JPH05230393A - ポリマーの染料およびその調製および使用 - Google Patents

ポリマーの染料およびその調製および使用

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JPH05230393A
JPH05230393A JP4131366A JP13136692A JPH05230393A JP H05230393 A JPH05230393 A JP H05230393A JP 4131366 A JP4131366 A JP 4131366A JP 13136692 A JP13136692 A JP 13136692A JP H05230393 A JPH05230393 A JP H05230393A
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dye
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fluorescent dye
polymer
meth
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Ludger Heiliger
ルトガー・ハイリガー
Hans-Ulrich Siegmund
ハンス−ウルリヒ・ジークムント
Herbert Hugl
ヘルベルト・フクル
Antonius Loebberding
アントニウス・レツベルデイング
Eberhard Kuckert
エベルハルト・クツカート
Bruno Boemer
ブルーノ・ベーマー
Thomas Boecker
トーマス・ベツカー
Guenter Franke
ギユンター・フランケ
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Bayer AG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/531Production of immunochemical test materials
    • G01N33/532Production of labelled immunochemicals
    • G01N33/533Production of labelled immunochemicals with fluorescent label
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B69/00Dyes not provided for by a single group of this subclass
    • C09B69/10Polymeric dyes; Reaction products of dyes with monomers or with macromolecular compounds

Abstract

(57)【要約】 【目的】 既知のポリマーの染料より非常に高い強度の
蛍光を示すポリマー染料を提供する。 【構成】 式(I) 【化1】 [A]a−[B]b−[C]c−[D]d (I) 式中、Aは水溶性構成ブロックであり、Bはエステル、
酸アミド、ウレタン、尿素および/またはチオ尿素の基
を経て共有結合した蛍光染料の分子であり、Cは芳香族
の構成ブロックまたは第2蛍光染料であり、該第2蛍光
染料はエステル、酸アミド、ウレタン、尿素および/ま
たはチオ尿素の基を経て共有結合しており、そして蛍光
染料Bに対して相補的であり、 Dはモノマーの構成ブ
ロックであり、該構成ブロックはタンパク質におよび、
必要に応じて、可能ならば成分Bおよび/またはCに、
共有結合し、そしてa、b、cおよびdは、成分A、
B、CおよびDの重量%を表し、これらは合計100重
量%である、のポリマーの染料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、ポリマーの染料、すなわち、ポ
リマー結合染料、それらの調製およびそれらの使用、例
えば、分析手順におけるマーカーとしての使用に関す
る。ポリマーの染料は、結合可能な官能基を含有し、そ
して分析の普通の条件下に水溶性である。ポリマー部分
は通常この水溶性の原因となる。染料それ自体はしばし
ば水不溶性である。
【0002】生物学的試験系において使用することがで
きる既知のマーカーは、しばしば、劣った加工片の安全
性および特別に装備した実験室(放射性)においてのみ
の制限された取り扱いまたは、例えば、酵素の標識つけ
における、不十分な安定性という欠点を有する。
【0003】好ましくはアミノ基を含有する染料による
蛍光染料およびそれらの調製は知られている。米国特許
第4,166,105号は、特定の反応成分、例えば、
抗原の検出に適当であり、そして多数の染料分子を含有
する抗体結合ポリマーから成る試薬を記載している。
【0004】染料のポリマーは、タンパク質との結合に
利用することができる末端の官能基、および染料分子に
利用することができる、多数の他の官能基を有する。適
当な主鎖のポリマーの例は、ポリエチレンイミン、ポリ
リジン、ポリアミドおよび低分子量のポリカルボン酸で
ある。
【0005】述べた特許の第1の例は、ポリエチレンイ
ミンおよびフルオレセインイソチオシアネート(FIT
