[發明專利]具有官能性表面基團的親水性納米顆粒，其制造及用途

無效

• 申請號: 200680028600.2
• 申請日: 2006-05-27
• 公開（公告）號: CN101238196A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: W·霍海塞爾;K·希爾登布蘭德
• 申請（專利權）人: 拜爾技術服務有限責任公司
• 主分類號: C09K11/81
• 分類號: C09K11/81;C09K11/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫宏艷;李連濤

本發明涉及具有親水性表面涂層的納米顆粒、其制造方法以及其在生物學、分子生物學、生化學和醫學應用中的用途。

近年來，納米顆粒在體內或體外診斷學、治療學、胚胎學和通常在許多分子生物學的或者生化學應用以及活性物質篩選中的使用越來越重要。為此，大多數應用需要具有親水性表面的納米顆粒以將它們分散在生物環境(即含水環境)中。所述納米顆粒應該理想地以單顆粒或單分散的，即非聚集的形式，以一方面預防不期望的沉降和/或另一方面盡可能少地影響生化或生物分子過程或運動的動態特性或動力學。而且，所述納米顆粒應該理想地具有使得官能分子能夠偶聯到該納米顆粒的官能性的反應性化學基團。官能性分子可以是例如，生物大分子如低聚核苷酸(例如DNA或RNA)或多肽(例如蛋白質或抗體)、生物偶聯分子例如生物素或鏈霉抗生物素、或者其它有機分子。

熒光的無機納米顆粒常常在有機溶劑中制備，導致疏水的最終產品。最常用的熒光無機納米顆粒是由II-VI或者III-V半導體組成的半導體納米顆粒，其通常具有芯-殼結構。U.S.6,322,901、U.S.6,576,291和U.S.6,423,551描述了其無機芯體大小小于10nm的這些顆粒，其也稱為“量子點(Quantum?Dots)”。取決于它們的制備，它們常常具有由三辛基膦組成的有機殼。

另一類別的熒光無機納米顆粒是由非導體的材料組成的磷光納米顆粒并且其摻雜有稀土和/或副族元素的離子。

它們也被稱為納米無機發光材料(Nanophosphor)，WO04/046035A1、WO02/020695A1，K.Koempe；H.Borchert；J.Storz；A.Arun；S.Adam，T.Moeller；M.Haase；Angewandte?Chemie，InternationalEdition(2003)，42(44)，5513-5516描述了發射波長比激發波長更長的“向下轉換(down-converting)納米無機發光材料”，而在S.Heer；O.Lehmann；M.Haase；H.Guedel；Angewandte?Chemie，International?Edition(2003)，42(27)，3179-3182中描述了發射波長比激發波長短的“向上轉換(up-converting)無機發光材料”。

WO01/86299A1、W003/040024A1描述了這樣的納米無機發光材料也作為生物標記的用途。

WO02/020695?A1描述了由CePO₄:Tb制成的納米無機發光材料和它們的制備，例如在磷酸三乙基己基酯(TEHP)中，產生包括附著到顆粒表面的TEHP的顆粒。也可以使用磷酸三丁酯或磷酸酯的其它疏水衍生物替代TEHP。盡管這樣制造的納米顆粒不能分散在水中，但是它們可以分散在有機溶劑中，即變為單顆粒(monopartikulr)懸浮體。

但是，納米無機發光材料的親水性表面對于在生物系統中的預定應用是絕對的先決條件。具有疏水性表面的納米顆粒的親水化原則上是已知的，如WO02/055186(Quantum?Dot?Corp.)中所述。其中，疏水納米顆粒的親水化在兩親分散劑的幫助下進行，該分散劑例如通過聚丙烯酸與辛胺部分反應制備。

在水相中，辛酰胺側鏈與納米顆粒的疏水性表面相互作用，而兩親分散劑的游離丙烯酸基團的取向朝向水相。可以經由共價鍵向以此方式取向的丙烯酸殘基連接其它分子如蛋白質或其它生物大分子。兩親分散劑在這里充當連接劑(Bindeglied)。

該方法的缺點是以可復現的品質制備作為兩親分散劑使用的疏水化的聚丙烯酸衍生物相對復雜，以及由于納米顆粒的疏水性表面與兩親聚合物分散劑的辛酰胺基團的疏水性相互作用而需要的相對大空間。這樣改性的納米顆粒與未改性的初始顆粒相比(甚至在單顆粒分散體的情況下)具有大大提高的中值粒徑。該體積增加對于多種生物應用(其中，例如標記分子應當穿透生物膜(例如細胞壁)或通過通道蛋白質擴散)是不利的。其對于在均相測定(其中，(F)RET向空間上相鄰的(F)RET配對體(partner)(熒光)共振能量轉移用于光學評價)中使用尤其不利。

基于上述現有技術，因此本發明的目的是提供具有親水性表面而不會大大增加中值粒徑的納米顆粒，該納米顆粒優選具有反應性的官能性化學基團，從而使得官能性分子能夠偶聯至該納米顆粒，并且該納米顆粒可以用于生物學、分子生物學、生化學的和醫學的應用，例如用于診斷和治療的應用，特別是在基于共振能量轉移過程的均相生物測定中，且該納米顆粒同時是便宜的并可以容易地制備。