聚合物发色团、包含其的组合物及制备和使用其的方法

本发明是在能源部门授予的授权号DE-SC0001035的政府支持下进行的。政府对本发明享有某些权利。

技术领域

本发明一般涉及包含染料、聚合物链段和任选的生物缀合基团的聚合物发色团。本发明还涉及包含聚合物发色团的组合物及制备和使用其的方法。

背景技术

发色团的许多应用发生在水溶液中，然而大多数有机发色团是疏水性的或仅具有适度的极性。大量包封发色团的方法还没有一种满足合成简单性、不存在荧光团-荧光团猝灭和存在单个可生物缀合基团的标准。

发明内容

本发明的第一方面涉及具有由以下表示的结构的化合物：

其中

A是染料(例如，荧光团)，任选地其中所述染料具有在约150道尔顿(Da)至约3,000Da范围内的分子量；

B是包含一种或多种疏水单元和一种或多种亲水单元的聚合物，任选地其中所述聚合物具有在约1,000 Da、5,000 Da或10,000 Da至约175,000 Da范围内的分子量；和

任选地C，其中C包含生物缀合基团。

本发明的另一方面涉及包含本发明的化合物和任选的水的组合物。此外，本发明的方面涉及组合物，其包含：颗粒(例如，包括核和壳的颗粒)，其中所述颗粒包含具有由以下表示的结构的化合物：

其中

A是染料(例如，荧光团)；

B是包含一种或多种疏水单元和一种或多种亲水单元的聚合物；和

任选地C，其中C包含生物缀合基团；以及

水。

本发明的另一方面涉及制备化合物的方法，其包括：使疏水单体和亲水单体聚合以提供共聚物；将染料连接到所述共聚物的第一部分(例如，末端或端部分)，从而提供所述化合物；任选地将生物缀合基团连接到所述共聚物的第二部分(例如，另一末端或端部分)；和/或任选地使所述化合物交联。使疏水单体和亲水单体聚合可以包括在引发剂(例如，溴化物引发剂)、催化剂(例如，钌催化剂)和任选的助催化剂的存在下通过活性自由基聚合进行聚合以提供共聚物。

本发明的另一方面涉及根据本发明的方法制备的化合物。

根据本发明的实施方案，还提供了本发明的化合物的用途和/或本发明的组合物的用途，例如，用于流式细胞术中。

本发明的另一方面涉及使用流式细胞术检测细胞和/或颗粒的方法，所述方法包括用本发明的化合物标记细胞和/或颗粒；以及通过流式细胞术检测所述化合物，从而检测所述细胞和/或颗粒。

本发明的另一方面涉及检测受试者中的组织和/或试剂(例如，细胞、感染剂等)的方法，所述方法包括：向所述受试者给予本发明的化合物或本发明的组合物，任选地其中所述化合物与所述组织和/或试剂关联；以及检测所述受试者中的所述化合物，从而检测所述组织和/或试剂。

本发明的另一方面涉及包含一种或多种(例如，1、2、3、4、5、6或更多种)本发明的化合物的生物分子(例如，细胞、抗体等)。

应注意，关于一个实施方案描述的本发明的方面可以并入不同的实施方案中，即使没有关于其进行具体描述。也就是说，所有实施方案和/或任何实施方案的特点都可以以任何方式和/或组合来组合。因此，申请人保留改变任何原始提交的权利要求和/或提交任何新权利要求的权利，包括能够修改任何原始提交的权利要求以从属于和/或并入任何其他的一个或多个权利要求的任何特点(尽管没有以这种方式提出原始权利要求)的权利。下面陈述的说明书中详细解释了本发明的这些和其他目的和/或方面。从阅读下列附图和优选实施方案的详述中，本领域普通技术人员会了解本发明的其他特点、优点和细节，这样的描述仅说明本发明。

附图说明

图1显示根据本发明的实施方案的示例性聚合物发色团的示意图。

图2是共聚物7 (实线)和负载二氢卟吩的共聚物F2 (虚线)的SEC洗脱迹线。样品用THF洗脱并用折射率检测器检测。

图3显示三种不同的吸收光谱。图(A)显示在CH

图4显示在10 mg/mL (A)、5 mg/mL (B)和1.0 mg/mL (C)下的F-2的动态光散射(DLS)尺寸数据。

图5显示在1.0 M NaCl溶液中的F-2的吸收光谱(顶部)和在水中的F-2的吸收光谱(底部)。

图6显示在1.0 M NaCl溶液中的F-2的发射光谱(顶部)和在水中的F-2的发射光谱(底部)。

图7显示了在1.0M NaCl水溶液中不同浓度的两个批次的F-Ph的DLS数据。

图8显示了在各种阳离子的存在下，Pod-罗丹明在水中的吸收(左)和发射(右)光谱。

图9显示了Au (III) (上图)和Hg (II) (下图)的荧光滴定光谱。

图10显示了室温下PBS缓冲液(10 mM NaH

图11显示了F-Ph在不同浓度的NaCl溶液中的DLS数据。

图12显示在室温下，在不同浓度的NaCl溶液和PBS缓冲液(10 mM NaH

图13显示了P-S5-CD1(28 kDa)在室温下、不同浓度NaCl溶液中的DLS数据。

图14显示了P-S5-CD1(28 kDa)在PBS缓冲液(10 mM NaH

图15显示室温下在不同浓度的NaCl溶液和PBS缓冲液(10 mM NaH

图16显示了室温下PBS缓冲液(10 mM NaH

图17显示了室温下PBS缓冲液(10 mM NaH

图18显示了在室温下PBS缓冲液(10 mM NaH

图19显示三种聚合物-PMI缀合物的DLS数据，所述缀合物在室温下在PBS缓冲液(10 mM NaH

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出本发明的实施方案。然而，本发明可以以许多不同的形式体现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案是为了使本公开透彻和完整，并将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。

本文中在本发明的说明书中使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，而不意图限制本发明。如本发明的说明书和所附权利要求书中所用，除非上下文中另有明确指示，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式。

除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。应进一步理解，如常用字典中定义的那些，术语应当被解释为具有与它们在本申请和相关领域的背景下的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的含义进行解释，除非本文中明确如此定义。本文中在本发明的描述中使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，而不意图限制本发明。本文中提到的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献都通过引用以其整体并入本文。如果术语中存在矛盾，则以本说明书为准。

同样如本文所用，“和/或”是指并涵盖相关所列项目中的一个或多个的任何和所有可能的组合，以及当以替代(“或”)解释时，则缺少组合。

除非上下文另外指示，否则特别意指本文所述的本发明的各种特点可以任意组合使用。此外，本发明还考虑，在本发明的一些实施方案中，可以排除或省略本文所述的任何特点或特点组合。举例而言，如果说明书陈述复合物包含组分A、B和C，则其明确意指可以省略和放弃A、B或C中的任一项或其组合。

如本文所用，过渡短语“基本上由……组成”(和语法上的变体)被解释为涵盖要求保护的发明所列举的材料或步骤“和不实质上影响要求保护的发明的基本和新颖的一个或多个特征的那些”。参见，关于

还应理解，如本文所用，术语“实例”、“示例性”及其语法变型意欲指非限制性实例和/或本文所讨论的变体实施方案，而不意欲指示与一个或多个其他实施方案相比，对本文所讨论的一个或多个实施方案的优选。

如本文所用的术语“约”，在提及可测量的值(如量或浓度等)时，意在涵盖具体值的±10%、±5%、±1%、±0.5%或甚至±0.1%的变化以及所述具体值。例如，“约X”，在X是可测量的值的情况下，意在包括X以及X的±10%、±5%、±1%、±0.5%或甚至±0.1%的变化。本文中提供的可测量值的范围可以包括任何其他范围和/或其中的个别值。

“衍生物”，当在本文中关于化学分子使用时，是指与母体分子实体相比具有一个或多个修饰(例如，去除、取代等)的原子(例如，氢)、官能团和/或键的化学分子。例如，染料的衍生物可以指具有一个或多个修饰(例如，去除)的原子(例如，氢)和/或官能团以促进与另一基团或部分共价结合(例如，促进与聚合物共价结合)的母体染料化合物。在一些实施方案中，衍生物可以包括改变母体分子实体的吸收光谱的官能团(例如，取代基和/或助色团)。

如本文单独或作为另一基团的一部分使用的“烷基”是指含有1至20个碳原子的直链或支链烃，其可以被称为C1-C20烷基。烷基的代表性实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基等。如本文所用，“低级烷基”是烷基的子集，并且在一些实施方案中，是指含有1至4个碳原子的直链或支链烃基。低级烷基的代表性实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等。除非另外指示，术语“烷基”或“低级烷基”意欲包括取代的烷基或低级烷基和未取代的烷基或低级烷基两者，并且这些基团可以被选自卤基、烷基、卤代烷基、烯基、炔基、环烷基、环烷基烷基、芳基、芳烷基、杂环基、杂环烷基、羟基、烷氧基(从而产生聚烷氧基，如聚乙二醇)、烯氧基、炔氧基、卤代烷氧基、环烷氧基、环烷基烷氧基、芳氧基、芳基烷氧基、杂环氧基、杂环烷氧基、巯基、烷基-S(O)

如本文单独或作为另一基团的一部分使用的“烯基”是指含有1至20个碳原子(或在低级烯基中，1至4个碳原子)的直链或支链烃，其可以在正链中包含1至8个双键，并且可以被称为C1-C20烯基。烯基的代表性实例包括但不限于乙烯基、2-丙烯基、3-丁烯基、2-丁烯基、4-戊烯基、3-戊烯基、2-己烯基、3-己烯基、2,4-庚二烯等。除非另外指出，否则术语“烯基”或“低级烯基”意欲包括取代的烯基或低级烯基和未取代的烯基或低级烯基两者，并且这些基团可以被如结合上述烷基和低级烷基描述的基团取代。

如本文单独或作为另一基团的一部分使用的“炔基”是指含有1至20个碳原子(或在低级炔基中，1至4个碳原子)的直链或支链烃，其在正链中包含1个三键，并且可以被称为C1-C20炔基。炔基的代表性实例包括但不限于2-丙炔基、3-丁炔基、2-丁炔基、4-戊炔基、3-戊炔基等。除非另外指出，否则术语“炔基”或“低级炔基”意欲包括取代的炔基或低级炔基和未取代的炔基或低级炔基两者，并且这些基团可以被与如结合上述烷基和低级烷基阐述相同的基团取代。

如本文所用的“卤基”是指任何合适的卤素，包括-F、-Cl、-Br和-I。

如本文所用的“巯基”是指-SH基团。

如本文所用的“叠氮基”是指-N

如本文所用的“氰基”是指-CN基团。

如本文所用的“羟基”是指-OH基团。

如本文所用的“硝基”是指-NO

如本文单独或作为另一基团的一部分使用的“烷氧基”是指通过氧基-O-连接到母体分子部分的如本文定义的烷基或低级烷基(并且因此包括取代版本，如聚烷氧基)。烷氧基的代表性实例包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基、2-丙氧基、丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基等。

如本文单独或作为另一基团的一部分使用的“酰基”是指-C(O)R基团，其中R是任何合适的取代基，如芳基、烷基、烯基、炔基、环烷基或如本文所述的其他合适的取代基。

如本文单独或作为另一基团的一部分使用的“卤代烷基”是指通过如本文定义的烷基连接到母体分子部分的至少一个如本文定义的卤素。卤代烷基的代表性实例包括但不限于氯甲基、2-氟乙基、三氟甲基、五氟乙基、2-氯-3-氟戊基等。

如本文单独或作为另一基团的一部分使用的“烷硫基”是指通过如本文所定义的硫基部分连接到母体分子部分的如本文定义的烷基。烷硫基的代表性实例包括但不限于甲硫基、乙硫基、叔丁硫基、己硫基等。

本文单独或作为另一基团的一部分所用的“环烷基”是指含有1至20个碳原子的饱和或部分不饱和的环状烃基(任选地，如下所述，杂环基中的碳原子被取代)。环烷基可以包括0、1、2或更多个双键或三键。环烷基的代表性实例包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基和环十二烷基。这些环可任选地被本文所述的其它取代基如卤基或低级烷基取代。术语“环烷基”是一般性的，除非另有说明，否则意欲包括如下所述的杂环基团。