C)からなり、ポリエチレンイソチオシアネートの1分
子当たり70の染料分子を含有するポリマーの染料の合
成を記載している。実施例7に従い、80の結合したフ
ルオレセイン単位を含有するこのようなポリマーの染料
の量子収率の決定はわずかに4%の値を与える。それゆ
え、このポリマーは、その分子量の100倍で、モノマ
ーのFITCの蛍光の約3倍のみを有する。
【0006】ドイツ国公開明細書第3,921,498
号は、ジカルボン酸無水物基を含有するコポリマーとア
ミノ基を含有する染料との反応により調製された蛍光ポ
リマーの試薬を記載している。実施例4に従い、この型
の試薬は60%より多い高い量子収率を与えることが報
告されている。
【0007】これらの高い量子収率にかかわらず、モル
増幅は、使用するモノマーの染料と比較して、まだ満足
すべきものではない。なぜなら、水溶性ポリマーの主鎖
の分子量はなおまだ低すぎるからである。この系の増幅
の程度は蛍光の強度により決定され、この強度は引き続
いて蛍光のモル吸光度および量子収率との積から計算す
ることができる。
【0008】したがって、使用するモノマーと比較して
高い増幅を達成するために、両者の因子(蛍光のモル吸
光度および量子収率)は出来だけ高くなくてはならな
い。
【0009】しかしながら、前述のポリマー系におい
て、これらの因子の少なくとも1つは所望の増幅の達成
に低く過ぎる。
【0010】今回発見したポリマーの染料は、式(I)
【0011】
【化2】 [A]a−[B]b−[C]c−[D]d (I) 式中、Aは水溶性構成ブロックであり、Bはエステル、
酸アミド、ウレタン、尿素および/またはチオ尿素の基
を経て共有結合した蛍光染料の分子であり、Cは芳香族
の構成ブロックまたは第2蛍光染料であり、該第2蛍光
染料はエステル、酸アミド、ウレタン、尿素および/ま
たはチオ尿素の基を経て共有結合しており、そして蛍光
染料Bに対して相補的であり、 Dはモノマーの構成ブ
ロックであり、該構成ブロックはタンパク質におよび、
必要に応じて、可能ならば成分Bおよび/またはCに、
共有結合し、そしてa、b、cおよびdは、成分A、
B、CおよびDの重量%を表し、これらは合計100重
量%である、のの一般構造を有することを特徴とする。
【0012】水溶性構成ブロックAはイオン性または非
イオン性であることができる。それらは、例えば、アク
リル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタアクリル
アミドまたはそれらの誘導体である。適当な誘導体の例
は、次の通りである:2−アクロイルアミノ−2−メチ
ル−プロパンスルホン酸、ジアルキルアミノ−アルキル
(メト)アクリレートおよびジアルキルアミノアルキル
(メト)アクリルアミド、例えば、ジメチルアミノエチ
ルメトアクリレート、ジメチルアミノ−プロピル−アク
リルアミドおよびこのような(メト)アクリレートおよ
び(メト)アクリルアミドから誘導された第4級化化合
物。適当な化合物の他の例は、次の通りである:N−ビ
ニルピロリドン、N−ビニルピペリドン、N−ビニルカ
プロラクタム、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルア
セトアミド、N−ビニル−N−メチル−アセトアミドお
よびメチルN−ビニル−O−メチルウレタン。
【0013】Bに対して相補的な第2蛍光染料(=可能
な成分C)は、励起後、ある波長の範囲の光を放射し、
前記範囲は特定の蛍光染料Bがその最大吸収を有する波
長と異なり、例えば、±30nmだけ異なる、蛍光染料
を意味すると理解される。
【0014】適当な蛍光染料Bおよび、存在する場合、
Cの例は、次の通りである:式(II)
【0015】
【化3】
【0016】式中、RはO−アルキル、N(アルキ
ル)2、NH−アルキル、NH−SO2−アルキル、O−
トリメチルシリルまたはNH−SO2−アリールであ
り、R2は水素、シアノ、塩素、ヒドロキシル、アルキ
ルまたはアリールであり、そしてRはフェニルまたは
ヘトアリールである、のクマリン。
【0017】アルキルは好ましくはC−Cアルキル
であり、アリールは好ましくはフェニルであり、アルキ
レンは好ましくはC−Cアルキレンであり、そして
ヘトアリールは好ましくは(ベンゾ)チアゾリル
【0018】
【化4】
【0019】である。
【0020】Rは、また、
【0021】
【化5】
【0022】であることができ、ここでXは酸素、N−
−Cアルキルまたは(CH2nであり、ここでn
は0または1であることができる。
【0023】さらに、式(III)
【0024】
【化6】
【0025】式中、R2およびRは式(II)におい
て与えた意味をもつ、のクマリンは適当である。
【0026】式(II)および(III)のクマリン
は、好ましくは、置換基R、R2およびRの1つの
上に染料をモノマーの構成ブロックDまたはそれから利
用可能なポリマーと結合させるための官能基を含有す
る。NH2またはOH基はこの目的にとくに適当であ
る。
【0027】式(IV)
【0028】
【化7】
【0029】式中、R、R2およびRはクマリンに
ついて与えた意味を有し(参照、式(II)および(I
II))そしてRはアルキル、好ましくはC−C
アルキルである、のカーボスチリルは、また、適当であ
る。
【0030】さらに、式(V)
