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技術 ナノ粒子

出願人 クロミション・リミテッド
発明者 マケアン,マーク・クリストファーターナー,マイケル・エル
出願日 2015年7月20日 (6年5ヶ月経過) 出願番号 2017-502854
公開日 2017年8月3日 (4年5ヶ月経過) 公開番号 2017-521534
状態 特許登録済
技術分野 ポリオキシメチレン、炭素-炭素結合重合体
主要キーワード 流れの可視化 共役架橋 重金属種 内側シェル ポリマー骨格鎖 非架橋コポリマー 共役骨格 ハイブリッド無機
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題・解決手段

π共役架橋ポリマーから形成されたナノ粒子を含むナノ粒子組成物、ならびにその製造方法およびその用途が開示される。ナノ粒子組成物中に形成される架橋性質により、ナノ粒子組成物は、高度の製造の柔軟性および制御性を提供すると共に、画像化および電子機器用途の目的のために容易な精製が可能である。

概要

背景

現在、フォトルミネッセンス共役ポリマーナノ粒子(CPN)は、生物学的イメージングから消費者電子機器に至る用途において、量子ドット(QD)の魅力的代替物とみなされている。

QDは、これまで、細胞によりQDが内在化され、それにより個々の細胞小器官が染色され得るいくつかのin vitroおよびin vivo生体イメージング用途において有望であった。しかしながら、QDは、毒性重金属種(例えばカドミウムおよび鉛)を放出し得るin vivo酸化分解が起こる可能性があることによって、最終的に人間に対して使用することができず、または長期の細胞追跡用途において使用することができない。さらに、そのような重金属の使用は、ある特定の領域において厳しく制限されており、したがってより毒性の低い代替物の必要性が強調される。

CPNは、毒性関連の欠点の多くを回避しながら、小さいサイズ(約10〜200nm)であり、可視領域にわたり調整可能な光安定性のあるフォトルミネッセンスを有し、および水中での安定な分散体として単離され得る能力を持つといった、QDの望ましい特性の多くを示す。

Behrendtら(Polym. Chem., 2013, 4, 1333−1336)は、ポリフルオレン非架橋コポリマー上に存在するある割合のアルキル側鎖を、より親水性の側鎖と置き換えることが、得られる非架橋CPNのサイズおよび光学特性に大きな影響を与えることを開示している。

Behrendtら(J. Mater. Chem. C, 2013, 1, 3297−3304)は、塩基性条件下で架橋可能であるペンダントトリエトキシシリル側鎖を有するポリフルオレンから形成された、ハイブリッド無機有機複合ナノ粒子を開示している。

CN101323781Aは、水溶性ポリマーから作製された外側シェルと、共役蛍光性構造である内側シェルと、内側シェルと外側シェルとの間の架橋とを有するナノ蛍光ミクロスフェアを開示している。

Zhangら(Gaofenzi Xuebao (2013), (4), 426−435)は、溶媒キラリティ移動技術による、超分岐共役ポリマーのキラルおよび蛍光ナノ粒子の調製を開示している。

現在までなされた進展にもかかわらず、QDの代替物としてのフォトルミネッセンス性CPNの最大限の可能性を実現し得るには、そのより広範な利用における制限因子を検討することが必要である。これには、改善された生成プロセス、より高度の製造管理、および生物学的用途における使用のための高い純度が含まれる。

本発明は、上記を念頭に置いて考案された。

概要

π共役架橋ポリマーから形成されたナノ粒子を含むナノ粒子組成物、ならびにその製造方法およびその用途が開示される。ナノ粒子組成物中に形成される架橋の性質により、ナノ粒子組成物は、高度の製造の柔軟性および制御性を提供すると共に、画像化および電子機器用途の目的のために容易な精製が可能である。

目的

本発明の第2の態様によれば、本明細書において定義されるナノ粒子組成物を形成する方法であって、エマルション重合ミニエマルション重合または分散重合技術によりナノ粒子を形成し、ナノ粒子の水性懸濁液を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

π共役架橋ポリマーから形成された複数のナノ粒子を含むナノ粒子組成物であって、前記π共役架橋ポリマーは、a)80〜99.9モル%のπ共役モノマーと、b)以下に示される式I:(式中、Z1およびZ2は、モノマー部分であり、Yは、存在しないか、結合であるか、または架橋基である)を有する、0.1〜20モル%の架橋剤とを含む、ナノ粒子組成物。

請求項2

式Iの前記架橋剤が、π共役している、請求項1に記載のナノ粒子組成物。

請求項3

前記架橋剤が、以下に示される式II:(式中、Yは、存在しないか、結合であるか、または架橋基である)を有する、請求項1または2に記載のナノ粒子組成物。

請求項4

Yが、存在しない、請求項1、2または3のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物。

請求項5

前記架橋剤が、以下に示される式III:を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物。

請求項6

前記π共役モノマーが、それぞれ独立して、以下に示される式IV:(式中、R1およびR2は、それぞれ独立して、基:−X−Q(式中、Xは、(1〜30C)アルキレン、(2〜30C)アルケニレン、(2〜30C)アルキニレン、−[(CH2)2−O]n−、−[O−(CH2)2]n−、−(CH2)m(CF2)n−、および−[O−Si(Rz)2]n−(式中、Rzは、(1〜4C)アルキルであり、nは、1から30であり、mは、0から30である)からなる群から選択され、Qは、水素メチルヒドロキシルカルボキシ、(1〜4C)アルコキシカルボニルアミノ、−C=CH2、−C≡CH、−SH、−ビオチン、−ストレプトアビジン、−CF3、ならびにアクリレートエポキシおよびスチレンから選択される重合性基から選択される末端基である)であり;またはR1およびR2は、それらが結合している炭素原子一緒になって環を形成するように連結されている)を有する部分を含む、請求項1から5のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物。

請求項7

前記π共役モノマーが、それぞれ独立して、以下に示される式V:(式中、A1およびA2は、独立して、存在しないか、または以下の部分:のいずれか1つから選択され、式中、R3およびR4は、それぞれ独立して、基:−X1−Q1(式中、X1は、(1〜30C)アルキレン、(2〜30C)アルケニレン、(2〜30C)アルキニレン、−[(CH2)2−O]n−、−[O−(CH2)2]n−、−(CH2)m(CF2)n−、および−[O−Si(Rz)2]n−(式中、Rzは、(1〜4C)アルキルであり、nは、1から30であり、mは、0から30である)からなる群から選択され、Q1は、水素、メチル、ヒドロキシル、カルボキシ、(1〜4C)アルコキシカルボニル、アミノ、−C=CH2、−C≡CH、−SH、−ビオチン、−ストレプトアビジン、−CF3、ならびにアクリレート、エポキシおよびスチレンから選択される重合性基から選択される末端基である)であり;Mは、Ir、Pt、Rh、Re、Ru、Os、Cr、Cu、PdおよびAuから選択される金属であり;Lは、ハロ、N、O、S、SiもしくはPから選択される1つもしくは複数のヘテロ原子任意選択で含む(1〜30C)ヒドロカルビル、または(1〜4C)アルキル、ハロ、アリールもしくはヘテロアリールから選択される1つもしくは複数の置換基で任意選択で置換されたアリールもしくはヘテロアリール基からなる群から独立して選択される配位子であり;pは、1から4である)に従う構造を有する、請求項1から6のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物。

請求項8

前記π共役モノマーが、それぞれ独立して、下記式VI:(式中、R1およびR2は、請求項6において定義される通りであり;A1およびA2は、請求項7において定義される通りである)により定義される構造を有する、請求項1から7のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物。

請求項9

A1およびA2が、独立して、存在しないか、または以下の部分:(式中、R3、R4、M、Lおよびpは、請求項7において定義される通りである)のいずれか1つから選択される、請求項7または8に記載のナノ粒子組成物。

請求項10

A1またはA2が、存在しない、請求項7、8、または9のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物。

請求項11

A1およびA2の両方が存在しない、請求項7から10のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物。

請求項12

R1およびR2が、それぞれ独立して、基:−X−Q(式中、XおよびQは、請求項6において定義された通りである)である、請求項6から11のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物。

請求項13

XおよびX1が、存在する場合、(1〜30C)アルキレン、(2〜30C)アルケニレン、(2〜30C)アルキニレン、−[(CH2)2−O]n−または−[O−(CH2)2]n−(式中、nは、1から30である)からなる群から独立して選択され;QおよびQ1が、存在する場合、独立して、水素、メチル、ヒドロキシル、カルボキシ、(1〜4C)アルコキシカルボニル、アミノ、−C=CH2または−C≡CHから選択される末端基であり;Mが、存在する場合、Ir、Pt、Rh、Re、Ru、Os、Cr、Cu、PdおよびAuから選択される金属であり;Lが、存在する場合、ハロ、N、O、S、SiもしくはPから選択される1つもしくは複数のヘテロ原子を任意選択で含む(1〜30C)ヒドロカルビル、または(1〜4C)アルキル、ハロ、アリールもしくはヘテロアリールから選択される1つもしくは複数の置換基で任意選択で置換されたアリールもしくはヘテロアリール基からなる群から独立して選択される配位子であり;pが、存在する場合、1から4である、請求項7から12のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物。

請求項14

XおよびX1が、存在する場合、(1〜20C)アルキレン、−[(CH2)2−O]n−または−[O−(CH2)2]n−(式中、nは、1から20である)からなる群から独立して選択され;QおよびQ1が、存在する場合、独立して、水素、メチル、ヒドロキシル、カルボキシ、(1〜4C)アルコキシカルボニルおよびアミノから選択される末端基であり;Mが、存在する場合、Ir、Pt、Cr、Cu、PdおよびAuから選択される金属であり;Lが、存在する場合、(1〜4C)アルキル、ハロ、アリールまたはヘテロアリールから選択される1つまたは複数の置換基で任意選択で置換されたアリールまたはヘテロアリールからなる群から独立して選択される配位子であり;pが、存在する場合、1から4である、請求項7から13のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物。

請求項15

XおよびX1が、存在する場合、(1〜20C)アルキレン、−[(CH2)2−O]n−または−[O−(CH2)2]n−(式中、nは、1から20である)からなる群から独立して選択され;QおよびQ1が、存在する場合、独立して、水素、メチル、(1〜2C)アルコキシカルボニルおよびヒドロキシルから選択される末端基であり;Mが、存在する場合、Irであり;Lが、存在する場合、アリールまたはヘテロアリールから選択される1つまたは複数の置換基で任意選択で置換されたアリールまたはヘテロアリールからなる群から独立して選択される配位子であり;pが、存在する場合、1から2である、請求項7から14のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物。

請求項16

XおよびX1が、存在する場合、(4〜12C)アルキレンまたは−[(CH2)2−O]n−(式中、nは、1から15である)からなる群から独立して選択され;QおよびQ1が、存在する場合、独立して、水素、(1〜2C)アルコキシカルボニルおよびメチルから選択される末端基であり;Mが、存在する場合、Irであり;Lが、存在する場合、フェニルまたは6員へテロアリールから選択される1つまたは複数の置換基で任意選択で置換された、フェニルまたは6員ヘテロアリールからなる群から独立して選択される配位子であり;pが、存在する場合、1から2である、請求項7から15のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物。

請求項17

前記π共役架橋ポリマーが、以下の構造:の少なくとも1つから選択される、80〜99.9モル%のπ−共役モノマーを含む、請求項1に記載のナノ粒子組成物。

請求項18

前記架橋剤が、以下の構造:を有する、請求項1から17のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物。

請求項19

請求項1から18のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物を形成する方法であって、エマルション重合ミニエマルション重合または分散重合技術によりナノ粒子を形成し、ナノ粒子の水性懸濁液を提供するステップを含む、方法。