本文单独使用或作为另一基团的一部分使用的“杂环基”或“杂环”是指脂肪族(例如，完全或部分饱和的杂环)或芳香族(例如，杂芳基)单环或双环环系统。单环环系统的实例是含有1、2、3或4个独立选自氧、氮和硫的杂原子的任何5或6元环。5元环含有0-2个双键，6元环含有0-3个双键。单环环系统的代表性实例包括但不限于氮杂环丁烷、氮杂环庚三烯、氮丙啶、二氮杂环庚三烯、1，3-二氧戊环、二噁烷、二噻烷、呋喃、咪唑、咪唑啉、咪唑烷、异噻唑、异噻唑啉、异噻唑烷、异噁唑、异噁唑啉、异噁唑烷、吗啉、噁二唑、噁二唑啉、噁二唑烷、噁唑、噁唑啉、噁唑烷、哌嗪、哌啶、吡喃、吡嗪、吡唑、吡唑啉、吡唑烷、吡啶、嘧啶、哒嗪、吡咯、吡咯啉、吡咯烷、四氢呋喃、四氢噻吩、四嗪、四唑、噻二唑、噻二唑啉、噻二唑烷、噻唑、噻唑啉、噻唑烷、噻吩、硫代吗啉、硫代吗啉砜、噻喃、三嗪、三唑、三噻烷等。双环环系统的实例为稠合至本文所定义的芳基、本文所定义的环烷基或本文所定义的另一单环系统的任何上述单环环系统。双环环系统的代表性实例包括但不限于例如苯并咪唑、苯并噻唑、苯并噻二唑、苯并噻吩、苯并噁二唑、苯并噁唑、苯并呋喃、苯并吡喃、苯并噻喃、苯并二噁英(benzodioxine)、1，3-苯并二氧杂环戊烯、噌啉、吲唑、吲哚、二氢吲哚、中氮茚、萘啶、异苯并呋喃、异苯并噻吩、异吲哚、异二氢吲哚、异喹啉、酞嗪、嘌呤、吡喃并吡啶、喹啉、喹嗪、喹喔啉、喹唑啉、四氢异喹啉、四氢喹啉、噻喃并吡啶等。这些环包括其季铵化衍生物，并且可以任选被选自卤基、烷基、卤代烷基、烯基、炔基、环烷基、环烷基烷基、芳基、芳基烷基、杂环基、杂环烷基、羟基、烷氧基、烯氧基、炔氧基、卤代烷氧基、环烷氧基、环烷基烷氧基、芳氧基、芳基烷氧基、杂环氧基、杂环烷氧基、巯基、烷基-S(O)

如本文单独或作为另一基团的一部分使用的“芳基”是指具有一个或多个芳族环的单环碳环环系统或双环碳环稠环系统。芳基的代表性实例包括但不限于薁基、二氢茚基、茚基、萘基、苯基、四氢萘基等。除非另外指示，否则术语“芳基”意欲包括取代的芳基和未取代的芳基两者，并且这些基团可以被与如结合上述烷基和低级烷基阐述相同的基团取代。

如本文单独或作为另一基团的一部分使用的“芳烷基”是指通过如本文定义的烷基连接到母体分子部分的如本文定义的芳基。芳烷基的代表性实例包括但不限于苄基、2-苯基乙基、3-苯基丙基、2-萘-2-基乙基等。

如本文所用的“氨基”是指基团-NH

如本文单独或作为另一基团的一部分使用的“烷基氨基”是指基团-NHR，其中R是烷基。

如本文单独或作为另一基团的一部分使用的“酯”是指-C(O)OR基团，其中R是任何合适的取代基，如烷基、环烷基、烯基、炔基或芳基。

如本文所用的“甲酰基”是指-C(O)H基团。

如本文所用的“羧酸”是指-C(O)OH基团。

如本文所用的“磺氧基”是指式-S(O)R的化合物，其中R是任何合适的取代基，如烷基、环烷基、烯基、炔基或芳基。

如本文所用的“磺酰基”是指式-S(O)(O)R的化合物，其中R是任何合适的取代基，如烷基、环烷基、烯基、炔基或芳基。

如本文所用的“磺酸盐”是指磺酸的盐(例如，钠(Na)盐)和/或式-S(O)(O)OR的化合物，其中R是任何合适的取代基，如烷基、环烷基、烯基、炔基或芳基。

如本文所用的“磺酸”是指式-S(O)(O)OH的化合物。

如本文单独或作为另一基团的一部分使用的“酰胺”是指-C(O)NR

如本文单独或作为另一基团的一部分使用的“磺酰胺”是指-S(O)

本发明的化合物包括聚合物荧光团。本发明的化合物包括与单个(即，1个)染料连接的单个(即，1个)聚合物，并且任选地包含单个(即，1个)生物缀合基团，其可以具有生物分子的单个结合位点。示例性化合物示于图1中。在一些实施方案中，一个聚合物与染料和生物缀合基团(当存在时)两者连接。在一些实施方案中，一个染料与聚合物和生物缀合基团(当存在时)两者连接。在一些实施方案中，本发明的组合物包含在溶液(如水、水溶液和/或疏水溶剂)中的本发明的化合物。

虽然本发明的化合物可以经由生物缀合基团连接到单个生物分子，但所述生物分子可以包含一个或多个(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个)本发明的化合物。因此，在一些实施方案中，生物分子和/或其部分包含一个或多个(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个)本发明的化合物。

在一些实施方案中，本发明的化合物具有由以下表示的结构：

其中

A是染料(例如，荧光团)；

B是包含一种或多种疏水单元和一种或多种亲水单元的聚合物；和

任选地C，其中C在存在时包含生物缀合基团。

“染料”和“发色团”在本文中可互换使用，指发光体(例如荧光和/或磷光分子实体)和/或非荧光的分子实体(例如非荧光和/或非磷光分子实体)。如本文所用，术语“非荧光的分子实体”是指不具有荧光或具有可忽略的荧光的分子实体。在一些实施方案中，非荧光的分子实体不形成任何显著寿命的激发态和/或快速且基本定量地弛豫至基态。在一些实施方案中，非荧光的分子实体具有小于约100、75、50、25、10、5、1、0.5或0.1皮秒的激发态寿命。在一些实施方案中，非荧光的分子实体具有大于约0.8、0.85、0.9、0.95、0.99、0.999、0.9999或0.99999的内部转化的量子产率，其中1.0的量子产率对应于100%。在一些实施方案中，非荧光的分子实体具有小于约0.2、0.15、0.1、0.05、0.01、0.001、0.0001或0.00001的荧光量子产率，其中1.0的量子产率对应于100%。已知荧光量子产率源自辐射衰减相对于减少激发态流形的所有过程之和的竞争过程。这样的化合物通常被称为“非荧光的”，尽管灵敏的检测技术通常可以检测微量的残余荧光，如预期的那样具有如此低的荧光量子产率。少量的荧光可能对一些应用例如光声成像方法没有不利影响，尽管期望光输入到热输出的最大可能转换。因此，术语“非荧光的”在本文中用于表示没有荧光或荧光可忽略的分子实体。在一些实施方案中，本发明的化合物包含染料，并且该染料是非荧光的分子实体(例如，非荧光和/或非磷光分子实体)。在一些实施方案中，本发明的化合物包含染料，并且该染料是发光体(例如荧光和/或磷光分子实体)。“荧光分子实体”和“荧光团”在本文中可互换使用，是指发射荧光的分子实体。

本发明的染料可以具有某些光谱特征和/或性质，例如适合用于本发明方法的光谱特征和/或性质。在一些实施方案中，所述染料具有在约150道尔顿(Da)至约3,000 Da、约400 Da至约1100 Da或约300 Da至约1,000 Da范围内的分子量。在一些实施方案中，所述染料具有约150 Da、200 Da、300 Da、400 Da、500 Da、600 Da、700 Da、800 Da、900 Da、1000Da、1200 Da、1300 Da、1400 Da、1500 Da、1600 Da、1700 Da、1800 Da、1900 Da、2000 Da、2200 Da、2300 Da、2400 Da、2500 Da、2600 Da、2700 Da、2800 Da、2900 Da或3000 Da的分子量。示例性染料包括但不限于四吡咯；萘嵌苯类，如二萘嵌苯、三萘嵌苯和四萘嵌苯；荧光素，如TET (四甲基荧光素)、2',7'-二甲氧基-4',5'-二氯-6-羧基荧光素(JOE)、6-羧基荧光素(HEX)和5-羧基荧光素(5-FAM)；藻红蛋白；试卤灵染料；香豆素染料；罗丹明染料，如6-羧基-X-罗丹明(ROX)、德克萨斯红(Texas Red)和N,N,N',N'-四甲基-6-羧基罗丹明(TAMRA)；花青染料；酞菁；硼-二吡咯亚甲基(BODIPY)染料；喹啉；芘；吖啶；二苯乙烯；以及其衍生物。在一些实施方案中，染料是四吡咯，其包括卟啉、二氢卟吩和菌绿素及其衍生物。示例性四吡咯包括但不限于美国专利号6,272,038；6,451,942；6,420,648；6,559,374；6,765,092；6,407,330；6,642,376；6,946,552；6,603,070；6,849,730；7,005,237；6,916,982；6,944,047；7,884,280；7,332,599；7,148,361；7,022,862；6,924,375；7,501,507；7,323,561；7,153,975；7,317,108；7,501,508；7,378,520；7,534,807；7,919,770；7,799,910；7,582,751；8,097,609；8,187,824；8,207,329；7,633,007；7,745,618；7,994,312；8,278,340；9,303,165；和9,365,722；和国际申请号PCT/US17/47266和PCT/US17/63251中描述的那些。在一些实施方案中，染料为疏水性的。在一些实施方案中，染料可以连接和/或结合到与一种或多种不同单体聚合(例如，与疏水单体和/或亲水单体聚合)的单体。在一些实施方案中，染料是发光体(即，可以发光并且未指定初始状态(例如，单重态、三重态和/或另一状态)的性质的材料和/或化合物)。示例性发光体包括但不限于分别提供磷光和/或荧光的磷光体和/或荧光团。

在一些实施方案中，本发明的化合物包含识别基序。在一些实施方案中，本发明的染料可包含识别基序和/或将本发明的染料连接至本发明的聚合物的接头可包含识别基序。识别基序可以与染料和/或接头连接。本文所用的“识别基序”是指可与结合实体结合的分子实体，并且这种结合改变染料的吸收光谱和/或开启染料的荧光。本领域技术人员已知的识别基序和结合实体可以用于本发明的化合物中。示例性的识别基序包括但不限于冠醚、穴状配体、钳状物和/或螯合基序。示例性的结合实体是金属离子(例如，Hg、Cr、Li等)。改变染料的吸收光谱和/或打开染料的荧光的机制可以通过多种手段来实现，例如：(i)金属离子结合促进产生缀合发色团的环的开环；或(ii)金属离子与富电子基团结合，当其未结合时引起荧光猝灭，由此结合引起猝灭关闭。在一些实施方案中，本发明的化合物用作和/或起显色传感器和/或荧光传感器的作用。在一些实施方案中，本发明的化合物提供和/或使得能够在水中进行金属离子感测，任选地不添加和/或不存在有机溶剂。在一些实施方案中，本发明的化合物用于感测应用和/或传感器。例如，在一些实施方案中，本发明的化合物存在于(例如，包埋在)传感器中和/或传感器上。传感器可以是体内传感器和/或用于体内感测应用和/或可以是环境传感器和/或可以用于环境感测应用。识别基序可以是至少部分溶剂可及的和/或可用的，以允许结合实体的结合。在一些实施方案中，本发明的化合物包括识别基序，并且可以用于水溶液中，任选地用于感测应用和/或用于光声成像方法中。在一些实施方案中，当本发明的化合物用于光声成像方法中并且所述化合物包含识别基序时，所述识别基序在结合至结合实体时可以引起染料的吸收光谱的移位。

本发明化合物的聚合物可以包含一种或多种(例如，1、5、10、50、100或更多种)疏水单元和一种或多种(例如，1、5、10、50、100或更多种)亲水单元。所述聚合物可以由一种或多种(例如，1、5、10、50、100或更多种)疏水单体和一种或多种(例如，1、5、10、50、100或更多种)亲水单体使用任何类型的聚合制备，以提供包含一种或多种疏水单元和一种或多种亲水单元的聚合物。在一些实施方案中，聚合物可以由两种或更多种(例如，2、3、4、5或更多种)彼此不同的疏水单体和/或两种或更多种(例如，2、3、4、5或更多种)彼此不同的亲水单体制备。例如，在一些实施方案中，本发明化合物的聚合物可以由至少一种疏水单体、至少一种第一亲水单体和至少一种第二亲水单体制备，其中第一亲水单体和第二亲水单体彼此不同。