【0031】
【化8】
【0032】式中、R5は水素またはメチルであり、R6
およびR7は、互いに独立に、水素または塩素であり、
そして ンであり、ここでアルキルおよびアルキレンは、例え
ば、C−CアルキルまたはC−Cアルキレンで
あることができる、のピラゾリンは適当である。
【0033】式(VI)
【0034】
【化9】
【0035】式中、R9はアルキルであり、そしてR10
およびR11は、互いに独立に、水素、O−アルキルまた
はN(アルキル)2であり、ここでアルキルは各場合に
おいてC−Cアルキルであり、そして基R9、R10
またはR11の1つはモノマーの構成ブロックDまたはそ
れから得られるポリマーとの結合のためのNH2基を有
する、のナフタルイミドは、また、適当である。
【0036】式(VII)
【0037】
【化10】
【0038】式中、R12は水素またはSO3Hであり、
そしてR13およびR14は、互いに独立に、O−アルキル
またはN(アルキル)2であり、ここでアルキルは各場
合においてC−Cアルキルであり、そして基R9
10またはR11の1つはモノマーの構成ブロックDまた
はそれから得られるポリマーとの結合のためのNH2
を有する、のピレンは、また、適当である。
【0039】式(VIII)
【0040】
【化11】
【0041】フルオレセインおよび式(IX)
【0042】
【化12】
【0043】のローダミンは、また、適当であり、式
中、Y-は無色のアニオン、例えば、Cl-、Br-
-、HSO4 -または
【0044】
【化13】
【0045】であり、ここでXはCl、Br、Iまたは
CH3であり、そしてR15およびR18は、互いに独立
に、アルキルまたは
【0046】
【化14】
【0047】であり、ここでアルキルは好ましくはC
−Cアルキルであり、そしてXは酸素、N−C−C
アルキルまたは(CH2nであり、ここでnは0また
は1であることができる、は、また、適当である。
【0048】N+1516および/またはNR17
18は、それらが結合する芳香族環と一緒になって、ま
た、ポリサイクル系、例えば、式(X)または(XI)
【0049】
【化15】
【0050】の系を形成することができる。
【0051】これらおよび他の適当な染料は知られてい
る[参照、例えば、「合成染料の化学(The Che
mistry of Synthetic Dye
s)」、Vol.V、アカデミック・プレス(Acad
emic Press)(1971)および「蛍光性増
白剤(Fluorescent Whitening
Agents)」、G.チエメ・フェルラーグ・スツッ
ツガルト(ThiemeVerlag Stuttga
rt)(1975)。
【0052】Cが芳香族構成ブロックである場合、それ
らの例は次の通りである:スチレン、α−メチルスチレ
ン、式(XII)
【0053】
【化16】
【0054】式中、R19は水素またはメチルであり、R
20はCH2またはSO2であり、mは0または1であり、
そしてZはハロゲン、SO2−CH2−CH2−ハロゲ
ン、OMe、SO−CH3またはメチルである、の化合
物。ハロゲンは、好ましくは、塩素、臭素またはヨウ
素,とくに塩素または臭素であり、そしてMeは1当量
の金属である。
【0055】1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタ
レン、1−ビニルカルバゾール、式(XII)の化合物
に類似するが、芳香族の親構造としてナフタレンまたは
カルバゾールを含有する化合物または式(XIII)
【0056】
【化17】
【0057】式中、R21は水素、SO3H、COOH、
SO3MeまたはCOOMeであり、ここでMeは1当
量の金属であり、そして は水素またはメチルである、の芳香族アミン、フェノー
ル、芳香族ヒドロキシカルボン酸、ヒドロキシスルホン
酸、アミノカルボン酸およびアミノスルホン酸から誘導
された(メト)アクリルアミドまたは(メト)アクリレ
ートは、また、適当である。
【0058】モノマーの構成ブロックDは、タンパク質
とおよび、必要に応じて、可能ならば成分Bおよび/ま
たはCと共有結合する反応性または活性化可能な基を含
有する。このような基の例は、ハライド、イミドエステ
ル、ベンゾトリアゾリル、イソシアネート、イソチオシ
アネート、オキシランまたはジイミド基である。Dの重
合可能な部分は、例えば、アクリル、メタクリル、ビニ
ルまたはスチリル基であることができる。Dは好ましく
は(メト)アクロイルクロライド、N−ヒドロキシ−ス
クシニミジル(メト)アクリレート、N−ヒドロキシ−
フタリミジル(メト)アクリレート、N−(メト)アク
ロイルベンゾトリアゾール、3−または4−イソチオシ
アナトフェニル(メト)アクリレート、2−イソチオシ
アナトエチル(メト)アクリレート、イソチオシアナト
イソプロペニルベンゼン、イソプロペニル−α,α−ジ
メチルベンジルイソシアネート、ビニルオキシランまた
は(メト)アクリル酸とカーボジイミドとの組み合わせ
である。
【0059】Dが共有結合することができるタンパク質
は、抗体、抗原、ハプテンまたは核酸であることができ
る。
【0060】aは,例えば、0〜90重量%であり、b
は、例えば、5〜50重量%であり、cは、例えば、5
〜89.99重量%であり、そしてdは、例えば、0.
