JP7141485B2 - 光活性巨大分子及びその使用 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、2016年4月15日に出願された、米国仮特許出願第62/323,44
4号に対する優先権を主張し、その内容は、全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、試料中の検体を検出するための複合体及び方法に関する。
水溶性蛍光ポリマーは、リアルタイムで監視することが可能なシグナルを生成すること
によって様々な生物学的用途で使用されることができ、生物学的な標的及び事象を検出す
るための単純かつ短時間の方法を提供することができる。
染料の明るさは、消光係数(ε、特定波長で吸収された光の量の尺度)及び蛍光量子収
率(Φ、一重項励起状態から放射の形態で放出された光の尺度)からの全体的な寄与であ
る。クマリン、BODIPY、シアニン、スクアラインなどの報告された有機紫色染料の
多くは単一分子であり、405nmにおいて10,000~70,000M-1cm-1
の範囲内の比較的に小さい消光係数を示す。複数の発色団を有する分子は、様々な発色団
からの全体的な寄与に起因してより大きいε値を呈することが明らかになっている。単一
分子が複数の発色団を含有する、デンドリマー骨格鎖及びポリマー骨格鎖のアプローチに
基づいた様々な報告が存在する。
しかしながら、これまでに報告されたポリマー染料の多くは疎水性の高いものであり、
発光ダイオード、太陽電池などの材料用途に使用されている。このため、多くのポリマー
染料は、溶解性、明るさ、及びスペクトルの広がりが貧弱であることから、水性条件下に
おいて有用ではない。ほんの少数の報告のみが、405nm及び355nmレーザーで励
起可能である生物学的用途のための水溶性蛍光ポリマーを扱っている。したがって、検体
の検出用も含めて、生物学的用途のための水溶性ポリマー染料の集積を拡大するために、
新規なポリマーコアの識別が必要とされる。
本発明は、試料中の検体を検出するための従来技術の複合体及び方法のこれらの及び他
の不利益に対処する。
本発明は、全般的には、結合剤に共役された蛍光ポリマーを含む複合体を使用して試料
中の検体を検出するための新規な水溶性蛍光ポリマー及び方法を提供する。
第1の実施形態では、本発明は、式Iの構造を有する水溶性蛍光ポリマーであって、
Figure 0007141485000001


式中、
各Xは、C及びSiからなる群から独立して選択され、
各Yは、結合、CR、及びSiRからなる群から独立して選択され、
Yが結合のとき、Xは両方の環に直接結合され、
各Rは、ポリエチレングリコール(PEG)、アンモニウムアルキル塩、アンモニウ
ムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル塩、スルホネートアルキル塩、スルホ
ネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル塩、スルホンアミドオリゴエーテル、
及び
Figure 0007141485000002


からなる群から独立して選択され、
各Rは、H、アルキル、アルケン、アルキン、シクロアルキル、ハロアルキル、アル
コキシ、(ヘテロ)アリールオキシ、アリール、(ヘテロ)アリールアミノ、PEG、ア
ンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル塩
、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル塩
、スルホンアミドオリゴエーテル、及び
Figure 0007141485000003


からなる群から独立して選択され、
各Rは、H、アルキル、アルケン、アルキン、シクロアルキル、ハロアルキル、アル
コキシ、(ヘテロ)アリールオキシ、アリール、(ヘテロ)アリールアミノ、及びPEG
からなる群から独立して選択され、
各Zは、C、O、及びNからなる群から独立して選択され、
各Qは、結合、NH、NR、及びCHからなる群から独立して選択され、
各Mは、独立して、ポリマーバンドギャップを変更することができる電子豊富なリンカ
ーユニットであり、かつ、ポリマー主鎖に沿って均一に又は不規則に分布し、かつ、
Figure 0007141485000004


からなる群からそれぞれ独立して選択され、
式中、
各Rは、10mg/mLを超えての水中での可溶性を付与することができる非イオン
性側鎖であり、かつ、ハロゲン、ヒドロキシル、C~C12アルキル、C~C12
ルケン、C~C12アルキン、C~C12シクロアルキル、C~C12ハロアルキ
ル、C~C12アルコキシ、C~C18(ヘテロ)アリールオキシ、C~C18
ヘテロ)アリールアミノ、各x’は独立して0~20の整数であり、各y’は独立して0
~50の整数である(CHx’(OCH-CHy’OCH、及びC~C
(ヘテロ)アリール基からなる群からそれぞれ独立して選択され、
それぞれの任意追加のリンカーLは、ポリマー主鎖に沿って均一に又は不規則に分布し
たアリール又はヘテロアリール(hetroaryl)基であり、かつ、別の基質、受容体染料、
分子又は結合剤への共役のために、アミン、カルバメート、カルボン酸、カルボキシレー
ト、マレイミド、活性化エステル、N-ヒドロキシスクシンイミジル、ヒドラジン、ヒド
ラジド、ヒドラゾン、アジド、アルキン、アルデヒド、チオール、及びこれらの保護され
た基からなる群から選択される官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置換され、
各G及びGは、水素、ハロゲン、アルキン、任意追加的に置換されたアリール、任
意追加的に置換されたヘテロアリール、ハロゲン置換アリール、シリル、ジアゾニウム塩
、トリフレート、アセチルオキシ、アジド、スルホネート、リン酸塩、ボロン酸置換アリ
ール、ボロン酸エステル置換アリール、ボロン酸エステル、ボロン酸、任意追加的に置換
されたジヒドロフェナントレン(DHP)、任意追加的に置換されたフルオレン、基質又
は結合剤への共役のために、アミン、カルバメート、カルボン酸、カルボキシレート、マ
レイミド、活性化エステル、N-ヒドロキシスクシンイミジル、ヒドラジン、ヒドラジド
、ヒドラゾン、アジド、アルキン、アルデヒド、チオール、及びこれらの保護された基か
ら選択される官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置換されたアリール又はヘテ
ロアリールからなる群からそれぞれ独立して選択され、
a、c、及びdは、構造内のそれぞれのユニットのモル%を定義し、これらのユニット
はそれぞれ、均一に又は不規則に繰り返されることができ、aは10~100%のモル%
であり、cは0~90%のモル%であり、各dは0~25%のモル%であり、
各bは、独立して0又は1であり、
mは、1~約10,000の整数であり、
各nは、独立して1~20の整数である、水溶性蛍光ポリマーを提供する。
いくつかの事例では、ポリマーは式IIの構造を有する
Figure 0007141485000005


いくつかの事例では、ポリマーは式IIIの構造を有し、
Figure 0007141485000006


式中、各fは独立して0~50の整数であり、各Rは、H、C~C12アルキル、
~C12アルケン、C~C12アルキン、C~C12シクロアルキル、C~C
12ハロアルキル、C~C12アルコキシ、C~C18(ヘテロ)アリールオキシ、
~C18(ヘテロ)アリールアミノ、及びC~C12アルコキシからなる群から独
立して選択される。
いくつかの事例では、ポリマーは式IVの構造を有する
Figure 0007141485000007


いくつかの事例では、ポリマーは式Vの構造を有する
Figure 0007141485000008


いくつかの事例では、ポリマーはコポリマーであり、かつ、式VIの構造を有し、
Figure 0007141485000009


式中、g及びaは共に、10~100%のモル%である。
いくつかの事例では、ポリマーはコポリマーであり、かつ、式VIIの構造を有し、
Figure 0007141485000010


式中、各g及びaは共に、10~100%のモル%であり、各fは独立して0~50の
整数であり、各Rは、H、C~C12アルキル、C~C12アルケン、C~C
アルキン、C~C12シクロアルキル、C~C12ハロアルキル、C~C12
ルコキシ、C~C18(ヘテロ)アリールオキシ、C~C18(ヘテロ)アリールア
ミノ、及びC~C12アルコキシからなる群から独立して選択される。
いくつかの事例では、ポリマーは、式VIIIの構造を有するコポリマーである
Figure 0007141485000011


いくつかの事例では、ポリマーはコポリマーであり、かつ、式IXの構造を有する
Figure 0007141485000012


いくつかの実施形態では、Lは、
Figure 0007141485000013


からなる群からそれぞれ独立して選択され、
式中、
各Rは、1つ以上のハロゲン、ヒドロキシル、C~C12アルコキシ、又は(OC
CHOCHで任意追加的に置換されたH、OH、SH、NHCOO-t-ブ
チル、(CHCOOH、(CHCOOCH、(CHNH、(CH
NH-(CH-CH、(CHNHCOOH、(CHNHCO
-(CH-CO-(CH-CH、(CHNHCOO-(CH
-CH、(CHNHCOOC(CH、(CHNHCO(C~C
)シクロアルキル、(CHNHCO(CHCHO)、(CHNHC
O(CHCOOH、(CHNHCO(CHCOO(CHCH
、(CH(OCHCHOCH、N-マレイミド、ハロゲン、C~C
アルケン、C~C12アルキン、C~C12シクロアルキル、C~C12ハロア
ルキル、C~C12(ヘテロ)アリール、C~C12(ヘテロ)アリールアミノ、及
びベンジルからなる群から独立して選択され、
各fは、独立して0~50の整数であり、
各nは、独立して1~20の整数である。
いくつかの実施形態では、G及びGは、任意追加的に置換されたジヒドロフェナン
トレン(DHP)、任意追加的に置換されたフルオレン、官能基で終端された1つ以上の
ペンダント鎖で置換されたアリール、及び官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で
置換されたヘテロアリールからなる群からそれぞれ独立して選択される。
いくつかの実施形態では、G及びGは、
Figure 0007141485000014


からなる群からそれぞれ独立して選択され、
式中、
各Rは、1つ以上のハロゲン、ヒドロキシル、C~C12アルコキシ、又は(OC
CHOCHで任意追加的に置換されたH、OH、SH、NHCOO-t-ブ
チル、(CHCOOH、(CHCOOCH、(CHNH、(CH
NH-(CH-CH、(CHNHCOOH、(CHNHCO
-(CH-CO-(CH-CH、(CHNHCOO-(CH
-CH、(CHNHCOOC(CH、(CHNHCO(C~C
)シクロアルキル、(CHNHCO(CHCHO)、(CHNHC
O(CHCOOH、(CHNHCO(CHCOO(CHCH
、(CH(OCHCHOCH、N-マレイミド、ハロゲン、C~C
アルケン、C~C12アルキン、C~C12シクロアルキル、C~C12ハロア
ルキル、C~C12(ヘテロ)アリール、C~C12(ヘテロ)アリールアミノ、及
びベンジルからなる群から独立して選択され、
各fは、独立して0~50の整数であり、
各nは、独立して1~20の整数である。
いくつかの実施形態では、本発明は、試料中の検体を検出するための方法であって、
検体の含有が疑われる試料を提供することと、
式Iの構造を有する水溶性ポリマーに共役された結合剤と前記試料を接触させることで
あって、
Figure 0007141485000015


式中、
各Xは、C及びSiからなる群から独立して選択され、
各Yは、結合、CR、及びSiRからなる群から独立して選択され、
Yが結合のとき、Xは両方の環に直接結合され、
各Rは、アンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモニウムオ
リゴエーテル塩、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホネートオ
リゴエーテル塩、スルホンアミドオリゴエーテル、及び
Figure 0007141485000016


からなる群から独立して選択され、
各Rは、H、アルキル、アルケン、アルキン、シクロアルキル、ハロアルキル、アル
コキシ、(ヘテロ)アリールオキシ、アリール、(ヘテロ)アリールアミノ、PEG、ア
ンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル塩
、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル塩
、スルホンアミドオリゴエーテル、及び
Figure 0007141485000017


