專利名稱：包含光子上轉(zhuǎn)換介質(zhì)的聚合型納米粒子的制作方法
包含光子上轉(zhuǎn)換介質(zhì)的聚合型納米粒子本發(fā)明涉及一種包含光子上轉(zhuǎn)換介質(zhì)的聚合型納米粒子以及上述聚合型納米粒 子的制備方法。已經(jīng)在許多系統(tǒng)中觀察到，采用波長較長的光進(jìn)行照射會(huì)發(fā)射出波長較短的光。 這種跡象被稱為“頻率上轉(zhuǎn)換”(frequency up-conversion)或“光子上轉(zhuǎn)換”(photon up-conversion)。使用光子上轉(zhuǎn)換作為報(bào)告系統(tǒng)為現(xiàn)代探測技術(shù)提供了一種有利的工具 (Corstjens 入，2005， IEE Proc. -Nanobiotechnol. ， Vol. 152, No. 2,64-72 ；Kuningas 等 入，2005， Analytical Chemistry, Vol. 77, No. 22,7348-55 ；Rantanen ^ A, 2008, Angew. Chem. Int. Ed.，47，3811—13 ；Rantanen 等人，2007，Analytical Chemistry, Vol. 79，No. 16， 6312-18 ；美國專利6，399，397)。與傳統(tǒng)的熒光報(bào)告系統(tǒng)相反，上轉(zhuǎn)換粒子(UCP)幾乎不褪 色并且允許具有同時(shí)信號(hào)積分(simultaneous signal integration)的永久激發(fā)。較大的 反-Stokes頻移(至多500nm)使離散的發(fā)射峰從深紅色的紅外激發(fā)源中分離。連同生物 樣本中由于在紅外激發(fā)時(shí)缺乏自動(dòng)熒光而產(chǎn)生的不匹配反差(unmatched contrast)，上轉(zhuǎn) 換技術(shù)(UPT)對(duì)高度敏感的粒子基試驗(yàn)具有獨(dú)一無二的特性。現(xiàn)有的光子上轉(zhuǎn)換粒子基于無機(jī)磷(Ungun等人，2009，OpticsExpress, Vol. 17， No. 1，80-86 ；Lim 等人，2006，Nano Lett.，Vol. 6，No. 2，169-174)。然而，無機(jī)基體UCP (通常為UC體系本身)僅對(duì)高強(qiáng)度的單色激光(通常為kW/ cm2級(jí))起作用，并且需要激發(fā)光源的光譜能量密度非常高(通常為WnnT1級(jí))，此外它們具 有低效率(迄今為止僅對(duì)晶體粉末報(bào)道為約至最高4%，但它們僅對(duì)高強(qiáng)度具有效率) (Page等人，1998，J. Opt. Soc. Am. B, Vol. 15，No. 3，996)。此外，迄今為止唯一報(bào)道的體系僅 具有所用相應(yīng)材料固有的發(fā)射特性，但不能影響所發(fā)射波長的比例。當(dāng)關(guān)注生物應(yīng)用時(shí)，由 于上述體系具有無機(jī)性質(zhì)，因而將它們用在生物或醫(yī)藥應(yīng)用中存在問題，可能出現(xiàn)生物相 容性問題。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種被用于光子上轉(zhuǎn)換的有機(jī)納米粒子，這種有機(jī) 納米粒子適應(yīng)多種多樣的所涉及的輻射波長(入射波長和發(fā)射波長)，因而它們可以根據(jù) 所需激發(fā)和/或發(fā)射特性進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種尺寸和表面性質(zhì)可 控的納米粒子，從而進(jìn)一步能夠生產(chǎn)用于光電裝置的可設(shè)計(jì)型光子上轉(zhuǎn)換介質(zhì)。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種被用于光子上轉(zhuǎn)換的納米粒子，該種納米粒子 可用在生物應(yīng)用和/或醫(yī)藥應(yīng)用中。所有這些目的通過如下聚合型納米粒子得以實(shí)現(xiàn)，所述聚合型納米粒子包含光 子上轉(zhuǎn)換介質(zhì)和穩(wěn)定劑，所述介質(zhì)包含至少兩種組分和聚合型有機(jī)基質(zhì)組分，所述聚合型 有機(jī)基質(zhì)組分形成所述至少兩種組分分布在其中的聚合型基質(zhì)，其中，所述至少兩種組分 中的第一組分能夠吸收在第一波長區(qū)域w < A1^x的光，所述第一組分在所述介質(zhì)中 起到敏化劑的作用，并且其中，所述至少兩種組分中的第二組分能夠發(fā)射在第二波長區(qū)域 y彡ζ的光，所述第二組分在所述介質(zhì)中起到發(fā)射組分的作用，其中X1，并且 所述第一組分吸收在第一波長區(qū)域w < A1^x的光時(shí)，所述發(fā)射組分發(fā)射在第二波長區(qū)域y < λ 2 < ζ的光，其中，所述第一組分和所述第二組分都是有機(jī)化合物。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述穩(wěn)定劑是聚合物，其選自親水性聚合物和兩親性聚合物， 所述兩親性聚合物具有疏水部分和親水部分，其中，所述疏水部分還形成所述聚合基質(zhì)的 一部分，其中，所述兩親性聚合物選自兩親性共聚物、具有共價(jià)連接的親水部分的疏水性聚 合物、具有共價(jià)連接的疏水部分的親水性聚合物以及具有疏水部分的聚電解質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述穩(wěn)定劑是聚合物，其為選自兩親性嵌段共聚物、兩親性接 枝共聚物、兩親性無規(guī)共聚物、兩親性交替共聚物，優(yōu)選選自兩親性嵌段共聚物或兩親性接 枝共聚物的兩親性共聚物。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述兩親性共聚物是含有至少一個(gè)疏水片段和至少一個(gè)親水 片段的兩親性嵌段共聚物。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)疏水片段形成所述聚合型基質(zhì)的一部分或者就 是所述聚合型基質(zhì)，并且所述至少一個(gè)親水片段形成圍繞所述基質(zhì)的親水殼。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述親水性聚合物或者所述兩親性聚合物中的所述至少一個(gè) 親水片段選自包括如下的組聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸以及它們相關(guān) 的聚合物和共聚物、丙烯酸酯、馬來酸酐共聚物、甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯和相關(guān)聚合 物、氨基官能化聚合物(諸如聚乙烯亞胺、聚-2-乙基-2-噁唑啉和聚烯丙基胺)、醚(諸如 聚甲基乙烯基醚)、聚環(huán)氧琥珀酸、丙三醇丙氧化物、苯乙烯(諸如聚苯乙烯磺酸酯以及相 關(guān)的聚合物)、乙烯基酸和乙烯基醇(諸如聚乙烯醇)、聚(乙烯基吡啶)和聚(乙烯基吡 咯烷酮)、以及它們的共聚物和組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述兩親性嵌段共聚物的所述至少一個(gè)疏水片段選自包含 如下的組，但并不局限于此聚苯乙烯(包括苯乙烯共聚物以及被取代的和被改性的苯 乙烯)、苯乙烯_ 丁二烯共聚物、聚苯乙烯基彈性體、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、擴(kuò)增的 聚四氟乙烯(extendedpolytetrafluoroethylenes)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙 烯-共_醋酸乙烯酯、聚硅氧烷(例如聚甲基硅氧烷，諸如聚二甲基硅氧烷；聚苯基甲基 硅氧烷，諸如聚苯基甲基硅氧烷，通常包括它們的共聚物以及被取代的和被改性的聚硅氧 烷)、聚醚、聚氨酯、聚醚_氨基甲酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚砜。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述兩親性嵌段共聚物的所述至少一個(gè)親水片段帶有允許生 物結(jié)合的官能團(tuán)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述官能團(tuán)選自由如下組成的組_C00H(羧基)、-SH(硫醇 基)、-NH2、-NHS、炔基、-N3、醛基、酮基、生物素基團(tuán)和具有下式的基團(tuán) 在一個(gè)實(shí)施方式中，所述兩親性嵌段共聚物具有如下通式，所述通式選自包括如 下的組 其中，片段i和片段3是親水性的，片段2是疏水性的，η” η2、和 η3 是 2 至 20000 的整數(shù)，R和R1是如上定義的官能團(tuán)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述聚合型有機(jī)基質(zhì)組分是疏水性聚合物。