請求項20

前記ナノ粒子が、クロスカップリング重合反応(例えば鈴木および/またはスティル反応)により形成される、請求項19に記載の方法。

請求項21

前記ナノ粒子の水性懸濁液を精製するステップをさらに含む、請求項19または20に記載の方法。

請求項22

前記ナノ粒子の水性懸濁液が、前記ナノ粒子の水性懸濁液を少なくとも1種の有機溶媒と接触させることにより精製される、請求項21に記載の方法。

請求項23

前記少なくとも1種の有機溶媒が、極性および非極性溶媒からなる群から選択される、請求項22に記載の方法。

請求項24

前記少なくとも1種の有機溶媒が、メタノールである、請求項22または23に記載の方法。

請求項25

生物学的なイメージング若しくはセンシングまたは非生物学的なイメージング若しくはセンシング、LED光ダウンコンバージョン偽造防止符号化、ディスプレイ細胞分類/フローサイトメトリー、長期細胞追跡、および流れの可視化からなる群から選択される1つまたは複数の用途における、請求項1から18のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物の使用。

請求項26

分散媒体全体に分散された、請求項1から18のいずれか1項に記載のナノ粒子組成物を含むナノ粒子分散体

技術分野

0001

[緒言]
本発明は、π共役架橋ポリマーから形成されたナノ粒子を含むナノ粒子組成物、ならびにその製造方法およびその使用に関する。

背景技術

0002

現在、フォトルミネッセンス共役ポリマーナノ粒子(CPN)は、生物学的イメージングから消費者電子機器に至る用途において、量子ドット(QD)の魅力的代替物とみなされている。

0003

QDは、これまで、細胞によりQDが内在化され、それにより個々の細胞小器官が染色され得るいくつかのin vitroおよびin vivo生体イメージング用途において有望であった。しかしながら、QDは、毒性重金属種(例えばカドミウムおよび鉛)を放出し得るin vivo酸化分解が起こる可能性があることによって、最終的に人間に対して使用することができず、または長期の細胞追跡用途において使用することができない。さらに、そのような重金属の使用は、ある特定の領域において厳しく制限されており、したがってより毒性の低い代替物の必要性が強調される。

0004

CPNは、毒性関連の欠点の多くを回避しながら、小さいサイズ(約10〜200nm)であり、可視領域にわたり調整可能な光安定性のあるフォトルミネッセンスを有し、および水中での安定な分散体として単離され得る能力を持つといった、QDの望ましい特性の多くを示す。

0005

Behrendtら(Polym. Chem., 2013, 4, 1333−1336)は、ポリフルオレン非架橋コポリマー上に存在するある割合のアルキル側鎖を、より親水性の側鎖と置き換えることが、得られる非架橋CPNのサイズおよび光学特性に大きな影響を与えることを開示している。

0006

Behrendtら(J. Mater. Chem. C, 2013, 1, 3297−3304)は、塩基性条件下で架橋可能であるペンダントトリエトキシシリル側鎖を有するポリフルオレンから形成された、ハイブリッド無機有機複合ナノ粒子を開示している。

0007

CN101323781Aは、水溶性ポリマーから作製された外側シェルと、共役蛍光性構造である内側シェルと、内側シェルと外側シェルとの間の架橋とを有するナノ蛍光ミクロスフェアを開示している。

0008

Zhangら(Gaofenzi Xuebao (2013), (4), 426−435)は、溶媒キラリティ移動技術による、超分岐共役ポリマーのキラルおよび蛍光ナノ粒子の調製を開示している。

0009

現在までなされた進展にもかかわらず、QDの代替物としてのフォトルミネッセンス性CPNの最大限の可能性を実現し得るには、そのより広範な利用における制限因子を検討することが必要である。これには、改善された生成プロセス、より高度の製造管理、および生物学的用途における使用のための高い純度が含まれる。

0010

本発明は、上記を念頭に置いて考案された。

0011

本発明の第1の態様によれば、π共役架橋ポリマーから形成された複数のナノ粒子を含むナノ粒子組成物であって、π共役架橋ポリマーは、
a)80〜99.9モル%のπ共役モノマーと、
b)以下に示される式I:



(式中、
Z1およびZ2は、モノマー部分であり、
Yは、存在しないか、結合であるか、または架橋基である)
を有する、0.1〜20モル%の架橋剤と
を含む、ナノ粒子組成物が提供される。

0012

本発明の第2の態様によれば、本明細書において定義されるナノ粒子組成物を形成する方法であって、エマルション重合ミニエマルション重合または分散重合技術によりナノ粒子を形成し、ナノ粒子の水性懸濁液を提供するステップを含む、方法が提供される。

0013

本発明の第3の態様によれば、本明細書において定義される方法により得ることができる、得られる、または直接的に得られるナノ粒子組成物が提供される。

0014

本発明の第4の態様によれば、本明細書において定義される1つまたは複数の用途における、本明細書において定義されるナノ粒子組成物の使用が提供される。

0015

本発明の第5の態様によれば、分散媒体全体に分散された、本明細書において定義されるようなナノ粒子組成物を含むナノ粒子分散体が提供される。

実施例

0016

[定義]
別段に指定されない限り、本明細書および特許請求の範囲において使用される次の用語は、以下に記載される次の意味を有する。

0017

本明細書において、「スティル反応」(スティルカップリングとしても知られる)への言及は、パラジウムにより触媒される有機スズ化合物およびsp2混成有機ハライド関与する周知の化学反応カップリングを示す。この反応は、有機合成において広く使用される。共役ポリマー系の生成のためのスティル重合反応の使用は、例えば、Chem. Rev. 2011, 111, 1493−1528に記載されている。一般的反応スキームを以下に示す。
(R)3Sn−R1+X−R2→R1−R2
式中、
Rは、(1〜6C)アルキル等のヒドロカルビル置換基であり;
R1およびR2は、共に、カップリングされるモノマー単位であり;
Xは、反応基、典型的にはCl、Br、I等のハライド、またはトリフレート、CF3SO3−等の擬ハライドである。

0018

鈴木反応」への言及は、アリールボロン酸またはビニル−ボロン酸と、アリール−ハライドまたはビニル−ハライドとの周知の有機反応を示す。鈴木反応は、典型的には、パラジウム(0)錯体触媒により触媒される。この反応は、化学分野において周知であり、以下に示される一般的反応スキームに従う。

0019

この反応はまた、ハライドの代わりにトリフレート(OTf)等の擬ハライドを用いても生じる。ボロン酸の代わりにボロン酸エステルおよび有機トリフルオロボレート塩が使用されてもよい。ポリマー合成の場合、R1およびR2は、モノマー単位を表す。

0020

ヒドロカルビル」という用語は、直鎖および分岐鎖両方の、アルキル、アルケニルおよびアルキニル基を含む。

0021

アルキレン」という用語は、直鎖および分岐鎖アルキレン基の両方を含む。「プロピレン」等の個々のアルキレン基への言及は、直鎖型のみに特定され、「イソプロピレン」等の個々の分岐鎖アルキレン基への言及は、分岐鎖型のみに特定される。例えば、「(1〜20C)アルキレン」は、(1〜14C)アルキレン、(1〜12C)アルキレン、プロピレン、イソプロピレンおよびt−ブチレンを含む。本明細書において言及される他の基にも、同様の規則が適用される。

0022

アルケニレン」および「アルキニレン」という用語は、直鎖および分岐鎖両方の、アルケニルおよびアルキニル基を含む。

0023

「アリール」という用語は、本明細書において使用される場合、フェニルナフタレンまたはアントラセン環を指す。一実施形態において、「アリール」は、フェニルまたはナフタレンであり、特にフェニルである。

0024

ヘテロアリール」または「ヘテロ芳香族」という用語は、1個または複数(例えば1〜4個、特に1個、2個または3個)のヘテロ原子(例えばN、O、P、S、Si、Ge、AsまたはSe)を組み込んだ、芳香族単環式二環式または三環式環を意味する。ヘテロアリール基の例は、5個から18個の環員を含有する単環式、二環式および三環式基である。ヘテロアリール基は、例えば、5員もしくは6員単環式環、8員、9員もしくは10員二環式環、または15員、16員、17員もしくは18員三環式環であってもよい。好適には、二環式または三環式環系における各環は、5個または6個の環原子を含む。

0025

ポリマーに関して本明細書において使用される「架橋」という用語は、線形または超分岐ポリマー包含しない。超分岐ポリマーのポリマー「分岐」は、全て単一の焦点から生じている。対照的に、本発明の一部を形成する架橋ポリマーポリマーストランドは、全て単一の焦点に集束しない。むしろ、本発明の一部を形成する架橋ポリマーのストランドは、ポリマー全体を通して互いに無作為に架橋しており、架橋部位のいずれも、超分岐ポリマーの意味における単一の焦点を表すことはない。さらに、本発明の一部を形成するポリマー内において、所与の架橋部位から4つ以上のポリマー鎖が生じており、一方、超分岐ポリマー内の単一の焦点(または他の分岐点)は、3配位のみである。さらに、本発明の一部を形成する架橋ポリマーは、全ての溶媒(水性、有機、極性および非極性溶媒を含む)に不溶となる程度まで架橋しており、一方、超分岐ポリマーは、一般的に可溶である。

0026

[本発明の組成物
上述されたように、本発明は、π共役架橋ポリマーから形成された複数のナノ粒子を含むナノ粒子組成物であって、π共役架橋ポリマーは、
a)80〜99.9モル%のπ共役モノマーと、
b)以下に示される式I:



(式中、
Z1およびZ2は、モノマー部分であり、
Yは、存在しないか、結合であるか、または架橋基である)
を有する、0.1〜20モル%の架橋剤と
を含むナノ粒子組成物を提供する。

0027

本発明のナノ粒子組成物は、最新技術と比較していくつかの利点を提供する。原則として、本発明の組成物を形成するナノ粒子は、π共役架橋ポリマーから形成される。π共役架橋ポリマー自体は、π共役モノマーの骨格を備え、架橋部分がπ共役骨格に沿って散在している。架橋部分の構造は、1つのモノマーが2つのポリマー骨格鎖にわたるような構造である。したがって、ポリマーの構築中、π共役骨格鎖への架橋部分の組み込みが、架橋部分の両側でのさらなるπ共役骨格鎖の拡大のための直接的な部位を提供する。したがって、本発明のナノ粒子組成物を形成するポリマー内の架橋は、モノマー単位の連結中にin−situで形成され、これは、架橋度が単に架橋剤の濃度を変更することによって容易に調節され得ることを意味する。そのπ共役構造により、この種の架橋ポリマーは、良好な電子非局在化特性を提供する。そのようなポリマーはまた、架橋剤を介した隣接骨格鎖間の電子非局在化の可能性を提供する。上述の架橋のこの直接的なin−situ形成とは対照的に、先行技術のCPNは、ある特定の条件下で架橋されやすい、特別に修飾されたペンダント側鎖を有するモノマーから形成されるポリマーの調製に焦点を置いている。実行可能な方法ではあるが、そのような手法は、必然的に、骨格鎖をそれらの間の架橋を誘導するのに好適な条件下に置く前に、ポリマー骨格鎖を形成する最初のステップを必要とする。この複数ステップの手法は、本発明の組成物を形成するポリマーを調製するために使用される手法より複雑であり、ポリマー鎖間の架橋度は、制御するのがはるかにより困難である。