からなる群から独立して選択され、
各Rは、H、アルキル、アルケン、アルキン、シクロアルキル、ハロアルキル、アル
コキシ、(ヘテロ)アリールオキシ、アリール、(ヘテロ)アリールアミノ、及びPEG
からなる群から独立して選択され、
各Zは、C、O、及びNからなる群から独立して選択され、
各Qは、結合、NH、NR、及びCHからなる群から独立して選択され、
各Mは、独立して、ポリマーバンドギャップを変更することができる電子豊富なリンカ
ーユニットであり、かつ、ポリマー主鎖に沿って均一に又は不規則に分布し、かつ、
Figure 0007141485000018


からなる群からそれぞれ独立して選択され、
式中、
各Rは、10mg/mLを超えての水中での可溶性を付与することができる非イオン
性側鎖であり、かつ、ハロゲン、ヒドロキシル、C~C12アルキル、C~C12
ルケン、C~C12アルキン、C~C12シクロアルキル、C~C12ハロアルキ
ル、C~C12アルコキシ、C~C18(ヘテロ)アリールオキシ、C~C18
ヘテロ)アリールアミノ、各x’は独立して0~20の整数であり、各y’は独立して0
~50の整数である(CHx’(OCH-CHy’OCH、及びC~C
(ヘテロ)アリール基からなる群からそれぞれ独立して選択され、
それぞれの任意追加のリンカーLは、ポリマー主鎖に沿って均一に又は不規則に分布し
たアリール又はヘテロアリール基であり、かつ、別の基質、受容体染料、分子又は結合剤
への共役のために、アミン、カルバメート、カルボン酸、カルボキシレート、マレイミド
、活性化エステル、N-ヒドロキシスクシンイミジル、ヒドラジン、ヒドラジド、ヒドラ
ゾン、アジド、アルキン、アルデヒド、チオール、及びこれらの保護された基からなる群
から選択される官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置換され、
及びGは、水素、ハロゲン、アルキン、任意追加的に置換されたアリール、任意
追加的に置換されたヘテロアリール、ハロゲン置換アリール、シリル、ジアゾニウム塩、
トリフレート、アセチルオキシ、アジド、スルホネート、リン酸塩、ボロン酸置換アリー
ル、ボロン酸エステル置換アリール、ボロン酸エステル、ボロン酸、任意追加的に置換さ
れたジヒドロフェナントレン(DHP)、任意追加的に置換されたフルオレン、基質又は
結合剤への共役のために、アミン、カルバメート、カルボン酸、カルボキシレート、マレ
イミド、活性化エステル、N-ヒドロキシスクシンイミジル、ヒドラジン、ヒドラジド、
ヒドラゾン、アジド、アルキン、アルデヒド、チオール、及びこれらの保護された基から
選択される官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置換されたアリール又はヘテロ
アリールからなる群からそれぞれ独立して選択され、
a、c、及びdは、構造内のそれぞれのユニットのモル%を定義し、これらのユニット
はそれぞれ、均一に又は不規則に繰り返されることができ、aは10~100%のモル%
であり、cは0~90%のモル%であり、
各dは0~25%のモル%であり、
各bは、独立して0又は1であり、
mは、1~約10,000の整数であり、
各nは、独立して1~20の整数である、ことと、を含み、
結合剤は、検体又は標的関連生体分子と相互作用することができる、方法を提供する。
いくつかの実施形態では、方法は、ポリマーを励起することができる光源を試料に適用
することと、光が共役ポリマー複合体から放出されているかどうかを検出することと、を
更に含む。
いくつかの実施形態では、結合剤は、タンパク質、ペプチド、親和性リガンド、抗体、
抗体フラグメント、糖、脂質、核酸又はアプタマーである。いくつかの実施形態では、結
合剤は抗体である。
いくつかの実施形態では、方法は、フローサイトメトリー用に構成されている。いくつ
かの実施形態では、結合剤は基質に結合される。いくつかの実施形態では、検体は、細胞
表面上で発現されたタンパク質である。
いくつかの実施形態では、方法は、イムノアッセイとして構成されている。いくつかの
実施形態では、方法は、追加の検体を同時に検出するための追加の結合剤を提供すること
を更に含む。
フルオレン(FF)、ジヒドロフェナントレン(DD)及びフルオレン-DHP(DF)ポリマーの蛍光発光スペクトルの比較を示す。
FFポリマーとDDポリマーの両方の吸収スペクトルを示す。グラフは390及び410nmにおいてDDポリマー(黒色の曲線)の吸収を示しているが、FF(灰色の曲線)ポリマーはおよそ401nmで最大を示している。試料は、異なる濃度下で測定された。
新しいポリマーで標識された抗ヒトCD4及びPacific Blueで標識されたCD4により染色された溶解全血のフローサイトメトリー解析を示す。ポリマー染料の陽性シグナル強度は、Pacific Blueよりもほぼ5倍大きかった。
本発明のポリマーが、抗体などに共役されたとき、吸収、蛍光、明るさ、分子量、多分散性、染料対タンパク質比の一定の物理的及び化学的特性を有することを示す。これらのパラメーターの好ましい範囲が、この表に示されている。
タンデムポリマーの励起及び発光スペクトルを示す。励起はポリマーの最大(405nm)で行われ、発光は骨格鎖に取り付けられた様々な受容体染料から観測された。染料1-FITC、染料2-Cy3B、染料3-Cy55。
I.概要
本発明は、結合剤に共役された蛍光ポリマーを含む複合体を使用して試料中の検体を検
出するための新規な水溶性蛍光ポリマー及び方法を提供する。本発明の水溶性共役ポリマ
ーは、他の染料と比較して有意に増加した明るさを実証する。
II.定義
本明細書で使用される略語は、化学生物学分野の範囲内でのそれらの従来の意味を有す
る。
本明細書で使用するとき、「アンモニウム」という用語は、式NHR を有するカチ
オンを指し、各R基は、独立して、水素又は置換若しくは非置換のアルキル、アリール、
アラルキル、若しくはアルコキシ基である。好ましくは、R基のそれぞれは水素である。
本明細書で使用するとき、「オリゴエーテル」は、エーテル官能性を有する構造反復ユ
ニットを含有するオリゴマーを意味すると理解される。本明細書で使用するとき、「オリ
ゴマー」は、同じ又は異なる式の1つ以上の識別可能な構造反復ユニットを含有する分子
を意味すると理解される。
「スルホネート官能基」又は「スルホネート」という用語は、本明細書で使用するとき
、遊離スルホネートアニオン(-S(=O)O-)とその塩類の両方を指す。したがっ
て、スルホネートという用語は、ナトリウム、リチウム、カリウム及びアンモニウムスル
ホネートなどのスルホネート塩類を包含する。
本明細書で使用するときの「スルホネート」という用語は、式-SONR-の基を指
し、Rは水素、アルキル又はアリールである。
本明細書で使用するときの「アルキル」という用語は、指定された炭素原子数を有する
直線状又は分岐状の飽和脂肪族ラジカルを指す。例えば、C~Cアルキルとしては、
メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec-ブチル、te
rt-ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシルなどが挙げられるが、これらに限定さ
れない。他のアルキル基としては、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシルなどが挙げられ
るが、これらに限定されない。アルキルは、1~2、1~3、1~4、1~5、1~6、
1~7、1~8、1~9、1~10、2~3、2~4、2~5、2~6、3~4、3~5
、3~6、4~5、4~6及び5~6の任意の数の炭素を含むことができる。アルキル基
は、典型的には一価であるが、アルキル基が2つの部分を共に連結する場合など、二価で
あってもよい。
本明細書で使用するときの「シクロアルキル」という用語は、3~12個の環原子を含
有する飽和若しくは部分飽和の一環式、縮合二環式若しくは架橋多環式の環集合体、又は
例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロペンチル、及びシクロ
ペンチルを含む、原子の数が指定された一環式の環を指す。二環式及び多環式の環として
は、例えば、ノルボルナン、デカヒドロナフタレン及びアダマンタンが挙げられる。例え
ば、C3~8シクロアルキルとしては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル
、シクロペンチル、シクロペンチル、及びノルボルナンが挙げられる。
本明細書で使用するときの「ハロアルキル」という用語は、一部又は全ての水素原子が
ハロゲン原子に置換されている、上に定義したアルキルを指す。ハロゲン(ハロ)は、好
ましくは塩化又はフッ化を表すが、臭化又はヨウ化であってもよい。例えば、ハロアルキ
ルとしては、トリフルオロメチル、フルオロメチル(flouromethyl)、1,2,3,4,
5-ペンタフルオロ-フェニルなどが挙げられる。「ペルフルオロ」という用語は、フッ
素で置換された少なくとも2つの利用可能な水素を有する化合物又はラジカルを定義する
。例えば、ペルフルオロフェニルは、1,2,3,4,5-ペルフルオロフェニルを指し
、ペルフルオロメタンは、1,1,1-トリフルオロメチルを指し、ペルフルオロメトキ
シは、1,1,1-トリフルオロメトキシを指す。
本明細書で使用するとき、「ハロゲン」という用語は、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素
を指す。
本明細書で使用するときの「アルコキシ」という用語は、アルキル基を取り付け点に接
続する酸素原子を有する、上に定義したアルキル基を指す。アルコキシ基としては、例え
ば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソ-プロポキシ、ブトキシ、2-ブトキシ、イ
ソ-ブトキシ、sec-ブトキシ、tert-ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシなどが
挙げられる。アルコキシ基は、本明細書内に記載の様々な置換基で更に置換されることが
できる。例えば、アルコキシ基は、ハロゲンで置換されて「ハロ-アルコキシ」基を形成
することができる。
本明細書で使用するときの「アルケン」という用語は、少なくとも1つの二重結合を有
する、直鎖又は分岐状のいずれかの炭化水素を指す。アルケン基の例としては、ビニル、
プロペニル、イソプロペニル、1-ブテニル、2-ブテニル、イソブテニル、ブタジエニ
ル、1-ペンテニル、2-ペンテニル、イソペンテニル、1,3-ペンタジエニル、1,
4-ペンタジエニル、1-ヘキセニル、2-ヘキセニル、3-ヘキセニル、1,3-ヘキ
サジエニル、1,4-ヘキサジエニル、1,5-ヘキサジエニル、2,4-ヘキサジエニ
ル、又は1,3,5-ヘキサトリエニルが挙げられるが、これらに限定されない。アルケ
ン基は、典型的には一価であるが、アルケン基が2つの部分を共に連結する場合など、二
価であってもよい。
本明細書で使用するときの「アルキン」という用語は、少なくとも1つの三重結合を有
する、直鎖又は分岐状のいずれかの炭化水素を指す。アルキニル基の例としては、アセチ
レニル、プロピニル、1-ブチニル、2-ブチニル、イソブチニル、sec-ブチニル、
ブタジイニル、1-ペンチニル、2-ペンチニル、イソペンチニル、1,3-ペンタジイ
ニル、1,4-ペンタジイニル、1-ヘキシニル、2-ヘキシニル、3-ヘキシニル、1
,3-ヘキサジイニル、1,4-ヘキサジイニル、1,5-ヘキサジイニル、2,4-ヘ
キサジイニル、又は1,3,5-ヘキサトリイニルが挙げられるが、これらに限定されな
い。アルキニル基は、典型的には一価であるが、アルキニル基が2つの部分を共に連結す
る場合など、二価であってもよい。
