8%未満、約7%未満、約6%未満、約5%未満、約4%未満、約3%未満、約2%未満、約1%未満又は約0.1%未満だけ変化する。
幾つかの実施態様において、ユニマーミセル構造の形態における本発明の化合物を含む溶液は、約50%未満の凝集体(aggregates)(例えば、約49%未満、約48%未満、約47%未満、約46%未満、約45%未満、約44%未満、約43%未満、約42%未満、約41%未満、約40%未満、約39%未満、約38%未満、約37%未満、約36%未満、約35%未満、約34%未満、約33%未満、約32%未満、約31%未満、約30%未満、約29%未満、約28%未満、約27%未満、約26%未満、約25%未満、約24%未満、約23%未満、約22%未満、約21%未満、約20%未満、約19%未満、約18%未満、約17%未満、約16%未満、約15%未満、約14%未満、約13%未満、約12%未満、約11%未満、約10%未満、約9%未満、約8%未満、約7%未満、約6%未満、約5%未満、約4%未満、約3%未満、約2%未満、約1%未満又は約0.1%未満)を含む。従って、該化合物の少なくとも50%又はそれ以上が、凝集せず且つユニマーミセル構造の形態でありうる。幾つかの実施態様において、ユニマーミセル構造の形態における本発明の化合物を含む溶液の希釈は、希釈前に溶液中に存在する凝集体の量と比較して、追加の凝集体を全く生成しない又は最小限の追加の凝集体生成を生じる。幾つかの実施態様において、本発明の化合物を含む溶液中に存在する凝集体の量は、希釈に応じて変化しない又は、希釈前に溶液中に存在する凝集体の量と比較して約20%未満、約19%未満、約18%未満、約17%未満、約16%未満、約15%未満、約14%未満、約13%未満、約12%未満、約11%未満、約10%未満、約9%未満、約8%未満、約7%未満、約6%未満、約5%未満、約4%未満、約3%未満、約2%未満、約1%未満又は約0.1%未満だけ変化する。幾つかの実施態様において、該希釈された溶液は、約50%未満の凝集体(例えば、約49%未満、約48%未満、約47%未満、約46%未満、約45%未満、約44%未満、約43%未満、約42%未満、約41%未満、約40%未満、約39%未満、約38%未満、約37%未満、約36%未満、約35%未満、約34%未満、約33%未満、約32%未満、約31%未満、約30%未満、約29%未満、約28%未満、約27%未満、約26%未満、約25%未満、約24%未満、約23%未満、約22%未満、約21%未満、約20%未満、約19%未満、約18%未満、約17%未満、約16%未満、約15%未満、約14%未満、約13%未満、約12%未満、約11%未満、約10%未満、約9%未満、約8%未満、約7%未満、約6%未満、約5%未満、約4%未満、約3%未満、約2%未満、約1%未満又は約0.1%未満)を含む。
本発明の化合物は、水及び／又は水性溶液中で、約1nm～約50nm又は約3nm～約30nmの範囲の直径(例えば、ユニマーミセル構造のように折り畳まれる場合)を有しうる。幾つかの実施態様において、該化合物は、水及び／又は水性溶液中で、約1、約2、約3、約4、約5、約6、約7、約8、約9、約10、約11、約12、約13、約14、約15、約16、約17、約18、約19、約20、約21、約22、約23、約24、約25、約26、約27、約28、約29、約30、約31、約32、約33、約34、約35、約36、約37、約38、約39、約40、約41、約42、約43、約44、約45、約46、約47、約48、約49又は約50nmの直径(例えば、ユニマーミセル構造のように折り畳まれる場合)を有しうる。幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、粒子の形態(すなわち、少なくとも部分的に折り畳まれた構造)を有しうる。
幾つかの実施態様において、本発明の化合物は架橋されており、ここで任意的に、該化合物が折り畳まれた構造にある場合に、該化合物が架橋されている。幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、溶液(例えば、水性溶液)中にあり得、及び／又は架橋剤で架橋されうる。本発明の化合物を架橋することは、1以上の疎水性ユニット及び／又は1以上の親水性ユニットの2以上の残基及び／又は官能基(例えば、ペンダント官能基)を一緒に連結することを含みうる。架橋は、架橋によって形成された1以上の結合を破壊することなしに、展開されることができない折り畳まれた構造の化合物を提供しうる。架橋の程度又は量は、例えば化合物と反応される架橋剤の量によって、制御され、改変され及び／又は調整されうる。幾つかの実施態様において、該化合物を架橋する工程は、表1にリストされた反応及び／又は反応性実体(例えば、官能基)を含みうる。
Figure 2022503966000006
本発明の化合物において、該化合物が水及び／又は水性溶液中に存在する場合の該色素の蛍光量子収率は、該化合物が疎水性溶媒中(例えば、トルエン中)に存在する場合の該色素の蛍光量子収率と比較して約10%以下(例えば、約10%以下、約9%以下、約8%以下、約7%以下、約6%以下、約5%以下、約4%以下、約3%以下、約2%以下、約1%以下)減少しうる。本発明の化合物の生体分子(例えば、タンパク質)への生体共役反応に応じて、該色素の蛍光量子収率は、水及び／又は疎水性溶媒中の該色素の蛍光量子収率と同じであり得又は実質的に同じ(例えば、±20%以内)でありうる。幾つかの実施態様において、該色素の蛍光量子収率が1.00(理論上の最大値)である場合に、10分の1以下の減少(例えば、約10分の1以下、約9分の1以下の減少、約8分の1以下、約7分の1以下、約6分の1以下、約5分の1以下、約4分の1以下、約3分の1以下、約2分の1以下)が許容されうる。
幾つかの実施態様において、本発明の化合物は水溶性である。該化合物は、室温で、約1mg/mL～約10mg/mLの範囲において水における溶解度を有しうる。幾つかの実施態様において、該化合物は、室温で、約1mg/mL、約2mg/mL、約3mg/mL、約4mg/mL、約5mg/mL、約6mg/mL、約7mg/mL、約8mg/mL、約9mg/mL又は、約10mg/mLの水における溶解度を有する。
幾つかの実施態様において、本発明の化合物及び／又は粒子は、希釈に対して耐性がある。本明細書において使用される場合に、「希釈に対して耐性がある」とは、その構造及び／又は特性を保持する化合物及び／又は粒子を云う。幾つかの実施態様において、希釈に対して耐性があるとは、折り畳まれた構造(例えば、ユニマーミセル構造)を保持する化合物及び／又は粒子を云い、それは、希釈の前後の粒子の直径を測定することによって決定され得、及び希釈後の直径は、希釈前の直径の±50%以下、±40%以下、±30%以下、±20%以下、±10%以下のままでありうる。幾つかの実施態様において、希釈に対して耐性があるとは、希釈前の該色素の蛍光量子収率の±50%以下、±40%以下、±30%以下、±20%以下、±10%以下の範囲内で希釈後の該色素の蛍光量子収率を保持する化合物及び／又は粒子を云う。幾つかの実施態様において、本発明の化合物及び／又は粒子は、25倍、50倍、75倍又は100倍まで希釈された場合に又はマイクロモルよりも下の濃度に希釈された場合に、折り畳まれた構造のままである。
本発明の幾つかの実施態様に従うと、本発明の化合物及び／又は組成物を調製する方法が提供される。幾つかの実施態様において、本発明の化合物を調製する方法は、水性モノマーと親水性モノマーとを重合して、コポリマーを用意すること、色素を、該コポリマーの第１の部分(例えば、終末部又は末端部)に結合させること、及びバイオコンジュゲート基(例えば、生体共役反応可能な基)を、該コポリマーの第２の部分(例えば、他の終末部又は末端部)に任意的に結合させること、それによって該化合物を用意することを含む。該疎水性モノマー及び親水性モノマーは、当業者に知られている任意の方法を使用して、例えばこれらに限定されないが、縮合反応(例えば、ジオール及び二酸との反応)及び／又はリビングラジカル重合(例えば、原子移動ラジカル重合(ATRP：atom-transfer radical polymerization)又は可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT：reversible addition-fragmentation chain transfer))を介して、重合化されうる。幾つかの実施態様において、該疎水性モノマーと該親水性モノマーとを重合することが、反応性であるコポリマーの一方又は両方の基を有するコポリマーを提供する方法(すなわち、該コポリマーの一方又は両方の末端基が、更なる重合又は反応に入ることができる)で実行され、及び該2つの末端基が同じであってもよく又は異なっていてもよい。幾つかの実施態様において、該疎水性モノマーと該親水性モノマーとを重合することが、コポリマーを用意する為に、開始剤(例えば、臭化物開始剤)、触媒(例えば、ルテニウム触媒)、及び任意的に、助触媒、の存在下でリビングラジカル重合(例えば、ATRP)を介してである。幾つかの実施態様において、該疎水性モノマーと該親水性モノマーとを重合することが、開始剤(例えば、AIBN)及びRAFT剤(例えば、チオカルボニルチオ化合物)の存在下でリビングラジカル重合(例えば、RAFT)を介してである。
幾つかの実施態様において、該色素を該コポリマーの第１の部分に結合させることが、該色素を含むモノマーを疎水性モノマー及び／又は疎水性ユニット及び／又は親水性モノマー及び／又は親水性ユニットと反応させることを含みうる。従って、幾つかの実施態様において、該色素を該コポリマーに結合させる工程は、重合工程中に又は重合工程の後に生じうる。幾つかの実施態様において、該方法は、該疎水性モノマーと該親水性モノマーとを重合する工程中に、該色素を含むモノマーを1以上の(例えば、2又は3の)疎水性モノマー及び／又は疎水性ユニット及び／又は1以上の(例えば、2又は3の)親水性モノマー及び／又は親水性ユニットと反応させることを含む。幾つかの実施態様において、1以上の疎水性モノマーと1以上の親水性モノマーとの重合が、開始剤の存在下でリビングラジカル重合(例えば、ATRP)を介して生じ、及び該開始剤は該色素を含む。幾つかの実施態様において、1以上の疎水性モノマーと1以上の親水性モノマーとの重合が、ラジカル開始剤及びRAFT剤の存在下でリビングラジカル重合(例えば、RAFT)を介して生じ、ここで任意的に、該RAFT剤は該色素を含む。
該コポリマーが即時の色素付着又は生体共役反応の為に利用可能である場合にコポリマー上の例示的な末端官能基は、表2に記載されている末端官能基を包含するが、それらに限定されない。これらの末端官能基はペンダント官能基ではないが、該コポリマーのいずれかの末端に存在しうる。
Figure 2022503966000007
幾つかの官能基は、或る重合条件下で不安定でありうる。従って、幾つかの実施態様において、官能基は、保護された形態で導入されうる。結果として、これらの官能基は、脱保護に応じて色素付着又は生体共役反応に利用可能でありうる。或る官能基の例示的な保護された形は、表3にリストされたものが含まれるが、それらに限定されない。
Figure 2022503966000008
幾つかの実施態様において、該コポリマーの一部(例えば、終末部又は末端部)は、ハロゲン基(例えば、Cl、Br、I)を含みうる。該コポリマーのハライド部分は、求核試薬又はエンドキャッピング試薬で誘導体化されて、色素付着又は生体共役反応の為の官能基を生成しうる。幾つかの実施態様において、該コポリマーの一部(例えば、終末部又は末端部)はチオール基を有し得、それはチオール反応性基を含む試薬で誘導体化されて、色素付着又は生体共役反応の為の官能基を生成しうる。チオール反応性基の例は、ハライド(例えば、臭素原子、塩素原子、ヨウ素原子)、アルキン、アルデヒド、ビニルケトン及び／又はマレイミド官能基を包含するが、それらに限定されない。表2及び表3にリストされている全ての官能基はこれらの戦略と互換性があり、及び追加の例示的な官能基は、表4にリストされているものを包含するが、それらに限定されない。
Figure 2022503966000009
(任意的に、ATRP又はRAFTを介して)該疎水性モノマーと該親水性モノマーとを重合することは、約1:1、約1:2、約1:3、約1:4、約1:5、約1:6、約1:7、約1:8、約1:9又は約1:10(1以上の疎水性モノマー：1以上の親水性モノマー)の比で該疎水性モノマーと該親水性モノマーとを重合すること含みうる。幾つかの実施態様において、該比は、約1:1から、約1:3又は約1:6まででありうる。幾つかの実施態様において、該疎水性モノマーはアルキルアクリレート(例えば、ドデシルアクリレート)であり、及び／又は該親水性モノマーはグリコールアクリレート(例えば、PEGアクリレート)である。幾つかの実施態様において、１以上の疎水性モノマーは、約1:1、約1:2、約1:3、約1:4、約1:5、約1:6、約1:7、約1:8、約1:9又は約1:10(1以上の疎水性モノマー：1以上の親水性モノマー)の比で2以上の異なる親水性モノマーで(任意的に、RAFT又はATRPを介して)重合化される。例えば、幾つかの実施態様において、第1の親水性モノマーは、イオン性(例えば、スルホン酸アクリレートモノマー(例えば、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)及び／又はスルホネートモノマー)であり得、及び第2の親水性モノマーは、非イオン性(例えば、グリコールアクリレート(例えば、ペグ化されたメチルアクリレート))でありうる。該第1の親水性モノマーと該第2の親水性モノマーとの比は変わりうる(例えば、該第1の親水性モノマー：該第2の親水性モノマーの比は、約6:1、約5:1、約4:1、約3:1、約2:1、約1:1、約1:2、約1:3、約1:4、約1:5又は約1:6でありうる)。
本発明の方法において使用されうる例示的な触媒は、ルテニウム錯体、鉄錯体、銅錯体、ニッケル錯体、パラジウム錯体、ロジウム錯体及びレニウム錯体を包含するが、それらに限定されない。例示的なルテニウム錯体は、ジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)[RuCl2(PPh3)3]、ペンタメチルシクロペンタジエニルビス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)クロリド[RuCp*Cl(PPh3)2]、クロロ(シクロペンタジエニル)ビス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム[RuCpCl(PPh3)2]、ジヒドリドテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)[RuH2(PPh3)4]及びジクロロ(p-シメン)ルテニウム(II)二量体を包含するが、それらに限定されない。例示的な鉄錯体は、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)鉄(II)[FeCl2(PPh3)2]、ブロモ(シクロペンタジエニル)ジカルボニル鉄(II)[FeCpBr(CO)2]及びシクロペンタジエニル鉄ジカルボニル二量体を包含するが、それらに限定されない。幾つかの実施態様において、銅塩及びリガンドで、イン・シチュ(in-situ)で生成される銅錯体が使用され得、及び例示的な銅塩は、塩化銅、臭化銅、トリフレート銅、ヘキサフルオロホスフェート銅及び酢酸銅等を包含するが、それらに限定されない。例示的な窒素ベースの配位子は、2,2’-ビピリジン及びその誘導体、1,10-フェナントロリン及びその誘導体、スパルテイン及び他のジアミン、並びにターピリジン及びその誘導体を包含するが、それらに限定されない。例示的なニッケル錯体は、ジブロモビス(トリフェニルホスフィン)ニッケル(II)[NiBr2(PPh3)2]及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)ニッケル[Ni(PPh3)4]を包含するが、それらに限定されない。例示的なパラジウム錯体は、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム[Pd(PPh3)4]である。例示的なロジウム錯体は、トリス(トリフェニルホスフィン)ロジウムブロミドである。例示的なレニウム錯体は、ジオキソビス(トリフェニルホスフィン)レニウムヨージドである。幾つかの実施態様において、該触媒は、ペンタメチルシクロペンタジエニルビス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)クロリドである。