0028

製造の単純性および調整可能性とは別に、本発明の一部を形成するπ共役架橋ポリマーは、はるかにより高いレベルの純度を示すナノ粒子組成物を得るのに適している。不溶性の架橋剤は、π共役架橋ポリマーが溶媒和性溶媒と接触した際に膨潤を示すように、ナノ粒子組成物を水および有機溶媒に不溶性とする。このようにポリマーを膨潤させることにより、触媒および他の試薬等のポリマーネットワーク内に捕捉された不純物は、洗浄によって容易に除去され得る。したがって、先行技術の組成物とは異なり、得られる高純度フォトルミネッセンス性ナノ粒子組成物は、生体イメージング等の生物学的用途、および他のin vivoプロセスにおける使用に極めて好適である。

0029

式Iを考慮して、Z1は、第1のポリマー鎖を形成するように、π共役ポリマーおよび芳香族モノマー重合することができる。Z2は、第1のポリマー鎖の隣に第2のポリマー鎖を形成し、それにより2つの隣接するポリマー鎖を互いに架橋するように、π共役ポリマーおよび芳香族モノマーと重合することができる。したがって、Z1およびZ2は、本明細書において定義されるモノマーの一部または全てを形成する部分の例のいずれかから独立して選択され得る。一実施形態において、Z1およびZ2は、π共役している。別の実施形態において、Z1およびZ2は、芳香族である。

0030

さらに式Iを考慮して、Z1および/またはZ2は、(π共役モノマーへの結合のための)3つ以上の共有結合点を有してもよい。例えば、Z1および/またはZ2は、3つの共有結合点を有してもよいことを理解されたい。

0031

さらに式Iを考慮して、Yは、任意の好適な架橋基であってもよく、またπ共役または非π共役であってもよい。例示的な架橋基は、原子(例えばO、S)、金属(例えば、Ir、Pt、Rh、Re、Ru、Os、Cr、Cu、Pd、Au)または他の基(例えば、−SiR2−、−CH=CH−、−C6H4−)を含む。Yは、結合である場合、単結合または二重結合であってもよい。Yが存在しない場合、Z1は、Z2に直接結合し、例えば、Z1は、Z2に縮合している、または共通の(共有の)スピロ炭素原子によってそれに結合している。

0032

式(I)の架橋剤は、様々な形態をとり得る。特に、Yは、存在しなくてもよく、結合であってもよく、または架橋基であってもよい。

0033

Yが存在しない(ならびにZ1およびZ2が互いに直接連結している)場合、架橋剤は、下記式(Ia):



に従う構造を有し得る。
そのような架橋剤の例は、これらに限定されないが、



を含む。
そのような実施形態において、Z1がZ2に縮合している、またはZ1およびZ2が1つもしくは複数の共通する原子を共有するという意味で、Z1はZ2に直接結合していてもよい。

0034

Yが結合(単結合または二重結合)である場合、架橋剤は、下記式(Ib):



に従う構造を有し得る。
そのような架橋剤の例は、これらに限定されないが、



を含む。

0035

Yが架橋基である場合、架橋基は、π共役または非π共役であってもよい。π共役架橋基を有する架橋剤の例は、これらに限定されないが、



を含む。
非π共役架橋基を有する架橋剤の例は、これらに限定されないが、



を含む。

0036

ある特定の実施形態において、Yが架橋基である場合、架橋基は、追加的なモノマー部分Znを含んでもよい。そのような実施形態において、Yは、下記式(A):



(式中、Y1は、本明細書において定義されるような架橋基であり;
Zは、モノマー部分であり、本明細書において定義されるZ1またはZ2に関して定義された通りであり;
nは、1またはそれ超(例えば1または2)である)に従う構造を有し得る。
一実施形態において、nは1であり、架橋剤は、下記式(Ic):



に従う構造を有し得る。
Y1がπ共役架橋基である場合、この種の例示的架橋剤は、これらに限定されないが、



を含む。
代替として、Y1が芳香族架橋基である場合、この種の例示的架橋剤は、これらに限定されないが、



を含む。
代替として、式(Ic)の架橋剤は、(π共役モノマーへの結合のための)異なる数の共有結合点を有してもよい。例えば、架橋剤は、以下に示すように、5つ、7つ、8つまたは9つの共有結合点を含有してもよい。

0037

別の実施形態において、モノマー部分Z1およびZ2のそれぞれは、2つの別個の結合によりYに結合してもよい。この種の架橋剤は、以下に示される式(Id):



に従う構造を有し得る。
一実施形態において、Yが式A中で定義された通りである場合、架橋剤は、下記式(Id’):



(式中、Y1は、本明細書において定義されるような架橋基であり;
Zは、モノマー部分であり、本明細書において定義されるZ1またはZ2に関して定義された通りである)
に従う構造を有し得る。
Y1が芳香族架橋基である場合、この種の例示的架橋剤は、これらに限定されないが、



を含む。
代替として、式(Id’)の架橋剤は、(π共役モノマーへの結合のための)異なる数の共有結合点を有してもよい。例えば、架橋剤は、4つ(Zは共有結合点を有さない)、5つ、7つ、8つまたは9つの共有結合点を含有してもよい。

0038

一実施形態において、Yは、式(A)において定義された通りであり、nは、2である。そのような実施形態において、架橋剤は、下記式(Ie):



(式中、Y1は、本明細書において定義されるような架橋基であり;
各Zは、独立してモノマー部分であり、本明細書において定義されるZ1またはZ2に関して定義された通りである)
に従う構造を有し得る。
Y1が非π共役架橋基である場合、そのような架橋剤の例は、これらに限定されないが、



を含む。

0039

一実施形態において、ナノ粒子組成物は、同一の架橋剤、または複数の異なる架橋剤を含む。

0040

別の実施形態において、Yが架橋基である場合、前記架橋基は、追加的なモノマー部分Zを含まない。そのような実施形態において、Z1およびZ2は、架橋剤中に存在する唯一のモノマー部分である。

0041

別の実施形態において、架橋剤は、以下に示される式II:



(式中、
Yは、存在しないか、結合であるか、または架橋基である)
を有する。

0042

一実施形態において、Yは、存在せず、したがってZ1は、Z2に直接結合し、例えば、Z1は、Z2に縮合している、または1つもしくは複数の共通の(共有の)原子(例えばスピロ炭素原子)によってそれに結合している。好適には、Z1は、共通のスピロ炭素原子によってZ2に結合している。

0043

別の実施形態において、架橋剤は、以下に示される式IIIを有する。

0044

好適には、架橋剤は、以下の構造を有する。

0045

ナノ粒子組成物は、80〜99.9モル%の1つまたは複数のπ共役モノマーを含む。重合してナノ粒子を形成し得る任意の好適なπ共役モノマーが使用され得る。

0046

一実施形態において、本発明のπ共役ポリマーは、炭素間三重結合をまったく含まない。したがって、一態様において、本発明は、炭素間三重結合をまったく含まないπ共役架橋ポリマーに関する。炭素間三重結合中の電子は、π電子が完全に非局在化していない立体構造を生成する。

0047

業者には、架橋π共役ポリマーを形成するために使用されるモノマー単位が、単独で、または組み合わせてπ共役環系を有するモノマーを提供すること、異なる化学部分の選択を含み得ることが理解される。

0048

単独で、または任意の好適な組合せでモノマー単位内に存在し得る好適なπ共役環系の例は、単環式アリール基(例えばフェニル環)、多環式アリール環系(例えばフルオレン環系ナフチル環)、単環式へテロアリール環(例えばチオフェン環)もしくは多環式ヘテロアリール環系(例えばベンゾチアゾールベンゾジアザタゾール環、チエノ[3,2−b]チオフェン、もしくはピロロ[3,4−c]ピロール)、または他の共役ヘテロ環式環系(例えばピロロ−ピロール−1,4−ジオン環)を含み、各部分は、1つまたは複数の有機基、例えば1から30個の炭素原子任意選択で含み、1つまたは複数のヘテロ原子(例えばN、O、P、S、Si、Ge、AsまたはSe)を任意選択で含むヒドロカルビル置換基で任意選択で置換され、そのような部分の2つ以上が存在する場合、それらは、結合または原子結合(atom linkage)(例えばビアリールアミンまたはトリアリールアミン基の場合等)により互いに架橋され得る。

0049

π共役モノマーの一部または全てを形成し得る具体的な部分のさらなる例は、



(式中、R3およびR4は、それぞれ独立して、有機置換基(例えば、1から30個の炭素原子を任意選択で含み、1つもしくは複数のヘテロ原子(例えば、N、O、P、S、Si、Ge、AsもしくはSe)を任意選択で含むヒドロカルビル置換基、または芳香族もしくはヘテロ芳香族基)であり;
Mは、金属(例えば、Ir、Pt、Rh、Re、Ru、Os、Cr、Cu、Pd、またはAu)であり;
Lは、配位子(例えば、ハライド、または1から30個の炭素原子を任意選択で含み、1つもしくは複数のヘテロ原子(例えば、N、O、S、Si、もしくはP)を任意選択で含むヒドロカルビル置換基、または芳香族もしくはヘテロ芳香族基)であり;
上記構造のそれぞれは、1つまたは複数の有機置換基(例えば、1から30個の炭素原子を任意選択で含み、1つもしくは複数のヘテロ原子(例えば、N、O、P、S、Si、Ge、AsもしくはSe)を任意選択で含むヒドロカルビル置換基、または芳香族もしくはヘテロ芳香族基)で任意選択でさらに置換されていてもよい)を含む。

0050

一実施形態において、π共役モノマーは、それぞれ独立して、以下に示される式IV:



(式中、
R1およびR2は、それぞれ独立して、基:
−X−Q
(式中、
Xは、(1〜30C)アルキレン、(2〜30C)アルケニレン、(2〜30C)アルキニレン、−[(CH2)2−O]n−、−[O−(CH2)2]n−および−[O−Si(Rz)2]n(式中、Rzは、(1〜4C)アルキルであり、nは、1から30である)からなる群から選択され、
Qは、水素メチルヒドロキシルカルボキシ、(1〜4C)アルコキシカルボニルアミノ、−C=CH2、−C≡CH、−SH、−ビオチン、−ストレプトアビジン、ならびにアクリレートエポキシおよびスチレンから選択される重合性基から選択される末端基である)
であり;
またはR1およびR2は、それらが結合した炭素原子と一緒になって環を形成するように連結されている)
を有する部分を含む。

0051

別の実施形態において、π共役モノマーは、それぞれ独立して、以下に示される式V:



(式中、
R1およびR2は、上で定義された通りであり;
A1およびA2は、独立して、存在しないか、または以下の部分:



のいずれか1つから選択され、式中、R3およびR4は、それぞれ独立して、基:
−X1−Q1
(式中、
X1は、(1〜30C)アルキレン、(2〜30C)アルケニレン、(2〜30C)アルキニレン、−[(CH2)2−O]n−、−[O−(CH2)2]n−、および−[O−Si(Rz)2]n−(式中、Rzは、(1〜4C)アルキルであり、nは、1から30である)からなる群から選択され、
Q1は、水素、メチル、ヒドロキシル、カルボキシ、(1〜4C)アルコキシカルボニル、アミノ、−C=CH2、−C≡CH、−SH、−ビオチン、−ストレプトアビジン、ならびにアクリレート、エポキシまたはスチレンから選択される重合性基から選択される末端基である)
であり;
Mは、Ir、Pt、Rh、Re、Ru、Os、Cr、Cu、PdおよびAuから選択される金属であり;
Lは、ハロ、N、O、S、Si、Ge、AsもしくはPから選択される1つもしくは複数のヘテロ原子を任意選択で含む(1〜30C)ヒドロカルビル、または(1〜4C)アルキル、ハロ、アリールもしくはヘテロアリールから選択される1つもしくは複数の置換基で任意選択で置換されたアリールもしくはヘテロアリール基からなる群から独立して選択される配位子であり;
pは、1から4である)
により定義される構造を有する。

