荧光聚合物及其应用
荧光聚合物及其应用
【专利说明】黄光聚合物及其应用
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请依据35U.S.C. §119要求于2013年7月9日提交的美国临时专利申请序列号 61/843,958和于2013年7月19日提交的美国临时专利申请序列号61/856,145的优先权，运 些申请各自通过引用W其全部内容结合在此。
[0003] 关于联邦政府资助的研究的声明
[0004] 本发明是在由国家科学基金会(NSF)授予的CAREER授予合同1313553和国家生物 医学影像学与生物工程学研究所(NIBIB)授予的R01授予合同邸012575的政府支持下完成 的。政府在本发明中具有一定权利。
[0005] 领域
[0006] 本发明设及巧光聚合物，并且具体地说设及巧光嵌段共聚物和由巧光嵌段共聚物 形成的结构。
【背景技术】
[0007] 聚合物可W用于各种生物医学和/或生物工程学应用。例如，能够自组装成在热力 学方面稳定的胶束的聚合物在制药和医疗应用中变得日益重要。在水溶液中，胶束通常具 有运样的结构:其包含在胶束的内部的疏水核或"尾"部分W及在胶束的外部与溶剂相接触 的亲水壳或"头"部分。该疏水核可W容纳疏水药物，并且该亲水壳可W充当阻止胶束聚集 的空间屏障，从而确保胶束在水性环境中的可溶性。
[000引另外，近年来对于所谓的"治疗诊断学"（治疗加诊断）应用巧光胶束获得极大关 注。现有的向胶束提供巧光特性的策略典型地集中于将巧光有机染料(如罗丹明、花菁、或 巧光素）、量子点、或金纳米粒子偶联或包封到胶束上或内部。然而，运些材料的偶联或包封 经常导致低的巧光团-胶束比率、增加的胶束大小、差的光漂白抗性、和/或显著的细胞毒 性。另外，一些巧光团过早泄露到周围组织中会干扰相关样品的检测。因此，存在对改进的 巧光胶束W及改进的制备和使用巧光胶束的方法的需要。
[0009]类似地，还存在对改进的可能形成或可能不形成胶束的巧光聚合物的需要。例如， 一些聚内醋已被美国食品与药品管理署(抑A)批准用于在生物医学植入物如矫形固定装置 和组织移植物中使用。此外，合成聚内醋可W是生物可降解的。然而，一些现有聚内醋的结 构不提供由运些聚内醋形成的生物医学植入物的降解的自我报告。结果有关降解和生物活 性变化的体内定量数据的缺乏显著阻碍改进的植入物用于体内使用的发展。因此，存在对 允许原位、实时监测植入物的降解而无需开腹手术或动物处死的聚合物的需要。类似地，一 些现有的聚内醋不提供治疗诊断学能力。确切地说，一些聚内醋无法在聚内醋不偶联和/或 包封不同显像剂的情况下用于成像和治疗。运种偶联和/或包封可W导致大幅增加的粒子 大小、额外的成本或复杂度、和/或更高的对治疗诊断剂的不良生物反应。
[0010] 概述
[0011]在一方面，在此描述了聚合物，在一些实施例中，运些聚合物可W提供优于一些先 前聚合物的一个或多个优点。例如，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物可W是两亲的并 且可w自组装成纳米级胶束，如具有疏水核和亲水壳的胶束。另外，在一些情况下，在此描 述的嵌段共聚物可W是发光的或巧光的和/或生物可降解的，促使其可用于多种生物学应 用，包括成像应用、治疗应用、和/或治疗诊断应用。
[0012] 另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物可W包含一个或多个嵌段，并且可 W用于聚内醋可W得到使用的任何生物医学或非生物医学应用。例如，在此描述的运种嵌 段共聚物可W用作药物洗脱支架或其他药物递送装置、一次性医疗装置、医用植入物、组织 工程支架、和/或分子祀标载体。此外，在一些情况下，运种嵌段共聚物可W是发光的或巧光 的，包括不使用任何额外的染料或其他发光或巧光材料，如半导体纳米晶体或量子点。此 夕h在此描述的嵌段共聚物在一些实施例中可W由单独的无毒材料和/或经FDA批准可用于 生物医学装置或其他生物医学应用的材料形成并且随后可生物降解成运些材料。另外，在 一些情况下，由在此描述的嵌段共聚物形成的纳米粒子或其他结构可W用于体内巧光成像 和/或治疗诊断癌症药物递送、寻祀、W及诊断。此外，在一些情况下，包含或由在此描述的 嵌段共聚物形成的医疗装置或植入物可W允许原位巧光监测植入物降解和/或体内组织再 生，而无需处死动物模型和/或进行组织学分析。在此描述的嵌段共聚物还可W用于另外的 组织工程学、伤口愈合、医用植入物、诊断剂、药物递送、生物感测、化妆品、个人护理、包装、 巧光标记、手术材料、建筑、图画、和/或涂料应用。
[0013] 在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物包含第一嵌段，该第一嵌段包含由W下 各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W 及(iii)氨基酸；W及第二嵌段，该第二嵌段包含不同于该第一嵌段的聚合物或寡聚物的聚 合物或寡聚物。在一些情况下，该第一嵌段的多元簇酸或多元簇酸等效物包括巧樣酸、巧樣 酸盐、或巧樣酸的醋。另外，在一些情况下，该第一嵌段的多元醇包括α，ω-正烧控二醇、聚 (乙二醇）、或聚（丙二醇）。另外，在一些实施例中，用于形成在此描述的嵌段共聚物的第一 嵌段的聚合物或寡聚物的氨基酸包括α-氨基酸。此外，在一些情况下，该氨基酸形成该第一 嵌段的聚合物或寡聚物的侧基。此外，在一些情况下，该氨基酸与该多元簇酸或多元簇酸等 效物形成6元环。在一些此类情况下，该6元环可W是发光的或巧光的，从而向该聚合物或寡 聚物提供发光性或巧光性。另外，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段可W是疏水的或亲水 的。
[0014] 另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段是亲水的。在一些情况 下，例如，亲水第二嵌段包含或由聚（乙二醇KPEG)或另一种亲水聚合物或寡聚物形成。另 夕h在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段是由包含至少一个簇酸末端的亲 水聚合物或寡聚物形成。在一些情况下，在此描述的第二嵌段的聚合物或寡聚物包含或由 聚内醋如聚丙交醋(PLA)、聚乙交醋、聚己内脂、或上述物质中的一种或多种的混合物或共 聚物形成。
[0015] 另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物是两亲的。在一些情况下，运种嵌 段共聚物包含由一个或多个疏水嵌段连接的多个亲水嵌段。
[0016] 在另一方面，在此描述了嵌段共聚物的次生结构。在一些情况下，运种次生结构包 括胶束或纳米粒子。在其他情况下，次生结构包括膜或移植物或支架。如在此进一步描述 的，运种次生结构可W由上文所描述的任何嵌段共聚物形成。例如，在一些实施例中，胶束 是由上文所描述的两亲嵌段共聚物形成。在一些情况下，运种胶束可W由一种两亲聚合物 形成，该两亲聚合物包含:包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段；w及包含疏水聚 合物或寡聚物的至少一个疏水嵌段，其中该亲水聚合物或寡聚物和/或该疏水聚合物或寡 聚物是由W下各项的反应产物形成：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W及 (iii)氨基酸。另外，在一些实施例中，该亲水嵌段和该疏水嵌段通过醋键键合在一起。另 夕h在一些情况下，在此描述的胶束具有疏水核和亲水壳。在一些情况下，运种胶束进一步 包含设置于该胶束的疏水核内的药物。此外，在此描述的胶束可W是发光或巧光胶束。
[0017] 在此描述的嵌段共聚物的次生结构还可W包括膜、移植物或支架、和/或纳米粒 子。在一些实施例中，在此描述的膜、支架、和/或纳米粒子包含干燥的和/或交联的上文所 描述的嵌段共聚物。在一些情况下，嵌段共聚物是通过该嵌段共聚物的一个或多个侧链或 侧基，例如通过侧挂于该嵌段共聚物的一个或多个締键式不饱和部分来交联的。嵌段共聚 物还可W通过侧簇基、簇化物、或径基部分来交联。此外，在一些实施例中，在此描述的结构 形成一种物品或医疗装置，如矫形固定装置、组织移植物、纤维或缝合线。
[0018] 在另一方面，在此描述了对生物隔室成像的方法。在一些实施例中，一种成像方法 包括将上文所描述的结构设置在生物隔室中，并且使用该结构对该隔室成像。例如，在一些 情况下，一种成像方法包括将由两亲聚合物形成的胶束设置在生物隔室中；用至少部分地 重叠该两亲聚合物的吸收剖面的电磁福射福照该胶束，W诱导该两亲聚合物的巧光性;并 且用检测器检测该巧光性，其中该两亲聚合物包括在此描述的嵌段共聚物。
[0019] 在又另一方面，在此描述了治疗患病组织的方法。在一些实施例中，一种治疗患病 组织的方法包括将上文所描述的结构设置在生物隔室中。在一些情况下，该结构包含药物 或其他治疗组合物。例如，在一些实施例中，一种治疗患病组织的方法包括：（a)将上文所描 述的胶束设置在生物隔室中，该胶束包含疏水核、亲水壳、W及设置在该疏水核中的药物； 并且(b)将该药物释放到该生物隔室中。另外，在一些实施例中，在此描述的一种治疗患病 组织的方法可W进一步包括对该患病组织成像。例如，在一些情况下，在此描述的一种方法 进一步包括用至少部分地重叠该胶束的两亲聚合物的吸收剖面的电磁福射福照该胶束，W 诱导该两亲聚合物的巧光性或其他发光性;并且用检测器检测该巧光性或其他发光性。因 此，在一些实施例中，在此描述的胶束或其他次生结构可W用于治疗诊断应用W及成像和/ 或治疗应用。
[0020] 运些实施例和其他实施例在W下详细说明中进行更详细地描述。
[0021] 附图简要说明
[0022] 图1示出用于制备根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的反应方案。
[0023] 图2示出根据在此描述的一个实施例的嵌段共聚物的组分的傅里叶变换红外 (FTIR)光谱。
[0024] 图3A和图3B各自示出根据在此描述的一个实施例的嵌段共聚物的组分的质子核 磁共振(iH-NMR)光谱。
[0025] 图4A和图4B各自示出根据在此描述的一个实施例的嵌段共聚物的组分的iH-醒R 光谱。
[0026] 图5示出根据在此描述的一个实施例的嵌段共聚物的结构。
[0027] 图6示出根据在此描述的一个实施例的一种制备胶束的方法。
[0028] 图7示出根据在此描述的一个实施例的胶束的透射电镜术(TEM)图像。
[0029] 图8示出根据在此描述的一个实施例的胶束群体的大小分布。
[0030] 图9示出用于确定根据在此描述的一些实施例的胶束的临界胶束浓度(CMC)的曲 线图。
[0031] 图10示出根据在此描述的一些实施例的胶束的大小。
[0032] 图11和图12各自示出根据在此描述的一些实施例的胶束的光学特性。
[0033] 图13示出根据在此描述的一些实施例的胶束和嵌段共聚物的光学特性。
[0034] 图14示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的6元环的结构。
[0035] 图15示出根据在此描述的一些实施例的胶束的光学特性。
[0036] 图16示出根据在此描述的一些实施例的胶束的细胞毒性数据。
[0037] 图17示出根据在此描述的一些实施例的胶束的药物释放特性。
[0038] 图18示出根据在此描述的一些实施例的胶束的药理学特性。
[0039] 图19和图20各自示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的光学特性。
[0040] 图21和图22各自示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的热特性。
[0041] 图23示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的次生结构的大小。
[0042] 图24示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的次生结构的光学特性。
[0043] 图25和图26各自示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的体外特性。
[0044] 图27至图29示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的体外和体内降解特 性。
[0045] 图30示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的巧光特性。
[0046] 图31示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物W及嵌段共聚物的次生结构 的机械特性。
[0047] 详细说明
[0048] 在此描述的实施例参考W下详细说明、实例和附图可能更容易理解。然而，在此描 述的元件、设备和方法并不限于详细说明、实例和附图中所呈现的特定实施例。应认识到运 些实施例仅说明本发明的原理。在不背离本发明的精神和范围的情况下，许多修改和改编 对于本领域技术人员将是显而易见的。
[0049] 另外，在此披露的所有范围被理解为包括其中含有的任何和所有子范围。例如， "1.0至10.0"的规定范围应被认为包括W1.0或更大的最小值开始并W10.0或更小的最大 值结束的任何和所有子范围，例如1.0至5.3、或4.7至10.0、或3.6至7.9。
[0050] 除非另外明确说明，否则在此披露的所有范围也应被认为包括该范围的端点。例 如，范围巧与10之阿'通常应被认为包括端点5和10。
[0051 ]另外，当短语"多至"与数量或量结合使用时，应理解该数量是至少可检测的数量 或量。例如，多至"指定数量的量存在的材料可W存在可检测数量和多至指定数量且包 括指定数量的量。 陶]I.嵌段共聚物
[0053]在一方面，在此描述了嵌段共聚物。在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物包含 第一嵌段，该第一嵌段包含由W下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：（i)多元簇酸或 多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W及(iii)氨基酸；W及第二嵌段，该第二嵌段包含不同于该 第一嵌段的聚合物或寡聚物的聚合物或寡聚物。另外，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚 物包含多于一个第一嵌段和/或多于一个第二嵌段。在一些实施例中，例如，嵌段共聚物包 含由一个或多个第一嵌段连接的多个第二嵌段。在一些存在多个第一嵌段和第二嵌段的情 况下，运些第一嵌段和第二嵌段可W按交替的方式安排W提供A-B-A-B型嵌段共聚物。其他 构型也是可能的，如A-B-A构型。此外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的嵌段可W 被安排成提供两亲的嵌段共聚物。
[0054] 现在转向在此描述的嵌段共聚物的组分，用于形成该第一嵌段的聚合物或寡聚物 的多元簇酸或多元簇酸等效物可W包括与本披露的目的不矛盾的任何化学物种。此外，出 于此处的参考目的，多元簇酸"等效物"包括运样的化学物种，如当与醇如二醇反应时形成 与相对应的多元簇酸所形成的缩合反应产物相同的缩合反应产物的多元簇酸的酸酢、酷基 氯、或幾化物或甲醋或乙醋（例外的是该反应产生的小分子，如水或甲醇可W不同）。在一些 实施例中，多元簇酸包括二簇酸或Ξ簇酸。
[0055] 另外，在一些情况下，在此描述的多元簇酸或多元簇酸等效物包含可操作来与在 此描述的氨基酸形成键联的一个或多个另外的部分。例如，在一些情况下，多元簇酸或多元 簇酸等效物包含径基部分。此外，在一些实现方式中，该另外的部分如另外的径基部分与多 元簇酸或多元簇酸等效物的簇酸官能团成对。在一些实施例中，多元簇酸或多元簇酸等效 物包括巧樣酸、巧樣酸盐、或巧樣酸的醋如巧樣酸Ξ乙醋，或巧樣酸的别的甲醋或乙醋。
[0056] 此外，多元簇酸或其功能等效物可W是饱和或不饱和的。例如，在一些情况下，多 元簇酸或多元簇酸等效物包括马来酸、马来酸酢、丙Ξ酸、班巧酸、富马酸、或富马酷氯。还 可W使用含乙締基或締丙基的多元簇酸或多元簇酸等效物，如締丙基丙二酸、締丙基丙二 酷氯、衣康酸、或衣康酷氯。另外，在一些情况下，多元簇酸或多元簇酸等效物可W部分地被 可能是或可能不是多元簇酸的含締控单体替换。在一些实施例中，例如，含締控单体包括不 饱和的多元醇如含乙締基的二醇。
[0057] 可W使用与本披露的目的不矛盾的任何多元醇来形成在此描述的嵌段共聚物的 第一嵌段的聚合物或寡聚物。在一些情况下，例如，多元醇包括二醇。在一些实施例中，二醇 是大二醇。在此出于参考目的，"大二醇"包括包含末端径基的聚合物或寡聚物。例如，在一 些实施例中，大二醇可W是聚(乳酸)或被官能化或衍生成二醇的另一种疏水聚合物或寡聚 物。另外，在一些情况下，多元醇包括聚化二醇KPEG)或聚（丙二醇KPPG)。可W使用与本 披露的目的不矛盾的任何PEG或PPG。在一些实施例中，例如，PEG或PPG具有约100与约5000 之间或约200与约1000之间的重均分子量。
[0058] 在其他实施例中，多元醇是小分子二醇，如包含约8至约30个碳原子的二醇（也可 W称之为C8-C30二醇KC8-C30二醇可W是直链或支链的、脂肪族或芳香族的。适用于在此 描述的一些实施 例的多元醇的非限制性实例包括C2-C20、C2-C12、或C2-C6脂肪族烧控二 醇，包括α，ω -正烧控二醇或α，ω -締控二醇。例如，在一些情况下，多元醇包括1，4-下二醇、 1，6-己二醇、1，8-辛二醇、1，10-癸二醇、1，12-十二烧二醇、1，16-十六烧二醇、或1，20-二十 烧二醇。还可W使用支链α，ω-烧控二醇或α，ω-締控二醇。另外，多元醇也可W是芳香族二 醇。另外，在一些情况下，在此描述的多元醇包括Ξ醇、四醇、或更高级的多元醇。
[0059] 用于形成在此描述的第一嵌段的聚合物或寡聚物的氨基酸可W包括与本披露的 目的不矛盾的任何氨基酸。在一些实施例中，氨基酸包括α-氨基酸。另外，在一些情况下，在 此描述的聚合物或寡聚物的α-氨基酸包括心氨基酸、D-氨基酸、或D，k氨基酸。在一些情况 下，氨基酸包括丙氨酸、精氨酸、天冬酷胺、天冬氨酸、半脫氨酸、谷氨酸、谷氨酷胺、甘氨酸、 组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪 氨酸、鄉氨酸、或其组合。此外，在一些情况下，α-氨基酸包括氨基酸烷基醋、氨基酸芳基醋、 或烷基取代的α-氨基酸，例如来源于任何22个"标准"或蛋白原氨基酸的甲基取代的氨基 酸，如S-苄基-k半脫氨酸、S-苯基-S-半脫氨酸、色氨酸节醋、S-甲基-半脫氨酸、k组氨酸 甲醋、苯丙氨酸甲醋、k酪氨酸甲醋、1-甲基-心组氨酸、1-甲基-D-色氨酸、1-甲基-k色氨 酸、或甲基丝氨酸。氨基酸也可W是天然存在的氨基酸或氨基酸衍生物。另外，在一些情况 下，氨基酸包括氨基酸二聚体或Ξ聚体或肤，包括但不限于脫氨酸、双甘氨肤、碟肌肤、肌 肤、阿司帕坦、精氨酷甘氨酷天冬氨酸(RGD)、谷脫甘肤、或眼酸。
[0060] 另外，在在此描述的一些实施例中，氨基酸形成嵌段共聚物的第一嵌段的聚合物 或寡聚物的侧基。运种氨基酸侧基可W按与本披露的目的不矛盾的任何方式键合至聚合物 或寡聚物的主链。例如，在一些情况下，氨基酸通过该氨基酸与多元簇酸或多元簇酸等效物 之间的醋键和/或酷胺键键合至该主链。此外，在一些情况下，氨基酸与多元簇酸或多元簇 酸等效物形成6元环。不旨在受理论限制，据信在此描述的6元环的形成可W向该嵌段共聚 物提供发光性如巧光性，如下文进一步描述的。因此，在一些实施例中，在此描述的第一嵌 段的聚合物或寡聚物可W是发光或巧光聚合物或寡聚物。
[0061] 在一些情况下，在此描述的发光或巧光聚合物或寡聚物可W展现出集中在电磁波 谱的可见或近红外(NIR)区的发光或巧光发射分布。例如，在一些实施例中，在此描述的发 光或巧光聚合物或寡聚物在一些情况下展现出集中在约350nm与约750nm之间、约390nm与 约725nm之间、约430nm与约650nm之间、或约500nm与约700nm之间的波长的发光或巧光发射 分布。此外，在一些实现方式中，在此描述的发光或巧光聚合物或寡聚物抵抗光漂白和/或 相比别的有机染料具有优异的光漂白特征。
[0062] 另外，补充或替代上述聚合物或寡聚物，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段还可 W包含由W下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、 (ii)多元醇、（iii)氨基酸、W及(iv)异氯酸醋如二异氯酸醋。在一些实施例中，异氯酸醋包 括单异氯酸醋。在其他情况下，异氯酸醋包括二异氯酸醋如具有四至二十个碳原子的二异 氯酸烧控醋。
[0063] 在一些情况下，上文所描述的反应产物是运些经鉴定物种的缩合聚合反应产物。 因此，在一些实施例中，运些经鉴定物种中的至少两种是用于形成共聚物或共寡聚物的共 聚单体。在一些此类实施例中，反应产物形成运些共聚单体的交替共聚物或统计共聚物。另 夕h如在此进一步描述的，上文所描述的物种还可W形成生成在此描述的嵌段共聚物的第 一嵌段的共聚物或共寡聚物的侧基或侧链。
[0064] 在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段的聚合物或寡聚物由一个或 多个化学式(A)单体、一个或多个化学式(Β)、（β/)或(B")单体、W及一个或多个化学式化） 单体形成：
[006引其中化、化W及R3独立地是-Η、-C出、-C出C出或r;
[0069] R4 是-Η;
[0070] Rs 是-Η、-OH、-0CH3、-OCH2CH3、-C 出或-OfcC 出；
[0071] Rs 是-H、-C 出或-OfcC 出；
[0072] 化是上述氨基酸(如22个"标准"或蛋白原氨基酸中的一者）的侧链或"R基团"；
[0073] M+是阳离子如化+或r;并且
[0074] η和m独立地是范围为1至20的整数。
[00对在一些情况下，例如，R?是-C此細(对于E =半脫氨酸）或-C出0H(对于E =丝氨酸）。 另外，在一些情况下，Ri、R2W及化是-H，R5是-OH，并且R6是-H。
[0076] 此外，化学式(A)、（B)、（B/ )、（B" ) W及巧)单体可W按与本披露的目的不矛盾的任 何比率使用，W形成聚合物或寡聚物。另外，在一些情况下，改变单体比率可W改变由运些 单体形成的聚合物或寡聚物的疏水性、亲水性和/或其他特性。在一些实施例中，单体(A)与 单体(Β)、（β/)、或(B")的比率在约1:10与约10:1之间或在约1:5与约5:1之间。在一些情况 下，单体(Α)与单体(Β)、（Β〇、或(Β")的比率在约1:4与约4:1之间。在一些情况下，该比率为 约1:1。另外，在一些情况下，单体(Α)与单体化)的比率在约1:10与约10:1之间。
[0077] 在一些实施例中，第一嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式(I)结构：
[007引
[0079] 其中化是本文描述的氨基酸(如22个标准中的一者)的侧链或"R基团"；
[0080] 各Rs独立地是-H或-C出；
[0081 ] 各R9独立地是-H或;
[0082] λα/w表示具有化学式(I)结构的重复单元的另外的链;并且
[0083] m和η独立地是范围为2至20的整数。
[0084] 在其他情况下，第一嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式(II)结构：
[0085]
[0086] 其中各Υ独立地选自选自下组，该组由W下各项组成:结构(a)、（b)、W及(C):
[0087]
[0088] 其中*表示为各-C出-基团与Y结合的连接点的碳原子；
[0089] 各化独立地是W上提供的氨基酸(如22个标准中的一者）的侧链或"R基团"；
[0090] 各X独立地是从2至12的整数；
[0091] η是2至12;并且
[0092] 至少一个Υ是结构化）。
[0093] 在一些情况下，在此描述的第一嵌段的聚合物或寡聚物的特性可W基于用于形成 该聚合物或寡聚物的单体或反应物的化学性质和/或相对量来选择。在一些实施例中，例 如，聚合物或寡聚物的疏水性、亲水性、电磁吸收和/或发射分布、亮度、发光量子产率、和/ 或生物可降解性可W基于形成该聚合物或寡聚物的单体或反应物来选择。嵌段共聚物形成 次生结构如膜和/或胶束的能力也可W基于用于形成嵌段共聚物的第一嵌段的聚合物或寡 聚物的单体或反应物的选择来选择。在一些情况下，例如，在此描述的由PPG或其他相对疏 水的多元醇形成的聚合物或寡聚物可W提供相对疏水的嵌段。可替代地，在其他实施例中， 由PEG或其他相对亲水的多元醇形成的聚合物或寡聚物可W提供相对亲水的嵌段。因此，在 一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段是亲水嵌段。在其他情况下，第一嵌段是疏 水嵌段。