01〜10重量%である。好ましくは、aは0、すなわ
ち、別々の水溶性構成ブロックは存在しない。次いで、
合計b+c+dは100重量%までであり、そしてbは
好ましくは10〜40重量%であり、cは好ましくは5
9〜89.95重量%であり、そしてdは好ましくは
0.05〜5重量%である。
【0061】式(I)の本発明によるポリマーの染料の
うちで、Cが次のものであるものは好ましい:式(XI
II)の化合物または前述の定義の意味内でBに対して
相補的でありそして少なくとも1つのカルボキシルまた
はスルホ基および/または少なくとも1つのカルボキシ
レートまたはスルホネート基を含有する蛍光染料、Cは
エステル、酸アミド、ウレタン、尿素および/またはチ
オ尿素の基を経て共有結合している。
【0062】染料Bおよびそれに対して相補的である染
料Cのとくに好ましい例は、染料BとしてローダミンB
および染料Cとしてフルオレセインである。
【0063】式(I)の本発明によるとくに好ましいポ
リマーの染料において、Bはエステル、酸アミド、ウレ
タン、尿素および/またはチオ尿素の基を経て共有結合
した式(II)のクマリンであり、Cはナトリウムスチ
レンスルホネートであり、Dは(メト)アクロイルクロ
ライド、N−ヒドロキシ−スクシニミジル(メト)アク
リレート、N−ヒドロキシ−フタリミジル(メト)アク
リレート、N−(メト)アクロイルベンゾトリアゾー
ル、3−または4−イソチオシアナトフェニル(メト)
アクリレート、2−イソチオシアナトエチル(メト)ア
クリレート、イソチオシアナトイソプロペニルベンゼ
ン、イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシ
アネート、ビニルオキシランまたは(メト)アクリル酸
とカーボジイミドとの組み合わせであり、aは0であ
り、bは12〜35重量%であり、cは62〜85重量
%であり、そしてdは0.07〜4.5重量%である。
【0064】式(I)の本発明によるポリマーの染料
は、例えば、成分A〜Dのそれ自体知られているフリー
ラジカル重合により調製することができる。フリーラジ
カルの形成に適当な化合物の例は、過酸化物およびアゾ
化合物、例えば、過酸化ベンゾイルおよびアゾビスイソ
ブチロニトリルであり、そして溶媒の適当な例はジメチ
ルホルムアミドおよびジメチルスルホキシドである。
【0065】染料の分子BおよびCおよび/または芳香
族構成ブロックCは、例えば、対応する染料または芳香
族モノマー、例えば、(メト)アクリル酸またはその
(メト)アクリルアミドの共重合によるか、あるいは好
ましくはアミノを含有する染料または芳香族構成ブロッ
クをポリマー類似反応においてポリマーの主鎖の反応性
基と反応させることによって組み込むことができる。
【0066】Dについて、適当な反応性基および反応性
とすることができる基の例は、ハライド、イミドエステ
ル、ベンゾトリアゾリル、イソシアネート、イソチオシ
アネート、オキシランまたはジイミド基である。Dが酸
ハライド基を含有する場合、プロトンのスカベンジャ
ー、例えば、第3アミンを使用することは有利である。
染料BおよびCおよび/または芳香族構成ブロックの組
み込みに、および反応性基を生物学的物質と結合する目
的で重合により組み込まれる反応性基を活性化するため
に適当な溶媒は、反応性基に対して不活性である溶媒、
例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシ
ド、ジメチルアセトアミドおよびアセトニトリルであ
る。
【0067】反応性基を生物学的物質と結合する目的で
加水分解に対して感受性である反応性基の活性化は、例
えば、重合の前後に、アミノアルコールH2N−R24
OH(ここでR24はC1−C12アルキレンである)によ
り実施することができ、ここでOH官能基が生成し、こ
れを引き続いて、例えば、トリフルオロメタンスルホニ
ル、メタンスルホニル、トリフルオロアセチル、ベンゼ
ンスルホニル、カルボキシベンゼン−3−スルホニルま
たはp−トルエンスルホニル基に転化することによって
活性化することができる。
【0068】さらに、この目的で、また、活性化するこ
とができる脂肪族アルコール基、例えば、ヒドロキシア
ルキル(メト)アクリレート、例えば、ヒドロキシエチ
ル(メト)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メト)
アクリレートまたはブタンジオールモノ(メト)アクリ
レートを、既に、含有するモノマーを組み込むことがで
きる。
【0069】生物学的物質とポリマーの染料との結合の
ために水性反応媒質を必要としないか、あるいは反応性
基が加水分解に対して安定である場合、染料のポリマー
は前以て活性化しないで生物学的物質と直接させること
ができる。
【0070】活性化を実施した後、ポリマーの染料はそ
