JP5547061B2 - グルコースのためのボロン酸キレーターを使用するジオール類および炭水化物の検出のためのセンサー - Google Patents
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Description
この出願は、2007年6月8日に出願された米国仮特許出願第60/933,724号、および発明者Heather Clarkによる表題「Sensors for the Detection of Diols and Carbohydrates」の2008年5月29日に出願された米国仮特許出願第60/933,724号の利益を主張する。参照された全出願の教示は、それらの全体が参考として本明細書に援用される。
(項目1)
キレート化が可能な検体の存在を検出するためのセンサー粒子であって、
量子ドット、
該キレート化が可能な検体と結合する部分を含むポリマーを含有するポリマーマトリクス、および
該キレート化が可能な検体の不在下で該部分に結合する、該ポリマーマトリクスに結合した発色団
を含むセンサー粒子。
(項目2)
上記キレート化が可能な検体は、グルコースである、項目1に記載の粒子。
(項目3)
グルコースと結合する上記部分は、ボロン酸またはボロン酸エステル部分を含む、項目2に記載の粒子。
(項目4)
上記部分は、ボロン酸類であり、該ボロン酸類は、芳香族ボロン酸および脂肪族ボロン酸から選択される、項目3に記載の粒子。
(項目5)
上記部分は、ボロン酸エステル類であり、該ボロン酸エステル類は、芳香族ボロン酸エステルおよび脂肪族ボロン酸エステルから選択される、項目3に記載の粒子。
(項目6)
上記発色団は、上記部分に結合しているとき、第1の波長の光子を吸収し、該部分から解放されているとき、第2の波長の光子を吸収する、項目1〜5のいずれかに記載の粒子。
(項目7)
上記ボロン酸またはボロン酸エステル部分は、リンカーを通じて上記ポリマーマトリクスに共有結合している、項目4〜6のいずれかに記載の粒子。
(項目8)
上記部分は、上記キレート化が可能な検体および上記発色団と可逆的かつ競合的に結合する、項目1〜7のいずれかに記載の粒子。
(項目9)
上記発色団は、上記ポリマーマトリクスに共有結合している、項目1〜8のいずれかに記載の粒子。
(項目10)
励起状態にある上記量子ドットにより放出された光子は、非結合状態にある上記発色団に吸収されるが、しかし結合状態にある該発色団には吸収されない、項目1〜9のいずれかに記載の粒子。
(項目11)
上記ポリマーマトリクスの少なくとも一部上に配置された生体適合性コーティングをさらに備える、項目1〜10のいずれかに記載の粒子。
(項目12)
キレート化が可能な検体に対して選択的なセンサー粒子を調製する方法であって、該キレート化が可能な検体と結合する部分を含むポリマー前駆体混合物、および発色団に量子ドットを接触させることを含む、方法。
(項目13)
上記キレート化が可能な検体は、グルコースである、項目12に記載の方法。
(項目14)
上記キレート化が可能な検体と結合する上記部分は、ボロン酸類および/またはボロン酸エステル類を含む、項目12〜13のいずれかに記載の方法。
(項目15)
上記ポリマーマトリクスの少なくとも一部分を生体適合性層で覆うことをさらに含む、項目12〜14のいずれかに記載の方法。
(項目16)
キレート化が可能な検体の存在を検出するためのセンサー粒子であって、
該キレート化が可能な検体と結合する部分を含むポリマーを含有するポリマーマトリクス、
グルコースの不在下で該部分に結合する、該ポリマーマトリクスに結合した発色団
を含むセンサー粒子。
(項目17)
蛍光色素をさらに備える、項目16に記載の粒子。
(項目18)
励起状態にある上記蛍光色素によって放出された光子は、非結合状態にある上記発色団に吸収されるが、しかし結合状態にある該発色団には吸収されない、項目17に記載の粒子。