助触媒は任意的に、本発明の方法、例えば該疎水性モノマーと該親水性モノマーとを重合する工程、において存在しうる。幾つかの実施態様において、助触媒が存在し得、且つ4-(ジメチルアミノ)-1-ブタノールでありうる。
幾つかの実施態様において、本発明の方法は、任意的にトリフルオロ酢酸及び水の存在下で、該コポリマーを加水分解して、該コポリマーの第１の部分(例えば、第１の末端)でホルミル基を用意することを含む。該方法は、該色素と該コポリマーの該ホルミル基とを反応させて、任意的にアルデヒド－ヒドラジドケミストリを介して該色素と該コポリマーとの間にヒドラゾン結合を形成し、それによって該色素を該コポリマーの該第１の部分に結合させることを含みうる。幾つかの実施態様において、生体分子は、還元的アミノ化を介して、ホルミル基をバイオコンジュゲート基におけるアミン基と反応させることによって結合されうる。
幾つかの実施態様において、本発明の方法は、該コポリマーをメルカプト酢酸及びトリエチルアミンと反応させて、該コポリマーの第2の部分(例えば、第２の末端)でカルボキシメチルチオエーテル基を用意することを含む。該カルボキシメチルチオエーテル基は誘導体化されて、該コポリマーの該第２の部分でN-ヒドロキシスクシンイミドエステルを用意しうる。生体分子(例えば、アビジン)は、該コポリマーの該第２の部分でN-ヒドロキシスクシンイミドエステルに結合されうる。
幾つかの実施態様において、本発明の方法は、該コポリマーをアジ化ナトリウムと反応させて、アジド基を用意すること、及び任意的に、銅触媒されたアジド－アルキンケミストリを介して色素を該アジド基に結合することを含む。
幾つかの実施態様において、本発明の方法はRAFT重合を含む。幾つかの実施態様において、RAFT重合は、ラジカル開始剤(例えば、AIBN)及びRAFT剤、例えばチオカルボニルチオ化合物等、の存在下で生じる。RAFT剤の追加の例は、ジチオエステル、ジチオカルバメート、トリチオカーボネート、ジチオベンゾエート及び／又はキサンテートを包含するが、それらに限定されない。
幾つかの実施態様において、本発明の方法は、RAFT重合を用いて得られたコポリマーの終末末端において存在するチオカルボニルチオ官能基性を開裂することを含む。そのような開裂は、当技術分野で知られている任意の一般的方法を用いて生じうる。例えば、幾つかの実施態様において、該チオカルボニルチオ官能基性は、例えばエタノールアミンの存在下で、アミノリシスを介して開裂されて、遊離のチオールを与える。幾つかの実施態様において、該遊離のチオールは、マレイミド官能基性を含む色素に結合され得、それによって該色素を該コポリマーの第１の部分(例えば、終末末端)に結合する。幾つかの実施態様において、生体分子は、該第１の部分(例えば、終末末端)の該遊離のチオール基に結合されうる。幾つかの実施態様において、生体分子が、該ポリマーの反対の終末末端に結合されうる。
幾つかの実施態様に従うと、本発明の化合物及び／又は組成物は、フローサイトメトリーにおいて使用されうる。フローサイトメトリーは知られており、且つ例えば米国特許第5,167号明細書、同第5,915,925号明細書、同第6,248,590号明細書、同第6,589,792号明細書及び同第6,890,487号明細書において記載されている。幾つかの実施態様において、検出される粒子、例えば細胞、は、検出の為に、発光化合物、例えば本発明の化合物で標識化される。標識は、任意の適切な技術、例えば、該発光化合物(例えば、本発明の化合物)を該粒子又は細胞へ結合等することによって、例えば、粒子又は細胞に特異的に結合する抗体を介して、該発光化合物の該細胞又は粒子内への取り込み又は内在化によって、該発光化合物の該細胞又は粒子内への非特異的吸収によって、等で実施されることができる。本明細書に記載された化合物は、そのような発光化合物として、フローサイトメトリーにおいて有用であり得、該フローサイトメトリー技術(蛍光活性化された細胞ソーティング、すなわちFACS(fluorescent activated cell sorting))は、本開示に基づいて当業者に明らかである既知の技術又はその変形に従って実施されうる。
幾つかの実施態様において、フローサイトメトリーを用いて細胞及び／又は粒子を検出する方法が提供され、該方法は、細胞及び／又は粒子を本発明の化合物で標識化すること、及び該化合物をフローサイトメトリーによって検出すること、それによって該細胞及び／又は粒子を検出することを含む。
幾つかの実施態様において、対象において、組織及び／又は因子(例えば、細胞、感染性因子等)を検出する方法が提供され、該方法は、本発明の化合物及び／又は組成物を対象に投与すること、ここで任意的に、該化合物は、前記組織及び／又は因子と会合する、そして、該対象内の該化合物を検出し、それによって該組織及び／又は因子を検出することを含む。
幾つかの実施態様において、光線力学的治療(PDT：photodynamic therapy)及び／又は光力学的不活性化(PDI：photodynamic inactivation)において本発明の化合物を使用する方法が提供される。光線力学的治療(PDT)は、光と、細胞死(光毒性)を誘発するために分子酸素と組み合わせて使用される光増感化学物質とを含む光線療法の一形態である。PDTは、細菌、真菌及びウイルスを包含する微生物細胞を殺す為に使用されることができる。PDTはまた、癌を処置する為に使用されうる。腫瘍を破壊する為に光線力学的治療(PDT)で光エネルギーが投与される場合、様々な形態のエネルギーが当業者によって理解されるように本発明の範囲内である。エネルギーのそのような形態は、熱、音波、超音波、化学物質、光、マイクロ波、イオン化(例えば、X線及びガンマ線)、機械的及び／又は電気的を包含するが、それらに限定されない。例えば、超音波力学的に誘導され又は活性化される、因子は、ガリウム－ポルフィリン複合体(Yumita et al.，Cancer Letters 112：79-86(1997)を参照)、他のポルフィリン錯体、例えばプロトポルフィリン及びヘマトポルフィリン、(Umemura et al.，Ultrasonics Sonochemistry 3：S187-S191(1996)を参照)；他の抗癌剤、例えば超音波療法の存在下で使用されるダウノルビシン及びアドリアマイシン(Yumita et al.，Japan J．Hyperthermic Oncology 3(2)：175-182(1987)を参照)を包含するが、それらに限定されない。
PDT及び／又はPDIの処置領域の例は、下記を包含するが、それらに限定されない。
(i)日和見感染症の処置。本発明の化合物、組成物及び／又は方法は、日和見感染症の、特に軟組織の、PDTの為に有用でありうる。感染症、特に創傷感染症、の(PDTを介した)抗菌処置について、感染生物は、黄色ブドウ球菌、緑膿菌及び／又は大腸菌を(非限定的な例として)包含しうる。院内感染において、緑膿菌が外科的創傷感染の8％及び血流感染の10％の要因である。幾つかの実施態様において、対象は、免疫無防備状態の対象、例えば、AIDSに罹患している対象及び／又は免疫抑制剤での処置を受けている対象、である。
(ii)火傷の処置。黄色ブドウ球菌及びグラム陽性菌による感染症は一般的に、火傷において特に顕著である(Lambrechts，2005)。黄色ブドウ球菌の多剤耐性は、有意な医学的課題を提示する。これに関して、本発明の化合物、組成物及び／又は方法は、火傷の日和見感染症の処置の為に有用でありうる。
(iii)敗血症。本発明の化合物、組成物及び／又は方法は、ビブリオ・バルニフィカス(Vibrio vulnificus)の日和見感染症に罹患している対象のPDT処置の為に有用でありうる。グラム陰性菌であるビブリオ・バルニフィカスは、ヒトにおいて、原発性敗血症、創傷感染及び／又は胃腸疾患を生じる。
(iv)潰瘍。本発明の化合物、組成物及び／又は方法は、潰瘍(ヘリコバクターピロリ)を生じる細菌のPDT処置の為に有用でありうる。クリニックにおいて、処置は、任意の適切な様式において、例えば光ファイバーケーブル(内視鏡に類似しているが、赤色又は近赤外光の送達の為の設備を備えている)を胃内及び／又は疾患領域に挿入することによって、行われうる。
(v)歯周病。本発明の化合物、組成物及び／又は方法は、歯肉炎を含む歯周病の処置の為のPDTにおいて有用でありうる。歯周病は、細菌、例えばグラム陰性嫌気性菌ポルフィロモナス・ジンジバリス(Porphyromonas gingivalis)、の異常増殖によって引き起こされる。多くのPDT処置と同様に、光活性種と組み合わせられたターゲティング又は可溶化実体は、光活性種を所望の細胞に適切に送達するために不可欠である。ターゲティングの対象である経口病原体は、ポルフィロモナス・ジンジバリス(Porphyromonas gingivalis)、アクチノバチルス・アクチノミセテムコミタンス(Actinobacillus actinomycetemcomitans)、バクテロイデス・フォーサイサス(Bacteroides forsythus)、カンピロバクターレクタス(Campylobacter rectus)、エイケネラ・コローデンス(Eikenella corrodens)、フソバクテリウム・ヌクレアタム亜種(Fusobacterium nucleatum subsp.)、ポリモルファム(Polymorphum)、アクチノマイセス・ビスコーサス(Actinomyces viscosus)及び連鎖球菌(streptococci)を包含するが、それらに限定されない。そのような用途の為に、本発明の化合物及び／又は組成物は、局所的に施与され(例えば、マウスウォッシュ又はマウスリンスとして)、そして次に、外部デバイス、口内器具、又はそれらの組み合わせで光投与されうる。
(vi)アテローム性動脈硬化症。本発明の化合物、組成物及び／又は方法は、不安定アテローム性動脈硬化症プラーク(vulnerable atherosclerotic plaque)を処置する為にPDTにおいて有用でありうる。特定の理論に縛られることを望まないが、侵入する炎症性マクロファージは、冠状動脈におけるコラーゲンの薄層を分解するメタロプロテイナーゼを分泌して、血栓症を結果として生じ、それはしばしば致命的であると考えられている(Demidova and amblin，2004)。そのような炎症性マクロファージを標的とするバクテリオクロリンは、不安定プラークのPDTの為に有用でありうる。
(vii)化粧品及び皮膚科の用途。本発明の化合物、組成物及び／又は方法は、広範囲の美容皮膚科学的問題、例えば脱毛、乾癬の処置及び／又は皮膚の変色の除去、を処置する為に、PDTにおいて有用でありうる。ルビーレーザーは現在、脱毛の為に使用されている。多くのレーザー治療において、メラニンは光増感された発色団である。そのような処置は、黒髪を有する色白の人の為に適度にうまくは作用する。本発明の化合物、組成物及び／又は方法は、脱毛の為の近赤外増感剤として使用され得、それは、より特異的な及び／又は鋭い吸収帯を有する発色団を標的化することを可能にする。
(viii)ざ瘡。本発明の化合物、組成物及び／又は方法は、ざ瘡を処置する為にPDTにおいて有用でありうる。尋常性ざ瘡(Acne vulgaris)は、皮脂腺に感染するプロピオニバクテリウム・アクネス(Propionibacterium acnes)によって引き起こされる。若者の約80％が影響を受けている。ここでも、抗生物質処置に対する細菌の耐性の高まりが、処置することが困難であるざ瘡の急増につながっている。ざ瘡の現在のPDT処置は典型的には、アミノレブリン酸の添加に依存し、アミノレブリン酸は、毛包又は皮脂腺において遊離塩基ポルフィリンに変換される。本発明の化合物及び／又は組成物は、特定の状態に依存して、局所的又は非経口的に(例えば、皮下注射によって)対象に投与されうる。
(ix)感染症。本発明の化合物、組成物及び／又は方法は、感染症を処置する為にPDTにおいて有用でありうる。例えば、地中海及び中東地域において広く発生している皮膚リーシュマニア症及び皮下リーシュマニア症は、現在、ヒ素含有化合物で処置されている。PDTは、最近、少なくとも1つのケースで、人間の対象に合理的な効果をもたらすために使用されてきている。本発明の化合物及び／又は組成物の使用が同様に有用であり、且つ有利点、例えば合成の容易さ及びより良好なスペクトル吸収特性、を潜在的に提供する。
(x)組織シーラント。本発明の化合物、組成物及び／又は方法は、それを必要とする対象における組織シーラントとしてPDTにおいて有用でありうる。光活性化された組織シーラントは、創傷を封じること、組織を結合すること及び／又は組織における欠損を閉じることの為に魅力的である。縫合糸及び／又はステープルが望ましくない多くの用途があり、そのような機械的な密封方法の使用は、しばしば感染及び／又は瘢痕化をもたらす。
(xi)腫瘍性疾病。本発明の化合物、組成物及び／又は方法は、腫瘍性疾病及び／又は癌、例えば皮膚癌、肺癌、結腸癌、乳癌、前立腺癌、頸部癌、卵巣癌、基底細胞癌、白血病、リンパ腫、扁平上皮癌、黒色腫、プラーク期皮膚T細胞リンパ腫及び／又はカポジ肉腫を包含するそれら、を処置する為にPDTにおいて有用でありうる。
光線力学的治療の間、本発明の化合物は、それを必要とする対象(例えば、上記された疾病のいずれかを有する対象)に投与される。該投与された化合物は、該対象の内部に存在する病変組織と結合し得、及び適切な波長及び強度で適切な光を発する光源への対象の曝露が、該疾患組織内において該化合物を活性化し得(例えば、活性酸素種(ROS：reactive oxygen species)を放出する)、それによって、任意的に健康な組織に影響を与えること無しに、該疾患組織を処置する。例えば、幾つかの実施態様において、該疾患組織は、過剰増殖性組織(例えば、腫瘍)である。
幾つかの実施態様において、光音響画像化(photoacoustic imaging)における本発明の化合物を用いる方法が提供される。幾つかの実施態様に従うと、本発明の方法は、光音響画像化を実行する方法を含む。光音響画像化(PAI：photoacoustic imaging)は、検出について光学発光に依存しないという点で魅力的である(Haisch，C.，Quantitative analysis in medicine using photoacoustic tomography．Anal．Bioanal．Chem．2009，393，473-479；Cox，B.；Laufer，J．G.；Arridge，S．R.；Beard，P．C．Quantitative spectroscopic photoacoustic imaging：a review．J．Biomed．Opt．2012，17，061202)。光学発光は、光散乱による影響を受ける可能性がある。PAIにおいて、レーザー照射(例えば、任意的に、非イオン化のレーザーパルスを使用して実行)の後に、熱弾性膨張及び超音波圧力波が続く。該超音波圧力波の検出は、慣用的な超音波検出器を介して達成することができる。本質的に、超音波画像化(ultrasound imaging)はレーザー入力で実行されることができる。X線画像化方法とは対照的に、PAIは電離放射線に依存しないことは注目に値する。