れ自体知られている方法により、例えば、溶媒の蒸発お
よび/または適当な有機媒質中のポリマーの染料の沈澱
により単離ことができる。
【0071】過剰の試薬は、ポリマーの染料の沈澱の間
に、反復した再沈澱によるか、あるいは水溶性試薬の場
合において、透析または限外ろ過により、分離すること
ができる。
【0072】次いで、精製したポリマーの染料を乾燥
し、次いで本発明によるポリマーの染料を得ることがで
きる。
【0073】次いで、活性化した染料のポリマーを生物
学的基質(例えば、抗体または適当な官能化されたオリ
ゴヌクレオチド)と水溶液中で反応させることができ
る。得られた混合物を試験において直接または前以て精
製後にさえ使用することができる(例えば、イムノアッ
セイまたは遺伝子のプローブ試験)。
【0074】適当な官能化されたオリゴヌクレオチドは
知られている。それらは、例えば、アミノ、メルカプト
またはヒドロキシル官能を中間のスペーサーを経て含有
するオリゴヌクレオチド意味すると理解される。
【0075】このような試験の性能の決定に重要な性質
は感受性である。今日普通のほとんどの試験において、
それは反応性マーカーにより達成される。 しかしなが
ら、この方法はとくに応用における重大な欠点(放射線
の危険、物質の分解、使用済み物質の廃棄の困難、特別
の実験室の装置、特別の人員の訓練)を有し、これらは
日常的方法に対するこの固有に有利な強力な試験の拡張
をこれまで妨害してきている[参照、例えば、WO88
−02784およびファーマシア1988年4月21日
の(Pharmacia)]。
【0076】放射性標識つけを問題のない染料の標識つ
けと置換するために、いくつかの試みなされてきてい
る。これは放射性標識つけの欠点を回避するが、それを
使用して達成される感度は多数の試験について十分では
ない[参照、例えば、核酸の研究(Nucleic A
cids Res.)16、4957]。
【0077】これは本発明によるポリマーの染料は放射
線を使用しないで感度の増加という利点を生ずる場合で
ある。
【0078】本発明によるポリマーの染料は、通常、M
n=2×103〜5×106ダルトン程度の平均分子量を
有する。約104〜106ダルトンの分子量は好ましい。
【0079】分析の普通の条件下に、ポリマーの染料の
少なくとも0.1%、好ましくは少なくとも1%は水性
媒質の中に可溶性である。
【0080】分析の普通の条件は、生物学的試験におい
て、とくに結合分析の方法、例えば、イムノアッセイま
たは遺伝子のプローブ試験において存在する条件であ
る。これらの条件は、例えば、約70℃までの温度およ
び約3〜11の間のpH値からなる。特定の試験におい
て、本質的特徴はポリマーの染料の水溶性である。なぜ
なら、これは生物学的分析の方法において染料を使用可
能とするからである。
【0081】本発明によるポリマーの染料は既知のポリ
マーの染料より非常に高い強度の蛍光を示す。なぜな
ら、それらを使用することによって、モル吸光度に加え
て、高い量子収率を同時に達成することができるからで
ある。本発明によるポリマーの染料は、しばしば、10
0より大きい増幅の程度に到達する。(参照、実施例
6)。
【0082】実施例1 重合可能な染料のモノマーのクマリンIbの調製 4mlのCH2Cl2中に溶解した1.35gのアクリロ
イルクロライドは、0℃において窒素雰囲気下に、65
mlのCH2Cl2中に溶解した4gのクマリンIa
【0083】
【化18】
【0084】に滴々添加する。次いで混合物を室温に加
温し、そしてさらに2時間撹拌し、形成した沈澱を吸引
濾過し、CH2Cl2で洗浄し、そして高真空下に室温に
おいて乾燥した。
【0085】クマリンIbの収量は定量的である。
【0086】実施例2 重合可能な染料のモノマーのクマリンIIbの調製 5mlのDMAC中に溶解した0.9gのアクリロイル
クロライドを、o℃において窒素雰囲気下に、50ml
のDMAC中に溶解した4gのクマリンIIa
【0087】
【化19】
【0088】に滴々添加する。この溶液の半分を滴々添
加した後、5mlのDMAC中に溶解した1.03gの
トリエチルアミンを同時に添加する。滴々添加が完結し
た後、この混合物を室温に加温し、そしてさらに2時間
撹拌し、形成した沈澱を濾過し、濾液を高真空下に濃縮
し、そしてエーテルから結晶化する。
【0089】クマリンIIbの収率は85%である。
【0090】実施例3 重合可能なコモノマーのナフチルアクリレートの調製 4gのβ−ナフトールを、実施例2に記載する条件下
に、2.48gのアクリロイルクロライドおよび2.7
7gのトリエチルアミンと反応させる。収率78%。
【0091】実施例4 重合可能な反応性基の調製 5mlのCH2Cl2中に溶解した5gのイソシアナトエ
チルメタクリレートを、0℃において、45mlのCH
2Cl2中に溶解した3.77gのアミノヘキサノールに
滴々添加する。次いで、この混合物を室温に加温し、そ