(項目19)
上記結合した発色団は、1つの波長の光子を放出し、上記結合していない発色団は、第2の波長の光子を放出する、項目16に記載の粒子。
(項目20)
励起状態にある上記蛍光色素によって放出された光子は、結合状態にある上記発色団に吸収されるが、しかし非結合状態にある該発色団には吸収されない、項目17に記載の粒子。
(項目21)
上記キレート化が可能な検体は、グルコースである、項目16〜20のいずれかに記載の粒子。
(項目22)
上記キレート化が可能な検体と結合する上記部分は、ボロン酸類およびボロン酸エステル類のいずれかを備える、項目16〜21のいずれかに記載の粒子。
(項目23)
上記部分は、上記キレート化が可能な検体および上記発色団と可逆的かつ競合的に結合する、項目16〜22のいずれかに記載の粒子。
(項目24)
上記ポリマーマトリクスの少なくとも一部分上に配置された生体適合性コーティングをさらに備える、項目16〜23のいずれかに記載の粒子。
(項目25)
キレート化が可能な検体に対して選択的なセンサー粒子を調製する方法であって、
上記キレート化が可能な検体と結合する部分を備えるポリマー前駆体混合物、および発色団に蛍光色素を接触させること
を含む、方法。
(項目26)
上記キレート化が可能な検体は、グルコースである、項目25に記載の方法。
(項目27)
上記キレート化が可能な検体と結合する上記部分は、ボロン酸類および/またはボロン酸エステル類のいずれかを備える、項目25〜26のいずれかに記載の方法。
(項目28)
上記ポリマーマトリクスの少なくとも一部分を生体適合性層で覆うことをさらに含む、項目25〜27のいずれかに記載の方法。
(項目29)
キレート化が可能な検体の媒体中における存在を検出するための方法であって、
項目1〜11のいずれかに記載の粒子を該媒体に接触させること、
量子ドットに光子を放出させる光エネルギーに該量子ドットを曝すこと、
検出器を用いて該光子を検出すること、および
該検出された光子に基づいて、結合したキレート化が可能な検体の存在または不在を決定すること
を含む、方法。
(項目30)
上記キレート化が可能な検体は、グルコースである、項目29に記載の方法。
(項目31)
上記光エネルギーは、UV放射である、項目29〜30のいずれかに記載の方法。
(項目32)
上記媒体は、水、血液、血漿または尿を含む、項目29〜31のいずれかに記載の方法。
(項目33)
上記方法は、インビトロで行なわれる、項目29〜32のいずれかに記載の方法。
(項目34)
上記方法は、インビボで行なわれる、項目29〜32のいずれかに記載の方法。
(項目35)
上記粒子は、細胞内に位置する、項目29〜31のいずれかに記載の方法。
(項目36)
上記粒子は、細胞外に位置する、項目29〜32のいずれかに記載の方法。
(項目37)
キレート化が可能な検体の媒体中における存在を検出するための方法であって、
項目16〜24のいずれかに記載の粒子を該媒体に接触させること、
蛍光色素に光子を放出させる光エネルギーに該色素を曝すこと、
検出器を用いて該光子を検出すること、および
該検出された光子に基づいて、結合したキレート化が可能な検体の存在または不在を決定すること
を含む、方法。
(項目38)
上記キレート化が可能な検体は、グルコースである、項目37に記載の方法。
(項目39)
上記光エネルギーは、UV放射である、項目37〜38のいずれかに記載の方法。
(項目40)
上記媒体は、水、血液、血漿または尿を含む、項目37〜39のいずれかに記載の方法。
(項目41)
上記方法は、インビトロで行なわれる、項目37〜40のいずれかに記載の方法。
(項目42)
上記方法は、インビボで行なわれる、項目37〜40のいずれかに記載の方法。
(項目43)
上記粒子は、細胞内に位置する、項目37〜39のいずれかに記載の方法。
(項目44)
上記粒子は、細胞外に位置する、項目37〜40のいずれかに記載の方法。