在所述實(shí)施方式中，所述疏水性聚合物選自包含如下的組，但并不局限于此聚 苯乙烯(包括被取代的和被改性的苯乙烯)、苯乙烯共聚物、苯乙烯_ 丁二烯共聚物、聚 苯乙烯基彈性體、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、擴(kuò)增的聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙 烯-共_醋酸乙烯酯、聚硅氧烷(例如聚甲基硅氧烷，諸如聚二甲基硅氧烷；聚苯基甲基硅 氧烷，諸如聚苯基甲基硅氧烷，它們的共聚物和聚合物)、聚醚、聚氨酯、聚醚-氨基甲酸酯、 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚砜。本發(fā)明的目的還通過包含至少一個(gè)以上所定義的聚合型納米粒子(優(yōu)選包含多 個(gè)所述聚合型納米粒子)的薄膜來實(shí)現(xiàn)，其中，所述薄膜由聚合物制成。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述聚合物是親水性聚合物，其選自聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷、 聚丙烯酰胺、聚丙烯酸以及它們相關(guān)的聚合物和共聚物、丙烯酸酯、馬來酸酐共聚物、甲基 丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯和相關(guān)聚合物、氨基官能化聚合物(諸如聚乙烯亞胺、聚-2-乙 基-2-噁唑啉和聚烯丙基胺)、醚(諸如聚甲基乙烯基醚)、聚環(huán)氧琥珀酸、丙三醇丙氧化 物、苯乙烯(諸如聚苯乙烯磺酸酯以及相關(guān)的聚合物)、乙烯基酸和乙烯基醇(諸如聚乙烯 醇)、聚(乙烯基吡啶)和聚(乙烯基吡咯烷酮)、以及它們的共聚物和組合，但并不局限于 此。
本發(fā)明的目的還通過制備上述聚合型納米粒子的方法得以實(shí)現(xiàn)，所述聚合型納米 粒子包含光子上轉(zhuǎn)換介質(zhì)和穩(wěn)定劑，所述介質(zhì)包含至少兩種組分和聚合型有機(jī)基質(zhì)組分， 所述聚合型有機(jī)基質(zhì)組分形成所述至少兩種組分分布在其中的聚合型基質(zhì)，其中，所述至 少兩種組分中的第一組分能夠吸收在第一波長區(qū)域b彡A1^x的光，所述第一組分在所述 介質(zhì)中起到敏化劑的作用，并且其中，所述至少兩種組分中的第二組分能夠發(fā)射在第二波 長區(qū)域y彡λ2<Ζ的光，所述第二組分在所述介質(zhì)中起到發(fā)射組分的作用，其中λ” 并且所述第一組分吸收在第一波長區(qū)域b < λ工< χ的光時(shí)，所述發(fā)射組分發(fā)射在第二波 長區(qū)域y彡A2^z的光，其中，所述第一組分和所述第二組分都是有機(jī)化合物，所述穩(wěn)定 劑如上所述，所述方法包含如下步驟以任意次序提供所述第一組分、所述第二組分、所述聚合型基質(zhì)組分和所述穩(wěn)定 劑，然后將所述第一組分、所述第二組分、所述聚合型基質(zhì)組分和所述穩(wěn)定劑混合，從而得 到混合物；促使所述混合物形成聚合型納米粒子，從而將所述用于光子上轉(zhuǎn)換的介質(zhì)引入所 述納米粒子中。在一個(gè)實(shí)施方式中，步驟b)通過選自如下的過程進(jìn)行乳化；優(yōu)選乳化后進(jìn)行溶 劑蒸發(fā)；或者乳化后進(jìn)行溶劑擴(kuò)散、鹽析和溶劑替換。在所述納米粒子和所述方法的一個(gè)實(shí)施方式中，所述穩(wěn)定劑是親水性嵌段共聚 物，其優(yōu)選包含至少一個(gè)疏水片段和至少一個(gè)親水片段。在所述方法的一個(gè)實(shí)施方式中，在步驟a)中，所述第一組分、所述第二組分、所述 聚合型有機(jī)基質(zhì)組分和所述兩親性嵌段共聚物溶解在與水混溶的有機(jī)溶劑中，從而形成所 述第一組分、所述第二組分、所述聚合型有機(jī)基質(zhì)組分和所述兩親性嵌段共聚物的溶液。在所述方法的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一組分、所述第二組分、所述聚合型有機(jī)基 質(zhì)組分和所述兩親性嵌段共聚物在與水混溶的有機(jī)溶劑中溶解之后，將所述溶液在步驟b) 中< 5s、優(yōu)選< 2s、更優(yōu)選< Is的時(shí)間段內(nèi)與水相快速混合，從而促使形成所述納米粒子。在所述方法的一個(gè)實(shí)施方式中，與所述溶液快速混合的所述水相的用量相對(duì)于所 述溶液的用量過量。在所述方法的一個(gè)實(shí)施方式中，所述水相的用量是> 2倍的、優(yōu)選> 3倍、更優(yōu)選 >4倍的所述溶液的用量。在所述方法的一個(gè)實(shí)施方式中，步驟b)中的快速混合在壓力下實(shí)現(xiàn)，在該壓力 下，所述水相和所述溶液混合；優(yōu)選使用可以在壓力下操作從而將液體流噴射到混合庫中 的噴射混合器、微流體裝置、或兩級(jí)儲(chǔ)存庫來實(shí)現(xiàn)，所述儲(chǔ)存庫中的每一個(gè)包含所述水相和 所述溶液中的一種，并被操作以使所述水相和所述溶液噴射到混合庫中。在所述方法的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一組分在所述混合物中的濃度、優(yōu)選所述 第一組分在光子上轉(zhuǎn)換介質(zhì)中的計(jì)算濃度在1 μ M至ImM的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第二組分在所述混合物中的濃度、優(yōu)選所述第二組分在 光子上轉(zhuǎn)換介質(zhì)中的計(jì)算濃度在ΙμΜ至IOOmM的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述聚合型有機(jī)基質(zhì)組分在所述混合物中的濃度、優(yōu)選所述 聚合型有機(jī)基質(zhì)組分在所述與水混溶的有機(jī)溶劑中的濃度在Omg至IOOOmg每ml溶劑的范 圍內(nèi)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述穩(wěn)定劑在所述混合物中的濃度、優(yōu)選所述穩(wěn)定劑在所述 與水混溶的有機(jī)溶劑中的濃度在0. Olmg至IOOmg每ml溶劑的范圍內(nèi)。術(shù)語“χ在光子上轉(zhuǎn)換介質(zhì)中的計(jì)算濃度在1 μ M至IOOmM的范圍內(nèi)”表示χ在最 終(即待用)納米粒子中的摩爾濃度。應(yīng)當(dāng)注意到在一些實(shí)施方式中，聚合型有機(jī)基質(zhì)組分并不存在，這意味著在納 米粒子的制備過程中，該組分并未原樣添加到混合物中。在這種情況下，納米粒子中的聚合 型基質(zhì)通過穩(wěn)定劑的疏水部分形成，優(yōu)選通過兩親性嵌段共聚物的疏水片段形成。在所述方法的一個(gè)實(shí)施方式中，所述與水混溶的有機(jī)溶劑選自丙酮、四氫呋喃和芐醇。在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的方法包含如下額外步驟c)在步驟b)后，除去存在的溶劑，優(yōu)選至干燥；并且/或者，d)可選地將水相(優(yōu)選水)添加到所述納米粒子中。在所述方法的一個(gè)實(shí)施方式中，步驟b)通過乳液聚合進(jìn)行，在步驟a)中，提供單 體形式的所述聚合型有機(jī)基質(zhì)組分，并在步驟b)中促使其聚合，從而形成聚合型納米粒 子。本發(fā)明的目的還通過如下聚合型納米粒子來實(shí)現(xiàn)，所述聚合型納米粒子包含溫度 感知介質(zhì)和穩(wěn)定劑，所述介質(zhì)包含敏化劑組分和聚合型有機(jī)基質(zhì)組分，所述聚合型有機(jī)基 質(zhì)組分形成所述敏化劑組分分布于其中的聚合型基質(zhì)，其中，所述溫度感知介質(zhì)不包含發(fā) 射組分，所述敏化劑組分和所述發(fā)射組分如上所定義，所述穩(wěn)定劑也如上所定義。然后溫度 感知隨著敏化劑組分發(fā)射的溫度的變化而進(jìn)行(更具體地，溫度依賴于敏化劑發(fā)射的熒光 與磷光的比例)。這種用于溫度感知的聚合型納米粒子在本文中有時(shí)也被稱為溫度感知(TS)納米 粒子。與此相對(duì)照，用于光子上轉(zhuǎn)換的聚合型納米粒子在本文中也被稱為上轉(zhuǎn)換(UC)納米 粒子。這種UC納米粒子包括光子上轉(zhuǎn)換介質(zhì)和聚合型有機(jī)基質(zhì)組分以及穩(wěn)定劑，所述介質(zhì) 包含敏化劑組分和發(fā)射組分，這些所有都如上所定義。 本文中使用的術(shù)語“敏化劑組分，，和“敏化劑，，可互換使用。術(shù)語“發(fā)射組分，，和 “發(fā)射體”也是一樣，它們也彼此可互換使用。本發(fā)明的目的還通過制備以上定義的溫度感 知納米粒子的方法得以實(shí)現(xiàn)，所述方法與用于光子上轉(zhuǎn)換的聚合型納米粒子的制備方法相 同，但不同之處在于這種溫度感知納米粒子的制備過程中不包括發(fā)射組分。本文中使用的術(shù)語“親水性聚合物”指含有親水單元、基團(tuán)或片段(例如環(huán)氧乙 烷、羧基、羥基、氨基)的聚合物。因此，這種親水性聚合物可以輕易地溶解在水中或水性溶 液中。本文中使用的術(shù)語“兩親性聚合物”指具有截然不同的極性(親水性)和非極性 (疏水性)區(qū)域或片段的聚合物。分子中這種截然不同的極性區(qū)域和非極性區(qū)域促使在 稀釋的水溶液中形成膠束。例如，兩親性聚合物可以包含大量有機(jī)陽離子或陰離子，諸如 H3C (CH2) nCCV、H3C (CH2)nS(V 或 H3C (CH2)nN(CH3) 3+，這些離子具有非支化長烴鏈，η > 7。將一定量的疏水性共聚單體摻入親水性聚合物中會(huì)形成兩親性(amphiphilic或 amphiphatic)共聚物，它們優(yōu)選位于油和水之間的界面。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定劑可以包含在聚合型納米粒子中，所述納米粒子包含光子上