本発明の方法は、本発明の化合物及び／又は組成物を対象に投与すること、ここで任意的に、該化合物は、該対象における組織及び／又は細胞と会合する；レーザーを用いて該対象の少なくとも一部又は部分を照射し、ここで任意的に、前記対象の前記一部又は部分が本発明の化合物を含む；及び、前記対象の少なくとも前記一部又は部分を画像化すること、ここで任意的に、該画像化は超音波画像画像化を含む、を含みうる。
PAIは、外因性の造影剤又は化学プローブを何ら利用することなしに実行されることができる。そのような場合、天然組織における内因性発色団の明確な吸収は、明確なシグナルを生み出す。ヘモグロビンによる吸収は例えば、血管の存在の描写を容易にする。しかしながら、ヘモグロビンのモル吸光係数は低く、且つ深部組織の明確な描写の為には不十分でありうる。そのような場合、造影剤の使用は非常に魅力的である。幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、PAIにおいて造影剤として使用され、及び／又はPAIにおいて造影剤として使用されることができる色素を含む。
様々な物質が、PAIにおける造影剤として使用する為に検討されている。PAIにおける使用の為の例示的な色素は、金ナノ材料、カーボンナノチューブ、リポソーム中のポルフィリン、半導体ポリマー及びナフタロシアニンを包含するが、それらに限定されない(Chitgupi，U．；Lovell，J．F．Naphthalocyanines as contrast agents for photoacoustic and multimodal imaging．Biomed．Eng．Lett．2018，8，215-221；de la Zerda，A.，et al.，Advanced contrast nanoagents for photoacoustic molecular imaging，cytometry，blood test and photothermal theranostics．Contrast Media Mol．Imaging 2011，6，346-369)。幾つかの実施態様において、本発明の化合物中に存在する色素及び／又は本発明の化合物は、下記の光物理的特性を有し、それは、光の吸収に続いて、色素／化合物は、光の放出又は何らかの有意な寿命の準安定状態の形成なしに、即時に且つ定量的に基底状態に緩和する。言い換えれば、内部転換(すなわち、無放射崩壊)の収率は定量的でなければならず、且つ理想的には、内部転換の速度は非常に速く、励起状態の寿命は1ピコ秒未満でなければならない。この説明は本質的に、分子光物理学の観点から「光学から音響への変換効率」(Cheng，K.；Cheng，Z．Near infrared receptor-targeted nanoprobes for early diagnosis of cancers．Curr．Med．Chem．2012，19，4767-4785)を表す。そのような迅速で且つ定量的な内部転換の魅力は、吸収された全ての光を熱、すなわち超音波を発生させる熱膨張、に変換することである。ある研究グループは、そのような造影剤を「ソノクローム(sonochromes)」と云っており(Duffy，M．J.，et al.，Towards optimized naphthalocyanines as sonochromes for photoacoustic imaging in vivo．Photoacoustics 2018，9，49-61)、より一般的に知られているルミクローム又はフルオロクローム又は発光団と区別し、ここで、これらの全ては、入射光の吸収に続く発光を意味する。幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、ソノクロームであり及び／又はソノクロームを含む。
幾つかの実施態様において、本発明の化合物中に存在する色素及び／又は本発明の化合物は、赤色における光又は近赤外領域(NIR：near-infrared region)における光を吸収する。例えば、幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、深部組織を画像化する為に使用され得、ここで、この領域は、光の透過を可能にする光学窓を提示するので、赤色又は近赤外領域(NIR)における吸収が所望される。より短い波長では、内因性発色団(例えば、ヘモグロビン、メラニン)による吸収が生じることができる。より長い波長では、水の倍音振動帯による光の散乱が観察されることができる。幾つかの実施態様において、本発明の化合物中に存在する色素及び／又は本発明の化合物は、赤色又はNIRを吸収し、及びモル吸光係数は可能な限り大きく、優れた感度、例えば、1,000M-1cm-1、10,000M-1cm-1、100,000M-1cm-1又はそれ以上のモル吸光係数の値、を生み出す。幾つかの実施態様において、クロリンは、約10,000M-1cm-1～約100,000M-1cm-1の範囲におけるQyバンドモル吸光係数を示す。幾つかの実施態様において、バクテリオクロリンは、約50,000M-1cm-1～約200,000M-1cm-1の範囲におけるQyバンドモル吸光係数を示す。
幾つかの実施態様において、本発明の方法は、多波長多重化を提供する。多波長多重化は2以上の吸収体をPAI造影剤として使用することによって達成され得、それらの全ては、定量的(又はほぼ定量的)な内部変換を示し、ここで、2つ以上の吸収体が、本発明の2つ以上の異なる化合物である。本発明の2つ以上の異なる化合物は、大部分が重複しない吸収帯を有しうる。多重化は、各スペクトル的に異なる造影剤の連続吸収に応じて結果として生じる超音波の検出とともに、入射光源(例えば、レーザー)をNIR及び赤色スペクトル領域にわたって掃引することによって達成されうる。代替的には、複数のレーザーのセットが、異なるPAI造影剤専用の各レーザーとともに使用されうる。
幾つかの実施態様において、本発明の化合物中に存在する該色素は、クロリン又はバクテリオクロリンを含み、ここで任意的に、該化合物が、PAIの為の本発明の方法において使用される。クロリン及び／又はバクテリオクロリンは、強く且つ鋭い長波長(Qy)吸収帯を踏まえると、光音響画像化の為に理想的であることができる。クロリン及び／又はバクテリオクロリンは、高収率の内部転換を生じさせるように改変され、及び／又は水性媒体中での可溶化を達成する様式でパッケージングされうる。
例えば、遊離塩基形態で蛍光性であるテトラピロール大環状分子は、適切な金属でのメタル化によって非蛍光性にされることができる。テトラピロールはポルフィリン及びヒドロポルフィリンを包含し、後者はクロリン及びバクテリオクロリンを包含する。ほぼ1世紀にわたるメタロテトラピロールの調製と研究に関する広範な研究を踏まえると、真の「メタロテトラピロールの周期表」が存在する。非発光性テトラピロールキレートを与える金属は周知である(例えば、Gouterman，M．Optical spectra and electronic structure．In The Porphyrins；Dolphin，D．(Ed.)，Vol．III，Academic Press：New York，1978，pp1-165を参照)。非発光性テトラピロールキレート(明確の為に原子価は示されていない)を与えることができる金属の例は、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Ru及びランタニドを包含するが、それらに限定されない。幾つかの実施態様において、本発明の化合物中に存在する該色素は、鉄を含むテトラピロール大環状分子である。鉄は、人間の代謝における天然成分としての鉄の存在、鉄テトラピロール(ヘムがプロトポルフィリンIXの鉄キレートであるという事実を踏まえて)に専念してきた膨大な研究、及び鉄ポルフィリンの非常に短い励起状態寿命を踏まえると、特に魅力的でありうる。幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、鉄クロリン又は鉄バクテリオクロリンを含む。幾つかの実施態様において、本発明の方法は、PAI造影剤としての鉄クロリン又は鉄バクテリオクロリンを含む本発明の化合物を対象に投与すること、及び光音響画像化を実行することを含む。幾つかの実施態様において、本発明の化合物中に存在する該色素は、銅(例えば、Cu(II))を含むテトラピロール大環状分子である。幾つかの実施態様において、本発明の化合物中に存在する該色素は、銅(例えば、Cu(II))を含み、及び任意的に、光音響画像化の為に使用される。幾つかの実施態様において、本発明の化合物中に存在する該色素は、鉄(例えば、Fe(II))を含み、及び任意的に、酸素感知の為に使用されうる。
幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、立体障害されている及び／又はFe(III)テトラピロールのミュー(mu-oxo)オキソ二量体を形成しないFe(II)テトラピロールを含む。幾つかの実施態様において、本発明の化合物はFe(III)テトラピロールを含む。Fe(II)テトラピロールは分子状酸素に配位することができ、且つ立体障害がない場合に、化学反応を生じて、Fe(III)テトラピロールのミューオキソ二量体を生じることができることに言及する必要がある。対照的に、Fe(III)テトラピロールは分子状酸素に配位せず、且つミューオキソ二量体形成を生じない。Fe(III)テトラピロールは、好気性条件下での形成に応じて、鉄テトラピロールの好ましい酸化状態である。長年の確立の多様な方法は、Fe(III)テトラピロールの形成の為に、且つFe(II)テトラピロールのFe(III)テトラピロールへの変換の為に利用可能である。
遊離塩基であるテトラピロールは、或る量の蛍光(例えば、最大約10%の量子収率)、或る量の三重項状態形成(例えば、最大約70%の量子収率)を与えることができ、及び残りは内部変換(例えば、最大約20%の量子収率)である。上記された通り、内部転換(すなわち、無放射崩壊)について約100%の量子収率を達成する為の便利な方法は、1以上のメカニズムによって、励起状態を迅速且つ本質的に定量的に基底状態に緩和させる金属でテトラピロールを金属化することである。内部変換対放射性崩壊(すなわち、蛍光)及び項間交差(すなわち、三重項状態形成)を促進する為の代替的なアプローチは、適切な置換基をテトラピロールに結合することである。典型的な置換基は、スピン軌道カップリングを生じる置換基、例えばより重ハロゲン原子、例えば臭素原子、ヨウ素原子及びアスタチンを含むより重ハロゲン原子、である。従って、幾つかの実施態様において、本発明の色素及び／又は化合物における1以上のハロゲン原子の導入は、単独で、又はそれ自体が限定された発光を与える金属と一緒に使用することができ、それによって、迅速且つ本質的に定量的に基底状態への緩和を与える。そのような金属は、周期表中の金属の多くが含まれる。テトラピロールのメタル化の方法は周知である(Buchler，J．W．Static coordination chemistry of metalloporphyrins．In Porphyrins and Metalloporphyrins；Smith，K．M．(Ed.)，1975，Elsevier Scientific Publishing Co.：Amsterdam，pp157-231；Sanders，J．K．M.，et al.，Axial coordination chemistry of metalloporphyrins．In The Porphyrin Handbook；Kadish，K．M.；Smith，K．M.；Guilard，R．(Eds.)，Vol．3，2000，Academic Press：San Diego，pp1-48)。アレーンに結合された重原子は励起状態の迅速な緩和を生じることが周知であるので、多種多様な重原子で置換されたアレーンは、本発明の方法に従うPAIの使用の為の優れた候補である。幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、テトラピロール(例えば、大環状化合物の周辺に重原子置換基を有するテトラピロール及び／又は非発光を与える中央にキレート化された金属)を含む。そのようなテトラピロール(例えば、クロリン又はバクテリオクロリン)は、赤色及びNIRスペクトル領域にわたって多くのありうる狭帯域吸収を提供しうる。
化合物の励起状態が迅速且つ本質的に定量的に基底状態に戻ることができる様々なメカニズムを説明する一方で、本発明はそれらに限定されず、当技術分野で知られている他のメカニズムが使用されうる。例えば、そのようなメカニズムは、下記から生じる可能性がある：(1)放射性崩壊及び項間交差の速度に対する内部転換の高い速度；(2)放射性崩壊及び内部変換の高い速度に対する項間交差の高い速度、引き続き、励起された多重項状態から基底状態への即時且つ非放射性崩壊；及び／又は、(3)励起状態の過疎化についての他の全ての速度に対する電荷移動の高い速度、引き続き基底状態に定量的にもたらす電荷再結合。別の例は、本質的な平面性から大環状化合物を立体配座的に歪めることである。他のメカニズムは当業者に知られている。メカニズムに関係なく、当業者に知られている確立された方法を使用して、非常に短い寿命および基底状態への本質的に定量的な緩和を伴う励起状態を示すテトラピロールを作成することができる。基底状態への迅速かつほぼ定量的な緩和は、PAIで使用できる「非発光」分子実体と本明細書で呼ばれるものを与えることができる。別の例は、本質的な平面性から大環状化合物を立体配座的に歪めることである。他のメカニズムは当業者に知られている。該メカニズムにかかわらず、当業者に知られている確立された方法が使用されて、非常に短い寿命及び基底状態への本質的に定量的な緩和を伴う励起状態を示すテトラピロールを作成することができる。該基底状態への迅速且つほぼ定量的な緩和は、PAIにおいて使用されうる「非発光」分子実体と本明細書で呼ばれるものを与えることができる。
本発明の化合物は、任意的にPAIにおいて使用する為の、メタロテトラピロールをパッケージ化しうる。該メタロテトラピロールは、本発明の化合物を用意する為に、本明細書に記載されたポリマーにメタロテトラピロールを結合する為に使用されることができる生物共役性基を有しうる。従って、本発明の化合物は、単一のメタロテトラピロールを含みうる。幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、化合物の一部内(例えば、ポリマー部分内)に該色素をパッケージングすることにより、任意的に外部実体、例えば他の色素及び／又は生物学的物質(例えば、細胞成分、タンパク質等)等、との相互作用による変更無しに、該色素の固有のスペクトル特徴(例えば、吸収スペクトル、蛍光スペクトル、蛍光量子収率等)を維持しうる。単一の色素(例えば、Fe(III)テトラピロール)を本発明の化合物内に含めることは、該色素の固有の吸収スペクトルを保存しうる。
幾つかの実施態様に従うと、本発明の化合物中に存在する色素は、非発光分子実体(例えば、非蛍光分子実体及び／又は非燐光分子実体)であり得、ここで任意的に、該化合物がPAIにおいて使用される。該色素は、迅速な光学的から音響的変換を有しうる。幾つかの実施態様において、該色素が、非発光分子実体であり且つ、短い励起状態寿命を有し、ここで任意的に、該励起状態寿命は、サブピコ秒の範囲にある。照射に応じて、該励起状態は、すぐに基底状態に戻って、熱を放出しうる。該熱は「音波」を生成し、それはマイクで検出されることができる。本発明の化合物の構造は、生理学的環境から該色素を保護し得、及び／又はPAIを実行するする方法において使用する為に適しうる。