如本文所用的“亲水单体”是指包含亲水(例如，离子和/或极性)官能团(例如，亲水侧基官能团)的单体，任选地其中亲水官能团在部分和/或单体的末端部分。如本领域技术人员将理解的，亲水单体的一部分可以是疏水性的，例如当与其他单体聚合时形成聚合物主链的部分和/或包括离子部分的官能团的部分(例如，烃链)，但是如果其包含亲水官能团，则仍然称为亲水单体。如本文所用的“亲水单元”是指由相应的亲水单体制备的聚合物的部分或单元。如本文所用的“疏水单体”是指包含疏水官能团(例如，疏水侧基官能团)的单体，任选地其中所述疏水官能团在部分和/或单体的末端部分。在一些实施方案中，疏水官能团是烃部分(例如，烷基)。如本文所用的“疏水单元”是指由相应的疏水单体制备的聚合物的部分或单元。

在一些实施方案中，本发明化合物的聚合物也可以被称为本发明化合物的聚合物链段。所述一种或多种疏水单元和所述一种或多种亲水单元可以无规地分布在聚合物中。在一些实施方案中，聚合物是无规共聚物。聚合物可以是两亲性无规共聚物，任选地是线性两亲性无规共聚物。所述一种或多种疏水单元和所述一种或多种亲水单元可以以约1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10 (疏水单元:亲水单元)的比率存在于所述聚合物中。在一些实施方案中，疏水单元与亲水单元的比率为约1:4至约1:6。聚合物的长度可以变化和/或受到控制。在一些实施方案中，聚合物具有在约1,000 Da至约175,000 Da、约5,000Da至约175,000 Da、约10,000 Da至约175,000 Da、约20,000 Da至约175,000 Da、约28,000Da至约175,000 Da、约28,000 Da至约35,000 Da、约28,000 Da至约50,000 Da、约100,000Da至约150,000 Da、约50,000 Da至约130,000 Da或约10,000 Da至约100,000 Da范围内的分子量。在一些实施方案中，聚合物具有约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160或170千道尔顿(kDa)的分子量。在一些实施方案中，聚合物具有大于28 kDa的分子量。在一些实施方案中，聚合物具有约28 kDa至约175 kDa的分子量。在一些实施方案中，聚合物具有约28 kDa至约35或50 kDa的分子量。

聚合物的疏水单元和/或亲水单元可以包含侧基官能团。“侧基官能团”可以是直接连接到聚合物主链或直接连接到与聚合物主链连接的部分的官能团。侧基官能团可以是聚合时疏水单元和/或单体和/或亲水单元和/或单体的一部分，或者可以在聚合后加到疏水单元和/或亲水单元上。在一些实施方案中，侧基官能团可以在聚合之后(例如，聚合后官能化)加到疏水单元和/或亲水单元上。在一些实施方案中，侧基官能团包含带电的基团。在一些实施方案中，侧基官能团是卤基、羟基、羧基、氨基、甲酰基、乙烯基、环氧基、巯基、酯基(例如，活性酯，如五氟苯基酯、琥珀酰亚胺酯、2,4-二硝基苯基酯等)、叠氮基、五氟苯基、琥珀酰亚胺基、氟苯基、马来酰亚胺基、异氰酸基或异硫氰酸基。在一些实施方案中，侧基官能团是包含末端阳离子(例如，铵)、阴离子(例如，磺酸根、磷酸根、羧酸根)或两性离子(例如，胆碱或胆碱样基团(例如，胆碱衍生物))基团和任选的聚(乙二醇)部分和/或单元的亲水基团。在一些实施方案中，亲水基团连接到聚(乙二醇)部分和/或单元，任选地连接到聚(乙二醇)部分和/或单元的末端部分。

在一些实施方案中，疏水单元包含含有烷基(例如，十二烷基)的侧基官能团和/或亲水单元包含含有二醇(例如，聚(乙二醇))、磺酸和/或磺酸盐的侧基官能团。在一些实施方案中，疏水单元由丙烯酸烷基酯(例如，丙烯酸十二烷基酯)单体制备和/或亲水单元由丙烯酸二醇酯(例如，PEG丙烯酸酯)单体制备。在一些实施方案中，本发明的化合物包含至少一种由丙烯酸烷基酯(例如，丙烯酸十二烷基酯)单体制备的疏水单元和至少两种不同的亲水单元，所述亲水单元包括由丙烯酸二醇酯(例如，PEG丙烯酸酯)单体制备的第一亲水单元和由磺酸丙烯酰胺单体(例如，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸)和/或磺酸盐丙烯酸酯单体制备的第二亲水单元。

在一些实施方案中，一种或多种疏水单元和/或一种或多种亲水单元可以包含电荷(例如，正电荷或负电荷)和/或带电的基团(例如，阳离子或阴离子基团)，并且所述电荷可以抑制与化合物或其部分(例如，与聚合物的一部分)的非特异性结合。

在一些实施方案中，疏水单体(其可以用于提供如本文所述的聚合物的疏水单元)可以具有由式I表示的结构：

其中：

R是氢或C1-C8烷基(例如，C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7或C8烷基)；

R

R’是C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基或C3-C20环烷基；并且

R

在一些实施方案中，亲水单体(其可以用于提供如本文所述的聚合物的亲水单元)可以具有由式II表示的结构：

其中：

R是氢或C1-C8烷基(例如，C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7或C8烷基)；

R

R

R

在一些实施方案中，式II的化合物中的R

在一些实施方案中，疏水单元可以具有由式III表示的结构：

其中：

R是氢或C1-C8烷基(例如，C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7或C8烷基)；

R

R’是C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基或C3-C20环烷基；

R

p是1至10、100、1,000、5,000、10,000、50,000或100,000的整数。

在一些实施方案中，式III的化合物中的R

在一些实施方案中，亲水单元可以具有由式IV表示的结构：

其中：

R是氢或C1-C8烷基(例如，C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7或C8烷基)；

R

R

R

p是1至10、100、1,000、5,000、10,000、50,000或100,000的整数。

在一些实施方案中，式IV的化合物中的R

在一些实施方案中，本发明的化合物可以包含和/或是遥爪聚合物，其是能够通过其反应性端基中的一个或多个参与进一步的聚合或其他反应的聚合物或预聚物。在一些实施方案中，本发明的化合物可以包含和/或是杂遥爪聚合物，其是能够通过在聚合物或预聚物的每端的反应性端基参与进一步的聚合或其他反应的聚合物或预聚物，并且两个反应性端基彼此不同。在一些实施方案中，本发明的化合物可以包含和/或是同遥爪聚合物，其是能够通过在聚合物或预聚物的每端的反应性端基参与进一步的聚合或其他反应的聚合物或预聚物，并且两个反应性端基彼此不同。在一些实施方案中，本发明的化合物可以包含和/或是半遥爪聚合物，其是能够通过在聚合物或预聚物的一端的反应性端基参与进一步的聚合或其他反应的聚合物或预聚物。

生物缀合基团可以任选地存在于本发明的化合物中。“可生物缀合基团”、“可生物缀合位点”或“生物缀合基团”及其语法变体是指可以结合或用于结合生物分子(例如，蛋白质、肽、DNA、RNA等)的部分和/或官能团。因此，“可生物缀合基团”、“可生物缀合位点”或“生物缀合基团”及其语法变体不包含生物分子。然而，在一些实施方案中，生物缀合基团用于结合生物分子或者生物缀合基团或其衍生物结合生物分子(例如，蛋白质、肽、DNA、RNA等)。示例性的可生物缀合基团包括但不限于胺(包括胺衍生物)，如异氰酸酯、异硫氰酸酯、碘乙酰胺、叠氮化物、重氮盐等；酸或酸衍生物，如N-羟基琥珀酰亚胺酯(更一般地，衍生自羧酸的活性酯，例如对硝基苯基酯)、酰肼等；和其他连接基团，如醛、磺酰氯、磺酰肼、环氧化物、羟基、硫醇基、马来酰亚胺、氮丙啶、丙烯酰基、卤基、生物素、2-亚氨基生物素等；连接基团(如上述连接基团)是已知的并且描述在美国专利号6,728,129；6,657,884；6,212,093；和6,208,553中。例如，本发明的化合物可以包含生物缀合基团，所述生物缀合基团包含羧酸，并且所述羧酸可以用于生物缀合到生物分子(例如，通过碳化二亚胺活化和与氨基取代的生物分子偶联)。

在一些实施方案中，生物分子可以包含和/或是蛋白质(例如，抗体和/或载体蛋白)、肽、DNA、RNA等。在一些实施方案中，生物分子可以包含任选地可以包括一个或多个(例如，1、2、3、4、5、6、7、8或更多个)本发明化合物的结合位点的部分(例如，聚合物)。在一些实施方案中，生物分子可以是特异性结合对的成员。“特异性结合对”和“配体-受体结合对”在本文中可互换使用，并且指两种不同的分子，其中一种分子在表面上或在分子的空腔中具有特异性吸引或结合另一分子的特定空间或极性组织的区域，导致两种分子彼此具有亲和力。特异性结合对的成员可以被称为配体和受体(抗配体)。术语配体和受体意欲涵盖足以在配体和受体之间发生结合的整个配体或受体或其部分。配体-受体结合对的实例包括但不限于激素和激素受体，例如表皮生长因子和表皮生长因子受体、肿瘤坏死因子-α和肿瘤坏死因子-受体以及干扰素和干扰素受体；抗生物素蛋白和生物素或抗生物素；抗体和抗原对；酶和底物；药物和药物受体；细胞表面抗原和凝集素；两条互补核酸链；核酸链和互补寡核苷酸；白细胞介素和白细胞介素受体；以及刺激因子及其受体，如粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GMCSF)和GMCSF受体以及巨噬细胞集落刺激因子(MCSF)和MCSF受体。

本发明的化合物可以包含染料(例如，四吡咯)，其共价连接到如本文所述的聚合物的一部分上。在一些实施方案中，染料可以共价连接到聚合物的末端部分。当存在时，生物缀合基团也可以共价连接到聚合物的一部分，例如聚合物的末端部分。在一些实施方案中，生物缀合基团共价连接到聚合物的第一末端部分(例如，第一端)，并且染料共价连接到聚合物的相对末端部分(例如，相对端)。

本发明的化合物可以包含共价连接到聚合物的一部分的染料(例如，四吡咯)，并且生物缀合基团可以共价连接到染料的一部分。在一些实施方案中，生物缀合基团共价连接到染料的第一部分(例如，第一端)，并且聚合物共价连接到染料的第二部分(例如，相对端)。

在一些实施方案中，本发明的化合物或其部分具有非刚性主链(例如，非刚性聚合物主链)和/或具有构象柔性。分子链的构象柔性可以通过化合物或其部分(例如，聚合物部分)的“相关长度”来描述和定量。在一些实施方案中，本发明化合物的相关长度可以大约是给定碳碳键的长度。

本发明的化合物可以是自折叠的，例如在水和/或水溶液中自折叠。如本文所用的“自折叠”是指化合物从部分或完全伸展或未折叠的结构转变为其中至少一部分伸展或未折叠的结构在与溶液(例如，水溶液)或化合物接触时变得折叠的结构，并且折叠是固有的，因为它在与溶液接触时自发地发生(即，无外部控制或力)。在一些实施方案中，本发明的化合物在与水和/或水溶液接触时自折叠。本发明的化合物可以任选地在与水和/或水溶液接触时自折叠成单聚体胶束结构。本发明的化合物在其中折叠的水溶液可以是缓冲液，例如磷酸盐缓冲液(例如磷酸盐缓冲盐水)。在一些实施方案中，本发明化合物在其中折叠的水溶液(例如，水性缓冲液)可具有低离子强度；例如，所述水溶液的μ值可以是约100 mM至约250 mM、约100 mM至约200 mM、约150 mM至约250 mM、约160 mM至约180 mM、或约160 mM至约170 mM。在一些实施方案中，本发明化合物在其中折叠的水溶液可具有小于约100 mM的μ值。在一些实施方案中，本发明化合物在其中折叠的水溶液可包含1M NaCl。在一些实施方案中，本发明化合物在其中折叠的水溶液可包含小于1M NaCl，例如小于约0.75M、0.5M或0.25M NaCl。在一些实施方案中，本发明化合物在其中折叠的水溶液包含10 mM NaH