9轉(zhuǎn)換介質(zhì)(或溫度感知介質(zhì))，其中所述穩(wěn)定劑起到了表面活性劑的作用并且抑制納米粒 子形成團(tuán)聚。穩(wěn)定劑確保了立體穩(wěn)定性。如果通過乳化作用制備納米粒子，那么穩(wěn)定劑還 起到乳化劑的作用。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述穩(wěn)定劑是親水性聚合物或者具有疏水部分 和親水部分的聚合物，其中所述疏水部分還形成納米粒子中有機(jī)聚合型基質(zhì)的一部分或者 實(shí)際上就是所述納米粒子的有機(jī)聚合型基質(zhì)。換句話說，所述納米粒子的聚合型基質(zhì)通過 聚合型有機(jī)基質(zhì)組分形成，通過所述穩(wěn)定劑的疏水部分形成，或者通過二者形成。聚合型有 機(jī)基質(zhì)組分與穩(wěn)定劑的疏水部分分離，但在化學(xué)上二者相同。為了根據(jù)本發(fā)明形成聚合型 納米粒子，只要聚合型有機(jī)基質(zhì)組分或穩(wěn)定劑的疏水部分二者中的一個(gè)存在即可。應(yīng)當(dāng)注 意到聚合型有機(jī)基質(zhì)組分和穩(wěn)定劑的疏水部分可以在化學(xué)上是相同的，即它們可以是相 同的化合物，或者它們可以是不同的化合物。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，穩(wěn)定劑是選自如下的聚 合物親水性聚合物、兩親性共聚物、具有共價(jià)連接的親水部分的疏水性聚合物、具有共價(jià) 連接的疏水部分的親水性聚合物以及具有疏水部分的聚電解質(zhì)。優(yōu)選地，所述聚合物為兩 親性共聚物，其選自兩親性嵌段共聚物、兩親性接枝共聚物、兩親性無規(guī)共聚物和兩親性交 替共聚物，優(yōu)選為兩親性嵌段共聚物或兩親性接枝共聚物。在穩(wěn)定劑是兩親性嵌段共聚物 或兩親性接枝共聚物的情況下，穩(wěn)定劑的疏水部分是疏水片段。在根據(jù)本發(fā)明的聚合型納米粒子中存在通過聚合型基質(zhì)形成的核心以及圍繞該 核心的殼。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的聚合型納米粒子利用兩親性嵌段共聚物作 為穩(wěn)定劑而制成。兩親性嵌段共聚物包含至少一個(gè)疏水片段和至少一個(gè)親水片段。優(yōu)選地， 所述疏水片段形成聚合型有機(jī)基質(zhì)的一部分或全部，由此形成納米粒子的前述核心的一部 分或全部。兩親性嵌段共聚物的親水片段形成上述圍繞所述聚合型納米粒子的核心的親水 殼。除了存在于所述聚合型基質(zhì)中或者形成所述聚合型基質(zhì)的兩親性嵌段共聚物的疏水片 段以外，還可以存在額外的聚合型有機(jī)基質(zhì)組分，其也有助于形成所述聚合型基質(zhì)。聚合型 有機(jī)基質(zhì)組分與兩親性嵌段共聚物的疏水片段可以是相同的化合物，或者它們可以是不同 的化合物，但附加條件是它們有助于形成聚合型基質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方式中，上述親水殼包含額外的官能團(tuán)，以對(duì)親水殼進(jìn)行表面改性或 者使納米粒子重新分布在不同介質(zhì)中，從而確保設(shè)計(jì)的光子上轉(zhuǎn)換介質(zhì)應(yīng)用，例如在光電 裝置中應(yīng)用。正如以上所概述的，上述殼優(yōu)選由兩親性嵌段共聚物的親水片段制成，并且所述 官能團(tuán)共價(jià)連接到所述親水片段上，從而對(duì)納米粒子進(jìn)行表面改性并使所述納米粒子重新 分布。本發(fā)明人已經(jīng)設(shè)計(jì)了一種將光子能量上轉(zhuǎn)換體系(有時(shí)在本文中也被簡稱為“光子 上轉(zhuǎn)換”體系)摻入聚合型納米粒子的方式。這使得光子上轉(zhuǎn)換體系適于在各種環(huán)境下處 理，這取決于這些納米粒子的個(gè)體結(jié)構(gòu)。就發(fā)明人所知，這是含有光子上轉(zhuǎn)換介質(zhì)的有機(jī)聚 合型納米粒子第一次被設(shè)計(jì)出來。在本文納米粒子的語境中使用的術(shù)語“聚合型”指納米粒子包含聚合物或者由這 種聚合物制成。在這種情況下，聚合物可以是聚合型有機(jī)基質(zhì)組分，或者可以是穩(wěn)定劑，或 可以是二者。術(shù)語“聚合型”還涵蓋了術(shù)語“低聚的”。這兩個(gè)術(shù)語在本文中可互換使用，意 指以一種或多種單體的多個(gè)重復(fù)單元為特征的分子構(gòu)成的物質(zhì)。本文種使用的“單體的多 個(gè)重復(fù)單元”指至少兩個(gè)(優(yōu)選10個(gè)或更多個(gè)，更優(yōu)選100個(gè)或更多個(gè))單體彼此連接。應(yīng)當(dāng)注意到在本發(fā)明的納米粒子的實(shí)施方式中，第一組分和第二組分(即穩(wěn)定劑和發(fā)射體)是單獨(dú)的實(shí)體，這意味著它們并非共價(jià)連接的或者它們不會(huì)形成同一分子的 一部分。有時(shí)在本申請(qǐng)中，所提及的某些工藝步驟用“a”、“b”、“c”等表示。這意味著如下 步驟次序，其中，實(shí)施步驟a)，然后實(shí)施步驟b)，接著實(shí)施步驟c)等。
根據(jù)本發(fā)明，存在各種促使聚合物形成聚合型納米粒子的方式。例如，聚合物可以 在溶劑中乳化，隨后進(jìn)行蒸發(fā)或擴(kuò)散(“乳化后進(jìn)行溶劑蒸發(fā)或溶劑擴(kuò)散”)?；蛘撸梢匀?解聚合物，隨后通過改變(優(yōu)選增加)溶劑的離子強(qiáng)度使該聚合物沉淀(“鹽析”)。在進(jìn)一 步可行方案中，聚合物首先溶解在與水混溶的有機(jī)溶劑(諸如芐醇、四氫呋喃或丙酮)中， 隨后將其在< 5秒、優(yōu)選< 3秒、更優(yōu)選< 1秒的時(shí)間段內(nèi)與水相在快速混合。與水混溶的 有機(jī)溶劑將與水相混合，聚合物隨后沉淀并形成聚合型納米粒子。后面的這種工藝有時(shí)也 被稱為“溶劑替換”。其后可選進(jìn)行進(jìn)一步的干燥和再懸浮步驟。在其它實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的聚合型納米粒子可以由單體開始形成。這在本 文中有時(shí)也被稱為“乳液聚合”，其中，使單體溶解在溶劑中，可以與表面活性劑和/或立體 穩(wěn)定劑一起；然后引發(fā)單體聚合，從而形成聚合型納米粒子形式的聚合物。在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，被用作穩(wěn)定劑的聚合物是兩親性嵌段共聚物， 其優(yōu)選包含至少一個(gè)疏水片段和至少一個(gè)親水片段。在聚合型納米粒子中，摻入光子上轉(zhuǎn) 換介質(zhì)，該介質(zhì)中包含敏化劑組分和發(fā)射組分，還包含聚合型有機(jī)基質(zhì)組分，后者單獨(dú)形成 基質(zhì)本體或與兩親性嵌段共聚物的疏水片段一起形成基質(zhì)本體。在一些實(shí)施方式中，穩(wěn)定 劑的疏水部分也促成基質(zhì)或者為基質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，親水片段在聚合型納米粒子的 外部形成親水殼。應(yīng)當(dāng)注意到根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，作為敏化劑的第一組分和作 為發(fā)射體的第二組分是單獨(dú)的組分，這意味著它們未共價(jià)連接或不會(huì)形成同一分子的一部 分。在本發(fā)明方法的實(shí)施方式中，例如在涉及“溶劑替換技術(shù)”的實(shí)施方式中，需要將 不同的液相快速混合。這可以通過如下以最簡單的方式實(shí)現(xiàn)將一種液相噴射到其它液相 中并充分混合。優(yōu)選地，上述過程在短于10s、優(yōu)選短于5s、甚至更優(yōu)選短于Is的時(shí)間尺度 上進(jìn)行。為了同樣的目的還可以使用其它更復(fù)雜的裝置，諸如噴射混合器，其中，將兩種或 更多種液相在壓力下從噴射器噴射到混合室中。同樣地，還可以使用微流體裝置，其使用水 動(dòng)力流會(huì)聚，其中將含有預(yù)形成的聚合物(優(yōu)選溶解在與水混溶的有機(jī)溶劑中)的相會(huì)聚 成介于兩條水流間具有更高流速的細(xì)流。混合以及沉淀/溶劑替換由于與水混溶的溶劑從 經(jīng)會(huì)聚的流中擴(kuò)散出并且水?dāng)U散到會(huì)聚流中而快速進(jìn)行。應(yīng)當(dāng)注意到所述至少兩種組分和所述基質(zhì)形成光子能量上轉(zhuǎn)換介質(zhì)。通過所述 兩親性嵌段共聚物的所述至少一個(gè)親水片段(所述親水片段被定義為不是納米粒子的疏 水核的一部分，因而不是光子能量上轉(zhuǎn)換介質(zhì)的組分)形成的親水殼使納米粒子穩(wěn)定地存 在于水性環(huán)境中并且使其具有水溶性和生物相容性。本文中使用的術(shù)語“有機(jī)”以其通常理解的含義應(yīng)用，即其指含碳化合物。正如本 文使用的，其還包括元素碳，至少為富勒烯形式。術(shù)語“有機(jī)”進(jìn)一步意指排除特定的含碳 化合物，諸如碳的無氫硫?qū)倩?，例如CO、CO2, CS2及其衍生物(例如H2CO3、KSCN)；進(jìn)一步 排除鹽類碳化物(salt-like carbide)，其是各元素與碳的二元化合物并在水或稀酸的影 響下分解成烴。