幾つかの実施態様において、本発明の化合物は、疎水性発色団をパッケージングする為の手段、ここで、それは、水への高い溶解度が達成されることを可能にすることができ、及び／又は、凝集により、波長位置、モル吸光係数、バンドの幅を含む吸収バンドの外観が変化する可能性がある為に発色団が凝集するのを防ぐ為の手段を提供する。
本発明は、以下の非限定的な実施例においてより詳細に説明される。
実施例
実施例1－単一の疎水性発色団の単一ポリマーカプセル封入
ペンダントペグ化された発色団を有するランダムコポリマーの研究及び疎水性発蛍光団を含む重合化されたミセルの研究が行われた。最終的に、2つのアクリレートモノマー(親水性(ペンダントPEG-6)モノマーと疎水性(ドデシル)モノマーとが3：1の比にある)から(RuCp*Cl(PPh3)2、4-(ジメチルアミノ)-1-ブタノール及びアセタール置換された開始剤、エタノール中、40℃で、を介して)リビングラジカル重合を介して誘導される、ヘテロテレケリック、両親媒性、ランダムのコポリマーを伴う設計が特定された。アセタールの加水分解とそれに続く疎水性クロリン-ヒドラジドとの反応は、単一のクロリン-ヒドラゾンを有するポリマー(すなわち、フォルダマー又は単鎖ナノ粒子(single-chain nanoparticle)、scNpと略される）を与えた。水性溶液中のクロリン-ポリマーの試験は、トルエン中のクロリンと比較して、鋭い吸収／蛍光バンド且つ減少していない蛍光量子収率を明らかにした。該アプローチは、発色団の選択と水性可溶化戦略を個々の範囲に分離し、後者の実装は現在非常に簡単である。
自己折り畳み特性を備えた3つの疎水性色素で標識化された両親媒性コポリマーであるF1～F3が合成され、そして分光学的に特徴付けられた。疎水性色素及びポリマー骨格の立体配座的特徴が、下記のスキーム1に示されている。該両親媒性コポリマーは、親水性セグメント(PEGセグメント)と疎水性セグメント(ドデシルセグメント)とが3対1の比で構成されており、分子量は約120kDaである。ランダムブロックコポリマーとして、水中の該コポリマーが自己折り畳みして、疎水性中心を形成し、該疎水性色素をカプセルに入れて、それによって該色素を凝集から保護することができる。3つの疎水性色素(すなわち、BODIPY、クロリン及びフタロシアニンは分子サイズ及び吸収波長(それぞれ、540、640及び700nm)で異なる)が、同じポリマー骨格上にロードされ、そして分光測定に付された。何らかに特定の理論に拘束されることを望まないが、水中での色素をロードされたコポリマーの該結果として生じる明確な蛍光特性は、色素カプセル封入の有効性が該色素の分子サイズ及びコポリマー骨格の長さに依存し得ることを示唆する。
Figure 2022503966000010
疎水性発蛍光団の合成。一般的に、色素結合の為にここで使用される該色素－ヒドラジドは、対応するカルボン酸エステルからアミド形成を介して調製される。活性化されたカルボキシル種であるBODIPY-NHSエステル1のヒドラジンヒドラートでの処置は、所望のBODIPY－ヒドラジドD1を40%の収率で与えた(下記のスキーム2)。
Figure 2022503966000011
ヨードクロリン2が、Pd(PPh3)4、メタノール及び一酸化炭素の存在下で、カルボニル挿入を介してメチルエステル3に定量的に変換された(下記のスキーム3)。次に、メチルエステル3が還流条件下で、ヒドラジンヒドラートで処理され、所望のクロリン－ヒドラジドD2を83%の収率で生成した。より濃縮された溶液がD2の対応するバクテリオクロリンへの還元を結果として生じる故に、反応が50mM未満の濃度で実行される必要があることに気付いた。
Figure 2022503966000012
フタロシアニン－ヒドラジドD3の調製は、大環状化合物の溶解度制限の為に、より多くの労力を要した。エチニルフタロシアニン4が、Pd(OAc)2/P(o-tol)3の存在下で3-(4-ブロモフェニル)プロパン酸メチルとカップリングされて、メチルエステル5を13%の収率で与えた(下記のスキーム4)。再び、反応系における大環状化合物の低い溶解度が、薗頭カップリング反応の低い収率を説明する。次に、メチルエステル5が、メチルエステル５をトルエンとメタノールとの混合物中でヒドラジンで処理されて、所望のヒドラジドD3を生成した。
Figure 2022503966000013
コポリマーの合成。モノマーPEGAとLAとのリビングラジカル重合は、RuCp*Cl(PPh3)2及び4-ジメチルアミノブタノールの存在下で、報告されている開始剤6で、3対1の比で実行された(下記のスキーム5)。該結果として得られたコポリマー7は、一端にアセタール、及び他端に臭素原子を有するヘテロテレケリックである。2つの官能基が、色素結合と生体共役反応可能なハンドルの導入の為にそれぞれ誘導体化さた。7における臭素原子がメルカプト酢酸で置換されて、生体共役反応に対して開いたコポリマーの末端にカルボキシル基を与えた。酸性条件下でのアセタール末端の加水分解は、ホルミルコポリマー8を結果として得た。このコポリマー8は、色素連結(conjugation)のプラットフォームとして機能し、ヒドラジドD1～D3での処置を介して目的の色素をロードされたコポリマーF1～F3をそれぞれ生成した。
Figure 2022503966000014
SEC分析。F2を例として取り上げると、分析的SECが使用されて色素結合反応のプロセスを監視した。図2に示されているSECトレースは、クロリンのコポリマー上への結合に応じてサイズが大きくなることを示す。また、コポリマー7の分子量は、SEC分析に基づいて1.2×105g/モルと推定された。
吸収及び発光スペクトルの測定。次に、目的の色素をロードされたコポリマーF1～F3が、有機溶媒及び水性溶液の両方においてそれらの分光学的特性の調査に付された。該スペクトルが、図3に示されている。F1(BODIPYをロードされた，図3，パネルA)及びF2(クロリンをロードされた，図3，パネルB)の両方について、μM濃度での水性溶液中のサンプルの吸収スペクトルは、有機溶媒の吸収スペクトルに匹敵する。120kDaの両親媒性コポリマーへの結合は、分光学的特性に強い摂動を与えること無しに、BODIPY D1及びクロリンD2の水溶性を劇的に高める。水中のF1及びF2についての発光バンドは有機溶媒中で測定された発光バンドと同じままであり、最小限の色素－色素相互作用を示すことは、μM濃度でのF1及びF2の水性溶液に関与する。それにもかかわらず、該色素の分子サイズで最大として、フタロシアニンをされたコポリマーF3は、トルエン中の吸収スペクトルとは完全に異なる水中の吸収スペクトルを示し(図3，パネルC)、完全に消光した蛍光を有する。この否定的な結果は、コポリマー骨格の不適切なサイズが原因でありうる。より大きなポリマーが、フタロシアニンD3のような大きな疎水性発色団をカプセルに入れる為に必要とされうる。
蛍光量子収率。蛍光量子収率の値がまた、室温で、水中のF1～F3について測定された。他の分光データとともにデータが表5にまとめられている。例としてクロリン結合されたコポリマー F2を取り上げると、該色素－コポリマーコンジュゲートは、μM濃度において0.18で蛍光量子収率を示し(項目6)、それは、該色素D2のみのCH2Cl2溶液からの値と同様である(0.19，項目4)。同様の結果が、BODIPYで標識化されたコポリマーF1(Φf＝0.058，8、項目3)及びBODIPY色素D1(0.065，項目1)で観察された。これらの比較は、μM水性溶液でのF1及びF2についての凝集に起因する色素－色素消光がないことを示す。該結果は、ポリマー鎖の長さが適切である場合に、水において疎水性発色団をカプセルに入れる為の成功したプラットフォームとして両親媒性コポリマーを示す。しかしながら、上記で述べた通り、フタロシアニンで標識化されたコポリマーは完全に消光された蛍光を有する。より長いポリマー鎖は、D3のようなより大きな発色団をカプセルに入れる為により効果的でありうる。また、より小さなフタロシアニン骨格(例えば、末梢(peripheral)基としてヘプチルの代わりにメチルを有する)は、現在の長さのコポリマーで成功裡にカプセルに入れられる。
Figure 2022503966000015
実験部
一般的方法。商業的に得られた全ての化学物質は、特に記載されない限り、受け取ったままの状態で使用された。試薬等級の溶媒(CH2Cl2，THF，メタノール)及びHPLC等級の水が受け取ったままの状態で使用された。NMRデータは、特に記載されない限り、CDCl3の溶液中で測定された。市販されていない化合物1、2及び4は、文献の手順に従って調製された。分析SEC実験は、Plgel 10000 Å SECカラムを用いて実行され、ACS等級のTHF(400ppmのBHTで安定化された)を用いて35℃で、流速1mL／分で溶出された。サンプルは、Agilent 1260無限示差屈折率検出器を用いて検出された。吸収スペクトルが、Agilent 8453及びShimadzu UV1800機器で、UV透過(例えば、石英)キュベット中の化合物の希釈物(μモル)溶液と溶媒ブランクを、室温で用いて測定された。
2-[6-(N-アミノカルバモイル)ヘキサ-1-イン-1-イル]-8-メシチル-4,4-ジフルオロ4-ボラ-3a,4a-ジアザ-s-インダセン(D1)。THF(500μL)中1(9.0mg)の溶液が、ヒドラジンヒドラート(5.3μL)を用いて、室温で30分間処置された。次に、該溶液が濃縮され、そしてクロマトグラフィーに付して(シリカゲル，CH3OH／酢酸＝9:1)、赤色固体を与えた(3.0mg，39%)：1H NMR(DMSO-d6，300MHz) δ 8.85(br，1H)，7.99(s，1H)，7.94(s，1H)，6.95(s，2H)，6.76(d，J＝4.2Hz，1H)，6.72(s，1H)，6.53(d，J＝4.2Hz，1H)，2.45～2.47(m，2H)，2.36(s，3H)，2.17～2.20(m，2H)，2.09(s，6H)，1.58～1.42(m，4H)；MALDI-MS 観測値449.1[(M+H)+]，429.2[(M-F)+]，計算値448.2(M＝C25H27BF2N4O)。
10-メシチル-5-(4-メトキシカルボニル)フェニル-18,18-ジメチルクロリン(3)。トルエン及びメタノールが、アルゴンで1時間バブリングすることによって脱気された。ゴム製セプタム付きのコニカルバイアルに(20mg，0.030mmol，1.0当量)及びPd(PPh3)4(3.5mg，3.0μmol，0.10当量)が入れられて、そして次に、高真空下で排気された。次に、該バイアルがアルゴンで再充填された。この排気－パージプロセスが3回繰り返された。脱気されたトルエン(0.50mL)及びメタノール(0.50mL)並びにトリエチルアミン(21μL，0.15mmol，5.0当量)がアルゴン下でバイアルに加えられた。該溶液は、凍結－ポンプ－解凍サイクルの3回で再び脱気された。該バイアルが、77Kでの高真空下で排気され、そして次に、一酸化炭素で再充填された。COで満たされたバルーンがまた、バイアルに接続されて、余分な圧力を提供した。該溶液が65℃で23時間撹拌され、濃縮され、そしてクロマトグラフィー(シリカゲル，ヘキサン／CH2Cl2＝1:1)に付されて、緑色の固体(18mg，100%)を与えた：TLC(シリカ，ヘキサン／CH2Cl2＝1:1) Rf＝0.28；1H NMR(300MHz) δ 8.92(s，1H)，8.87(s，1H)，8.82(d，J＝4.8Hz，1H)，8.73(d，J＝4.7Hz，1H)，8.69(d，J＝4.7Hz，1H)，8.61(d，J＝4.7Hz，1H)，8.38(d，J＝8.1Hz，2H)，8.37(s，1H)，8.36(s，1H)，8.22(d，J＝8.3Hz，2H)，7.22(s，2H)，4.57(s，2H)，4.08(s，3H)，2.58(s，3H)，2.03(s，6H)，1.84(s，6H)，-1.87(br，s，2H)；13C NMR(100MHz)δ 175.2，167.6，163.6，152.4，151.5，147.2，140.9，140.4，139.2，138.3，137.7，134.7，134.4，134.1，132.1，131.1，129.5，128.1，128.0，127.8，123.7，123.6，120.59，120.57，96.81，94.99，52.49，51.86，46.63，31.31，21.57，21.45；ESI-MS 観測値592.2851 [(M+H]+]，計算値592.2838(M＝C39H36N4O2)；ラボ値(CH2Cl2)415，509，533，590，641nm。
5-[4-(N-アミノカルバモイル)フェニル]-10-メシチル-18,18-ジメチルクロリン(D2)。THF(1.0mL)中、クロリン3(44mg，75μmol，1.0当量)の溶液がメタノール(1.0mL)及びヒドラジンヒドラート(0.21mL，3.8mmol，50当量)を用いて、50℃で、24時間処置された。[注：濃度が50mM超である場合、クロリン－ヒドラジンの対応するバクテリオクロリン－ヒドラジンへの還元が生じるだろう。該バクテリオクロリンは、CH2Cl2中のDDQ(1.0当量)を室温で30分間処置することによって、酸化されて所望のクロリンに戻すことができる。]次に、該溶液が酢酸エチルで希釈され、水で洗浄され、硫酸ナトリウムで乾燥され、濃縮され、そしてクロマトグラフィー(シリカゲル，ヘキサン／EtOAc＝1：2からCH2Cl2／CH3OH＝9：1)に付されて、緑色の固体(37mg，84%)を与えた：1H NMR(400MHz) δ 8.96(s，1H)，8.88(s，1H)，8.76(d，J＝4.5Hz，1H)，8.75(d，J＝4.5Hz，1H)，8.62(d，J＝4.7Hz，1H)，8.56(d，J＝4.7Hz，1H)，8.44(d，J＝8.1Hz，2H)，8.39(s，1H)，8.38(s，1H)，8.30(d，J＝8.0Hz，2H)，7.68～7.64(m，2H)，5.02(br，2H)，4.62(s，2H)，2.60(s，3H)，2.06(s，6H)，1.85(s，6H)，-1.85(br，s，2H)；13C NMR(100MHz) δ 165.7，164.8，163.5，153.44，153.38，144.3，140.8，139.0，138.0，134.3，132.1，132.0，128.9，128.6，128.5，127.7，126.8，123.7，88.75，82.21，53.77，42.04，31.14，30.29，29.65，21.27，18.40，17.37，12.06；MALDI-MS 観測値593.1 [(M+H)+]，計算値592.3(M＝C38H36N6O)。
2-[4-(2-メトキシ-2-オキソエチル)フェニル]エチニル-9,10,16,17,23,24-ヘキサヘプチルフタロシアニン(5)。標準的な薗頭カップリング反応手順に従い、脱気されたトルエン(6.0mL)中、4(20mg，18μmol)、3-(4-ブロモフェニル)プロパン酸メチル(4.8mg，20μmol)、Pd(OAc)2(1.1mg，13μmol)及びP(o-tol)3(5.5mg，18μmol)の溶液が、3回の凍結－ポンプ－解凍サイクルで脱気された。該混合物が、60℃で18時間撹拌された。該結果として得られた反応混合物が、濃縮され、そして、3つのカラムストラテジ[（1）シリカ、CH2Cl2、（2）SEC、トルエン、（3）シリカ、CH2Cl2]によってカラムクロマトグラフに付されて、緑色の固体(3.0mg，13%)を与えた。MALDI-MS：観測値 1289.4 [(M+H)+]，計算値 1288.9(M＝C86H112N8O2).