してさらに1時間撹拌する。CH2Cl2を回転蒸発器で
高真空下に蒸発させ、そして粗生成物をエーテルから結
晶化する。収量は定量的である。
【0092】実施例5 ポリマーの染料の調製 1gの実施例2からのクマリンIIbおよびナトリウム
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホネート
(Na−PSS)またはメタクリル酸(MAA)、ナフ
チルアクリレート(実施例3)および12mgのAIB
N(合計のモノマーの重量4g、表1における組成)を
25mlのDMSOの中に導入し、装置を排気し、N2
でガス化し、この方法を反復し、この溶液を65℃に加
熱し、そして15時間反応させる。反応溶液を200m
lのアセトンに滴々添加し、形成した沈澱を濾過し、そ
して乾燥する。粗製のポリマーを限外ろ過する(10,
000ダルトンをカットオフする)。
【0093】収率70〜80%。
【0094】
【表1】 表1 染料のポリマーと脂肪族および芳香族の成分との量子収率の比較 A B C D E F Na−PSS − − 75% − 50% − Na−AMPS − 75% − 50% − − MAA 75% − − − − − クマリンIIb 25% 25% 25% 25% 25% 100%* ナフチルアクリレート − − − 25% 25% − 量子収率1 0.231 0.151 0.51 0.251 0.51 0.33 0.392 0.412 * 実施例2からのモノマー12O中、pH92 DMSO中、pH932O/pH9、部分的にのみ溶解。
【0095】実施例6 ポリマーの分子量への増幅度の依存性 ポリマーC2を実施例5からのポリマーCにおけるよう
に調製するが、ただし12mlのDMSOを20mlの
DMSOの代わりに重合に使用した。
【0096】分子量およびそれらの分布を、水性ゲル透
過クロマトグラフーと低い角度のレーザー光線の散乱
(LALLS)との組み合わせにより決定した。
【0097】ポリマー中のフルオロフォアの百分率を、
次の式により決定した: (ポリマーの吸光/g)/(クマリンIIbの吸光/
g)×100%
【0098】
【表2】 染料% Mnww 増幅度 U=− -1 n ポリマーC 22 108,000 259,000 1.39 50.8 (実施例5から) ポリマーC2 22 337,000 787,000 1.33 158.5実施例7 互いに対して相補的である2つの蛍光染料を含有するポ
リマーの調製 2gのヒドロキシエチルメタクリレートを8mlのジメ
チルアセトアミド中に溶解し、20mgのAIBNを添
加し、反応フラスコを排気し、排気し、高い純度の窒素
でガス化し、この方法を3回反復し、この混合物を65
℃に加熱し、そして15時間反応させる。冷却後、10
mlのDMSOおよび10mgのテトラメチルローダミ
ンイソチオシアネートをこの粗製溶液に添加し、そして
80℃において6時間撹拌した。次いで250mgのフ
ルオレセインイソチオシアネートを添加し、そしてこの
混合物を80℃においてさらに15時間撹拌した。この
生成物を酢酸エチル中の粗製溶液から沈澱させ、吸引濾
過し、そしてエタノール/エーテル中で2回再沈澱さ
せ、そして高真空下に乾燥した。
【0099】粗製ポリマーを実施例5に記載するように
限外ろ過した。
【0100】水/メタノールの中にpH11において溶
解し、500nmで励起したポリマーの放射スペクト
ル、すなわち、蛍光の吸光度最大は、575nm、ロー
ダミンの放射波長、において広い肩を示し、これは量子
収率の27%に寄与した。(その寄与は、73%の合計
の量子収率に相当する合計の領域の積分から計算し
た)。したがって、フルオレセインからローダミンへの
効率よいエネルギーの転移が起こり、その結果ローダミ
ンは増感されるようになる。549.4nmにおいて励
起した、すなわち、吸光最大におけるローダミンの直接
励起の、同一溶液は、その最大が574.7nmであり
かつその量子収率が30%である放射を示した。
【0101】実施例8 結合可能なポリマーの染料の合成 この手順は実施例5からのポリマーCの手順に類似した
が、追加の200mgの実施例4からの反応性モノマー
を添加した。1gの
【0102】
【化20】
【0103】3−(クロロスルホニル)安息香酸およ
び、30分後、0.5gのトリエチルアミンをDMSO
を含有するポリマー溶液に添加し、この混合物を室温に
おいて1反応させ、そして生成物を沈澱させ、そして実
施例5に記載するように限外ろ過した。
【0104】実施例9 100μgの配列CTC GGA TCC CAT C
TT CTC CCCTGA GTC TGT[合成は
N.D.シンハ(Shinha)およびR.M.クック
(Cook)、核酸の研究(Nucleic Acid
s Research)16、2659(1988)に
従う]のアミノリンクオリゴヌクレオチドを300μl