在一些实施方案中，本发明的化合物可以是颗粒形式。本发明的化合物可以例如在与溶液(例如，水溶液)接触时形成颗粒。在一些实施方案中，单个(即，1个)化合物可以形成颗粒。因此，化合物和颗粒以约1:1的比率存在(即，每个颗粒有一个化合物)。

本发明的化合物可以在颗粒的核或内部区域包含一种或多种疏水单元的一部分和/或在颗粒的外围或外部区域(例如，壳)包含一种或多种亲水单元的一部分。在一些实施方案中，颗粒具有胶束结构(例如，单聚体胶束结构)。本发明的化合物可以包含染料，其可以连接到本发明的聚合物上，并且当化合物为折叠结构和/或颗粒形式(例如，单聚体胶束结构)时，染料可以被化合物的一部分(例如，聚合物的一部分)包封。在一些实施方案中，染料或其部分和一种或多种疏水单元可以存在于颗粒的核或内部区域中，并且一种或多种亲水单元可以围绕染料和/或一种或多种疏水单元。

在一些实施方案中，存在于本发明聚合物中的疏水单元可以是式III的疏水单元中的一种或多种。在一些实施方案中，疏水单元中的一种或多种包含烷基(例如，十二烷基)侧基官能团和/或由式I的化合物和/或丙烯酸烷基酯(例如，丙烯酸十二烷基酯)单体形成。在一些实施方案中，本发明聚合物中存在的亲水单元可以是式IV的亲水单元中的一种或多种和/或可以由式II的化合物形成。在一些实施方案中，亲水单元中的一种或多种包含非离子(即，中性/不带电荷的)侧基官能团(例如，PEG)和/或由非离子单体(例如，PEG丙烯酸酯(PEGA))形成。在一些实施方案中，亲水单元中的一种或多种包含离子(例如，阴离子、带电荷的)侧基官能团(例如，磺酸和/或磺酸盐)和/或由离子单体(例如，磺酸丙烯酸酯(例如，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸))形成。在一些实施方案中，亲水单元由至少两种不同的单体形成，所述单体例如为非离子(即，中性/不带电荷的)亲水单体(例如，PEG丙烯酸酯(PEGA))和离子(例如，阴离子、带电荷的)亲水单体(例如，磺酸丙烯酸酯(例如，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸))。如本领域技术人员所理解的，包含酸(如磺酸)的单体可以以酸的形式和/或以其离子形式存在。在一些实施方案中，包含酸的单体主要(即，大于50%)以其离子形式。在一些实施方案中，离子性亲水单体是去质子化形式(例如，去质子化磺酸丙烯酸酯)和/或盐形式(例如，磺酸钠丙烯酸酯，例如作为钠盐的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸)的酸。

在一些实施方案中，当两种或更多种不同的亲水单元存在于本发明的聚合物中时，两种或更多种不同的亲水单元的比率可以变化，例如从约10:1变为约1:10。例如，在一些实施方案中，聚合物包含非离子(即，中性/不带电荷的)亲水单元(例如，由聚乙二醇化丙烯酸甲酯(PEGA)形成)和离子(例如，阴离子、带电荷的)亲水单元(例如，由磺酸丙烯酸酯(例如，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸)形成)，比率为约10:1、9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10（非离子单元：离子单元）。在一些实施方案中，本发明聚合物主链中存在的一种或多种亲水单元与一种或多种疏水单元的比率可以变化。在一些实施方案中，聚合物主链中存在的一种或多种亲水单元与一种或多种疏水单元的比率为约1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10 (疏水单元:亲水单元)。

在一些实施方案中，本发明的聚合物包含基于用于制备聚合物的单体的总摩尔量计约1%至约40%的疏水单元和基于用于制备聚合物的单体的总摩尔量计约60%至约99%的亲水单元。在一些实施方案中，本发明的聚合物包含基于用于制备聚合物的单体的总摩尔量计约1%、5%、10%、15%或20%至约25%、30%、35%或40%的疏水单元和基于用于制备聚合物的单体的总摩尔量计约60%、65%、70%、75%或80%至约85%、90%、95%或99%的亲水单元。在一些实施方案中，聚合物包含基于用于制备聚合物的单体的总摩尔量计约1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%或40%的疏水单元。在一些实施方案中，聚合物包含基于用于制备聚合物的单体的总摩尔量计小于约30% (例如，小于约25%、20%、15%、10%或5%)的疏水单元。在一些实施方案中，聚合物包含基于用于制备聚合物的单体的总摩尔量计约60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的亲水单元。在一些实施方案中，聚合物包含基于用于制备聚合物的单体的总摩尔量计大于约70% (例如，大于约75%、80%、85%、90%或95%)的亲水单元。

本发明的聚合物可以具有基于聚合物总重量计约1%、5%、10%、15%或20%至约25%、30%、35%或40%的疏水单元的重量分数。在一些实施方案中，聚合物可以具有基于聚合物的总重量计约1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%或40%的疏水单元的重量分数。在一些实施方案中，聚合物可以具有基于聚合物的总重量计小于约30% (例如，小于约25%、20%、15%、10%或5%)的疏水单元的重量分数。

本发明的聚合物可以具有基于聚合物的总重量计约60%、65%、70%、75%或80%至约85%、90%、95%或99%的亲水单元的重量分数。在一些实施方案中，本发明的聚合物可以具有基于聚合物的总重量计约60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的亲水单元的重量分数。在一些实施方案中，聚合物可以具有基于聚合物的总重量计大于约70% (例如，大于约75%、80%、85%、90%或95%)的亲水单元的重量分数。

在一些实施方案中，在与溶液接触时形成的单聚体胶束结构的量为约50%至约100%、约75%至约100%、约85%至约100%、或约95%至约100%，任选地如使用测尺寸的方法(例如，动态光散射(DLS)光谱法)所测量。在一些实施方案中，在与溶液接触时形成的单聚体胶束结构的量为约50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%，任选地如使用测尺寸的方法(例如，动态光散射(DLS)光谱法)所测量。其中存在单聚体的溶液可以是如本文所述的水溶液，例如水性缓冲液。在一些实施方案中，其中存在单聚体的水溶液是磷酸盐缓冲液(例如，磷酸盐缓冲盐水)。在一些实施方案中，存在单聚体的水性溶液(例如水性缓冲液)具有低离子强度(例如，μ值可为约100 mM至约250 mM、约100 mM至约200 mM、约150 mM至约250 mM、约160 mM至约180 mM、或约160 mM至约170 mM)。在一些实施方案中，其中存在单聚体的水溶液包含10 mM NaH2PO4和150 mM NaCl，pH为约7.35。

在一些实施方案中，与稀释前溶液中存在的单聚体胶束结构的量相比，稀释含有以单聚体胶束结构形式的本发明化合物的溶液不会导致溶液中存在的单聚体胶束结构的损失或损失小于约20%。在一些实施方案中，与稀释前溶液中存在的单聚体胶束结构的量相比，溶液中存在的单聚体胶束结构的量在稀释时不改变，或者改变小于约20%、19%、18%、17%、16%、15%、14%、13%、12%、11%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%或0.1%。

在一些实施方案中，包含以单聚体胶束结构形式的本发明化合物的溶液包含小于约50%(例如，小于约49%、48%、47%、46%、45%、44%、43%、42%、41%、40%、39%、38%、37%、36%、35%、34%、33%、32%、31%、30%、29%、28%、27%、26%、25%、24%、23%、22%、21%、20%、19%、18%、17%、16%、15%、14%、13%、12%、11%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%或0.1%)的聚集体。因此，至少50%或更多的化合物不聚集，并且可以是以单聚体胶束结构的形式。在一些实施方案中，与稀释前溶液中存在的聚集体的量相比，稀释包含以单聚体胶束结构形式的本发明化合物的溶液不导致或导致最少的另外的聚集体形成。在一些实施方案中，与稀释前溶液中存在的聚集体的量相比，包含本发明化合物的溶液中存在的聚集体的量在稀释时不改变，或者改变小于约20%、19%、18%、17%、16%、15%、14%、13%、12%、11%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%或0.1%。在一些实施方案中，稀释的溶液包含小于约50%(例如，小于约49%、48%、47%、46%、45%、44%、43%、42%、41%、40%、39%、38%、37%、36%、35%、34%、33%、32%、31%、30%、29%、28%、27%、26%、25%、24%、23%、22%、21%、20%、19%、18%、17%、16%、15%、14%、13%、12%、11%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%或0.1%)的聚集体。

本发明的化合物在水和/或水溶液中可以具有在约1 nm至约50 nm或约3 nm至约30 nm范围内的直径(例如，当折叠时，如以单聚体胶束结构)。在一些实施方案中，化合物在水和/或水溶液中可以具有约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50 nm的直径(例如，当折叠时，如以单聚体胶束结构)。在一些实施方案中，本发明的化合物可以是以颗粒形式(即，至少部分折叠的结构)。

在一些实施方案中，本发明的化合物是交联的，任选地其中当化合物为折叠结构时，化合物是交联的。在一些实施方案中，本发明的化合物可以在溶液(例如，水溶液)中和/或可以用交联剂交联。使本发明的化合物交联可以包括将一种或多种疏水单元和/或一种或多种亲水单元的两个或更多个部分和/或官能团(例如，侧基官能团)连接在一起。交联可以提供以折叠结构的化合物，所述折叠结构在不破坏通过交联形成的一个或多个键的情况下无法展开。交联的程度或量可以例如通过与化合物反应的交联剂的量来控制、修改和/或调谐。在一些实施方案中，使化合物交联的步骤可以包括如表1中所列的反应和/或反应实体(例如，官能团)。

表1：示例性交联反应和官能团。

在本发明的化合物中，与化合物存在于疏水溶剂(例如，甲苯)中时染料的荧光量子产率相比，当化合物存在于水和/或水溶液中时染料的荧光量子产率可以降低约10%或更少(例如，10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%或更少)。在本发明的化合物生物缀合到生物分子(例如，蛋白质)时，染料的荧光量子产率可以与水和/或疏水溶剂中的染料的荧光量子产率相同或基本上相同(例如，±20%内)。在一些实施方案中，如果染料的荧光量子产率为1.00 (理论最大值)，则可以接受10倍或更少(例如，约10、9、8、7、6、5、4、3、2倍或更少)的降低。

在一些实施方案中，本发明的化合物是水溶性的。所述化合物在室温下在水中的溶解度可以在约1 mg/mL至约10 mg/mL的范围内。在一些实施方案中，所述化合物在室温下在水中的溶解度为约1、2、3、4、5、6、7、8、9或10 mg/mL。

在一些实施方案中，本发明的化合物和/或颗粒耐稀释。如本文所用的“耐稀释”是指化合物和/或颗粒保持其结构和/或性质。在一些实施方案中，耐稀释是指化合物和/或颗粒保持折叠结构(例如，单聚体胶束结构)，其可以通过测量稀释前和稀释后颗粒的直径来确定，并且稀释后的直径可以保持在稀释前的直径的±50%、40%、30%、20%、10%或更小内。在一些实施方案中，耐稀释是指化合物和/或颗粒保持稀释后染料的荧光量子产率在稀释前染料的荧光量子产率的±50%、40%、30%、20%、10%或更小内。在一些实施方案中，当稀释至高达25x、50x、75x或100x时或当稀释至亚微摩尔浓度时，本发明的化合物和/或颗粒保持折叠结构。