本明細書で使用するときの「アリール」という用語は、6~16個の環炭素原子を含有
する、一環式若しくは縮合二環式、三環式又はそれ以上の芳香環集合体を指す。例えば、
アリールは、フェニル、ベンジル又はナフチル、好ましくはフェニルであってよい。「ア
リーレン」は、アリール基から誘導された二価のラジカルを意味する。アリール基は、ア
ルキル、アルコキシ、アリール、ヒドロキシ、ハロゲン、シアノ、アミノ、アミノ-アル
キル、トリフルオロメチル、アルキレンジオキシ及びオキシ-C-C-アルキレンか
ら選択される1、2又は3個のラジカルによって一、二又は三置換されることができ、こ
れらの全ては、任意追加的に、例えば、上に定義したもの、又は1-若しくは2-ナフチ
ル、又は1-若しくは2-フェナントレニルとして、更に置換される。アルキレンジオキ
シは、フェニルの2つの隣接する炭素原子に取り付けられた二価の置換体、例えば、メチ
レンジオキシ又はエチレンジオキシである。オキシ-C-C-アルキレンもまた、フ
ェニルの2つの隣接する炭素原子に取り付けられた二価の置換体、例えば、オキシエチレ
ン又はオキシプロピレンである。オキシ-C-C-アルキレン-フェニルの例は、2
,3-ジヒドロベンゾフラン-5-イルである。
アリールとして好ましいのは、ナフチル、フェニル又はアルコキシ、フェニル、ハロゲ
ン、アルキル若しくはトリフルオロメチルによって一置換若しくは二置換されたフェニル
、とりわけ、フェニル又はアルコキシ、ハロゲン若しくはトリフルオロメチルによって一
置換若しくは二置換されたフェニル、及び特にフェニルである。
本明細書で使用するときの「アリールオキシ」という用語は、O-アリール基を指し、
アリールは上に定義したとおりである。アリールオキシ基は、置換されなくても、1つ又
は2つの好適な置換基で置換されてもよい。「フェノキシ」という用語は、アリール部分
がフェニル環であるアリールオキシ基を指す。本明細書で使用するときの「ヘテロアリー
ルオキシ」という用語は、-O-ヘテロアリール基を意味し、ヘテロアリールは以下に定
義するとおりである。「(ヘテロ)アリールオキシ」という用語は、部分がアリールオキ
シ基又はヘテロアリールオキシ基のいずれかであることを示すために使用される。
本明細書で使用するときの「ポリエチレングリコール」又は「PEG」という用語は、
エチレングリコールモノマーユニットをベースにした生体適合性の水溶性化直鎖ポリマー
の群を指す。
本明細書で使用するときの「ヘテロアリール」という用語は、5~16個の環原子を含
有する一環式又は縮合二環式又は三環式の芳香環集合体を指し、環原子のうちの1~4個
はそれぞれへテロ原子N、O又はSである。例えば、ヘテロアリールとしては、ピリジル
、インドリル、インダゾリル、キノキサリニル、キノリニル、イソキノリニル、ベンゾチ
エニル、ベンゾフラニル、フラニル、ピロリル、チアゾリル、ベンゾチアゾリル、オキサ
ゾリル、イソオキサゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピラゾリル、イミダゾリル、
チエニル、又は例えばアルキル、ニトロ若しくはハロゲンによって置換された、特に一置
換若しくは二置換された、任意の他のラジカルが挙げられる。ピリジルは、2-、3-又
は4-ピリジル、有利には2-又は3-ピリジルを表す。チエニルは、2-又は3-チエ
ニルを表す。キノリニルは、好ましくは2-、3-又は4-キノリニルを表す。イソキノ
リニルは、好ましくは1-、3-又は4-イソキノリニルを表す。ベンゾピラニル、ベン
ゾチオピラニルは、好ましくは3-ベンゾピラニル又は3-ベンゾチオピラニルをそれぞ
れ表す。チアゾリルは、好ましくは2-又は4-チアゾリルを表し、最も好ましいのは4
-チアゾリルである。トリアゾリルは、好ましくは1-、2-又は5-(1,2,4-ト
リアゾリル)である。テトラゾリルは、好ましくは5-テトラゾリルである。
好ましくは、ヘテロアリールは、ピリジル、インドリル、キノリニル、ピロリル、チア
ゾリル、イソオキサゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピラゾリル、イミダゾリル、
チエニル、フラニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾフラニル、イソキノリニル、ベンゾチエ
ニル、オキサゾリル、インダゾリル、又は置換された、特に一置換若しくは二置換された
、任意のラジカルである。
同様に、アリール基及びヘテロアリール基の置換基は様々であり、0~芳香環系上の開
いている原子価の合計数の範囲の数で、-ハロゲン、-OR’、-OC(O)R’、-N
R’R”、-SR’、-R’、-CN、-NO、-COR’、-CONR’R”、-
C(O)R’、-OC(O)NR’R”、-NR”C(O)R’、-NR”C(O)
’、、-NR’-C(O)NR”R”’、-NH-C(NH)=NH、-NR’C(N
)=NH、-NH-C(NH)=NR’、-S(O)R’、-S(O)R’、-
S(O)NR’R”、-N、-CH(Ph)、ペルフルオロ(C~C)アルコ
キシ、及びペルフルオロ(C~C)アルキルから選択され、R’、R”及びR”’は
、水素、(C~C)アルキル及びヘテロアルキル、非置換のアリール及びヘテロアリ
ール、(非置換アリール)-(C~C)アルキル、並びに(非置換アリール)オキシ
-(C~C)アルキルから独立して選択される。
アリール又はヘテロアリール環の隣接する原子上にある置換基のうちの2つは、式-T
-C(O)-(CH-U-の置換基で任意追加的に置き換えられてよく、T及びU
は、独立して、-NH-、-O-、-CH-又は単結合であり、qは0~2の整数であ
る。代替的に、アリール又はヘテロアリール環の隣接する原子上にある置換基のうちの2
つは、式-A-(CH-B-の置換基で任意追加的に置き換えられてよく、A及び
Bは、独立して、-CH-、-O-、-NH-、-S-、-S(O)-、-S(O)
-、-S(O)NR’-又は単結合であり、rは1~3の整数である。そのように形成
された新しい環の単結合のうちの1つは、任意追加的に二重結合で置き換えられてよい。
代替的に、アリール又はヘテロアリール環の隣接する原子上にある置換基のうちの2つは
、式-(CH-X-(CH-の置換基で任意追加的に置き換えられてよく、
s及びtは、独立して0~3の整数であり、Xは、-O-、-NR’-、-S-、-S(
O)-、-S(O)-、又は-S(O)NR’-である。-NR’-及び-S(O)
NR’-中の置換基R’は、水素又は非置換の(C~C)アルキルから選択される
本明細書で使用するときの「(ヘテロ)アリールアミノ」という用語は、アリール基(
例えば、-NH-アリール)で置換されたアミンラジカルを指す。アリールアミノはまた
、アミン基(例えば、-アリール-NH)で置換されたアリールラジカルであってもよ
い。アリールアミノは、置換されていても、置換されていなくてもよい。
本明細書で使用するときの「アミン」という用語は、1つ以上のアミノ基を有する、本
明細書内で定義されるようなアルキル基を指す。アミノ基は、一級、二級、又は三級であ
り得る。アルキルアミンは、ヒドロキシ基で更に置換され得る。本発明において有用なア
ミンとしては、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、エチレンジアミン
及びエタノールアミンが挙げられるが、これらに限定されない。アミノ基は、化合物の残
り部分と共にアルキルアミンを取り付け点に連結し得る、アルキル基のオメガ位にあり得
る、又はアルキル基の少なくとも2つの炭素原子を共に連結し得る。本発明において他の
アルキルアミンが有用であることは、当業者なら理解するであろう。
本明細書で使用するときの「カルバメート」という用語は、構造-NR”COR’を
有する官能基を指し、R’及びR”は、水素、(C~C)アルキル及びヘテロアルキ
ル、非置換のアリール及びヘテロアリール、(非置換アリール)-(C~C)アルキ
ル、並びに(非置換アリール)オキシ-(C~C)アルキルから独立して選択される
。カルバメートの例としては、t-Boc、Fmoc、ベンジルオキシ-カルボニル、a
lloc、メチルカルバメート、エチルカルバメート、9-(2-sulfb)フルオレ
ニルメチルカルバメート、9-(2,7-ジブロモ)フルオレニルメチルカルバメート、
Tbfmoc、Climoc、Bimoc、DBD-Tmoc、Bsmoc、Troc、
Teoc、2-フェニルエチルカルバメート、Adpoc、2-クロロエチルカルバメー
ト、l,l-ジメチル-2-ハロエチルカルバメート、DB-t-BOC、TCBOC、
Bpoc、t-Bumeoc、Pyoc、Bnpeoc、_V-(2-ピバロイルアミノ
)-1,1-ジメチルエチルカルバメート、NpSSPeocが挙げられる。
本明細書で使用するときの「カルボキシレート」という用語は、カルボン酸の共役塩基
を指し、これは一般に、式RCOOによって表されることができる。例えば、「マグネシ
ウムカルボキシレート」は、カルボン酸のマグネシウム塩を指す。
本明細書で使用するときの「活性化エステル」という用語は、アミノ酸誘導体の遊離ア
ミノ基とカルボキシル基の容易な縮合を促進するために使用されるカルボキシル活性化基
を指す。これらのカルボキシル活性化基の説明は、ペプチド化学の一般の教科書、例えば
、K.D.Kopple,「Peptides and Amino Acids」,W
.A.Benjamin,Inc.,New York,1966,pp.50~51及
びE.Schroder and K.Lubke,「The Peptides」;V
ol.1,Academic Press,New York,1965,pp.77~
128に見出される。
「ヒドラジン」及び「ヒドラジド」という用語は、単結合された窒素を含有する化合物
を指し、これらの窒素の一方は一級アミン官能基である。
本明細書で使用するときの「アルデヒド」という用語は、-CHO基を有する化学化合
物を指す。
本明細書で使用するときの「チオール」という用語は、イオウ-水素結合からなる官能
基を含有する化合物を指す。チオール官能基の一般化学構造はR-SHであり、式中、R
は、アルキル、アルケン、アリール、又は他の炭素含有原子団を表す。
本明細書で使用するときの「シリル」という用語は、Si(Rを指し、式中、各
は、独立して、アルキルアリール又は他の炭素含有原子団である。
本明細書で使用するときの「ジアゾニウム塩」という用語は、構造R-N を有
する有機化合物の基を指し、式中、Rは任意の有機残基(例えば、アルキル又はアリール
)であり得、Xは無機又は有機アニオン(例えば、ハロゲン)である。
「トリフレート」という用語はまた、トリフルオロメタンスルホネートとも称され、式
CFSOを有する基である。
本明細書で使用するときの「ボロン酸」という用語は、構造-B(OH)を指す。消
光剤の合成における様々な段階においてボロン酸がボロネートエステルとして存在し得る
ことは、当業者によって理解される。ボロン酸は、このようなエステルを含むものである
ことが意図されている。本明細書で使用するときの「ボロン酸エステル」又は「ボロネー
トエステル」という用語は、-B(Z)(Z)部分を含有する化学化合物を指し、式
中、Z及びZは共に、それぞれの事例においてホウ素に取り付けられた原子が酸素原
子である部分を形成する。いくつかの実施形態では、ボロン酸エステル部分は5員環であ
る。いくつかの他の実施形態では、ボロン酸エステル部分は6員環である。いくつかの他
の実施形態では、ボロン酸エステル部分は、5員環と6員環の混合である。
III.組成物
ポリマー
本発明の化合物は、式I~XIIIの構造を有する水溶性蛍光ポリマーを含む。いくつ
かの実施形態では、本発明のポリマーは、式Iに示されているように、ジヒドロフェナン
トレン(DHP)、フルオレン、並びにDHP及びフルオレンモノマーの組み合わせを利
用する
Figure 0007141485000019