0052

別の実施形態において、π共役モノマーは、それぞれ独立して、下記式VIにより定義される構造を有する。



R1、R2、A1およびA2は、上で定義された通りである。

0053

別の実施形態において、A1およびA2は、独立して、存在しないか、または以下の部分:



(式中、R3、R4、M、Lおよびpは、上で定義された通りである)
のいずれか1つから選択される。

0054

別の実施形態において、A1およびA2の両方が存在しない。

0055

別の実施形態において、
XおよびX1は、存在する場合、(1〜30C)アルキレン、(2〜30C)アルケニレン、(2〜30C)アルキニレン、−[(CH2)2−O]n−、−[O−(CH2)2]n−および−[O−Si(Rz)2]n−(式中、Rzは、メチルであり、nは、1から30である)からなる群から独立して選択され;
QおよびQ1は、存在する場合、独立して、水素、メチル、ヒドロキシル、カルボキシ、(1〜4C)アルコキシカルボニル、アミノ、−C=CH2、−C≡CH、ならびにアクリレート、エポキシおよびスチレンから選択される重合性基から選択される末端基であり;
Mは、存在する場合、Ir、Pt、Rh、Re、Ru、Os、Cr、Cu、PdおよびAuから選択される金属であり;
Lは、存在する場合、ハロ、N、O、S、SiもしくはPから選択される1つもしくは複数のヘテロ原子を任意選択で含む(1〜30C)ヒドロカルビル、または(1〜4C)アルキル、ハロ、アリールもしくはヘテロアリールから選択される1つもしくは複数の置換基で任意選択で置換されたアリールもしくはヘテロアリール基からなる群から独立して選択される配位子であり;
pは、存在する場合、1から4である。

0056

別の実施形態において、
XおよびX1は、存在する場合、(1〜20C)アルキレン、(2〜20C)アルケニレン、(2〜20C)アルキニレン、−[(CH2)2−O]n−および−[O−(CH2)2]n−(式中、nは、1から20である)からなる群から独立して選択され;
QおよびQ1は、存在する場合、独立して、水素、メチル、ヒドロキシル、カルボキシ、(1〜4C)アルコキシカルボニル、アミノ、−C=CH2および−C≡CHから選択される末端基である。
Mは、存在する場合、Ir、Pt、Cr、Cu、PdおよびAuから選択される金属であり;
Lは、存在する場合、ハロ、N、O、もしくはSから選択される1つもしくは複数のヘテロ原子を任意選択で含む(1〜20C)ヒドロカルビル、または(1〜4C)アルキル、ハロ、アリールもしくはヘテロアリールから選択される1つもしくは複数の置換基で任意選択で置換されたアリールもしくはヘテロアリール基からなる群から独立して選択される配位子であり;
pは、存在する場合、1から4である。

0057

別の実施形態において、
XおよびX1は、存在する場合、(1〜20C)アルキレン、−[(CH2)2−O]n−および−[O−(CH2)2]n−(式中、nは、1から20である)からなる群から独立して選択され;
QおよびQ1は、存在する場合、独立して、水素、メチル、ヒドロキシル、カルボキシ、(1〜4C)アルコキシカルボニルおよびアミノから選択される末端基であり;
Mは、存在する場合、Ir、Pt、Cr、Cu、PdおよびAuから選択される金属であり;
Lは、存在する場合、(1〜4C)アルキル、ハロ、アリールまたはヘテロアリールから選択される1つまたは複数の置換基で任意選択で置換されたアリールまたはヘテロアリールからなる群から独立して選択される配位子であり;
pは、存在する場合、1から4である。

0058

別の実施形態において、
XおよびX1は、存在する場合、(1〜20C)アルキレン、−[(CH2)2−O]n−および−[O−(CH2)2]n−(式中、nは、1から20である)からなる群から独立して選択され;
QおよびQ1は、存在する場合、独立して、水素、メチル、(1〜2C)アルコキシカルボニルおよびヒドロキシルから選択される末端基であり;
Mは、存在する場合、Irであり;
Lは、存在する場合、アリールまたはヘテロアリールから選択される1つまたは複数の置換基で任意選択で置換されたアリールまたはヘテロアリールからなる群から独立して選択される配位子であり;
pは、存在する場合、1から2である。

0059

別の実施形態において、
XおよびX1は、存在する場合、(4〜12C)アルキレン、−[(CH2)2−O]n−および−[O−(CH2)2]n−(式中、nは、1から15である)からなる群から独立して選択され;
QおよびQ1は、存在する場合、独立して、水素、メチル、(1〜2C)アルコキシカルボニルおよびヒドロキシルから選択される末端基であり;
Mは、存在する場合、Irであり;
Lは、存在する場合、フェニルまたは6員へテロアリールから選択される1つまたは複数の置換基で任意選択で置換された、フェニルまたは6員ヘテロアリールからなる群から独立して選択される配位子であり;
pは、存在する場合、1から2である。

0060

別の実施形態において、
XおよびX1は、存在する場合、(4〜12C)アルキレンおよび−[(CH2)2−O]n−(式中、nは、1から15である)からなる群から独立して選択され;
QおよびQ1は、存在する場合、独立して、水素、(1〜2C)アルコキシカルボニルおよびメチルから選択される末端基であり;
Mは、存在する場合、Irであり;
Lは、存在する場合、フェニルまたは6員へテロアリールから選択される1つまたは複数の置換基で任意選択で置換された、フェニルまたは6員ヘテロアリールからなる群から独立して選択される配位子であり;
pは、存在する場合、1から2である。

0061

上述された実施形態のいずれにおいても、Xおよび/またはX1はまた、−(CH2)m(CF2)n−(式中、mは、0から30であり、nは、1から30である)であってもよく、Qおよび/またはQ1はまた、−CF3であってもよい。

0062

別の実施形態において、π共役モノマーは、以下の構造のいずれかからそれぞれ独立して選択される。

0063

別の実施形態において、π共役モノマーは、以下の構造のいずれかからそれぞれ独立して選択される。

0064

別の実施形態において、ナノ粒子組成物は、水性懸濁液である。水性媒体は、ナノ粒子が分散される水系ビヒクルを提供する。媒体は、溶解した材料および他の水混和性溶媒等の追加的な成分を含んでもよい。好適には、水性媒体は、水である。最も好適には、水性媒体は、精製水である。

0065

別の実施形態において、ナノ粒子組成物を形成するナノ粒子は、20〜400nmの粒子サイズ(Z平均、DLSにより測定される)を有する。好適には、ナノ粒子組成物を形成するナノ粒子は、30〜400nmの粒子サイズを有する。より好適には、ナノ粒子は、30〜300nm未満の粒子サイズを有する。さらにより好適には、ナノ粒子は、30〜250nm未満の粒子サイズを有する。さらにより好適には、ナノ粒子は、30〜200nm未満の粒子サイズを有する。最も好適には、ナノ粒子は、30〜100nm未満の粒子サイズを有する。

0066

別の実施形態において、ナノ粒子組成物を形成するナノ粒子は、20〜400nmの粒子サイズを有する。より好適には、ナノ粒子は、20〜300nm未満の粒子サイズを有する。さらにより好適には、ナノ粒子は、20〜250nm未満の粒子サイズを有する。さらにより好適には、ナノ粒子は、20〜200nm未満の粒子サイズを有する。最も好適には、ナノ粒子は、20〜100nm未満の粒子サイズを有する。

0067

別の実施形態において、ナノ粒子組成物を形成するナノ粒子は、10〜400nmの粒子サイズを有する。より好適には、ナノ粒子は、10〜300nm未満の粒子サイズを有する。さらにより好適には、ナノ粒子は、10〜250nm未満の粒子サイズを有する。さらにより好適には、ナノ粒子は、10〜200nm未満の粒子サイズを有する。最も好適には、ナノ粒子は、10〜100nm未満の粒子サイズを有する。

0068

別の実施形態において、本発明の一部を形成するポリマーは、10から800、より好ましくは20から600の重合度を有する。

0069

別の実施形態において、ナノ粒子組成物は、1〜10モル%の架橋剤を含む。好適には、ナノ粒子組成物は、2〜8モル%の架橋剤を含む。より好適には、ナノ粒子組成物は、3〜7モル%の架橋剤を含む。最も好適には、ナノ粒子組成物は、4.5〜5.5モル%の架橋剤を含む。

0070

別の実施形態において、本発明のナノ粒子組成物は、粒子を懸濁状態に維持するために、安定剤をさらに含んでもよい。例えば、当該技術分野において知られている非イオン性カチオン性またはアニオン性安定剤等の、任意の好適な安定剤が使用され得る。好適な安定剤の具体例は、非イオン性安定剤、例えば、Triton Xシリーズオクチルフェノールエトキシレート、Tergitolシリーズのノニルフェノールエトキシレート(Dow Chemical Company);Brijシリーズのポリオキシエチレングリコールアルキルエーテル、Superonicシリーズ、Tweenシリーズのポリソルベート界面活性剤(Croda);Pluronicシリーズのエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドベースとしたブロックコポリマー(BASF);Tetronicシリーズのエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドをベースとした四官能性ブロックコポリマー、Lutensolシリーズ(BASF);Igepalシリーズ、RhodasurfシリーズおよびAntaroxシリーズ(Rhodia);ならびにMerpolシリーズ(Stepan Co.)を含む。

0071

別の実施形態において、ナノ粒子組成物は、アニオン性安定剤、例えばドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、および/またはカチオン性安定剤、例えばセチルトリメチルアンモニウムブロミド(CTAB)をさらに含む。

0072

[本発明の分散体]
上述されたように、本発明はまた、分散媒体全体に分散された本明細書において定義されるようなナノ粒子組成物を含む、ナノ粒子分散体を提供する。

0073

一実施形態において、分散媒体は液体(例えば、水またはモノマーの溶液)である。分散体が生物学的用途に意図される場合、水性分散媒体が特に好適となり得る。

0074

代替として、分散媒体は、固体(例えばポリマーマトリックス)であってもよい。分散媒体がポリマーマトリックスである分散体は、LEリン光体としての使用に特に好適となり得る。

0075

別の実施形態において、ナノ粒子分散体は、ナノ粒子組成物の投入量が高くなるように調製され得る。好適には、分散媒体中のナノ粒子の濃度は、15mM以上である。より好適には、分散媒体中のナノ粒子の濃度は、20mM以上である。好適には、分散媒体中のナノ粒子の濃度は、25mM以上である。上述の濃度は、重合反応に使用された最初のモノマー濃度に基づき、モノマーからポリマーへの100%の変換を仮定している。

0076

代替として、対象となる用途に応じて、ナノ粒子分散体は、より希薄であってもよい。一実施形態において、分散媒体(例えば水)中のナノ粒子の濃度は、15mg/ml以下である。そのような分散体は、生物学的用途において特に有用となり得る。

0077

代替の実施形態において、分散媒体(例えばポリマーマトリックス)中のナノ粒子の濃度は、5wt%以下である。好適には、分散媒体中のナノ粒子の濃度は、3wt%以下である。より好適には、分散媒体中のナノ粒子の濃度は、1wt%以下である。そのような分散体は、ナノ粒子がLEDリン光体として使用されている用途に適用され得る。

0078

[本発明の方法]
上述されたように、本発明はまた、本明細書において定義されるナノ粒子組成物を形成する方法であって、エマルション重合、ミニエマルション重合または分散重合技術によりナノ粒子を形成し、ナノ粒子の水性懸濁液を提供するステップを含む、方法を提供する。