2-[4-(N-アミノカルバモイル)メチルフェニルエチニル]-9,10,16,17,23,24-ヘキサヘプチルフタロシアニン(D3)。トルエン(140μL)中、5(3.0mg，2.3μmol)の溶液が、6.5μLのヒドラジンヒドラート(55重量％)及びメタノール(10μL)で処置された。該結果として得られた混合物が、50℃で、16時間撹拌され、その後に、酢酸エチル及び水が該混合物に加えられた。有機抽出物が塩水で洗浄され、乾燥され(Na2SO4)、そして濃縮されて緑色の固体を与え、それは合成の次の工程において直接的に使用される。
実施例2
本発明の幾つかの実施態様に従うポリマー調製及び誘導体化の為の一般的なアプローチが、以下のスキーム6に示されている。
Figure 2022503966000016
スキーム6に示されているアプローチにおいて、開始剤はQ－Xであり、ここで、Xはハローハロゲン原子(例えば、Cl、Br、I)又はスルホネート(例えば、トリフラート)であり、及びQは色素を有することができる又は官能基を有し、且つ重合の過程を通じてそのままである。
さらなる誘導体化の場合には、色素結合に必要な豊基が、重合前に(Qユニットにおいて)取り込まれて、そして直接的に使用されることができる。代替的には、重合後、合成ポリマーIにおけるQの誘導体化は、色素結合の為のポリマーIIにおいて修飾されたQ(Q’で示されている)を与えることができる。
生体分子（ポリマーのω末端）への結合の規定はポリマーIにおけるX置換基の直接的使用によって、或る場合に存在する。代替的には、X基が置換されて、生体分子の結合の為のポリマーIIにおける官能基Wを与えることができる。Ｗの例は、アジド、イソシアナート、イソチオシアナート、活性菜エステル(例えば、ペンタフルオロフェニルエステル、スクシンイミドエステル、2,4-ジニトロフェニルエステル)、マレイミド、ビニル、メルカプト、アミノ及びカルボン酸を包含する。ポリマーIにおけるω末端での誘導体化は、単一の工程又は複数の工程(例えば、求核置換及び／又は脱保護)によって達成されて、ポリマーIIにおいて所望の官能基Wを与える。予備重合法について、該官能基は最初に開始剤（Q－XのQユニット，スキーム6）内に取り付けられ、そして重合の過程を通じてそのままである。
Q及びQ－Xの幾つかの例がスキーム7に示されている。スキーム7に示されている通り、Qは、ヒドロキシ基1,2、カルボキシ基3、アミノ基4、ホルミル基4、ビニル基5,6、エポキシ基7、無水物8、ハロアリール基7、エステル基3又はオキサゾリン基8を包含しうる。ビニル基又はアリル基は開始剤を介して取り付けられることができ、且つ架橋時に余分な問題を生じることなしに重合中にそのままでありうる1,5,6。これは、主に銅(I)触媒の存在下で適切な配位子を選択することによって達成されることができる。しかしながら、色素結合(例えば、アジド基)又は生体共役反応に一般的に使用される幾つかの官能基は、予備重合法によって導入されることができない(表6に示されている)。
Figure 2022503966000017
Figure 2022503966000018

本明細書において議論される例は、該ポリマーのα末端への該色素の結合と、該ポリマーのω末端への該生体分子の結合とについて記載していることに留意されるべきである。しかしながら、必要に応じて該2つの末端の利用が逆にされることができ、そうすると、該生体分子は該ポリマーのα末端に結合され、及び該色素は該ポリマーのω端に結合される。
参考文献
Figure 2022503966000019
実施例3－例示的反応
架橋を含む本発明の化合物を調製する為の例示的な反応が、以下のスキーム8において提供されている。
Figure 2022503966000020
Figure 2022503966000021
スルホン化及び架橋を含む本発明の化合物を調製する為の例示的な反応が、以下のスキーム9において提供されている。
Figure 2022503966000022
Figure 2022503966000023
Figure 2022503966000024
実施例4
本発明の幾つかの実施態様に従うポリマー調製及び誘導化の為の例示的なアプローチが、以下のスキーム10において示されている。
Figure 2022503966000025
スキーム10に示されているアプローチにおいて、RAFT剤におけるZはアリール、アルキル又はチオアルキルであり、及びQは重合の過程でそのままである官能基を有することができる。
さらなる誘導体化の場合には、色素又は生体分子への結合の為に必要とされる官能基が重合前に(Qユニットにおいて)取り込まれ、そして直接的に使用されることができる。そのような官能基は、最初にRAFT剤のQユニット内に導入される、そして重合の過程を通じてそのままであることができる。代替的には、重合後、合成ポリマーにおけるQの誘導体化が、色素又は生体分子の結合の為に修飾されたQを与えることができる。
RAFT剤におけるZ及びQの幾つかの例が以下のチャート1において示されている。該RAFT剤におけるZの例は、フェニル(任意的に置換されている)及び／又はチオアルキル基(分岐した及び／又は未分岐のC1～C25チオアルキル基を含む)を包含するが、それらに限定されない。
該RAFT剤におけるQの例は、カルボキシレート、アジド、ヒドロキシ、N-サクシニミジル、ビニル、フタルイミド及び／又はビオチニルを包含するが、それらに限定されない。
Figure 2022503966000026
チオカルボニルチオ基を含むポリマーの終末末端で色素又は生体分子を結合する前に、チオール基が、当技術分野で知られている方法を使用してチオカルボニルチオ基を開裂することによって遊離されることができる。該遊離チオール基は、色素又は生体分子と直接結合することができる又は因子L-Wでさらに修飾されることができるのいずれかで、該色素又は生体分子とカップリングする為の適切な官能基Wを有するキャップされたチオール(例えば、 チオエーテル)を提供することができる。因子L-Wはチオール反応性基Lを含み、それは、該遊離チオール基と反応し、且つキャップされた生成物におけるチオールと官能基Wとの間のリンカーL’としてまた機能する。
L-WにおけるL及びWの幾つかの例が、下記のチャート2に示されている。L-W因子におけるL基の例は、置換されたハライド(例えば、置換されたベンジルブロミド及び／又は、α酸)、置換されたアルキン(例えば、置換されたベンジルアルキン)、置換されたビニルエステル(例えば、α-ビニルエステル)及び／又は置換されたスクシンイミド(例えば、エチルアミンスクシンイミド、エタノールスクシンイミド)を包含するが、それらに限定されない。
官能基Wの例は、カルボン酸(例えば、-COOH、-CH2CH2COOH)、アミノ(例えば、-NH2、-CH2CH2NH2、任意的に保護基を有する：NHBoc、-CH2CH2NHBoc)、アルデヒド、アルコール(例えば、-CH2CH2OH)及び／又はアルキル化されたアルコール(例えば、-OCH2CH2OH、-OCH2CH2NHBoc、-OCH2CH2N3、-OCH2C ≡ CH、-OCH2CH=CH2)を包含するが、それらに限定されない。
遊離のチオール基の誘導体化は、単一の工程又は複数の工程(例えば、求核置換及び／又は脱保護)を介して達成されて、所望の官能基Ｗを与えることができる。
Figure 2022503966000027
RAFT重合の更なる例が、スキーム11において示されている。疎水性モノマーであるドデシルアクリレート(LA)は、ナトリウム塩(AMPS)としての親水性モノマーである2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸とPEGアクリレート(PEGA)との存在下で重合されて、ポリマーを生成する。幾つかの実施態様において、1以上の官能基が重合前にRAFT剤において存在する(例えば、予め導入されている)。そのような1以上の官能基の例が、スキーム11において示されている。重合後、予め導入された1以上の官能基がポリマーの1つの終末末端に配置され、そして生体分子又は色素へのカップリングの為に使用されることができる。
Figure 2022503966000028
参考文献
Figure 2022503966000029
実施例5 可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT：Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer)を介した両親媒性ランダムコポリマーの合成
スルホン化された両親媒性ランダムコポリマーの合成のモデル研究が、以下のスキーム12に示されている。3つのモノマーが使用され、そのうちの1つは疎水性(ドデシルアクリレート(LA))であり、且つそのうちの2つは、ナトリウム塩(AMPS)としての親水性である(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸及びPEGアクリレート(PEGA)であった。AMPSは、商業的に入手可能な2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸を水酸化ナトリウムで塩基性化すること、及び／又は商業的に入手可能なAMPS物質中に少量の汚染物質として存在する少量の遊離酸を有する商業的に入手可能な2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸のナトリウム塩を塩基性化することによって調製されることができる。ラボで入手可能であったように、RAFT連鎖移動剤1が使用された。様々なモノマー比を有する重合が、ラジカル開始剤としてAIBNと内部標準としてメシチレンとを含むDMF(80℃)で実行された。重合後、粗生成物が大過剰のエチルエーテルに注がれて、ポリマーを沈殿させた。次に、該沈殿物が水に対して透析されて、精製されたポリマーを与えた。
Figure 2022503966000030
両親媒性－ポリマーの動的光散乱(DLS：Dynamic Light Scattering)サイズ分析。各ポリマーが1.0MのNaCl水性溶液中に溶解され、そして、200mのメンブレンフィルターを通された。ろ液がDLSによって調べられて、ナノ粒子のサイズを決定した。種々のポリマーのDLSサイズ・データが表7においてまとめられている。データに従うと、PEG基を有しないポリマーについて、最良の結果が6：1の比でスルホネート基とラウリル基との使用で得られ、それは水溶液中で65％のユニマーを与えた。PEG基を導入することに応じて、PEG基とスルホン酸基との比が1：1から1：5に減少した場合に、ユニマーのパーセンテージが高くなった。AMPS：PEGA：LA＝5：1：1の比で、該ユニマーが水性溶液における主要な種であるように見えた。
Figure 2022503966000031
RAFT重合を介したポリマー-発色団コンジュゲートの合成。モノマーPEGA、LA及びAMPSのリビングラジカル重合が、ラジカル開始剤である2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)(AIBN)の存在下で、RAFT剤である4-シアノ-4-(フェニルカルボノチオイルチオ)ペンタン酸2を用いて、1：1：5の比(すなわち、親水性／疎水性の比＝6:1)で実行された(スキーム13)。該結果として得られたポリマー3は、一端にカルボキシル基を含み且つ他端にチオカルボニルチオ基を含むヘテロテレケリックである。ポリマー3のエタノールアミンでのアミノリシスは、チオカルボニル基を切断し、そして遊離チオール基を現した。後者（遊離チオール基）の疎水性マレイミドで置換されたバクテリオクロリンD1を用いたイン・シチュー(in situ)でのカップリングは、目的であるポリマー－発色団コンジュゲートF-2を与えた。
Figure 2022503966000032
ポリマー－発色団コンジュゲートの動的光散乱(DLS：Dynamic Light Scattering)サイズ分析。
ポリマー－発色団サンプルが1.0MのNaCl水性溶液中に溶解され、そして、200mのメンブレンフィルターを通された。ろ過された溶液がDLSによって調べられて、ナノ粒子のサイズを決定した。種々のポリマーのDLSサイズ・データが表8においてまとめられている。ポリマー－発色団サンプルF-2が、様々な濃度でユニマー型を示した(図4)。
Figure 2022503966000033
F-2の吸収及び発光スペクトル及び蛍光量子収率の測定。目的であるポリマー－発色団コンジュゲートF-2の吸収及び発光スペクトルが、水及び水性緩衝液の両方において、室温で測定された(図5及び図6)。分光データ及び蛍光量子収率データが、以下の表9においてまとめられている。
水性溶液中のF-2の吸収スペクトル及び発光スペクトルが、トルエン中のD1に匹敵し、Qy吸光度の広がり及び減少は最小限に抑えられている。水性媒体中のF-2の蛍光収率は、トルエン中のD1の蛍光収率に対して93％(緩衝液中)及び80％(水中)である。これらのデータは、水性媒体中におけるわずかな発色団の凝集と一致する。単一の発色団は両親媒性ポリマーにおいてカプセルに入れられており、且つ水性環境に浸漬することに応じて固有の蛍光を維持する。
Figure 2022503966000034
実施例6
認識ユニットとして有機発色団を使用する化学センシングの為の分子蛍光又は発光の新規な方法を開発することは、特に化学、生物学、環境科学、臨床及び医学において特に興味深いものである(参考文献1～3)。検出は、(1)発蛍光団の吸収又は発光波長のシフト、又は(2)吸収又は発光の強度の変化、に基づく。吸収又は蛍光の波長又は強度の変化を制御する構造的特徴は、二重結合のねじれ、共役パターンの変化、「重(heavy)」原子、弱い結合、及び光誘起電子移動(PET：photoinduced electron transfer)又は電子エネルギー移動(EET：electronic energy transfer)の機会を包含するが、それらに限定されない(参考文献4～10)。光信号を介したそのような検出の利点は下記の通りである；高感度；「オンとオフ」の切り替え可能性；定性的又は定量的分析；肉眼による検出など(参考文献11～15)。
重金属イオンは、環境及び人間の健康に有害な影響を与え、その為に、化学者、生物学者、環境科学者及び医学者の間で大きな懸念がある(参考文献16)。毒性のある重金属イオンを標的とする高感度で且つ選択的な発蛍光団センサの需要は、課題が重要であるため、継続的に増加している。1997年に、Czarnik及びその同僚は、水性溶液中のCu(II)検出の為のローダミン-Bヒドラジドの蛍光を誘発するスピロラクタム開環を報告した(参考文献17)。スキーム14に示されている通り、非蛍光性のローダミン-ヒドラジドは、金属カチオンによって触媒される加水分解による開環を経て、共役した且つ蛍光性のローダミン構造を与える。該環の開口部は、カチオンの性質に依存する。この研究で試験されたカチオンは、Ag(I)、Al(III)、Ca(II)、Cd(II)、Co(II)、Cr(III)、Cu(II)、Eu(III)、Fe(III)、Ga(III)、Gd(III)、Hg(II)、In(III)、K(I)、Li(I)、Mg(II)、Mn(II)、Na(I)、Ni(II)、Pb(II)、Rb(I)、Sn(IV)、Sr(II)、U(IV)、Yb(III)、Zn(II)、Cu(II)及びHg(II)を含んだ。これらのうち、Cu(II)及びHg(II)のみが、吸収又は蛍光スペクトルに有意な変化をもたらした。Cu(II)の選択的検出は、10-7Mの濃度で、Cu(II)で高感度且つ定量的であった。
Figure 2022503966000035
幾つかのローダミン-ヒドラジド類似体が、金属イオン、例えばPb(II) (参考文献18)、Cd(II)、Fe(III)、Hg(II) (参考文献19)、及びSn(II) (参考文献20)、を検出する為に合成され且つ分析された。しかしながら、水性溶液におけるこの用途は、ローダミン-ヒドラジドの疎水性の性質の為に、有機溶媒、例えばアセトニトリル及びメタノール、の取り込みが必要である。この点で、有機溶媒の添加無しに純水中で金属イオン感知を研究する為に、本発明者等はポッド-ローダミン(Pod-Rhodamine)を設計し且つ合成した。
ポッド-ローダミンは、両親媒性ランダムコポリマーを最初に調製することによって合成された。目的であるスルホン化された両親媒性ランダムコポリマーの合成がスキーム15に示されている。
Figure 2022503966000036
該重合は、本明細書に記載された通りに実施され、F-Phを与え、ここで、m：n：pの比は、反応化学量論に基づいて且つ合成ポリマーの1H NMR分光測定によっての両方で、1.0：1.0：5.0である。目的である両親媒性ランダムコポリマーF-Phのサイズがまた、該ポリマーの種々の濃度での水性溶液中で動的光散乱(DLS)分光法を使用して測定された(図7)。該データは、該ポリマーが水性溶液中で排他的にユニマー挙動を示し、サイズ分布が10nmでピークに達し、且つ検出可能な凝集がないことを示す。
F-Phのジチオエステルが、DMF中のヒドラジンヒドラートとの反応により除去されて、遊離チオール末端基を含むポリマーF-SHを与えた。F-SHのチオール基はさらに、DMF中のp-ブロモメチルベンズアルデヒドと反応することによって、ホルミル基を有するF-CHOに誘導体化された。1H NMR分光法(D2O中)によるF-CHOの検査は、それぞれ22、21及び104のm、n及びpを与えた。m、n及びp値は、単一のカルボキサルデヒドプロトンに基づいて得られる。次に、該データは、最初のモノマー化学量論から予想される1.0：1.0：5.0のm：n：pの比と一致する。1H NMR測定からのm、n及びp値によって与えられるF-CHOの計算された分子量は39.6kDaであり、HPLC分析から推定されたF-Phの推定分子量41.4kDaと比較されることに留意されたい(2つのポリマーは、質量でわずか2Da異なる分子量を有する)。この比較は、HPLC測定及びNMR測定について優れている。
ポッド-ローダミンは、40℃で、15時間、N,N-ジメチルホルムアミド中のローダミン-ヒドラジドIとのF-CHOの反応によって調製された。引き続き、透析による未反応色素の除去は、目的であるポッド-ローダミンを91％の収率で与えた。
Figure 2022503966000037