本発明のポリマー複合体は、ポリマーバンドギャップを変更することができるユニット
を含有し得、ポリマー主鎖に沿って均一に又は不規則に分布している。これらのユニット
は、式I中にMとして表されている。本発明のポリマー複合体はまた、式I中にLとして
表されているリンカーも含有し得る。それぞれの任意追加のリンカーLは、ポリマー主鎖
に沿って均一に又は不規則に分布したアリール又はヘテロアリール基であり、かつ、基質
又は結合剤への共役のために、アミン、カルバメート、カルボン酸、カルボキシレート、
マレイミド、活性化エステル、N-ヒドロキシスクシンイミジル、ヒドラジン、ヒドラジ
ド、ヒドラゾン、アジド、アルキン、アルデヒド、チオール、及びこれらの保護された基
からなる群から選択される官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置換されている
本発明のポリマー複合体はまた、式I中にそれぞれG及びGとして表されている末
端保護ユニットも含有し、これらのユニットは、水素、ハロゲン、アルキン、任意追加的
に置換されたアリール、任意追加的に置換されたヘテロアリール、ハロゲン置換アリール
、シリル、ジアゾニウム塩、トリフレート、アセチルオキシ、アジド、スルホネート、リ
ン酸塩、ボロン酸置換アリール、ボロン酸エステル置換アリール、ボロン酸エステル、ボ
ロン酸、任意追加的に置換されたジヒドロフェナントレン(DHP)、任意追加的に置換
されたフルオレン、基質又は結合剤への共役のために、アミン、カルバメート、カルボン
酸、カルボキシレート、マレイミド、活性化エステル、N-ヒドロキシスクシンイミジル
、ヒドラジン、ヒドラジド、ヒドラゾン、アジド、アルキン、アルデヒド、チオール、及
びこれらの保護された基から選択される官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置
換されたアリール又はヘテロアリールからなる群からそれぞれ独立して選択される。
いくつかの事例では、ポリマーは式IIの構造を有する
Figure 0007141485000020


いくつかの事例では、ポリマーは式IVの構造を有する
Figure 0007141485000021


いくつかの事例では、ポリマーは式Vの構造を有する
Figure 0007141485000022


いくつかの事例では、ポリマーはコポリマーであり、式VIの構造を有する
Figure 0007141485000023


いくつかの事例では、ポリマーはコポリマーであり、式VIIの構造を有する
Figure 0007141485000024


いくつかの実施形態では、ポリマーは、ポリマー骨格鎖を励起し、エネルギー伝達によ
る骨格鎖に取り付けられた受容体染料の発光を監視することを可能にする、骨格鎖に取り
付けられた受容体染料を有する。本発明において有用な受容体染料としては、FITC、
CY3B、Cy55、Alexa 488、Texas red、Cy5、Cy7、Al
exa 750、及び800CWが挙げられる。例えば、本発明の受容体染料を有するポ
リマーとしては、
Figure 0007141485000025


が挙げられる。
モノマー
本発明のモノマーは、ジヒドロフェナントレン(DHP)モノマー及びフルオレン系モ
ノマーを含む。例えば、本発明のモノマーとしては、
Figure 0007141485000026


が挙げられる。
これらのモノマーの両末端は、独立して又は両方とも、Pd又はニッケル塩触媒重合反
応を起こすことができるハロゲン原子、ボロン酸エステル若しくはボロン酸、シリル、ジ
アゾニウム塩、トリフレート、アセチルオキシ、スルホネート、又はリン酸塩である。R
は独立して、水/緩衝液中での可溶性を付与することができる側鎖であり、各Rは、
アンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル
塩、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル
塩、スルホンアミドオリゴエーテル、及び
Figure 0007141485000027


からなる群から独立して選択され、各Rは、H、アルキル、アルケン、アルキン、シ
クロアルキル、ハロアルキル、アルコキシ、(ヘテロ)アリールオキシ、アリール、(ヘ
テロ)アリールアミノ、PEG、アンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ
塩、アンモニウムオリゴエーテル塩、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ
塩、スルホネートオリゴエーテル塩、スルホンアミドオリゴエーテル、及び
Figure 0007141485000028


からなる群から独立して選択され、各Rは、H、アルキル、アルケン、アルキン、シ
クロアルキル、ハロアルキル、アルコキシ、(ヘテロ)アリールオキシ、アリール、(ヘ
テロ)アリールアミノ、及びPEGからなる群から独立して選択され、各Zは、C、O、
及びNからなる群から独立して選択され、各Qは、結合、NH、NR及びCHからな
る群から独立して選択され、各Rは、H、C~C12アルキル、C~C12アルケ
ン、C~C12アルキン、C~C12シクロアルキル、C~C12ハロアルキル、
~C12アルコキシ、C~C18(ヘテロ)アリールオキシ、C~C18(ヘテ
ロ)アリールアミノ、及びC~C12アルコキシからなる群から独立して選択される。
いくつかの実施形態では、本発明のモノマーはまた、架橋モノマーも含む。例えば、本
発明の架橋モノマーとしては、
Figure 0007141485000029


が挙げられる。
合成
本発明のDHPモノマーは、以下に示すように作製することができる。
Figure 0007141485000030
例えば、2,7-ジブロモ-トランス-9,10-ジヒドロフェナントレン-9,10
-ジオール(DHP-OH)は、以下のように調製することができる。三角フラスコ(2
000L)内で、約26gのNaBHを撹拌中の水-エタノール混合物(120mL+
780mL)に添加する。この溶液に、約24gの2,7-ジブロモフェナントレン,9
,10-ジオンを少しずつだが短時間で(5分で)添加する。反応混合物は1日撹拌した
。溶液の色は、反応の終わりまでに橙赤色から淡黄色、白色へと変化する。反応を停止さ
せ、反応混合物を希塩酸で中和する。中和後、白色の沈殿物を濾過し、過剰な水で洗浄す
る。結果として得られた白色の沈殿物は、非常に冷たい(<-15℃)エタノール(10
0mL)及びメタノール(100mL)で洗浄された。
DHP-OSOHは、以下のように調製することができる。2口丸底フラスコ内で、
DHP-OH(3.6g)及び18C6(500)を120mLのTHF中に溶解させた
。溶液を窒素でパージし(20分)、窒素パージを続けながらNaH(2g)を添加した
。溶液の色は、10~15分で無色から薄い桃色、濃い桃色、茶色及び濃い緑色へと変化
する。別のRB内で、12gの1,3プロパンスルトンを20mLのTHF中に溶解させ
、窒素パージした。このスルトン溶液を滴下ロートによって20~30分間にわたってD
HP-OH溶液に添加した。反応物は室温で4~5時間撹拌した。溶媒を蒸発させ、沈殿
物を水中に溶解させた。アセトンを添加して、DPSの白色の沈殿物をジナトリウム塩の
形態で得た。沈殿物を濾過し、水(最小限の量)中に再溶解させ、HClで中和し、再び
アセトン内で沈殿させた。沈殿の繰り返し(2~3回)の後に続く遠心分離により、白色
の固体としてDPSが得られる。
DHP-OSOClは、以下のように調製することができる。5gのDHP-OSO
Hを丸底フラスコ内に入れ、25mLのDMFと混合した。これに約10mLのSOC
を滴下添加し、混合物を一晩撹拌した。翌朝、反応混合物を200mLの水中に注ぎ
、沈殿物を濾過し、乾燥させた。
DHP-スルホンアミドPEGは、以下のように調製することができる。DHP-OS
Clをジクロロメタン/TEA混合中の2.2当量のPEGアミンと混合した。3時
間の超音波処理反応後、ジクロロメタン中で粗生成物を抽出し、続いてカラムクロマトグ
ラフィー(シリカゲル、MeOH-CHCl)を行った。
DHP-スルホンアミドPEGのジボロン酸エステルは、以下のように調製することが
できる。ジブロモ化合物を窒素下でDMSOと混合し、これに3当量のビスピナコラトジ
ボロンを添加した。試薬を12当量の酢酸カリウム及び4当量のPd(dppf)Cl
触媒と80度で5時間反応させた。反応混合物を冷まし、CHCl3/水で抽出した。カ
ラムクロマトグラフィー(シリカゲル、MeOH-CHCl)によって有機層を濃縮し
、精製した。
同様に、本発明のフルオレンモノマーは、以下に記載するように作製することができる
。例えば、FL-OSOHは、以下のように調製することができる。2口丸底フラスコ
内で、5gのフルオレンを70のDMSOと混合した。溶液を窒素でパージし(20分)
、窒素パージを続けながら50%NaOH(12当量)を添加した。溶液の色は、無色か
ら濃い茶色に変化する。プロパンスルトン(3当量)を計量し、DMSO中に溶解させた
。これをフルオレン反応混合物に5分間にわたって滴下添加した。反応物は室温で4~5
時間撹拌した。溶媒を蒸発させ、沈殿物を水中に溶解させた。アセトンを添加して、DP
Sの白色の沈殿物をジナトリウム塩の形態で得た。沈殿物を濾過し、水(最小限の量)中
に再溶解させ、HClで中和し、再びアセトン内で沈殿させた。沈殿の繰り返し(2~3
回)の後に続く遠心分離により、白色の固体としてFL-OSOHが得られる。
FL-OSOClは、以下のように調製することができる。5gのFL-OSO
を丸底フラスコ内に入れ、25mLのDMFと混合した。これに約10mLのSOCl
を滴下添加し、混合物を一晩撹拌した。翌朝、反応混合物を200mLの水中に注ぎ、沈
殿物を濾過し、乾燥させた。
FL-スルホンアミドPEGは、以下のように調製することができる。FL-OSO
Clをジクロロメタン/TEA混合中の2.2当量のPEGアミンと混合した。3時間の
超音波処理反応後、ジクロロメタン中で粗生成物を抽出し、続いてカラムクロマトグラフ
ィー(シリカゲル、MeOH-CHCl)を行った。
FL-スルホンアミドPEGのジボロン酸エステルは、以下のように調製することがで
きる。ジブロモ化合物を窒素下でDMSOと混合し、これに3当量のビスピナコラトジボ
ロンを添加した。試薬を12当量の酢酸カリウム及び4当量のPd(dppf)Cl
媒と80度で5時間反応させた。反応混合物を冷まし、CHCl/水で抽出した。カラ
ムクロマトグラフィー(シリカゲル、MeOH-CHCl)によって有機層を濃縮し、
精製した。
重合
上述の実施形態に記載の化合物は、当該技術分野において既知の手順を使用して作製さ
れてよい。いくつかの実施形態では、蛍光ポリマーは、電子豊富なリンカーユニットと結
合されたジヒドロフェナントレン(DHP)モノマーから作製することができる。いくつ
かの実施形態では、明るいポリマー染料は、電子豊富なリンカーユニットと結合されたフ
ルオレンモノマーから作製することができる。いくつかの実施形態では、明るいポリマー
染料は、電子豊富なリンカーユニットと結合されたDHP及びフルオレンモノマーの組み
合わせから作製することができる。
一般に、上述の重合モノマーユニットは、本明細書に記載の方法と組み合わせて、当業
者にとって既知の重合技術を使用して又は当該技術分野において既知の方法を使用して達
成することができる。例えば、ジハライドモノマーからのジボロン酸エステル誘導体の合
成は、ビス(ピナコラート)ジボロンとの鈴木カップリングによって達成することができ
る。
Figure 0007141485000031