根据本发明的一些实施方案提供了制备本发明的化合物和/或组合物的方法。在一些实施方案中，制备本发明化合物的方法包括使疏水单体和亲水单体聚合以提供共聚物；将染料连接到所述共聚物的第一部分(例如，末端或端部分)；以及任选地将生物缀合基团(例如，可生物缀合基团)连接到所述共聚物的第二部分(例如，另一末端或端部分)，由此提供所述化合物。疏水单体和亲水单体可以使用本领域技术人员已知的任何方法聚合，例如但不限于通过缩合反应(例如，用二醇和二酸的反应)和/或活性自由基聚合(例如，原子转移自由基聚合(ATRP)或可逆加成-断裂链转移(RAFT))。在一些实施方案中，用提供共聚物的方法进行疏水单体和亲水单体聚合，所述共聚物的一个端基或两个端基具有反应性(即，共聚物的端基中的一个或两个能够参与进一步的聚合或反应)，并且这两个端基可以相同或不同。在一些实施方案中，在引发剂(例如，溴化物引发剂)、催化剂(例如，钌催化剂)和任选的助催化剂的存在下通过活性自由基聚合(例如，ATRP)进行疏水单体和亲水单体聚合，以提供共聚物。在一些实施方案中，在引发剂(例如，AIBN)和RAFT试剂(例如，硫代羰基硫化合物)的存在下通过活性自由基聚合(例如，RAFT)进行疏水单体和亲水单体聚合。

在一些实施方案中，将染料连接到共聚物的第一部分可以包括使包含染料的单体与疏水单体和/或单元和/或亲水单体和/或单元反应。因此，在一些实施方案中，将染料连接到共聚物上的步骤可以在聚合步骤期间或之后发生。在一些实施方案中，所述方法包括在使疏水单体和亲水单体聚合的步骤期间，使包含染料的单体与一种或多种(例如，两种或三种)疏水单体和/或单元和/或一种或多种(例如，两种或三种)亲水单体和/或单元反应。在一些实施方案中，一种或多种疏水单体和一种或多种亲水单体的聚合在引发剂的存在下通过活性自由基聚合(例如，ATRP)发生，并且所述引发剂包含染料。在一些实施方案中，一种或多种疏水单体和/或一种或多种亲水单体的聚合在自由基引发剂和RAFT试剂的存在下通过活性自由基聚合(例如，RAFT)发生，任选地其中所述RAFT试剂包含染料。

当共聚物可用于直接染料连接或生物缀合时，共聚物可以包含的示例性末端官能团包括但不限于表2中所述的那些。这些末端官能团不是侧基官能团，而是可以存在于共聚物的任一端。

表2：共聚物上和染料或生物分子上的示例性末端官能团(FG)以及示例性键和化学。

一些官能团在某些聚合条件下可能是不稳定的。因此，在一些实施方案中，官能团可以以受保护的形式引入。结果，这些官能团可以在脱保护时用于染料连接或生物缀合。某些官能团的示例性保护形式包括但不限于表3中所列的那些。

表3：某些官能团的示例性保护形式。

在一些实施方案中，共聚物的一部分(例如，末端或端部分)可以包含卤基(例如，Cl、Br、I)。共聚物的卤化物部分可以用亲核试剂或封端试剂衍生，以产生用于染料连接或生物缀合的官能团。在一些实施方案中，共聚物的一部分(例如，末端部分)可以包含硫醇基，其可以用包含硫醇反应性基团的试剂衍生以产生用于染料连接或生物缀合的官能团。硫醇反应性基团的实例包括但不限于卤化物(例如，溴、氯、碘)、炔、醛、乙烯基酮和/或马来酰亚胺基官能团。表2和3中列出的所有官能团都与这些策略相容，并且另外的示例性官能团包括但不限于表4中列出的那些。

表4：衍生后的共聚物上和染料或生物分子上的示例性末端官能团(FG)以及示例性键和化学。

使疏水单体和亲水单体聚合(任选地通过ATRP或RAFT)可以包括使疏水单体和亲水单体以约1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10的比率(一种或多种疏水单体:一种或多种亲水单体)聚合。在一些实施方案中，所述比率可以是约1:1至约1:3或约1:6。在一些实施方案中，疏水单体是丙烯酸烷基酯(例如，丙烯酸十二烷基酯)和/或亲水单体是丙烯酸二醇酯(例如，PEG丙烯酸酯)。在一些实施方案中，一种或多种疏水单体与两种或更多种不同的亲水单体(任选地通过RAFT或ATRP)以约1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10 (一种或多种疏水单体:一种或多种亲水单体)的比率聚合。例如，在一些实施方案中，第一亲水单体可以是离子性的(例如，磺酸丙烯酸酯单体(例如，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸)和/或磺酸盐单体)，并且第二亲水单体可以是非离子性的(例如，丙烯酸二醇酯(例如，聚乙二醇化丙烯酸甲酯))。第一亲水单体与第二亲水单体的比率可以变化(例如，第一亲水单体:第二亲水单体的比率可以为约6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5或1:6。

可以用于本发明方法的示例性催化剂包括但不限于钌复合物、铁复合物、铜复合物、镍复合物、钯复合物、铑复合物和铼复合物。示例性钌复合物包括但不限于二氯三(三苯基膦)钌(II) [RuCl

助催化剂可以任选地存在于本发明的方法中，例如在使疏水单体和亲水单体聚合的步骤中。在一些实施方案中，可以存在助催化剂，并且其可以是4-(二甲基氨基)-1-丁醇。

在一些实施方案中，本发明的方法包括任选地在三氟乙酸和水的存在下水解共聚物，以在共聚物的第一部分(例如，第一末端)提供甲酰基。所述方法可以包括使染料与共聚物的甲酰基反应，以任选地通过醛-酰肼化学在染料和共聚物之间形成腙键，从而将染料连接到共聚物的第一部分。在一些实施方案中，生物分子可以通过经由还原胺化使甲酰基与生物缀合基团上的胺基反应来连接。

在一些实施方案中，本发明的方法包括使共聚物与巯基乙酸和三乙胺反应，以在共聚物的第二部分(例如，第二末端)提供羧甲基硫醚基团。可以将羧甲基硫醚基团衍生以在共聚物的第二部分提供

在一些实施方案中，本发明的方法包括使共聚物与叠氮化钠反应以提供叠氮基，以及任选地通过铜催化的叠氮化物-炔化学将染料连接到叠氮基。

在一些实施方案中，本发明的方法包括RAFT聚合。在一些实施方案中，RAFT聚合在自由基引发剂(例如，AIBN)和RAFT试剂(如硫代羰基硫化合物)的存在下进行。RAFT试剂的另外实例但不限于二硫代酯、二硫代氨基甲酸酯、三硫代碳酸酯、二硫代苯甲酸酯和/或黄原酸酯。

在一些实施方案中，本发明的方法包括裂解使用RAFT聚合获得的共聚物的末端上存在的硫代羰基硫官能度。这样的裂解可以使用本领域已知的任何一般方法进行。例如，在一些实施方案中，硫代羰基硫官能度通过氨解，例如在乙醇胺的存在下裂解，以提供游离硫醇。在一些实施方案中，游离硫醇可以与包含马来酰亚胺官能度的染料偶联，从而将染料连接到共聚物的第一部分(例如，末端)。在一些实施方案中，生物分子可以与第一部分(例如，末端)的游离硫醇基连接。在一些实施方案中，生物分子可以连接到聚合物的相对末端。

根据一些实施方案，本发明的化合物和/或组合物可以用于流式细胞术。流式细胞术是已知的，并且描述于例如美国专利号5,167；5,915,925；6,248,590；6,589,792；和6,890,487中。在一些实施方案中，被检测的颗粒(如细胞)用发光化合物(如本发明的化合物)标记，用于检测。标记可以通过任何合适的技术进行，例如，将发光化合物(例如，本发明的化合物)结合到颗粒或细胞，例如通过特异性结合颗粒或细胞的抗体，通过将发光化合物摄取或内化到细胞或颗粒中，通过将发光化合物非特异性吸附到细胞或颗粒等实现。本文所述的化合物可以作为这样的发光化合物用于流式细胞术，所述流式细胞术技术(包括荧光活化细胞分选或FACS)可以根据已知技术或其变体进行，基于本公开内容，所述已知技术或其变体对本领域技术人员是显而易见的。

在一些实施方案中，提供了使用流式细胞术检测细胞和/或颗粒的方法，所述方法包括用本发明的化合物标记细胞和/或颗粒，以及通过流式细胞术检测所述化合物，从而检测所述细胞和/或颗粒。

在一些实施方案中，提供了检测受试者中的组织和/或试剂(例如，细胞、感染剂等)的方法，所述方法包括：向所述受试者给予本发明的化合物和/或组合物，任选地其中所述化合物与所述组织和/或试剂关联；以及检测所述受试者中的所述化合物，从而检测所述组织和/或试剂。

在一些实施方案中，提供了在光动力治疗(PDT)和/或光动力灭活(PDI)中使用本发明化合物的方法。光动力治疗(PDT)是一种涉及光和光敏化学物质(例如，本发明的化合物)的光疗形式，所述光敏化学物质与分子氧结合使用以引发细胞死亡(光毒性)。PDT可以用于杀死微生物细胞，包括细菌、真菌和病毒。PDT也可以用于治疗癌症。当在光动力治疗(PDT)中给予光能以破坏肿瘤时，各种形式的能量都在本发明的范围内，如本领域普通技术人员所理解的。这样的形式的能量包括但不限于热、声波、超声波、化学、光、微波、电离(如x-射线和伽马射线)、机械和/或电能。例如，声动学诱导或活化剂包括但不限于镓-卟啉复合物(参见Yumita等人，Cancer Letters 112:79-86 (1997))，其他卟啉复合物，如原卟啉和血卟啉(参见Umemura等人，Ultrasonics Sonochemistry 3:S187-S191 (1996))；在超声治疗方法的存在下使用的其他癌症药物，如柔红霉素和阿霉素(参见Yumita等人，Japan J.Hyperthermic Oncology 3(2):175-182 (1987))。

PDT和/或PDI的处理领域的实例包括但不限于以下：

(iii)

(iv)

在光动力治疗期间，将本发明的化合物给予到需要其的受试者(例如，患有任何上述疾病的受试者)。所给予的化合物可以与受试者内部存在的患病组织关联，并且受试者暴露于发射具有适当波长和强度的合适光的光源可以将化合物活化(例如，释放活性氧物质(ROS))到患病组织中，从而处理患病组织，任选地不影响健康组织。例如，在一些实施方案中，患病组织是过度增殖组织(例如，肿瘤)。

在一些实施方案中，提供了在光声成像中使用本发明的化合物的方法。根据一些实施方案，本发明的方法包括进行光声成像的方法。光声成像(PAI)在不依赖用于检测的光发射方面是有吸引力的(Haisch, C., Quantitative analysis in medicine usingphotoacoustic tomography. Anal. Bioanal. Chem. 2009, 393, 473-479; Cox, B.;Laufer, J. G.; Arridge, S. R.; Beard, P. C. Quantitative spectroscopicphotoacoustic imaging: a review. J. Biomed. Opt. 2012, 17, 061202)。光发射可能受到光散射的影响。在PAI中，激光照射(例如，任选地用非电离激光脉冲进行)之后是热弹性膨胀和超声压力波。超声压力波的检测可以通过常规的超声检测器来实现。本质上，超声成像可以利用激光输入来进行。值得注意的是，与X射线成像方法相反，PAI不依赖于电离辐射。

本发明的方法可以包括向受试者给予本发明的化合物和/或组合物，任选地其中所述化合物与受试者中的组织和/或细胞结合；使用激光照射所述受试者的至少一部分或一部分，任选地其中所述受试者的所述部分或一部分含有本发明的化合物；以及对所述受试者的至少所述部分或一部分进行成像，任选地其中所述成像包括超声成像。

PAI可以在不使用任何外源造影剂或化学探针的情况下进行。在这种情况下，天然组织中内源性发色团的不同吸收产生不同的信号。例如，血红蛋白的吸收便于描绘血管的存在。然而，血红蛋白的摩尔吸收系数低，并且可能不足以在深部组织中进行清晰的描绘。在这种情况下，使用造影剂是非常有吸引力的。在一些实施方案中，本发明的化合物用作PAI中的造影剂和/或包含可用作PAI中的造影剂的染料。