ポッド-ローダミンは、様々な金属イオンの存在下で、水中での吸収及び放出を試験する為に付された。バイアル内で、1.0mgのポッド-ローダミンが、水中の金属塩の溶液(1.0mL，2mM，100モル当量のポッド-ローダミン)で処理された。ポッド-ローダミンの最終濃度は、20μMであった。該結果として得られた溶液が室温で１時間撹拌され、その後、該溶液が吸収及び発光分光法によって測定された。この研究において、試験されたカチオンは下記の通りであった：Au(III)、Al(III)、Ce(III)、Cd(II)、Co(II)、Cr(II)、Cu(II)、Fe(III)、Ga(III)、Hg(II)、In(III)、Mg(II)、Mn(II)、Ni(II)、Pb(II)、Yb(III)及びZn(II)。
様々な溶液の吸収及び発光スペクトルが、図8において示されている。吸収分析について、Au(III)、Cr(II)、Cu(II)、Fe(III)、Hg(II)及びIn(III)は、吸収における変化を示した。蛍光分析について、Au(III)、Ga(III)、Hg(II)及びIn(III)は、ブランク対照と比較して増加した蛍光強度を示す。Cu(II)及びFe(III)サンプルにおける蛍光の損失は、重原子効果に起因する可能性がありうる。照明の有り又は無しで、様々な反応溶液の写真が得られた。Cr(II)について、沈殿物が反応中に観察され、故に、Cr(II)での吸収が上澄みを用いて測定された。
蛍光滴定が、10μMのポッド-ローダミン及び0～1.0μMのカチオン(510nmで励起)を用いて、Au(III)及びHg(II)で行われた。図9は、滴定蛍光スペクトルを示す。
要約すると、この作業の重要なポイントは、ローダミンセンサーがヘテロテレケリックポリマーと共役結合することに応じてアクティブなままであり、且つイオン感知の目的で、純水中で使用されることができることである。対照的に、文献データは、ローダミンセンサーのみの使用は、有機媒体と水性媒体との混合物の使用を必要とすることを示す。特定の理論に縛られることを望まないが、これは、該ポリマーが共役ローダミンセンサーの為に有機可溶化機能を提供することを示唆する。
参考文献：
Figure 2022503966000038
実施例7
本発明の実施態様は、水性溶液中で使用する為の単一の生体共役反応可能な基及び単一の発色団を有するヘテロテレケリックポリマーに関し、それは反直感的である。反直感的である性質は、適切な信号(例えば、明るさ)を達成する為に、該ポリマー又は他の構造が、できるだけ多くの発色団をロードする必要があるという、約50年にわたる多数の論文に示されているように、この分野での広範な信念に由来する。本発明者等の戦略の1つの観点は、各ヘテロテレケリックポリマーの一方の末端で単一のカーゴアイテムとして所望の発色団をサイト分離し、水性溶液中で高度なユニマー自己組織化(self-assembly)を実現し、且つポリマーのもう一方の末端を生体共役反応の為に利用することである。
水性溶液中で疎水性発蛍光団を可溶化するための１つのアプローチは、両親媒性ポリマーへの結合を伴い、それは、疎水性内部に固定された疎水性発蛍光団と自己集合する。単一ポリマー－単一カーゴ戦略が、本発明者等のグループによって以前に報告され9、そこでは、反応性末端基とペンダントの疎水性及び親水性基とを含む両親媒性ポリマーが使用されて、水性溶液中で、疎水性発蛍光団をパッケージした。特に研究された1つのポリマーは、ペンダント疎水性(ドデシル)基、非イオン性親水性(PEG9)基及びイオン性親水性(スルホネート末端)基を有する骨格中にアクリレートユニット及びアクリルアミドユニットを含んでいた。該ポリマーは、ベンゾチオエート及びカルボン酸末端基を有するヘテロテレケリックであった。F-Phと云われる該ポリマーは、約40kDaを示し、且つペンダント基としてラウリル、PEG9及びスルホネートを1：1：5の比で含んでいた。該構築物は、水性媒体中に自由に溶解した。研究は、動的光散乱(DLS)分光法によって評価された通り、該ポリマーF-Phが室温で1MのNaCl溶液中で定量的にユニマーを形成することを示した。疎水性発蛍光団(約8クラスの発蛍光団から抽出)の結合は、F-Phポリマーの末端で実行された(すなわち、ポリマーごとに1つの発蛍光団)。該結果として得られたポリマー-発蛍光団は、有機溶媒中で発蛍光団のみで観察された固有の明るさを保持していた。
ほとんどの抗体又は細胞は、そのような高濃度のNaClを含む水性溶液中において生き残ることができない。本発明者等は、最近、生物学において使用されるタイプの水性媒体中のF-Ph及びF-Phの発蛍光団含有誘導体を調べることにした。生物学で一般的に使用されているPBSバッファにおいて、F-Phは、68％のユニマー（約13nmでDhピーク）と100nm超の寸法を有する32％の凝集された粒子を含んでいた(図10)。PBSバッファは、0.15MのNaClと0.01Mのリン酸を含む。これらの結果は、両親媒性ポリマーの自己組織化におけるイオン強度の重要性を示唆する。
低いイオン強度での高いパーセンテージのユニマー(凝集体に対して)が多くの生物学的用途について重要であると考えられている為に、本発明者等は、ユニマーの組織化プロセス(assembly process)に影響を与えると考えられる多くの要因を調査する為の研究に着手した。両親媒性ポリマーについて最も関心のある用途は、フローサイトメトリーである。該研究は、イオン強度の関数としてのF-Phの検査、並びに新しいポリマーの調製及び検査を必要とした。該新しいポリマーは、ペンダント基の性質、ペンダント基の比、分子量、及び疎水性発蛍光団の存在又は不存在において異なる。DLS装置におけるレーザーは、サンプルを632nmで照射し、それは、この領域において吸収する発色団を使用する可能性を除去する。本明細書に記載された研究の為に選択された発蛍光団は、ペリレン－モノイミドである。該ペリレン－モノイミド(それは632nmで吸収しない)は大きな疎水性アレーンであり、そのため、様々なテトラピロールテトラピロール大環状分子(例えば、クロリン及びバクテリオクロリン)の為の実行可能な代理(viable surrogate)と見なされる。
1．ポリマーの合成。シクロドデシル基及びスルホネートペンダント基を含む新しい一連の両親媒性ポリマーが、可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)重合を通じて合成された。該シクロドデシル基は、シクロドデシルアクリレートを介して導入された。スルホネートは、N-アルキルで置換されたアクリルアミドの末端に導入された。シクロドデシル(CD)は、ラウリル基よりも分子内自己会合(intramolecular self-association)の傾向がはるかに強いことが以前に示されていた為2、F-Phにおけるラウリルはシクロドデシルに置き換えられた。そして、PEG9がまた削除された。従って、該結果として得られたポリマーは、CD及びスルホネートペンダント基を含み、PEG基を含まず、且つベンゾチオエート及びカルボン酸末端を保持していた。以下に説明されている研究について、2つのタイプのペンダント基の異なる比、及び／又は全体的な分子量における変動を含むポリマーが調製された。そのようなポリマーのエタノールアミンでの処置は、チオベンゾイル基の開裂及び末端での遊離チオールを与えた。該結果として得られた遊離チオールは、ペリレン－モノイミドマレイミド(PMI-mal)と反応して、対応するポリマー発蛍光団コンジュゲートを与えた(スキーム17)。
Figure 2022503966000039
シクロドデシルアクリレート(CDA，疎水性モノマー)、スルホネート末端アクリルアミド(AMPS，親水性モノマー／イオン性モノマー)、及び連鎖移動試薬(CTR：chain-transfer reagent)の様々な初期比の使用に応じて、7つのP-S-CDポリマーが調製された。その後の誘導体化は、対応するポリマー－PMIコンジュゲートを与えた(表10)。各P-S-CDポリマーの分子量は、HPLC分析から推測された。ここでは、本発明者等は下記のパラメータにおける変化に応じて観察されたユニマーのパーセンテージを調べた：(1)溶液のイオン強度、(2)2種類のペンダント基の比、(3)該ポリマーのみの分子量（発蛍光団を欠いている）及び(4)発蛍光団の存在－言い換えると、該ポリマーに結合された発蛍光団の存在及び非存在の影響。
Figure 2022503966000040
2．ユニマーアセンブリにおける影響の研究。A.イオン強度。以前のF-Phと新しいポリマーP-S5-CD1(28kDa)(項目5，表10)のDLS研究が、下記の6つの媒体において実行された：純水、PBSバッファ及び種々の濃度のNaCl(0.25M，0.50M，0.75M及び1.0M)を有する水性溶液。生のDLSデータが、図11において示されている。純水において、F-Phは、DLS検査に応じて、3つの異なるサイズを示した。約1nmでのピークは、折り畳まれていないポリマーに起因しうるが、該ポリマーの一部が凝集して、約400nmでのピークに達するサイズ分布を生じうる。PBSバッファのイオン強度がまた、F-Phの完全なユニマー挙動をもたらさなかった(図10を参照)。しかし、0.25MのNaCl溶液及びより高いイオン強度を有する溶液において、F-Phは定量的にユニマーを提供した(図11)。ユニマーのパーセンテージに関する図11のDLSデータが、図12においてグラフでプロットされた。
次に、本発明者等は、新しいポリマーP-S5-CD1(28kDa)の類似の研究に目を向けた。純水における及び様々なNaCl濃度の水性溶液における生のDLS結果が図13において示されており、一方、PBSバッファにおける該結果が図14に示されている。これらの結果が、図15においてグラフでプロットされている。該グラフは、ポリマーP-S5-CD1(28kDa)が自己組織化して、0.50M以上のNaClを含む水性媒体において、定量様式でユニマーを生成することを示す。明らかに、該ポリマーは、高イオン強度の水性媒体中で均一なサイズの粒子に集合する傾向がある。
2．B．ペンダントの効果及び疎水性発蛍光団の存在。F-Ph又はF-PMIのサンプルがPBSバッファ中に溶解され、そしてDLS分光法で調べられた。F-PMIコンジュゲートについてのユニマーのパーセンテージは、PBSバッファ中のF-Phのパーセンテージよりも高かった(図16)。従って、疎水性発蛍光団カーゴの存在は、PBSバッファ中の該ポリマーのアセンブリを駆動するように思われる。
同様の比較が、P-S5-CD1(28kDa)及びP-S5-CD1(28kDa)-PMIについて行われた(図17)。該結果は、P-S5-CD1(28kDa)-PMIがPBSバッファ中でユニマー粒子に定量的に組み立てられたのに対し、該PMIユニットを欠くポリマーはユニマーに定量的に組み立てられなかったことを示す。繰り返しになるが、疎水性カーゴの存在は、ユニマーアーキテクチャ内へ全体的な構造のアセンブリを駆動するように思われる。
2．C．分子量。同じ比のペンダント(5:1)を含むが、異なる重合度を有する一連のシクロドデシル／スルホネートポリマー－PMIコンジュゲートのDLSが測定された。反応するモノマーの不変の比が与えられた場合の重合度を直接的に反映する分子量は、10～35kDaの範囲であった。PBSバッファ中のポリマー－PMIコンジュゲートについての生のDLSデータが図18に示されている。P-S5-CD1(28kDa)-PMI及びP-S5-CD1(35kDa)-PMIの場合、ユニマーのパーセンテージは100％であったが、低分子量のポリマー、すなわちP-S5-CD1(10kDa)-PMI及びP-S5-CD1(18kDa)-PMI、に由来する構築物は100％でなかった。このデータセットに基づくと、28kDaのポリマーは、PMIを含む構築物について100％のユニマー形成を提供する為に十分なサイズである(ただし、上記で述べられたとおり、PMIが完全にないわけではない)。
2．D．ペンダントの比。ペンダントの比の影響がまた研究された。3つのポリマー－PMIコンジュゲートが調製され、ここで、該ポリマーはほぼ同じ分子量(約28kDa)であるが、ペンダントの異なる比を示した。ペンダント基の比は、スルホネート対シクロデシルについて、4：1、5：1及び6：1であった。PBS内の各構築物の生のDLSデータが図19に示されている。各構築物はユニマー粒子内に定量的に組み立てられ、及びいずれの場合においても同様のサイズ及び多分散度指数(PDI：polydispersity index)であった。それ故に、該ペンダント基の比におけるわずかな変化は、約28kDaのポリマーのこの研究について少なくとも、PBSバッファにおける凝集をもたらさない。
上記の実験の結果が、下記の表11にまとめられている。本発明者等が調製した7つのP-S-CDポリマーについて、全てのポリマー(疎水性発蛍光団を欠いている)が1MのNaCl溶液中においてユニマーを定量的に形成したが、PBSバッファ中において形成しなかった。しかしながら、疎水性発蛍光団への結合は、ペンダントの比に関係なく、ユニマー的に集合する為に十分な分子量を有するポリマーを可能にした。
Figure 2022503966000041
3．実験の部
ポリマーを調製する為の一般的な方法。シュレンク管中のDMF(27mL)中の、CDA(715mg，3.0mmol)、AMPS(12mmol～18mmol)、連鎖移動試薬(0.06mmol～0.27mmol)及びメシチレン(360mg，3.0mmol)の溶液フラスコが、3回の凍結－ポンプ－解凍サイクルで脱気された。次に、AIBN(4.9mg，0.030mmol)がフラスコに加えられた。該結果として得られた混合物が、80℃で24時間撹拌された。メシチレンが、1H NMR分光法を介した各モノマーの転化を評価する為の内部標準として含まれていた。混合物が室温まで冷やされ、そして次に、200mLのジエチルエーテル中に注がれた。沈殿物がジエチルエーテルで3回洗浄された。次に、粗ポリマーが脱イオン水中に溶解され、そして分子量が3.5kDa未満である化合物が通過できる2つのクロージャーを備えた透析膜チューブ内に入れられた。溶液が脱イオン水で透析され、そしてリザーバー容量が約24時間の間に4回新鮮な脱イオン水と交換された。透析された溶液が高真空下で凍結乾燥されて、淡いピンク色の固体(1.2～1.4 g)を与えた。
ポリマー－PMIコンジュゲートを調製する為の一般的な方法。代表的な例としてF-S5-CD1(28kDa)-PMIを取り上げると、DMF(1mL)中のPMI－マレイミド(1.0mg，0.97μmol)及びF-S5-CD1(28kDa)(18.1mg，0.65μmol)の溶液が、エタノールアミン(1滴)で処理された。混合物が、35℃で16時間撹拌された。次に、該混合物が、2つのクロージャーを備えた透析膜チューブ内に移された。次に、溶液がDMF中で透析されて、過剰な発蛍光団を除去した。透析リザーバー容量は、約24時間の間に4回新しいDMFと交換された。該結果として得られた溶液が、30℃での高真空下で乾燥された。該結果として得られた固体が脱イオン水に溶解され、そして次に、凍結乾燥されて、ピンク色の固体(17mg)を与えた。
4．議論
両親媒性ポリマーのセットが、PBSバッファ中でのユニマー形成の程度に関連する因子を調査する為に、種々の比のペンダント基及び種々の重合度で調製された。PBSバッファは、生物学的アッセイ及び多くの臨床研究の為に広く受け入れられている培地である。ラウリル基及びPEG基(以前に使用された9)のシクロドデシル基への置換は容易に達成された。ラウリル及びPEGを含むポリマーとシクロドデシルを含むポリマーとの比較は、後者が分子内集合を促進することを示した。驚くべき結果の1つは、単一の疎水性発蛍光団の存在が、水性溶液中で両親媒性ポリマーの自己折り畳みを誘発したことである。PBSバッファ中に疎水性発蛍光団を完全にパッケージ化する為には、高分子量(約28kDa)のポリマーで十分である；すなわち、ユニマーを定量的に形成した。シクロドデシルペンダント基に対するスルホネート基の比は、分子量が28kDa超であった限り、4～6：1の範囲で変化させることができ、それに応じてPBSバッファ中でユニマーが定量的に形成された。何らかに特定の理論に拘束されることを望まないが、3つの要因(分子量、ペンダント基の比、及び疎水性カーゴの存在)の相互作用は、ポリマーの集合に影響を与えると考えられており、それはPBSバッファ中で明らかに現れたが、1MのNaClの高イオン強度条件ではおそらく不明瞭になり、ここで、媒体は、他の人やフォルダマー(foldamer)形成の研究において他の者によって且つ本発明者等によって(ほぼ普遍的ではないにしても)広く使用されてきている。要約すると、ここで記載されているヘテロテレケリックP-S-CDポリマーは、生命化学における潜在的な用途において疎水性発蛍光団とともに使用する為の簡潔でアクセス可能なプラットフォームを提供する。
5．参考文献
Figure 2022503966000042
前述のものは、本発明の例示であり、それらを限定するものとして解釈されるべきでない。本発明は、以下の特許請求の範囲によって定義され、請求項の同等物がそこに含まれる。本明細書で引用されている、全ての刊行物、特許出願、特許、特許刊行物及び他の参考文献は、参考文献が提示される文及び／又は段落に関連する教示について、それらの全体が参照によって本明細書に取り込まれる。

Claims (96)

  1. 下記によって表される構造を有する化合物
    A-B-C、又は
    C-A-B
    ここで、
    Aは色素(例えば、発光団(例えば、発蛍光団)又は非発光分子実体)であり、ここで任意的に、該色素は約150ダルトン(Da)～約3,000Daの範囲の分子量を有する、
    Bは、1以上の疎水性ユニットと1以上の親水性ユニットとを含むポリマーであり、ここで任意的に、該ポリマーは、約1,000Da、5,000Da又は10,000Daから、約175,000Daまでの範囲の分子量を有し、及び
    Cは任意的であり、ここで、Ｃはバイオコンジュゲート基を含む、並びに、
    ここで、該化合物は認識モチーフをさらに含み、ここで任意的に、該認識モチーフが色素に結合されている。
  2. 前記色素(例えば、テトラピロール大環状分子)が、前記ポリマーの一部(例えば、末端)に共有結合されている、請求項１に記載の化合物。