同様に、重合もまた、鈴木カップリングによって達成することができる。
Figure 0007141485000032


及びJは、独立して、H、Br、B(OH)、又はボロン酸エステルである。
例えば、重合は以下のように進行することができる。丸底フラスコ内で、ブロモモノマ
ーとボロン酸モノマーの両方を(DMF-水)混合中に入れ、窒素で10分間パージした
。窒素下において、約20当量のCsF及び10%のPd(OAc)2を混合し、80℃
で加熱した。UV-Vis分光法及びSECクロマトグラフィーを使用して重合を監視し
た。その後、反応混合物に、適当な官能基を含有する(G1から選択された)末端保護剤
を添加し、その3時間後に、(G2から選択された)第2の末端保護剤を添加した。反応
後、粗反応混合物を蒸発させ、ゲル濾過カラムに通して、小有機分子及び低MWオリゴマ
ーを除去した。
末端保護ユニット
リンカー及び末端保護ユニットは、前述したように類似のメカニズムによって本発明の
ポリマー骨格鎖に共役させることができる。例えば、末端保護ユニットのブロモエステル
及びボロン酸エステルは、ポリマーの一方又は両方の端部を付加するために使用すること
ができる。末端保護ユニットのブロモエステル及びボロン酸エステルの両方を利用するこ
とは、ポリマーの両端部を付加することになる。一方の形態のみ、すなわち、末端保護ユ
ニットのブロモエステル又はボロン酸エステルのいずれか、を利用することは、その対応
の補体で終端された端部のみを付加することになり、これは、対称性を有する重合の場合
、ポリマーの一方の端部のみを統計的に修正するために使用することができる。非対称の
ポリマーの場合、このアプローチは、ポリマーが単鎖末端でのみ修正されることを化学的
に確実にするために使用される。末端保護ユニットはまた、最初にブロモ末端保護ユニッ
トを、Y端部を有するポリマーと反応させ、続いてポリマーをボロン酸エステル末端保護
ユニットと反応させることによって、非対称的に付加されることもできる。
例えば、本発明の末端保護剤は、以下に示すように作製することができる。
Figure 0007141485000033


結合剤
本発明の「結合剤」は、標的検体に特異的に結合できる任意の分子又は分子の複合体で
あり得る。本発明の結合剤としては、例えば、タンパク質、小有機分子、炭水化物(多糖
類を含む)、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、脂質、親和性リガンド、抗体、抗
体フラグメント、アプタマーなどが挙げられる。いくつかの実施形態では、結合剤は、抗
体又はそのフラグメントである。本発明のコンテキストにおける特異的結合は、異種集団
の存在下で標的検体の存在の決定要因である結合反応を指す。このように、指定されたア
ッセイ条件下において、指定の結合剤は、特定のタンパク質又は特定のタンパク質のイソ
型に優先的に結合し、試料中に存在する他のタンパク質又は他のイソ型に有意な量では結
合しない。
結合剤が抗体である場合、それらはモノクローナル又はポリクローナル抗体であっても
よい。本明細書で使用するとき、抗体という用語は、免疫グロブリン及び免疫グロブリン
(Ig)分子の免疫学的に活性な部分を指す。このような抗体としては、限定するもので
はないが、ポリクローナル、モノクローナル、単一特異的ポリクローナル抗体、抗体模倣
、キメラ、単鎖、Fab、Fab’及びF(ab’)フラグメント、Fv、並びにFa
b発現ライブラリが挙げられる。
複合体
概して、本発明の蛍光ポリマーは、本明細書に記載の方法と組み合わせて、当業者にと
って既知の技術を使用して又は当該技術分野において既知の方法を使用して結合剤に共役
させることができる。
Figure 0007141485000034
例えば、ポリマーNHSエステルの調製は、以下のように進行することができる。5m
gのポリマーを清潔なバイアルに入れ、1mLの乾燥CHCN中に溶解させる。これに
15mgのTSTUを添加し、更に2分間撹拌する。これに100μLのDIPEAを添
加し、パラフィルムで封止されたキャップを付けて一晩撹拌し続ける。その後、反応混合
物中の有機溶媒を蒸発させ、粗NHSを約750μLの1倍BBS緩衝液(pH8.8)
中に短時間のボルテックスによって溶解させ、それをZebaカラム40K MWCOに
移す。試料を2200RPMで2分間スピンダウンし、このポリマーNHSをすぐに使用
する。
ポリマーNHSのCD4との共役は、以下のように進行することができる。スピンダウ
ンしたポリマーNHSを1倍BBS(~800μL)中に入れ、0.6mgのCD4に添
加し、100μLの0.5Mホウ酸塩緩衝液(pH9.0)と混合した。素早く30秒間
ボルテックスし、コールターミキサー中で3~4時間混合させる。
Histrap HPカラムによる共役体の精製は、以下のように進行することができ
る。アプローチ1:粗反応後、Histrap HPカラムを使用して共役体を精製する
。1倍PBS緩衝液を使用して試料をロードし、非結合分画を収集する。これは、20C
Vの緩衝液を使用して行うことができる。その後、緩衝液を変更して共役体と遊離抗体の
両方を有する非結合分画を洗浄する。これは、0.25Mイミダゾールを含む10CV流
れる1倍PBSを使用して行うことができる。
アプローチ2:Hitrap SP Sepharose FFカラム。カラムを平衡
化し、20mMシトレート緩衝液pH3.5を使用して試料をロードし、非結合分画を収
集する。これは、20CVの緩衝液を使用して行うことができる。その後、緩衝液を変更
して共役体と遊離抗体の両方を有する非結合分画を溶出させる。これは、20CV流れる
20mMトリス緩衝液pH8.5を使用して行うことができる。
アプローチ3:300K MWCO膜を装備したタンジェント流濾過システムに粗共役
体をロードする。共役体は、濾液が405nmでの吸収を示さなくなるまで1倍PBSを
使用して洗浄する。その後、化合物を濃縮する。
SECカラムによる共役体の精製は、以下のように進行することができる。1倍PBS
を使用して、遊離抗体を含有する粗共役体をサイズ排除カラムにロードする。吸収スペク
トルをチェックした後にチューブをプールし、30KDa MWCO遠心濃縮器を有する
Amicon Ultra-15で濃縮する。
IV.検体を検出する方法
概要
本発明は、試料中の検体を検出するための方法であって、検体の含有が疑われる試料を
提供することと、水溶性共役ポリマーに連結された結合剤を含む、共役ポリマー複合体を
提供することと、を含む、方法を提供する。結合剤は、検体と相互作用することができる
。ポリマーを励起することができる光源が試料に適用され、共役ポリマー複合体から放出
された光が検出される。典型的なアッセイでは、本発明の蛍光ポリマーは、約395nm
~約415nmの波長を有する光で励起可能である。放出された光は、典型的には約41
5nm~約475nmである。代替的に、励起光は、約340nm~約370nmの波長
を有することができ、放出された光は、約390nm~約420nmである。
試料
本発明の方法における試料は、例えば、血液、骨髄、脾臓細胞、リンパ節細胞、骨髄穿
刺液(又は骨髄から得た任意の細胞)、尿(洗浄)、血清、唾液、脳脊髄液、尿、羊水、
間質液、糞便、粘液、又は組織(例えば、腫瘍試料、分離した組織、分離した充実性腫瘍
)であり得る。特定の実施形態では、試料は血液試料である。いくつかの実施形態では、
血液試料は全血である。標準的な臨床手順を使用して、被験者から全血を得ることができ
る。いくつかの実施形態では、試料は、全血の1つ以上の細胞のサブセット(例えば赤血
球、白血球、リンパ球(例えば、T細胞、B細胞又はNK細胞)、食細胞、単球、マクロ
ファージ、顆粒球、塩基好性白血球、好中球、好酸球、血小板、又は1つ以上の検出可能
なマーカーを有する任意の細胞)である。いくつかの実施形態では、試料は、細胞培養由
来であり得る。
被験体は、ヒト(例えば、疾病に罹患した患者)、商業的に有意な哺乳動物、例えば、
サル、ウシ、又はウマであり得る。また、試料は、例えば、イヌ又はネコを含む家庭で飼
育されるペットから得ることもできる。いくつかの実施形態では、被験体は、疾患の動物
モデルとして使用される又は薬物スクリーニング用の実験動物、例えば、マウス、ラット
、ウサギ、又はモルモットである。
検体
本明細書で使用するときの「検体」は、存在量/濃度がいくつかの解析手順によって決
定される物質、例えば、分子を指す。例えば、本発明では、検体は、タンパク質、ペプチ
ド、核酸、脂質、炭水化物又は小分子であり得る。
標的検体は、例えば、核酸(DNA、RNA、mRNA、tRNA、又はrRNA)、
ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、脂質、イオン、モノサッカライド、オリゴサッカ
ライド、ポリサッカライド、リポタンパク質、糖タンパク質、糖脂質、又はそれらのフラ
グメントであってよい。いくつかの実施形態では、標的検体はタンパク質であり、例えば
、構造的なマイクロフィラメント、微小管、及び中間径フィラメントタンパク質、オルガ
ネラに特異的なマーカー、プロテアソーム、膜貫通型タンパク質、表面受容体、核膜孔タ
ンパク質、タンパク質/ペプチドトランスロカーゼ、タンパク質フォールディングシャペ
ロン、シグナル伝達スカフォールド、並びにイオンチャネルなどであり得る。タンパク質
は、転写因子、DNA及び/又はRNA結合及び修飾タンパク質、核内輸送及び核外搬出
受容体、並びにアポトーシス又は生存の制御因子などが挙げられるがこれらに限定されな
い、活性化可能なタンパク質、又は疾病若しくは異常細胞において差次的に発現又は活性
化されるタンパク質であり得る。
アッセイ
結合した分子を定量化するための結合剤及び蛍光標識を利用したアッセイシステムは、
周知である。このようなシステムの例としては、フローサイトメーター、スキャニングサ
イトメーター、イメージングサイトメーター、蛍光顕微鏡、及び共焦点蛍光顕微鏡が挙げ
られる。
いくつかの実施形態では、蛍光を検出するためにフローサイトメトリーが使用される。
この用途に好適な多くのデバイスが使用可能であり、当業者に既存である。例としては、
BCI Navios、Gallios、Aquios、及びCytoFLEXフローサ
イトメーターが挙げられる。
他の実施形態では、アッセイはイムノアッセイである。本発明において有用なイムノア
ッセイの例としては、フルオロルミネセンスアッセイ(FLA)などが挙げられるが、こ
れらに限定されない。アッセイはまた、タンパク質アレイ上で行うこともできる。
結合剤が抗体のとき、抗体アッセイ又は多抗体サンドイッチアッセイもまた使用するこ
とができる。サンドイッチアッセイは、様々な結合剤及び報知要素の層を構築して特定の
検体の存在をシグナル伝達する連続した認識イベントの使用を指す。サンドイッチアッセ
イの実施例は、米国特許第4,486,530号に、及びそこに記載されている参考文献
に開示されている。
V.実施例
実施例1:DHPポリマー複合体の調製
Figure 0007141485000035
方法1:丸底フラスコ内で、ジブロモDHPモノマーとジボロン酸DHPモノマーの両
方(1:1)を(DMF-水)混合中に入れ、窒素で10分間パージした。窒素下におい
て、約20当量のCsF及び10%のPd(OAc)2を混合し、80℃で加熱した。U
V-Vis分光法及びSECクロマトグラフィーを使用して重合を監視した。その後、反
応混合物に、適当な官能基を含有する(G1から選択された)末端保護剤を添加し、その
3時間後に、(G2から選択された)第2の末端保護剤を添加した。反応後、粗反応混合
物を蒸発させ、ゲル濾過カラムに通して、小有機分子及び低MWオリゴマーを除去した。
その後、100K MWCO膜を装備したタンジェント流濾過システムに粗ポリマーを通
した。濾液の吸収が小さくなるまで、20%エタノールを使用してこれを洗浄した。
方法2:代替的に、重合は、DHP分子のブロモ-ボロン酸エステルを自己重合させる
ことによってなされ得る。丸底フラスコ内で、DHPブロモボロン酸エステルを(DMF
-水)混合中に入れ、窒素で10分間パージした。窒素下において、約10当量のCsF
及び5%のPd(OAc)を混合し、80℃で加熱した。UV-Vis分光法及びSE
Cクロマトグラフィーを使用して重合を監視した。その後、反応混合物に、適当な官能基
を含有する(G1から選択された)末端保護剤を添加し、その3時間後に、(G2から選
択された)第2の末端保護剤を添加した。反応後、粗反応混合物を蒸発させ、ゲル濾過カ
ラムに通して、小有機分子及び低MWオリゴマーを除去した。その後、100K MWC
O膜を装備したタンジェント流濾過システムに粗ポリマーを通した。濾液の吸収が小さく
なるまで、20%エタノールを使用してこれを洗浄した。
方法3:丸底フラスコ内で、ジブロモジヒドロフェナントレンモノマーとジボロン酸ジ
ヒドロフェナントレン(dihydrophanenthrene)モノマーの両方(1:1)を、10当量
のKCO及び3%Pd(PPhを含有するTHF-水(4:1)混合中に入れ
、溶解させた。反応混合物をSchlenkラインに投入し、3回の凍結脱気サイクルで
脱気し、次いで、18時間にわたって激しく撹拌しながら窒素下で80℃に加熱した。そ
の後、反応混合物に、適当な官能基を含有する(G1から選択された)末端保護剤を過剰
な窒素圧下でカニューレを介して添加し、その3時間後に、(G2から選択された)第2
の末端保護剤を添加した。反応後、粗反応混合物を蒸発させ、ゲル濾過カラムに通して、
小有機分子及び低MWオリゴマーを除去した。その後、100K MWCO膜を装備した
タンジェント流濾過システムに粗ポリマーを通した。濾液の吸収が小さくなるまで、20
%エタノールを使用してこれを洗浄した。
方法4:代替的に、重合は、ジヒドロフェナントレン分子のブロモ-ボロン酸エステル
を自己重合させることによってなされ得る。丸底フラスコ内で、ジヒドロフェナントレン
ブロモボロン酸エステルを、10当量のKCO及び3%Pd(PPhを含有す
るTHF-水(4:1)混合中に入れ、溶解させた。反応混合物をSchlenkライン
に投入し、3回の凍結脱気サイクルで脱気し、次いで、18時間にわたって激しく撹拌し
ながら窒素下で80℃に加熱した。その後、反応混合物に、適当な官能基を含有する(G
1から選択された)末端保護剤を過剰な窒素圧下でカニューレを介して添加し、その3時
間後に、(G2から選択された)第2の末端保護剤を添加した。反応後、粗反応混合物を
蒸発させ、ゲル濾過カラムに通して、小有機分子及び低MWオリゴマーを除去した。その
後、100K MWCO膜を装備したタンジェント流濾過システムに粗ポリマーを通した
。濾液の吸収が小さくなるまで、20%エタノールを使用してこれを洗浄した。
実施例2:フルオレン-DHPコポリマー複合体の調製
Figure 0007141485000036
方法1:丸底フラスコ内で、ジブロモDHPモノマーとジボロン酸フルオレンモノマー
の両方(1:1)を(DMF-水)混合中に入れ、窒素で10分間パージした。窒素下に
おいて、約20当量のCsF及び10%のPd(OAc)2を混合し、80℃で加熱した
。UV-Vis分光法及びSECクロマトグラフィーを使用して重合を監視した。その後
、反応混合物に、適当な官能基を含有する(G1から選択された)末端保護剤を添加し、
その3時間後に、(G2から選択された)第2の末端保護剤を添加した。反応後、粗反応
混合物を蒸発させ、ゲル濾過カラムに通して、小有機分子及び低MWオリゴマーを除去し
た。その後、100K MWCO膜を装備したタンジェント流濾過システムに粗ポリマー
を通した。濾液の吸収が小さくなるまで、20%エタノールを使用してこれを洗浄した。
方法2:丸底フラスコ内で、ジブロモフルオレンモノマーとジボロン酸DHPモノマー
の両方(1:1)を(DMF-水)混合中に入れ、窒素で10分間パージした。窒素下に
おいて、約20当量のCsF及び10%のPd(OAc)2を混合し、80℃で加熱した
。UV-Vis分光法及びSECクロマトグラフィーを使用して重合を監視した。その後
、反応混合物に、適当な官能基を含有する(G1から選択された)末端保護剤を添加し、
その3時間後に、(G2から選択された)第2の末端保護剤を添加した。反応後、粗反応
混合物を蒸発させ、ゲル濾過カラムに通して、小有機分子及び低MWオリゴマーを除去し
た。その後、100K MWCO膜を装備したタンジェント流濾過システムに粗ポリマー
を通した。濾液の吸収が小さくなるまで、20%エタノールを使用してこれを洗浄した。
方法3:丸底フラスコ内で、ジブロモジヒドロフェナントレンモノマーとジボロン酸フ
ルオレンモノマーの両方(1:1)を、10当量のKCO及び3%Pd(PPh
を含有するTHF-水(4:1)混合中に入れ、溶解させた。反応混合物をSchle
nkラインに投入し、3回の凍結脱気サイクルで脱気し、次いで、18時間にわたって激
しく撹拌しながら窒素下で80℃に加熱した。その後、反応混合物に、適当な官能基を含
有する(G1から選択された)末端保護剤を過剰な窒素圧下でカニューレを介して添加し
、その3時間後に、(G2から選択された)第2の末端保護剤を添加した。反応後、粗反
応混合物を蒸発させ、ゲル濾過カラムに通して、小有機分子及び低MWオリゴマーを除去
した。その後、100K MWCO膜を装備したタンジェント流濾過システムに粗ポリマ
ーを通した。濾液の吸収が小さくなるまで、20%エタノールを使用してこれを洗浄した
方法4:丸底フラスコ内で、ジブロモフルオレンモノマー及びジボロン酸ジヒドロフェ
ナントレンモノマー(1:1)を、10当量のKCO及び3%Pd(PPh3)4を
含有するTHF-水(4:1)混合中に入れ、溶解させた。反応混合物をSchlenk
ラインに投入し、3回の凍結脱気サイクルで脱気し、次いで、18時間にわたって激しく
撹拌しながら窒素下で80℃に加熱した。その後、反応混合物に、適当な官能基を含有す
る(G1から選択された)末端保護剤を過剰な窒素圧下でカニューレを介して添加し、そ
の3時間後に、(G2から選択された)第2の末端保護剤を添加した。反応後、粗反応混
合物を蒸発させ、ゲル濾過カラムに通して、小有機分子及び低MWオリゴマーを除去した
。その後、100K MWCO膜を装備したタンジェント流濾過システムに粗ポリマーを
通した。濾液の吸収が小さくなるまで、20%エタノールを使用してこれを洗浄した。
実施例3 蛍光発光スペクトルの比較
フルオレン(Fl-Fl)、ジヒドロフェナントレン(DHP-DHP)及びフルオレ
ン-DHP(DHP-Fl)ポリマーの蛍光発光スペクトルの比較を行った。DHP含有
ポリマーは、426~428nmであるそれらの蛍光最大に顕著な差を示しているが、フ
ルオレン系ポリマーは421nmの最大を示している(図1)。
実施例4 吸収スペクトルの比較
フルオレン(Fl-Fl)ポリマーとジヒドロフェナントレン(DHP-DHP)ポリ
マーの両方の吸収スペクトルを測定した。グラフは390及び410nmにおいてDHP
-DHPポリマー(黒色の曲線)の吸収を示しているが、Fl-Fl(灰色の曲線)ポリ
マーはおよそ400nmで最大を示している。試料は、異なる濃度下で測定された(図2
)。
実施例5 CD4シグナル対雑音比
新しいポリマーで標識された抗ヒトCD4及びPacific Blueで標識された
CD4により染色された溶解全血のフローサイトメトリー解析を行った。ポリマー染料の
陽性シグナル強度は、Pacific Blueよりもほぼ5倍大きかった(図3)。
実施例6
本発明のポリマーは、抗体などに共役されたとき、吸収、蛍光、明るさ、分子量、多分
散性、染料対タンパク質比の一定の物理的及び化学的特性を有することが分かった。これ
らのパラメーターの好ましい範囲が、図4の表に示されている。
タンデムポリマーの励起及び発光スペクトルを測定した。励起はポリマーの最大(40
5nm)で行われ、発光は骨格鎖に取り付けられた様々な受容体染料から観測された(図
5)。
本明細書に記載の実施例及び実施形態は、例示的な目的のみのものであり、その範囲内
での様々な改良又は変更は、当業者に対して示唆され、また、本出願の趣旨及び範囲内に
、かつ添付された請求の範囲の範囲内に含まれるべきであることが理解される。本明細書
に記載の全ての公開、特許、及び特許出願は、全ての目的のためにその全体が参照により
本明細書に組み込まれる。
本発明の好ましい実施形態によれば、例えば、以下が提供される。
(項1)
式Iの構造を有する水溶性蛍光ポリマーであって、
Figure 0007141485000037