已经检验了多种物质在PAI中用作造影剂。用于PAI的实例染料包括但不限于金纳米材料、碳纳米管、脂质体中的卟啉、半导体聚合物和萘酞菁(Chitgupi, U.; Lovell, J.F. Naphthalocyanines as contrast agents for photoacoustic and multimodalimaging. Biomed. Eng. Lett. 2018, 8, 215–221; de la Zerda, A., et al.,Advanced contrast nanoagents for photoacoustic molecular imaging, cytometry,blood test and photothermal theranostics. Contrast Media Mol. Imaging 2011,6, 346-369)。在一些实施方案中，本发明的化合物和/或本发明的化合物中存在的染料具有以下光物理特性，即在吸收光之后，染料/化合物立即且定量地弛豫到基态，而不发射光或形成任何显著寿命的亚稳态。换句话说，内部转换(即，无辐射衰减)的产率应该是定量的，并且理想地，内部转换的速率应该异常快，具有小于1皮秒的激发态寿命。本说明书主要涉及分子光物理方面的“光声转换效率” (Cheng, K.; Cheng, Z. Near infraredreceptor-targeted nanoprobes for early diagnosis of cancers. Curr. Med. Chem.2012, 19, 4767-4785)。这种快速和定量的内部转换的吸引力是将所有吸收的光转换为热，即，产生超声波的热膨胀。一个研究小组将这种造影剂称为“sonochromes” (Duffy, M.J., et al., Towards optimized naphthalocyanines as sonochromes forphotoacoustic imaging in vivo. Photoacoustics 2018, 9, 49-61)，以将它们与更普遍已知的发光染料或荧光染料或发光体区分开，所有这些都意味着在吸收入射光之后发射光。在一些实施方案中，本发明的化合物是和/或包含sonochrome。

在一些实施方案中，本发明化合物和/或本发明化合物中存在的染料吸收红色或近红外区(NIR)的光。例如，在一些实施方案中，本发明的化合物可用于对深部组织成像，其中期望在红色或近红外区(NIR)中的吸收，因为该区域提供允许光穿透的光学窗口。在较短波长下，可发生内源性发色团(例如，血红蛋白、黑色素)的吸收；在更长的波长下，可以观察到水的泛音振动带对光的散射。在一些实施方案中，本发明化合物和/或本发明化合物中存在的染料吸收红色或NIR，且摩尔吸收系数尽可能大以产生高灵敏度，例如摩尔吸收系数值为1,000M

在一些实施方案中，本发明的方法提供多波长多路复用。多波长多路复用可以通过使用两种或更多种吸收剂作为PAI造影剂来实现，所有这些都表现出定量(或接近定量)的内部转换，其中两种或更多种吸收剂是两种或更多种不同的本发明化合物。本发明的两种或更多种不同的化合物可以具有基本上不重叠的吸收带。多路复用可以通过使入射光源(例如激光)扫过NIR和红色光谱区域来实现，在连续吸收每种光谱不同的造影剂时检测所产生的超声波。或者，可以使用一组多个激光器，每个激光器专用于不同的PAI造影剂。

在一些实施方案中，本发明化合物中存在的染料包括二氢卟吩或菌绿素，任选地其中该化合物在本发明方法中用于PAI。考虑到强且尖锐的长波长(Qy)吸收带，二氢卟吩和/或菌绿素对于光声成像可能是理想的。二氢卟吩和/或菌绿素可被改性以产生高产率的内部转化和/或以实现在水性介质中溶解的方式包装。

例如，在其游离碱形式下具有荧光的四吡咯大环可以通过与合适金属的金属化而呈现非荧光。四吡咯包括卟啉和氢化卟啉；后者包括二氢卟吩和菌绿素。存在真实的“金属四吡咯的周期表”，在近一个世纪中，在金属四吡咯的制备和研究上有大量的工作。提供非荧光的四吡咯螯合物的金属是众所周知的(参见，例如，Gouterman, M. Optical spectraand electronic structure. In The Porphyrins; Dolphin, D. (Ed.), Vol. III,Academic Press: New York, 1978, pp 1–165)。可提供非荧光的四吡咯螯合物(为了清楚起见未显示化合价)的金属的实例包括，但不限于，Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Ru和镧系元素。在一些实施方案中，存在于本发明化合物中的染料是包含铁的四吡咯大环。考虑到铁作为人类代谢中的天然成分的存在，已对铁四吡咯进行的广泛研究(考虑到血红素是原卟啉IX的铁螯合物的事实)和铁卟啉的特别短的激发态寿命，铁可能特别有吸引力。在一些实施方案中，本发明的化合物包括铁二氢卟吩或铁菌绿素。在一些实施方案中，本发明的方法包括给予受试者包含作为PAI造影剂的铁二氢卟吩或铁菌绿素的本发明的化合物，并进行光声成像。在一些实施方案中，存在于本发明化合物中的染料是包含铜(例如，Cu (II))的四吡咯大环。在一些实施方案中，本发明化合物中存在的染料包含铜(例如，Cu (II))并且任选地用于光声成像。在一些实施方案中，本发明化合物中存在的染料包括铁(例如Fe (II))，并任选用于氧传感。

在一些实施方案中，本发明的化合物包括空间受阻的和/或不形成Fe (III)四吡咯的μ-氧代二聚体的Fe (II)四吡咯。在一些实施方案中，本发明的化合物包括Fe (III)四吡咯。有理由提及Fe (II)四吡咯可以与分子氧配位，并且如果没有空间受阻，可以引起导致Fe (III)四吡咯的μ-氧代二聚体的化学反应。相反，Fe (III)四吡咯不与分子氧配位，并且不发生μ-氧代二聚体形成。Fe (III)四吡咯是在有氧条件下形成时铁四吡咯的优选氧化态。长期建立的各种方法可用于形成Fe (III)四吡咯，和用于将Fe (II)四吡咯转化为相应的Fe (III)四吡咯。

游离碱四吡咯可以提供一定量的荧光(例如，量子产率高达～10%)，一定量的三重态形成(例如，量子产率高达～70%)，其余的是内部转化(例如，量子产率高达～20%)。如上所述，对于内部转化(即，无辐射衰减)达到～100%的量子产率的方便的方法是通过一种或多种机理，用金属将四吡咯金属化，引起激发态迅速地和基本上定量地弛豫到基态。促进内部转化对辐射衰减(即荧光)和系统间交叉(即形成三线态)的替代方法是在四吡咯上连接合适的取代基。典型的取代基是引起自旋轨道耦合的那些，例如较重的卤素，包括溴、碘和砹。因此，在一些实施方案中，在本发明的染料和/或化合物中引入一种或多种卤素可以单独使用，或者与本身单独提供有限发光的金属一起使用，从而提供到基态的快速和基本上定量的弛豫。这些金属包括周期表中的许多金属。四吡咯金属化的方法是众所周知的(Buchler, J. W. Static coordination chemistry of metalloporphyrins. InPorphyrins and Metalloporphyrins; Smith, K. M. (Ed.), 1975, ElsevierScientific Publishing Co.: Amsterdam, pp 157–231; Sanders, J. K. M., et al.,Axial coordination chemistry of metalloporphyrins. In The Porphyrin Handbook;Kadish, K. M.; Smith, K. M.; Guilard, R. (Eds.), Vol. 3, 2000, AcademicPress: San Diego, pp 1–48)。因为众所周知连接到芳烃上的重原子引起激发态的快速弛豫，所以根据本发明的方法，各种重原子取代的芳烃是用于PAI的极好的候选物。在一些实施方案中，本发明的化合物包括四吡咯(例如，在大环外围带有重原子取代基的四吡咯和/或提供非发光的中心螯合的金属)。这种四吡咯(例如二氢卟吩或菌绿素)可以提供许多可能的跨越红色和NIR光谱区的窄带吸收。

虽然描述了化合物的激发态可以迅速地和基本上定量地回复到基态的各种机制，但是本发明不限于此，并且可以使用本领域已知的其他机制。例如，这种机制可以源于(1)相对于辐射衰减和系统间交叉的速率，高内部转化率；(2)相对于辐射衰减和内部转化的速率，系统间交叉的高速率，随后是从激发的多重态到基态的立即和非辐射衰减；和/或(3)相对于减少激发态粒子数的所有其它速率的高电荷转移速率，随后是定量地导致基态的电荷复合。另一个例子是使大环结构变形偏离基本平面性。其它机制是本领域技术人员已知的。不管机理如何，本领域技术人员已知的已建立的方法可用于产生四吡咯，其显示具有极短的寿命和基本上定量弛豫至基态的激发态。迅速和接近定量地弛豫到基态可以提供本文中称为“非荧光的”分子实体的物质，其可以用于PAI。

本发明的化合物可以包装金属四吡咯，任选用于PAI。金属四吡咯可具有生物可缀合的基团，其可用于将金属四吡咯连接到本文所述的聚合物上，以提供本发明的化合物。因此，本发明的化合物可以包括单一的金属四吡咯。在一些实施方案中，本发明的化合物可通过将染料包装在化合物的一部分内(例如，在聚合物部分内)而保持染料的固有光谱特征(例如，吸收光谱、荧光光谱、荧光量子产率等)，任选地不因与外部实体(例如，其它染料和/或生物物质(例如，细胞成分、蛋白质等))相互作用而改变。在本发明的化合物中包括单一染料(例如，Fe (III)四吡咯)可以保持染料的固有吸收光谱。

根据一些实施方案，存在于本发明化合物中的染料可以是非荧光的分子实体(例如，非荧光和/或非磷光分子实体)，任选地其中所述化合物用于PAI。染料可以具有快速的光学到声学的转换。在一些实施方案中，染料是非荧光的分子实体并且具有短的激发态寿命，任选地其中激发态寿命在亚皮秒范围内。在照射时，激发态可以立即回复到基态，释放热量。热量产生“声波”，其可以被麦克风检测到。本发明化合物的结构可保护染料免受生理环境影响和/或可适用于进行PAI的方法。

在一些实施方案中，本发明的化合物提供了用于包装疏水性发色团的手段，其可以允许实现在水中的高溶解度，和/或用于防止发色团聚集的手段，因为聚集可以改变吸收带的外观，包括波长位置、摩尔吸收系数和带的宽度。

在以下非限制性实施例中更详细地解释本发明。

实施例

实施例1-单个疏水发色团的单个聚合物包封

对具有侧基聚乙二醇化发色团的无规共聚物和含有疏水荧光团的聚合胶束进行了研究。最终，确定了需要杂遥爪两亲性无规共聚物的设计，所述共聚物通过由两种丙烯酸酯单体-亲水(侧基PEG-6)单体和疏水(十二烷基)单体以3:1的比率活性自由基聚合(通过在40℃下在乙醇中RuCp*Cl(PPh

合成并光谱学表征了三种具有自折叠性质的疏水染料标记的两亲性共聚物F1-F3。疏水染料和聚合物主链的结构特点如方案1中所示。两亲性共聚物由亲水链段(PEG链段)和疏水链段(十二烷基链段)以3:1的比率组成，分子量约为120 kDa。作为无规嵌段共聚物，所述共聚物在水中可以自折叠以产生疏水中心，包封疏水染料并由此保护染料不聚集。将三种疏水染料，即分子尺寸和吸收波长(分别为540 nm、640 nm和700 nm)不同的BODIPY、二氢卟吩和酞菁负载在相同的聚合物主链上，并进行光谱学测量。尽管不希望受任何特定理论的束缚，但负载染料的共聚物在水中的所得独特荧光性质表明染料包封的有效性可以取决于染料的分子尺寸和共聚物主链的长度。

方案1. 目标两亲性负载染料的共聚物F1-F3。

疏水荧光团的合成。通常，此处用于染料连接的染料酰肼由相应的羧酸酯通过酰胺形成制备。用水合肼处理作为活化羧基物质的BODIPY-NHS酯1以40%的产率提供所需的BODIPY-酰肼D1 (方案2)。

方案2. BODIPY-酰肼D1的合成。

在Pd(PPh

方案3. 二氢卟吩-酰肼D2的合成。

由于大环的溶解度限制，酞菁-酰肼D3的制备需要更多的努力。在Pd(OAc)

方案4. 酞菁-酰肼D3的合成。

共聚物的合成。单体PEGA和LA的活性自由基聚合在RuCp*Cl(PPh

方案5. 负载染料的两亲性共聚物F1-F3的制备。

SEC分析。以F2为例，使用分析SEC监测染料-连接反应的过程。示于图2中的SEC迹线指示在二氢卟吩键联到共聚物上时的尺寸增加。同样，基于SEC分析估计共聚物7的分子量为1.2×10