(項目45)
キレート化が可能な検体の動物中における存在を検出するための方法であって:
センサー粒子を動物細胞または組織と接触させるステップであって、該センサー粒子は、少なくとも1つの量子ドットおよび/または蛍光色素、キレート化が可能な検体と結合する部分を含むポリマーを含有するポリマーマトリクス、および該キレート化が可能な検体の不在下で該部分に結合する、該ポリマーマトリクスに結合した発色団を備える、ステップ;
該量子ドットおよび/または蛍光色素に光子を放出させる光エネルギーに該粒子を曝すステップ;
検出器を用いて該光子を検出するステップ;および
該検出された光子に基づいて、結合したキレート化が可能な検体の存在または不在を決定するステップ
を含む、方法。
(項目46)
上記粒子は、上記動物の真皮または表皮内に移植される、項目45に記載の方法。
(項目47)
上記粒子は、少なくとも1つの量子ドットを含む、項目45〜46のいずれかに記載の方法。
(項目48)
上記粒子は、少なくとも1つの蛍光色素を含む、項目45〜47のいずれかに記載の方法。
(項目49)
粒子溶液は、1つまたはそれ以上のセンサー粒子を含む、項目45〜48のいずれかに記載の方法。
(項目50)
上記粒子溶液は、動物の真皮内に注入される、項目49に記載の方法。
(項目51)
上記粒子溶液は、動物の表皮内に注入される、項目49に記載の方法。
(項目52)
上記粒子は、細胞内に配置される、項目45〜51のいずれかに記載の方法。
(項目53)
上記粒子は、細胞外に配置される、項目45〜51のいずれかに記載の方法。
(項目54)
上記動物はヒトである、項目45〜53のいずれかに記載の方法。
(項目55)
上記粒子溶液は、平均粒子サイズが10nmと10ミクロンとの間である粒子を含む、項目49〜54のいずれかに記載の方法。
(項目56)
上記粒子溶液は、平均粒子サイズが10ミクロンと500ミクロンとの間である粒子を含む、項目49〜54のいずれかに記載の方法。
(項目57)
上記粒子溶液は、平均粒子サイズが50ミクロンと200ミクロンとの間である粒子を含む、項目56に記載の方法。
(項目58)
上記粒子は、キレート化が可能な検体と接触すると光学的な変化を生じる、項目45〜57のいずれかに記載の方法。
(項目59)
上記粒子は、上記キレート化が可能な検体と接触すると蛍光の変化を生じる、項目45〜58のいずれかに記載の方法。
(項目60)
上記部分は、上記キレート化が可能な検体および上記発色団と可逆的かつ競合的に結合する、項目45〜59のいずれかに記載の方法。
(項目61)
上記キレート化が可能な検体は、グルコースである、項目45〜60のいずれかに記載の方法。
(項目62)
上記部分は、ボロン酸類またはボロン酸エステルを備える、項目45〜61のいずれかに記載の方法。
(項目63)
上記ボロン酸類は、芳香族ボロン酸類および脂肪族ボロン酸類から選択される、項目62に記載の方法。
(項目64)
上記ボロン酸エステル類は、芳香族ボロン酸エステル類および脂肪族ボロン酸エステル類から選択される、項目62に記載の方法。
(項目65)
上記ボロン酸またはボロン酸エステルは、リンカーを通じて上記ポリマーマトリクスに共有結合している、項目62〜64のいずれかに記載の方法。
(項目66)
上記発色団は、上記ポリマーマトリクスに共有結合している、項目45〜65のいずれかに記載の方法。
(項目67)
上記発色団は、上記部分に結合しているとき、第1の波長の光子を吸収し、該部分から解放されているとき、第2の波長の光子を吸収する、項目45〜66のいずれかに記載の方法。
(項目68)
励起状態にある上記量子ドットによって放出された光子は、非結合状態にある上記発色団に吸収されるが、しかし結合状態にある該発色団には吸収されない、項目45〜67のいずれかに記載の方法。
(項目69)