  3. 前記1以上の疎水性ユニットと前記1以上の親水性ユニットとが前記ポリマー中にランダムに分布している、請求項１又は２に記載の化合物。
  4. 前記1以上の疎水性ユニットと前記1以上の親水性ユニットとが約1:1、約1:2、約1:3、約1:4、約1:5、約1:6、約1:7、約1:8、約1:9又は約1:10の比で前記ポリマー中に存在し、ここで任意的に、前記1以上の疎水性ユニットと前記1以上の親水性ユニットとが、約1:6の比(疎水性ユニット：親水性ユニット)で前記ポリマー中に存在する、請求項１～３のいずれか１項に記載の化合物。
  5. 前記化合物が立体配座的柔軟性を有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の化合物。
  6. 前記化合物が、水性溶液(例えば、10mM NaH2PO4及び150mM NaClを含み且つ7.35のpHを有する水性溶液)中で自己折り畳みし、任意的に、ユニマーミセル構造で自己折り畳みする、請求項１～５のいずれか１項に記載の化合物。
  7. 前記ポリマーが両親媒性ランダムコポリマー、任意的に線状両親媒性ランダムコポリマー、である、請求項１～６のいずれか１項に記載の化合物。
  8. 前記化合物が架橋されており、ここで任意的に、前記化合物が折り畳まれた構造である場合に前記化合物が架橋されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の化合物。
  9. 前記化合物が折り畳まれて粒子を提供し、ここで任意的に、該粒子が、約1nm又は約3nmから、約30nm又は約40nmまでの範囲の直径を有する、請求項１～８のいずれか１項に記載の化合物。
  10. 前記1以上の疎水性ユニットの少なくとも一部が該粒子の芯中に存在し、及び／又は前記1以上の親水性ユニットの少なくとも一部が該粒子の周辺(例えば、シェル)に存在する、請求項１～９のいずれか１項に記載の化合物。
  11. 前記化合物が折り畳まれた構造にある場合、前記色素が該化合物の一部(例えば、該ポリマーの一部)によってカプセルに入れられている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の化合物。
  12. 前記ポリマーが、テレケリックポリマー又はヘテロテレケリックポリマーである、請求項１～１１のいずれか１項に記載の化合物。
  13. 前記色素(例えば、テトラピロール大環状分子)が疎水性である、請求項１～１２のいずれか１項に記載の化合物。
  14. 前記化合物が水溶性であり、ここで任意的に、該化合物が、室温で、約1mg/mL～約10mg/mLの範囲で水への溶解性を有する、請求項１～１３のいずれか１項に記載の化合物。
  15. 前記1以上の疎水性ユニット及び／又は前記1以上の親水性ユニットの少なくとも１つがペンダント官能基を有し、ここで任意的に、前記ペンダント官能基が、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、エステル基(例えば、ペンタフルオロフェニルエステル、スクシンイミドエステル又はフルオロフェニルエステル)、アジド基、マレイミド基、イソシアネート基、イソチオシアナート基、ホスホノ基、スルホノ基、アンモニオ基又はホスファチジルコリン基であり、及び／又は前記ペンダント官能基が、末端カチオン(例えば、アンモニウム)、アニオン(例えば、スルホネート、ホスフェート、カルボキシレート又はホスホネート)又は両性基(例えば、コリン様)基、及び任意的に、ポリ(エチレングリコール)残基、を有する親水性基である、請求項１～１４のいずれか１項に記載の化合物。
  16. 前記1以上の疎水性ユニットの少なくとも１つがアルキルペンダント基(例えば、ドデシル)を含み、及び／又は前記1以上の親水性ユニットの少なくとも１つがグリコールペンダント基(例えば、ポリ(エチレングリコール))を含む、請求項１～１５のいずれか１項に記載の化合物。
  17. 前記ポリマーが、１つの色素に、及び任意的に、１つのバイオコンジュゲート基に、結合されている、請求項１～１６のいずれか１項に記載の化合物。
  18. 前記疎水性ユニットが、下記の式IIIによって表される構造を有する、請求項１～１７のいずれか１項に記載の化合物
    Figure 2022503966000043
     ここで、
    Rは、水素原子又はC1～C8アルキル(例えば、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7又はC8アルキル)であり、
    R1は存在しない又は、-O-、-NH-若しくは-CH2-であり、
    R’は、C1～C20アルキル、C2～C20アルケニル、C2～C20アルキニル又はC3～C20シクロアルキルであり、
    R2は、水素原子又は、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、エステル基(例えば、ペンタフルオロフェニルエステル、スクシンイミドエステル、フルオロフェニルエステル或いは2,4-ジニトロフェニルエステル)、アジド基、マレイミド基、イソシアネート基若しくはイソチオシアナート基であり、及び
    pは、1から、10、100、1,000、5,000、10,000、50,000又は100,000までの整数である。
  19. 前記疎水性ユニットにおけるR2が、水素原子であり、又はヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基若しくはエステル基である、請求項１８に記載の化合物。
  20. 前記疎水性ユニットにおけるR2が、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、アジド基、イソシアネート基、イソチオシアナート基又はマレイミド基である、請求項１８に記載の化合物。
  21. 前記親水性ユニットが、下記の式IVによって表される構造を有する、請求項１～２０のいずれか１項に記載の化合物
    Figure 2022503966000044
     ここで、
    Rは、水素原子又はC1～C8アルキル(例えば、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7又はC8アルキル)であり、
    R1は存在しない又は、-O-、-NH-若しくは-CH2-であり、
    R3は、-(CH2CH2R5)n-、-C1～C6アルキル、-C1～C6アルキル-O-及び-C1～C6アルキル-SO3-又はそれらの塩から成る群から選択され、ここで、R5は、-O-又は-CH2-であり、及びnは、1又は5から、10、25、50、75、100、1,000、5,000又は10,000までの整数である、
    R4は存在しない又は、水素原子、アルキル基、ホスホノ基(例えば、ジヒドロキシホスホリル)、スルホノ基(例えば、ヒドロキシスルホニル)、ホスファチジルコリン基(すなわち、2-(トリメチルアンモニオ)エトキシ(ヒドロキシ)ホスホリル)、ホスホリル基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アンモニオ基、ホルミル基又はエステル基(例えば、ペンタフルオロフェニルエステル、スクシンイミドエステル、フルオロフェニルエステル若しくは2,4-ジニトロフェニルエステル)であり、及び
    pは、1から、10、100、1,000、5,000、10,000、50,000又は100,000までの整数である。
  22. 前記親水性ユニットにおけるR4が、水素原子、アルキル基、ホスホノ基、スルホノ基、ホスファチジルコリン基、ホスホリル基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アンモニオ基、ホルミル基又はエステル基である、請求項２１に記載の化合物。
  23. 前記親水性ユニットにおけるR4が、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、アジド基、イソシアネート基、イソチオシアナート基又はマレイミド基である、請求項２１に記載の化合物。
  24. R3は、-C1～C6アルキル-O-又は-(CH2CH2R5)n-であり、ここで、R5が-O-であり、及び前記親水性ユニットにおけるR4が、水素原子、アルキル基(例えば、メチル基又はエチル基)、ホスホノ基(例えば、ジヒドロキシホスホリル)、スルホノ基(例えば、ヒドロキシスルホニル)、ホスファチジルコリン基(すなわち、2-(トリメチルアンモニオ)エトキシ(ヒドロキシ)ホスホリル)又はホスホリル基である、請求項２１又は２２に記載の化合物。
  25. R3が、C1～C6アルキル又は-(CH2CH2R5)n-であり、ここで、R5が-CH2-であり、及び前記親水性ユニットにおけるR4が、ヒドロキシル、カルボキシル基、アミノ基、アンモニオ基、ホルミル基、エステル基、ホスホノ基又はスルホノ基である、請求項２１又は２２に記載の化合物。
  26. R3が、-C1～C6アルキル-SO3-又はその塩である、請求項２１又は２２に記載の化合物。
  27. 前記認識モチーフが、クラウンエーテル、クリプタンド、ピンサー、キレート化するモチーフ及びそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、請求項１～２６のいずれか１項に記載の化合物。
  28. 前記化合物が、Fe(II)-キレート化されたテトラピロール又はCu(II)-キレート化されたテトラピロール(例えば、ポルフィリン)を含む、請求項１～２７のいずれか１項に記載の化合物。
  29. 前記化合物が、任意的に有機溶媒の添加及び／又は存在が無しに、センサ(例えば、発色センサ、蛍光センサ、イン・ビボセンサ、酸素センサ、環境センサ等)であり及び／又は該センサとして機能する、請求項１～２８のいずれか１項に記載の化合物。
  30. 下記によって表される構造を有する化合物
    A-B-C、又は
    C-A-B
    ここで、
    Ａは色素(例えば、発光団(例えば、発蛍光団)又は非発光分子実体)であり、ここで任意的に、該色素は約150ダルトン(Da)～約3,000Daの範囲の分子量を有する；
    Ｂは、1以上の疎水性ユニットと1以上の親水性ユニットとを含むポリマーであり、ここで任意的に、該ポリマーは、約1,000Da、5,000Da又は10,000Daから、約175,000Daまでの範囲の分子量を有し、及び
    Cは任意的であり、ここで、Ｃはバイオコンジュゲート基を含む、並びに、
    ここで、該化合物は、下記の式IIIによって表される構造を有する少なくとも１つの単位を含む、
    Figure 2022503966000045
     ここで、
    Rは、水素原子又はC1～C8アルキル(例えば、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7又はC8アルキル)であり、
    R1は存在しない又は、-O-、-NH-若しくは-CH2-であり、
    R’は、C3～C20シクロアルキルであり、
    R2は、水素原子又は、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、エステル基(例えば、ペンタフルオロフェニルエステル、スクシンイミドエステル、フルオロフェニルエステル或いは2,4-ジニトロフェニルエステル)、アジド基、マレイミド基、イソシアネート基若しくはイソチオシアナート基であり、及び
    pは、1から、10、100、1,000、5,000、10,000、50,000又は100,000までの整数である。
  31. 前記色素(例えば、テトラピロール大環状分子)が、前記該ポリマーの一部(例えば、末端)に共有結合されている、請求項３０に記載の化合物。
  32. 前記1以上の疎水性ユニットと前記1以上の親水性ユニットとが前記ポリマー中にランダムに分布している、請求項３０又は３１に記載の化合物。
  33. 前記1以上の疎水性ユニットと前記1以上の親水性ユニットとが約1:1、約1:2、約1:3、約1:4、約1:5、約1:6、約1:7、約1:8、約1:9又は約1:10の比で前記ポリマー中に存在し、ここで任意的に、前記1以上の疎水性ユニットと前記1以上の親水性ユニットとが、約1:6の比(疎水性ユニット：親水性ユニット)で前記ポリマー中に存在する、請求項３０～３２のいずれか１項に記載の化合物。
  34. 前記化合物が立体配座的柔軟性を有する、請求項３０～３３のいずれか１項に記載の化合物。
  35. 前記化合物が、水性溶液(例えば、10mM NaH2PO4及び150mM NaClを含み且つ7.35のpHを有する水性溶液)中で自己折り畳みし、任意的に、ユニマーミセル構造で自己折り畳みする、請求項３０～３４のいずれか１項に記載の化合物。
  36. 前記ポリマーが両親媒性ランダムコポリマー、任意的に線状両親媒性ランダムコポリマー、である、請求項３０～３５のいずれか１項に記載の化合物。
  37. 前記化合物が架橋されており、ここで任意的に、前記化合物が折り畳まれた構造である場合に前記化合物が架橋されている、請求項３０～３６のいずれか１項に記載の化合物。
  38. 前記化合物が折り畳まれて粒子を提供し、ここで任意的に、該粒子が、約1nm又は約3nmから、約30nm又は約40nmまでの範囲の直径を有する、請求項３０～３７のいずれか１項に記載の化合物。
  39. 前記1以上の疎水性ユニットの少なくとも一部が該粒子の芯中に存在し、及び／又は前記1以上の親水性ユニットの少なくとも一部が該粒子の周辺(例えば、シェル)に存在する、請求項３０～３８のいずれか１項に記載の化合物。
  40. 前記化合物が折り畳まれた構造にある場合、前記色素が該化合物の一部(例えば、該ポリマーの一部)によってカプセルに入れられている、請求項３０～３９のいずれか１項に記載の化合物。
  41. 前記ポリマーが、テレケリックポリマー又はヘテロテレケリックポリマーである、請求項３０～４０のいずれか１項に記載の化合物。
  42. 前記色素(例えば、テトラピロール大環状分子)が疎水性である、請求項３０～４１のいずれか１項に記載の化合物。
  43. 前記化合物が水溶性であり、ここで任意的に、該化合物が、室温で、約1mg/mL～約10mg/mLの範囲で水への溶解性を有する、請求項３０～４２のいずれか１項に記載の化合物。
  44. 前記1以上の疎水性ユニット及び／又は前記1以上の親水性ユニットの少なくとも１つがペンダント官能基を有し、ここで任意的に、前記ペンダント官能基が、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、エステル基(例えば、ペンタフルオロフェニルエステル、スクシンイミドエステル又はフルオロフェニルエステル)、アジド基、マレイミド基、イソシアネート基、イソチオシアナート基、ホスホノ基、スルホノ基、アンモニオ基又はホスファチジルコリン基であり、及び／又は前記ペンダント官能基が、末端カチオン(例えば、アンモニウム)、アニオン(例えば、スルホネート、ホスフェート、カルボキシレート又はホスホネート)又は両性基(例えば、コリン様)基、及び任意的に、ポリ(エチレングリコール)残基、を有する親水性基である、請求項３０～４３のいずれか１項に記載の化合物。
  45. 前記1以上の疎水性ユニットの少なくとも１つがアルキルペンダント基(例えば、ドデシル)を含み、及び／又は前記1以上の親水性ユニットの少なくとも１つがグリコールペンダント基(例えば、ポリ(エチレングリコール))を含む、請求項３０～４４のいずれか１項に記載の化合物。
  46. 前記ポリマーが、１つの色素に、及び任意的に、１つのバイオコンジュゲート基に、結合されている、請求項３０～４５のいずれか１項に記載の化合物。
  47. R’が、C8～C12 シクロアルキルである、請求項３０～４６のいずれか１項に記載の化合物。
  48. 前記疎水性ユニットにおけるR2が、水素原子であり、又はヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基若しくはエステル基である、請求項３０～４７のいずれか１項に記載の化合物。
  49. 前記疎水性ユニットにおけるR2が、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、アジド基、イソシアネート基、イソチオシアナート基又はマレイミド基である、請求項３０～４８のいずれか１項に記載の化合物。
  50. 前記親水性ユニットが、下記の式IVによって表される構造を有する、請求項３０～４９のいずれか１項に記載の化合物
    Figure 2022503966000046
     ここで、
    Rは、水素原子又はC1～C8アルキル(例えば、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7又はC8アルキル)であり、
    R1は存在しない又は、-O-、-NH-若しくは-CH2-であり、
    R3は、-(CH2CH2R5)n-、-C1～C6アルキル、-C1～C6アルキル-O-及び-C1～C6アルキル-SO3-又はそれらの塩から成る群から選択され、ここで、R5は、-O-又は-CH2-であり、及びnは、1又は5から、10、25、50、75、100、1,000、5,000又は10,000までの整数である、
    R4は存在しない又は、水素原子、アルキル基、ホスホノ基(例えば、ジヒドロキシホスホリル)、スルホノ基(例えば、ヒドロキシスルホニル)、ホスファチジルコリン基(すなわち、2-(トリメチルアンモニオ)エトキシ(ヒドロキシ)ホスホリル)、ホスホリル基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アンモニオ基、ホルミル基又はエステル基(例えば、ペンタフルオロフェニルエステル、スクシンイミドエステル、フルオロフェニルエステル若しくは2,4-ジニトロフェニルエステル)であり、並びに
    pは、1から、10、100、1,000、5,000、10,000、50,000又は100,000までの整数である。
  51. 前記親水性ユニットにおけるR4が、水素原子、アルキル基、ホスホノ基、スルホノ基、ホスファチジルコリン基、ホスホリル基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アンモニオ基、ホルミル基又はエステル基である、請求項５０に記載の化合物。