吸收光谱和发射光谱的测量。然后对目标负载染料的共聚物F1-F3在有机溶剂和水溶液两者中进行其光谱学性质的研究。光谱示于图3中。对于F1 (负载BODIPY，图3，图A)和F2 (负载二氢卟吩，图3，图B)两者，样品以μM浓度在水溶液中的吸收光谱与其在有机溶液中的吸收光谱相当。与120-kDa的两亲性共聚物的连接强烈增强了BODIPY D1和二氢卟吩D2的水溶性，而对光谱学性质没有强烈的干扰。F1和F2在水中的发射带保持与在有机溶液中测量的发射带相同，显示在F1和F2以μM浓度的水溶液中涉及的染料-染料相互作用最小。然而，作为染料分子尺寸的最大值，负载酞菁的共聚物F3在水中提供与其在甲苯中完全不同的吸收光谱(图3，图C)，具有完全猝灭的荧光。这种负面结果可能是由于共聚物主链的尺寸不合适。可能需要更大的聚合物来包封大的疏水发色团，如酞菁D3。

荧光量子产率。还在室温下测量了水中的F1-F3的荧光量子产率值。数据与其他光谱学数据一起汇总在表5中。以连接二氢卟吩的共聚物F2为例，染料-共聚物缀合物以μM浓度在水中表现出0.18的荧光量子产率(条目6)，其与仅染料D2的CH

表5. 共聚物F1-F3和发色团D1-D3的光谱学性质。

实验部分

一般方法。除非另外指出，否则所有商业上获得的化学品都按原样使用。试剂级溶剂(CH

2-[6-(

10-均三甲苯基-5-(4-甲氧基羰基)苯基-18,18-二甲基二氢卟吩(3)。通过用氩气鼓泡使甲苯和甲醇脱气1小时。在具有橡胶隔片的锥形瓶中装入碘二氢卟吩2 (20 mg，0.030 mmol，1.0当量)和Pd(PPh

5-[4-(

2-[4-(2-甲氧基-2-氧代乙基)苯基]乙炔基-9,10,16,17,23,24-六庚基酞菁(5)。按照标准Sonogashira偶联反应程序，通过三次冷冻-抽吸-解冻循环对4 (20 mg，18 μmol)、3-(4-溴苯基)丙酸甲酯(4.8 mg，20 μmol)、Pd(OAc)

2-[4-(

实施例2

根据本发明的一些实施方案，聚合物制备和衍生的一般方法示于下面的方案6中。

方案6.

在方案6中所示的方法中，引发剂是Q-X，其中X可以是卤基(例如，Cl、Br、I)或磺酸盐(例如，三氟甲磺酸盐)，并且Q可以携带染料或者可以载有官能团并在聚合过程中保持完整。

在进一步衍生的情况下，染料连接所需的官能团可以在聚合之前并入(Q单元中)并直接使用。或者，在聚合之后，合成聚合物I中Q的衍生可以在聚合物II中提供用于染料连接的修饰的Q (表示为Q’)。

在一种情况下，通过直接使用聚合物I中的X-取代基，存在提供与生物分子(聚合物的ω-端)的连接。或者，X-基团可以被取代，以在聚合物II中给出用于连接生物分子的官能团W。W的实例包括叠氮基、异氰酸基、异硫氰酸基、活性酯(例如，五氟苯基酯、琥珀酰亚胺酯、2,4-二硝基苯酯)、马来酰亚胺基、乙烯基、巯基、氨基和羧酸。聚合物I的ω-端的衍生可以通过一步或多步(例如，亲核取代和/或脱保护)实现，以给出聚合物II中所需的官能团W。对于预聚合方法，官能团首先被安装到引发剂(Q-X的Q单元，方案6)中，并在聚合过程中保持完整。

Q和Q-X的一些实例示于方案7中。如方案7中所示，Q可以包括羟基、

方案7. 与预聚合安装相容的官能团。

表6. 需要在聚合之后安装的通常使用的官能团。

注意，这里讨论的实施例描述了染料与聚合物的α-端的连接和生物分子与聚合物的ω-端的连接。然而，这两端的利用可以根据需要而颠倒，于是生物分子连接到聚合物的α-端，而染料连接到聚合物的ω-端。

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实施例3. 实例反应

包括交联的制备本发明的化合物的示例性反应提供在方案8中。

方案8：具有交联步骤的示例性反应。

包括磺化和交联的制备本发明的化合物的示例性反应提供在方案9中。

方案9：具有磺化和交联步骤的示例性反应。

实施例4

根据本发明的一些实施方案的聚合物制备和衍生的实例方法示于下面的方案10中。

方案10. 通过RAFT的杂遥爪无规共聚物的实例合成。

在方案10中所示的方法中，RAFT试剂中的Z是芳基、烷基或硫代烷基，并且Q可以载有在聚合过程中保持完整的官能团。

在进一步衍生的情况下，连接到染料或生物分子所需的官能团可以在聚合之前并入(Q单元中)并直接使用。这样的官能团可以首先被安装到RAFT试剂的Q单元中，并且在聚合过程中保持完整。或者，在聚合之后，合成聚合物中Q的衍生可以提供用于染料或生物分子连接的修饰的Q。

RAFT试剂中的Z和Q的一些实例示于图表1中。RAFT试剂中的Z的实例包括但不限于苯基(任选取代的)和/或硫代烷基(包括支链和/或非支链C1-C25硫代烷基)。

RAFT试剂中的Q的实例包括但不限于羧酸酯、叠氮基、羟基、N-琥珀酰亚胺基、乙烯基、苯二甲酰亚胺基和/或生物素基。

图表1. 可以提供末端官能团的RAFT试剂的实例。

在包含硫代羰基硫基的聚合物的末端连接染料或生物分子之前，可以使用本领域已知的方法通过裂解硫代羰基硫基释放硫醇基。游离硫醇基可以直接与染料或生物分子偶联，或者可以用试剂L-W进一步修饰，以提供具有用于与染料或生物分子偶联的合适官能团W的封端的硫醇(例如，硫醚)。试剂L-W包括硫醇反应性基团L，其与游离的硫醇基反应，并且还充当硫醇与封端产物中的官能团W之间的接头L'。

L-W中L和W的一些实例示于图表2中。试剂L-W中的L基团的实例包括但不限于取代的卤化物(例如，取代的苄基溴化物和/或α-酸)、取代的炔烃(例如，取代的苄基炔)、取代的乙烯基酯(例如，α-乙烯基酯)和/或取代的琥珀酰亚胺(例如，乙胺琥珀酰亚胺、乙醇琥珀酰亚胺)。

官能团W的实例包括但不限于羧酸(例如，-COOH、-CH

游离硫醇基的衍生可以通过一步或多步(例如，亲核取代和/或脱保护)实现，以给出所需的官能团W。

图表2. 具有另外的官能团的硫醇反应性基团的实例。

RAFT聚合的另一个实例示于方案11中。疏水单体丙烯酸十二烷基酯(LA)与亲水单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸作为钠盐(AMPS)和PEG丙烯酸酯(PEGA)在RAFT试剂和自由基引发剂的存在下聚合以产生聚合物。在一些实施方案中，在聚合之前，在RAFT试剂上存在(例如，预安装)一个或多个官能团。这样的一个或多个官能团的实例示于方案11中。聚合之后，预安装的一个或多个官能团将位于聚合物的一个末端，并且可以用于偶联到生物分子或染料上。

方案11. 预安装在RAFT试剂上的官能团。

参考文献

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实施例5. 通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合合成两亲性无规共聚物。

合成磺化两亲性无规共聚物的模型研究示于方案12中。使用三种单体，其中一种是疏水性的(丙烯酸十二烷基酯(LA))，并且两种是亲水性的(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸作为钠盐(AMPS)和PEG丙烯酸酯(PEGA))。AMPS可以通过用氢氧化钠碱化市售2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸和/或碱化市售2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸的钠盐来制备，所述钠盐具有少量作为市售AMPS材料中的少量污染物存在的游离酸。RAFT链转移剂1按实验室中得到的原样使用。在含有AIBN作为自由基引发剂和均三甲苯作为内标的DMF (80℃)中进行在不同单体比率下的聚合。聚合之后，将粗产物倒入大大过量的乙醚中以使聚合物沉淀。然后将沉淀物对水透析，给出纯化的聚合物。

方案12. 通过RAFT聚合合成磺化两亲性无规共聚物。

两亲性聚合物的动态光散射(DLS)尺寸分析。将各聚合物溶解在1.0 M NaCl水溶液中，并使其穿过200 nm的膜过滤器。滤液通过DLS检查以确定纳米颗粒的尺寸。不同聚合物的DLS尺寸数据汇总在表7中。根据数据，对于那些没有PEG基团的聚合物，比率为6:1的磺酸盐和月桂基获得最佳结果，其在水溶液中给出65%单聚体。在引入PEG基团时，当PEG基团和磺酸盐基团的比率从1:1降低到1:5时，单聚体的百分比变高。在AMPS:PEGA:LA＝5:1:1下，单聚体似乎是水溶液中的主要物质。

表7. 聚合物的DLS尺寸数据。

通过RAFT聚合合成聚合物-发色团缀合物。单体PEGA、LA和AMPS的活性自由基聚合以1:1:5的比率(即，亲水/疏水比＝6:1)用RAFT试剂4-氰基-4-(苯基硫代甲酰基硫基)戊酸2在自由基引发剂2,2’-偶氮双(2-甲基丙腈)(AIBN)的存在下进行(方案13)。所得聚合物3是杂遥爪的，其在一端含有羧基，而在另一端含有硫代羰基硫基。用乙醇胺氨解聚合物3裂解硫代羰基，并且展示出游离的硫醇基。后者与疏水马来酰亚胺基取代的菌绿素D1的原位偶联给出目标聚合物-发色团缀合物F-2。

方案13. 通过RAFT聚合合成聚合物-发色团。

聚合物-发色团缀合物的动态光散射(DLS)尺寸分析。将聚合物-发色团样品溶解在1.0 M NaCl水溶液中，并使其穿过200 nm的膜过滤器。通过DLS检查过滤的溶液以确定纳米颗粒的尺寸。不同聚合物的DLS尺寸数据汇总在表8中。聚合物-发色团样品F-2在一定的浓度范围内显示出单聚形式(图4)。

表8. 水溶液中F-2的DLS尺寸数据。

F-2的吸收光谱和发射光谱以及荧光量子产率的测量。在室温下测量目标聚合物-发色团缀合物F-2在水和缓冲水溶液两者中的吸收光谱和发射光谱(图5和图6)。光谱学数据和荧光量子产率数据汇总在表9中。

水溶液中的F-2的吸收光谱和发射光谱与甲苯中的D1相当，其中Q

表9. 水溶液中的F-BC的光谱学数据和荧光量子产率。

实施例6

开发用于使用有机发色团作为识别单元的化学传感的分子荧光或发光的新方法是非常感兴趣的，尤其是在化学、生物学、环境科学、临床和医学中(参考文献1-3)。检测基于：(1)荧光团的吸收或发射波长的偏移或(2)吸收或发射强度的变化。控制吸收或荧光的波长或强度的变化的结构特征包括但不限于：双键扭转、缀合模式的变化、“重”原子、弱键和光致电子转移(PET)或电子能量转移(EET)的机会(参考文献4-10)。这种通过光信号的检测的优点如下：灵敏度高；“开和关”可切换性；定性或定量分析；肉眼检测等(参考文献11-15)。

重金属离子对环境和人类健康造成有害影响，因此在化学家、生物学家、环境科学家和医学科学家中受到很大的关注。(参考文献16)。由于挑战性很大，对靶向有毒重金属离子的灵敏和选择性荧光团传感器的需求持续增加。1997年，Czarnik及其同事报道了螺-内酰胺环的开环，其诱导罗丹明-B酰肼的荧光用于水溶液中的Cu (II)检测(参考文献17)。如方案14所示，非荧光罗丹明-酰肼在金属阳离子催化下经历水解开环，得到缀合的且有荧光的罗丹明结构。环的打开取决于阳离子的性质。在本工作中测试的阳离子包括Ag (I)、Al(III)、Ca (II)、Cd (II)、Co (II)、Cr (III)、Cu (II)、Eu (III)、Fe (III)、Ga (III)、Gd(III)、Hg (II)、In (III)、K (I)、Li (I)、Mg (II)、Mn (II)、Na (I)、Ni (II)、Pb (II)、Rb(I)、Sn (IV)、Sr (II)、U (IV)、Yb (III)、Zn (II)、Cu (II)和Hg (II)。其中仅Cu (II)和Hg (II)在吸收或荧光光谱中产生显著变化。Cu (II)的选择性检测是高度灵敏的，并且用浓度为10-7M的Cu (II)定量。