の炭酸塩緩衝液(pH9)の中に溶解し、そして200
μlの炭酸塩緩衝液中の過剰の実施例8に従うポリマー
の蛍光染料を添加する。この反応は室温において60時
間かけて実施する。仕上げはバイロラド−バイオ−ゲル
(Biorad−Bio−Gel)P4のゲル濾過によ
るか、あるいはRP18の逆相高性能液体クロマトグラ
フィーによりトリエチルアンモニウムアセテート/アセ
トニトリルを溶離剤として使用することによって実施す
る。
【0105】実施例10 100μlの配列AT CTA CTG GCT CT
T TTT TTTTTT TTT TTT TTT
TTT TTT TTT Tのアミノリンクオリゴヌク
レオチドを200μlの炭酸塩緩衝液(pH9)の中に
溶解し、そして200μlの炭酸塩緩衝液中の過剰の実
施例8に従うポリマーの蛍光染料を添加し、そしてこの
混合物を室温において60時間撹拌する。仕上げのため
に、反応混合物全体をポリA−セファロース4Bカラム
(5ml)(ファーマシア)に適用する。結合しない染
料を適用緩衝液(A)(下を参照、20ml)を使用し
て洗浄除去し、このカラムを溶離緩衝液(B)(下を参
照、30ml)で洗浄し、そしてカップリング生成物を
最後に溶離緩衝液(C)(下を参照、40ml)を使用
して洗浄除去する。
【0106】適用緩衝液(A):1.513gのトリ
ス、10.23gのNaCl、0.56gのEDTAを
750mlの水中に溶解し、そしてこの溶液をホルムア
ミドで1リットルにする。
【0107】溶離緩衝液(B):7.45gのKClを
100mlの適用緩衝液A中に溶解する。
【0108】溶離緩衝液(C):3.7gのKClおよ
び50mlのホルムアミドを適用緩衝液Aで100ml
にする。
【0109】DNAプローブ試験においてこうして標識
したアミノリンクオリゴヌクレオチドを使用することに
よって、モノマーの蛍光染料で標識したDNAプローブ
と比較して増加した感度が達成される。
【0110】実施例11 免疫学的試験系におけるポリマーの蛍光染料の使用 10mgの実施例8に従うポリマーの染料を10mlの
0.5モルの炭酸塩/重炭酸塩の緩衝液の中にpH9.
0において溶解する。5mlの炭酸塩緩衝液pH9.0
(0.5モル)中の5mgのホスホジエステラーゼ[シ
グマ(Sigma)からのガラガラヘビの毒から]を添
加し、この混合物を室温において4時間撹拌し、次いで
冷蔵庫の中で反応を一夜続ける。次いでpHを1NのN
aOHで11とし、そして粗製の溶液をクロマトグラフ
ーにかける(pH11の0.02モルの炭酸塩緩衝液中
のファーマシアからのセファクリルS−500、16m
mのカラム直径、高さ100cm)。
【0111】500mlの炭酸塩緩衝液が通過した後、
カラムを1000mlの水中の2.5%強度のアンモニ
ア溶液で洗浄した。
【0112】200mlの溶離体積において第1ピーク
はPDE活性*および蛍光を含有する。
【0113】転化しない染料および転化しないPDEは
後に溶離される。
【0114】*PDE活性についての試験: 400μlの溶離液 600μlの0.1モルのトリス緩衝液pH8.8 200μlの0.3モルのマグネシウムアセテートおよ
び 1000μlの1ミリモルのビス(p−ニトロフェニ
ル)ホスフェートを105分間37℃において反応させ
ると、黄色が発生する。
【0115】本発明の主な特徴および態様は、次の通り
である。
【0116】1、式(I)
【0117】
【化21】 [A]a−[B]b−[C]c−[D]d (I) 式中、Aは水溶性構成ブロックであり、Bはエステル、
酸アミド、ウレタン、尿素および/またはチオ尿素の基
を経て共有結合した蛍光染料の分子であり、Cは芳香族
の構成ブロックまたは第2蛍光染料であり、該第2蛍光
染料はエステル、酸アミド、ウレタン、尿素および/ま
たはチオ尿素の基を経て共有結合しており、そして蛍光
染料Bに対して相補的であり、 Dはモノマーの構成ブ
ロックであり、該構成ブロックはタンパク質におよび、
必要に応じて、可能ならば成分Bおよび/またはCに、
共有結合し、そしてa、b、cおよびdは、成分A、
B、CおよびDの重量%を表し、これらは合計100重
量%である、のポリマーの染料。
【0118】2、成分Cは蛍光染料であり、前記蛍光染
料は、励起後、ある波長の範囲の光を放射し、前記範囲
は特定の蛍光染料Bがその最大吸収を有する波長と±2
0nmだけ異なる、上記第1項記載のポリマーの染料。
【0119】3、成分Aはアクリル酸、メタクリル酸、
アクリルアミド、メタアクリルアミドまたはそれらの誘
導体である、上記第1項記載のポリマーの染料。
【0120】4、成分Cは、スチレン、α−メチルスチ
レン、式(XII)
【0121】
【化22】
【0122】式中、R19は水素またはメチルであり、R
20はCH2またはSO2であり、mは0または1であり、
そしてZはハロゲン、SO2−CH2−CH2−ハロゲ