励起状態にある上記量子ドットによって放出された光子は、結合状態にある上記発色団に吸収されるが、しかし非結合状態にある該発色団には吸収されない、項目45〜67のいずれかに記載の方法。
(項目70)
上記粒子は、上記ポリマーマトリクスの少なくとも一部分上に配置された生体適合性コーティングをさらに備える、項目45〜69のいずれかに記載の方法。
この発明は、グルコースのような、キレート化が可能な検体の存在を検出するためのセンサー粒子であって、量子ドット、キレート化が可能な検体と結合する部分を含むポリマーを含有するポリマーマトリクス、およびキレート化が可能な検体の不在下で該部分に結合する、該ポリマーマトリクスに結合した発色団を含むセンサー粒子を開示する。いくつかの実施形態において、励起状態にある量子ドットによって放出された光子は、非結合状態にある発色団に吸収されるが、しかし結合状態にある発色団には吸収されない。該部分は、キレート化が可能な検体および発色団と可逆的かつ競合的に結合することができる。ある実施形態において、該部分は、ボロン酸類またはボロン酸エステル類である。いくつかの実施形態において、該部分および/または発色団のような、本センサーの1つまたはそれ以上の構成部分は、ポリマーマトリクスに共有結合するか、または結び付いている。いくつかの実施形態において、本センサー粒子は、生体適合性層をさらに備える。
ある実施形態において、発色団は、ポリマーマトリクスに共有結合しており、キレート化が可能な検体に選択的な部分と可逆的に結合する反応性部位を備える。例となる実施形態において、発色団は、アリザリンであり、アリザリンはリンカーまたは結合を通じてポリマーマトリクスに共有結合している。ある実施形態において、リンカーは、アリザリンの芳香族炭素を起源とするエステルアミド、エーテル、スルホネート、チオエーテル、カーボネートまたはチオエステルである。ある実施形態において、発色団は、結合を通じてポリマーマトリクスに共有結合している。ある実施形態において、発色団とポリマーマトリクスとの間の結合または連結は、発色団が、キレート化が可能な検体に結合する能力を妨げない。例えば、アリザリンの場合、ポリマーマトリクスへの連結または結合は、ヒドロキシ基をもたない多環系の環に由来する。いくつかのかかる実施形態において、アリザリンのヒドロキシル基は、キレート化が可能な検体と相互作用することを妨げられない。
本発明はとりわけ、キレート化が可能な検体を検出するためのセンサー粒子およびその使用方法を提供する。本主題の発明の具体的な実施形態が論じられたが、以上の明細書は実例を示すもので限定的ではない。本明細書を吟味するとき、当業者には本発明の多くのバリエーションが明らかになるであろう。本発明のすべての範囲は、本請求項、およびそれらすべての範囲の等価物、並びにかかるバリエーションを参照することによって決定されるべきである。
本明細書に挙げるすべての出版物および特許は、あたかも各個別の出版物または特許が、具体的かつ個別に参照により組み込まれることが示されるように、参照により全体が本明細書に組み込まれる。矛盾が生じた場合、本明細書における任意の定義を含めて、本出願書が優先される。
Claims (25)
- キレート化が可能な検体の存在を検出するためのセンサー粒子であって、
量子ドット、
該キレート化が可能な検体と結合する部分を含むポリマーを含有するポリマーマトリクス、および
該キレート化が可能な検体の不在下で該部分に結合する、該ポリマーマトリクスに結合した発色団
を含み、
励起状態にある該量子ドットにより放出された光子は、非結合状態にある該発色団に吸収されるが、しかし結合状態にある該発色団には吸収されない、センサー粒子。 - 前記キレート化が可能な検体は、グルコースである、請求項1に記載の粒子。
- グルコースと結合する前記部分は、ボロン酸またはボロン酸エステル部分を含む、請求項2に記載の粒子。
- 前記ボロン酸またはボロン酸エステル部分は、リンカーを通じて前記ポリマーマトリクスに共有結合している、請求項3に記載の粒子。