式中、
各Xは、C及びSiからなる群から独立して選択され、
各Yは、結合、CR 、及びSiR からなる群から独立して選択され、
Yが結合のとき、Xは両方の環に直接結合され、
各R は、ポリエチレングリコール(PEG)、アンモニウムアルキル塩、アンモニウ
ムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル塩、スルホネートアルキル塩、スルホ
ネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル塩、スルホンアミドオリゴエーテル、
及び
Figure 0007141485000038

からなる群から独立して選択され、
各R は、H、アルキル、アルケン、アルキン、シクロアルキル、ハロアルキル、アル
コキシ、(ヘテロ)アリールオキシ、アリール、(ヘテロ)アリールアミノ、PEG基、
アンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル
塩、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル
塩、スルホンアミドオリゴエーテル、及び
Figure 0007141485000039

からなる群から独立して選択され、
各R は、H、アルキル、アルケン、アルキン、シクロアルキル、ハロアルキル、アル
コキシ、(ヘテロ)アリールオキシ、アリール、(ヘテロ)アリールアミノ、及びPEG
基からなる群から独立して選択され、
各Zは、C、O、及びNからなる群から独立して選択され、
各Qは、結合、NH、NR 、及びCH からなる群から独立して選択され、
各Mは、独立して、ポリマーバンドギャップを変更することができる電子豊富なリンカ
ーユニットであり、かつ、ポリマー主鎖に沿って均一に又は不規則に分布し、かつ、
Figure 0007141485000040