鹽類化合物具有通式M12C2或M11C2，其中M1或Mn指具有一價(jià)或二價(jià)的金屬 離子。鈣、銀和銅的鹽類碳化物分解成乙炔，鋁的鹽類碳化物(Al4C3)分解成甲烷。進(jìn)一步排除的含碳化合物是金屬碳化物，其是具有合金特性的非化學(xué)計(jì)量的化合物，這種化合物 未構(gòu)成術(shù)語“有機(jī)”的一部分。它們耐酸并且導(dǎo)電。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，以上定義的納米粒子具有在1至750nm范圍內(nèi)、優(yōu)選 在5至500nm范圍內(nèi)、甚至更優(yōu)選在5至300nm范圍內(nèi)的尺寸。優(yōu)選地，所述聚合型基質(zhì)在300至1600nm的范圍內(nèi)是透明的。優(yōu)選地，所述聚合型基質(zhì)是固體、凝膠體或油性流體。本文所用術(shù)語“凝膠體”通常指，一種(或若干種)組分(也被稱為“網(wǎng)絡(luò)組分”) 以膠體形式分散在另一種組分(諸如溶劑)中的體系。優(yōu)選地，“凝膠體”是具有有限的、通 常相當(dāng)小的屈服應(yīng)力的膠狀體系。例如，在聚合物凝膠體中，網(wǎng)絡(luò)組分是聚合物，該聚合物可以以膠體狀分散在諸如 水的溶劑中，從而形成凝膠體。聚合物網(wǎng)絡(luò)可以是與起到網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)作用的局部區(qū)域通過共 價(jià)鍵或通過物理纏結(jié)而形成的網(wǎng)絡(luò)。凝膠體可以是物理形式的，在這種情況下，分散組分的 各分子間的相互作用是非共價(jià)性質(zhì)的，例如范德華相互作用力；或者凝膠體可以是化學(xué)形 式的，在這種情況下，分散組分的各分子間的相互作用是共價(jià)的?？蛇x地，組分可以是物理 交聯(lián)的或化學(xué)交聯(lián)的。在物理交聯(lián)的情況下，分子間不存在共價(jià)鍵，但是分散組分間物理纏 繞。在化學(xué)交聯(lián)的情況下，分散組分的各分子間存在共價(jià)鍵，這通過照射或者添加化學(xué)交聯(lián) 劑得以實(shí)現(xiàn)?！坝托粤黧w”指粘度等于或高于0. 59 X IO-3Pa. s的流體。本發(fā)明的目的還通過含有至少一個(gè)本發(fā)明的所述聚合型納米粒子的薄膜得以實(shí) 現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的薄膜可以通過已知的技術(shù)制成，所述已知技術(shù)包括旋涂、滴涂、刮刀、 Langmuir-Blodgett技術(shù)和印刷技術(shù)(諸如絲網(wǎng)印刷或噴墨印刷)。具有固體聚合型基質(zhì)的納米粒子也可被稱為納米球。具有凝膠體或油脂流體聚合 基質(zhì)的納米粒子也可被稱為納米膠囊。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述兩親性嵌段共聚物的所述至少一個(gè)親水片段選自包含如 下的組聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸以及它們相關(guān)的聚合物和共聚物、丙 烯酸酯、馬來酸酐共聚物、甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯和相關(guān)聚合物、氨基官能化聚合物 (諸如聚乙烯亞胺、聚-2-乙基-2-噁唑啉和聚烯丙基胺)、醚(諸如聚甲基乙烯基醚)、聚 環(huán)氧琥珀酸、丙三醇丙氧化物、苯乙烯(諸如聚苯乙烯磺酸酯以及相關(guān)的聚合物)、乙烯基 酸和乙烯基醇(諸如聚乙烯醇)、以及它們的共聚物和組合。所述兩親性嵌段共聚物的所述 至少一個(gè)親水片段和疏水片段都是生物惰性的(即不可生物降解)且無毒的。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述兩親性嵌段共聚物的所述至少一個(gè)疏水片段選自包含如 下的組聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚苯乙烯基彈性體、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙 烯、擴(kuò)增的聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-共-醋酸乙烯酯、聚甲基硅氧烷(諸如聚 二甲基硅氧烷)、聚苯基甲基硅氧烷(諸如聚苯基甲基硅氧烷)、聚醚、聚氨酯、聚醚_氨基 甲酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚砜。通常，可以使用所有的酰胺和酰亞胺、碳酸酯、二烯酯、醚、烯烴、乙烯基縮醛、乙烯 基酯、乙烯基醚和酮、乙烯基吡啶和乙烯基吡咯烷酮聚合物、和酮。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述兩親性嵌段共聚物的所述至少一個(gè)親水片段帶有允許生 物結(jié)合的官能團(tuán)，即允許納米粒子偶聯(lián)到諸如肽、蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂質(zhì)和核酸的生物分子上的官能團(tuán)；或者允許連接額外染料的官能團(tuán)，這種染料被上轉(zhuǎn)換納米粒子發(fā)射的光 激發(fā)。該官能團(tuán)可以沿著聚合物鏈連接或者可以作為終止基團(tuán)。優(yōu)選地，所述官能團(tuán)選自由如下組成的組-C00H(羧基)、_SH(硫醇 基)、-NH2、-NHS、炔基、-N3、醛基、酮基、生物素基團(tuán)和具有下式的基團(tuán) 在一個(gè)實(shí)施方式中，所述兩親性嵌段共聚物具有如下通式，所述通式選自包括如 下的組 其中，片段i和片段3是親水性的，片段2是疏水性的，η” η2、禾口 η3 是 2 至 20000 的整數(shù)，R和R1是如上定義的官能團(tuán)。片段工和片段2可以是相同的或不同的，其具有相同的或不同的長度。！？和禮也可 以是相同的或不同的。優(yōu)選的兩親性嵌段共聚物包括但不限于MePEG-b-PDLLA(甲基聚乙二醇-嵌 段-聚-D，L-乳酸)、MePEG-b-PCL (甲基聚乙二醇-嵌段-聚己內(nèi)酯)、MePEG-b-PLGA (甲 基聚乙二醇_嵌段-聚乳酸-共-乙醇酸),ΡΕ0-ΡΡ0-ΡΕ0 (聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán) 氧乙烷)、PEG-b-PBLA(聚乙二醇-嵌段-聚-L-天冬氨酸芐酯)、PS_b_PAA(聚苯乙烯-嵌 段_聚丙烯酸)、和PEO-b-PBD (聚環(huán)氧乙烷-嵌段-聚丁二烯)。這些共聚物可以具有變化的親水片段長度和疏水片段長度。特別優(yōu)選的兩親性嵌段共聚物是具有如下通式的PS-b-PAA (聚苯乙烯-嵌段-聚
丙烯酸)
優(yōu)選地，所述聚合型有機(jī)基質(zhì)組分是疏水性聚合物。這種疏水性聚合物可與穩(wěn)定 劑的疏水部分(優(yōu)選與兩親性嵌段共聚物中的疏水片段)混溶或者與其具有高度相容性。 疏水性聚合物和穩(wěn)定劑的疏水部分可以相同，但不是必須相同。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述疏水性聚合物選自包含如下的組聚苯乙烯、苯乙 烯-丁二烯共聚物、聚苯乙烯基彈性體、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、擴(kuò)增的聚四氟乙烯、 聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-共-醋酸乙烯酯、聚甲基硅氧烷(諸如聚二甲基硅氧烷)、聚苯基 甲基硅氧烷(諸如聚苯基甲基硅氧烷)及其共聚物以及被取代的和被改性的聚硅氧烷、聚 醚、聚氨酯、聚醚-氨基甲酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚砜。特別優(yōu)選的疏水性聚合物或特別優(yōu)選的疏水片段(在兩親性嵌段共聚物中)是分 子量介于IO2和IO9之間的聚苯乙烯(PS)。優(yōu)選的分子量為400、600、800、1000、6000、29000 和100000，最優(yōu)選為400。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述聚合型基質(zhì)是物理交聯(lián)的或化學(xué)交聯(lián)的(見上)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述聚合型基質(zhì)并不參與照射所述介質(zhì)被照射時(shí)的光子能量 上轉(zhuǎn)換過程。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一組分既不共價(jià)鍵合到所述第二組分上，也不絡(luò)合到 所述第二組分上。在另一實(shí)施方式中，所述第一組分共價(jià)鍵合到所述第二組分上或者絡(luò)合到所述第