[0094] 另外，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段可W具有与本披露的目的不矛盾的任何 分子量。在一些实施例中，第一嵌段具有小于约20,000或小于约15,000的重均分子量。在一 些实施例中，第一嵌段具有约1000至约20,000、约5000至约15,000、约5000至约12,000、或 约10,000至约17,000的重均分子量。在一些情况下，具有上述重均分子量的第一嵌段可W 是疏水嵌段。在此描述的第一嵌段还可W具有大于约15,000或大于约20,000的重均分子 量。
[0095] 另外，在此描述的嵌段共聚物的一个或多个第一嵌段可W按与本披露的目的不矛 盾的任何量存在于该嵌段共聚物中。在一些实施例中，例如，一个或多个第一嵌段W基于嵌 段共聚物的总重量计约5重量％至约70重量％的量存在于该嵌段共聚物中。在其他实施例 中，一个或多个第一嵌段W约10重量％至约50重量％、或约10重量％至约30重量％的量存 在。
[0096] 在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段的聚合物或寡聚物可W包含与本披露的目的 不矛盾的任何聚合物或寡聚物。在一些情况下，第二嵌段的聚合物或寡聚物的化学性质和/ 或大小是基于第一嵌段的聚合物或寡聚物的化学性质和/或大小来选择的。例如，在一些情 况下，结合亲水第一嵌段选择疏水第二嵌段，W提供两亲嵌段共聚物。在其他情况下，结合 疏水第一嵌段选择亲水第二嵌段。另外，在一些实施例中，该第一嵌段和该第二嵌段都是疏 水的。在其他情况下，该第一嵌段和该第二嵌段都是亲水的
[0097] 在第二嵌段是亲水的一些实施例中，第二嵌段的聚合物或寡聚物包括亲水聚合物 或寡聚物。可W使用与本披露的目的不矛盾的任何亲水聚合物或寡聚物。在一些实施例中， 例如，第二嵌段包含或由多糖如淀粉、纤维素、或壳多糖形成。在其他情况下，亲水第二嵌段 包含或由PEG形成。可W使用与本披露的目的不矛盾的任何PEG。在一些实施例中，例如，PEG 包括烷基或烷氧基封端的PEG，如甲氧基聚（乙二醇）(MPEG)。
[0098] 另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段是由包含至少一个簇 酸末端的亲水聚合物或寡聚物形成。例如，在一些情况下，第二嵌段是由用簇酸衍生或官能 化的PEG、多糖、或其他亲水聚合物或寡聚物形成。运种衍生或官能化可W按与本披露的目 的不矛盾的任何方式进行。例如，在一些实施例中，使具有径基的亲水聚合物或寡聚物与酸 酢如班巧酸酢反应，W提供亲水聚合物或寡聚物的相对应簇酸。另外，在一些情况下，在此 描述的嵌段共聚物的第二嵌段是由包含一个簇酸末端和一个烷基或烷氧基末端的亲水聚 合物或寡聚物形成。在一些情况下，簇酸末端可W促进该聚合物或寡聚物与另一嵌段的聚 合物或寡聚物，如嵌段共聚物的另一嵌段的径基封端聚合物或寡聚物之间醋键的形成。
[0099] 另外，在一些情况下，第二嵌段的聚合物或寡聚物被选择来向嵌段共聚物提供补 充或替代疏水性和亲水性的特性或特征。例如，在一些实施例中，第二嵌段的聚合物或寡聚 物是生物可降解的。在一些实施例中，生物可降解聚合物或寡聚物在体内降解成无毒组分， 运些无毒组分可W通过普通生物过程从体内清除。此类过程可W包括生物辅助的机制如酶 催化反应，或化学机制如水解。在一些实施例中，在此描述的生物可降解材料经过约90天或 更少、约60天或更少、或约30天或更少的时间完全或基本上完全降解，其中降解程度是基于 生物可降解材料质量减轻百分比，并且其中完全降解对应于100%质量减轻。确切地说，质 量减轻通过将材料初始重量(Wo)与预定时间点测量的重量(WO (如30天）比较来计算，如等 式(1)所示：
[0100]
[0101] 此外，在一些实施例中，在此描述的聚合物或寡聚物是生物相容的或细胞相容的。 在一些实施例中，生物相容的或细胞相容的聚合物或寡聚物是无毒的并且不导致实质性的 组织炎症。
[0102] 另外，在一些情况下，第二嵌段的聚合物或寡聚物适用于一种或多种组织工程学 或生物工程学应用。在一些情况下，在此描述的第二嵌段的聚合物或寡聚物包含聚内醋。例 如，在一些实施例中，第二嵌段的聚合物或寡聚物包含聚丙交醋(PLA)，如聚-D，1^-丙交醋、 聚-D-丙交醋、或聚A-丙交醋；聚乙交醋；或聚己内脂(P化），如聚-ε-己内醋。另外，在一些 情况下，第二嵌段的聚合物或寡聚物包含上述物质的混合物或共聚物，如聚(乳酸-共-乙醇 酸）^LGA)。还可W使用其他聚内醋。一般来说，聚内醋可W包含衍生自内醋或环醋单体单 元如心丙交醋、D-丙交醋、D，k丙交醋、乙交醋和/或ε-己内醋的聚合物或寡聚物。此外，在 一些实施例中，还有可能由一种或多种径基烧酸醋、碳酸醋、和/或酸酢形成在此描述的嵌 段共聚物的第二嵌段的聚合物或寡聚物。例如，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的第 二嵌段包含或由聚径基烧酸醋(ΡΗΑ)形成。
[0103] 在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式 (III)、化学式(IV)、或化学式(V)结构：
[0104]
[0105]
[0106] η是 2至 1000、2至500、或 2至 100。
[0107] 在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段可W具有与本披露的目的不矛盾的任何分子 量。在一些实施例中，第二嵌段具有小于约20,000或小于约15,000的重均分子量。在一些实 施例中，第二嵌段具有约1000至约20,000、约5000至约15,000、约5000至约12,000、或约10， 000至约17,000的重均分子量。在一些情况下，具有上述重均分子量的第二嵌段可W是亲水 嵌段。在此描述的第二嵌段还可W具有大于约15,000或大于约20,000的重均分子量。
[0108] 此外，在此描述的嵌段共聚物的一个或多个第二嵌段可W按与本披露的目的不矛 盾的任何量存在于该嵌段共聚物中。在一些实施例中，例如，一个或多个第二嵌段W基于嵌 段共聚物的总重量计约5重量％至约70重量％的量存在于该嵌段共聚物中。在其他实施例 中，一个或多个第二嵌段W约10重量％至约50重量％、或约10重量％至约30重量％的量存 在。
[0109] 另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物中的一个或多个第二嵌段的总量 大于一个或多个第一嵌段的总量。例如，在一些情况下，第二嵌段与第一嵌段的重量比为至 少约1.5:1、2:1、3:1、4:1、5:1、10:1、15:1、或20:1。在一些实施例中，第二嵌段与第一嵌段 的重量比多至约1000:1、多至约100:1、或多至约50:1。在一些情况下，第一嵌段与第二嵌段 的运种重量比可W提供运样的嵌段共聚物:其主要展现出第二嵌段的聚合物或寡聚物的特 性，同时还展现出由于第一嵌段的存在所带来的巧光性或发光性。可替代地，在其他情况 下，在此描述的嵌段共聚物中的一个或多个第二嵌段的总量小于或基本上等于一个或多个 第一嵌段的总量。在一些实施例中，第二嵌段与第一嵌段的重量比是在约20:1与约1:20之 间、约10:1与约1:10之间、约5:1与约1:5之间、约4:1与约1:4之间、约3:1与约1:3之间、约2: 1与约1:2、或在约1.5:1与约1:1.5之间。
[0110] 另外，如W上所描述的，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段和第二嵌段的性质和/ 或相对量可W被选择来提供具有一种或多种所希望特性的嵌段共聚物。例如，在一些情况 下，在此描述的嵌段共聚物的生物可降解性、光致发光、机械特性、和/或热特性可W基于用 于形成嵌段共聚物的单体和/或聚合物的化学性质和相对量来选择。类似地，在一些情况 下，第一嵌段和第二嵌段被选择来提供两亲的嵌段共聚物。在一些此类实施例中，第二嵌段 包含或由在此描述的亲水聚合物或寡聚物形成，并且第一嵌段包含或由形成自W下各项的 反应产物的疏水聚合物或寡聚物形成：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)疏水二醇、W 及（iii)氨基酸。另外，作为上述实施例的一个替代方案，还有可能使用包含疏水聚合物或 寡聚物的至少一个疏水嵌段W及包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段来形成嵌 段共聚物，其中亲水聚合物或寡聚物(替代或补充疏水聚合物或寡聚物)是由W下各项的反 应产物形成：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)二醇、W及(iii)氨基酸。在此类情况下， 该多元簇酸、多元簇酸等效物、W及氨基酸可W包含上文所描述的多元簇酸、多元簇酸等效 物、W及氨基酸。然而，在一些实现方式中，该二醇包括亲水二醇而非疏水二醇。在一些情况 下，例如，该二醇包括聚（乙二醇)而非聚(丙二醇）。还可W使用其他亲水大二醇或小分子二 醇。在此描述的运样一种替代嵌段共聚物的疏水聚合物或寡聚物可W包含与本披露的目的 不矛盾的任何疏水聚合物或寡聚物。在一些情况下，例如，该疏水聚合物或寡聚物包括聚醋 或聚締控。另外，在一些实施例中，该疏水聚合物或寡聚物 本身可W包括在此描述的嵌段共 聚物，如包含聚内醋嵌段的嵌段共聚物。
[0111] 在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物具有化学式(VI)结构：
[0112] A-B-A (VI)，其中
[0113] B是第一嵌段，该第一嵌段包含由W下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物： (i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W及（iii)氨基酸;并且各A独立地是包含聚 内醋的第二嵌段。在一些情况下，各A独立地包含或由具有W上化学式（III)、化学式（IV)、 或化学式(V)结构的聚合物或寡聚物形成。各A嵌段同样可W包含或由其他单体单元形成， 包括上文所描述的任何内醋物种。另外，在一些实施例中，各A嵌段可W由相同的单体单元 形成。例如，各A可W是聚-D，k丙交醋嵌段、聚-D-丙交醋嵌段、聚-k丙交醋嵌段、聚乙交醋 嵌段、聚己内脂嵌段如聚-ε-已内醋嵌段、或由单体混合物形成的嵌段如PLGA嵌段。在其他 情况下，各A嵌段可W是不同的。举例而言，第一个A嵌段可W是聚-D，k丙交醋嵌段，并且第 二个A嵌段可W是聚-ε-已内醋嵌段。另外，各A嵌段可W包含或由在此描述的两个或更多个 不同内醋单体的无规共聚物形成。
[0114] 在此描述的嵌段共聚物可W按与本披露的目的不矛盾的任何方式来制备。例如， 在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段可W通过W下方式来制备:提供多元簇 酸或多元簇酸等效物、多元醇、W及氨基酸的混合物;提高该混合物的溫度W使该混合物烙 融;并且在揽拌下降低该混合物的溫度W形成聚合物或寡聚物。另外，在一些情况下，所得 聚合物或寡聚物可W通过沉淀该聚合物或寡聚物和/或通过透析来进一步纯化。
[0115] 另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物可W通过首先提供第一嵌段的聚 合物或寡聚物W及第二嵌段的聚合物或寡聚物，并且接着偶合运两种聚合物或寡聚物W形 成该嵌段共聚物。如在此进一步描述的，在一些情况下，运种方法可W提供统计或无规嵌段 共聚物，或交替嵌段共聚物如A-B-A嵌段共聚物。在一些实施例中，例如，一种制备在此描述 的嵌段共聚物的方法包括(a)提供在此描述的亲水(或疏水)聚合物或寡聚物；（b)混合（i) 在此描述的多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)在此描述的多元醇、W及(iii)在此描述的氨 基酸，W形成在此描述的疏水(或亲水)聚合物或寡聚物;并且k)将该亲水聚合物或寡聚物 偶合至该疏水聚合物或寡聚物。另外，在一些实施例中，提供亲水或疏水聚合物或寡聚物包 括用簇酸部分对该亲水或疏水聚合物或寡聚物进行官能化，包括利用上文所描述的方式进 行。例如，在一些实施例中，提供亲水聚合物或寡聚物包括使包含径基的亲水聚合物或寡聚 物与酸酢如班巧酸酢反应，W提供亲水聚合物或寡聚物的相对应簇酸。在一些情况下，运种 簇酸封端的亲水聚合物或寡聚物可W与在此描述的疏水聚合物或寡聚物形成醋键。更一般 地说，偶合在此描述的两种聚合物或寡聚物W提供嵌段共聚物可W按与本披露的目的不矛 盾的任何方式来机进行。在一些实施例中，例如，偶合包括在运些聚合物或寡聚物之间形成 醋键或键联。此外，在一些情况下，使用偶合剂和/或偶合催化剂实施偶合。例如，在一些情 况下，使用碳二亚胺偶合方式如N，N/-二环己基碳二亚胺(DCC)和4-二甲基氨基化晚(DMAP) 偶合方式实施偶合。然而，如本领域技术人员所理解的，同样可W按其他方式实施偶合。
[0116] 在其他情况下，还有可能通过在先前制备的嵌段共聚物的一个嵌段的聚合物或寡 聚物的存在下形成该嵌段共聚物的另一个嵌段的聚合物或寡聚物来制备在此描述的嵌段 共聚物。例如，在一些情况下，制备嵌段共聚物的方法包括:提供多元簇酸或多元簇酸等效 物、多元醇、W及氨基酸的混合物;提高该混合物的溫度W使该混合物烙融;在揽拌下降低 该混合物的溫度W形成第一聚合物或寡聚物;将该第一聚合物与内醋单体和催化剂混合W 形成第二混合物;并且加热该第二混合物W形成该嵌段共聚物。在一些实施例中，嵌段共聚 物是通过W下方式制备的：首先制备在此描述的第一嵌段，随后开环聚合一种或多种内醋 或环醋W形成包含聚内醋的一个或多个嵌段。开环聚合可W通过第一嵌段的聚合物或寡聚 物上的两个末端径基来启始。运种聚合可W通过与本披露的目的不矛盾的任何适合的催化 剂来催化，包括但不限于一种或多种含金属化合物，如金属烷氧基化合物或金属簇化物。适 用于在此描述的一些实施例的催化剂的非限制性实例包括锡或侣络合物，如锡或侣烷氧基 化合物，如2-乙基己酸锡（II)或辛酸锡（II)。其他催化剂可W包括亲核催化剂，如1，8-二氮 杂二环[5.4.0]十一-7-稀(DBU)。开环聚合还可W通过酶如脂肪酶(例如，猪膜脂酶)来催 化。
[0117] 另外，应当理解的是，在此描述的嵌段共聚物和/或其他聚合物或寡聚物可W包括 多种末端基团或端基。例如，嵌段共聚物可W具有选自径基、烷氧基、芳氧基W及醋基的端 基。此外，在一些实施例中，在制备嵌段共聚物后嵌段共聚物的端基可W不进行进一步改 性。可替代地，在其他情况下，嵌段共聚物的端基可W被改性，包括通过添加封端基团或保 护基来实现。例如，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的径基端基可W被烷基化或芳 基化W形成烷氧基或芳氧基封端的嵌段共聚物。
[0118] 另外，在此描述的嵌段共聚物的一个或多个侧官能团或部分，如一个或多个簇基 或径基部分，可W进一步用于在此描述的嵌段共聚物的表面改性，包括利用胶原、层粘连蛋 白、RGD(Arg-Gly-Asp)肤、叶酸盐、和/或适体。在一些实施例中，嵌段共聚物的运种表面改 性可W向该嵌段共聚物或该嵌段共聚物的次生结构提供所希望的细胞黏附、体内分布、增 殖、和/或寻祀特征。
[0119] II.嵌段共聚物的次生结构
[0120] 在另一方面，在此描述了嵌段共聚物的次生结构。在一些情况下，次生结构包括胶 束或纳米粒子。在其他情况下，次生结构包括膜。在更其他实施例中，次生结构包括移植物 或支架。如在此进一步描述的，此类次生结构可W由与本披露的目的不矛盾的任何嵌段共 聚物形成。在一些情况下，在此描述的次生结构是由上文第I部分所描述的嵌段共聚物形 成。另外，在一些实施例中，用于形成次生结构的嵌段共聚物是两亲的嵌段共聚物。在其他 情况下，次生结构是由亲水或疏水嵌段共聚物形成。
[0121] 例如，在一些实施例中，胶束是由上文第I部分所描述的两亲嵌段共聚物形成。可 W使用与本披露的目的不矛盾的任何两亲嵌段共聚物。在一些情况下，胶束是由两亲聚合 物形成，该两亲聚合物包含(a)包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段W及(b)包含 疏水聚合物或寡聚物的至少一个疏水嵌段。该亲水聚合物或寡聚物和/或该疏水聚合物或 寡聚物是由W下各项的反应产物形成：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W及 (i i i)氨基酸。另外，在一些实施例中，该亲水嵌段和该疏水嵌段通过醋键键合在一起。
[0122] 由在此描述的嵌段共聚物形成的胶束可W展现出该嵌段共聚物的一个或多个特 性。例如，在一些情况下，在此描述的胶束是巧光或发光胶束。不旨在受理论限制，据信在此 描述的胶束的发光性或巧光性可W源自用于形成该胶束的在此描述的一种或多种嵌段共 聚物的一个或多个6元环。因此，在一些实施例中，在此描述的胶束可W在不向胶束添加单 独的巧光团，如量子点或小分子有机巧光团如罗丹明或花菁的情况下是发光的。另外，在一 些情况下，在此描述的胶束的巧光波长可W基于用W形成用于形成该胶束的嵌段共聚物的 亲水和/或疏水嵌段的氨基酸来选择。此外，在一些实施例中，在此描述的胶束展现出激发 依赖性发射。
[0123] 在一些情况下，在此描述的巧光胶束可W具有多至约50%或多至约30%的量子产 率。在一些实施例中，巧光胶束具有在约3%与约50%之间、约4%与约40%之间、或约5%与 约30%之间的量子产率。
[0124] 另外，在一些情况下，在此描述的巧光胶束可W具有更高的摩尔吸光系数，包括高 于胶束结构单元的摩尔吸光系数的一个摩尔吸光系数。在此出于参考目的，胶束"结构单 元"包括用于形成该胶束的一种或多种嵌段共聚物W及运些嵌段共聚物的子组分，如嵌段 共聚物的疏水嵌段。在一些情况下，例如，胶束具有的摩尔吸光系数是用于形成该胶束的嵌 段共聚物的摩尔吸光系数的至少约5倍或至少约10倍。在一些实施例中，在此描述的胶束具 有在约 1000L mol-icm-i与约 10,000L mol-icm-i之间或在约 1500L mol-icm-i与约6000L m〇r icnfi之间的摩尔吸光系数。因此，在一些实施例中，在此描述的巧光胶束所具有的亮度可W 相当于或大于与该巧光胶束具有相同或更高的量子产率的巧光团的亮度。在此出于参考目 的，"亮度"是指巧光团，如在此描述的巧光胶束的量子产率和摩尔吸光系数的产物。在此描 述的巧光胶束还可W展现出高的光稳定性。
[0125] 此外，在此描述的胶束可W具有与本披露的目的不矛盾的任何大小。在一些情况 下，当通过透射电镜术(TEM)或动态光散射(化S)进行测量时，胶束具有小于约5(K)nm、小于 约250nm、小于约20化m、小于约10化m、或小于约50nm的直径。在一些情况下，胶束具有在约 30皿与约500皿之间、在约30皿与约250皿之间、或在约50皿与约200皿之间的直径。另夕h在 一些实施例中，在此描述的胶束的大小可W通过改变亲水嵌段的亲水聚合物或寡聚物W及 疏水嵌段的疏水聚合物或寡聚物中的一者或多者的分子量来选择。另外，在一些情况下，亲 水或疏水聚合物或寡聚物的分子量可W基于用于形成该亲水或疏水聚合物或寡聚物的多 元醇的分子量来选择。
[0126] 另外，在一些实施例中，在此描述的胶束群体的大小分布可W是单分散的或基本 上单分散的。在一些情况下，胶束群体可W具有如在此所述测量的为约0.1至约0.3或约 0.15至约0.22的多分散性。
[0127] 在此描述的胶束在水溶液中还可W具有负C电位。例如，在一些实施例中，胶束具 有在约-20mV与约-30mV之间的C电位。
[0128] 此外，相比其他胶束，在此描述的胶束还可W是在热力学方面稳定的。例如，在一 些实施例中，基于用于形成胶束的嵌段共聚物的重量W及嵌段共聚物分散其中的溶剂的体 积，在此描述的胶束具有小于约1 mg/mL、小于约0.1 mg/mL、或小于约0.01 mg/mL的临界胶束 浓度(CMC)。在一些情况下，胶束具有在约0.002mg/mL与约0.1 mg/mL之间、在约0.002mg/mL 与约0.05mg/mL之间、或在约0.004mg/血与约0.02mg/mL之间的CMC。在此出于参考目的，胶 束的"CMC"是指嵌段共聚物胶束结构单元的一个浓度，当浓度超过该浓度时，胶束形成并且 添加至该体系的所有额外的嵌段共聚物变成胶束的一部分。换言之，在超过该CMC的嵌段共 聚物浓度下，胶束将形成并且添加至该体系的所有额外的嵌段共聚物将变成胶束的一部 分。该CMC可W按与本披露的目的不矛盾的任何方式来测定。另外，在一些实施例中，在此描 述的胶束的CMC可W通过改变胶束C电位和/或亲水嵌段的一种或多种亲水聚合物或寡聚物 W及疏水嵌段的一种或多种疏水聚合物或寡聚物的分子量来选择。
[0129] 另外，在一些情况下，在此描述的胶束是具有疏水核和亲水壳的水溶性或水可分 散性胶束。此外，在一些实施例中，运种胶束可W进一步包含设置于该胶束的疏水核内的药 物。可W使用与本披露的目的不矛盾的任何药物。在一些实施例中，例如，药物包括抗癌药 物如紫杉醇(PTX)。另外，在一些情况下，在此描述的药物是亲液的或不溶于水的。
[0130] 此外，在一些情况下，在此描述的包含药物的胶束还可W是巧光胶束。因此，如在 此进一步描述的，运种胶束可W用于成像、治疗、和/或治疗诊断应用。
[0131] 在此描述的胶束可W按与本披露的目的不矛盾的任何方式来制备。在一些情况 下，一种制备胶束的方法包括提供上文所描述的嵌段共聚物，将该嵌段共聚物添加到一种 水溶液中，并且通过该嵌段共聚物的自组装形成该胶束。可W使用与本披露的目的不矛盾 的任何上文所描述的嵌段共聚物。例如，在一些实施例中，该嵌段共聚物包含：（a)包含亲水 聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段W及(b)包含疏水聚合物或寡聚物的至少一个疏水嵌 段，其中该疏水聚合物或寡聚物是由W下各项的反应产物形成：（i)多元簇酸或多元簇酸等 效物、（ii)二醇、W及（iii)氨基酸。另外，在一些实施例中，该亲水嵌段和该疏水嵌段通过 醋键键合在一起。另外，在一些情况下，该水溶液包含药物并且该方法进一步包括在胶束自 组装的过程中将药物包封在胶束的核内。
[0132] 在此描述的嵌段共聚物的次生结构还可W包括纳米粒子。在此描述的嵌段共聚物 的纳米粒子可W具有与本披露的目的不矛盾的任何大小与形状。在一些情况下，嵌段共聚 物的纳米粒子是球形的或基本上球形的。在一些情况下，嵌段共聚物的纳米粒子是扁圆的 或各向异性的。在一些实施例中，在此描述的纳米粒子具有在约1与约2之间、在约1与约1.5 之间、在约1与约1.3之间、在约1与约1.2之间、或在约1与约1.1之间的长径比。另外，在一些 情况下，在此描述的嵌段共聚物的纳米粒子具有在约lOnm与约lOOOnm之间、在约50nm与约 500nm之间、或在约1 OOnm与约300nm之间的二维或Ξ维大小。
[0133] 在此描述的嵌段共聚物的次生结构还可W包括膜或移植物或支架。在一些实施例 中，在此描述的膜和/或支架包含干燥的和/或交联的上文所描述的嵌段共聚物。在此描述 的嵌段共聚物可W按与本披露的目的不矛盾的任何方式来交联。在一些情况下，例如，嵌段 共聚物是通过该嵌段共聚物的一个或多个侧链或侧基，例如通过侧挂于该嵌段共聚物的一 个或多个締键式不饱和部分来交联的。嵌段共聚物还可W通过侧簇基、簇化物、或径基部分 来交联。
[0134] 在此描述的嵌段共聚物的膜和/或支架可W按与本披露的目的不矛盾的任何方式 来制备。例如，如在此进一步描述的，支架可W通过盐浸、诱铸、和/或模制来形成。类似地， 在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的纳米粒子可W通过乳化/蒸发来形成。
[0135] 在一些实施例中，在此描述的次生结构如胶束、纳米粒子、膜、W及支架可W用于 多种生物学和/或生物医学应用，包括一种或多种组织工程学应用。在一些情况下，例如，在 此描述的支架可W用于非侵入性地监测生物植入物的降解或其他材料和/或用于监测体内 异物反应。另外，在一些实施例中，由在此描述的一种或多种嵌段共聚物形成的结构可W用 于血管、骨、皮肤、屯、脏、W及其他组织工程学应用。运种结构可W用于向组织提供支撑，促 进组织生长，对生物隔室成像，和/或向生物隔室递送一种或多种药物或其他治疗组合物， 包括W祀向或位点选择性方式进行递送。另外，在此描述的结构还可W在体内或体外提供 巧光信号，包括响应于生物事件或非生物事件，如物理或化学降解事件而提供。
[0136] 在一些实施例中，在此描述的次生结构形成一种物品，如医疗装置。在一些情况 下，由在此描述的一种或多种嵌段共聚物形成的医疗装置可W是矫形固定装置(包括但不 限于矫形螺钉）、组织移植物、纤维或缝合线。其他物品和/或医疗装置也可W由在此描述的 一种或多种嵌段共聚物形成。
[0。7] III.对生物隔室成像的方法
[0138]在另一方面，在此描述了对生物隔室成像的方法。在一些实施例中，一种成像方法 包括将上文第II部分所描述的结构设置在生物隔室中，并且使用该结构对该隔室成像。可 W使用上文第II部分所描述的任何结构。例如，在一些情况下，一种成像方法包括将由两亲 聚合物形成的胶束设置在生物隔室中；用至少部分地重叠该两亲聚合物的吸收剖面的电磁 福射福照该胶束，W诱导该两亲聚合物的巧光性或发光性;并且用检测器检测该巧光性或 发光性，其中该两亲聚合物包括在此描述的嵌段共聚物。可W使用上文第I部分所描述的任 何两亲嵌段共聚物。在一些实施例中，例如，该两亲聚合物包含：（a)包含亲水聚合物或寡聚 物的至少一个亲水嵌段W及(b)包含疏水聚合物或寡聚物的至少一个疏水嵌段，其中该疏 水聚合物或寡聚物是由W下各项的反应产物形成：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)二 醇、W及(ii i)氨基酸。另外，在一些实施例中，该亲水嵌段和该疏水嵌段通过醋键键合在一 起。另外，由该两亲聚合物形成的胶束可W具有上文第II部分所描述的胶束的任何结构和/ 或特性。例如，在一些情况下，该胶束是纳米粒子胶束。