ン、OMe、SO−CH3またはメチルであり、ここで
Meは1当量の金属である、の化合物、1−ビニルナフ
タレン、2−ビニルナフタレン、1−ビニルカルバゾー
ル、式(XII)の化合物に類似するが、芳香族の親構
造としてナフタレンまたはカルバゾールを含有する化合
物または式(XIII)
【0123】
【化23】
【0124】式中、R21は水素、SO3H、COOH、
SO3MeまたはCOOMeであり、ここでMeは1当
量の金属であり、そして は水素またはメチルである、の芳香族アミン、フェノー
ル、芳香族ヒドロキシカルボン酸、ヒドロキシスルホン
酸、アミノカルボン酸およびアミノスルホン酸から誘導
された(メト)アクリルアミドまたは(メト)アクリレ
ートである、上記第1項記載のポリマーの染料。
【0125】5、成分Dは(メト)アクロイルクロライ
ド、N−ヒドロキシ−スクシニミジル(メト)アクリレ
ート、N−ヒドロキシ−フタリミジル(メト)アクリレ
ート、N−(メト)アクロイルベンゾトリアゾール、3
−または4−イソチオシアナトフェニル(メト)アクリ
レート、2−イソチオシアナトエチル(メト)アクリレ
ート、イソチオシアナトイソプロペニルベンゼン、イソ
プロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネー
ト、ビニルオキシランまたは(メト)アクリル酸とカー
ボジイミドとの組み合わせである、上記第1項記載のポ
リマーの染料。
【0126】6、Dは抗体、抗原ハプテンまたは核酸に
共有結合している、上記第1項記載のポリマーの染料。
【0127】7、aは0〜90重量%であり、bは5〜
50重量%であり、cは5〜89.99重量%であり、
そしてdは0.01〜10重量%である,上記第1項記
載のポリマーの染料。
【0128】8、成分BはローダミンBであり、そして
成分Cはフルオレセインである、上記第1項記載のポリ
マーの染料。
【0129】9、成分A〜Dをフリーラジカル重合する
ことからなる、上記第1項記載のポリマーの染料を調製
する方法。
【0130】10、フリーラジカルは過酸化物またはア
ゾ化合物である、上記第9項記載の方法。
【0131】11、ジメチルスルホキシドまたはジメチ
ルホルムアミドを溶媒として使用する、上記第9項記載
の方法。
【0132】12、上記第1項記載のポリマーの染料を
使用する、生物学的物質を標識する方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス−ウルリヒ・ジークムント ドイツ連邦共和国デー4150クレーフエルト 1・ローンシユトラーセ100 (72)発明者 ヘルベルト・フクル ドイツ連邦共和国デー5060ベルギツシユグ ラートバツハ2・ゲマルケンベーク9 (72)発明者 アントニウス・レツベルデイング ドイツ連邦共和国デー5600ブツペルタール 1・アムローム105 (72)発明者 エベルハルト・クツカート ドイツ連邦共和国デー5090レーフエルクー ゼン1・アムシエルフエンブラント67 (72)発明者 ブルーノ・ベーマー ドイツ連邦共和国デー5060ベルギツシユグ ラートバツハ2・マクス−プランク−シユ トラーセ53 (72)発明者 トーマス・ベツカー ドイツ連邦共和国デー4000デユツセルドル フ1・フオービンケルアレー28 (72)発明者 ギユンター・フランケ ドイツ連邦共和国デー5653ライヒリンゲン 1・ランドラト−トリムボルン−シユトラ ーセ60

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(I) 【化1】 [A]a−[B]b−[C]c−[D]d (I) 式中、 Aは水溶性構成ブロックであり、 Bはエステル、酸アミド、ウレタン、尿素および/また
    はチオ尿素の基を経て共有結合した蛍光染料の分子であ
    り、 Cは芳香族の構成ブロックまたは第2蛍光染料であり、
    該第2蛍光染料はエステル、酸アミド、ウレタン、尿素
    および/またはチオ尿素の基を経て共有結合しており、
    そして蛍光染料Bに対して相補的であり、 Dはモノマ
    ーの構成ブロックであり、該構成ブロックはタンパク質
    におよび、必要に応じて、可能ならば成分Bおよび/ま
    たはCに、共有結合し、そしてa、b、cおよびdは、
    成分A、B、CおよびDの重量%を表し、これらは合計
    100重量%である、のポリマーの染料。
  2. 【請求項2】 成分A〜Dをフリーラジカル重合するこ
    とからなる、請求項1のポリマーの染料を調製する方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1のポリマーの染料を使用する、
    生物学的物質を標識する方法。
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