二組分上。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述第一有機(jī)化合物與所述第二有機(jī)化合物是不同的化合 物。 優(yōu)選地，所述發(fā)射組分發(fā)射在所述第二波長區(qū)域λ 2處的光是由于基于直接的或 連續(xù)的雙光子激發(fā)，或者基于直接的或連續(xù)的多光子激發(fā)，或者基于處于高振動(dòng)態(tài)的分子 的激發(fā)(“熱波段吸收”)的上轉(zhuǎn)換過程，這種上轉(zhuǎn)換過程在所述第一組分吸收在所述第一 波長區(qū)域λ i處的光時(shí)發(fā)生；或者所述發(fā)射組分發(fā)射在所述第二波長區(qū)域λ 2處的光是由于 基于所述發(fā)射組分的光激發(fā)分子間的三線態(tài)-三線態(tài)湮滅過程，并且/或者基于所述第一 組分的光激發(fā)分子間的三線態(tài)-三線態(tài)湮滅過程的上轉(zhuǎn)換過程。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述第二波長區(qū)域λ 2在360至750nm之間，所述第一波長 區(qū)域λ i在450至1600nm之間。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一組分是處于三線態(tài)(populatedtriplet state)或混雜的三線態(tài)-單線態(tài)的有機(jī)染料或分子、雙光子吸收(TPA)染料、光學(xué)限制化合 物、處于三線態(tài)的另一種分子或光學(xué)限制化合物，例如富勒烯、或碳納米管。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第二組分是有機(jī)染料。優(yōu)選地，所述第一組分是第一有機(jī)染料，所述第二組分是第二有機(jī)染料，其中，所 述第一有機(jī)染料和所述第二有機(jī)染料是相同的或不同的。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一有機(jī)染料和/或所述第二有機(jī)染料選自包含如下的 組處于三線態(tài)或者能夠直接和/或連續(xù)雙光子激發(fā)的有機(jī)染料、能夠直接和/或多光子激 發(fā)的有機(jī)染料、能夠非線性吸收的有機(jī)染料和能夠熱波段吸收的有機(jī)染料。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述有機(jī)染料(特別是所述第一有機(jī)染料)選自包含如下的 組處于三線態(tài)的有機(jī)分子，尤其為處于三線態(tài)的金屬-有機(jī)絡(luò)合物，例如但不限于含有 Li、Mg、Al、Ti、V(VO)、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ru、Pd、Ag、Re、Os、Ir、Pt、Pb、U(UO2)的有 機(jī)絡(luò)合物，或者上述的任意組合以確保波長受控。優(yōu)選地，所述第一有機(jī)染料選自包含如下的組三線態(tài)的化合物，其包括，但不限 于口卜H|木(porphyrin)，包括擴(kuò)±曾的口卜if木、Texaphyrin、Sapphyrin、Orangerin (任意碳 橋聯(lián)的吡咯體系)、被取代的卟啉和含有金屬(包括但不限于Li、Mg、Al、Ti、V(V0)、Mn、Fe、 Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ru、Pd、Ag、Re、Os、Ir、Pt、Pb、U(UO2))的上述分子(卟啉)中的任意一 種；酞菁，包括擴(kuò)增的酞菁、被取代的酞菁和含有金屬(包括但不限于Li、Mg、Al、Ti、 V (VO)、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ru、Pd、Ag、Re、Os、Ir、Pt、Pb、U (UO2))的上述酞菁中的任 意一種；苯并吡啶、苯并吡嗪、喹啉化物(quinolate)和羥基喹啉化物、乙酰-丙酮化 物(acetyl-acetonate)、被取代的苯并吡啶、被取代的苯并吡嗪、被取代的喹啉化物 (quinolate)和羥基喹啉化物、被取代的乙酰-丙酮化物；上述任意一種的混合物；并且所述第二有機(jī)染料選自包含如下的組在360nm至750nm的范圍內(nèi)顯示熒光發(fā)射 的化合物，特別是在360nm至750nm的范圍內(nèi)顯示熒光發(fā)射的熒光染料，例如蒽、并四苯、并五苯、茈；被取代的蒽、被取代的并四苯、被取代的并五苯、被取代的茈；苯基(二苯基、三苯基)-橋聯(lián)的蒽、苯基(二苯基、三苯基)-橋聯(lián)的并四苯、苯基 (二苯基、三苯基)-橋聯(lián)的并五苯、苯基(二苯基、三苯基)-橋聯(lián)的茈；芴、噻吩；聚芴和低聚芴，其具有或不具有任意側(cè)鏈樣式以及它們的共聚物；聚對(duì)苯撐，包括聚對(duì)苯撐乙烯撐和聚苯撐乙炔撐。特別優(yōu)選的敏化劑為 PdTBP (內(nèi)-四苯基-四苯并口卜琳合IE，meso-tetraphenyl-tetrabenzoporphyrin palladium)；禾口 PdOPhPc，其為鈀(11)1，8，15，22-四苯氧基-酞菁(palladium(II) 1，8，15，22_te traphenoxy-phthalocyanine)。特別優(yōu)選的發(fā)射體是 茈(Perylene)，其為二苯并[de, kl]蒽； PhP，其為3-苯基-茈
精確質(zhì)量=378,14 分子量378,46 C, 95,21 ； H, 4,79]
精確質(zhì)量532,22 分子量532,67 C, 94,70; H, 5,30
紅熒烯(Rubrene)，其為5,6,11,12-四苯基并四苯t
在一個(gè)實(shí)施方式中，這樣選擇所述第-
-有機(jī)染料和所述第二有機(jī)染料，結(jié)果敏化劑的三線態(tài)的能量水平允許三線態(tài)_三線態(tài)轉(zhuǎn)化到發(fā)射體的三線態(tài)。隨后，發(fā)射體的三線 態(tài)之間的三線態(tài)_三線態(tài)湮滅使得發(fā)射體呈富單線態(tài)并且發(fā)出向上轉(zhuǎn)換的光子。優(yōu)選地，所述第一組分和第二組分的組合(分別為敏化劑和發(fā)射體)選自如下1.茈/PdTBP-發(fā)射藍(lán)光2. PhP/PdTBP-發(fā)射藍(lán)光，但與1相比紅移3. BPEA/PdTBP-發(fā)射綠光4.紅熒烯/PdOPhPc-發(fā)射黃光5.紅熒烯/PdTBP-發(fā)射黃光以下描述了優(yōu)選的敏化劑組分和發(fā)射體組分的其它實(shí)施方式敏化劑分子(或“敏化劑組分”)“敏化劑”是一種能夠吸收光的分子，該敏化劑為有機(jī)染料或者為金屬_有機(jī)絡(luò)合 物，優(yōu)選是富三線態(tài)的。金屬-有機(jī)絡(luò)合物本身被定義為至少包括被一個(gè)或多個(gè)分子(所謂的配體L)圍 繞的金屬M(fèi)的化合物，所述配體L通常通過配位共價(jià)鍵鍵合到金屬離子上。配體是環(huán)狀的或非環(huán)狀的、芳族的或非芳族的、單齒的或多齒的有機(jī)分子。在配體是擴(kuò)增的芳族體系的情況下，配體本身就是有機(jī)染料敏化劑，而無需鍵合 到金屬上。為了更好地理解，Pd-卟啉(=金屬有機(jī)絡(luò)合物)和不含金屬的卟啉(=有機(jī)分
子)都是敏化劑。 金屬有機(jī)絡(luò)合物可以為-具有通式MLmW單核，其中m是配體的個(gè)數(shù)，m= 1-8，優(yōu)選為1-3 ；或者-具有通過常用配體B橋聯(lián)金屬的通式LmM-[B_MLm]n的多核絡(luò)合物，其中，該式中各處出現(xiàn)的Lm是獨(dú)立選擇的配體，η是重復(fù)單元數(shù)，為1至10，優(yōu)選為1至3，B是起到多齒配體作用的任何橋聯(lián)有機(jī)分子或鹵基，諸如F、Cl、Br、I ；或者-具有通過A橋聯(lián)的配體的通式MLm-[A_LmM]n的多核絡(luò)合物，其中，該式中各處出現(xiàn)的Lm是獨(dú)立選擇的配體，η是重復(fù)單元數(shù)，為1至6，優(yōu)選為1至3，A被定義為 或這些單元的組合，或者形成稠合體系同時(shí)橋聯(lián)配體的任意有機(jī)單元，其中，R是H，任意被取代的或未被取代的烷基、芳基或雜芳基，Ii1 是 0-10，優(yōu)選為 0 至 2，R3 是 H、- (CH2) nCH3、_ (CH2) n_C00R、- (CH2) n_0R、- (CH2) n_SR、- (CH2) n_NR2、- ((CH2) p_0) n-CH3。所述金屬M(fèi) 例如選自Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Al、Ga、In、Ti、Sn、Pb、Zr、Hf、V、Nb、 Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、Yb、Eu、Nd、Gd、 Th，優(yōu)選選自 Pd、Pt、Ru、Os、Re。所述配體L可以例如選自如下組成的組，但并不局限于此-含有至少一個(gè)非碳原子(優(yōu)選為氮或氧)的雜環(huán)芳族或雜環(huán)非芳族體系，配體通 過該非碳原子連接到金屬上。所述雜環(huán)芳族或雜環(huán)非芳族體系是單環(huán)或多環(huán)縮合的環(huán)系或 者是彼此共價(jià)連接的環(huán)系，其中，可選地，所述環(huán)系被進(jìn)一步的取代基Z取代，其中Z是一個(gè)或多個(gè)如下片段，各處出現(xiàn)的所述片段Z獨(dú)立地選自H，被取代的或未被取代的芳基、烷基、烯基或炔基；鹵素，諸如Cl、Br、F、I ；或 者 N02、NH2, CN、SO3H, OH、H、"(CH2)nCH3> - (CH2) n_C00R、-(CH2)n-OR, - (CH2) n_SR、- (CH2) n-NR2、-((CH2)p-0)n-CH3，其中，R是H，任意被取代的或未被取代的烷基、芳基或雜芳基，η 是 0-10，優(yōu)選為 0-6，ρ是0-4，優(yōu)選為1-2 ；或者-任意芳族和雜芳族體系，其優(yōu)選由如下表示 112是1-5，R1是H，任意烯基、炔基、芳基或鹵素(諸如(1，81~，卩，1)，或者而2、朋2、-^-5^ =C(CN)2, = 0、-SO3H, 0Η、H、-(CH2)nCH3^ -(CH2)n-COOR, -(CH2)n-OR, -(CH2)n-SR, - (CH2) n-NR2、-((CH2)p-0)n-CH3，R3 是 H、- (CH2) nCH3、_ (CH2) n_C00R、- (CH2) n_0R、- (CH2) n_SR、- (CH2) n_NR2、- ((CH2) p_0) n-CH3。