[0139] 现在转向方法步骤，在此 描述的对生物隔室成像的方法包括将胶束或包含嵌段共 聚物的其他结构设置在生物隔室中。该胶束或其他结构可W按与本披露的目的不矛盾的任 何方式设置在该生物隔室中。例如，在一些情况下，该胶束或其他结构静脉内地、皮下地或 W腹膜内方式设置在生物隔室中。在一些情况下，胶束或其他结构W水溶液的形式被注射 到该生物隔室中。另外，胶束或其他结构可W设置在与本披露的目的不矛盾的任何生物隔 室中。在一些情况下，该生物隔室是血管。在其他情况下，该生物隔室是患病组织。在一些实 施例中，该生物隔室是健康组织。
[0140] 在此描述的对生物隔室成像的方法还包括用至少部分地重叠该胶束或其他结构 的两亲聚合物的吸收剖面的电磁福射福照该胶束或其他结构，W诱导该两亲聚合物的巧光 性或发光性。福照可W按与本披露的目的不矛盾的任何方式进行。在一些实施例中，例如， 该胶束或其他结构用具有在该电磁波谱的可见部分中的波长的电磁福射来福照。在其他情 况下，该胶束用紫外线(UV)、近红外(NIR)、或红外（IR)福射来福照。在一些实施例中，该福 照波长是基于该生物隔室的吸收剖面W及该嵌段共聚物或其他结构的吸收剖面来选择。
[0141] 在此描述的对组织成像的方法还包括用检测器检测巧光性或发光性。可W使用与 本发明的目的不矛盾的任何检测器。在一些实施例中，例如，该检测器包括电荷禪合装置 (CCD)图像传感器或照相机。
[01创 IV.治疗患病组织的方法
[0143] 在另一方面，在此描述了治疗患病组织的方法。在一些实施例中，一种治疗患病组 织的方法包括将上文第II部分所描述的结构设置在生物隔室中。在一些情况下，该结构包 含药物或其他治疗组合物。例如，在一些实施例中，一种治疗患病组织的方法包括：（a)将胶 束设置在生物隔室中，该胶束包含疏水核、亲水壳、W及设置在该疏水核中的药物;并且(b) 将该药物释放到该生物隔室中。该胶束可W具有上文第II部分所描述的任何胶束的结构 和/或特性。例如，在一些情况下，该胶束是由一种两亲聚合物形成，该两亲聚合物包含：（a) 包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段W及(b)包含疏水聚合物或寡聚物的至少一 个疏水嵌段，其中该疏水聚合物或寡聚物是由W下各项的反应产物形成：（i)多元簇酸或多 元簇酸等效物、（ii)二醇、W及(iii)氨基酸。还可W使用其他胶束。
[0144] 另外，设置在胶束疏水核中的药物还可W包括与本披露的目的不矛盾的任何药 物。在一些实施例中，例如，药物包括抗癌药物如紫杉醇。另外，在一些情况下，在此描述的 药物是亲液的或不溶于水的。此外，药物设置于其中并且药物释放到其中的生物隔室可w 包括与本披露的目的不矛盾的任何生物隔室，包括上文第III部分所描述的生物隔室。在一 些情况下，该生物隔室本身包括有待治疗的患病组织。在其他情况下，该生物隔室可W促进 释放到位于别处的患病组织的药物的转运或摄取。
[0145] 另外，在一些实施例中，在此描述的一种治疗患病组织的方法可W进一步包括对 该患病组织成像。例如，在一些实施例中，在此描述的一种方法进一步包括用至少部分地重 叠该胶束的两亲聚合物的吸收剖面的电磁福射福照该胶束，W诱导该两亲聚合物的巧光 性;并且用检测器检测该巧光性。如本领域技术人员所理解的，运种成像可W按上文第III 部分所描述的任何方式来进行。因此，在一些实施例中，在此描述的胶束可W用于治疗诊断 应用W及成像和/或治疗应用。
[0146] 在此描述的一些实施例在W下非限制性实例中进一步说明。
[0147] 实例 1
[0148] 嵌段共聚物
[0149] 如下制备一系列根据在此描述的一些实施例的不感光的巧光两亲嵌段共聚物。出 于参考目的，本实例的嵌段共聚物被称为两亲的生物可降解的光致发光的聚合物(ABPLP)， 并且运些嵌段共聚物的第一嵌段有时被简单地称为光致发光的聚合物(B化P)。另外，一些 BPLPW用于形成运些BPLP的物种的名义指示。例如，由心半脫氨酸形成的BPLP可W称之为 B化P-切S。类似地，巧樣酸(CA)、聚(丙二醇）。?6)、^及心半脫氨酸形成的BPLP可W称之为 PPGCA-Cyso
[0150] 如图1所示，使用具有750、2000、或5000的重均分子量的甲氧基聚（乙二醇KMPEG) 来形成图1的特定实施例中的亲水嵌段(1)。在步骤1中，首先通过使MPEG与班巧酸酢反应将 MPEG转化成MPEG-C00H。确切地说，将MPEG (20mmo 1)溶解在500mL圆底烧瓶中的无水甲苯 (200mL)中。添加班巧酸酢(40mmo 1)，然后在150°C下使反应混合物回流1 Oh。在溶液冷却后， 将残余物过滤出，并且在减压下将剩余的甲苯蒸馈。接着，将聚合物溶解在20mL热水(70°C) 中。将收集的有机相用无水化2S化干燥、揽拌过夜、过滤、并且在真空下蒸馈。将20mL干乙酸 逐滴添加到3mL CHCb聚合物溶液中，并且放弃乙酸上层。将此萃取过程重复Ξ次，并且最 终在真空下干燥收集的有机相。
[0151] 在步骤2中，由多元簇酸(巧樣酸）、二醇(PPG)、W及氨基酸化-半脫氨酸)合成疏水 嵌段（2)。简言之，分别将PPG、巧樣酸、^及^半脫氨酸W1.1:1.0:0.2的摩尔比添加到 lOOmL圆底烧瓶中，并且在160°C下通过持续揽拌烙融。前述单体配比被选择来提供在嵌段 两端上都具有末端径基的疏水嵌段。在烙融单体混合物之后，将体系的溫度降至14〇°C，并 且使运些单体凝结，持续4小时。接着，将该聚合物溶解在1,4-二嗯烧中并且通过在恒定揽 拌下逐滴添加到去离子水中来沉淀。最后，将纯化的BPLP收集并且使用冷冻干燥法进行干 燥。
[0152] 在此过程中，使巧樣酸与PPG反应W形成聚醋主链，并且进一步经由巧樣酸醋单元 的侧簇基和李位径基与心半脫氨酸缩合W产生6元环。侧挂在BPLP聚合物主链上的6元平面 环由与来自各种氨基酸的不同R基团的酷胺键和醋键组成。不旨在受理论限制，据信运些平 面环通过超共辆引起聚合物的巧光性。进一步据信，侧挂于氨基酸中的a-C的R基团可能影 响超共辆的程度W及环化作用的倾向，并且因此提供相关能级的轻微波动，使得对于不同 BPLP-氨基酸观察到不同的发射峰和量子产率。
[0153] 在步骤3中，通过DCC/DMAP化学法使-C00H封端的亲水MPEG链与-OH封端的疏水 BPLP链偶联W形成AB化P(3)。简言之，在室溫下在揽拌的同时将2.5mmo 1 BPLP、2.5mmo 1 MPEG-C00H、0.5mmol N-二甲基氨基化晚（DMAP)、W及lOmmol二环己基碳二亚胺（DCC)添加 到含有50血1,4-二嗯烧的lOOmL圆底烧瓶中，并且维持2地。2地小时后，将沉淀的二环己脈 (DCU)滤出，在减压下浓缩滤液并在大力揽拌下将滤液快速倒入大量冷二乙酸中。在减压下 过滤后，将产物进一步放置在透析袋(分子量截留值化化）中，W去除任何未反应的片段。透 析72小时后，通过冷冻干燥收集纯化产物。
[0154] 对于W上方案中描述的各种化学物种，在傅里叶变换红外(FTIR)光谱（图2)中观 察到特征性键振动，并且在iH-醒R光谱（图3和图4)中观察到特征性化学移位，运证实了合 成顺利。对于FTIR分析，将纯化的聚合物溶解在丙酬中W制备5.0重量％溶液。然后将聚合 物溶液诱铸到漠化钟片上，并且允许溶剂蒸发过夜，之后用Nicolet 6700傅里叶变换红外 (FTIR)光谱仪（赛默飞世尔科技公司（Thermo Scientific))进行分析。亲水嵌段(MPEG- 〇}(^)、疏水嵌段。?6〔4-切3)、^及嵌段共聚物^8?1^^-3)的。1'11?光谱（图2)包括在169〇- 1750cm-i处的幾基峰、来自班巧酸的在3400cm-i处的径基峰、在2877cnfi处的亚甲基峰、W及 来自PEG的在1112cm-i处的酸峰。对于iH-NMR分析，将5. Omg聚合物溶解于1. OmL気化的二甲 亚讽(DMSO-ds)中。使用四甲基硅烷作为内标准并且使用300MHz JNMECS 300(日本东京日 本电子株式会社（JE0L，Tokyo Japan))，在室溫下收集iH-匪R光谱。图3示出径基封端的 MPEG (图 3A)和簇酸封端的 MPEG (MPEG-C00H)(图 3B)的 IH-NMR 光谱。对于 MPEG 和 MPEG-C00H 两 者，在相同的化学移位下示出分别指定-C些和-C些-的位于3.2和3.6ppm的MPEG的特征峰(a 和b)。然而，由于MPEG转化成MPEG-C00H，指定MPEG的C些-OH的在4.帥pm的峰（C)移位至 4. Ippm。仅在MPEG-C00H上观察到来自班巧酸的在2.8和2.化pm的亚甲基质子(d和e)和在 12. Ippm的C00H基团质子(f)，运证实了用簇酸顺利封端MPEG。图4A示出径基封端的BPLP的 iH-匪R光谱。化学移位包括在l.lppm的来自聚（丙二醇）的甲基的另外的峰。图4B示出与 MPEG-C00H偶联的BPLP的iH-醒R光谱。来自疏水嵌段和亲水嵌段的所有特征峰都存在于共 聚物中，但缺少在12. Ippm的COOg峰。应注意，图3B中位于2.：3ppm的质子e移位至3. Ippm(在 图4B中标记为d)，运证实了相邻暴基顺利改性成醋基。另外，相比单独的疏水嵌段光谱，在 两亲嵌段共聚物的FTIR光谱中也观察到径基峰的显著减小（图2)。
[01巧]使用不同分子量的PPG(425、725和2000Da)W及MPEG(750、2000和5000Da)来提供 一系列AB化P。可W将AB化P溶解在多种溶剂中，包括丙酬、四氨巧喃（THF)、二甲基甲酯胺 (DMF)、氯甲烧、W及二甲亚讽(DMS0)。当分散在水溶液中时，ABPLP还可W形成胶束，如实例 2中所述。
[0156] 实例2
[0157] 胶束
[0158] 作为两亲共聚物，实例1的AB化P能够在水性介质中自组装成纳米级胶束。确切地 说，为了制备AB化P胶束溶液，将1 OOmg ABPLP溶解在5. OmL丙酬中W制备2.0 % w/V溶液。然 后，在轻轻揽拌下将50化L的2.0 %w/v聚合物溶液逐滴添加到20mL去离子水中。允许丙酬在 室溫下蒸发几个小时，W产生胶束的水溶液。
[0159] 图5示出ABPLP的结构，并且图6和图7示出胶束由运些ABPLP的形成。如图6所示，在 水溶液中，包含巧光疏水嵌段的AB化P共聚物可W自组装成核-壳(胶束)结构，运些结构在 它们的核中包封疏水药物。
[0160] 在透射电镜术(TEM)下，ABPLP-3胶束是球形的并且直径为约60nm(图7)，运与通过 动态光散射的大小测量值一致(平均直径为68nm，并且多分散性指数为0.17K图8)。没有观 察到粒子聚集，并且使用低分子量PPG合成的AB化P，如AB化P-1和AB化P-2,分别展示出 178皿和107nm的更高的粒子大小。然而，使用更高分子量PPG合成的ABPLP，如AB化P-3，展现 出68nm的更小的粒子大小。另外，随着亲水嵌段分子量增加，粒子大小被进一步减小，如 ABPLP-4 (5 3nm)和 ABPLP-5 (48nm)的情况。
[0161] 通过临界胶束浓度(CMC)确定胶束的热力学稳定性。确切地说，通过巧光探针技术 测定水溶液中两亲共聚物的CMC,其中使用巧作为疏水巧光探剂。在室溫下使用化imadzu RF-5301PC巧光分光光度计获取样品的巧光光谱。如利恰尔迪化icciardi)等人，国际制药 学杂志（Int. J.Pharm. )2010，396，219中所述制备负载巧的胶束溶液。简言之，将已知量的 巧的丙酬溶液添加到lOmL小瓶中，并且允许丙酬蒸发。接着，制备不同浓度（1Χ10-4至lOmg/ mU的ABPLP溶液(巧的终浓度为6.0 X 1 0-7Μ) W供进一步分析。在室溫下记录巧的激发光谱 和发射光谱，并且基于聚合物浓度分析338nm和333nm光谱处的峰强度比（ 1338^333)。从曲线 弯曲处的切线与通过最低浓度点的切线的交点取CMC值。
[01创图9示出强度比1338/1333巧相对ABPLP-3在水性介质中的log浓度(C)的曲线图。随 着两亲共聚物中PPG疏水嵌段的比例增大，ABPLP-UA化P-2和AB化P-3的CMC值（分别为 0.012、0.006和0.004111邑/1^)似乎降低。从另一方面来说，八8口1口-3、八8口口^-4和八8口1口-5的〔10 值经计算分别为0.004、0.005和0.0 lOmg/mL。运些结果提供在下表1中。当疏水嵌段的长度 保持不变时，CMC值相对于增加的亲水嵌段(MPEG)长度而增大，运可能是由于亲水性增大。 ABPLP较低的CMC值表示，ABPLP胶束潜在地在静脉给予后更稳定。基于"盐析"效应，在离子 血液溶液中，预期会出现甚至更低的CMC值。
[0163] 表1.嵌段共聚物胶束的特性
[0164]
[0165] 为了证实胶束形成，针对不同ABPLP胶束，在高于或低于CMC的浓度下通过化S测量 AB化P胶束的大小，并且与相对应的BPLP的纳米粒子进行比较。在稀释至低于CMC(0.002mg/ mL)后，所有的AB化P胶束都完全分解，并且通过化S不能检测出大小，而BPLP纳米粒子即使 在非常低的浓度下也表现为稳定的固态胶体溶液(图10)。另外，ABPLP胶束在去离子水中展 示出在-20至-27mV范围内的负C电位(表1)，运也有助于胶束稳定性，因为强的静电排斥可 W将胶束聚集降到最低。
[0166] 使用装备有动态光散射(DLS)检测器的C电位分析器(ZetaPALS，纽约州豪斯维尔 市鲁克海文仪器公司（BrooWiaven Instruments ,Holtsville ,NY))在低于和高于CMC值的 浓度下测量AB化P胶束和BPLP粒子的流体动力学直径、多分散性、W及表面电荷。嵌段共聚 物胶束的表面几何形状通过透射电镜(巧化1200EX，日本东京)来表征。在80kV的加速电压 下运行该TEM。通过将聚合物胶束小滴沉积到涂覆碳的网格铜载网上来制备用于TEM观测的 样品。沉积后，用一条滤纸将水溶液吸走，并且使之干燥。
[0167] 还调研AB化P的巧光特性，包括与相对应的BPLP进行比较。在化imadzu RF-5301PC 巧光分光光度计上获取BPLP和AB化P聚合物和胶束溶液的光致发光光谱。将每种胶束溶液 的最佳激发波长确定为产生最高发射强度的波长。在此研究中，在360nm处激发BPLP和 ABPLP，并且对于所有样品将激发和发射狭缝宽度均设定在1.5nm，除非另行说明。
[016引使用威廉姆斯(Williams)等人，分析员(Analyst)1983,108,1067的方法测量溶剂 和胶束两种形式的AB化P的巧光量子产率。W最佳激发波长扫描运些溶液。然后，对于同一 溶液收集UV-vis吸光光谱，并且记下最佳激发波长下的吸光度。接着，制备具有梯度浓度的 一系列溶液。将每种溶液的吸光度控制在0.01-0.1吸收单位范围内。还在10mm巧光试管中 收集同一溶液的巧光光谱。计算并记下巧光强度，即巧光光谱的面积。测量具有不同浓度的 聚合物溶液，并且绘制积分巧光强度对吸光度的图。根据等式2计算ABPLP的量子产率：
[0169]
，其中
[0170] Φ=量子产率;斜率=获自强度对吸光度曲线图的曲线的梯度;11 =溶剂的折射 率;X =指示样品的下标，并且ST =指示标准品的下标。
[0171] 使用蔥（在乙醇中Φ = 0.27)作为标准品。将ΑΒ化Ρ聚合物溶解在1，4-二嗯烧中并 且将蔥溶解在乙醇中。对于标准品和样品，将狭缝宽度保持相似。使用化imadzu UV-2450分 光光度计测量吸光度。根据比尔-朗伯定律计算BPLP和ABPLP的摩尔吸光系数(e，L · m〇ri · cnfi)，其中A=eCL。一式Ξ份进行所有实验。图11示出量子产率测量的AB化P-1、AB化P-2和 ABPLP-3的强度-吸光度曲线。
[0172] 一种代表性AB化P(AB化P-切s，0.2摩尔比）的结果如下。与相对应的BPLP-切S相 比，ABPLP-切S胶束也显示出在水中390-550nm范围内的强巧光发射，其中峰值波长在446nm (图12)。然而，当在350皿激发时，相比在1，4-二嗯烧中的BPLP-切S聚合物的量子产率，胶束 形式的AB化P-切S的量子产率显著减小（图13)。利用其他AB化P共聚物观察到相同 的效果 (图11，表1I)。例如，在1，4-二嗯烧溶液中，AB化P-1、AB化P-2、AB化P-3、AB化P-4和AB化P-5 的量子产率分别为0.453、0.443、0.447、0.434和0.424。呈胶束形式时，量子产率分别显著 减小至0.046、0.072、0.158、0.256和0.266(表1I)。从另一方面来说，发现与1,4-二嗯烧溶 液中的相对应BPLP相比，所有胶束形式的ABPLP的摩尔吸光系数(ε)明显更高。
[0173] 表1I.嵌段共聚物和胶束的一些特性
[0174]
[0175] 还调研AB化P胶束的光稳定性并且与有机巧光染料罗丹明-B进行比较。在连续UV 激发化后，AB化P胶束溶液的巧光强度仅降低初始强度的1%，运表明了优异的光稳定性。相 比之下，罗丹明-B在相同实验时间段内损失大概初始巧光强度的10%。
[0176] 另外，使用不同的α-氨基酸合成AB化P聚合物家族。例如，当用k丝氨酸合成时，通 过改变激发波长(从330至582皿），AB化P-Ser展现出从蓝到红的巧光颜色(发射峰集中在大 约415nm至约600加1)。不旨在受理论限制，ABPLP-Ser的激发依赖性发射可能归因于红色边 缘效应(REE)，其中可观察到嵌入刚性且高度粘性的介质中的极性且可旋转的巧光团产生 可变的巧光发射。据信，在BPLP或AB化P结构中，对于侧6元环巧光团可W将聚合物主链处理 为粘性介质。ABPLP-Ser的6元环上的R基团（-CH20H)是高度可旋转的，并且因此可W促成 ABPLP-Ser的激发依赖性巧光。另外，在BPLP-切S或AB化P-切S形成的过程中还有可能发生 也S消除，运导致双键形成，从而使该6元环的偶联体系扩充（图14)。双键可W限制巧光团的 旋转，运能够解释为什么ABPLP-Cys不显示激发依赖性巧光。
[0177] 持续6周的时间监测含水体系(憐酸盐缓冲盐水，pH 7.4)中ABPLP胶束的长期巧光 稳定性(图15)。在第一周，对于所有胶束体系而言，胶束巧光强度都几乎不变，随后在第2周 巧光强度增加，之后连续下降。此结果可W表明，ABPLP胶束在第一周维持其热力学稳定性， 并且接着由于聚合物链解离而在2周后展示出更高的巧光强度。不旨在受理论限制，据信后 来巧光强度的连续降低是因为ABPLP的BPLP链的降解。
[017引 实例3
[0179] 成像和治疗患病组织的方法
[0180] 为了证实AB化P胶束用于成像和/或治疗应用的潜力，如下在体外和体内检验实例 2的胶束的细胞摄取和巧光成像。
[0181] 使用溶剂蒸发方法制备负载紫杉醇(PTX)的AB化P胶束。具体地说，将5mL DMF中的 AB化P (lOOmg)聚合物与25mg PTX(-种在药物研究中广泛使用的疏水抗癌药物)混合。将该 混合物在密闭容器中揽拌化。在轻轻揽拌下将50化L该聚合物/药物溶液逐滴添加到去 离子水中。之后，使用分子量截留值为500Da的透析袋用去离子水对该混合物进行透析，持 续2地。为了测定药物载量化U和包封效率巧E)，将载药的胶束在12000巧m下离屯、。接着，在 227皿下通过甜IMADZU UV-2450分光光度计测定上清液中的PTX。化定义为PTX与胶束的百 分比，并且邸定义为PTX的实际量与PTX的初始量的百分比。
[0182] 透析后，在37°C下在作为释放介质的lOOmL憐酸盐缓冲盐水(PBS;pH7.4)中进行体 外药物释放研究。将lOmL负载PTX的AB化P胶束放置在透析袋(MW截留值为500Da)中。然后将 该透析袋浸入释放介质中，并且在恒溫(37°C)下保持在水平的实验室振动机上。为了测量 药物释放含量，周期性地移除样品（ImL)并且替换等效量的新鲜PBS。在227nm下用UV-可见 分光光度计分析释放的ΡΤΧ的量。使用甜IMDZU UV-2450分光光度计测量吸光度。对于每个 样品，一式Ξ份进行实验。
[0183] 根据制造商的方案针对NIH-3T3成纤维细胞使用比色MTS测定（CellTiter 96? AQueous单溶液细胞增殖检测试剂盒（CellTiter 96? AQueous One Solution Cell Pro 1 if eration Assay)，威斯康星州麦迪逊市普洛麦格公司（Promega Corp . ,Madison, WI))计算ABPLP的相对细胞毒性效应。简言之，在37°C，5 %C〇2下将在DMEM补充培养基的100 化3T3小鼠成纤维细胞(5X104个细胞/mL)、10%胎牛血清、W及1%青霉素/链霉素（100U/ mL青霉素和10化g/mL链霉素)在96孔板（Cost抑气，纽约州科宁市科宁公司（Corning Inc.， Corning, NY))中培养2地。然后去除培养基并且用在完全DMEM培养基中不同浓度（0-lmg/ mU的AB化P胶束溶液替换。在解育24后，将培养基用10化L新鲜培养基和20化MTS储备溶液 替换。将培养物另外解育4h，并且使用酶标仪在490nm下测量溶解的四氮挫盐溶液的吸光 度。通过W下等式计算相对细胞活力:相对细胞活力（％ ) = (0D治疗/0D对照）X 100，其中0D 是在不存在共聚物的情况下获得的，而0D处理是在存在共聚物的情况下获得的。估算相对 对照(接触正常培养基的细胞)的细胞存活百分比。
[0184] 使用如W上所描述的MTS测定针对PC3细胞计算负载PTX的AB化P胶束的药理学活 性。将2(Κ)化不同稀释度的负载ΡΤΧ(0.01至0.25mg/mL)的AB化P-3胶束与在96孔板中培养的 PC3细胞（5X104)-起解育。在不同时间点（4、12、24和4811)进行鮮5测定，从了解载药的 ABPLP胶束的药理学效应。无药AB化P-3(0.5mg/mL)和0.25mg/mL PTX分别用作阳性对照和 阴性对照。估算相对对照(接触正常培养基的细胞)的细胞存活百分比。
[0185] 使用两亲嵌段共聚物AB化P-3来形成用于细胞成像的代表性胶束，因为运种共聚 物与其他ABPLP相比展示出最低的CMC(0.004mg/mL)。将3T3小鼠成纤维细胞W5,000个细 胞/mL的密度预接种在无菌盖玻片上。在细胞生长至大约60 %汇合后，用PBS洗涂盖玻片，转 移到新的培养皿中，并且用〇.5mg/mL的AB化P-3胶束溶液解育。在于37°C下解育化后，通过 PBS洗涂细胞并且在巧光显微镜下进行观察。为了进行长期的细胞摄取研究(在用胶束溶液 解育细胞化后），将胶束溶液替换成培养基并解育所希望的持续时间，并且在巧光显微镜下 进行观察。
[0186] 对于体内生物成像研究中的胶束，将不同浓度(0.0625至1 g/L)的AB化P胶束溶液 通过过滤通过针筒式滤器(0.22皿)来灭菌，并且注射到巧7BL/6小鼠中，该小鼠购自泰康利 农场(Taconic F'arms)(纽约州日耳曼敦(Germantown ,ΝΥ))。30分钟后，使用Kodak In-Vivo FX Pro系统（美国康涅狄格州纽黑文市锐河医疗保健公司（Cares化earn胎alth Inc.,New 化乂611，(：1'，1]54))在510皿的激发波长和535皿的发射波长下对小鼠成像。在注射部位上进行 背景校正后绘制相关区域，并且使用锐河医疗分子成像软件，网络版本4.5(Carestream Molecular Imaging Software,化twork Edition 4.5)(锐河医疗保健公司）计算巧光图像 中所有像素的平均巧光强度。遵循阿林顿的德克萨斯大学的动物管理和使用委员会 (IACUC)的规则管理动物。
[0187] 结果如下。解育3小时后，使用ABPLP胶束W巧光颜色标记NIH 3T3成纤维细胞。运 些胶束可能仅在第3小时积聚在细胞表面上，因此整个细胞体呈现巧光。当在第9小时对细 胞成像时，细胞核是明显的并且细胞质标记有蓝色，运表明胶束被细胞摄取。当与NIH 3T3 成纤维细胞一起解育24h后，在1至lOOOyg/mL范围内的浓度下AB化P胶束未对细胞显示出明 显的细胞毒性。还注意到，具有较小胶束大小的AB化P (如ABPLP-3、ABPLP-4和AB化P-5)即使 在高浓度(〉5(K)yg/mL)下也是无毒的（图16)。
[0188] 为了核实体内成像的潜力，将不同浓度的AB化P胶束溶液通过27-计量注射针皮下 注射到小鼠中。使用非侵入性体内成像系统检测AB化P胶束。当胶束浓度从0.0625mg/mL增 加至Img/mL时，信号强度加倍。当密切局部观察注射部位的外围组织时，ABPLP胶束未诱导 发红或明显的刺激。
[0189] 为了证实AB化P胶束用于癌症药物递送的效用，使用紫杉醇(PTX)作为体外药物递 送和细胞培养研究的癌症药物模型。观察到，所有AB化P胶束均具有高的药物(PTX)载量和 包封效率(分别为20.6%至22.78%和81.57%至91.12%)，如表1II所示。PTX从不同AB化P 胶束释放的曲线示出在第一阶段长达lOh的初始瞬爆释放(初始载量的约50%)，随后在长 达96h时间段内的持续释放(图17)。当与人前列腺癌细胞系(PC-3) -起解育时（图18)，对于 用含0.5mg/mL无药物胶束的培养基解育的细胞来说，未观察到细胞毒性的征兆。然而，负载 PTX的ABPLP胶束导致延迟的细胞毒性，其中在第24小时的最终毒性与游离PTX相当。分别使 用无药物胶束(0.5mg/mL)和游离ΡΤΧ(0.25mg/mL)作为阴性对照和阳性对照。将PTX溶解在 1%DMS0 中。