0079

エマルション重合、ミニエマルション重合および分散重合技術は、当業者に知られている。

0080

エマルション重合の場合、モノマー成分が、触媒(例えば、Pd(PPh3)4、IPr*PdTEACl2またはPd2(dba)3/P(o−tol)3)と共に、好適な有機溶媒(例えば、クロロベンゼントルエンまたはキシレン)中に溶解される。次いで、この溶液は、水、水酸化テトラエチルアンモニウム溶液(水中40%)および好適な乳化剤の水性媒体に添加される。任意の好適な乳化剤、例えばSDS、Triton X102、Brij L23、および/またはTween 20等が使用され得る。得られたエマルションは、撹拌および/または超音波照射され、エマルションを、好適にはミニエマルションを形成し得る。次いで、エマルション混合物は、30℃から100℃の間の温度まで(Pd(PPh3)4、Pd2(dba)3/P(o−tol)3の場合、好適には70℃から95℃の間、より好適には80℃から95℃の間であり;IPr*PdTEACl2の場合、理想的には30℃である)、ある期間(例えば1時間から2日間)穏やかに加熱され、ポリマーナノ粒子を形成し得る。加熱温度は、使用される触媒系に依存することが当業者に理解される(本明細書の実施例の項の通り)。

0081

一実施形態において、ナノ粒子は、鈴木カップリングまたはスティルカップリング反応により形成される。そのようなカップリング反応は、当該技術分野において知られている。

0082

別の実施形態において、ナノ粒子は、本明細書において定義されるようなπモノマー部分を、本明細書において定義されるような事前に調製された架橋部分と反応させることにより形成される。

0083

別の実施形態において、方法は、ナノ粒子の水性懸濁液を精製するステップをさらに含む。好適には、ナノ粒子の水性懸濁液は、ナノ粒子の水性懸濁液を少なくとも1種の有機溶媒と接触させることにより精製される。

0084

別の実施形態において、ナノ粒子の水性懸濁液を少なくとも1種の好適な有機溶媒と接触させることは、ナノ粒子の沈殿をもたらす。次いで、沈殿したナノ粒子が遠心分離され、次いで上澄みがデカンテーションされて、精製されたナノ粒子を得ることができる。任意選択で、精製されたナノ粒子が水中に再懸濁され、次いで精製プロセスが繰り返されてもよい。

0085

別の実施形態において、ナノ粒子が親油性である場合、少なくとも1種の有機溶媒は、水と混和性極性溶媒(例えばメタノール)である。

0086

別の実施形態において、ナノ粒子が親水性である場合、少なくとも1種の有機溶媒は、非極性溶媒である。

0087

[ナノ粒子組成物の使用]
上述されたように、本発明はまた、生物学的なイメージング若しくはセンシングまたは非生物学的なイメージング若しくはセンシング、LED光ダウンコンバージョン偽造防止符号化、ディスプレイ細胞分類/フローサイトメトリー、長期細胞追跡、および流れの可視化からなる群から選択される1つまたは複数の用途における、本明細書において定義されるナノ粒子組成物の使用を提供する。

0088

一実施形態において、ナノ粒子組成物は、in vivoまたはin vitro画像化または感知用途において使用される。

0089

ここで、参照および例示のみを目的として、添付の図を参照しながら本発明の実施例を説明する。

図面の簡単な説明

0090

水(実線)またはTHF(破線)中の実施例1の架橋ナノ粒子のDLS粒子サイズヒストグラムを示す図である。
水(実線)またはTHF(破線)中の実施例1の架橋ナノ粒子のUV/Visスペクトルを示す図である。
水(実線)またはTHF(破線)中の実施例1の架橋ナノ粒子のPLスペクトルを示す図である。
水(実線)およびTHF(破線)分散媒中の実施例2の架橋ナノ粒子のDLS粒子サイズヒストグラムを示す図である。
実施例2の架橋ナノ粒子のUV/Vis(破線)およびPL(実線)スペクトルを示す図である。
実施例3の架橋ナノ粒子の、水(実線)またはTHF(破線)中の架橋リン光性ナノ粒子のDLSサイズヒストグラムを示す図である。
水(実線)またはTHF(破線)中の実施例3の架橋ナノ粒子のUV/Visスペクトルを示す図である。
水(実線)またはTHF(破線)中の実施例3の架橋ナノ粒子のPLスペクトルを示す図である。
水(実線)およびTHF(破線)中の実施例4の架橋ナノ粒子のDLSサイズヒストグラムを示す図である。
水中の実施例5の架橋ナノ粒子のDLSサイズヒストグラムを示す図である。
水(破線)およびTHF(実線)中の実施例6の架橋ナノ粒子のDLSサイズヒストグラムを示す図である。
実施例4(図12a)、5(図12b)および6(図12c)の架橋ナノ粒子の吸収および発光スペクトルを示す図である。

0091

[実施例1]
<架橋PFOナノ粒子
(合成)
以下に示されるスキーム1および表1を参照して、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)(50.0mg)および脱イオン水(10mL)をシュレンク管に移し、得られた溶液を、アルゴンを20分間吹き込むことにより脱気した。モノマーA(表1を参照されたい)、架橋剤B(表1を参照されたい)およびモノマーC(58.6mg、9.12×10−2mmol)をトルエン(1mL)中に溶解し、これにヘキサデカン(78μL)もまた添加し、この溶液を同様に5分間脱気した。テトラキストリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(2.2mg、9.13×10−3mmol)をモノマー溶液に添加し、次いでこれを反応槽に移した。氷浴で冷却しながら2分間超音波照射(Cole Parmer 750W超音波処理機、マイクロチップを装着、22%出力)することにより、反応混合物乳化した。シュレンク管を再び封止し、ミニエマルションを72℃に加熱し、続いて1M水酸化ナトリウム水溶液(365μL)を添加し、反応混合物を16時間撹拌した。室温に冷却した後、反応槽のキャップを外し、エマルションを5時間撹拌して、残留トルエンを除去した。

0092

0093

界面活性剤の除去およびDLS分析(水中のナノ粒子))
400μLの粗ナノ粒子懸濁液のアリコートを、1.6mLの脱イオン水で希釈し、これにAmberlite XAD−2樹脂(20mg、2×2mLの水で事前洗浄)を添加した。懸濁液を室温で15分間振盪してから、ナノ粒子懸濁液をデカンテーションした。このAmberlite XAD−2精製ステップを繰り返し(この時点以降懸濁液は振盪により気泡しなかった)、グラスウールを通して濾過してから、Malvern Zetasizer Nano ZSを使用して粒子サイズの動的光散乱(DLS)分析を行った。結果を表2および図1に示す。

0094

0095

(DLS分析(THF中のナノ粒子))
200μLの粗ナノ粒子懸濁液のアリコートを、1.3mLのトルエンの添加により凝集させ、遠心分離(14,000rpm、1分)および上澄みのデカンテーションによりポリマーを単離した。空気中でポリマーを乾燥させて残留メタノールを除去してから、テトラヒドロフラン(THF、1mL)中に溶解した。Malvern Zetasizer Nano ZSを使用して、得られた懸濁液を直接測定した。結果を表3および図1に示す。

0096

0097

(UV/Vis分析(水またはTHF中のナノ粒子))
Amberlite XAD−2での処理による界面活性剤の除去後、40μLのナノ粒子懸濁液を3mLの水で希釈した。この濃度でのナノ粒子のUV−Vis吸収スペクトルを、Varian Cary 55 5000UV−Vis−NIR分光光度計で室温で記録した。図2は、架橋PFOナノ粒子のUV/Visスペクトルを示す。

0098

光ルミネッセンス(PL)分析(水またはTHF中のナノ粒子))
Amberlite XAD−2での処理による界面活性剤の除去後、40μLのナノ粒子懸濁液を3mLの水で希釈した。PLスペクトルを、Varian Cary Eclipse蛍光光度計で記録した。図2は、架橋PFOナノ粒子のPLスペクトルを示す。

0099

(光ルミネッセンス(PL)分析(水中のナノ粒子))
Fluoromax−4分光蛍光光度計を使用して、光ルミネッセンス測定値を得た。バックグラウンド測定と同じ体積の水を使用して、水中のナノ粒子の希薄分散体(800μL、吸光度>1)に対して測定を行った。結果を表4に記載する。

0100

0101

[実施例2]
エチルエステル官能化架橋PFOナノ粒子>
(合成)
以下に示されるスキーム2を参照して、ドデシル硫酸ナトリウム(50.0mg)および脱イオン水(10mL)をシュレンク管に移し、得られた溶液を、アルゴンを20分間吹き込むことにより脱気した。架橋剤A(5.8mg、9.12×10−3mmol)、モノマーB(44.4mg、7.30×10−2mmol)およびモノマーC(58.6mg、9.12×10−2mmol)をトルエン(1mL)中に溶解し、これにヘキサデカン(78μL)もまた添加し、この溶液を同様に5分間脱気した。テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(2.2mg、9.13×10−3mmol)をモノマー溶液に添加し、次いでこれを反応槽に移した。氷浴で冷却しながら2分間超音波照射(Cole Parmer 750W超音波処理機、マイクロチップを装着、22%出力)することにより、反応混合物を乳化した。シュレンク管を再び封止し、ミニエマルションを72℃に加熱し、続いて1M水酸化ナトリウム水溶液(365μL)を添加し、反応混合物を16時間撹拌した。室温に冷却した後、反応槽のキャップを外し、エマルションを5時間撹拌して、残留トルエンを除去した。

0102

(DLS分析(水またはTHF中のナノ粒子))
実施例1に記載の一般的手順を使用して、界面活性剤の除去を行った。実施例1に記載の一般的手順を使用して、凝集およびTHF中への再懸濁を行った。分散媒として水またはTHFを使用して、実施例1のようにDLS分析を行った。結果を表5および図4に記載する。

0103

0104

(UV/VisおよびPL分析(水中のナノ粒子))
実施例1に記載の一般的UV/VisおよびPL分析手順を使用して、希薄水性分散体中のナノ粒子のUV/VisおよびPLスペクトルを記録した。結果を図5に示す。

0105

(PL分析(水中のナノ粒子))
実施例1に記載の一般的方法を使用して、PL測定値を得た。結果を表6に記載する。

0106

0107

[実施例3]
<架橋リン光性ナノ粒子>
(方法)
以下に示されるスキーム3および表7を参照して、ドデシル硫酸ナトリウム(50.0mg)および脱イオン水(10mL)をシュレンク管に移し、得られた溶液を、アルゴンを20分間吹き込むことにより脱気した。モノマーA(表7を参照されたい)、C(20.5mg、1.82×10−2mmol)およびD(58.6mg、9.12×10−2mmol)、ならびに架橋剤B(5.8mg、9.12×10−3mmol)をトルエン(1mL)中に溶解し、これにヘキサデカン(78μL)もまた添加し、この溶液を同様に5分間脱気した。テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(2.2mg、9.13×10−3mmol)をモノマー溶液に添加し、次いでこれを反応槽に移した。氷浴で冷却しながら2分間超音波照射(Cole Parmer 750W超音波処理機、マイクロチップを装着、22%出力)することにより、反応混合物を乳化した。シュレンク管を再び封止し、ミニエマルションを72℃に加熱し、続いて1M水酸化ナトリウム水溶液(365μL)を添加し、反応混合物を16時間撹拌した。室温に冷却した後、反応槽のキャップを外し、エマルションを5時間撹拌して、残留トルエンを除去した。

0108

0109

(DLS分析(水またはTHF中のナノ粒子))
実施例1に記載の一般的手順を使用して、界面活性剤の除去を行った。実施例1に記載の一般的手順を使用して、凝集およびTHF中への再懸濁を行った。分散媒として水またはTHFを使用して、実施例1のようにDLS分析を行った。結果を表8および図6に記載する。