所述配體L可以例如選自如下，但并不局限于此被取代的或未被取代的大環(huán)體 系，其包括，嚇啉及其擴(kuò)增體系，諸如苯并卟啉或萘并卟啉。 配體L可以例如選自如下，但并不局限于此被取代的或未被取代的四氮雜卟啉、 酞菁或萘菁(naphthalocyanine)的大環(huán)體系。
配體L可以例如選自如下，但并不局限于此被取代的或未被取代的Corroles或 氮雜-Corroles的大環(huán)體系，包括它們的苯并擴(kuò)增體系和萘并擴(kuò)增體系。
配體L例如選自如下，但并不局限于此被取代的或未被取代的線性四吡咯、 咯或二吡咯體系，包括它們的苯并擴(kuò)增體系和萘并擴(kuò)增體系。 配體L例如選自如下，但并不局限于此被取代的或未被取代的吡啶，二、四或多 吡啶，菲咯啉(phenantrolines)，喹啉，異喹啉、雙-異喹啉，羥基喹啉。 配體L例如選自如下，但并不局限于此被取代的或未被取代的由如下結(jié)構(gòu)或如 下結(jié)構(gòu)的任意組合表示的雜芳族分子 其中X和Y彼此獨(dú)立地為NR、0、S。配體L可以例如選自含有如下的衍生物，但并不局限于此被取代的或未被取代 的苯-1，2-二醇；苯-1，2-二胺；乙烷-1，2-二胺；乙烷-1，2-二醇；萘_2，3-二胺；萘-2， 3_ 二醇；蒽_2，3-二醇；蒽-2，3-二胺；草酰胺(oxalamide)；草酸、乙二胺四乙酸。
作為有機(jī)染料的敏化劑選自如下，但并不局限于此 “被取代的或未被取代的香豆素和它們的衍生物， 其中，Z如上所述；-被取代的或未被取代的菁染料、部花青染料(merocyaninedye)和偶氮染料以 及它們的衍生物， 其中 n3 = 0-6，優(yōu)選為 0-3，
的組合
Ar1和Ar2是相同的或不同的，它們各自出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地選自如下結(jié)構(gòu)或者這些結(jié)構(gòu)
23 其中，Z，R和R3如上所述；-被取代的或未被取代的方酸染料(squaryliumdye)和克酮酸染料(croconium dye) 其中X、Y、Ar1和Ar2如上所述；-被取代的或未被取代的半_方酸染料(semi-squaryliumdye)或半-克酮酸染 料(semi-croconium dye)以及它們的衍生物 -或者通過(聚)苯乙烯或其它芳族或雜芳族環(huán)橋聯(lián)的任何芳族和雜芳族體系，具 有芳族或雜芳族環(huán)的仲胺或叔胺，被芳族環(huán)單封端的(聚)苯撐，或者金屬有機(jī)絡(luò)合物，-被取代的或未被取代的如下的衍生物a)被芳族體系單封端的(聚)苯撐；b) 被芳族或雜芳族單元取代的仲胺或叔胺；或c)-f)通過(多)_苯乙烯或其它(多)芳族或 雜芳族環(huán)橋聯(lián)的芳族和雜芳族體系，它們由如下結(jié)構(gòu)表示 其中n4 = 1-4，優(yōu)選為 1-2ArpAr2J和R如上所述。有機(jī)染料還可以選自并未鍵合到金屬上的各類配體L，諸如卟啉類、酞菁類、 Corroles 類。發(fā)射體分子(“發(fā)射件組分”)發(fā)射體分子是具有發(fā)射單線態(tài)的有機(jī)分子(有效的)。發(fā)射體分子可選自E組。E可以例如選自如下，但并不局限于此-被取代的或未被取代的蒽、萘、并五苯、紅熒烯和它們的衍生物，核心由如下結(jié)構(gòu)
表不 其中，Z如上所述；-被取代的或未被取代的茈、菲、苯并菲(triphenylene)、芘、苯并芘、屈 (chrysene)、苯并屈、Phenalene、危、Corannulene,核心由如下結(jié)構(gòu)表示
-rrZ
其中，z如上所述；
-被取代的或未被取代的含有非芳族、芳族和雜芳族稠環(huán)體系的衍生物， 核心由如下結(jié)構(gòu)或這些結(jié)構(gòu)的任意組合表示 其中Z如上所述，Y是C、Si、N、S、0 ；-被取代的或未被取代的(聚)硅醇基化合物、(聚)吡咯基化合物或(聚)噻吩 基化合物，核心由如下結(jié)構(gòu)表示 質(zhì)中。 其中如上所述，是31(2)2、4(2)或 S。所述發(fā)射體分子還可以是由如下通式表示的分子
其中，P是0至20，
E和A如上所定義，Lm在該式中各處存在時(shí)是獨(dú)立選擇的配體。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第一組分和所述第二組分均勻地分布在所述基
現(xiàn)在參照以下附圖，其中


圖1是通過乳化制成的光子上轉(zhuǎn)換納米粒子的示意圖，其中使用兩親性嵌段共聚 物(PS-b-PAA)作為穩(wěn)定劑，使用苯乙烯低聚物(PS400)作為聚合型有機(jī)基質(zhì)組分；圖2A是上轉(zhuǎn)換納米粒子(UC NP)的光學(xué)顯微照片，所述UC-NP由如下混合物制成 的10mg PS-b-AA6mg PS400 (分子量為400的聚苯乙烯)0. lmg BPEA (200 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)0. 023mg PdTBP (46 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)9. 8ml THF ；圖2B是溫度感知納米粒子(TS NP)的電鏡(SEM)圖片，所述TSNP由如下混合物 制成的(TS NP僅含有敏化劑分子，優(yōu)選PdTBP或Pd八乙基卟啉)10mg PS-b-AA6mg PS29000 (分子量為29000的聚苯乙烯)0. 18mg PdTBP (180 ii 1 在 THF 中的 lmg/ml 溶液)9. 8ml THF ；圖3A表示采用633nm激發(fā)的UC NP的光子上轉(zhuǎn)換光譜(不同的曲線對(duì)應(yīng)于不同 強(qiáng)度的632nm激發(fā))，所述UC-NP由如下混合物制成10mg PS-b-AA6mg PS400 (分子量為400的聚苯乙烯)0. 063mg 茈(126 yl 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)0. 023mg PdTBP (46 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)9. 8ml THF ；圖3B是相應(yīng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)射的照片。圖4A表示采用633nm激發(fā)的UC NP的光子上轉(zhuǎn)換光譜(不同的曲線對(duì)應(yīng)于不同 強(qiáng)度的632nm激發(fā))，所述UC-NP由如下混合物制成10mg PS-b-AA6mg PS400 (分子量為400的聚苯乙烯)0. lmg BPEA (200 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)0. 023mg PdTBP (46 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)9.8ml THF;圖4B是相應(yīng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)射的照片。圖4C是分散在玻璃基材上的納米粒子的熒光(采用約400nm的藍(lán)光直接激發(fā)) 顯微照片；圖5表示采用633nm激發(fā)的UC NP的光子上轉(zhuǎn)換光譜(不同的曲線對(duì)應(yīng)于不同強(qiáng) 度的632nm激發(fā))，所述UC-NP由如下混合物制成10mg PS-b-AA6mg PS400 (分子量為400的聚苯乙烯)0. 08mg PhP (200 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)0. 023mg PdTBP (46 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)