[0190] 表1II.胶束的一些特性
[0191]
[0192] 实例4
[0193] 嵌段共聚物
[0194] 如下文所描述的制备一系列根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物。
[0195] 懸
[0196] 本实例的嵌段共聚物还可W被称为生物可降解的光致发光的聚内醋(B化化）。使 用BPLP作为引发剂，经由内醋的开环聚合形成运些BPLPL。确切地说，BPLP的末端径基允许 单体如丙交醋开环聚合来制备完全可降解的Ξ嵌段共聚物。在此实例中，描述了聚化-丙交 醋)-共-B化P(BPLP-PLA或BPLP-PLLA)。然而，还W类似方式合成了 BPLP与聚(D，k丙交醋）、 聚乙交醋和聚（ε-己内醋）的类似共聚物的家族。所得BPWL共聚物具有与聚内醋类似的物 理和热特性，同时提供可调的固有巧光性。Β化化可W进一步使用W下命名来描述:Β化Ρ- [氨基酸]-[丙交醋][丙交醋与BPLP的摩尔比]。例如，命名"BPLP-Cys-PLA20"或巧化Ρ-切S- 化LA20"是指使用半脫氨酸作为氨基酸并且使用k丙交醋作为丙交醋单体由BPLP形成的嵌 段共聚物，其中起始材料中丙交醋与BPLP的摩尔比为20:1。此实例中使用的BPLP:丙交醋摩 尔比为1: 20、1:50和1:100。另外，通过使用聚乙二醇(PEG)作为起始材料BPLP的二醇，制成 了水溶性的BPLP(WBPLP)。在与PLA共聚后，制成了两亲的生物可降解的光致发光的WB化P- PLA。在此描述的BPWL可W用作可通过巧光成像非侵入性地追踪的医用植入物或支架，并 且还可w用作用于祀向治疗诊断应用的无标记成像探针/药物递送装置。
[0197] 材料与方法
[0198] B化化的合成。如上文实例1中所描述的首先使用1:1.1摩尔比的巧樣酸和二醇合 成具有末端径基的BPLP预聚合物。选择レ半脫氨酸和レ丝氨酸来合成BPLP-Cys和BPLP- Ser。使用聚乙二醇(Mn = 200)来制备水溶性的BPLP(WB化Ps)。使用预BPLP作为大分子引发 剂经由酶催化的开环聚合来合成BPLPL。典型地，将冷冻干燥的BPLP添加到干燥的lOOmL烧 瓶中，并且接着将内醋（例如，1^-丙交醋）（通过重结晶纯化两次与BPLP的不同比率添加 到该烧瓶中。接着，将猪膜脂酶(P化，在真空下干燥过夜与内醋为5%的比率添加到该烧 瓶中。通过真空将烧瓶抽空并且用氮气吹扫Ξ次，接着密封并加热至l〇〇°C且在该溫度下保 持72小时。将该共聚物溶解在氯仿中，并且通过过滤通过烧结过滤器来去除PPL。将聚合物 溶液在减压下浓缩并且然后在冷的甲醇中沉淀。当WB化P用于合成两亲共聚物时，将产物用 二甲亚讽(DMS0)溶解并且在过滤后在冷的去离子(DI)水中沉淀。
[0199] 膜、纳米粒子、胶束W及纳米纤维的制备。通过将BPLP-PLA的氯仿溶液诱铸到泰氣 隆模具上，随后蒸发氯仿来制备BPLP-PLA膜。使用纳米沉淀技术制备BPLP-PLA纳米粒子。确 切地说，将5mg BPLP-PLA聚合物溶解在5mLTHF中。将聚合物溶液逐滴添加到50mL去离子水 中。W7(K)巧m的速度揽拌该溶液，并且允许溶剂在室溫下完全蒸发。W类似方式制造 WB化P- PLA胶束。通过在18kV和2.扣L/min下将12%wt BPLP-Ser-PLA50氯仿溶液电纺丝到侣板上 来制造巧光BPLP-PLA纳米纤维。
[0200] 聚合物表征。在室溫下收集FTIR光谱。为了制备FTIR样品，将BPLP-PLA共聚物溶解 在氯仿中并且诱铸到漠化钟压片上。允许溶剂在化学通风楓中蒸发过夜。在室溫下使用 Nicolet 6700FT-IR分光计(赛默飞世尔科技公司川欠集FTIR光谱。对于iH-NMR测量，将lOmg 聚合物溶解于ImL気化的氯仿或DMS0中。在室溫下在巧化500MHz分光计上收集NMR光谱。如 下使用凝胶渗透色谱法(GPC)测定分子量。将共聚物溶解氯仿中并且使用化imadzu高效液 相色谱(HPLC)系统进行分析，该系统配备有化enomenex F*henogel 5μ 10E3 SEC柱、Wyatt miniDAWN光散射检测器、W及OptiLab RI检测器。
[0201] 光致发光特性。使用化imadzu UV-2450分光光度计收集UV-vis吸收光谱。在DMS0 中制备共聚物的稀释溶液。使用化imadzu RF-5301PC巧光分光光度计获得所有光致发光光 谱。对于所有样品将激发和发射狭缝宽度均设定在1.5nm，除非另行说明。通过威廉姆斯等 人，分析员1983,108,1067的方法测定所有样品的量子产率。使用蔥(在乙醇中量子产额= 0.27)作为标准品。
[0202] 垫壁座。在差示扫描量热器(DSC，TA仪器公司的Q2000)上Wl0°C/min的斜坡速率 进行热分析。使用TA仪器公司的TGA Q500热重量分析仪W 10°C/min的斜坡速率从0°C到500 °0测量共聚物的热降解。
[0203] 化处蜂避。通过将50mg共聚物放置在含10血憐酸盐缓冲盐水(PBS)(抑=7.4)的管 中来实施BPLP-PLA共聚物的体外降解。将所有共聚物样品在37°C下解育持续预定的时间 点。在预定的解育期后，将样品取出并用水洗涂并冻干。基于剩余共聚物的质量来表征降 解。还通过巧光损失来监测体外降解。
[0204] 细胞培养和体外研究。使用NIH 3T3成纤维细胞评估聚合物的细胞相容性，运些细 胞是在75cm2组织培养烧瓶中使用补充10 %胎牛血清(FBS)和1 %抗生素的杜氏改良培养基 (DMEM)培养的。将细胞膜蛋白酶化，离屯、，并且悬浮在培养基中W获得5 ΧΙΟ5个细胞/mL的 接种密度。将20化L悬浮液添加到96孔板中。然后将细胞在37°C、5%C02和95%湿度下解育 24小时。接着W不同浓度添加 BPLP-PLA共聚物或对照聚合物(BPLP聚合物或聚化-丙交醋） (化LA)聚合物)的纳米粒子。使用MTT测定来评价4小时和24小时后细胞的活力。将获得的数 据归一化为在组织培养板上培养的细胞的活力。
[0205] 细胞摄取和巧光标记。还在体外检验巧光纳米粒子的细胞摄取。^5,000个细胞/ mL的接种密度将3T3成纤维细胞接种到无菌盖玻片上。在进行摄取研究前，允许细胞粘附并 且生长24小时。将盖玻片用PBS洗涂并且转移到陪替氏培养皿中。在与BPLP-Ser-PLA50纳米 粒子(lOOyg/mL) -起解育4小时后，抽出培养基并且用PBS洗涂细胞Ξ次W去除还未被摄取 的过量纳米粒子。将细胞用2.5%戊二醒固定2小时。固定后，将盖玻片安装到载玻片上，并 且在配备有化4〇116500照相机(8.4￥，0.94，日本尼康公司（化4〇]10〇巧.，化9曰]1))的1^6；[。曰 DMLP巧光显微镜（伊利诺伊州班诺克市妹卡显微系统公司化eica Microsyste ms , Bannocldmm, IL))下成像。
[0206] 体内降解。为了测量体内降解，将具有8mm直径和1mm厚度的BPLP-Ser-PLA20圆盘 皮下植入到6周龄裸鼠中（总共使用32个裸鼠）。在每个设计的时间点，通过具有580nm激发 光源的Maestro?体内巧光成像系统（加利福尼亚州山景城卡力普生命科学有限公司 (Caliper Lifer，Mountain View,CA))对小鼠成像。在消除自发巧光信号后，计算巧光强 度。在2、4、6、8、10、12和16周的植入期后，处死四只小鼠^测量8口1^^-56'斗1^\20圆盘的重量 损失。将所有样品从外围组织中小屯、取出，用PBS洗涂，冻干并称重。
[0207] 体内生物相容性评估。为了评估体内宿主反应，将BPLP-PLA共聚物的膜皮下放置 在处于深度异氣烧-02全身麻醉下的1岁雄性斯普拉道来大鼠（印第安纳州印第安纳波利斯 市哈伦斯普拉道来公司化arlan Sprague Dawley, Inc. , Indianapolis, IN))中。每天观察 所有动物随实验期推移在行为方面的任何变化。在每个预定时间点(第7天和第60天），用过 量C〇2处死Ξ只动物，并且收获聚合物与外围组织W便进一步评估。外植体通过渗入10%福 尔马林中2天来固定。将样品在自动组织处理器上处理，包埋在固体石蜡中并且切成4WI1的 切片。将来自外植体不同区域的6个载玻片利用苏木精和伊红染色来染色。使用配备有 Nikon E500照相机（日本尼康公司）的Leica DMLP显微镜(妹卡显微系统公司，伊利诺伊州 班诺克)检验横切面。
[0208] 肿瘤祀向成像。对于体内肿瘤祀向和成像测试，使用皮下乳癌模型。确切地说，将1 X105个MCF7细胞注射到6周龄裸鼠的背上。将BPLP-Ser-PLA50纳米粒子通过抓C/NHS化学 法与叶酸盐偶联，之后将运些纳米粒子W5mg/mL的浓度和20化L的体积经由尾静脉注射。在 注射后4小时和6小时，通过如W上所描述的Maestro?体内巧光成像系统对动物进行成像。 在8小时后处死动物，并且取出所有器官W经由巧光成像研究体内分布。
[0209] 结果
[0210] 表1V提供如W上所描述而制备的不同BPLPL的特性。iH-NMR和FTIR证实BPLP-PLA 的化学结构含有BPLP和PLA两者的官能团。在下表1V中/'BPLP:LA"是指BPLP与丙交醋的摩 尔进料比；"CA:LA"是指BPLP中巧樣酸与丙交醋的摩尔比（如通过iH-NMR所测定）；"Mw(NMRr 是基于如通过MALDI-MS所测定的BPLP引发剂的1300化的分子量，如根据iH-NMR所估算的重 均分子量(道尔顿）；"Mw(GPCr是如通过凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重均分子量(道尔 顿）；"产率"是反应产率％，测定为所得聚合物的重量与用于形成该聚合物的单体的总重量 的比率;并且"QY"是量子产率。
[0211] 所有BPLP-PLA共聚物发射出强的巧光，如图19和图20所示。对于BPLP-切S-PLA，最 大发射(44 Inm)和激发(377nm)稍微不同于BPLP-切S预聚合物。在相同浓度（1 Omg/mL)下，具 有更长PLA嵌段的共聚物展现出降低的巧光强度（图19)"BPLP-Ser-PLA展现出可调的巧光， 其中巧光发射依赖于激发波长。如图20所示，B化P-Ser-PLA50展示出从35化m至700皿的巧 光发射峰。另外，BPLP-Cys-PLA共聚物展现出高达51 %的量子产率(表1V)。
[0212] 表1V.嵌段共聚物的一些特性
[0213]
[0214] BPLP-PLA是塑料状的并且是热稳定的。图21示出具有不同分子量的BPLP-切s-PLA 共聚物的DSC热图。具有更长的化A嵌段，玻璃化转变溫度（Tg)逐渐增加。对于BPLP-Cys- PLA100，Tg高于40°CdB化P-Ser-PLA和WB化P-PLA也展现出相同的趋势，如图22所示。当热分 解时，B化P-切S-PLA20在120°C下展现出轻微的重量损失，运可能是因为BPLP的交联。然而， 对于BPLP-Cys-PLAIOO在280°C之前没有观察到重量损失。
[0215] 如图23所示，基于所使用的丙交醋的量，还可W调整BPLP-PLA纳米粒子大小、胶束 大小、W及药物递送特征。另外，还可W改变两亲WB化P-PLA胶束的CMC。例如，WB化P-切S- PLA20和WBPLP-切S-PLA50的CMC分别为 1.283 X l〇-2g/L和7.262 X l〇-3g/L。另夕h 在此描述 的嵌段共聚物的纳米粒子和胶束两者在溶液中均展现出强的巧光，如图24所示。此外， BPLP-Ser-PLA50纳米粒子在体外被3T3成纤维细胞摄取并且通过巧光显微镜法成像，由此 证实运些探针的成像标记能力。另外，BPLP-PLA纳米粒子展现出相对于化LA类似的体外细 胞相容性，如图25和图26所示。还将BPLP-Ser-PLA50聚合物电纺丝成均匀的超精细纤维，运 些纤维在显微镜下展现出强的光致发光。
[0216] BPLP-PLA的体外重量损失速率取决于PLA嵌段的长度（图27KBPLP-切S-PLA20在 于PBS中解育12小时后完全降解，同时BPLP-切S-PLA100的降解速率与化LA几乎相同。如W 上所描述的，替代或除了通过重量损失之外，还可W通过巧光信号衰减测量BPLP-PLA的降 解（图28)。如图29所示，当皮下植入裸鼠中时，BPLP-Ser-PLA20的重量在PBS中比在体内降 低得更快。
[0217] 为了评定体内生物相容性，将BPLP-Ser-PLA20共聚物的膜皮下放置在1岁雄性斯 普拉道来大鼠中。选择化LA和交联的BPLP作为对照。组织学分析显示，在植入1周和10周时， 炎性细胞的存在。在植入1周后，所有样品的急性炎性反应都是溫和的。与化LA和交联的 BPLP相比，BPLP-Ser-PLA20引发稍微更厚的外围纤维囊层。然而，在化LA、CBPLP膜与BPLP- Ser-PLA20之间未观察到细胞密度和囊层厚度方面的显著性差异。在植入1周后，在植入的 材料周围也观察到CDllb+细胞。免疫组织化学分析指示，相对化LA而言，几乎相同量的 CDUb+炎性细胞渗入CB化P和BPLP-Ser-PLA20中。在第10周进行的慢性炎性反应评价掲示 出所有植入物更厚的纤维囊，而BPLP-Ser-PLA20显示出稍薄的囊层和更小的细胞密度，相 比化LA没有显著性差异。
[0218] 为了证实在完全降解下祀向分子成像的可行性，将叶酸盐偶联到BPLP-Ser-PLA50 纳米粒子上作为祀向配体。在静脉注射通过尾静脉后，纳米粒子在裸鼠乳癌模型的肿瘤位 点处积聚，如通过巧光成像所检测的。活体外巧光成像还确认大部分纳米粒子定位在肿瘤 处，只有一点点被肝脏摄取。
[0219] 实例5
[0220] 嵌段共聚物
[0221] 如下制备一系列根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物。确切地说，如上文实 例4所描述的制备BPLPL。在本实例中，该BPLP嵌段/预聚合物是由巧樣酸、1,8-辛二醇、W及 心半脫氨酸(摩尔比：1:1.1 :〇.2)形成。BPL化包含BPLP-共-PLGA共聚物，运些共聚物是使用 2-乙基己酸亚锡作为催化剂经由D，k丙交醋和乙交醋的开环聚合反应形成的。简言之，将 不同摩尔比的〇，心丙交醋和乙交醋添加到具有不同量的BPLP的烘干的反应管中。然后添加 在干二氯甲烧中呈溶液的按重量计0.1% (基于BPLP、D，1^-丙交醋、W及乙交醋的混合物的 总重量计）的锡催化剂。在真空下蒸发二氯甲烧比。然后通过Ξ个循环的吹扫和抽空将该管 放置在真空下。在真空下密封该管，并且将其浸入160°C的油浴中持续4她。4她后，将反应产 物冷却至环境溫度。将该固体反应产物溶解在氯仿中并且用过量纯乙醇沉淀几次W去除未 反应的起始材料。然后通过真空过滤回收BPLP-共-PLGA共聚物，并且在室溫下真空干燥。对 于不同共聚物，D，k丙交醋和乙交醋的摩尔比是75:25和50:50。对于不同共聚物，BPLP与D， 心丙交醋和乙交醋总量的比是1:50、1:100、或1:200。命名吨化?-共斗11；450/50 100"表示 通过50:50的D，k丙交醋与乙交醋比率W及1:100的BPLP与丙交醋比率合成的共聚物。
[0222] 图30示出上文描述的一系列BPLP-共-PLGA的巧光发射。图31示出上文描述的一系 列BPLP-共-PLGA和BPLP-共-PLGA膜的机械特性。
[0223] 使用乳化-蒸发技术制备BPLP-共-PLGA的纳米粒子。确切地说，将BPLP-共-PLGA 75/25 100共聚物分散在氯仿中。将该氯仿溶液添加至聚乙締醇(PVA)的水溶液中，随后用 超声进行处理。此过程提供用PVA壳稳定化的BPLP-共-PLGA纳米粒子。机械揽拌所得乳液， W允许氯仿蒸发并且将PVA壳从BPLP-共-PLGA纳米粒子中去除。然后将BPLP-共-PLGA进一 步纯化并冻干。基本上球形的纳米粒子具有180.9nm的平均直径。另外，纳米粒子在水中展 现出巧光并且W Img/mL的浓度被hSMC摄取。
[0224] 实例6
[0225] 嵌段共聚物的支架
[0226] 如下制备根据在此描述的一个实施例的嵌段共聚物的支架。如W上所描述的制备 B化化嵌段共聚物并且将其分散在如1,4-二嗯烧的溶剂中。还通过研磨盐(化C1)催化剂并 将其筛分成不同粒级巧0-1000皿)来制备盐粒子。然后将运些盐粒子添加至不同浓度(5-50 重量％)的嵌段共聚物分散液中W提供多孔支架。确切地说，可W揽拌盐和共聚物的浆液直 到去除大部分溶剂为止，从而产生同质的粘性糊状物。然后将该糊状物添加至一个模具中， 如具有所希望的内径的圆柱形泰氣隆模具中。溶剂蒸发后，可W将该支架在烘箱(如维持在 80-100°C的烘箱）中热后聚合或交联，持续1-3天。然后可W通过将该支架浸入蒸馈水中来 渐滤出盐。
[0227] 本发明的不同实施例已被描述来实现本发明的不同目的。应认识到运些实施例仅 说明本发明的原理。在不背离本发明的精神和范围的情况下，许多修改及其改编对于本领 域技术人员将是显而易见的。
【主权项】
1. 一种嵌段共聚物，包含： 第一嵌段，该第一嵌段包含由W下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：（i)多元簇 酸或多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W及(iii)氨基酸；W及 第二嵌段，该第二嵌段包含不同于该第一嵌段的聚合物或寡聚物的聚合物或寡聚物。2. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该多元簇酸或多元簇酸等效物包括巧樣酸、巧 樣酸盐、或巧樣酸的醋。3. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该多元醇包括α，ω -正烧控二醇。4. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该多元醇包括聚（乙二醇）。5. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该多元醇包括聚(丙二醇）。6. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该氨基酸包括α-氨基酸。7. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该氨基酸包括烷基取代的α-氨基酸。8. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该氨基酸形成该第一嵌段的聚合物或寡聚物 的侧基。9. 如权利要求8所述的嵌段共聚物，其中该氨基酸通过该氨基酸与该多元簇酸或多元 簇酸等效物之间的醋键和/或酷胺键键合至该第一嵌段的聚合物或寡聚物的主链。10. 如权利要求9所述的嵌段共聚物，其中该氨基酸与该多元簇酸或多元簇酸等效物形 成6元环。11. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第一嵌段的聚合物或寡聚物由一个或多个 化学式(Α)单体、一个或多个化学式(Β)、（β/)或(Β")单体、W及一个或多个化学式化)单体 形成：其中化、R2 W及R3独立地是-Η、-C出、-C出C出或r; R4 是-Η; 化是-Η、-OH、-0CH3、-OCH2CH3、-C 出或-OfcC 出； Rs是-H、-C出或-OfcC出； 化是氨基酸R基团； M+是阳离子如Na+或r;并且 η和m独立地是范围为1至20的整数。12. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第一嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式 (I)结构：其中化是氨基酸R基团； 各R8独立地是-H或-C出； 各化独立地是-H或W ; 表示具有化学式(I)结构的重复单元的另外的链;并且 m和η独立地是范围为2至20的整数。13. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第一嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式 (Π )结构：其中各Υ独立地选自选自下组，该组由W下各项组成:结构(3)、化）、^及山）：其中*表示为各-C出-基团与Υ结合的连接点的碳原子； 各化独立地是氨基酸R基团； 各X独立地是从2至12的整数； η是2至12;并且 至少一个Υ是结构(b)。14. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第一嵌段是疏水的。15. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第一嵌段是亲水的。16. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段的聚合物或寡聚物包括聚（乙二 醇）。17. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段是由包含至少一个簇酸末端的亲 水聚合物或寡聚物形成。18. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段是由包含一个簇酸末端和一个烧 基末端的亲水聚合物或寡聚物形成。19. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段的聚合物或寡聚物包括聚内醋。20. 如权利要求19所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段的聚合物或寡聚物包含聚-D，L- 丙交醋、聚-D-丙交醋、聚-k丙交醋、聚乙交醋、聚己内脂、或上述物质中的一种或多种的混 合物或共聚物。21. 如权利要求19所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式 (III)、化学式(IV)、或化学式(V)结构：η是2至100。22. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段具有约1000至约20,000的重均分 子量。23. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该嵌段共聚物是两亲的。24. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该嵌段共聚物包含由一个或多个疏水嵌段连 接的多个亲水嵌段。25. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该嵌段共聚物具有化学式(VI)结构： Α-Β-Α (VI)，其中 Β是第一嵌段，该第一嵌段包含由W下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：（i)多 元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W及(iii)氨基酸;并且 各A独立地是包含聚内醋的第二嵌段。26. -种由两亲聚合物形成的胶束，该两亲聚合物包含： 包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段；W及 包含疏水聚合物或寡聚物的至少一个疏水嵌段， 其中该亲水聚合物或寡聚物和/或该疏水聚合物或寡聚物是由W下各项的反应产物形 成：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W及(iii)氨基酸，并且 其中该亲水嵌段和该疏水嵌段通过醋键键合在一起。27. 如权利要求26所述的胶束，其中该胶束具有疏水核和亲水壳。28. 如权利要求27所述的胶束，进一步包含设置于该胶束的疏水核内的药物。29. 如权利要求26所述的胶束，其中该胶束是巧光胶束。30. -种由权利要求1-25中任一项所述的嵌段共聚物形成的医疗装置。
【专利摘要】在一方面，在此描述了嵌段共聚物。在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物包含第一嵌段，该第一嵌段包含由以下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)多元醇、以及(iii)氨基酸；以及第二嵌段，该第二嵌段包含不同于该第一嵌段的聚合物或寡聚物的聚合物或寡聚物。在一些情况下，该多元羧酸或多元羧酸等效物包括柠檬酸、柠檬酸盐、或柠檬酸的酯。该多元醇可以包括α,ω-正烷烃二醇、聚(乙二醇)、或聚(丙二醇)。在一些实施例中，该氨基酸形成该第一嵌段的聚合物或寡聚物的侧基和/或与该多元羧酸或多元羧酸等效物形成发光的6元环。在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段包括聚内酯。
【IPC分类】C08G63/685, A61K9/107, A61K47/34
【公开号】CN105555833
【申请号】CN201480044814
【发明人】杨健, 谢志伟
【申请人】德克萨斯大学体系董事会, 宾州研究基金会
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年7月8日