からなる群からそれぞれ独立して選択され、
式中、
各R は、10mg/mLを超えての水中での可溶性を付与することができる非イオン
性側鎖であり、かつ、ハロゲン、ヒドロキシル、C ~C 12 アルキル、C ~C 12
ルケン、C ~C 12 アルキン、C ~C 12 シクロアルキル、C ~C 12 ハロアルキ
ル、C ~C 12 アルコキシ、C ~C 18 (ヘテロ)アリールオキシ、C ~C 18
ヘテロ)アリールアミノ、各x’は独立して0~20の整数であり、各y’は独立して0
~50の整数である(CH x’ (OCH -CH y’ OCH 、及びC ~C
(ヘテロ)アリール基からなる群からそれぞれ独立して選択され、
それぞれの必要に応じたリンカーLは、ポリマー主鎖に沿って均一に又は不規則に分布
したアリール又はヘテロアリール基であり、かつ、別の基質、受容体染料、分子又は結合
剤への連結のために、アミン、カルバメート、カルボン酸、カルボキシレート、マレイミ
ド、活性化エステル、N-ヒドロキシスクシンイミジル、ヒドラジン、ヒドラジド、ヒド
ラゾン、アジド、アルキン、アルデヒド、チオール、及びこれらの保護された基からなる
群から選択される官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置換され、
及びG は、水素、ハロゲン、アルキン、必要に応じて置換されたアリール、必要
に応じて置換されたヘテロアリール、ハロゲン置換アリール、シリル、ジアゾニウム塩、
トリフレート、アセチルオキシ、アジド、スルホネート、リン酸塩、ボロン酸置換アリー
ル、ボロン酸エステル置換アリール、ボロン酸エステル、ボロン酸、必要に応じて置換さ
れたジヒドロフェナントレン(DHP)、必要に応じて置換されたフルオレン、基質又は
結合剤への連結のために、アミン、カルバメート、カルボン酸、カルボキシレート、マレ
イミド、活性化エステル、N-ヒドロキシスクシンイミジル、ヒドラジン、ヒドラジド、
ヒドラゾン、アジド、アルキン、アルデヒド、チオール、及びこれらの保護された基から
選択される官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置換されたアリール又はヘテロ
アリールからなる群からそれぞれ独立して選択され、
a、c、及びdは、均一に又は不規則にそれぞれ繰り返され得る前記構造内のそれぞれ
のユニットのモル%を定義し、aは10~100%のモル%であり、cは0~90%のモ
ル%であり、各dは0~25%のモル%であり、
各bは、独立して0又は1であり、
mは、1~約10,000の整数であり、
各nは、独立して1~20の整数である、水溶性蛍光ポリマー。
(項2)
前記ポリマーが、式IIの構造を有する、上記項1に記載のポリマー
Figure 0007141485000041


(項3)
前記ポリマーが、式IIIの構造を有し、
Figure 0007141485000042

式中、
各fは、独立して0~50の整数であり、各R は、H、C ~C 12 アルキル、C
~C 12 アルケン、C ~C 12 アルキン、C ~C 12 シクロアルキル、C ~C 12
ハロアルキル、C ~C 12 アルコキシ、C ~C 18 (ヘテロ)アリールオキシ、C
~C 18 (ヘテロ)アリールアミノ、及びC ~C 12 アルコキシからなる群から独立し
て選択される、上記項1に記載のポリマー。
(項4)
前記ポリマーが、式IVの構造を有する、上記項1に記載のポリマー
Figure 0007141485000043


(項5)
前記ポリマーが、式Vの構造を有する、上記項1に記載のポリマー
Figure 0007141485000044


(項6)
前記ポリマーが、コポリマーであり、かつ、式VIの構造を有し、
Figure 0007141485000045

g及びaは共に、10~100%のモル%である、上記項1に記載のポリマー。
(項7)
前記ポリマーが、コポリマーであり、かつ、式VIIの構造を有し、
Figure 0007141485000046

式中、
各g及びaは共に、10~100%のモル%であり、
各fは、独立して0~50の整数であり、各R は、H、C ~C 12 アルキル、C
~C 12 アルケン、C ~C 12 アルキン、C ~C 12 シクロアルキル、C ~C 12
ハロアルキル、C ~C 12 アルコキシ、C ~C 18 (ヘテロ)アリールオキシ、C
~C 18 (ヘテロ)アリールアミノ、及びC ~C 12 アルコキシからなる群から独立し
て選択される、上記項1に記載のポリマー。
(項8)
前記ポリマーが、コポリマーであり、かつ、式VIIIの構造を有する、上記項1に記
載のポリマー
Figure 0007141485000047


(項9)
前記ポリマーが、コポリマーであり、かつ、式IXの構造を有する、上記項1に記載の
ポリマー
Figure 0007141485000048


(項10)
Lが、
Figure 0007141485000049

からなる群からそれぞれ独立して選択され、
式中、
各R は、1つ以上のハロゲン、ヒドロキシル、C ~C 12 アルコキシ、又は(OC
CH OCH で必要に応じて置換されたH、OH、SH、NHCOO-t-ブ
チル、(CH COOH、(CH COOCH 、(CH NH 、(CH
NH-(CH -CH 、(CH NHCOOH、(CH NHCO
-(CH -CO-(CH -CH 、(CH NHCOO-(CH
-CH 、(CH NHCOOC(CH 、(CH NHCO(C ~C
)シクロアルキル、(CH NHCO(CH CH O) 、(CH NHC
O(CH COOH、(CH NHCO(CH COO(CH CH
、(CH (OCH CH OCH 、N-マレイミド、ハロゲン、C ~C
アルケン、C ~C 12 アルキン、C ~C 12 シクロアルキル、C ~C 12 ハロア
ルキル、C ~C 12 (ヘテロ)アリール、C ~C 12 (ヘテロ)アリールアミノ、及
びベンジルからなる群から独立して選択され、
各fは、独立して0~50の整数であり、
各nは、独立して1~20の整数である、上記項1に記載のポリマー。
(項11)
及びG が、必要に応じて置換されたジヒドロフェナントレン(DHP)、必要に
応じて置換されたフルオレン、官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置換された
アリール、及び官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置換されたヘテロアリール
からなる群からそれぞれ独立して選択される、上記項1に記載のポリマー。
(項12)
及びG が、
Figure 0007141485000050

からなる群からそれぞれ独立して選択され、
式中、
各R は、1つ以上のハロゲン、ヒドロキシル、C ~C 12 アルコキシ、又は(OC
CH OCH で必要に応じて置換されたH、OH、SH、NHCOO-t-ブ
チル、(CH COOH、(CH COOCH 、(CH NH 、(CH
NH-(CH -CH 、(CH NHCOOH、(CH NHCO
-(CH -CO-(CH -CH 、(CH NHCOO-(CH
-CH 、(CH NHCOOC(CH 、(CH NHCO(C ~C
)シクロアルキル、(CH NHCO(CH CH O) 、(CH NHC
O(CH COOH、(CH NHCO(CH COO(CH CH
、(CH (OCH CH OCH 、N-マレイミド、ハロゲン、C ~C
アルケン、C ~C 12 アルキン、C ~C 12 シクロアルキル、C ~C 12 ハロア
ルキル、C ~C 12 (ヘテロ)アリール、C ~C 12 (ヘテロ)アリールアミノ、及
びベンジルからなる群から独立して選択され、
各fは、独立して0~50の整数であり、
各nは、独立して1~20の整数である、上記項1に記載のポリマー。
(項13)
前記ポリマーに連結された結合剤を更に含む、上記項1に記載のポリマー。
(項14)
前記結合剤が抗体である、上記項13に記載のポリマー。
(項15)
試料中の検体を検出するための方法であって、
前記検体の含有が疑われる試料を提供することと、
式Iの構造を有する水溶性ポリマーに連結された結合剤と前記試料を接触させることで
あって、
Figure 0007141485000051

式中、
各Xは、C及びSiからなる群から独立して選択され、
各Yは、結合、CR 、及びSiR からなる群から独立して選択され、
Yが結合のとき、Xは両方の環に直接結合され、
各R は、PEG、アンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモ
ニウムオリゴエーテル塩、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホ
ネートオリゴエーテル塩、スルホンアミドオリゴエーテル、及び
Figure 0007141485000052

からなる群から独立して選択され、
各R は、H、アルキル、アルケン、アルキン、シクロアルキル、ハロアルキル、アル
コキシ、(ヘテロ)アリールオキシ、アリール、(ヘテロ)アリールアミノ、PEG基、
アンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル
塩、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル
塩、スルホンアミドオリゴエーテル、及び
Figure 0007141485000053

からなる群から独立して選択され、
各R は、H、アルキル、アルケン、アルキン、シクロアルキル、ハロアルキル、アル
コキシ、(ヘテロ)アリールオキシ、アリール、(ヘテロ)アリールアミノ、及びPEG
基からなる群から独立して選択され、
各Zは、C、O、及びNからなる群から独立して選択され、
各Qは、結合、NH、NR 、及びCH からなる群から独立して選択され、
各Mは、独立して、ポリマーバンドギャップを変更することができる電子豊富なリンカ
ーユニットであり、かつ、ポリマー主鎖に沿って均一に又は不規則に分布し、かつ、
Figure 0007141485000054

からなる群からそれぞれ独立して選択され、
式中、
各R は、10mg/mLを超えての水中での可溶性を付与することができる非イオン
性側鎖であり、かつ、ハロゲン、ヒドロキシル、C ~C 12 アルキル、C ~C 12
ルケン、C ~C 12 アルキン、C ~C 12 シクロアルキル、C ~C 12 ハロアルキ
ル、C ~C 12 アルコキシ、C ~C 18 (ヘテロ)アリールオキシ、C ~C 18
ヘテロ)アリールアミノ、各x’は独立して0~20の整数であり、各y’は独立して0
~50の整数である(CH x’ (OCH -CH y’ OCH 、及びC ~C
(ヘテロ)アリール基からなる群からそれぞれ独立して選択され、
それぞれの必要に応じたリンカーLは、ポリマー主鎖に沿って均一に又は不規則に分布
したアリール又はヘテロアリール基であり、かつ、別の基質、受容体染料、分子又は結合
剤への連結のために、アミン、カルバメート、カルボン酸、カルボキシレート、マレイミ
ド、活性化エステル、N-ヒドロキシスクシンイミジル、ヒドラジン、ヒドラジド、ヒド
ラゾン、アジド、アルキン、アルデヒド、チオール、及びこれらの保護された基からなる
群から選択される官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置換され、
及びG は、水素、ハロゲン、アルキン、必要に応じて置換されたアリール、必要
に応じて置換されたヘテロアリール、ハロゲン置換アリール、シリル、ジアゾニウム塩、
トリフレート、アセチルオキシ、アジド、スルホネート、リン酸塩、ボロン酸置換アリー
ル、ボロン酸エステル置換アリール、ボロン酸エステル、ボロン酸、必要に応じて置換さ
れたジヒドロフェナントレン(DHP)、必要に応じて置換されたフルオレン、基質又は
結合剤への連結のために、アミン、カルバメート、カルボン酸、カルボキシレート、マレ
イミド、活性化エステル、N-ヒドロキシスクシンイミジル、ヒドラジン、ヒドラジド、
ヒドラゾン、アジド、アルキン、アルデヒド、チオール、及びこれらの保護された基から
選択される官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置換されたアリール又はヘテロ
アリールからなる群からそれぞれ独立して選択され、
a、c、及びdは、均一に又は不規則にそれぞれ繰り返され得る前記構造内のそれぞれ
のユニットのモル%を定義し、aは10~100%のモル%であり、cは0~90%のモ
ル%であり、各dは0~25%のモル%であり、
各bは、独立して0又は1であり、
mは、1~約10,000の整数であり、
各nは、独立して1~20の整数である、ことと、を含み、
前記結合剤は、前記検体又は標的関連生体分子と相互作用することができる、方法。
(項16)
前記結合剤が、タンパク質、ペプチド、親和性リガンド、抗体、抗体フラグメント、糖
、脂質、核酸又はアプタマーである、上記項15に記載の方法。
(項17)
前記結合剤が抗体である、上記項15に記載の方法。
(項18)
前記方法がフローサイトメトリー用に構成されている、上記項17に記載の方法。
(項19)
前記結合剤が基質に結合されている、上記項17に記載の方法。
(項20)
前記検体が、細胞表面上で発現されたタンパク質である、上記項17に記載の方法。
(項21)
前記方法が、イムノアッセイとして構成されている、上記項17に記載の方法。
(項22)
前記方法が、追加の検体を同時に検出するための追加の結合剤を提供することを更に含
む、上記項17に記載のアッセイ方法。