- 前記発色団は、前記部分に結合しているとき、第1の波長の光子を吸収し、該部分から解放されているとき、第2の波長の光子を吸収する、請求項1〜4のいずれかに記載の粒子。
- 前記部分は、前記キレート化が可能な検体および前記発色団と可逆的かつ競合的に結合する、請求項1〜5のいずれかに記載の粒子。
- 前記発色団は、前記ポリマーマトリクスに共有結合している、請求項1〜6のいずれかに記載の粒子。
- 前記ポリマーマトリクスの少なくとも一部上に配置された生体適合性コーティングをさらに備える、請求項1〜7のいずれかに記載の粒子。
- 前記粒子は、少なくとも1つの量子ドットまたは少なくとも1つの蛍光色素を含む、請求項1〜8のいずれかに記載の粒子。
- キレート化が可能な検体の存在を検出するためのセンサー粒子であって、該センサー粒子は
該キレート化が可能な検体と結合する部分を含むポリマーを含有するポリマーマトリクス、
グルコースの不在下で該部分に結合する、該ポリマーマトリクスに結合した発色団、および
蛍光色素、
を含み、励起状態にある該蛍光色素によって放出された光子は、非結合状態にある該発色団に吸収されるが、しかし結合状態にある該発色団には吸収されない、センサー粒子。 - 前記結合した発色団は、1つの波長の光子を放出し、前記結合していない発色団は、第2の波長の光子を放出する、請求項10に記載の粒子。
- 前記キレート化が可能な検体は、グルコースである、請求項10〜11のいずれかに記載の粒子。
- 前記キレート化が可能な検体と結合する前記部分は、ボロン酸部分およびボロン酸エステル部分のいずれかを備える、請求項10〜12のいずれかに記載の粒子。
- 前記部分は、前記キレート化が可能な検体および前記発色団と可逆的かつ競合的に結合する、請求項10〜13のいずれかに記載の粒子。
- 前記ポリマーマトリクスの少なくとも一部分上に配置された生体適合性コーティングをさらに備える、請求項10〜14のいずれかに記載の粒子。
- キレート化が可能な検体の動物中における存在を検出する際に使用するための、請求項10〜15のいずれかに記載の粒子であって、該粒子は、該動物の真皮または表皮内に必要に応じて移植される、粒子。
- 前記動物はヒトである、請求項16に記載の粒子。
- 粒子溶液中の1つまたはそれ以上のセンサー粒子をさらに含む、請求項16または17に記載の粒子。
- 前記粒子溶液は、動物の真皮内または動物の表皮内に注入される、請求項18に記載の粒子。
- 前記粒子は、平均粒子サイズが10nmと200ミクロンとの間である、請求項1〜19のいずれかに記載の粒子。
- 前記粒子は、キレート化が可能な検体と接触すると光学的な変化を生じるか、または該粒子は、該キレート化が可能な検体と接触すると蛍光の変化を生じる、請求項1〜20のいずれかに記載の粒子。
- キレート化が可能な検体に対して選択的なセンサー粒子を調製する方法であって、
前記キレート化が可能な検体と結合する部分を備えるポリマー前駆体混合物、および発色団に蛍光色素を接触させること
を含み、励起状態にある該蛍光色素によって放出された光子は、非結合状態にある該発色団に吸収されるが、しかし結合状態にある該発色団には吸収されない、方法。 - キレート化が可能な検体の媒体中における存在を検出するためのインビトロ方法であって、
請求項1〜21のいずれかに記載の粒子を該媒体に接触させること、
量子ドットに光子を放出させる光エネルギーに該量子ドットを曝すこと、
検出器を用いて該光子を検出すること、および
該検出された光子に基づいて、結合したキレート化が可能な検体の存在または不在を決定すること
を含む、方法。 - 前記キレート化が可能な検体は、グルコースである、請求項23に記載の方法。
- 前記粒子は、細胞内または細胞外に位置する、請求項23〜24のいずれかに記載の方法。
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