【公告号】CA2917561A1, EP3019545A1, US20160137776, WO2015006271A1
【专利说明】黄光聚合物及其应用
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请依据35U.S.C. §119要求于2013年7月9日提交的美国临时专利申请序列号 61/843,958和于2013年7月19日提交的美国临时专利申请序列号61/856,145的优先权，运 些申请各自通过引用W其全部内容结合在此。
[0003] 关于联邦政府资助的研究的声明
[0004] 本发明是在由国家科学基金会(NSF)授予的CAREER授予合同1313553和国家生物 医学影像学与生物工程学研究所(NIBIB)授予的R01授予合同邸012575的政府支持下完成 的。政府在本发明中具有一定权利。
[0005] 领域
[0006] 本发明设及巧光聚合物，并且具体地说设及巧光嵌段共聚物和由巧光嵌段共聚物 形成的结构。
【背景技术】
[0007] 聚合物可W用于各种生物医学和/或生物工程学应用。例如，能够自组装成在热力 学方面稳定的胶束的聚合物在制药和医疗应用中变得日益重要。在水溶液中，胶束通常具 有运样的结构:其包含在胶束的内部的疏水核或"尾"部分W及在胶束的外部与溶剂相接触 的亲水壳或"头"部分。该疏水核可W容纳疏水药物，并且该亲水壳可W充当阻止胶束聚集 的空间屏障，从而确保胶束在水性环境中的可溶性。
[000引另外，近年来对于所谓的"治疗诊断学"（治疗加诊断）应用巧光胶束获得极大关 注。现有的向胶束提供巧光特性的策略典型地集中于将巧光有机染料(如罗丹明、花菁、或 巧光素）、量子点、或金纳米粒子偶联或包封到胶束上或内部。然而，运些材料的偶联或包封 经常导致低的巧光团-胶束比率、增加的胶束大小、差的光漂白抗性、和/或显著的细胞毒 性。另外，一些巧光团过早泄露到周围组织中会干扰相关样品的检测。因此，存在对改进的 巧光胶束W及改进的制备和使用巧光胶束的方法的需要。
[0009]类似地，还存在对改进的可能形成或可能不形成胶束的巧光聚合物的需要。例如， 一些聚内醋已被美国食品与药品管理署(抑A)批准用于在生物医学植入物如矫形固定装置 和组织移植物中使用。此外，合成聚内醋可W是生物可降解的。然而，一些现有聚内醋的结 构不提供由运些聚内醋形成的生物医学植入物的降解的自我报告。结果有关降解和生物活 性变化的体内定量数据的缺乏显著阻碍改进的植入物用于体内使用的发展。因此，存在对 允许原位、实时监测植入物的降解而无需开腹手术或动物处死的聚合物的需要。类似地，一 些现有的聚内醋不提供治疗诊断学能力。确切地说，一些聚内醋无法在聚内醋不偶联和/或 包封不同显像剂的情况下用于成像和治疗。运种偶联和/或包封可W导致大幅增加的粒子 大小、额外的成本或复杂度、和/或更高的对治疗诊断剂的不良生物反应。
[0010] 概述
[0011]在一方面，在此描述了聚合物，在一些实施例中，运些聚合物可W提供优于一些先 前聚合物的一个或多个优点。例如，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物可W是两亲的并 且可w自组装成纳米级胶束，如具有疏水核和亲水壳的胶束。另外，在一些情况下，在此描 述的嵌段共聚物可W是发光的或巧光的和/或生物可降解的，促使其可用于多种生物学应 用，包括成像应用、治疗应用、和/或治疗诊断应用。
[0012] 另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物可W包含一个或多个嵌段，并且可 W用于聚内醋可W得到使用的任何生物医学或非生物医学应用。例如，在此描述的运种嵌 段共聚物可W用作药物洗脱支架或其他药物递送装置、一次性医疗装置、医用植入物、组织 工程支架、和/或分子祀标载体。此外，在一些情况下，运种嵌段共聚物可W是发光的或巧光 的，包括不使用任何额外的染料或其他发光或巧光材料，如半导体纳米晶体或量子点。此 夕h在此描述的嵌段共聚物在一些实施例中可W由单独的无毒材料和/或经FDA批准可用于 生物医学装置或其他生物医学应用的材料形成并且随后可生物降解成运些材料。另外，在 一些情况下，由在此描述的嵌段共聚物形成的纳米粒子或其他结构可W用于体内巧光成像 和/或治疗诊断癌症药物递送、寻祀、W及诊断。此外，在一些情况下，包含或由在此描述的 嵌段共聚物形成的医疗装置或植入物可W允许原位巧光监测植入物降解和/或体内组织再 生，而无需处死动物模型和/或进行组织学分析。在此描述的嵌段共聚物还可W用于另外的 组织工程学、伤口愈合、医用植入物、诊断剂、药物递送、生物感测、化妆品、个人护理、包装、 巧光标记、手术材料、建筑、图画、和/或涂料应用。
[0013] 在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物包含第一嵌段，该第一嵌段包含由W下 各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W 及(iii)氨基酸；W及第二嵌段，该第二嵌段包含不同于该第一嵌段的聚合物或寡聚物的聚 合物或寡聚物。在一些情况下，该第一嵌段的多元簇酸或多元簇酸等效物包括巧樣酸、巧樣 酸盐、或巧樣酸的醋。另外，在一些情况下，该第一嵌段的多元醇包括α，ω-正烧控二醇、聚 (乙二醇）、或聚（丙二醇）。另外，在一些实施例中，用于形成在此描述的嵌段共聚物的第一 嵌段的聚合物或寡聚物的氨基酸包括α-氨基酸。此外，在一些情况下，该氨基酸形成该第一 嵌段的聚合物或寡聚物的侧基。此外，在一些情况下，该氨基酸与该多元簇酸或多元簇酸等 效物形成6元环。在一些此类情况下，该6元环可W是发光的或巧光的，从而向该聚合物或寡 聚物提供发光性或巧光性。另外，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段可W是疏水的或亲水 的。
[0014] 另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段是亲水的。在一些情况 下，例如，亲水第二嵌段包含或由聚（乙二醇KPEG)或另一种亲水聚合物或寡聚物形成。另 夕h在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段是由包含至少一个簇酸末端的亲 水聚合物或寡聚物形成。在一些情况下，在此描述的第二嵌段的聚合物或寡聚物包含或由 聚内醋如聚丙交醋(PLA)、聚乙交醋、聚己内脂、或上述物质中的一种或多种的混合物或共 聚物形成。
[0015] 另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物是两亲的。在一些情况下，运种嵌 段共聚物包含由一个或多个疏水嵌段连接的多个亲水嵌段。
[0016] 在另一方面，在此描述了嵌段共聚物的次生结构。在一些情况下，运种次生结构包 括胶束或纳米粒子。在其他情况下，次生结构包括膜或移植物或支架。如在此进一步描述 的，运种次生结构可W由上文所描述的任何嵌段共聚物形成。例如，在一些实施例中，胶束 是由上文所描述的两亲嵌段共聚物形成。在一些情况下，运种胶束可W由一种两亲聚合物 形成，该两亲聚合物包含:包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段；w及包含疏水聚 合物或寡聚物的至少一个疏水嵌段，其中该亲水聚合物或寡聚物和/或该疏水聚合物或寡 聚物是由W下各项的反应产物形成：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W及 (iii)氨基酸。另外，在一些实施例中，该亲水嵌段和该疏水嵌段通过醋键键合在一起。另 夕h在一些情况下，在此描述的胶束具有疏水核和亲水壳。在一些情况下，运种胶束进一步 包含设置于该胶束的疏水核内的药物。此外，在此描述的胶束可W是发光或巧光胶束。
[0017] 在此描述的嵌段共聚物的次生结构还可W包括膜、移植物或支架、和/或纳米粒 子。在一些实施例中，在此描述的膜、支架、和/或纳米粒子包含干燥的和/或交联的上文所 描述的嵌段共聚物。在一些情况下，嵌段共聚物是通过该嵌段共聚物的一个或多个侧链或 侧基，例如通过侧挂于该嵌段共聚物的一个或多个締键式不饱和部分来交联的。嵌段共聚 物还可W通过侧簇基、簇化物、或径基部分来交联。此外，在一些实施例中，在此描述的结构 形成一种物品或医疗装置，如矫形固定装置、组织移植物、纤维或缝合线。
[0018] 在另一方面，在此描述了对生物隔室成像的方法。在一些实施例中，一种成像方法 包括将上文所描述的结构设置在生物隔室中，并且使用该结构对该隔室成像。例如，在一些 情况下，一种成像方法包括将由两亲聚合物形成的胶束设置在生物隔室中；用至少部分地 重叠该两亲聚合物的吸收剖面的电磁福射福照该胶束，W诱导该两亲聚合物的巧光性;并 且用检测器检测该巧光性，其中该两亲聚合物包括在此描述的嵌段共聚物。
[0019] 在又另一方面，在此描述了治疗患病组织的方法。在一些实施例中，一种治疗患病 组织的方法包括将上文所描述的结构设置在生物隔室中。在一些情况下，该结构包含药物 或其他治疗组合物。例如，在一些实施例中，一种治疗患病组织的方法包括：（a)将上文所描 述的胶束设置在生物隔室中，该胶束包含疏水核、亲水壳、W及设置在该疏水核中的药物； 并且(b)将该药物释放到该生物隔室中。另外，在一些实施例中，在此描述的一种治疗患病 组织的方法可W进一步包括对该患病组织成像。例如，在一些情况下，在此描述的一种方法 进一步包括用至少部分地重叠该胶束的两亲聚合物的吸收剖面的电磁福射福照该胶束，W 诱导该两亲聚合物的巧光性或其他发光性;并且用检测器检测该巧光性或其他发光性。因 此，在一些实施例中，在此描述的胶束或其他次生结构可W用于治疗诊断应用W及成像和/ 或治疗应用。
[0020] 运些实施例和其他实施例在W下详细说明中进行更详细地描述。
[0021] 附图简要说明
[0022] 图1示出用于制备根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的反应方案。
[0023] 图2示出根据在此描述的一个实施例的嵌段共聚物的组分的傅里叶变换红外 (FTIR)光谱。
[0024] 图3A和图3B各自示出根据在此描述的一个实施例的嵌段共聚物的组分的质子核 磁共振(iH-NMR)光谱。
[0025] 图4A和图4B各自示出根据在此描述的一个实施例的嵌段共聚物的组分的iH-醒R 光谱。
[0026] 图5示出根据在此描述的一个实施例的嵌段共聚物的结构。
[0027] 图6示出根据在此描述的一个实施例的一种制备胶束的方法。
[0028] 图7示出根据在此描述的一个实施例的胶束的透射电镜术(TEM)图像。
[0029] 图8示出根据在此描述的一个实施例的胶束群体的大小分布。
[0030] 图9示出用于确定根据在此描述的一些实施例的胶束的临界胶束浓度(CMC)的曲 线图。
[0031] 图10示出根据在此描述的一些实施例的胶束的大小。
[0032] 图11和图12各自示出根据在此描述的一些实施例的胶束的光学特性。
[0033] 图13示出根据在此描述的一些实施例的胶束和嵌段共聚物的光学特性。
[0034] 图14示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的6元环的结构。
[0035] 图15示出根据在此描述的一些实施例的胶束的光学特性。
[0036] 图16示出根据在此描述的一些实施例的胶束的细胞毒性数据。
[0037] 图17示出根据在此描述的一些实施例的胶束的药物释放特性。
[0038] 图18示出根据在此描述的一些实施例的胶束的药理学特性。
[0039] 图19和图20各自示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的光学特性。
[0040] 图21和图22各自示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的热特性。
[0041] 图23示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的次生结构的大小。
[0042] 图24示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的次生结构的光学特性。
[0043] 图25和图26各自示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的体外特性。
[0044] 图27至图29示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的体外和体内降解特 性。
[0045] 图30示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物的巧光特性。
[0046] 图31示出根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物W及嵌段共聚物的次生结构 的机械特性。
[0047] 详细说明
[0048] 在此描述的实施例参考W下详细说明、实例和附图可能更容易理解。然而，在此描 述的元件、设备和方法并不限于详细说明、实例和附图中所呈现的特定实施例。应认识到运 些实施例仅说明本发明的原理。在不背离本发明的精神和范围的情况下，许多修改和改编 对于本领域技术人员将是显而易见的。
[0049] 另外，在此披露的所有范围被理解为包括其中含有的任何和所有子范围。例如， "1.0至10.0"的规定范围应被认为包括W1.0或更大的最小值开始并W10.0或更小的最大 值结束的任何和所有子范围，例如1.0至5.3、或4.7至10.0、或3.6至7.9。
[0050] 除非另外明确说明，否则在此披露的所有范围也应被认为包括该范围的端点。例 如，范围巧与10之阿'通常应被认为包括端点5和10。
[0051 ]另外，当短语"多至"与数量或量结合使用时，应理解该数量是至少可检测的数量 或量。例如，多至"指定数量的量存在的材料可W存在可检测数量和多至指定数量且包 括指定数量的量。 陶]I.嵌段共聚物
[0053]在一方面，在此描述了嵌段共聚物。在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物包含 第一嵌段，该第一嵌段包含由W下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：（i)多元簇酸或 多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W及(iii)氨基酸；W及第二嵌段，该第二嵌段包含不同于该 第一嵌段的聚合物或寡聚物的聚合物或寡聚物。另外，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚 物包含多于一个第一嵌段和/或多于一个第二嵌段。在一些实施例中，例如，嵌段共聚物包 含由一个或多个第一嵌段连接的多个第二嵌段。在一些存在多个第一嵌段和第二嵌段的情 况下，运些第一嵌段和第二嵌段可W按交替的方式安排W提供A-B-A-B型嵌段共聚物。其他 构型也是可能的，如A-B-A构型。此外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的嵌段可W 被安排成提供两亲的嵌段共聚物。
[0054] 现在转向在此描述的嵌段共聚物的组分，用于形成该第一嵌段的聚合物或寡聚物 的多元簇酸或多元簇酸等效物可W包括与本披露的目的不矛盾的任何化学物种。此外，出 于此处的参考目的，多元簇酸"等效物"包括运样的化学物种，如当与醇如二醇反应时形成 与相对应的多元簇酸所形成的缩合反应产物相同的缩合反应产物的多元簇酸的酸酢、酷基 氯、或幾化物或甲醋或乙醋（例外的是该反应产生的小分子，如水或甲醇可W不同）。在一些 实施例中，多元簇酸包括二簇酸或Ξ簇酸。
[0055] 另外，在一些情况下，在此描述的多元簇酸或多元簇酸等效物包含可操作来与在 此描述的氨基酸形成键联的一个或多个另外的部分。例如，在一些情况下，多元簇酸或多元 簇酸等效物包含径基部分。此外，在一些实现方式中，该另外的部分如另外的径基部分与多 元簇酸或多元簇酸等效物的簇酸官能团成对。在一些实施例中，多元簇酸或多元簇酸等效 物包括巧樣酸、巧樣酸盐、或巧樣酸的醋如巧樣酸Ξ乙醋，或巧樣酸的别的甲醋或乙醋。
[0056] 此外，多元簇酸或其功能等效物可W是饱和或不饱和的。例如，在一些情况下，多 元簇酸或多元簇酸等效物包括马来酸、马来酸酢、丙Ξ酸、班巧酸、富马酸、或富马酷氯。还 可W使用含乙締基或締丙基的多元簇酸或多元簇酸等效物，如締丙基丙二酸、締丙基丙二 酷氯、衣康酸、或衣康酷氯。另外，在一些情况下，多元簇酸或多元簇酸等效物可W部分地被 可能是或可能不是多元簇酸的含締控单体替换。在一些实施例中，例如，含締控单体包括不 饱和的多元醇如含乙締基的二醇。
[0057] 可W使用与本披露的目的不矛盾的任何多元醇来形成在此描述的嵌段共聚物的 第一嵌段的聚合物或寡聚物。在一些情况下，例如，多元醇包括二醇。在一些实施例中，二醇 是大二醇。在此出于参考目的，"大二醇"包括包含末端径基的聚合物或寡聚物。例如，在一 些实施例中，大二醇可W是聚(乳酸)或被官能化或衍生成二醇的另一种疏水聚合物或寡聚 物。另外，在一些情况下，多元醇包括聚化二醇KPEG)或聚（丙二醇KPPG)。可W使用与本 披露的目的不矛盾的任何PEG或PPG。在一些实施例中，例如，PEG或PPG具有约100与约5000 之间或约200与约1000之间的重均分子量。
[0058] 在其他实施例中，多元醇是小分子二醇，如包含约8至约30个碳原子的二醇（也可 W称之为C8-C30二醇KC8-C30二醇可W是直链或支链的、脂肪族或芳香族的。适用于在此 描述的一些实施 例的多元醇的非限制性实例包括C2-C20、C2-C12、或C2-C6脂肪族烧控二 醇，包括α，ω -正烧控二醇或α，ω -締控二醇。例如，在一些情况下，多元醇包括1，4-下二醇、 1，6-己二醇、1，8-辛二醇、1，10-癸二醇、1，12-十二烧二醇、1，16-十六烧二醇、或1，20-二十 烧二醇。还可W使用支链α，ω-烧控二醇或α，ω-締控二醇。另外，多元醇也可W是芳香族二 醇。另外，在一些情况下，在此描述的多元醇包括Ξ醇、四醇、或更高级的多元醇。
[0059] 用于形成在此描述的第一嵌段的聚合物或寡聚物的氨基酸可W包括与本披露的 目的不矛盾的任何氨基酸。在一些实施例中，氨基酸包括α-氨基酸。另外，在一些情况下，在 此描述的聚合物或寡聚物的α-氨基酸包括心氨基酸、D-氨基酸、或D，k氨基酸。在一些情况 下，氨基酸包括丙氨酸、精氨酸、天冬酷胺、天冬氨酸、半脫氨酸、谷氨酸、谷氨酷胺、甘氨酸、 组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪 氨酸、鄉氨酸、或其组合。此外，在一些情况下，α-氨基酸包括氨基酸烷基醋、氨基酸芳基醋、 或烷基取代的α-氨基酸，例如来源于任何22个"标准"或蛋白原氨基酸的甲基取代的氨基 酸，如S-苄基-k半脫氨酸、S-苯基-S-半脫氨酸、色氨酸节醋、S-甲基-半脫氨酸、k组氨酸 甲醋、苯丙氨酸甲醋、k酪氨酸甲醋、1-甲基-心组氨酸、1-甲基-D-色氨酸、1-甲基-k色氨 酸、或甲基丝氨酸。氨基酸也可W是天然存在的氨基酸或氨基酸衍生物。另外，在一些情况 下，氨基酸包括氨基酸二聚体或Ξ聚体或肤，包括但不限于脫氨酸、双甘氨肤、碟肌肤、肌 肤、阿司帕坦、精氨酷甘氨酷天冬氨酸(RGD)、谷脫甘肤、或眼酸。
[0060] 另外，在在此描述的一些实施例中，氨基酸形成嵌段共聚物的第一嵌段的聚合物 或寡聚物的侧基。运种氨基酸侧基可W按与本披露的目的不矛盾的任何方式键合至聚合物 或寡聚物的主链。例如，在一些情况下，氨基酸通过该氨基酸与多元簇酸或多元簇酸等效物 之间的醋键和/或酷胺键键合至该主链。此外，在一些情况下，氨基酸与多元簇酸或多元簇 酸等效物形成6元环。不旨在受理论限制，据信在此描述的6元环的形成可W向该嵌段共聚 物提供发光性如巧光性，如下文进一步描述的。因此，在一些实施例中，在此描述的第一嵌 段的聚合物或寡聚物可W是发光或巧光聚合物或寡聚物。
[0061] 在一些情况下，在此描述的发光或巧光聚合物或寡聚物可W展现出集中在电磁波 谱的可见或近红外(NIR)区的发光或巧光发射分布。例如，在一些实施例中，在此描述的发 光或巧光聚合物或寡聚物在一些情况下展现出集中在约350nm与约750nm之间、约390nm与 约725nm之间、约430nm与约650nm之间、或约500nm与约700nm之间的波长的发光或巧光发射 分布。此外，在一些实现方式中，在此描述的发光或巧光聚合物或寡聚物抵抗光漂白和/或 相比别的有机染料具有优异的光漂白特征。
[0062] 另外，补充或替代上述聚合物或寡聚物，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段还可 W包含由W下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、 (ii)多元醇、（iii)氨基酸、W及(iv)异氯酸醋如二异氯酸醋。在一些实施例中，异氯酸醋包 括单异氯酸醋。在其他情况下，异氯酸醋包括二异氯酸醋如具有四至二十个碳原子的二异 氯酸烧控醋。
[0063] 在一些情况下，上文所描述的反应产物是运些经鉴定物种的缩合聚合反应产物。 因此，在一些实施例中，运些经鉴定物种中的至少两种是用于形成共聚物或共寡聚物的共 聚单体。在一些此类实施例中，反应产物形成运些共聚单体的交替共聚物或统计共聚物。另 夕h如在此进一步描述的，上文所描述的物种还可W形成生成在此描述的嵌段共聚物的第 一嵌段的共聚物或共寡聚物的侧基或侧链。
[0064] 在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段的聚合物或寡聚物由一个或 多个化学式(A)单体、一个或多个化学式(Β)、（β/)或(B")单体、W及一个或多个化学式化） 单体形成：
[006引其中化、化W及R3独立地是-Η、-C出、-C出C出或r;
[0069] R4 是-Η;
[0070] Rs 是-Η、-OH、-0CH3、-OCH2CH3、-C 出或-OfcC 出；
[0071] Rs 是-H、-C 出或-OfcC 出；
[0072] 化是上述氨基酸(如22个"标准"或蛋白原氨基酸中的一者）的侧链或"R基团"；
[0073] M+是阳离子如化+或r;并且
[0074] η和m独立地是范围为1至20的整数。
[00对在一些情况下，例如，R?是-C此細(对于E =半脫氨酸）或-C出0H(对于E =丝氨酸）。 另外，在一些情况下，Ri、R2W及化是-H，R5是-OH，并且R6是-H。
[0076] 此外，化学式(A)、（B)、（B/ )、（B" ) W及巧)单体可W按与本披露的目的不矛盾的任 何比率使用，W形成聚合物或寡聚物。另外，在一些情况下，改变单体比率可W改变由运些 单体形成的聚合物或寡聚物的疏水性、亲水性和/或其他特性。在一些实施例中，单体(A)与 单体(Β)、（β/)、或(B")的比率在约1:10与约10:1之间或在约1:5与约5:1之间。在一些情况 下，单体(Α)与单体(Β)、（Β〇、或(Β")的比率在约1:4与约4:1之间。在一些情况下，该比率为 约1:1。另外，在一些情况下，单体(Α)与单体化)的比率在约1:10与约10:1之间。
[0077] 在一些实施例中，第一嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式(I)结构：
[007引
[0079] 其中化是本文描述的氨基酸(如22个标准中的一者)的侧链或"R基团"；
[0080] 各Rs独立地是-H或-C出；
[0081 ] 各R9独立地是-H或;
[0082] λα/w表示具有化学式(I)结构的重复单元的另外的链;并且
[0083] m和η独立地是范围为2至20的整数。
[0084] 在其他情况下，第一嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式(II)结构：
[0085]
[0086] 其中各Υ独立地选自选自下组，该组由W下各项组成:结构(a)、（b)、W及(C):
[0087]
[0088] 其中*表示为各-C出-基团与Y结合的连接点的碳原子；
[0089] 各化独立地是W上提供的氨基酸(如22个标准中的一者）的侧链或"R基团"；
[0090] 各X独立地是从2至12的整数；
[0091] η是2至12;并且
[0092] 至少一个Υ是结构化）。
[0093] 在一些情况下，在此描述的第一嵌段的聚合物或寡聚物的特性可W基于用于形成 该聚合物或寡聚物的单体或反应物的化学性质和/或相对量来选择。在一些实施例中，例 如，聚合物或寡聚物的疏水性、亲水性、电磁吸收和/或发射分布、亮度、发光量子产率、和/ 或生物可降解性可W基于形成该聚合物或寡聚物的单体或反应物来选择。嵌段共聚物形成 次生结构如膜和/或胶束的能力也可W基于用于形成嵌段共聚物的第一嵌段的聚合物或寡 聚物的单体或反应物的选择来选择。在一些情况下，例如，在此描述的由PPG或其他相对疏 水的多元醇形成的聚合物或寡聚物可W提供相对疏水的嵌段。可替代地，在其他实施例中， 由PEG或其他相对亲水的多元醇形成的聚合物或寡聚物可W提供相对亲水的嵌段。因此，在 一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段是亲水嵌段。在其他情况下，第一嵌段是疏 水嵌段。