Claims (26)

  1. 式Iの構造を有する水溶性蛍光ポリマーであって、
    Figure 0007141485000055
    式中、
    各Xは、Cであり、
    各Yは、CRであり、
    各Rは、ポリエチレングリコール(PEG)、アンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル塩、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル塩、スルホンアミドオリゴエーテル、及び
    Figure 0007141485000056
    からなる群から独立して選択され、
    各Rは、H、アルキル、アルケン、アルキン、シクロアルキル、ハロアルキル、アルコキシ、(ヘテロ)アリールオキシ、アリール、(ヘテロ)アリールアミノ、PEG基、アンモニウムアルキル塩、アンモニウムアルキルオキシ塩、アンモニウムオリゴエーテル塩、スルホネートアルキル塩、スルホネートアルコキシ塩、スルホネートオリゴエーテル塩、スルホンアミドオリゴエーテル、及び
    Figure 0007141485000057
    からなる群から独立して選択され、
    各Rは、H、アルキル、アルケン、アルキン、シクロアルキル、ハロアルキル、アルコキシ、(ヘテロ)アリールオキシ、アリール、(ヘテロ)アリールアミノ、及びPEG基からなる群から独立して選択され、
    各Zは、C 、O、及びNからなる群から独立して選択され、
    各Qは、結合、NH、NR、及びCHからなる群から独立して選択され、
    各Mは、独立して、ポリマーバンドギャップを変更することができる電子豊富なリンカーユニットであり、かつ、ポリマー主鎖に沿って均一に又は不規則に分布し、かつ、
    Figure 0007141485000058
    からなる群からそれぞれ独立して選択され、
    式中、
    各Rは、10mg/mLを超えての水中での可溶性を付与することができる非イオン性側鎖であり、かつ、ハロゲン、ヒドロキシル、C~C12アルキル、C~C12アルケン、C~C12アルキン、C~C12シクロアルキル、C~C12ハロアルキル、C~C12アルコキシ、C~C18(ヘテロ)アリールオキシ、C~C18(ヘテロ)アリールアミノ、各x’は独立して0~20の整数であり、各y’は独立して0~50の整数である(CHx’(OCH-CHy’OCH、及びC~C18(ヘテロ)アリール基からなる群からそれぞれ独立して選択され、
    それぞれの必要に応じたリンカーLは、ポリマー主鎖に沿って均一に又は不規則に分布したアリール又はヘテロアリール基であり、かつ、別の基質、受容体染料、分子又は結合剤への連結のために、アミン、カルバメート、カルボン酸、カルボキシレート、マレイミド、活性化エステル、N-ヒドロキシスクシンイミジル、ヒドラジン、ヒドラジド、ヒドラゾン、アジド、アルキン、アルデヒド、チオール、及びこれらの保護された基からなる群から選択される官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置換され、
    及びGは、水素、ハロゲン、アルキン、必要に応じて置換されたアリール、必要に応じて置換されたヘテロアリール、ハロゲン置換アリール、シリル、ジアゾニウム塩、トリフレート、アセチルオキシ、アジド、スルホネート、リン酸塩、ボロン酸置換アリール、ボロン酸エステル置換アリール、ボロン酸エステル、ボロン酸、必要に応じて置換されたジヒドロフェナントレン(DHP)、必要に応じて置換されたフルオレン、基質又は結合剤への連結のために、アミン、カルバメート、カルボン酸、カルボキシレート、マレイミド、活性化エステル、N-ヒドロキシスクシンイミジル、ヒドラジン、ヒドラジド、ヒドラゾン、アジド、アルキン、アルデヒド、チオール、及びこれらの保護された基から選択される官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置換されたアリール又はヘテロアリールからなる群からそれぞれ独立して選択され、
    a、c、及びdは、均一に又は不規則にそれぞれ繰り返され得る前記構造内のそれぞれのユニットのモル%を定義し、aは10~100%のモル%であり、cは0~90%のモル%であり、各dは0~25%のモル%であり、
    各bは、独立して0又は1であり、
    mは、1~10,000の整数であり、
    各nは、独立して1~20の整数である、水溶性蛍光ポリマー。
  2. 前記ポリマーが、式IIの構造を有する、請求項1に記載のポリマー
    Figure 0007141485000059
  3. 前記ポリマーが、式IIIの構造を有し、
    Figure 0007141485000060
    式中、
    各fは、独立して0~50の整数であり、各Rは、H、C~C12アルキル、C~C12アルケン、C~C12アルキン、C~C12シクロアルキル、C~C12ハロアルキル、C~C12アルコキシ、C~C18(ヘテロ)アリールオキシ、C~C18(ヘテロ)アリールアミノ、及びC~C12アルコキシからなる群から独立して選択される、
    請求項1に記載のポリマー。
  4. 前記ポリマーが、式IVの構造を有し、
    Figure 0007141485000061
    式中、
    各fは、独立して0~50の整数であり、各Rは、H、C~C12アルキル、C~C12アルケン、C~C12アルキン、C~C12シクロアルキル、C~C12ハロアルキル、C~C12アルコキシ、C~C18(ヘテロ)アリールオキシ、C~C18(ヘテロ)アリールアミノ、及びC~C12アルコキシからなる群から独立して選択される、
    請求項1に記載のポリマー。
  5. 前記ポリマーが、式Vの構造を有し、
    Figure 0007141485000062
    式中、
    各fは、独立して0~50の整数である、
    請求項1に記載のポリマー。
  6. 前記ポリマーが、コポリマーであり、かつ、式VIの構造を有し、
    Figure 0007141485000063
    式中、
    g及びaは共に、10~100%のモル%である、
    請求項1に記載のポリマー。
  7. 前記ポリマーが、コポリマーであり、かつ、式VIIの構造を有し、
    Figure 0007141485000064
    式中、
    各g及びaは共に、10~100%のモル%であり、
    各fは、独立して0~50の整数であり、各Rは、H、C~C12アルキル、C~C12アルケン、C~C12アルキン、C~C12シクロアルキル、C~C12ハロアルキル、C~C12アルコキシ、C~C18(ヘテロ)アリールオキシ、C~C18(ヘテロ)アリールアミノ、及びC~C12アルコキシからなる群から独立して選択される、
    請求項1に記載のポリマー。
  8. 前記ポリマーが、コポリマーであり、かつ、式VIIIの構造を有し、
    Figure 0007141485000065
    式中、
    各g及びaは共に、10~100%のモル%であり、
    各fは、独立して0~50の整数であり、各Rは、H、C~C12アルキル、C~C12アルケン、C~C12アルキン、C~C12シクロアルキル、C~C12ハロアルキル、C~C12アルコキシ、C~C18(ヘテロ)アリールオキシ、C~C18(ヘテロ)アリールアミノ、及びC~C12アルコキシからなる群から独立して選択される、
    請求項1に記載のポリマー。
  9. 前記ポリマーが、コポリマーであり、かつ、式IXの構造を有し、
    Figure 0007141485000066
    式中、
    各g及びaは共に、10~100%のモル%であり、
    各fは、独立して0~50の整数である、
    請求項1または3に記載のポリマー。
  10. Lが、
    Figure 0007141485000067
    からなる群からそれぞれ独立して選択され、
    式中、
    各Rは、1つ以上のハロゲン、ヒドロキシル、C~C12アルコキシ、又は(OCHCHOCHで必要に応じて置換されたH、OH、SH、NHCOO-t-ブチル、(CHCOOH、(CHCOOCH、(CHNH、(CHNH-(CH-CH、(CHNHCOOH、(CHNHCO-(CH-CO-(CH-CH、(CHNHCOO-(CH-CH、(CHNHCOOC(CH、(CHNHCO(C~C12)シクロアルキル(CHNHCO(CHCOOH、(CHNHCO(CHCOO(CHCH、(CH(OCHCHOCH、N-マレイミド、ハロゲン、C~C12アルケン、C~C12アルキン、C~C12シクロアルキル、C~C12ハロアルキル、C~C12(ヘテロ)アリール、C~C12(ヘテロ)アリールアミノ、及びベンジルからなる群から独立して選択され、
    各fは、独立して0~50の整数であり、
    各nは、独立して1~20の整数である、
    請求項1に記載のポリマー。
  11. 及びGが、必要に応じて置換されたジヒドロフェナントレン(DHP)、必要に応じて置換されたフルオレン、官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置換されたアリール、及び官能基で終端された1つ以上のペンダント鎖で置換されたヘテロアリールからなる群からそれぞれ独立して選択される、請求項1に記載のポリマー。
  12. 及びGが、
    Figure 0007141485000068
    からなる群からそれぞれ独立して選択され、
    式中、
    各Rは、1つ以上のハロゲン、ヒドロキシル、C~C12アルコキシ、又は(OCHCHOCHで必要に応じて置換されたH、OH、SH、NHCOO-t-ブチル、(CHCOOH、(CHCOOCH、(CHNH、(CHNH-(CH-CH、(CHNHCOOH、(CHNHCO-(CH-CO-(CH-CH、(CHNHCOO-(CH-CH、(CHNHCOOC(CH、(CHNHCO(C~C12)シクロアルキル(CHNHCO(CHCOOH、(CHNHCO(CHCOO(CHCH、(CH(OCHCHOCH、N-マレイミド、ハロゲン、C~C12アルケン、C~C12アルキン、C~C12シクロアルキル、C~C12ハロアルキル、C~C12(ヘテロ)アリール、C~C12(ヘテロ)アリールアミノ、及びベンジルからなる群から独立して選択され、
    各fは、独立して0~50の整数であり、
    各nは、独立して1~20の整数である、請求項1に記載のポリマー。
  13. 前記ポリマーに連結された結合剤を更に含む、
    請求項1~12のいずれか1項に記載のポリマー。
  14. 前記結合剤が抗体である、請求項13に記載のポリマー。
  15. 前記ポリマーに連結された受容体染料を更に含む、
    請求項1~14のいずれか1項に記載のポリマー。
  16. 試料中の検体を検出するための方法であって、
    前記検体の含有が疑われる試料を提供することと、
    請求項1~12および15のいずれか1項に定義された水溶性蛍光ポリマーに連結された結合剤と前記試料を接触させることと、
    を含む、方法。
  17. 前記結合剤が、タンパク質、ペプチド、親和性リガンド、抗体、抗体フラグメント、糖、脂質、核酸又はアプタマーである、請求項1に記載の方法。
  18. 前記結合剤が抗体である、請求項1に記載の方法。
  19. 前記方法がフローサイトメトリー用に構成されている、請求項1に記載の方法。
  20. 前記結合剤が基質に結合されている、請求項1に記載の方法。
  21. 前記検体が、細胞表面上で発現されたタンパク質である、請求項1に記載の方法。
  22. 前記方法が、イムノアッセイとして構成されている、請求項1に記載の方法。
  23. 前記方法が、追加の検体を同時に検出するための追加の結合剤を提供することを更に含む、請求項1に記載の方法。
  24. 結合剤を含む前記水溶性蛍光ポリマーが受容体染料を更に含む、請求項17に記載の方法。
  25. タンデムポリマーであって、
    請求項1~12のいずれか1項に記載のポリマー;および
    前記ポリマーに連結された受容体染料
    を含む、タンデムポリマー。
  26. 前記ポリマーに連結された結合剤を更に含む、請求項25に記載のタンデムポリマー。
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