方案14.金属离子催化的罗丹明酰肼的水解。

合成了几种罗丹明-酰肼类似物并分析其以检测金属离子，例如Pb (II) (参考文献18)、Cd (II)、Fe (III)、Hg (II) (参考文献19)和Sn (II) (参考文献20)。然而，由于罗丹明-酰肼的疏水性，在水溶液中的这种应用需要加入有机溶剂如乙腈和甲醇。在这方面，我们设计并合成了Pod-罗丹明以研究在纯水中而不添加有机溶剂的金属离子感应。

通过首先制备两亲性无规共聚物来合成Pod-罗丹明。合成目标磺化两亲性无规共聚物如方案15所示。

方案15. F-CHO的合成。

如本文所述进行聚合，得到F-Ph，其中m：n：p为1.0: 1.0:5.0，两者均基于反应化学计量和通过合成聚合物的

通过与在DMF中的水合肼反应除去F-Ph的二硫代酯，得到含有游离硫醇端基的聚合物F-SH。通过与DMF中的对溴甲基苯甲醛反应，F-SH的巯基进一步衍生成带甲酰基的F-CHO。通过

通过F-CHO与罗丹明-酰肼I在N，N-二甲基甲酰胺中于40℃反应15小时制备Pod-罗丹明。随后通过透析除去未反应的染料，以91%产率得到目标Pod-罗丹明(方案16)。

方案16. Pod-罗丹明的合成。+

Pod-罗丹明在各种金属离子的存在下进行水中吸收和发射的测试。在小瓶中，用金属盐(1.0 mL，2 mM，100摩尔当量的Pod-罗丹明)在水中的溶液处理1.0 mg的Pod-罗丹明。Pod-罗丹明的最终浓度是20μM。将所得溶液在室温下搅拌1小时，然后通过吸收和发射光谱测量溶液。在本研究中，测试的阳离子如下：Au (III)、Al (III)、Ce (III)、Cd (II)、Co (II)、Cr (II)、Cu (II)、Fe (III)、Ga (III)、Hg (II)、In (III)、Mg (II)、Mn (II)、Ni(II)、Pb (II)、Yb (III)和Zn (II)。

各种溶液的吸收和发射光谱示于图8。对于吸收分析，Au (III)、Cr (II)、Cu(II)、Fe (III)、Hg (II)和In (III)显示吸收的变化。对于荧光分析，Au (III)、Ga (III)、Hg (II)和In (III)与空白对照相比产生增加的荧光强度。Cu (II)和Fe (III)样品上的荧光损失可能是由重原子效应引起的。获得了有或没有光照的各种反应溶液的照片。对于Cr(II)，在反应过程中观察到沉淀，因此，使用上清液测量Cr (II)的吸收。

用Au (III)和Hg (II)与10 μM Pod-罗丹明和0-1.0μM阳离子进行荧光滴定(在510 nm激发)。图9显示了滴定荧光光谱。

总之，该工作的关键点是罗丹明传感器在与杂遥爪聚合物结合时保持活性，并且可以在纯水中用于离子传感目的。相反，文献数据表明单独使用罗丹明传感器需要使用有机和水性介质的混合物。不希望受任何特定理论束缚，这表明所述聚合物为所述缀合罗丹明传感器提供有机增溶特征。

参考文献

实施例7

本发明的实施方案涉及一种用于水溶液的带有单个生物可缀合基团和单个发色团的杂遥爪聚合物，这是违反直觉的。违反直觉的本质源于本领域的普遍看法，如大约50年的许多论文所说明的，为了获得足够的信号(例如，亮度)，聚合物或其它构造需要负载尽可能多的发色团。我们的策略的一个方面是在每个杂遥爪聚合物的一端作为单个货物项目现场分离所需的发色团，在水溶液中实现高度的单聚体自组装，并利用聚合物的另一端进行生物缀合。

一种使疏水性荧光团溶解于水溶液中的方法需要与两亲性聚合物连接，其与固定在疏水性内部的疏水性荧光团自组装。我们组之前

大多数抗体或细胞不能在含有这样高浓度的NaCl的水溶液中存活。我们最近转向在生物学中使用的类型的水性介质中检测F-Ph和F-Ph的含荧光团衍生物。在PBS缓冲液中，其通常用于生物学，F-Ph包含68%的单聚体(D

因为认为低离子强度下高百分比的单聚体(相对于聚集体)对于许多生物应用是重要的，我们开始研究以探究被认为影响单聚体组装过程的许多因素。对于两亲性聚合物最有意义的应用是流式细胞术。研究需要检查作为离子强度函数的F-Ph以及制备和检查新聚合物。新聚合物在侧基的性质、侧基的比率、分子量以及存在或不存在疏水性荧光团方面不同。DLS仪器中的激光在632 nm照射样品，这消除了使用在该区域中吸收的发色团的可能性。选择用于本文所述研究的荧光团是二萘嵌苯单酰亚胺。二萘嵌苯-单酰亚胺(其在632nm处不吸收)是大的疏水性芳烃，因此被认为是各种四吡咯大环(例如二氢卟吩和菌绿素)的可行替代物。

1. 聚合物的合成。通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合合成了一个新的系列的含有环十二烷基和磺酸盐侧基的两亲性聚合物。环十二烷基经由丙烯酸环十二烷基引入。将磺酸盐安置在N-烷基取代的丙烯酰胺的末端。环十二烷基(CD)以前被证明比月桂基表现出强得多的分子内自结合趋势

方案17. 合成P-S-CD聚合物和相应的P-S-CD-PMI缀合物。

在使用各种初始比率的环十二烷基丙烯酸酯(CDA，疏水单体)、磺酸盐封端的丙烯酰胺(AMPS，亲水/离子单体)和链转移剂(CTR)时，制备七种P-S-CD聚合物。随后的衍生提供了相应的聚合物-PMI缀合物(表10)。每种P-S-CD聚合物的分子量由HPLC分析推断。这里，我们检验了在下列参数变化时观察到的单聚体的百分比：(1)溶液的离子强度，(2)两种类型的侧基的比率，(3)单独的聚合物(缺少荧光团)的分子量，和(4)荧光团的存在-换句话说，与聚合物连接的荧光团的存在相对于不存在的影响。

表10. 具有不同侧基比率和分子量的P-S-CD聚合物。

2. 对单聚体组装的影响的研究。A.离子强度。在六种培养基中进行了先前F-Ph和新聚合物P-S5-CD1(28 kDa) (条目5，表10)的DLS研究：纯水、PBS缓冲液、NaCl浓度不同的水溶液(0.25M、0.50M、0.75M、1.0M)。原始DLS数据示于图11中。在纯水中，F-Ph显示DLS检查时的三种不同尺寸。在～1 nm处的峰可以由未折叠的聚合物产生，而部分聚合物聚集以引起在～400 nm处的尺寸分布峰值。PBS缓冲液的离子强度也不会导致F-Ph完全单聚的行为(参见图10)。但是在0.25M NaCl溶液和具有更高离子强度的溶液中，F-Ph定量地提供了单聚体(图11)。图12中用图表绘出了图11中涉及单聚体百分比的DLS数据。

我们接着进行了新聚合物P-S5-CD1(28 kDa)的类似研究。在纯水和各种NaCl浓度的水溶液中的粗DLS结果示于图13，而在PBS缓冲液中的粗DLS结果示于图14，结果以图形方式绘制于图15。该图显示聚合物P-S5-CD1(28 kDa)在含有≥0.50M NaCl的水性介质中自组装以定量方式提供单聚体。显然，聚合物在高离子强度的水性介质中倾向于聚集成均匀尺寸的颗粒。

2. B.侧基的作用和疏水性荧光团的存在。将F-Ph或F-PMI样品溶解在PBS缓冲液中，并通过DLS光谱进行检测。F-PMI缀合物的单聚物的百分比高于PBS缓冲液中F-Ph的单聚物的百分比(图16)。因此，疏水性荧光团货物的存在似乎驱动PBS缓冲液中聚合物的组装。

对P-S5-CD1(28 kDa)和P-S5-CD1(28 kDa) -PMI进行了类似的比较(图17)。结果表明P-S5-CD1(28 kDa) -PMI在PBS缓冲液中定量组装成单聚体颗粒，而缺乏PMI单元的聚合物没有定量组装成单聚体。同样，疏水性货物的存在似乎驱使整个构建体的组装成为单聚体结构。

2. C.分子量。测量了一系列环十二烷基/磺酸盐聚合物-PMI缀合物的DLS，所述缀合物含有相同比率的侧基(5:1)但聚合度不同。分子量在10-35 kDa范围内，该分子量直接反映了给定的反应单体的不变比率的聚合度。PBS缓冲液中聚合物-PMI缀合物的原始DLS数据示于图18。P-S5-CD1(28 kDa) -PMI和P-S5-CD1(35 kDa) -PMI的单聚体百分比为100%，而衍生自较低分子量聚合物的构建体，即P-S5-CD1(10 kDa) -PMI和P-S5-CD1(18 kDa) -PMI的单聚体百分比不是100%。根据该数据集，28 kDa聚合物的尺寸足以为含有PMI的构建体提供100%的单聚体形成(但如上所述，没有PMI时不完全形成)。

2. D.侧基的比率。还研究了侧基的比率的影响。制备了三种聚合物-PMI缀合物，其中聚合物表现出几乎相同的分子量(～28 kDa)但不同的侧基比率。对于磺酸盐与环癸基，侧基的比率为4:1、5:1和6:1。PBS中每种构建体的原始DLS数据示于图19中。每个构建体定量地组装成单聚颗粒，并且在每种情况下具有相似的尺寸和多分散指数(PDI)。因此，侧基比率的小变化不会导致在PBS缓冲液中的聚集，至少是对于该研究的约28 kDa的聚合物。

上述实验的结果总结于表11中，对于我们制备的七种P-S-CD聚合物，所有聚合物(缺乏疏水性荧光团)在1M NaCl溶液中定量形成单聚体，而在PBS缓冲液中不形成。然而，与疏水性荧光团的连接使得聚合物具有足够的分子量以单聚地组装，而不管侧基的比率如何。

表11. P-S-CD聚合物的特性和性质的总结。

3.实验切片

制备聚合物的一般方法。通过三个冷冻-泵-解冻循环将Schlenk烧瓶中的CDA(715 mg，3.0 mmol)、AMPS(12 mmol-18 mmol)、链转移剂(0.06 mmol-0.27 mmol)和均三甲苯(360 mg，3.0 mmol)在DMF (27 mL)中的溶液脱气。然后将AIBN (4.9 mg，0.030 mmol)加入到烧瓶中。将所得混合物在80℃搅拌24小时，包括均三甲苯作为内标物，以通过

制备聚合物-PMI缀合物的一般方法。以F-S5-CD1(28 kDa) -PMI为代表性实例，用乙醇胺(1滴)处理PMI-马来酰亚胺(1.0 mg，0.97μmol)和F-S5-CD1(28 kDa) (18.1 mg，0.65μmol)的DMF (1 mL)溶液。将混合物在35℃搅拌16小时，然后将混合物转移到装备有两个封闭件的透析膜管中。然后将溶液在DMF中透析以除去过量的荧光团。在～24小时内用新鲜DMF置换透析容器体积四次，在30℃高真空下干燥所得溶液。将所得固体溶于DI水中，然后冷冻干燥得到粉红色固体(17 mg)。

4. 讨论

制备一组具有不同侧基比率和不同聚合度的两亲性聚合物，以研究与PBS缓冲液中单聚体形成程度相关的因素。PBS缓冲液是广泛接受的用于生物学测定和许多临床研究的介质。容易实现用环十二烷基取代月桂基和PEG基团(先前使用

5. 参考文献

以上是本发明的说明，并不应解释为对本发明的限制。本发明由所附权利要求限定，权利要求的等同物包括在其中。本文引用的所有出版物、专利申请、专利、专利出版物和其他参考文献都通过引用以其整体并入本文，以用于与其中呈现参考文献的句子和/或段落相关的教导。