[0094] 另外，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段可W具有与本披露的目的不矛盾的任何 分子量。在一些实施例中，第一嵌段具有小于约20,000或小于约15,000的重均分子量。在一 些实施例中，第一嵌段具有约1000至约20,000、约5000至约15,000、约5000至约12,000、或 约10,000至约17,000的重均分子量。在一些情况下，具有上述重均分子量的第一嵌段可W 是疏水嵌段。在此描述的第一嵌段还可W具有大于约15,000或大于约20,000的重均分子 量。
[0095] 另外，在此描述的嵌段共聚物的一个或多个第一嵌段可W按与本披露的目的不矛 盾的任何量存在于该嵌段共聚物中。在一些实施例中，例如，一个或多个第一嵌段W基于嵌 段共聚物的总重量计约5重量％至约70重量％的量存在于该嵌段共聚物中。在其他实施例 中，一个或多个第一嵌段W约10重量％至约50重量％、或约10重量％至约30重量％的量存 在。
[0096] 在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段的聚合物或寡聚物可W包含与本披露的目的 不矛盾的任何聚合物或寡聚物。在一些情况下，第二嵌段的聚合物或寡聚物的化学性质和/ 或大小是基于第一嵌段的聚合物或寡聚物的化学性质和/或大小来选择的。例如，在一些情 况下，结合亲水第一嵌段选择疏水第二嵌段，W提供两亲嵌段共聚物。在其他情况下，结合 疏水第一嵌段选择亲水第二嵌段。另外，在一些实施例中，该第一嵌段和该第二嵌段都是疏 水的。在其他情况下，该第一嵌段和该第二嵌段都是亲水的
[0097] 在第二嵌段是亲水的一些实施例中，第二嵌段的聚合物或寡聚物包括亲水聚合物 或寡聚物。可W使用与本披露的目的不矛盾的任何亲水聚合物或寡聚物。在一些实施例中， 例如，第二嵌段包含或由多糖如淀粉、纤维素、或壳多糖形成。在其他情况下，亲水第二嵌段 包含或由PEG形成。可W使用与本披露的目的不矛盾的任何PEG。在一些实施例中，例如，PEG 包括烷基或烷氧基封端的PEG，如甲氧基聚（乙二醇）(MPEG)。
[0098] 另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段是由包含至少一个簇 酸末端的亲水聚合物或寡聚物形成。例如，在一些情况下，第二嵌段是由用簇酸衍生或官能 化的PEG、多糖、或其他亲水聚合物或寡聚物形成。运种衍生或官能化可W按与本披露的目 的不矛盾的任何方式进行。例如，在一些实施例中，使具有径基的亲水聚合物或寡聚物与酸 酢如班巧酸酢反应，W提供亲水聚合物或寡聚物的相对应簇酸。另外，在一些情况下，在此 描述的嵌段共聚物的第二嵌段是由包含一个簇酸末端和一个烷基或烷氧基末端的亲水聚 合物或寡聚物形成。在一些情况下，簇酸末端可W促进该聚合物或寡聚物与另一嵌段的聚 合物或寡聚物，如嵌段共聚物的另一嵌段的径基封端聚合物或寡聚物之间醋键的形成。
[0099] 另外，在一些情况下，第二嵌段的聚合物或寡聚物被选择来向嵌段共聚物提供补 充或替代疏水性和亲水性的特性或特征。例如，在一些实施例中，第二嵌段的聚合物或寡聚 物是生物可降解的。在一些实施例中，生物可降解聚合物或寡聚物在体内降解成无毒组分， 运些无毒组分可W通过普通生物过程从体内清除。此类过程可W包括生物辅助的机制如酶 催化反应，或化学机制如水解。在一些实施例中，在此描述的生物可降解材料经过约90天或 更少、约60天或更少、或约30天或更少的时间完全或基本上完全降解，其中降解程度是基于 生物可降解材料质量减轻百分比，并且其中完全降解对应于100%质量减轻。确切地说，质 量减轻通过将材料初始重量(Wo)与预定时间点测量的重量(WO (如30天）比较来计算，如等 式(1)所示：
[0100]
[0101] 此外，在一些实施例中，在此描述的聚合物或寡聚物是生物相容的或细胞相容的。 在一些实施例中，生物相容的或细胞相容的聚合物或寡聚物是无毒的并且不导致实质性的 组织炎症。
[0102] 另外，在一些情况下，第二嵌段的聚合物或寡聚物适用于一种或多种组织工程学 或生物工程学应用。在一些情况下，在此描述的第二嵌段的聚合物或寡聚物包含聚内醋。例 如，在一些实施例中，第二嵌段的聚合物或寡聚物包含聚丙交醋(PLA)，如聚-D，1^-丙交醋、 聚-D-丙交醋、或聚A-丙交醋；聚乙交醋；或聚己内脂(P化），如聚-ε-己内醋。另外，在一些 情况下，第二嵌段的聚合物或寡聚物包含上述物质的混合物或共聚物，如聚(乳酸-共-乙醇 酸）^LGA)。还可W使用其他聚内醋。一般来说，聚内醋可W包含衍生自内醋或环醋单体单 元如心丙交醋、D-丙交醋、D，k丙交醋、乙交醋和/或ε-己内醋的聚合物或寡聚物。此外，在 一些实施例中，还有可能由一种或多种径基烧酸醋、碳酸醋、和/或酸酢形成在此描述的嵌 段共聚物的第二嵌段的聚合物或寡聚物。例如，在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的第 二嵌段包含或由聚径基烧酸醋(ΡΗΑ)形成。
[0103] 在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式 (III)、化学式(IV)、或化学式(V)结构：
[0104]
[0105]
[0106] η是 2至 1000、2至500、或 2至 100。
[0107] 在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段可W具有与本披露的目的不矛盾的任何分子 量。在一些实施例中，第二嵌段具有小于约20,000或小于约15,000的重均分子量。在一些实 施例中，第二嵌段具有约1000至约20,000、约5000至约15,000、约5000至约12,000、或约10， 000至约17,000的重均分子量。在一些情况下，具有上述重均分子量的第二嵌段可W是亲水 嵌段。在此描述的第二嵌段还可W具有大于约15,000或大于约20,000的重均分子量。
[0108] 此外，在此描述的嵌段共聚物的一个或多个第二嵌段可W按与本披露的目的不矛 盾的任何量存在于该嵌段共聚物中。在一些实施例中，例如，一个或多个第二嵌段W基于嵌 段共聚物的总重量计约5重量％至约70重量％的量存在于该嵌段共聚物中。在其他实施例 中，一个或多个第二嵌段W约10重量％至约50重量％、或约10重量％至约30重量％的量存 在。
[0109] 另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物中的一个或多个第二嵌段的总量 大于一个或多个第一嵌段的总量。例如，在一些情况下，第二嵌段与第一嵌段的重量比为至 少约1.5:1、2:1、3:1、4:1、5:1、10:1、15:1、或20:1。在一些实施例中，第二嵌段与第一嵌段 的重量比多至约1000:1、多至约100:1、或多至约50:1。在一些情况下，第一嵌段与第二嵌段 的运种重量比可W提供运样的嵌段共聚物:其主要展现出第二嵌段的聚合物或寡聚物的特 性，同时还展现出由于第一嵌段的存在所带来的巧光性或发光性。可替代地，在其他情况 下，在此描述的嵌段共聚物中的一个或多个第二嵌段的总量小于或基本上等于一个或多个 第一嵌段的总量。在一些实施例中，第二嵌段与第一嵌段的重量比是在约20:1与约1:20之 间、约10:1与约1:10之间、约5:1与约1:5之间、约4:1与约1:4之间、约3:1与约1:3之间、约2: 1与约1:2、或在约1.5:1与约1:1.5之间。
[0110] 另外，如W上所描述的，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段和第二嵌段的性质和/ 或相对量可W被选择来提供具有一种或多种所希望特性的嵌段共聚物。例如，在一些情况 下，在此描述的嵌段共聚物的生物可降解性、光致发光、机械特性、和/或热特性可W基于用 于形成嵌段共聚物的单体和/或聚合物的化学性质和相对量来选择。类似地，在一些情况 下，第一嵌段和第二嵌段被选择来提供两亲的嵌段共聚物。在一些此类实施例中，第二嵌段 包含或由在此描述的亲水聚合物或寡聚物形成，并且第一嵌段包含或由形成自W下各项的 反应产物的疏水聚合物或寡聚物形成：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)疏水二醇、W 及（iii)氨基酸。另外，作为上述实施例的一个替代方案，还有可能使用包含疏水聚合物或 寡聚物的至少一个疏水嵌段W及包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段来形成嵌 段共聚物，其中亲水聚合物或寡聚物(替代或补充疏水聚合物或寡聚物)是由W下各项的反 应产物形成：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)二醇、W及(iii)氨基酸。在此类情况下， 该多元簇酸、多元簇酸等效物、W及氨基酸可W包含上文所描述的多元簇酸、多元簇酸等效 物、W及氨基酸。然而，在一些实现方式中，该二醇包括亲水二醇而非疏水二醇。在一些情况 下，例如，该二醇包括聚（乙二醇)而非聚(丙二醇）。还可W使用其他亲水大二醇或小分子二 醇。在此描述的运样一种替代嵌段共聚物的疏水聚合物或寡聚物可W包含与本披露的目的 不矛盾的任何疏水聚合物或寡聚物。在一些情况下，例如，该疏水聚合物或寡聚物包括聚醋 或聚締控。另外，在一些实施例中，该疏水聚合物或寡聚物 本身可W包括在此描述的嵌段共 聚物，如包含聚内醋嵌段的嵌段共聚物。
[0111] 在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物具有化学式(VI)结构：
[0112] A-B-A (VI)，其中
[0113] B是第一嵌段，该第一嵌段包含由W下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物： (i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W及（iii)氨基酸;并且各A独立地是包含聚 内醋的第二嵌段。在一些情况下，各A独立地包含或由具有W上化学式（III)、化学式（IV)、 或化学式(V)结构的聚合物或寡聚物形成。各A嵌段同样可W包含或由其他单体单元形成， 包括上文所描述的任何内醋物种。另外，在一些实施例中，各A嵌段可W由相同的单体单元 形成。例如，各A可W是聚-D，k丙交醋嵌段、聚-D-丙交醋嵌段、聚-k丙交醋嵌段、聚乙交醋 嵌段、聚己内脂嵌段如聚-ε-已内醋嵌段、或由单体混合物形成的嵌段如PLGA嵌段。在其他 情况下，各A嵌段可W是不同的。举例而言，第一个A嵌段可W是聚-D，k丙交醋嵌段，并且第 二个A嵌段可W是聚-ε-已内醋嵌段。另外，各A嵌段可W包含或由在此描述的两个或更多个 不同内醋单体的无规共聚物形成。
[0114] 在此描述的嵌段共聚物可W按与本披露的目的不矛盾的任何方式来制备。例如， 在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的第一嵌段可W通过W下方式来制备:提供多元簇 酸或多元簇酸等效物、多元醇、W及氨基酸的混合物;提高该混合物的溫度W使该混合物烙 融;并且在揽拌下降低该混合物的溫度W形成聚合物或寡聚物。另外，在一些情况下，所得 聚合物或寡聚物可W通过沉淀该聚合物或寡聚物和/或通过透析来进一步纯化。
[0115] 另外，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物可W通过首先提供第一嵌段的聚 合物或寡聚物W及第二嵌段的聚合物或寡聚物，并且接着偶合运两种聚合物或寡聚物W形 成该嵌段共聚物。如在此进一步描述的，在一些情况下，运种方法可W提供统计或无规嵌段 共聚物，或交替嵌段共聚物如A-B-A嵌段共聚物。在一些实施例中，例如，一种制备在此描述 的嵌段共聚物的方法包括(a)提供在此描述的亲水(或疏水)聚合物或寡聚物；（b)混合（i) 在此描述的多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)在此描述的多元醇、W及(iii)在此描述的氨 基酸，W形成在此描述的疏水(或亲水)聚合物或寡聚物;并且k)将该亲水聚合物或寡聚物 偶合至该疏水聚合物或寡聚物。另外，在一些实施例中，提供亲水或疏水聚合物或寡聚物包 括用簇酸部分对该亲水或疏水聚合物或寡聚物进行官能化，包括利用上文所描述的方式进 行。例如，在一些实施例中，提供亲水聚合物或寡聚物包括使包含径基的亲水聚合物或寡聚 物与酸酢如班巧酸酢反应，W提供亲水聚合物或寡聚物的相对应簇酸。在一些情况下，运种 簇酸封端的亲水聚合物或寡聚物可W与在此描述的疏水聚合物或寡聚物形成醋键。更一般 地说，偶合在此描述的两种聚合物或寡聚物W提供嵌段共聚物可W按与本披露的目的不矛 盾的任何方式来机进行。在一些实施例中，例如，偶合包括在运些聚合物或寡聚物之间形成 醋键或键联。此外，在一些情况下，使用偶合剂和/或偶合催化剂实施偶合。例如，在一些情 况下，使用碳二亚胺偶合方式如N，N/-二环己基碳二亚胺(DCC)和4-二甲基氨基化晚(DMAP) 偶合方式实施偶合。然而，如本领域技术人员所理解的，同样可W按其他方式实施偶合。
[0116] 在其他情况下，还有可能通过在先前制备的嵌段共聚物的一个嵌段的聚合物或寡 聚物的存在下形成该嵌段共聚物的另一个嵌段的聚合物或寡聚物来制备在此描述的嵌段 共聚物。例如，在一些情况下，制备嵌段共聚物的方法包括:提供多元簇酸或多元簇酸等效 物、多元醇、W及氨基酸的混合物;提高该混合物的溫度W使该混合物烙融;在揽拌下降低 该混合物的溫度W形成第一聚合物或寡聚物;将该第一聚合物与内醋单体和催化剂混合W 形成第二混合物;并且加热该第二混合物W形成该嵌段共聚物。在一些实施例中，嵌段共聚 物是通过W下方式制备的：首先制备在此描述的第一嵌段，随后开环聚合一种或多种内醋 或环醋W形成包含聚内醋的一个或多个嵌段。开环聚合可W通过第一嵌段的聚合物或寡聚 物上的两个末端径基来启始。运种聚合可W通过与本披露的目的不矛盾的任何适合的催化 剂来催化，包括但不限于一种或多种含金属化合物，如金属烷氧基化合物或金属簇化物。适 用于在此描述的一些实施例的催化剂的非限制性实例包括锡或侣络合物，如锡或侣烷氧基 化合物，如2-乙基己酸锡（II)或辛酸锡（II)。其他催化剂可W包括亲核催化剂，如1，8-二氮 杂二环[5.4.0]十一-7-稀(DBU)。开环聚合还可W通过酶如脂肪酶(例如，猪膜脂酶)来催 化。
[0117] 另外，应当理解的是，在此描述的嵌段共聚物和/或其他聚合物或寡聚物可W包括 多种末端基团或端基。例如，嵌段共聚物可W具有选自径基、烷氧基、芳氧基W及醋基的端 基。此外，在一些实施例中，在制备嵌段共聚物后嵌段共聚物的端基可W不进行进一步改 性。可替代地，在其他情况下，嵌段共聚物的端基可W被改性，包括通过添加封端基团或保 护基来实现。例如，在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的径基端基可W被烷基化或芳 基化W形成烷氧基或芳氧基封端的嵌段共聚物。
[0118] 另外，在此描述的嵌段共聚物的一个或多个侧官能团或部分，如一个或多个簇基 或径基部分，可W进一步用于在此描述的嵌段共聚物的表面改性，包括利用胶原、层粘连蛋 白、RGD(Arg-Gly-Asp)肤、叶酸盐、和/或适体。在一些实施例中，嵌段共聚物的运种表面改 性可W向该嵌段共聚物或该嵌段共聚物的次生结构提供所希望的细胞黏附、体内分布、增 殖、和/或寻祀特征。
[0119] II.嵌段共聚物的次生结构
[0120] 在另一方面，在此描述了嵌段共聚物的次生结构。在一些情况下，次生结构包括胶 束或纳米粒子。在其他情况下，次生结构包括膜。在更其他实施例中，次生结构包括移植物 或支架。如在此进一步描述的，此类次生结构可W由与本披露的目的不矛盾的任何嵌段共 聚物形成。在一些情况下，在此描述的次生结构是由上文第I部分所描述的嵌段共聚物形 成。另外，在一些实施例中，用于形成次生结构的嵌段共聚物是两亲的嵌段共聚物。在其他 情况下，次生结构是由亲水或疏水嵌段共聚物形成。
[0121] 例如，在一些实施例中，胶束是由上文第I部分所描述的两亲嵌段共聚物形成。可 W使用与本披露的目的不矛盾的任何两亲嵌段共聚物。在一些情况下，胶束是由两亲聚合 物形成，该两亲聚合物包含(a)包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段W及(b)包含 疏水聚合物或寡聚物的至少一个疏水嵌段。该亲水聚合物或寡聚物和/或该疏水聚合物或 寡聚物是由W下各项的反应产物形成：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W及 (i i i)氨基酸。另外，在一些实施例中，该亲水嵌段和该疏水嵌段通过醋键键合在一起。
[0122] 由在此描述的嵌段共聚物形成的胶束可W展现出该嵌段共聚物的一个或多个特 性。例如，在一些情况下，在此描述的胶束是巧光或发光胶束。不旨在受理论限制，据信在此 描述的胶束的发光性或巧光性可W源自用于形成该胶束的在此描述的一种或多种嵌段共 聚物的一个或多个6元环。因此，在一些实施例中，在此描述的胶束可W在不向胶束添加单 独的巧光团，如量子点或小分子有机巧光团如罗丹明或花菁的情况下是发光的。另外，在一 些情况下，在此描述的胶束的巧光波长可W基于用W形成用于形成该胶束的嵌段共聚物的 亲水和/或疏水嵌段的氨基酸来选择。此外，在一些实施例中，在此描述的胶束展现出激发 依赖性发射。
[0123] 在一些情况下，在此描述的巧光胶束可W具有多至约50%或多至约30%的量子产 率。在一些实施例中，巧光胶束具有在约3%与约50%之间、约4%与约40%之间、或约5%与 约30%之间的量子产率。
[0124] 另外，在一些情况下，在此描述的巧光胶束可W具有更高的摩尔吸光系数，包括高 于胶束结构单元的摩尔吸光系数的一个摩尔吸光系数。在此出于参考目的，胶束"结构单 元"包括用于形成该胶束的一种或多种嵌段共聚物W及运些嵌段共聚物的子组分，如嵌段 共聚物的疏水嵌段。在一些情况下，例如，胶束具有的摩尔吸光系数是用于形成该胶束的嵌 段共聚物的摩尔吸光系数的至少约5倍或至少约10倍。在一些实施例中，在此描述的胶束具 有在约 1000L mol-icm-i与约 10,000L mol-icm-i之间或在约 1500L mol-icm-i与约6000L m〇r icnfi之间的摩尔吸光系数。因此，在一些实施例中，在此描述的巧光胶束所具有的亮度可W 相当于或大于与该巧光胶束具有相同或更高的量子产率的巧光团的亮度。在此出于参考目 的，"亮度"是指巧光团，如在此描述的巧光胶束的量子产率和摩尔吸光系数的产物。在此描 述的巧光胶束还可W展现出高的光稳定性。
[0125] 此外，在此描述的胶束可W具有与本披露的目的不矛盾的任何大小。在一些情况 下，当通过透射电镜术(TEM)或动态光散射(化S)进行测量时，胶束具有小于约5(K)nm、小于 约250nm、小于约20化m、小于约10化m、或小于约50nm的直径。在一些情况下，胶束具有在约 30皿与约500皿之间、在约30皿与约250皿之间、或在约50皿与约200皿之间的直径。另夕h在 一些实施例中，在此描述的胶束的大小可W通过改变亲水嵌段的亲水聚合物或寡聚物W及 疏水嵌段的疏水聚合物或寡聚物中的一者或多者的分子量来选择。另外，在一些情况下，亲 水或疏水聚合物或寡聚物的分子量可W基于用于形成该亲水或疏水聚合物或寡聚物的多 元醇的分子量来选择。
[0126] 另外，在一些实施例中，在此描述的胶束群体的大小分布可W是单分散的或基本 上单分散的。在一些情况下，胶束群体可W具有如在此所述测量的为约0.1至约0.3或约 0.15至约0.22的多分散性。
[0127] 在此描述的胶束在水溶液中还可W具有负C电位。例如，在一些实施例中，胶束具 有在约-20mV与约-30mV之间的C电位。
[0128] 此外，相比其他胶束，在此描述的胶束还可W是在热力学方面稳定的。例如，在一 些实施例中，基于用于形成胶束的嵌段共聚物的重量W及嵌段共聚物分散其中的溶剂的体 积，在此描述的胶束具有小于约1 mg/mL、小于约0.1 mg/mL、或小于约0.01 mg/mL的临界胶束 浓度(CMC)。在一些情况下，胶束具有在约0.002mg/mL与约0.1 mg/mL之间、在约0.002mg/mL 与约0.05mg/mL之间、或在约0.004mg/血与约0.02mg/mL之间的CMC。在此出于参考目的，胶 束的"CMC"是指嵌段共聚物胶束结构单元的一个浓度，当浓度超过该浓度时，胶束形成并且 添加至该体系的所有额外的嵌段共聚物变成胶束的一部分。换言之，在超过该CMC的嵌段共 聚物浓度下，胶束将形成并且添加至该体系的所有额外的嵌段共聚物将变成胶束的一部 分。该CMC可W按与本披露的目的不矛盾的任何方式来测定。另外，在一些实施例中，在此描 述的胶束的CMC可W通过改变胶束C电位和/或亲水嵌段的一种或多种亲水聚合物或寡聚物 W及疏水嵌段的一种或多种疏水聚合物或寡聚物的分子量来选择。
[0129] 另外，在一些情况下，在此描述的胶束是具有疏水核和亲水壳的水溶性或水可分 散性胶束。此外，在一些实施例中，运种胶束可W进一步包含设置于该胶束的疏水核内的药 物。可W使用与本披露的目的不矛盾的任何药物。在一些实施例中，例如，药物包括抗癌药 物如紫杉醇(PTX)。另外，在一些情况下，在此描述的药物是亲液的或不溶于水的。
[0130] 此外，在一些情况下，在此描述的包含药物的胶束还可W是巧光胶束。因此，如在 此进一步描述的，运种胶束可W用于成像、治疗、和/或治疗诊断应用。
[0131] 在此描述的胶束可W按与本披露的目的不矛盾的任何方式来制备。在一些情况 下，一种制备胶束的方法包括提供上文所描述的嵌段共聚物，将该嵌段共聚物添加到一种 水溶液中，并且通过该嵌段共聚物的自组装形成该胶束。可W使用与本披露的目的不矛盾 的任何上文所描述的嵌段共聚物。例如，在一些实施例中，该嵌段共聚物包含：（a)包含亲水 聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段W及(b)包含疏水聚合物或寡聚物的至少一个疏水嵌 段，其中该疏水聚合物或寡聚物是由W下各项的反应产物形成：（i)多元簇酸或多元簇酸等 效物、（ii)二醇、W及（iii)氨基酸。另外，在一些实施例中，该亲水嵌段和该疏水嵌段通过 醋键键合在一起。另外，在一些情况下，该水溶液包含药物并且该方法进一步包括在胶束自 组装的过程中将药物包封在胶束的核内。
[0132] 在此描述的嵌段共聚物的次生结构还可W包括纳米粒子。在此描述的嵌段共聚物 的纳米粒子可W具有与本披露的目的不矛盾的任何大小与形状。在一些情况下，嵌段共聚 物的纳米粒子是球形的或基本上球形的。在一些情况下，嵌段共聚物的纳米粒子是扁圆的 或各向异性的。在一些实施例中，在此描述的纳米粒子具有在约1与约2之间、在约1与约1.5 之间、在约1与约1.3之间、在约1与约1.2之间、或在约1与约1.1之间的长径比。另外，在一些 情况下，在此描述的嵌段共聚物的纳米粒子具有在约lOnm与约lOOOnm之间、在约50nm与约 500nm之间、或在约1 OOnm与约300nm之间的二维或Ξ维大小。
[0133] 在此描述的嵌段共聚物的次生结构还可W包括膜或移植物或支架。在一些实施例 中，在此描述的膜和/或支架包含干燥的和/或交联的上文所描述的嵌段共聚物。在此描述 的嵌段共聚物可W按与本披露的目的不矛盾的任何方式来交联。在一些情况下，例如，嵌段 共聚物是通过该嵌段共聚物的一个或多个侧链或侧基，例如通过侧挂于该嵌段共聚物的一 个或多个締键式不饱和部分来交联的。嵌段共聚物还可W通过侧簇基、簇化物、或径基部分 来交联。
[0134] 在此描述的嵌段共聚物的膜和/或支架可W按与本披露的目的不矛盾的任何方式 来制备。例如，如在此进一步描述的，支架可W通过盐浸、诱铸、和/或模制来形成。类似地， 在一些情况下，在此描述的嵌段共聚物的纳米粒子可W通过乳化/蒸发来形成。
[0135] 在一些实施例中，在此描述的次生结构如胶束、纳米粒子、膜、W及支架可W用于 多种生物学和/或生物医学应用，包括一种或多种组织工程学应用。在一些情况下，例如，在 此描述的支架可W用于非侵入性地监测生物植入物的降解或其他材料和/或用于监测体内 异物反应。另外，在一些实施例中，由在此描述的一种或多种嵌段共聚物形成的结构可W用 于血管、骨、皮肤、屯、脏、W及其他组织工程学应用。运种结构可W用于向组织提供支撑，促 进组织生长，对生物隔室成像，和/或向生物隔室递送一种或多种药物或其他治疗组合物， 包括W祀向或位点选择性方式进行递送。另外，在此描述的结构还可W在体内或体外提供 巧光信号，包括响应于生物事件或非生物事件，如物理或化学降解事件而提供。
[0136] 在一些实施例中，在此描述的次生结构形成一种物品，如医疗装置。在一些情况 下，由在此描述的一种或多种嵌段共聚物形成的医疗装置可W是矫形固定装置(包括但不 限于矫形螺钉）、组织移植物、纤维或缝合线。其他物品和/或医疗装置也可W由在此描述的 一种或多种嵌段共聚物形成。
[0。7] III.对生物隔室成像的方法