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9. 8ml THF ；圖6是分散在聚合物薄膜(聚乙烯醇-PVA)上的UC-NP的熒光(采用約400nm的 藍(lán)光直接激發(fā))顯微照片。將不同量的PVA添加到UC NP的水分散液中。在玻璃基材上通 過澆鑄或旋涂制成薄膜。該顯微照片表示通過澆鑄的薄膜(厚度約500 ym)。該UC-NP由 如下混合物制成10mg PS-b-AA6mg PS400 (分子量為400的聚苯乙烯)0. lmg BPEA (200 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)0. 023mg PdTBP (46 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)9. 8ml THF ；圖7表示發(fā)射上轉(zhuǎn)換的光的納米粒子的共聚焦顯微掃描(confocalmicroscope scan)。采用633nm (連續(xù)波長，HeNe激光器，lmjcm—2)進(jìn)行激發(fā)。僅采用低于532nm的波長 進(jìn)行探測(僅探測上轉(zhuǎn)換的發(fā)射)。納米粒子在PVA澆鑄薄膜中(納米粒子和薄膜制法如 圖6所述)。圖8是通過乳化制成的光子上轉(zhuǎn)換納米粒子的示意圖，其中使用兩親性嵌段共聚 物(PS-b-PAA)作為穩(wěn)定劑，使用苯乙烯低聚物(PS400)作為聚合型有機(jī)基質(zhì)組分；并且采 用氟硼熒(bodipy) (4,4- 二氟-5，7_ 二甲基_4_硼雜-3a，4a- 二氮雜-s_苯并二環(huán)戊二 烯-3-丙酰亞乙基二胺鹽酸鹽-BODIPY FL EDA，來自Invitrogen)進(jìn)一步標(biāo)記；圖9表示采用633nm激發(fā)的UC NP的光子上轉(zhuǎn)換光譜(不同的曲線對(duì)應(yīng)于不同強(qiáng) 度的632nm激發(fā))，所述UC-NP由如下混合物制成10mg PS-b-AA6mg PS400 (分子量為400的聚苯乙烯) 0. lmg BPEA (200 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)0. 023mg PdTBP (46 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)9.8ml THF。采用氟硼熒進(jìn)一步標(biāo)記NP(參見圖7)。530至560nm區(qū)域中的發(fā)射是氟硼熒發(fā) 射，其通過NP的上轉(zhuǎn)換的發(fā)射而激發(fā)。結(jié)果，來自NP的上轉(zhuǎn)換的發(fā)射與未經(jīng)進(jìn)一步標(biāo)記的 NP(參見圖4A)相比大大減少了。圖10是采用氟硼熒進(jìn)一步標(biāo)記的UC NP的熒光顯微照片(采用約400nm的藍(lán)光 直接激發(fā))。該UC NP由如下混合物制成10mg PS-b-AA6mg PS400 (分子量為400的聚苯乙烯)0. lmg BPEA (200 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)0. 023mg PdTBP (46 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)9.8ml THF。圖11是UC和TS NP在生物應(yīng)用中一些可行用途的示意圖(例如試驗(yàn)、細(xì)胞標(biāo)記、 細(xì)胞和其它生物對(duì)象中的溫度感知)；圖12表示采用633nm激發(fā)的NP的溫度依賴性發(fā)射光譜，所述NP由如下混合物制 成
10mg PS-b-AA6mg PS400 (分子量為400的聚苯乙烯)0. 023mg PdTBP (46 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)9.8ml THF。利用水分散的NP通過加熱該水分散液測量光譜。插圖表示NP的發(fā)射在649和 899nrn處的比例(比例響應(yīng))(采用633nm激發(fā)，所有波長在組織視窗內(nèi))；圖13表示NP的溫度依賴性發(fā)射光譜，所述NP由如下混合物制成10mg PS-b-AA6mg PS29000 (分子量為29000的聚苯乙烯)0. 18mg Pd0EP(180 ii 1 在 THF 中的 lmg/ml 溶液)9.8ml THF。利用水分散的NP通過加熱該水分散液測量光譜。小圖表示NP的發(fā)射在549和 652nm處的比例(比例響應(yīng))(采用407nm激發(fā))。參照以下實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但這些實(shí)施例意欲說明，并非限制本發(fā)明的 范圍。實(shí)施例1 制備納米粒子將作為穩(wěn)定劑的兩親性嵌段共聚物、作為聚合型有機(jī)基質(zhì)組分的聚合物和至少兩 種有機(jī)染料(5 X 10_5M的敏化劑，5 X 10_4M的發(fā)射體)溶解在THF (四氫呋喃)中，然后將所 得溶液(體積10ml)攪拌2小時(shí)。然后，一下子(Is內(nèi))倒入40ml MilliQ水來添加40ml 上述水。上文已經(jīng)概述了與水相混合的其它可能方法。將溶液攪拌整夜(或長達(dá)48小時(shí))， 然后在真空下通過1號(hào)Whatman濾紙過濾。此后，利用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器先除去THF，然后再 除水，接著將殘?jiān)谡婵罩懈稍锪硗?小時(shí)。隨后，添加40ml MilliQ水，并將溶液攪拌整 夜，然后如上所述除水、干燥。最后，將殘?jiān)芙庠?0ml MilliQ水中(得到均勻的納米粒 子分散液)，并將其儲(chǔ)存在4°C下，直到使用納米粒子之前再用HiTrap過濾器過濾。納米粒子1.茈/PdTBP-發(fā)射藍(lán)光2. PhP/PdTBP-發(fā)射藍(lán)光，但與1相比紅移3. BPEA/PdTBP-發(fā)射綠光4.紅熒烯/PdOPhPc-發(fā)射黃光5.紅熒烯/PdTBP-發(fā)射黃光納米粒子1兩親性嵌段共聚物10mg PS-b-PAA (聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸)聚合物6mg PS400 (分子量為400的聚苯乙烯)發(fā)射體() 063mg 茈(二苯并[de，kl]蒽)(126 yl 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)敏化劑0. 023mg PdTBP (內(nèi)-四苯基-四苯并卟啉合鈀)(46 yl在THF中的 0. 5mg/ml 溶液)(+9. 8ml THF)納米粒子2兩親性嵌段共聚物10mg PS-b-PAA
聚合物6mgPS400發(fā)射體0.08mgPhP (3_ 苯基-茈)(164 yl 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)敏化劑0.023mg PdTBP ((46 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)(+9. 8ml THF)納米粒子3兩親性嵌段共聚物10mg PS-b-PAA聚合物6mgPS400發(fā)射體0.lmg BPEA(9,10-雙(苯基乙炔基)蒽)(200 yl 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)敏化劑0.023mg PdTBP ((46 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)(+9. 8ml THF)納米粒子4兩親性嵌段共聚物10mg PS-b-PAA聚合物6mgPS400發(fā)射體0. 12mg紅熒烯(240 yl在THF中的0. 5mg/ml溶液)敏化劑0.022mgPdOPhPc (鈀(II) 1，8，15，22-四苯氧基-酞菁)(44 yl 在 THF 中 的0. 5mg/ml溶液)(+9. 8ml THF)納米粒子5兩親性嵌段共聚物10mg PS-b-PAA聚合物6mgPS400發(fā)射體0. 12mg紅熒烯(240 yl在THF中的0. 5mg/ml溶液)
敏化劑0. 023mg PdTBP (46 ii 1 在 THF 中的 0. 5mg/ml 溶液)(+9. 8ml THF)納米粒子6 (圖12)兩親性嵌段共聚物10mg PS-b-PAA聚合物6mgPS29000 (Mw 為 29000)敏化劑0.018mg PdTBP (180 ii 1 在 THF 中的 lmg/ml 溶液)(+9. 8ml THF)納米粒子7 (圖2B、圖13)兩親性嵌段共聚物10mg PS-b-PAA聚合物6mgPS29000 (Mw 為 29000)敏化劑0. 018mg PdOEP(八乙基-卟啉合鈀)(1801在THF中的lmg/ml溶液)(+9. 8ml THF)納米粒子1-4使用的PS-b-PAA共聚物具有如下通式 其中，nl= 6000，n2 = 1800實(shí)施例2 納米粒子的上轉(zhuǎn)換發(fā)射將根據(jù)本發(fā)明的納米粒子(NP)分散在水中，并采用不同強(qiáng)度的633nm光激發(fā)。圖 3A、4A和5分別表示采用茈作為發(fā)射體的納米粒子(=實(shí)施例1的納米粒子1)的發(fā)射譜 圖，采用BPEA作為發(fā)射體的納米粒子(=實(shí)施例1的納米粒子3)的發(fā)射譜圖；以及采用 PhP作為發(fā)射體的納米粒子(=實(shí)施例1的納米粒子2)的發(fā)射譜圖。在所有三種情況下， 譜圖表示甚至在低至5-lOmW/cm2的激發(fā)強(qiáng)度下仍存在高效的上轉(zhuǎn)換(在 480nm下的波 峰，=藍(lán)光)實(shí)施例3 連接并UV激發(fā)額外染料根據(jù)本發(fā)明的納米粒子的結(jié)構(gòu)允許將額外的標(biāo)簽連接到兩親性嵌段共聚物的親 水部分上。然后，這種額外標(biāo)簽可以通過上轉(zhuǎn)換的納米粒子的發(fā)射而被激發(fā)。該想法利用 本發(fā)明帶有有機(jī)染料氟硼熒(Irwitrogen)的納米粒子進(jìn)行測試(參見圖7_9)。氟硼熒如下偶聯(lián)到PS-b-PAA共聚物的親水部分上儲(chǔ)備溶液-EDC :4. 4mg的1-乙基-3-(3_ 二甲基氨基丙基)_碳化二酰亞胺鹽酸鹽在5ml MilliQ 水中；-氟硼熒(BP)1. 53mg 在 0. 9ml MilliQ 水中；-NP儲(chǔ)備溶液(參見實(shí)施例1)過程將0. 75ml的NP儲(chǔ)備溶液與0. 09mlEDC溶液混合，并攪拌5min。隨后，添加0. 09ml 的BP溶液和0. 57ml的MilliQ水。將所得1. 5ml溶液攪拌2小時(shí)，然后利用HiTrap過濾 器過濾，大約每50個(gè)C00H基有一個(gè)被活化并被偶聯(lián)到BP上。吸收 480nm的光(藍(lán)光)并發(fā)射 530nm的光(綠光)的氟硼熒被在632nm下 激發(fā)的本發(fā)明的上轉(zhuǎn)換納米粒子的發(fā)射光而激發(fā)。實(shí)施例4 溫度感知的納米粒子(TS NP)圖2B、12和13表示溫度感知的納米粒子(TS-NP)的實(shí)例。TS NP不含敏化劑/發(fā) 射體對(duì)，而是僅含敏化劑分子，優(yōu)選包含PdTBP或Pd八乙基卟啉。本說明書、權(quán)利要求書以及附圖中公開的本發(fā)明的特征可以單獨(dú)地或組合地作為 用于實(shí)現(xiàn)各種形式的本發(fā)明。