0110

0111

(UV/VisおよびPL分析(水またはTHF中のナノ粒子))
実施例1に記載の一般的UV/VisおよびPL分析手順を使用して、希薄水性分散体またはTHF中のナノ粒子のUV/Vis(図7)およびPL(図8)スペクトルを記録した。

0112

(PL分析(水中のナノ粒子))
実施例1に記載の一般的方法を使用して、PL測定値を得た。結果を表9に記載する。

0113

0114

[実施例4]
<PEG3官能化10%架橋PFOナノ粒子>
(合成)
以下に示されるスキーム4を参照して、100mlの三口丸底フラスコ内で、水酸化テトラエチルアンモニウム溶液(水中40%)(0.1567g、0.4mmol)を、非イオン性界面活性剤Triton x−102(2.5g、脱イオン水中5wt%)の水溶液(50ml)に添加した。次いで、撹拌溶液に窒素ガスを吹き込むことにより、内容物を30分間脱気した。次いで、別個の10mlの二口丸底フラスコを使用して、有機溶媒中でモノマーを互いに混合してから、反応フラスコに加えた。9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジ−ボロン酸−ビス(1,3−プロパンジオールエステル(0.1151g、0.2mmol)、2,7−ジブロモ−9,9−ビス(2−(2−(2−メトキシエトキシエトキシエチル)フルオレン(0.0967g、0.16mmol)および2,2’,7,7’−テトラブロモ−9,9’−スピロビフルオレン(0.0126g、0.02mmol)を、キシレン(2ml)中に溶解した。モノマー溶液を脱気し、次いで触媒IPr*PdTEACl2(0.0095g、0.008mmol)を添加し、続いて得られた溶液をさらに脱気した。シリンジを使用して、モノマーと触媒の混合溶液を、30℃で維持されている主反応フラスコ内の撹拌されている界面活性剤と塩溶液の混合溶液中に移し、24時間撹拌および窒素ガス下に維持した。

0115

(DLS分析(水またはTHF中のナノ粒子))
500μlの試料を遠心分離バイアルに移し、1.5mlのメタノールを添加した。試料バイアルを14,000rpmで5分間遠心分離し、次いで液体をデカンテーションした。粗試料をメタノールで3回洗浄し、粒子のサイズを測定するためにTHF中に再分散させた。それ以上精製していない未処理生成物もまた調査した。結果を図9および表10に示す。水中のポリマーの濃度は、23μg/mlであった。

0116

0117

(光学特性)
表11および図12を参照すると、LM55は、370nmに最大バンドを示したが、β相は観察されなかった。

0118

0119

[実施例5]
<PEG3官能化5%架橋PFOナノ粒子>
(合成)
以下に示されるスキーム5を参照して、100mlの三口丸底フラスコ内で、水酸化テトラエチルアンモニウム溶液(水中40%)(0.1567g、0.4mmol)を、非イオン性界面活性剤Triton x−102(2.5g、脱イオン水中5wt%)の水溶液(50ml)に添加した。次いで、撹拌溶液に窒素ガスを吹き込むことにより、内容物を30分間脱気した。次いで、別個の10mlの二口丸底フラスコを使用して、有機溶媒中でモノマーを互いに混合してから、反応フラスコに加えた。9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジ−ボロン酸−ビス(1,3−プロパンジオール)エステル(0.1151g、0.2mmol)、2,7−ジブロモ−9,9−ジオクチルフルオレン(0.0768g、0.14mmol)、2,7−ジブロモ−9,9−ビス(2−(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)エチル)フルオレン(0.0242g、0.04mmol)および2,2’,7,7’−テトラブロモ−9,9’−スピロビフルオレン(0.0063g、0.01mmol)を、キシレン(2ml)中に溶解した。モノマー溶液を脱気し、次いで触媒IPr*PdTEACl2(0.0095g、0.008mmol)を添加し、続いて得られた溶液をさらに脱気した。シリンジを使用して、モノマーと触媒の混合溶液を、30℃で維持されている主反応フラスコ内の撹拌されている界面活性剤と塩溶液の混合溶液中に移し、24時間撹拌および窒素ガス下に維持した。

0120

(DLS分析(水またはTHF中のナノ粒子))
500μlの試料を遠心分離バイアルに移し、1.5mlのメタノールを添加した。試料バイアルを14,000rpmで5分間遠心分離し、次いで液体をデカンテーションした。粗試料をメタノールで3回洗浄し、粒子のサイズを測定するためにTHF中に再分散させた。それ以上精製していない未処理生成物もまた調査した。結果を図10および表12に示す。水中のポリマーの濃度は、23μg/mlであった。

0121

0122

(光学特性)
表13および図12を参照すると、LM56は、378nmに吸収ピークを示した。

0123

0124

[実施例6]
<PEG12官能化10%架橋PFOナノ粒子>
(合成)
以下のスキーム6を参照して、100mlの三口丸底フラスコ内で、水酸化テトラエチルアンモニウム溶液(水中40%)(0.1567g、0.4mmol)を、非イオン性界面活性剤Triton x−102(2.5g、脱イオン水中5wt%)の水溶液(50ml)に添加した。次いで、撹拌溶液に窒素ガスを吹き込むことにより、内容物を30分間脱気した。次いで、別個の10mlの二口丸底フラスコを使用して、有機溶媒中でモノマーを互いに混合してから、反応フラスコに加えた。9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジ−ボロン酸−ビス(1,3−プロパンジオール)エステル(0.1151g、0.2mmol)、2,7−ジブロモ−9,9−ビス(ポリエチレングリコールモノエーテル)フルオレン(0.2255g、0.16mmol)および2,2’,7,7’−テトラブロモ−9,9’−スピロビフルオレン(0.0126g、0.02mmol)を、キシレン(2ml)中に溶解した。モノマー溶液を脱気し、次いで触媒IPr*PdTEACl2(0.0095g、0.008mmol)を添加し、続いて得られた溶液をさらに脱気した。シリンジを使用して、モノマーと触媒の混合溶液を、30℃で維持されている主反応フラスコ内の撹拌されている界面活性剤と塩溶液の混合溶液中に移し、24時間撹拌および窒素ガス下に維持した。

0125

(DLS分析(水またはTHF中のナノ粒子))
500μlの試料を遠心分離バイアルに移し、1.5mlのメタノールを添加した。試料バイアルを14,000rpmで5分間遠心分離し、次いで液体をデカンテーションした。粗試料をメタノールで3回洗浄し、粒子のサイズを測定するためにTHF中に再分散させた。それ以上精製していない未処理生成物もまた調査した。結果を図11および表14に示す。水中のポリマーの濃度は、23μg/mlであった。

0126

0127

(光学特性)
表15および図12は、水中のLM02−6の光学特性の概要を示す。

0128

0129

[実施例7]
<5%の1,3−ジフェノキシプロパン架橋ポリフルオレンナノ粒子>
(合成)



シュレンク管内に、水(22.0mL)、ドデシル硫酸ナトリウム(110mg、382μmol)および1M水酸化ナトリウム水溶液(800μL、800μmol)を加えた。溶液をアルゴンで2時間パージした。バイアル内で、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジボロン酸ビス(1,3−プロパンジオール)エステル(111.7mg、200μmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン(87.8mg、160μmol)、1,3−ビス(3,5−ジブロモフェノキシ)プロパン(10.9mg、20μmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(4.6mg、5μmol)、トリ(o−トリルホスフィン(9.1mg、30μmol)、およびヘキサデカン(171μL、585μmol)を量した。バイアルをアルゴン充填グローブボックスに移し、ゴム栓で封止し、取り出した。トルエン(2.19mL)をバイアルに加え、均一溶液に達するまで懸濁液に超音波照射した。最初の水溶液を氷浴内で0℃に冷却し、超音波プローブを挿入し、トルエン溶液を速やかに水に注入した。溶液に1分間超音波照射し、30秒間撹拌し、さらに1分間超音波照射した。シュレンク管を封止し、50℃に予熱した油浴内に設置し、16時間撹拌した。シュレンク開封し、撹拌しながら、50℃でエマルション上に窒素ガスのストリームを通過させた。エマルションを室温に冷却し、脱イオン水を用いて体積を23.0mLに増加させ、グラスウールプラグを通して濾過した。エマルションは、白濁した薄緑色の溶液として得られた。DLS(水):Z平均=110nm、PdI=0.156、Dn=69nmおよびSD=21.0nm。UV−Vis吸収(水):λmax=379nm、λsec.=432nm、λonset=455nm。UV−VisPL(水):λmax=439nm、λsec.=467nm、λsec.=499nm、λsec.=534nm。

0130

[実施例8]
<5%の1,1’−ビフェニル架橋ポリフルオレンナノ粒子>
(合成)



シュレンク管内に、水(22.0mL)、ドデシル硫酸ナトリウム(110mg、382μmol)および1M水酸化ナトリウム水溶液(800μL、800μmol)を加えた。溶液をアルゴンで2時間パージした。バイアル内で、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジボロン酸ビス(1,3−プロパンジオール)エステル(111.7mg、200μmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン(87.8mg、160μmol)、3,3’,5,5’−テトラブロモ−1,1’−ビフェニル(9.4mg、20μmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(4.6mg、5μmol)、トリ(o−トリル)ホスフィン(9.1mg、30μmol)、およびヘキサデカン(171μL、585μmol)を秤量した。バイアルをアルゴン充填グローブボックスに移し、ゴム栓で封止し、取り出した。トルエン(2.19mL)をバイアルに加え、均一溶液に達するまで懸濁液に超音波照射した。最初の水溶液を氷浴内で0℃に冷却し、超音波プローブを挿入し、トルエン溶液を速やかに水に注入した。溶液に1分間超音波照射し、30秒間撹拌し、さらに1分間超音波照射した。シュレンク管を封止し、50℃に予熱した油浴内に設置し、16時間撹拌した。シュレンクを開封し、撹拌しながら、50℃でエマルション上に窒素ガスのストリームを通過させた。エマルションを室温に冷却し、脱イオン水を用いて体積を23.0mLに増加させ、グラスウールプラグを通して濾過した。エマルションは、白濁した薄緑色の溶液として得られた。DLS(水):Z平均=110nm、PdI=0.134、Dn=61nmおよびSD=21.7nm。UV−Vis吸収(水):λmax=378nm、λsec.=432nm、λonset=451nm。UV−VisPL(水):λmax=438nm、λsec.=466nm、λsec.=497nm、λsec.=534nm。

0131

[実施例9]
<5%の9,9’−(1,3−プロパンジイル)ビス[9−オクチル−9H−フルオレン]架橋ポリフルオレンナノ粒子>
(合成)



シュレンク管内に、水(22.0mL)、ドデシル硫酸ナトリウム(110mg、382μmol)および1M水酸化ナトリウム水溶液(800μL、800μmol)を加えた。溶液をアルゴンで2時間パージした。バイアル内で、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジボロン酸ビス(1,3−プロパンジオール)エステル(111.7mg、200μmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン(87.8mg、160μmol)、9,9’−(1,3−プロピルジイル)ビス[2,7−ジブロモ−9H−フルオレン−9−オクチル](18.3mg、20μmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(4.6mg、5μmol)、トリ(o−トリル)ホスフィン(9.1mg、30μmol)、およびヘキサデカン(171μL、585μmol)を秤量した。バイアルをアルゴン充填グローブボックスに移し、ゴム栓で封止し、取り出した。トルエン(2.19mL)をバイアルに加え、均一溶液に達するまで懸濁液に超音波照射した。最初の水溶液を氷浴内で0℃に冷却し、超音波プローブを挿入し、トルエン溶液を速やかに水に注入した。溶液に1分間超音波照射し、30秒間撹拌し、さらに1分間超音波照射した。シュレンク管を封止し、50℃に予熱した油浴内に設置し、16時間撹拌した。シュレンクを開封し、撹拌しながら、50℃でエマルション上に窒素ガスのストリームを通過させた。エマルションを室温に冷却し、脱イオン水を用いて体積を23.0mLに増加させ、グラスウールプラグを通して濾過した。エマルションは、白濁した薄緑色の溶液として得られた。DLS(水):Z平均=118nm、PdI=0.133、Dn=71.7nmおよびSD=24.6nm。UV−Vis吸収(水):λmax=383nm、λsec.=433nm、λonset=451nm。UV−VisPL(水):λmax=439nm、λsec.=466nm、λsec.=498nm、λsec.=535nm。