[0138]在另一方面，在此描述了对生物隔室成像的方法。在一些实施例中，一种成像方法 包括将上文第II部分所描述的结构设置在生物隔室中，并且使用该结构对该隔室成像。可 W使用上文第II部分所描述的任何结构。例如，在一些情况下，一种成像方法包括将由两亲 聚合物形成的胶束设置在生物隔室中；用至少部分地重叠该两亲聚合物的吸收剖面的电磁 福射福照该胶束，W诱导该两亲聚合物的巧光性或发光性;并且用检测器检测该巧光性或 发光性，其中该两亲聚合物包括在此描述的嵌段共聚物。可W使用上文第I部分所描述的任 何两亲嵌段共聚物。在一些实施例中，例如，该两亲聚合物包含：（a)包含亲水聚合物或寡聚 物的至少一个亲水嵌段W及(b)包含疏水聚合物或寡聚物的至少一个疏水嵌段，其中该疏 水聚合物或寡聚物是由W下各项的反应产物形成：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)二 醇、W及(ii i)氨基酸。另外，在一些实施例中，该亲水嵌段和该疏水嵌段通过醋键键合在一 起。另外，由该两亲聚合物形成的胶束可W具有上文第II部分所描述的胶束的任何结构和/ 或特性。例如，在一些情况下，该胶束是纳米粒子胶束。
[0139] 现在转向方法步骤，在此 描述的对生物隔室成像的方法包括将胶束或包含嵌段共 聚物的其他结构设置在生物隔室中。该胶束或其他结构可W按与本披露的目的不矛盾的任 何方式设置在该生物隔室中。例如，在一些情况下，该胶束或其他结构静脉内地、皮下地或 W腹膜内方式设置在生物隔室中。在一些情况下，胶束或其他结构W水溶液的形式被注射 到该生物隔室中。另外，胶束或其他结构可W设置在与本披露的目的不矛盾的任何生物隔 室中。在一些情况下，该生物隔室是血管。在其他情况下，该生物隔室是患病组织。在一些实 施例中，该生物隔室是健康组织。
[0140] 在此描述的对生物隔室成像的方法还包括用至少部分地重叠该胶束或其他结构 的两亲聚合物的吸收剖面的电磁福射福照该胶束或其他结构，W诱导该两亲聚合物的巧光 性或发光性。福照可W按与本披露的目的不矛盾的任何方式进行。在一些实施例中，例如， 该胶束或其他结构用具有在该电磁波谱的可见部分中的波长的电磁福射来福照。在其他情 况下，该胶束用紫外线(UV)、近红外(NIR)、或红外（IR)福射来福照。在一些实施例中，该福 照波长是基于该生物隔室的吸收剖面W及该嵌段共聚物或其他结构的吸收剖面来选择。
[0141] 在此描述的对组织成像的方法还包括用检测器检测巧光性或发光性。可W使用与 本发明的目的不矛盾的任何检测器。在一些实施例中，例如，该检测器包括电荷禪合装置 (CCD)图像传感器或照相机。
[01创 IV.治疗患病组织的方法
[0143] 在另一方面，在此描述了治疗患病组织的方法。在一些实施例中，一种治疗患病组 织的方法包括将上文第II部分所描述的结构设置在生物隔室中。在一些情况下，该结构包 含药物或其他治疗组合物。例如，在一些实施例中，一种治疗患病组织的方法包括：（a)将胶 束设置在生物隔室中，该胶束包含疏水核、亲水壳、W及设置在该疏水核中的药物;并且(b) 将该药物释放到该生物隔室中。该胶束可W具有上文第II部分所描述的任何胶束的结构 和/或特性。例如，在一些情况下，该胶束是由一种两亲聚合物形成，该两亲聚合物包含：（a) 包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段W及(b)包含疏水聚合物或寡聚物的至少一 个疏水嵌段，其中该疏水聚合物或寡聚物是由W下各项的反应产物形成：（i)多元簇酸或多 元簇酸等效物、（ii)二醇、W及(iii)氨基酸。还可W使用其他胶束。
[0144] 另外，设置在胶束疏水核中的药物还可W包括与本披露的目的不矛盾的任何药 物。在一些实施例中，例如，药物包括抗癌药物如紫杉醇。另外，在一些情况下，在此描述的 药物是亲液的或不溶于水的。此外，药物设置于其中并且药物释放到其中的生物隔室可w 包括与本披露的目的不矛盾的任何生物隔室，包括上文第III部分所描述的生物隔室。在一 些情况下，该生物隔室本身包括有待治疗的患病组织。在其他情况下，该生物隔室可W促进 释放到位于别处的患病组织的药物的转运或摄取。
[0145] 另外，在一些实施例中，在此描述的一种治疗患病组织的方法可W进一步包括对 该患病组织成像。例如，在一些实施例中，在此描述的一种方法进一步包括用至少部分地重 叠该胶束的两亲聚合物的吸收剖面的电磁福射福照该胶束，W诱导该两亲聚合物的巧光 性;并且用检测器检测该巧光性。如本领域技术人员所理解的，运种成像可W按上文第III 部分所描述的任何方式来进行。因此，在一些实施例中，在此描述的胶束可W用于治疗诊断 应用W及成像和/或治疗应用。
[0146] 在此描述的一些实施例在W下非限制性实例中进一步说明。
[0147] 实例 1
[0148] 嵌段共聚物
[0149] 如下制备一系列根据在此描述的一些实施例的不感光的巧光两亲嵌段共聚物。出 于参考目的，本实例的嵌段共聚物被称为两亲的生物可降解的光致发光的聚合物(ABPLP)， 并且运些嵌段共聚物的第一嵌段有时被简单地称为光致发光的聚合物(B化P)。另外，一些 BPLPW用于形成运些BPLP的物种的名义指示。例如，由心半脫氨酸形成的BPLP可W称之为 B化P-切S。类似地，巧樣酸(CA)、聚(丙二醇）。?6)、^及心半脫氨酸形成的BPLP可W称之为 PPGCA-Cyso
[0150] 如图1所示，使用具有750、2000、或5000的重均分子量的甲氧基聚（乙二醇KMPEG) 来形成图1的特定实施例中的亲水嵌段(1)。在步骤1中，首先通过使MPEG与班巧酸酢反应将 MPEG转化成MPEG-C00H。确切地说，将MPEG (20mmo 1)溶解在500mL圆底烧瓶中的无水甲苯 (200mL)中。添加班巧酸酢(40mmo 1)，然后在150°C下使反应混合物回流1 Oh。在溶液冷却后， 将残余物过滤出，并且在减压下将剩余的甲苯蒸馈。接着，将聚合物溶解在20mL热水(70°C) 中。将收集的有机相用无水化2S化干燥、揽拌过夜、过滤、并且在真空下蒸馈。将20mL干乙酸 逐滴添加到3mL CHCb聚合物溶液中，并且放弃乙酸上层。将此萃取过程重复Ξ次，并且最 终在真空下干燥收集的有机相。
[0151] 在步骤2中，由多元簇酸(巧樣酸）、二醇(PPG)、W及氨基酸化-半脫氨酸)合成疏水 嵌段（2)。简言之，分别将PPG、巧樣酸、^及^半脫氨酸W1.1:1.0:0.2的摩尔比添加到 lOOmL圆底烧瓶中，并且在160°C下通过持续揽拌烙融。前述单体配比被选择来提供在嵌段 两端上都具有末端径基的疏水嵌段。在烙融单体混合物之后，将体系的溫度降至14〇°C，并 且使运些单体凝结，持续4小时。接着，将该聚合物溶解在1,4-二嗯烧中并且通过在恒定揽 拌下逐滴添加到去离子水中来沉淀。最后，将纯化的BPLP收集并且使用冷冻干燥法进行干 燥。
[0152] 在此过程中，使巧樣酸与PPG反应W形成聚醋主链，并且进一步经由巧樣酸醋单元 的侧簇基和李位径基与心半脫氨酸缩合W产生6元环。侧挂在BPLP聚合物主链上的6元平面 环由与来自各种氨基酸的不同R基团的酷胺键和醋键组成。不旨在受理论限制，据信运些平 面环通过超共辆引起聚合物的巧光性。进一步据信，侧挂于氨基酸中的a-C的R基团可能影 响超共辆的程度W及环化作用的倾向，并且因此提供相关能级的轻微波动，使得对于不同 BPLP-氨基酸观察到不同的发射峰和量子产率。
[0153] 在步骤3中，通过DCC/DMAP化学法使-C00H封端的亲水MPEG链与-OH封端的疏水 BPLP链偶联W形成AB化P(3)。简言之，在室溫下在揽拌的同时将2.5mmo 1 BPLP、2.5mmo 1 MPEG-C00H、0.5mmol N-二甲基氨基化晚（DMAP)、W及lOmmol二环己基碳二亚胺（DCC)添加 到含有50血1,4-二嗯烧的lOOmL圆底烧瓶中，并且维持2地。2地小时后，将沉淀的二环己脈 (DCU)滤出，在减压下浓缩滤液并在大力揽拌下将滤液快速倒入大量冷二乙酸中。在减压下 过滤后，将产物进一步放置在透析袋(分子量截留值化化）中，W去除任何未反应的片段。透 析72小时后，通过冷冻干燥收集纯化产物。
[0154] 对于W上方案中描述的各种化学物种，在傅里叶变换红外(FTIR)光谱（图2)中观 察到特征性键振动，并且在iH-醒R光谱（图3和图4)中观察到特征性化学移位，运证实了合 成顺利。对于FTIR分析，将纯化的聚合物溶解在丙酬中W制备5.0重量％溶液。然后将聚合 物溶液诱铸到漠化钟片上，并且允许溶剂蒸发过夜，之后用Nicolet 6700傅里叶变换红外 (FTIR)光谱仪（赛默飞世尔科技公司（Thermo Scientific))进行分析。亲水嵌段(MPEG- 〇}(^)、疏水嵌段。?6〔4-切3)、^及嵌段共聚物^8?1^^-3)的。1'11?光谱（图2)包括在169〇- 1750cm-i处的幾基峰、来自班巧酸的在3400cm-i处的径基峰、在2877cnfi处的亚甲基峰、W及 来自PEG的在1112cm-i处的酸峰。对于iH-NMR分析，将5. Omg聚合物溶解于1. OmL気化的二甲 亚讽(DMSO-ds)中。使用四甲基硅烷作为内标准并且使用300MHz JNMECS 300(日本东京日 本电子株式会社（JE0L，Tokyo Japan))，在室溫下收集iH-匪R光谱。图3示出径基封端的 MPEG (图 3A)和簇酸封端的 MPEG (MPEG-C00H)(图 3B)的 IH-NMR 光谱。对于 MPEG 和 MPEG-C00H 两 者，在相同的化学移位下示出分别指定-C些和-C些-的位于3.2和3.6ppm的MPEG的特征峰(a 和b)。然而，由于MPEG转化成MPEG-C00H，指定MPEG的C些-OH的在4.帥pm的峰（C)移位至 4. Ippm。仅在MPEG-C00H上观察到来自班巧酸的在2.8和2.化pm的亚甲基质子(d和e)和在 12. Ippm的C00H基团质子(f)，运证实了用簇酸顺利封端MPEG。图4A示出径基封端的BPLP的 iH-匪R光谱。化学移位包括在l.lppm的来自聚（丙二醇）的甲基的另外的峰。图4B示出与 MPEG-C00H偶联的BPLP的iH-醒R光谱。来自疏水嵌段和亲水嵌段的所有特征峰都存在于共 聚物中，但缺少在12. Ippm的COOg峰。应注意，图3B中位于2.：3ppm的质子e移位至3. Ippm(在 图4B中标记为d)，运证实了相邻暴基顺利改性成醋基。另外，相比单独的疏水嵌段光谱，在 两亲嵌段共聚物的FTIR光谱中也观察到径基峰的显著减小（图2)。
[01巧]使用不同分子量的PPG(425、725和2000Da)W及MPEG(750、2000和5000Da)来提供 一系列AB化P。可W将AB化P溶解在多种溶剂中，包括丙酬、四氨巧喃（THF)、二甲基甲酯胺 (DMF)、氯甲烧、W及二甲亚讽(DMS0)。当分散在水溶液中时，ABPLP还可W形成胶束，如实例 2中所述。
[0156] 实例2
[0157] 胶束
[0158] 作为两亲共聚物，实例1的AB化P能够在水性介质中自组装成纳米级胶束。确切地 说，为了制备AB化P胶束溶液，将1 OOmg ABPLP溶解在5. OmL丙酬中W制备2.0 % w/V溶液。然 后，在轻轻揽拌下将50化L的2.0 %w/v聚合物溶液逐滴添加到20mL去离子水中。允许丙酬在 室溫下蒸发几个小时，W产生胶束的水溶液。
[0159] 图5示出ABPLP的结构，并且图6和图7示出胶束由运些ABPLP的形成。如图6所示，在 水溶液中，包含巧光疏水嵌段的AB化P共聚物可W自组装成核-壳(胶束)结构，运些结构在 它们的核中包封疏水药物。
[0160] 在透射电镜术(TEM)下，ABPLP-3胶束是球形的并且直径为约60nm(图7)，运与通过 动态光散射的大小测量值一致(平均直径为68nm，并且多分散性指数为0.17K图8)。没有观 察到粒子聚集，并且使用低分子量PPG合成的AB化P，如AB化P-1和AB化P-2,分别展示出 178皿和107nm的更高的粒子大小。然而，使用更高分子量PPG合成的ABPLP，如AB化P-3，展现 出68nm的更小的粒子大小。另外，随着亲水嵌段分子量增加，粒子大小被进一步减小，如 ABPLP-4 (5 3nm)和 ABPLP-5 (48nm)的情况。
[0161] 通过临界胶束浓度(CMC)确定胶束的热力学稳定性。确切地说，通过巧光探针技术 测定水溶液中两亲共聚物的CMC,其中使用巧作为疏水巧光探剂。在室溫下使用化imadzu RF-5301PC巧光分光光度计获取样品的巧光光谱。如利恰尔迪化icciardi)等人，国际制药 学杂志（Int. J.Pharm. )2010，396，219中所述制备负载巧的胶束溶液。简言之，将已知量的 巧的丙酬溶液添加到lOmL小瓶中，并且允许丙酬蒸发。接着，制备不同浓度（1Χ10-4至lOmg/ mU的ABPLP溶液(巧的终浓度为6.0 X 1 0-7Μ) W供进一步分析。在室溫下记录巧的激发光谱 和发射光谱，并且基于聚合物浓度分析338nm和333nm光谱处的峰强度比（ 1338^333)。从曲线 弯曲处的切线与通过最低浓度点的切线的交点取CMC值。
[01创图9示出强度比1338/1333巧相对ABPLP-3在水性介质中的log浓度(C)的曲线图。随 着两亲共聚物中PPG疏水嵌段的比例增大，ABPLP-UA化P-2和AB化P-3的CMC值（分别为 0.012、0.006和0.004111邑/1^)似乎降低。从另一方面来说，八8口1口-3、八8口口^-4和八8口1口-5的〔10 值经计算分别为0.004、0.005和0.0 lOmg/mL。运些结果提供在下表1中。当疏水嵌段的长度 保持不变时，CMC值相对于增加的亲水嵌段(MPEG)长度而增大，运可能是由于亲水性增大。 ABPLP较低的CMC值表示，ABPLP胶束潜在地在静脉给予后更稳定。基于"盐析"效应，在离子 血液溶液中，预期会出现甚至更低的CMC值。
[0163] 表1.嵌段共聚物胶束的特性
[0164]
[0165] 为了证实胶束形成，针对不同ABPLP胶束，在高于或低于CMC的浓度下通过化S测量 AB化P胶束的大小，并且与相对应的BPLP的纳米粒子进行比较。在稀释至低于CMC(0.002mg/ mL)后，所有的AB化P胶束都完全分解，并且通过化S不能检测出大小，而BPLP纳米粒子即使 在非常低的浓度下也表现为稳定的固态胶体溶液(图10)。另外，ABPLP胶束在去离子水中展 示出在-20至-27mV范围内的负C电位(表1)，运也有助于胶束稳定性，因为强的静电排斥可 W将胶束聚集降到最低。
[0166] 使用装备有动态光散射(DLS)检测器的C电位分析器(ZetaPALS，纽约州豪斯维尔 市鲁克海文仪器公司（BrooWiaven Instruments ,Holtsville ,NY))在低于和高于CMC值的 浓度下测量AB化P胶束和BPLP粒子的流体动力学直径、多分散性、W及表面电荷。嵌段共聚 物胶束的表面几何形状通过透射电镜(巧化1200EX，日本东京)来表征。在80kV的加速电压 下运行该TEM。通过将聚合物胶束小滴沉积到涂覆碳的网格铜载网上来制备用于TEM观测的 样品。沉积后，用一条滤纸将水溶液吸走，并且使之干燥。
[0167] 还调研AB化P的巧光特性，包括与相对应的BPLP进行比较。在化imadzu RF-5301PC 巧光分光光度计上获取BPLP和AB化P聚合物和胶束溶液的光致发光光谱。将每种胶束溶液 的最佳激发波长确定为产生最高发射强度的波长。在此研究中，在360nm处激发BPLP和 ABPLP，并且对于所有样品将激发和发射狭缝宽度均设定在1.5nm，除非另行说明。
[016引使用威廉姆斯(Williams)等人，分析员(Analyst)1983,108,1067的方法测量溶剂 和胶束两种形式的AB化P的巧光量子产率。W最佳激发波长扫描运些溶液。然后，对于同一 溶液收集UV-vis吸光光谱，并且记下最佳激发波长下的吸光度。接着，制备具有梯度浓度的 一系列溶液。将每种溶液的吸光度控制在0.01-0.1吸收单位范围内。还在10mm巧光试管中 收集同一溶液的巧光光谱。计算并记下巧光强度，即巧光光谱的面积。测量具有不同浓度的 聚合物溶液，并且绘制积分巧光强度对吸光度的图。根据等式2计算ABPLP的量子产率：
[0169]
，其中
[0170] Φ=量子产率;斜率=获自强度对吸光度曲线图的曲线的梯度;11 =溶剂的折射 率;X =指示样品的下标，并且ST =指示标准品的下标。
[0171] 使用蔥（在乙醇中Φ = 0.27)作为标准品。将ΑΒ化Ρ聚合物溶解在1，4-二嗯烧中并 且将蔥溶解在乙醇中。对于标准品和样品，将狭缝宽度保持相似。使用化imadzu UV-2450分 光光度计测量吸光度。根据比尔-朗伯定律计算BPLP和ABPLP的摩尔吸光系数(e，L · m〇ri · cnfi)，其中A=eCL。一式Ξ份进行所有实验。图11示出量子产率测量的AB化P-1、AB化P-2和 ABPLP-3的强度-吸光度曲线。
[0172] 一种代表性AB化P(AB化P-切s，0.2摩尔比）的结果如下。与相对应的BPLP-切S相 比，ABPLP-切S胶束也显示出在水中390-550nm范围内的强巧光发射，其中峰值波长在446nm (图12)。然而，当在350皿激发时，相比在1，4-二嗯烧中的BPLP-切S聚合物的量子产率，胶束 形式的AB化P-切S的量子产率显著减小（图13)。利用其他AB化P共聚物观察到相同 的效果 (图11，表1I)。例如，在1，4-二嗯烧溶液中，AB化P-1、AB化P-2、AB化P-3、AB化P-4和AB化P-5 的量子产率分别为0.453、0.443、0.447、0.434和0.424。呈胶束形式时，量子产率分别显著 减小至0.046、0.072、0.158、0.256和0.266(表1I)。从另一方面来说，发现与1,4-二嗯烧溶 液中的相对应BPLP相比，所有胶束形式的ABPLP的摩尔吸光系数(ε)明显更高。
[0173] 表1I.嵌段共聚物和胶束的一些特性
[0174]
[0175] 还调研AB化P胶束的光稳定性并且与有机巧光染料罗丹明-B进行比较。在连续UV 激发化后，AB化P胶束溶液的巧光强度仅降低初始强度的1%，运表明了优异的光稳定性。相 比之下，罗丹明-B在相同实验时间段内损失大概初始巧光强度的10%。
[0176] 另外，使用不同的α-氨基酸合成AB化P聚合物家族。例如，当用k丝氨酸合成时，通 过改变激发波长(从330至582皿），AB化P-Ser展现出从蓝到红的巧光颜色(发射峰集中在大 约415nm至约600加1)。不旨在受理论限制，ABPLP-Ser的激发依赖性发射可能归因于红色边 缘效应(REE)，其中可观察到嵌入刚性且高度粘性的介质中的极性且可旋转的巧光团产生 可变的巧光发射。据信，在BPLP或AB化P结构中，对于侧6元环巧光团可W将聚合物主链处理 为粘性介质。ABPLP-Ser的6元环上的R基团（-CH20H)是高度可旋转的，并且因此可W促成 ABPLP-Ser的激发依赖性巧光。另外，在BPLP-切S或AB化P-切S形成的过程中还有可能发生 也S消除，运导致双键形成，从而使该6元环的偶联体系扩充（图14)。双键可W限制巧光团的 旋转，运能够解释为什么ABPLP-Cys不显示激发依赖性巧光。
[0177] 持续6周的时间监测含水体系(憐酸盐缓冲盐水，pH 7.4)中ABPLP胶束的长期巧光 稳定性(图15)。在第一周，对于所有胶束体系而言，胶束巧光强度都几乎不变，随后在第2周 巧光强度增加，之后连续下降。此结果可W表明，ABPLP胶束在第一周维持其热力学稳定性， 并且接着由于聚合物链解离而在2周后展示出更高的巧光强度。不旨在受理论限制，据信后 来巧光强度的连续降低是因为ABPLP的BPLP链的降解。
[017引 实例3
[0179] 成像和治疗患病组织的方法
[0180] 为了证实AB化P胶束用于成像和/或治疗应用的潜力，如下在体外和体内检验实例 2的胶束的细胞摄取和巧光成像。
[0181] 使用溶剂蒸发方法制备负载紫杉醇(PTX)的AB化P胶束。具体地说，将5mL DMF中的 AB化P (lOOmg)聚合物与25mg PTX(-种在药物研究中广泛使用的疏水抗癌药物)混合。将该 混合物在密闭容器中揽拌化。在轻轻揽拌下将50化L该聚合物/药物溶液逐滴添加到去 离子水中。之后，使用分子量截留值为500Da的透析袋用去离子水对该混合物进行透析，持 续2地。为了测定药物载量化U和包封效率巧E)，将载药的胶束在12000巧m下离屯、。接着，在 227皿下通过甜IMADZU UV-2450分光光度计测定上清液中的PTX。化定义为PTX与胶束的百 分比，并且邸定义为PTX的实际量与PTX的初始量的百分比。
[0182] 透析后，在37°C下在作为释放介质的lOOmL憐酸盐缓冲盐水(PBS;pH7.4)中进行体 外药物释放研究。将lOmL负载PTX的AB化P胶束放置在透析袋(MW截留值为500Da)中。然后将 该透析袋浸入释放介质中，并且在恒溫(37°C)下保持在水平的实验室振动机上。为了测量 药物释放含量，周期性地移除样品（ImL)并且替换等效量的新鲜PBS。在227nm下用UV-可见 分光光度计分析释放的ΡΤΧ的量。使用甜IMDZU UV-2450分光光度计测量吸光度。对于每个 样品，一式Ξ份进行实验。
[0183] 根据制造商的方案针对NIH-3T3成纤维细胞使用比色MTS测定（CellTiter 96? AQueous单溶液细胞增殖检测试剂盒（CellTiter 96? AQueous One Solution Cell Pro 1 if eration Assay)，威斯康星州麦迪逊市普洛麦格公司（Promega Corp . ,Madison, WI))计算ABPLP的相对细胞毒性效应。简言之，在37°C，5 %C〇2下将在DMEM补充培养基的100 化3T3小鼠成纤维细胞(5X104个细胞/mL)、10%胎牛血清、W及1%青霉素/链霉素（100U/ mL青霉素和10化g/mL链霉素)在96孔板（Cost抑气，纽约州科宁市科宁公司（Corning Inc.， Corning, NY))中培养2地。然后去除培养基并且用在完全DMEM培养基中不同浓度（0-lmg/ mU的AB化P胶束溶液替换。在解育24后，将培养基用10化L新鲜培养基和20化MTS储备溶液 替换。将培养物另外解育4h，并且使用酶标仪在490nm下测量溶解的四氮挫盐溶液的吸光 度。通过W下等式计算相对细胞活力:相对细胞活力（％ ) = (0D治疗/0D对照）X 100，其中0D 是在不存在共聚物的情况下获得的，而0D处理是在存在共聚物的情况下获得的。估算相对 对照(接触正常培养基的细胞)的细胞存活百分比。
[0184] 使用如W上所描述的MTS测定针对PC3细胞计算负载PTX的AB化P胶束的药理学活 性。将2(Κ)化不同稀释度的负载ΡΤΧ(0.01至0.25mg/mL)的AB化P-3胶束与在96孔板中培养的 PC3细胞（5X104)-起解育。在不同时间点（4、12、24和4811)进行鮮5测定，从了解载药的 ABPLP胶束的药理学效应。无药AB化P-3(0.5mg/mL)和0.25mg/mL PTX分别用作阳性对照和 阴性对照。估算相对对照(接触正常培养基的细胞)的细胞存活百分比。
[0185] 使用两亲嵌段共聚物AB化P-3来形成用于细胞成像的代表性胶束，因为运种共聚 物与其他ABPLP相比展示出最低的CMC(0.004mg/mL)。将3T3小鼠成纤维细胞W5,000个细 胞/mL的密度预接种在无菌盖玻片上。在细胞生长至大约60 %汇合后，用PBS洗涂盖玻片，转 移到新的培养皿中，并且用〇.5mg/mL的AB化P-3胶束溶液解育。在于37°C下解育化后，通过 PBS洗涂细胞并且在巧光显微镜下进行观察。为了进行长期的细胞摄取研究(在用胶束溶液 解育细胞化后），将胶束溶液替换成培养基并解育所希望的持续时间，并且在巧光显微镜下 进行观察。
[0186] 对于体内生物成像研究中的胶束，将不同浓度(0.0625至1 g/L)的AB化P胶束溶液 通过过滤通过针筒式滤器(0.22皿)来灭菌，并且注射到巧7BL/6小鼠中，该小鼠购自泰康利 农场(Taconic F'arms)(纽约州日耳曼敦(Germantown ,ΝΥ))。30分钟后，使用Kodak In-Vivo FX Pro系统（美国康涅狄格州纽黑文市锐河医疗保健公司（Cares化earn胎alth Inc.,New 化乂611，(：1'，1]54))在510皿的激发波长和535皿的发射波长下对小鼠成像。在注射部位上进行 背景校正后绘制相关区域，并且使用锐河医疗分子成像软件，网络版本4.5(Carestream Molecular Imaging Software,化twork Edition 4.5)(锐河医疗保健公司）计算巧光图像 中所有像素的平均巧光强度。遵循阿林顿的德克萨斯大学的动物管理和使用委员会 (IACUC)的规则管理动物。
[0187] 结果如下。解育3小时后，使用ABPLP胶束W巧光颜色标记NIH 3T3成纤维细胞。运 些胶束可能仅在第3小时积聚在细胞表面上，因此整个细胞体呈现巧光。当在第9小时对细 胞成像时，细胞核是明显的并且细胞质标记有蓝色，运表明胶束被细胞摄取。当与NIH 3T3 成纤维细胞一起解育24h后，在1至lOOOyg/mL范围内的浓度下AB化P胶束未对细胞显示出明 显的细胞毒性。还注意到，具有较小胶束大小的AB化P (如ABPLP-3、ABPLP-4和AB化P-5)即使 在高浓度(〉5(K)yg/mL)下也是无毒的（图16)。
[0188] 为了核实体内成像的潜力，将不同浓度的AB化P胶束溶液通过27-计量注射针皮下 注射到小鼠中。使用非侵入性体内成像系统检测AB化P胶束。当胶束浓度从0.0625mg/mL增 加至Img/mL时，信号强度加倍。当密切局部观察注射部位的外围组织时，ABPLP胶束未诱导 发红或明显的刺激。
[0189] 为了证实AB化P胶束用于癌症药物递送的效用，使用紫杉醇(PTX)作为体外药物递 送和细胞培养研究的癌症药物模型。观察到，所有AB化P胶束均具有高的药物(PTX)载量和 包封效率(分别为20.6%至22.78%和81.57%至91.12%)，如表1II所示。PTX从不同AB化P 胶束释放的曲线示出在第一阶段长达lOh的初始瞬爆释放(初始载量的约50%)，随后在长 达96h时间段内的持续释放(图17)。当与人前列腺癌细胞系(PC-3) -起解育时（图18)，对于 用含0.5mg/mL无药物胶束的培养基解育的细胞来说，未观察到细胞毒性的征兆。然而，负载 PTX的ABPLP胶束导致延迟的细胞毒性，其中在第24小时的最终毒性与游离PTX相当。分别使 用无药物胶束(0.5mg/mL)和游离ΡΤΧ(0.25mg/mL)作为阴性对照和阳性对照。将PTX溶解在 1%DMS0 中。