3權(quán)利要求
一種聚合型納米粒子，所述聚合型納米粒子包含光子上轉(zhuǎn)換介質(zhì)和穩(wěn)定劑，所述介質(zhì)包含至少兩種組分和聚合型有機(jī)基質(zhì)組分，所述聚合型有機(jī)基質(zhì)組分形成所述至少兩種組分分布在其中的聚合基質(zhì)，其中，所述至少兩種組分中的第一組分能夠吸收在第一波長區(qū)域w≤λ1≤x的光，所述第一組分在所述介質(zhì)中起到敏化劑的作用，并且其中，所述至少兩種組分中的第二組分能夠發(fā)射在第二波長區(qū)域y≤λ2≤z的光，所述第二組分在所述介質(zhì)中起到發(fā)射組分的作用，其中λ2≤λ1，并且在所述第一組分吸收所述第一波長區(qū)域w≤λ1≤x的光時(shí)，所述發(fā)射組分發(fā)射在所述第二波長區(qū)域y≤λ2≤z的光，其中，所述第一組分和所述第二組分都是有機(jī)化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的聚合型納米粒子，其中，所述穩(wěn)定劑是聚合物，其選自親水性聚 合物和兩親性聚合物，所述兩親性聚合物具有疏水部分和親水部分，其中，所述疏水部分還 形成所述聚合基質(zhì)的一部分，其中，所述兩親性聚合物選自兩親性共聚物、具有共價(jià)連接的 親水部分的疏水性聚合物、具有共價(jià)連接的疏水部分的親水性聚合物以及具有疏水部分的 聚電解質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的聚合型納米粒子，其中，所述聚合物是兩親性共聚物，其選自兩 親性嵌段共聚物、兩親性接枝共聚物、兩親性無規(guī)共聚物、兩親性交替共聚物，優(yōu)選選自兩 親性嵌段共聚物或兩親性接枝共聚物。
4.如權(quán)利要求3所述的聚合型納米粒子，其中，所述兩親性共聚物是含有至少一個(gè)疏 水片段和至少一個(gè)親水片段的兩親性嵌段共聚物。
5.如權(quán)利要求4所述的聚合型納米粒子，其中，所述至少一個(gè)疏水片段形成所述聚合 型基質(zhì)中的一部分或者為所述聚合型基質(zhì)，并且所述至少一個(gè)親水片段形成圍繞所述基質(zhì) 的親水性殼。
6.如權(quán)利要求4-5種任意一項(xiàng)所述的聚合型納米粒子，其中，所述親水性聚合物或 者所述兩親性共聚物中的所述至少一個(gè)親水片段選自包括如下的組聚乙二醇，聚環(huán)氧乙 烷，聚丙烯酰胺，聚丙烯酸以及它們相關(guān)的聚合物和共聚物，丙烯酸酯，馬來酸酐共聚物，甲 基丙烯酸酯，乙基丙烯酸酯和相關(guān)聚合物，氨基官能化聚合物，諸如聚乙烯亞胺、聚-2-乙 基-2-噁唑啉和聚烯丙基胺，醚，諸如聚甲基乙烯基醚，聚環(huán)氧琥珀酸，丙三醇丙氧化物， 苯乙烯，諸如聚苯乙烯磺酸酯以及相關(guān)的聚合物，乙烯基酸和乙烯基醇，諸如聚乙烯醇，聚 (乙烯基吡啶)和聚(乙烯基吡咯烷酮)，以及它們的共聚物和組合。
7.如權(quán)利要求4-6中任意一項(xiàng)所述的聚合型納米粒子，其中，所述兩親性嵌段共聚物 的所述至少一個(gè)疏水片段選自包含如下的組聚苯乙烯，苯乙烯共聚物，苯乙烯-丁二烯共 聚物，聚苯乙烯基彈性體，聚乙烯，聚丙烯，聚四氟乙烯，擴(kuò)增的聚四氟乙烯，聚丙烯酸酯，聚 甲基丙烯酸甲酯，乙烯-共-醋酸乙烯酯，聚硅氧烷，諸如聚甲基硅氧烷和聚苯基甲基硅氧 烷，例如聚二甲基硅氧烷或聚苯基甲基硅氧烷，它們的共聚物以及被取代的和被改性的聚 硅氧烷，聚醚，聚氨酯，聚醚-氨基甲酸酯，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚砜。
8.如權(quán)利要求4至7中任意一項(xiàng)所述的聚合型納米粒子，其中，所述兩親性嵌段共聚物 的所述至少一個(gè)親水片段帶有允許生物結(jié)合的官能團(tuán)。
9.如權(quán)利要求8所述的聚合型納米粒子，其中，所述官能團(tuán)選自包含如下的 組-COOH(羧基)、-SH(硫醇基)、-NH2、-NHS、炔基、-N3、醛基、酮基、生物素基團(tuán)和具有下式 的基團(tuán)
10.如權(quán)利要求3至9中任意一項(xiàng)所述的聚合型納米粒子，其中，所述兩親性嵌段共聚 物具有如下通式，所述通式選自包括如下的組 其中，片段i和片段3是親水性的，片段2是疏水性的，叫、n2、和n3是2至20000的整數(shù)，R和R1是如權(quán)利要求8-9中任意一項(xiàng)所定義的官能團(tuán)。
11.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的聚合型納米粒子，其中，所述聚合型有機(jī)基質(zhì)組 分是疏水性聚合物。
12.如權(quán)利要求11所述的聚合型納米粒子，其中所述疏水性聚合物選自包含如下的 組聚苯乙烯，苯乙烯共聚物，苯乙烯-丁二烯共聚物，聚苯乙烯基彈性體，聚乙烯，聚丙烯， 聚四氟乙烯，擴(kuò)增的聚四氟乙烯，聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，乙烯-共-醋酸乙烯酯， 聚硅氧烷，諸如聚甲基硅氧烷和聚苯基甲基硅氧烷，例如聚二甲基硅氧烷或聚苯基甲基娃 氧燒，它們的共聚物以及被取代的和被改性的聚硅氧燒，聚醚，聚氨酯，聚醚-氨基甲酸酯， 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚砜。
13.一種薄膜，所述薄膜包含至少一個(gè)權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的聚合型納米 粒子，優(yōu)選包含多個(gè)所述聚合型納米粒子，其中，所述薄膜由聚合物制成。
14.如權(quán)利要求13所述的薄膜，其中，所述聚合物是親水性聚合物，其選自聚乙二醇， 聚環(huán)氧乙烷，聚丙烯酰胺，聚丙烯酸以及它們相關(guān)的聚合物和共聚物，丙烯酸酯，馬來酸酐 共聚物，甲基丙烯酸酯，乙基丙烯酸酯和相關(guān)聚合物，氨基官能化聚合物，諸如聚乙烯亞胺、 聚-2-乙基-2-噁唑啉和聚烯丙基胺，醚，諸如聚甲基乙烯基醚，聚環(huán)氧琥珀酸，丙三醇丙氧 化物，苯乙烯，諸如聚苯乙烯磺酸酯以及相關(guān)的聚合物，乙烯基酸和乙烯基醇，諸如聚乙烯 醇，聚(乙烯基吡啶)和聚(乙烯基吡咯烷酮)，以及它們的共聚物和組合。
15.一種用于制備權(quán)利要求1至11中任意一項(xiàng)所定義的聚合型納米粒子的方法，所述聚合型納米粒子包含光子上轉(zhuǎn)換介質(zhì)和穩(wěn)定劑，所述介質(zhì)包含至少兩種組分和聚合型有 機(jī)基質(zhì)組分，所述聚合型有機(jī)基質(zhì)組分形成所述至少兩種組分分布在其中的聚合型基質(zhì)， 其中，所述至少兩種組分中的第一組分能夠吸收在第一波長區(qū)域b < A1^x的光，所述第 一組分在所述介質(zhì)中起到敏化劑的作用，并且其中，所述至少兩種組分中的第二組分能夠 發(fā)射在第二波長區(qū)域y < A2^z的光，所述第二組分在所述介質(zhì)中起到發(fā)射組分的作用， 其中X1，并且所述第一組分吸收在第一波長區(qū)域b彡X1Sx的光時(shí)，所述發(fā)射組分 發(fā)射在第二波長區(qū)域y < λ 2 < ζ的光，其中，所述第一組分和所述第二組分都是有機(jī)化合 物，所述穩(wěn)定劑如權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所定義，所述方法包含如下步驟a)以任意次序提供所述第一組分、所述第二組分、所述聚合型基質(zhì)組分和所述穩(wěn)定劑， 然后將所述第一組分、所述第二組分、所述聚合型基質(zhì)組分和所述穩(wěn)定劑混合，從而得到混 合物；b)促使所述混合物形成聚合型納米粒子，從而將所述用于光子上轉(zhuǎn)換的介質(zhì)引入所述 納米粒子中。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，步驟b)通過選自如下的過程進(jìn)行乳化；優(yōu)選乳 化后進(jìn)行溶劑蒸發(fā)或者乳化后進(jìn)行溶劑擴(kuò)散、鹽析和溶劑替換。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包含光子上轉(zhuǎn)換介質(zhì)的聚合型納米粒子以及上述聚合型納米粒子的制備方法。
文檔編號(hào)C08L25/06GK101899184SQ20101019517
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月29日
發(fā)明者加布里埃爾·內(nèi)爾斯, 特森卡·米特瓦 申請(qǐng)人:索尼公司