0132

[実施例10]
<5%の5’−フェニル−1,1’:3’,1’’−テルフェニル架橋ポリフルオレンナノ粒子>
(合成)



シュレンク管内に、水(22.0mL)、ドデシル硫酸ナトリウム(110mg、382μmol)および1M水酸化ナトリウム水溶液(800μL、800μmol)を加えた。溶液をアルゴンで2時間パージした。バイアル内で、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジボロン酸ビス(1,3−プロパンジオール)エステル(111.7mg、200μmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン(76.8mg、140μmol)、3,3’’,5,5’’−テトラブロモ−5’−(3,5−ジブロモフェニル)−1,1’:3’,1’’−テルフェニル(15.6mg、20μmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(4.6mg、5μmol)、トリ(o−トリル)ホスフィン(9.1mg、30μmol)およびヘキサデカン(171μL、585μmol)を秤量した。バイアルをアルゴン充填グローブボックスに移し、ゴム栓で封止し、取り出した。トルエン(2.19mL)をバイアルに加え、均一溶液に達するまで懸濁液に超音波照射した。最初の水溶液を氷浴内で0℃に冷却し、超音波プローブを挿入し、トルエン溶液を速やかに水に注入した。溶液に1分間超音波照射し、30秒間撹拌し、さらに1分間超音波照射した。シュレンク管を封止し、50℃に予熱した油浴内に設置し、16時間撹拌した。シュレンクを開封し、撹拌しながら、50℃でエマルション上に窒素ガスのストリームを通過させた。エマルションを室温に冷却し、脱イオン水を用いて体積を23.0mLに増加させ、グラスウールプラグを通して濾過した。エマルションは、白濁した薄緑色の溶液として得られた。DLS(水):Z平均=108nm、PdI=0.148、Dn=66nmおよびSD=22.5nm。UV−Vis吸収(水):λmax=380nm、λsec.=433nm、λonset=452nm。UV−VisPL(水):λmax=439nm、λsec.=467nm、λsec.=499nm、λsec.=535nm。

0133

[実施例11]
<5%の2,1,3−ベンゾチアジアゾール、35%の9,9−ジ(ウンデカン酸)フルオレンおよび5%の9,9’−スピロビフルオレン架橋ポリフルオレンナノ粒子>
(合成)



シュレンク管内に、水(22.0mL)、ドデシル硫酸ナトリウム(110mg、382μmol)および1M水酸化ナトリウム水溶液(1080μL、1080μmol)を加えた。溶液をアルゴンで2時間パージした。バイアル内で、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジボロン酸ビス(1,3−プロパンジオール)エステル(111.7mg、200μmol)、2,7−ジブロモ−9,9−ジ(ウンデカン酸)フルオレン(96.9mg、140μmol)、2,2’,7,7’−テトラブロモ−9,9’−スピロビフルオレン(12.6mg、20μmol)、4,7−ジブロモベンゾ[c]−1,2,5−チアジアゾール(5.9mg、20μmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(4.6mg、5μmol)、トリ(o−トリル)ホスフィン(9.1mg、30μmol)およびヘキサデカン(171μL、585μmol)を秤量した。バイアルをアルゴン充填グローブボックスに移し、ゴム栓で封止し、取り出した。トルエン(2.19mL)をバイアルに加え、均一溶液に達するまで懸濁液に超音波照射した。最初の水溶液を氷浴内で0℃に冷却し、超音波プローブを挿入し、トルエン溶液を速やかに水に注入した。溶液に1分間超音波照射し、30秒間撹拌し、さらに1分間超音波照射した。シュレンク管を封止し、50℃に予熱した油浴内に設置し、20時間撹拌した。シュレンクを開封し、撹拌しながら、50℃でエマルション上に窒素ガスのストリームを通過させた。エマルションを室温に冷却し、脱イオン水で体積を23.0mLに増加させ、グラスウールプラグを通して濾過した。エマルションは、白濁した暗緑色の溶液として得られた。DLS(水):Z平均=79.0nm、PdI=0.117、Dn=52.4nmおよびSD=15.3nm。UV−Vis吸収(水):λmax=380nm、λsec.=450nm、λonset=520nm。UV−VisPL(水):λmax=535nm、λsec.=424nm。

0134

[実施例12]
<40%のジ(t−ブチルヘキサノエート)フルオレンおよび5%の9,9’−スピロビフルオレン架橋ポリフルオレンナノ粒子>
(合成)



シュレンク管内に、水(22.0mL)、ドデシル硫酸ナトリウム(110mg、382μmol)および1M水酸化ナトリウム水溶液(800μL、800μmol)を加えた。溶液をアルゴンで2時間パージした。バイアル内で、9,9−ジオクチル−9H−フルオレン−2,7−ジボロン酸ビス(ピナコール)エステル(128.5mg、200μmol)、2,7−ジブロモ−9,9−ジ(t−ブチルヘキサノエート)フルオレン(106.3mg、160μmol)、2,2’,7,7’−テトラブロモ−9,9’−スピロビフルオレン(12.6mg、20μmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(5.8mg、5μmol)およびヘキサデカン(171μL、585μmol)を秤量した。バイアルをアルゴン充填グローブボックスに移し、ゴム栓で封止し、取り出した。トルエン(2.19mL)をバイアルに加え、均一溶液に達するまで懸濁液に超音波照射した。最初の水溶液を氷浴内で0℃に冷却し、超音波プローブを挿入し、トルエン溶液を速やかに水に注入した。溶液に1分間超音波照射し、30秒間撹拌し、さらに1分間超音波照射した。シュレンク管を封止し、72℃に予熱した油浴内に設置し、20時間撹拌した。シュレンクを開封し、撹拌しながら、50℃でエマルション上に窒素ガスのストリームを通過させた。エマルションを室温に冷却し、脱イオン水で体積を23.0mLに増加させ、グラスウールプラグを通して濾過した。エマルションは、白濁した薄緑色の溶液として得られた。DLS(水):Z平均=129nm、PdI=0.226、Dn=64nmおよびSD=23.4nm。UV−Vis吸収(水):λmax=384nm、λonset=441nm。UV−VisPL(水):λmax=430nm、λsec.=453nm、λsec.=484nm。

0135

[実施例13]
<5%の4,7−ビス(4−ヘキシルチオフェン−2−イル)ベンゾ[c][1,2,5]チアジアゾールおよび5%の9,9’−スピロビフルオレン架橋ポリフルオレンナノ粒子>
(合成)



シュレンク管内に、水(22.0mL)、ドデシル硫酸ナトリウム(110mg、382μmol)および1M水酸化ナトリウム水溶液(800μL、800μmol)を加えた。溶液をアルゴンで2時間パージした。バイアル内で、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジボロン酸ビス(1,3−プロパンジオール)エステル(111.7mg、200μmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン(76.8mg、140μmol)、2,2’,7,7’−テトラブロモ−9,9’−スピロビフルオレン(12.6mg、20μmol)、4,7−ビス(5−ブロモ−4−ヘキシル−2−チエニル)−2,1,3−ベンゾチアジアゾール(12.5mg、20μmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(4.6mg、5μmol)、トリ(o−トリル)ホスフィン(9.1mg、30μmol)およびヘキサデカン(171μL、585μmol)を秤量した。バイアルをアルゴン充填グローブボックスに移し、ゴム栓で封止し、取り出した。トルエン(2.19mL)をバイアルに加え、均一溶液に達するまで懸濁液に超音波照射した。最初の水溶液を氷浴内で0℃に冷却し、超音波プローブを挿入し、トルエン溶液を速やかに水に注入した。溶液に1分間超音波照射し、30秒間撹拌し、さらに1分間超音波照射した。シュレンク管を封止し、50℃に予熱した油浴内に設置し、20時間撹拌した。シュレンクを開封し、撹拌しながら、50℃でエマルション上に窒素ガスのストリームを通過させた。エマルションを室温に冷却し、脱イオン水で体積を23.0mLに増加させ、グラスウールプラグを通して濾過した。エマルションは、白濁した明赤色の溶液として得られた。DLS(水):Z平均=105nm、PdI=0.125、Dn=64.4nmおよびSD=20.8nm。UV−Vis吸収(水):λmax=382nm、λsec.=433nm、λsec.=514nm、λonset=620nm。UV−VisPL(水):λmax=621nm、λsec.=437nm。

0136

[実施例14]
<10%の4,7−ビス(4−ヘキシルチオフェン−2−イル)ベンゾ[c][1,2,5]チアジアゾールおよび5%の9,9’−スピロビフルオレン架橋ポリフルオレンナノ粒子>
(合成)



シュレンク管内に、水(22.0mL)、ドデシル硫酸ナトリウム(110mg、382μmol)および1M水酸化ナトリウム水溶液(800μL、800μmol)を加えた。溶液をアルゴンで2時間パージした。バイアル内で、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジボロン酸ビス(1,3−プロパンジオール)エステル(111.7mg、200μmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン(65.8mg、120μmol)、2,2’,7,7’−テトラブロモ−9,9’−スピロビフルオレン(12.6mg、20μmol)、(25.1mg、40μmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(4.6mg、5μmol)、トリ(o−トリル)ホスフィン(9.1mg、30μmol)およびヘキサデカン(171μL、585μmol)を秤量した。バイアルをアルゴン充填グローブボックスに移し、ゴム栓で封止し、取り出した。トルエン(2.19mL)をバイアルに加え、均一溶液に達するまで懸濁液に超音波照射した。最初の水溶液を氷浴内で0℃に冷却し、超音波プローブを挿入し、トルエン溶液を速やかに水に注入した。溶液に1分間超音波照射し、30秒間撹拌し、さらに1分間超音波照射した。シュレンク管を封止し、50℃に予熱した油浴内に設置し、20時間撹拌した。シュレンクを開封し、撹拌しながら、50℃でエマルション上に窒素ガスのストリームを通過させた。エマルションを室温に冷却し、脱イオン水で体積を23.0mLに増加させ、グラスウールプラグを通して濾過した。エマルションは、白濁した明赤色の溶液として得られた。DLS(水):Z平均=130nm、PdI=0.264、Dn=58.4nmおよびSD=20.9nm。UV−Vis吸収(水):λmax=382nm、λsec.=432nm、λsec.=515nm、λonset=623nm。UV−VisPL(水):λmax=625nm。

0137

[実施例15]
<2%の9,9−ジ(ウンデカン酸)フルオレン、5%の2,1,3−ベンゾチアジアゾール、33%のジ(ヘキサ−5−エン−1−イル)フルオレンおよび5%の9,9’−スピロビフルオレン架橋ポリフルオレンナノ粒子>
(合成)