[0190] 表1II.胶束的一些特性
[0191]
[0192] 实例4
[0193] 嵌段共聚物
[0194] 如下文所描述的制备一系列根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物。
[0195] 懸
[0196] 本实例的嵌段共聚物还可W被称为生物可降解的光致发光的聚内醋(B化化）。使 用BPLP作为引发剂，经由内醋的开环聚合形成运些BPLPL。确切地说，BPLP的末端径基允许 单体如丙交醋开环聚合来制备完全可降解的Ξ嵌段共聚物。在此实例中，描述了聚化-丙交 醋)-共-B化P(BPLP-PLA或BPLP-PLLA)。然而，还W类似方式合成了 BPLP与聚(D，k丙交醋）、 聚乙交醋和聚（ε-己内醋）的类似共聚物的家族。所得BPWL共聚物具有与聚内醋类似的物 理和热特性，同时提供可调的固有巧光性。Β化化可W进一步使用W下命名来描述:Β化Ρ- [氨基酸]-[丙交醋][丙交醋与BPLP的摩尔比]。例如，命名"BPLP-Cys-PLA20"或巧化Ρ-切S- 化LA20"是指使用半脫氨酸作为氨基酸并且使用k丙交醋作为丙交醋单体由BPLP形成的嵌 段共聚物，其中起始材料中丙交醋与BPLP的摩尔比为20:1。此实例中使用的BPLP:丙交醋摩 尔比为1: 20、1:50和1:100。另外，通过使用聚乙二醇(PEG)作为起始材料BPLP的二醇，制成 了水溶性的BPLP(WBPLP)。在与PLA共聚后，制成了两亲的生物可降解的光致发光的WB化P- PLA。在此描述的BPWL可W用作可通过巧光成像非侵入性地追踪的医用植入物或支架，并 且还可w用作用于祀向治疗诊断应用的无标记成像探针/药物递送装置。
[0197] 材料与方法
[0198] B化化的合成。如上文实例1中所描述的首先使用1:1.1摩尔比的巧樣酸和二醇合 成具有末端径基的BPLP预聚合物。选择レ半脫氨酸和レ丝氨酸来合成BPLP-Cys和BPLP- Ser。使用聚乙二醇(Mn = 200)来制备水溶性的BPLP(WB化Ps)。使用预BPLP作为大分子引发 剂经由酶催化的开环聚合来合成BPLPL。典型地，将冷冻干燥的BPLP添加到干燥的lOOmL烧 瓶中，并且接着将内醋（例如，1^-丙交醋）（通过重结晶纯化两次与BPLP的不同比率添加 到该烧瓶中。接着，将猪膜脂酶(P化，在真空下干燥过夜与内醋为5%的比率添加到该烧 瓶中。通过真空将烧瓶抽空并且用氮气吹扫Ξ次，接着密封并加热至l〇〇°C且在该溫度下保 持72小时。将该共聚物溶解在氯仿中，并且通过过滤通过烧结过滤器来去除PPL。将聚合物 溶液在减压下浓缩并且然后在冷的甲醇中沉淀。当WB化P用于合成两亲共聚物时，将产物用 二甲亚讽(DMS0)溶解并且在过滤后在冷的去离子(DI)水中沉淀。
[0199] 膜、纳米粒子、胶束W及纳米纤维的制备。通过将BPLP-PLA的氯仿溶液诱铸到泰氣 隆模具上，随后蒸发氯仿来制备BPLP-PLA膜。使用纳米沉淀技术制备BPLP-PLA纳米粒子。确 切地说，将5mg BPLP-PLA聚合物溶解在5mLTHF中。将聚合物溶液逐滴添加到50mL去离子水 中。W7(K)巧m的速度揽拌该溶液，并且允许溶剂在室溫下完全蒸发。W类似方式制造 WB化P- PLA胶束。通过在18kV和2.扣L/min下将12%wt BPLP-Ser-PLA50氯仿溶液电纺丝到侣板上 来制造巧光BPLP-PLA纳米纤维。
[0200] 聚合物表征。在室溫下收集FTIR光谱。为了制备FTIR样品，将BPLP-PLA共聚物溶解 在氯仿中并且诱铸到漠化钟压片上。允许溶剂在化学通风楓中蒸发过夜。在室溫下使用 Nicolet 6700FT-IR分光计(赛默飞世尔科技公司川欠集FTIR光谱。对于iH-NMR测量，将lOmg 聚合物溶解于ImL気化的氯仿或DMS0中。在室溫下在巧化500MHz分光计上收集NMR光谱。如 下使用凝胶渗透色谱法(GPC)测定分子量。将共聚物溶解氯仿中并且使用化imadzu高效液 相色谱(HPLC)系统进行分析，该系统配备有化enomenex F*henogel 5μ 10E3 SEC柱、Wyatt miniDAWN光散射检测器、W及OptiLab RI检测器。
[0201] 光致发光特性。使用化imadzu UV-2450分光光度计收集UV-vis吸收光谱。在DMS0 中制备共聚物的稀释溶液。使用化imadzu RF-5301PC巧光分光光度计获得所有光致发光光 谱。对于所有样品将激发和发射狭缝宽度均设定在1.5nm，除非另行说明。通过威廉姆斯等 人，分析员1983,108,1067的方法测定所有样品的量子产率。使用蔥(在乙醇中量子产额= 0.27)作为标准品。
[0202] 垫壁座。在差示扫描量热器(DSC，TA仪器公司的Q2000)上Wl0°C/min的斜坡速率 进行热分析。使用TA仪器公司的TGA Q500热重量分析仪W 10°C/min的斜坡速率从0°C到500 °0测量共聚物的热降解。
[0203] 化处蜂避。通过将50mg共聚物放置在含10血憐酸盐缓冲盐水(PBS)(抑=7.4)的管 中来实施BPLP-PLA共聚物的体外降解。将所有共聚物样品在37°C下解育持续预定的时间 点。在预定的解育期后，将样品取出并用水洗涂并冻干。基于剩余共聚物的质量来表征降 解。还通过巧光损失来监测体外降解。
[0204] 细胞培养和体外研究。使用NIH 3T3成纤维细胞评估聚合物的细胞相容性，运些细 胞是在75cm2组织培养烧瓶中使用补充10 %胎牛血清(FBS)和1 %抗生素的杜氏改良培养基 (DMEM)培养的。将细胞膜蛋白酶化，离屯、，并且悬浮在培养基中W获得5 ΧΙΟ5个细胞/mL的 接种密度。将20化L悬浮液添加到96孔板中。然后将细胞在37°C、5%C02和95%湿度下解育 24小时。接着W不同浓度添加 BPLP-PLA共聚物或对照聚合物(BPLP聚合物或聚化-丙交醋） (化LA)聚合物)的纳米粒子。使用MTT测定来评价4小时和24小时后细胞的活力。将获得的数 据归一化为在组织培养板上培养的细胞的活力。
[0205] 细胞摄取和巧光标记。还在体外检验巧光纳米粒子的细胞摄取。^5,000个细胞/ mL的接种密度将3T3成纤维细胞接种到无菌盖玻片上。在进行摄取研究前，允许细胞粘附并 且生长24小时。将盖玻片用PBS洗涂并且转移到陪替氏培养皿中。在与BPLP-Ser-PLA50纳米 粒子(lOOyg/mL) -起解育4小时后，抽出培养基并且用PBS洗涂细胞Ξ次W去除还未被摄取 的过量纳米粒子。将细胞用2.5%戊二醒固定2小时。固定后，将盖玻片安装到载玻片上，并 且在配备有化4〇116500照相机(8.4￥，0.94，日本尼康公司（化4〇]10〇巧.，化9曰]1))的1^6；[。曰 DMLP巧光显微镜（伊利诺伊州班诺克市妹卡显微系统公司化eica Microsyste ms , Bannocldmm, IL))下成像。
[0206] 体内降解。为了测量体内降解，将具有8mm直径和1mm厚度的BPLP-Ser-PLA20圆盘 皮下植入到6周龄裸鼠中（总共使用32个裸鼠）。在每个设计的时间点，通过具有580nm激发 光源的Maestro?体内巧光成像系统（加利福尼亚州山景城卡力普生命科学有限公司 (Caliper Lifer，Mountain View,CA))对小鼠成像。在消除自发巧光信号后，计算巧光强 度。在2、4、6、8、10、12和16周的植入期后，处死四只小鼠^测量8口1^^-56'斗1^\20圆盘的重量 损失。将所有样品从外围组织中小屯、取出，用PBS洗涂，冻干并称重。
[0207] 体内生物相容性评估。为了评估体内宿主反应，将BPLP-PLA共聚物的膜皮下放置 在处于深度异氣烧-02全身麻醉下的1岁雄性斯普拉道来大鼠（印第安纳州印第安纳波利斯 市哈伦斯普拉道来公司化arlan Sprague Dawley, Inc. , Indianapolis, IN))中。每天观察 所有动物随实验期推移在行为方面的任何变化。在每个预定时间点(第7天和第60天），用过 量C〇2处死Ξ只动物，并且收获聚合物与外围组织W便进一步评估。外植体通过渗入10%福 尔马林中2天来固定。将样品在自动组织处理器上处理，包埋在固体石蜡中并且切成4WI1的 切片。将来自外植体不同区域的6个载玻片利用苏木精和伊红染色来染色。使用配备有 Nikon E500照相机（日本尼康公司）的Leica DMLP显微镜(妹卡显微系统公司，伊利诺伊州 班诺克)检验横切面。
[0208] 肿瘤祀向成像。对于体内肿瘤祀向和成像测试，使用皮下乳癌模型。确切地说，将1 X105个MCF7细胞注射到6周龄裸鼠的背上。将BPLP-Ser-PLA50纳米粒子通过抓C/NHS化学 法与叶酸盐偶联，之后将运些纳米粒子W5mg/mL的浓度和20化L的体积经由尾静脉注射。在 注射后4小时和6小时，通过如W上所描述的Maestro?体内巧光成像系统对动物进行成像。 在8小时后处死动物，并且取出所有器官W经由巧光成像研究体内分布。
[0209] 结果
[0210] 表1V提供如W上所描述而制备的不同BPLPL的特性。iH-NMR和FTIR证实BPLP-PLA 的化学结构含有BPLP和PLA两者的官能团。在下表1V中/'BPLP:LA"是指BPLP与丙交醋的摩 尔进料比；"CA:LA"是指BPLP中巧樣酸与丙交醋的摩尔比（如通过iH-NMR所测定）；"Mw(NMRr 是基于如通过MALDI-MS所测定的BPLP引发剂的1300化的分子量，如根据iH-NMR所估算的重 均分子量(道尔顿）；"Mw(GPCr是如通过凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重均分子量(道尔 顿）；"产率"是反应产率％，测定为所得聚合物的重量与用于形成该聚合物的单体的总重量 的比率;并且"QY"是量子产率。
[0211] 所有BPLP-PLA共聚物发射出强的巧光，如图19和图20所示。对于BPLP-切S-PLA，最 大发射(44 Inm)和激发(377nm)稍微不同于BPLP-切S预聚合物。在相同浓度（1 Omg/mL)下，具 有更长PLA嵌段的共聚物展现出降低的巧光强度（图19)"BPLP-Ser-PLA展现出可调的巧光， 其中巧光发射依赖于激发波长。如图20所示，B化P-Ser-PLA50展示出从35化m至700皿的巧 光发射峰。另外，BPLP-Cys-PLA共聚物展现出高达51 %的量子产率(表1V)。
[0212] 表1V.嵌段共聚物的一些特性
[0213]
[0214] BPLP-PLA是塑料状的并且是热稳定的。图21示出具有不同分子量的BPLP-切s-PLA 共聚物的DSC热图。具有更长的化A嵌段，玻璃化转变溫度（Tg)逐渐增加。对于BPLP-Cys- PLA100，Tg高于40°CdB化P-Ser-PLA和WB化P-PLA也展现出相同的趋势，如图22所示。当热分 解时，B化P-切S-PLA20在120°C下展现出轻微的重量损失，运可能是因为BPLP的交联。然而， 对于BPLP-Cys-PLAIOO在280°C之前没有观察到重量损失。
[0215] 如图23所示，基于所使用的丙交醋的量，还可W调整BPLP-PLA纳米粒子大小、胶束 大小、W及药物递送特征。另外，还可W改变两亲WB化P-PLA胶束的CMC。例如，WB化P-切S- PLA20和WBPLP-切S-PLA50的CMC分别为 1.283 X l〇-2g/L和7.262 X l〇-3g/L。另夕h 在此描述 的嵌段共聚物的纳米粒子和胶束两者在溶液中均展现出强的巧光，如图24所示。此外， BPLP-Ser-PLA50纳米粒子在体外被3T3成纤维细胞摄取并且通过巧光显微镜法成像，由此 证实运些探针的成像标记能力。另外，BPLP-PLA纳米粒子展现出相对于化LA类似的体外细 胞相容性，如图25和图26所示。还将BPLP-Ser-PLA50聚合物电纺丝成均匀的超精细纤维，运 些纤维在显微镜下展现出强的光致发光。
[0216] BPLP-PLA的体外重量损失速率取决于PLA嵌段的长度（图27KBPLP-切S-PLA20在 于PBS中解育12小时后完全降解，同时BPLP-切S-PLA100的降解速率与化LA几乎相同。如W 上所描述的，替代或除了通过重量损失之外，还可W通过巧光信号衰减测量BPLP-PLA的降 解（图28)。如图29所示，当皮下植入裸鼠中时，BPLP-Ser-PLA20的重量在PBS中比在体内降 低得更快。
[0217] 为了评定体内生物相容性，将BPLP-Ser-PLA20共聚物的膜皮下放置在1岁雄性斯 普拉道来大鼠中。选择化LA和交联的BPLP作为对照。组织学分析显示，在植入1周和10周时， 炎性细胞的存在。在植入1周后，所有样品的急性炎性反应都是溫和的。与化LA和交联的 BPLP相比，BPLP-Ser-PLA20引发稍微更厚的外围纤维囊层。然而，在化LA、CBPLP膜与BPLP- Ser-PLA20之间未观察到细胞密度和囊层厚度方面的显著性差异。在植入1周后，在植入的 材料周围也观察到CDllb+细胞。免疫组织化学分析指示，相对化LA而言，几乎相同量的 CDUb+炎性细胞渗入CB化P和BPLP-Ser-PLA20中。在第10周进行的慢性炎性反应评价掲示 出所有植入物更厚的纤维囊，而BPLP-Ser-PLA20显示出稍薄的囊层和更小的细胞密度，相 比化LA没有显著性差异。
[0218] 为了证实在完全降解下祀向分子成像的可行性，将叶酸盐偶联到BPLP-Ser-PLA50 纳米粒子上作为祀向配体。在静脉注射通过尾静脉后，纳米粒子在裸鼠乳癌模型的肿瘤位 点处积聚，如通过巧光成像所检测的。活体外巧光成像还确认大部分纳米粒子定位在肿瘤 处，只有一点点被肝脏摄取。
[0219] 实例5
[0220] 嵌段共聚物
[0221] 如下制备一系列根据在此描述的一些实施例的嵌段共聚物。确切地说，如上文实 例4所描述的制备BPLPL。在本实例中，该BPLP嵌段/预聚合物是由巧樣酸、1,8-辛二醇、W及 心半脫氨酸(摩尔比：1:1.1 :〇.2)形成。BPL化包含BPLP-共-PLGA共聚物，运些共聚物是使用 2-乙基己酸亚锡作为催化剂经由D，k丙交醋和乙交醋的开环聚合反应形成的。简言之，将 不同摩尔比的〇，心丙交醋和乙交醋添加到具有不同量的BPLP的烘干的反应管中。然后添加 在干二氯甲烧中呈溶液的按重量计0.1% (基于BPLP、D，1^-丙交醋、W及乙交醋的混合物的 总重量计）的锡催化剂。在真空下蒸发二氯甲烧比。然后通过Ξ个循环的吹扫和抽空将该管 放置在真空下。在真空下密封该管，并且将其浸入160°C的油浴中持续4她。4她后，将反应产 物冷却至环境溫度。将该固体反应产物溶解在氯仿中并且用过量纯乙醇沉淀几次W去除未 反应的起始材料。然后通过真空过滤回收BPLP-共-PLGA共聚物，并且在室溫下真空干燥。对 于不同共聚物，D，k丙交醋和乙交醋的摩尔比是75:25和50:50。对于不同共聚物，BPLP与D， 心丙交醋和乙交醋总量的比是1:50、1:100、或1:200。命名吨化?-共斗11；450/50 100"表示 通过50:50的D，k丙交醋与乙交醋比率W及1:100的BPLP与丙交醋比率合成的共聚物。
[0222] 图30示出上文描述的一系列BPLP-共-PLGA的巧光发射。图31示出上文描述的一系 列BPLP-共-PLGA和BPLP-共-PLGA膜的机械特性。
[0223] 使用乳化-蒸发技术制备BPLP-共-PLGA的纳米粒子。确切地说，将BPLP-共-PLGA 75/25 100共聚物分散在氯仿中。将该氯仿溶液添加至聚乙締醇(PVA)的水溶液中，随后用 超声进行处理。此过程提供用PVA壳稳定化的BPLP-共-PLGA纳米粒子。机械揽拌所得乳液， W允许氯仿蒸发并且将PVA壳从BPLP-共-PLGA纳米粒子中去除。然后将BPLP-共-PLGA进一 步纯化并冻干。基本上球形的纳米粒子具有180.9nm的平均直径。另外，纳米粒子在水中展 现出巧光并且W Img/mL的浓度被hSMC摄取。
[0224] 实例6
[0225] 嵌段共聚物的支架
[0226] 如下制备根据在此描述的一个实施例的嵌段共聚物的支架。如W上所描述的制备 B化化嵌段共聚物并且将其分散在如1,4-二嗯烧的溶剂中。还通过研磨盐(化C1)催化剂并 将其筛分成不同粒级巧0-1000皿)来制备盐粒子。然后将运些盐粒子添加至不同浓度(5-50 重量％)的嵌段共聚物分散液中W提供多孔支架。确切地说，可W揽拌盐和共聚物的浆液直 到去除大部分溶剂为止，从而产生同质的粘性糊状物。然后将该糊状物添加至一个模具中， 如具有所希望的内径的圆柱形泰氣隆模具中。溶剂蒸发后，可W将该支架在烘箱(如维持在 80-100°C的烘箱）中热后聚合或交联，持续1-3天。然后可W通过将该支架浸入蒸馈水中来 渐滤出盐。
[0227] 本发明的不同实施例已被描述来实现本发明的不同目的。应认识到运些实施例仅 说明本发明的原理。在不背离本发明的精神和范围的情况下，许多修改及其改编对于本领 域技术人员将是显而易见的。
【主权项】
1. 一种嵌段共聚物，包含： 第一嵌段，该第一嵌段包含由W下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：（i)多元簇 酸或多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W及(iii)氨基酸；W及 第二嵌段，该第二嵌段包含不同于该第一嵌段的聚合物或寡聚物的聚合物或寡聚物。2. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该多元簇酸或多元簇酸等效物包括巧樣酸、巧 樣酸盐、或巧樣酸的醋。3. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该多元醇包括α，ω -正烧控二醇。4. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该多元醇包括聚（乙二醇）。5. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该多元醇包括聚(丙二醇）。6. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该氨基酸包括α-氨基酸。7. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该氨基酸包括烷基取代的α-氨基酸。8. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该氨基酸形成该第一嵌段的聚合物或寡聚物 的侧基。9. 如权利要求8所述的嵌段共聚物，其中该氨基酸通过该氨基酸与该多元簇酸或多元 簇酸等效物之间的醋键和/或酷胺键键合至该第一嵌段的聚合物或寡聚物的主链。10. 如权利要求9所述的嵌段共聚物，其中该氨基酸与该多元簇酸或多元簇酸等效物形 成6元环。11. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第一嵌段的聚合物或寡聚物由一个或多个 化学式(Α)单体、一个或多个化学式(Β)、（β/)或(Β")单体、W及一个或多个化学式化)单体 形成：其中化、R2 W及R3独立地是-Η、-C出、-C出C出或r; R4 是-Η; 化是-Η、-OH、-0CH3、-OCH2CH3、-C 出或-OfcC 出； Rs是-H、-C出或-OfcC出； 化是氨基酸R基团； M+是阳离子如Na+或r;并且 η和m独立地是范围为1至20的整数。12. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第一嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式 (I)结构：其中化是氨基酸R基团； 各R8独立地是-H或-C出； 各化独立地是-H或W ; 表示具有化学式(I)结构的重复单元的另外的链;并且 m和η独立地是范围为2至20的整数。13. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第一嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式 (Π )结构：其中各Υ独立地选自选自下组，该组由W下各项组成:结构(3)、化）、^及山）：其中*表示为各-C出-基团与Υ结合的连接点的碳原子； 各化独立地是氨基酸R基团； 各X独立地是从2至12的整数； η是2至12;并且 至少一个Υ是结构(b)。14. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第一嵌段是疏水的。15. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第一嵌段是亲水的。16. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段的聚合物或寡聚物包括聚（乙二 醇）。17. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段是由包含至少一个簇酸末端的亲 水聚合物或寡聚物形成。18. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段是由包含一个簇酸末端和一个烧 基末端的亲水聚合物或寡聚物形成。19. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段的聚合物或寡聚物包括聚内醋。20. 如权利要求19所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段的聚合物或寡聚物包含聚-D，L- 丙交醋、聚-D-丙交醋、聚-k丙交醋、聚乙交醋、聚己内脂、或上述物质中的一种或多种的混 合物或共聚物。21. 如权利要求19所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段的聚合物或寡聚物具有化学式 (III)、化学式(IV)、或化学式(V)结构：η是2至100。22. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该第二嵌段具有约1000至约20,000的重均分 子量。23. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该嵌段共聚物是两亲的。24. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该嵌段共聚物包含由一个或多个疏水嵌段连 接的多个亲水嵌段。25. 如权利要求1所述的嵌段共聚物，其中该嵌段共聚物具有化学式(VI)结构： Α-Β-Α (VI)，其中 Β是第一嵌段，该第一嵌段包含由W下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：（i)多 元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W及(iii)氨基酸;并且 各A独立地是包含聚内醋的第二嵌段。26. -种由两亲聚合物形成的胶束，该两亲聚合物包含： 包含亲水聚合物或寡聚物的至少一个亲水嵌段；W及 包含疏水聚合物或寡聚物的至少一个疏水嵌段， 其中该亲水聚合物或寡聚物和/或该疏水聚合物或寡聚物是由W下各项的反应产物形 成：（i)多元簇酸或多元簇酸等效物、（ii)多元醇、W及(iii)氨基酸，并且 其中该亲水嵌段和该疏水嵌段通过醋键键合在一起。27. 如权利要求26所述的胶束，其中该胶束具有疏水核和亲水壳。28. 如权利要求27所述的胶束，进一步包含设置于该胶束的疏水核内的药物。29. 如权利要求26所述的胶束，其中该胶束是巧光胶束。30. -种由权利要求1-25中任一项所述的嵌段共聚物形成的医疗装置。
【专利摘要】在一方面，在此描述了嵌段共聚物。在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物包含第一嵌段，该第一嵌段包含由以下各项的反应产物形成的聚合物或寡聚物：(i)多元羧酸或多元羧酸等效物、(ii)多元醇、以及(iii)氨基酸；以及第二嵌段，该第二嵌段包含不同于该第一嵌段的聚合物或寡聚物的聚合物或寡聚物。在一些情况下，该多元羧酸或多元羧酸等效物包括柠檬酸、柠檬酸盐、或柠檬酸的酯。该多元醇可以包括α,ω-正烷烃二醇、聚(乙二醇)、或聚(丙二醇)。在一些实施例中，该氨基酸形成该第一嵌段的聚合物或寡聚物的侧基和/或与该多元羧酸或多元羧酸等效物形成发光的6元环。在一些实施例中，在此描述的嵌段共聚物的第二嵌段包括聚内酯。
【IPC分类】C08G63/685, A61K9/107, A61K47/34
【公开号】CN105555833
【申请号】CN201480044814
【发明人】杨健, 谢志伟
【申请人】德克萨斯大学体系董事会, 宾州研究基金会
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年7月8日
【公告号】CA2917561A1, EP3019545A1, US20160137776, WO2015006271A1
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