  52. 前記親水性ユニットにおけるR4が、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、アジド基、イソシアネート基、イソチオシアナート基又はマレイミド基である、請求項５０に記載の化合物。
  53. R3が、-C1～C6アルキル-O-又は-(CH2CH2R5)n-であり、ここで、R5が-O-であり、及び前記親水性ユニットにおけるR4が、水素原子、アルキル基(例えば、メチル基又はエチル基)、ホスホノ基(例えば、ジヒドロキシホスホリル)、スルホノ基(例えば、ヒドロキシスルホニル)、ホスファチジルコリン基(すなわち、2-(トリメチルアンモニオ)エトキシ(ヒドロキシ)ホスホリル)又はホスホリル基である、請求項５０又は５１に記載の化合物。
  54. R3が、C1～C6アルキル又は-(CH2CH2R5)n-であり、ここで、R5が-CH2-であり、及び前記親水性ユニットにおけるR4が、ヒドロキシル、カルボキシル基、アミノ基、アンモニオ基、ホルミル基、エステル基、ホスホノ基又はスルホノ基である、請求項５０又は５１に記載の化合物。
  55. R3が、-C1～C6アルキル-SO3-又はその塩である、請求項５０又は５１に記載の化合物。
  56. 認識モチーフをさらに含み、ここで任意的に、該認識モチーフが色素に結合されている、請求項３０～５５に記載の化合物。
  57. 前記認識モチーフが、クラウンエーテル、クリプタンド、ピンサー、キレート化するモチーフ及びそれらの任意の組み合わせから成る群から選択され、ここで任意的に、前記化合物が、Fe(II)-キレート化されたテトラピロール又はCu(II)-キレート化されたテトラピロール(例えば、ポルフィリン)を含む、請求項５６に記載の化合物。
  58. 前記化合物が任意的に有機溶媒の添加及び／又は存在が無しに、センサ(例えば、発色センサ、蛍光センサ、イン・ビボセンサ、酸素センサ、環境センサ等)であり及び／又は該センサとして機能する、請求項３０～５７のいずれか１項に記載の化合物。
  59. 請求項１～５８のいずれか１項に記載の化合物を含む組成物。
  60. 前記化合物が粒子を形成する、請求項５９に記載の組成物。
  61. 前記化合物及び前記粒子が組成物中に約1:1の比で存在する（例えば、粒子当たり１つの化合物が存在する）、請求項５９又は６０に記載の組成物。
  62. 前記1以上の疎水性ユニットの少なくとも一部が前記粒子の芯中に存在する、請求項５９～６１のいずれか１項に記載の組成物。
  63. 前記1以上の親水性ユニットの少なくとも一部が、前記粒子のシェルに(例えば、周辺に)存在する、請求項５９～６２のいずれか１項に記載の組成物。
  64. 前記粒子が希釈に耐性であり、ここで任意的に、前記組成物が100倍まで希釈されるか又はマイクロモルより下の濃度まで希釈される場合に、該粒子が折り畳まれた構造のままである、請求項５９～６３のいずれか１項に記載の組成物。
  65. 前記色素が前記粒子の芯中に存在し、及び／又は前記ポリマーの少なくとも一部によってカプセルに入れられている、請求項５９～６４のいずれか１項に記載の化合物。
  66. 前記組成物が有機溶媒を有しない、請求項５９～６５のいずれか１項に記載の化合物。
  67. 請求項１～５８のいずれか１項に規定の化合物を調製する方法であって、
    疎水性モノマーと親水性モノマーとを重合して、疎水性ユニットと親水性ユニットを含むコポリマーを用意すること、
    色素(例えば、発光団(例えば、発蛍光団)又は非発光分子実体)を、前記コポリマーの第１の部分(例えば、終末部又は末端部)に結合させ、それによって該化合物を用意すること、ここで、前記色素は任意的に認識モチーフを含む、及び、
    任意的に、バイオコンジュゲート基を、前記コポリマーの第２の部分(例えば、他の終末部又は末端部)に結合させること、及び／又は
    任意的に、該化合物を架橋すること
    を含む、前記方法。
  68. 前記疎水性モノマーと前記親水性モノマーとを重合することが、開始剤(例えば、臭化物開始剤)、触媒(例えば、ルテニウム触媒)、及び任意的に助触媒、の存在下で、リビングラジカル重合(例えば、ATRP)を介して前記疎水性モノマー及び前記親水性モノマーを重合して、コポリマーを用意することを含む、請求項６７に記載の方法。
  69. 前記疎水性モノマーと前記親水性モノマーとを重合することが、開始剤(例えば、AIBN)、及びRAFT剤(例えば、チオカルボニルチオ化合物)、の存在下で、リビングラジカル重合(例えば、RAFT)を介して前記疎水性モノマー及び前記親水性モノマーを重合して、コポリマーを用意することを含む、請求項６７に記載の方法。
  70. 前記疎水性モノマーと前記親水性モノマーとを重合することが、記疎水性モノマー及び前記親水性モノマーを約1:1、約1:2、約1:3、約1:4、約1:5、約1:6、約1:7、約1:8、約1:9又は約1:10の比で重合することを含む、請求項６７～６９のいずれか１項に記載の方法。
  71. 前記疎水性モノマーが、下記の式Iによって表される構造を有する、請求項６７～７０のいずれか１項に記載の方法
    Figure 2022503966000047
     ここで、
    Rが、水素原子又はC1～C8アルキル(例えば、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7又はC8アルキル)であり、
    R1は存在しない又は、-O-、-NH-若しくは-CH2-であり、
    R’が、C1～C20アルキル、C2～C20アルケニル、C2～C20アルキニル、C3～C20シクロアルキルであり、及び
    R2が、水素原子であり又は、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル又はエステル基(例えば、スクシンイミドエステル、2,4-ジ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、フルオロフェニルエステル等)である。
  72. 前記疎水性モノマーにおけるR2が水素原子であり、又はヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基若しくはエステル基である、請求項７１に記載の方法。
  73. 前記親水性モノマーが、下記の式IIによって表される構造を有する、請求項６７～７２のいずれか１項に記載の方法
    Figure 2022503966000048
     ここで、
    Rが、水素原子又はC1～C8アルキル(例えば、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7又はC8アルキル)であり、
    R1は存在しない又は、-O-、-NH-若しくは-CH2-であり、
    R3が、-(CH2CH2R5)n-、-C1～C6アルキル、-C1～C6アルキル-O-及び-C1～C6アルキル-SO3-又はそれらの塩から成る群から選択され、ここで、R5が、-O-又は-CH2-であり、及びnが、1又は5から、10、25、50、75、100、1,000、5,000又は10,000までの整数である、並びに
    R4は存在しない又は、水素原子、アルキル、ホスホノ基(例えば、ジヒドロキシホスホリル)、スルホノ基(例えば、ヒドロキシスルホニル)、ホスファチジルコリン基(すなわち、2-(トリメチルアンモニオ)エトキシ(ヒドロキシ)ホスホリル)、ホスホリル基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アンモニオ基、ホルミル基又はエステル基(例えば、ペンタフルオロフェニルエステル、スクシンイミドエステル、フルオロフェニルエステル若しくは2,4-ジニトロフェニルエステル)である。
  74. 前記親水性ユニットにおけるR4が、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基又はエステル基である、請求項７３に記載の方法。
  75. R3が-C1～C6アルキル-O-であり、及び前記親水性モノマーにおけるR4が、水素原子、アルキル基(例えば、メチル基又はエチル基)、ホスホノ基(例えば、ジヒドロキシホスホリル)、スルホノ基(例えば、ヒドロキシスルホニル)、ホスファチジルコリン基又はホスホリル基である、請求項７３に記載の方法。
  76. R3が-C1～C6 アルキル又は-(CH2CH2R5)n-であり、R5が-O-であり、及び前記親水性モノマーにおけるR4が、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アンモニオ基、ホルミル基、エステル基、ホスホノ基又はスルホノ基である、請求項７３に記載の方法。
  77. 認識モチーフを前記化合物に、任意的に前記色素又はコポリマーの一部に、結合させることをさらに含む、請求項６７～７６のいずれか１項に記載の方法。
  78. フローサイトメトリーにおいて、請求項１～５８のいずれか１項に記載の化合物を又は請求項５９～６６のいずれか１項に記載の組成物を使用する方法。
  79. フローサイトメトリーを用いて、細胞及び／又は粒子を検出する方法であって、細胞及び／又は粒子を、請求項１～５８のいずれか１項に記載の化合物又は請求項６７～７７のいずれか１項に記載の方法に従って調製された化合物で標識付けすること、そして
    該化合物をフローサイトメトリーによって検出し、それによって該細胞及び／又は粒子を検出することを含む、前記方法。
  80. 対象において、組織及び／又は因子(例えば、細胞、感染性因子等)を検出する方法であって、
    請求項１～５８のいずれか１項に記載の化合物、請求項５９～６６のいずれか１項に記載の組成物又は請求項６７～７７のいずれか１項に記載の方法に従って調製された化合物を対象に投与すること、ここで任意的に、該化合物は、前記組織及び／又は因子と会合する、そして、
    前記対象内の前記化合物を検出し、それによって前記組織及び／又は因子を検出することを含む、前記方法。
  81. 細胞及び／又は組織(例えば、病気に罹った細胞及び／又は組織)の処置を必要する対象において該処置をする方法であって、
    請求項１～５８のいずれか１項に記載の化合物、請求項５９～６６のいずれか１項に記載の組成物又は請求項６７～７７のいずれか１項に記載の方法に従って調製された化合物を対象に投与すること、ここで任意的に、該化合物は、前記細胞び／又は組織と会合する、そして、
    該細胞及び／又は組織を処置する為に十分な波長及び強度の光で前記対象又は該対象の一部（例えば、該細胞及び／又は組織が存在する部位）を照射すること、ここで任意的に、該光は、前記化合物又は該化合物の一部を活性化する、
    前記方法。
  82. 前記細胞及び／又は組織が過剰増殖性組織(例えば、腫瘍)である、請求項８１に記載の方法。
  83. 過剰増殖性組織を処置することを必要とする対象において該処置をする光力学的治療方法であって、
    請求項１～５８のいずれか１項に記載の化合物、請求項５９～６６のいずれか１項に記載の組成物又は請求項６７～７７のいずれか１項に記載の方法に従って調製された化合物を対象に投与すること、ここで任意的に、該化合物は、前記過剰増殖性組織と会合する、そして、
    前記化合物又は該化合物の一部を活性化する為に十分な波長及び強度の光で前記過剰増殖性組織を照射し、それによって該過剰増殖性組織を処置すること
    を含む、前記方法。
  84. 請求項１～５８のいずれか１項に記載の化合物又は請求項６７～７７のいずれか１項に記載の方法に従って調製された化合物を含む生体分子。
  85. 請求項１～５８のいずれか１項に記載の２以上の化合物又は請求項６７～７７のいずれか１項に記載の方法に従って調製された２以上の化合物を含む、請求項８４に記載の生体分子。
  86. 光力学的治療方法において、請求項１～５８のいずれか１項に記載の化合物又は請求項５９～６６のいずれか１項に記載の組成物を使用する方法。
  87. 光音響イメージング法において化合物を使用する方法であって、該化合物が下記によって表される構造を有する、前記方法
    A-B-C、又は
    C-A-B
    ここで、
    Ａは色素(例えば、発光団(例えば、発蛍光団)又は非発光分子実体)であり、ここで任意的に、該色素は約150ダルトン(Da)～約3,000Daの範囲の分子量を有する；
    Ｂは、1以上の疎水性ユニットと1以上の親水性ユニットとを含むポリマーであり、ここで任意的に、該ポリマーは、約1,000Da、5,000Da又は10,000Daから、約175,000Daまでの範囲の分子量を有し、及び
    Cは任意的であり、ここで、Ｃはバイオコンジュゲート基を含む,、
    ここで任意的に、前記化合物が、請求項１～５８のいずれか１項に記載の化合物又は請求項５９～６６のいずれか１項に記載の組成物である。
  88. 対象における組織及び／又は因子(例えば、細胞、感染性因子等)を画像化する方法であって、
    下記によって表される構造を有する化合物を前記対象に与えること、
    A-B-C、又は
    C-A-B
    ここで、
    Ａは色素(例えば、発光団(例えば、発蛍光団)又は非発光分子実体)であり、ここで任意的に、該色素は約150ダルトン(Da)～約3,000Daの範囲の分子量を有する、
    Ｂは、1以上の疎水性ユニットと1以上の親水性ユニットとを含むポリマーであり、ここで任意的に、該ポリマーは、約1,000Da、5,000Da又は10,000Daから、約175,000Daまでの範囲の分子量を有し、及び
    Cは任意的であり、ここで、Ｃはバイオコンジュゲート基を含む、ここで任意的に、前記化合物が、前記組織及び／又は因子と会合する、並びに
    前記対象内の前記化合物を検出し、それによって前記組織及び／又は因子を画像化すること
    を含み、
    ここで任意的に、前記化合物が、請求項１～５８のいずれか１項に記載の化合物又は請求項５９～６６のいずれか１項に記載の組成物である、
    前記方法。
  89. 前記対象内の前記化合物を検出することが、超音波(例えば、超音波圧力波)を発生する為に十分な波長及び強度の光で前記対象又は前記対象の一部(例えば、記化合物が存在する部位及び／又は画像化されるべき部位)を照射することを含み、ここで任意的に、前記照射は、レーザーを用いて、及び／又は前記対象を１以上の非イオン化のレーザーパルスに暴露することによって行われる、請求項８８に記載の方法。
  90. 前記対象内の前記化合物を検出することが、任意的に超音波検出器を用いて、超音波を検出することを含む、請求項８８又は８９に記載の方法。
  91. 前記対象における組織及び／又は因子を画像化する方法が、前記組織及び／又は因子の光音響画像化を含む、請求項８８～９０のいずれか１項に記載の方法。
  92. 任意的に有機溶媒の添加及び／又は存在が無しに、センサ(例えば、発色センサ、蛍光センサ、イン・ビボセンサ、酸素センサ等)として化合物を使用する方法であって、該化合物が下記によって表される構造を有する、前記方法
    A-B-C、又は
    C-A-B
    ここで、
    Ａは色素(例えば、発光団(例えば、発蛍光団)又は非発光分子実体)であり、ここで任意的に、該色素は約150ダルトン(Da)～約3,000Daの範囲の分子量を有する、
    Ｂは、1以上の疎水性ユニットと1以上の親水性ユニットとを含むポリマーであり、ここで任意的に、該ポリマーは、約1,000Da、5,000Da又は10,000Daから、約175,000Daまでの範囲の分子量を有し、及び
    Cは任意的であり、ここで、Ｃはバイオコンジュゲート基を含む、並びに
    ここで任意的に、前記化合物が、請求項１～５８のいずれか１項に記載の化合物又は請求項５９～６６のいずれか１項に記載の組成物である。
  93. 金属イオンを感知する方法であって、
    下記によって表される構造を有する化合物を用意すること
    A-B-C、又は
    C-A-B
    ここで、
    Ａは色素(例えば、発光団(例えば、発蛍光団)又は非発光分子実体)であり、ここで任意的に、該色素は約150ダルトン(Da)～約3,000Daの範囲の分子量を有する；
    Ｂは、1以上の疎水性ユニットと1以上の親水性ユニットとを含むポリマーであり、ここで任意的に、該ポリマーは、約1,000Da、5,000Da又は10,000Daから、約175,000Daまでの範囲の分子量を有し、及び
    Cは任意的であり、ここで、Ｃはバイオコンジュゲート基を含む、並びに、
    前記金属イオンを前記化合物と接触させ、それによって前記金属イオンを感知すること
    を含み、
    ここで任意的に、前記化合物が、請求項１～５８のいずれか１項に記載の化合物又は請求項５９～６６のいずれか１項に記載の組成物である、
    前記方法。
  94. 前記化合物及び／又は金属イオンが水中に存在し、任意的に有機溶媒を有しない、請求項９３に記載の方法。
  95. 酸素センサ及び／又は酸素を結合する物質として化合物を使用する方法であって、該化合物が下記によって表される構造を有する、前記方法
    A-B-C、又は
    C-A-B
    ここで、
    Ａは色素(例えば、発光団(例えば、発蛍光団)又は非発光分子実体)であり、ここで任意的に、該色素は約150ダルトン(Da)～約3,000Daの範囲の分子量を有する、
    Ｂは、1以上の疎水性ユニットと1以上の親水性ユニットとを含むポリマーであり、ここで任意的に、該ポリマーは、約1,000Da、5,000Da又は10,000Daから、約175,000Daまでの範囲の分子量を有し、及び
    Cは任意的であり、ここで、Ｃはバイオコンジュゲート基を含む、
    ここで任意的に、前記化合物が、請求項１～５８のいずれか１項に記載の化合物又は請求項５９～６６のいずれか１項に記載の組成物である。
  96. 前記化合物が、Fe(II)-キレート化されたテトラピロール(例えば、ポルフィリン)又はCu(II)-キレート化されたテトラピロール(例えば、ポルフィリン)を含む、請求項９２又は９５に記載の方法。
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