シュレンク管内に、水(22.0mL)、ドデシル硫酸ナトリウム(110mg、382μmol)および1M水酸化ナトリウム水溶液(816μL、816μmol)を加えた。溶液をアルゴンで2時間パージした。バイアル内で、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジボロン酸ビス(1,3−プロパンジオール)エステル(111.7mg、200μmol)、2,7−ジブロモ−9,9−ジ(ウンデカン酸)フルオレン(5.5mg、8μmol)、2,2’,7,7’−テトラブロモ−9,9’−スピロビフルオレン(12.6mg、20μmol)、4,7−ジブロモベンゾ[c]−1,2,5−チアジアゾール(5.9mg、20μmol)、2,7−ジブロモ−9,9−ジ(ヘキサ−5−エン−1−イル)フルオレン(64.5mg、132μmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(4.6mg、5μmol)、トリ(o−トリル)ホスフィン(9.1mg、30μmol)およびヘキサデカン(171μL、585μmol)を秤量した。バイアルをアルゴン充填グローブボックスに移し、ゴム栓で封止し、取り出した。トルエン(2.19mL)をバイアルに加え、均一溶液に達するまで懸濁液に超音波照射した。最初の水溶液を氷浴内で0℃に冷却し、超音波プローブを挿入し、トルエン溶液を速やかに水に注入した。溶液に1分間超音波照射し、30秒間撹拌し、さらに1分間超音波照射した。シュレンク管を封止し、50℃に予熱した油浴内に設置し、20時間撹拌した。シュレンクを開封し、撹拌しながら、50℃でエマルション上に窒素ガスのストリームを通過させた。エマルションを室温に冷却し、脱イオン水で体積を23.0mLに増加させ、グラスウールプラグを通して濾過した。エマルションは、白濁した暗緑色の溶液として得られた。DLS(水):Z平均=101nm、PdI=0.166、Dn=55.1nmおよびSD=18.1nm。UV−Vis吸収(水):λmax=381nm、λsec.=453nm、λonset=522nm。UV−VisPL(水):λmax=530nm。

0138

[実施例16]
<CL−F8T2 CPN>
(合成)



シュレンク管内で、アルゴン下、ドデシル硫酸ナトリウム(50mg)を脱イオン水(10mL)中に溶解した。アルゴンを30分間吹き込むことにより、溶液を脱気した。別個のバイアル内で、モノマーA(58.6mg、9.12×10−2mmol)、モノマーB、モノマーC(表1中の量を参照されたい)、モノマーD(5.8mg、9.12×10−3mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(0.9mg、0.98×10−3mmol)およびトリ(o−トリル)ホスフィン(1.2mg、3.9×10−3mmol)を、トルエン(1mL)中に溶解した。ヘキサデカンを添加し(78μL)、アルゴンを5分間吹き込むことにより、混合物を脱気した。この時点後、次いでモノマー混合物をSDS溶液に注入した。ミニエマルションを促進するために、シュレンク管を氷浴に入れ、マイクロチップを装着した超音波処理機(Cole Parmer 750W超音波処理機、22%振幅)を使用して、2分間混合物に超音波照射した。管を再び封止し、次いで72℃まで加熱した。この温度に達したら、水酸化ナトリウムの1M水溶液(365μL)を添加し、反応混合物を16時間撹拌した。室温に冷却した後、シュレンク管を開封し、混合物を5時間撹拌して、残留トルエンを除去した。SDSを除去するために、400μLの得られたミニエマルションを1.6mLの脱イオン水で希釈し、水(2×2mL)で事前に洗浄されたAmberlite XAD−2(20mg)を添加した。混合物を室温で2時間撹拌し、Amberlite XAD−2を除去した。混合物が振盪されて発泡がそれ以上観察されなくなるまで、Amberlite XAD−2による処理を繰り返した。

0139

以下の表15は、使用したモノマーBおよびCの量を示す。以下の表16は、CL−F8T2 CPNの粒子サイズを示す。表17は、水およびTHF中のCL−F8T2 CPNの光学特性を示す。

0140

0141

0142

0143

[実施例17]
<5%のN,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジン架橋ポリフルオレンナノ粒子>
(合成)



シュレンク管内に、水(22.0mL)、ドデシル硫酸ナトリウム(110mg、382μmol)および1M水酸化ナトリウム水溶液(800μL、800μmol)を加えた。溶液をアルゴンで2時間パージした。バイアル内で、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジボロン酸ビス(1,3−プロパンジオール)エステル(111.7mg、200μmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン(87.8mg、160μmol)、N4,N4,N4’,N4’−テトラキス(4−ブロモフェニル)−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(16.1mg、20μmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(4.6mg、5μmol)、トリ(o−トリル)ホスフィン(9.1mg、30μmol)およびヘキサデカン(171μL、585μmol)を秤量した。バイアルをアルゴン充填グローブボックスに移し、ゴム栓で封止し、取り出した。トルエン(2.19mL)をバイアルに加え、均一溶液に達するまで懸濁液に超音波照射した。最初の水溶液を氷浴内で0℃に冷却し、超音波プローブを挿入し、トルエン溶液を速やかに水に注入した。溶液に1分間超音波照射し、30秒間撹拌し、さらに1分間超音波照射した。シュレンク管を封止し、50℃に予熱した油浴内に設置し、16時間撹拌した。シュレンクを開封し、撹拌しながら、50℃でエマルション上に窒素ガスのストリームを通過させた。エマルションを室温に冷却し、脱イオン水を用いて体積を23.0mLに増加させ、グラスウールプラグを通して濾過した。エマルションは、白濁した薄緑色の溶液として得られた。DLS(水):Z平均=112nm、PdI=0.150、Dn=72.5nmおよびSD=22.3nm。UV−Vis吸収(水):λmax=384nm、λsec.=433nm、λonset=452nm。UV−VisPL(水):λmax=438nm、λsec.=467nm、λsec.=496nm、λsec.=535nm。

0144

[実施例18]
<5%のピレン架橋ポリフルオレンナノ粒子>
(合成)



シュレンク管内に、水(22.0mL)、ドデシル硫酸ナトリウム(110mg、382μmol)および1M水酸化ナトリウム水溶液(800μL、800μmol)を加えた。溶液をアルゴンで2時間パージした。バイアル内で、9,9−ジオクチル−9H−フルオレン−2,7−ジボロン酸ビス(ピナコール)エステル(128.5mg、200μmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン(87.8mg、160μmol)、1,3,6,8−テトラブロモピレン(10.4mg、20μmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(4.6mg、5μmol)、トリ(o−トリル)ホスフィン(9.1mg、30μmol)およびヘキサデカン(171μL、585μmol)を秤量した。バイアルをアルゴン充填グローブボックスに移し、ゴム栓で封止し、取り出した。トルエン(2.19mL)をバイアルに加え、均一溶液に達するまで懸濁液に超音波照射した。最初の水溶液を氷浴内で0℃に冷却し、超音波プローブを挿入し、トルエン溶液を速やかに水に注入した。溶液に1分間超音波照射し、30秒間撹拌し、さらに1分間超音波照射した。シュレンク管を封止し、72℃に予熱した油浴内に設置し、20時間撹拌した。シュレンクを開封し、撹拌しながら、50℃でエマルション上に窒素ガスのストリームを通過させた。エマルションを室温に冷却し、脱イオン水で体積を23.0mLに増加させ、グラスウールプラグを通して濾過した。エマルションは、白濁した薄緑色の溶液として得られた。DLS(水):Z平均=103nm、PdI=0.141、Dn=71.5nmおよびSD=21.8nm。UV−Vis吸収(水):λmax=376nm、λsec.=432nm、λonset=452nm。UV−VisPL(水):λmax=439nm、λsec.=466nm、λsec.=498nm、λsec.=532nm。

0145

[実施例19]
<5%の5,10,15,20−テトラキス(4−ブロモフェニル)−21H,23H−ポルフィン亜鉛)架橋ポリフルオレンナノ粒子>
(合成)



シュレンク管内に、水(22.0mL)、ドデシル硫酸ナトリウム(110mg、382μmol)および1M水酸化ナトリウム水溶液(800μL、800μmol)を加えた。溶液をアルゴンで2時間パージした。バイアル内で、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジボロン酸ビス(1,3−プロパンジオール)エステル(111.7mg、200μmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン(87.8mg、160μmol)、5,10,15,20−テトラキス(4−ブロモフェニル)−21H,23H−ポルフィン(亜鉛)(19.9mg、20μmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(4.6mg、5μmol)、トリ(o−トリル)ホスフィン(9.1mg、30μmol)およびヘキサデカン(171μL、585μmol)を秤量した。バイアルをアルゴン充填グローブボックスに移し、ゴム栓で封止し、取り出した。トルエン(2.19mL)をバイアルに加え、均一溶液に達するまで懸濁液に超音波照射した。最初の水溶液を氷浴内で0℃に冷却し、超音波プローブを挿入し、トルエン溶液を速やかに水に注入した。溶液に1分間超音波照射し、30秒間撹拌し、さらに1分間超音波照射した。シュレンク管を封止し、50℃に予熱した油浴内に設置し、16時間撹拌した。シュレンクを開封し、撹拌しながら、50℃でエマルション上に窒素ガスのストリームを通過させた。エマルションを室温に冷却し、脱イオン水を用いて体積を23.0mLに増加させ、グラスウールプラグを通して濾過した。エマルションは、暗緑色の溶液として得られた。DLS(水):Z平均=95.0nm、PdI=0.135、Dn=64.1nmおよびSD=19.7nm。UV−Vis吸収(水):λmax=380nm、λsec.=396nm、λsec.=433nm、λsec.=550nm、λsec.=596nm、λonset=625nm。UV−VisPL(水):λmax=440nm、λsec.=466nm、λsec.=498nm、λsec.=532nm、λsec.=605nm、λsec.=650nm。

0146

[実施例20]
<5%の5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン(亜鉛)架橋ポリフルオレンナノ粒子>
(合成)



シュレンク管内に、水(22.0mL)、ドデシル硫酸ナトリウム(110mg、382μmol)および1M水酸化ナトリウム水溶液(800μL、800μmol)を加えた。溶液をアルゴンで2時間パージした。バイアル内で、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジボロン酸ビス(1,3−プロパンジオール)エステル(111.7mg、200μmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン(65.8mg、120μmol)、5,10,15,20−テトラキス(3,5−ジブロモフェニル)−21H,23H−ポルフィン(亜鉛)(26.2mg、20μmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(4.6mg、5μmol)、トリ(o−トリル)ホスフィン(9.1mg、30μmol)およびヘキサデカン(171μL、585μmol)を秤量した。バイアルをアルゴン充填グローブボックスに移し、ゴム栓で封止し、取り出した。トルエン(2.19mL)をバイアルに加え、均一溶液に達するまで懸濁液に超音波照射した。最初の水溶液を氷浴内で0℃に冷却し、超音波プローブを挿入し、トルエン溶液を速やかに水に注入した。溶液に1分間超音波照射し、30秒間撹拌し、さらに1分間超音波照射した。シュレンク管を封止し、50℃に予熱した油浴内に設置し、16時間撹拌した。シュレンクを開封し、撹拌しながら、50℃でエマルション上に窒素ガスのストリームを通過させた。エマルションを室温に冷却し、脱イオン水を用いて体積を23.0mLに増加させ、グラスウールプラグを通して濾過した。エマルションは、白濁した暗緑色の溶液として得られた。DLS(水):Z平均=98.4nm、PdI=0.151、Dn=59.9nmおよびSD=19.4nm。UV−Vis吸収(水):λmax=377nm、λsec.=432nm、λonset=451nm。UV−VisPL(水):λmax=439nm、λsec.=466nm、λsec.=499nm、λsec.=534nm、λsec.=596nm、λsec.=644nm。

0147

本明細書において、参照および例示を目的として本発明の特定の実施形態を説明してきたが、添付の特許請求の範囲により定義されるような本発明の範囲から逸脱せずに、当業者は実施態様を適宜変更することができる。

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