[发明专利]用于生物应用的有机聚合型光子上转换纳米粒子

说明书

本申请是申请日为2010年5月31日、申请号为201010195191.3、发明名称为“用于生物应用的有机聚合型光子上转换纳米粒子”的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于生物应用的有机聚合型光子上转换纳米粒子(photonup-conversionnanoparticles)，诸如用于标记和/或探测细胞、生物(大)分子或其它被分析物，以及用于感知温度、压力、氧气和会影响上转换过程的其它物质。本发明进一步涉及一种用于单线态氧生成和用于治疗疾病(诸如癌症)的有机光子上转换纳米粒子。

背景技术

已经在许多系统中观察到，采用波长较长的光进行照射会发射出波长较短的光。这种迹象被称为“频率上转换”(frequencyup-conversion)或“光子上转换”(photonup-conversion)。

使用光子上转换作为报告系统为现代探测技术提供了一种有利的工具(Corstjens等人，2005，IEEProc.-Nanobiotechnol.，Vol.152，No.2，64-72；Kuningas等人，2005，AnalyticalChemistry，Vol.77，No.22，7348-55；Rantanen等人，2008，Angew.Chem.Int.Ed.，47，3811-13；Rantanen等人，2007，AnalyticalChemistry，Vol.79，No.16，6312-18；美国专利6,399,397)。与传统的荧光报告系统相反，上转换粒子(UCP)几乎不褪色并且允许具有同时信号积分(simultaneoussignalintegration)的永久激发。较大的反-Stokes频移(至多500nm)使离散的发射峰从深红色的红外激发源中分离。连同生物样本中由于在红外激发时缺乏自动荧光而产生的不匹配反差(unmatchedcontrast)，上转换技术(UPT)对高度敏感的粒子基试验具有独一无二的特性。

现有的光子上转换粒子基于无机磷(Ungun等人，2008，OpticsExpress，Vol.17，No.1，80-86；Lim等人，2005，NanoLett.，Vol.6，No.2，169-174)或基于双光子吸收(Gao等人，2006，NanoLett.，Vol.6，No.11，2383-6)，这源于具有相同或不同频率的两个光子被具有较宽双光子吸收(TPA)截面的染料同时吸收。

然而，无机基体UCP(通常为UC体系本身)以及基于TPA的粒子都仅对高强度的单色激光(通常为kW/cm²级)起作用，并且需要激发光源的光谱能量密度非常高(通常为Wnm^-1级)，此外它们具有低效率(迄今为止仅对晶体粉末报道为约1％至最高4％，但它们仅对高强度具有效率)(Page等人，1998，J.Opt.Soc.Am.B，Vol.15，No.3，996)。此外，迄今为止报道的体系仅具有所用相应材料固有的发射特性，但不能影响所发射波长的比例。由于这些体系具有无机性质，因而将它们用在生物或医药应用中存在问题。当前已知的无机体系还需要较高的激发强度(在kW/cm²范围内)并且通常具有不太多样的吸收和/或发射特性。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于光子上转换的有机纳米粒子，这种有机纳米粒子是生物相容的，因而适于生物应用(诸如探测和标记生物分子)以及医药应用(诸如光动力治疗)。它们应当具有适于标准生物结合的表面官能团并且应当化学稳定地存在于水性环境中。上转换纳米粒子还应当适应多种多样的所涉及的辐射波长(入射波长和发射波长)，因而它们可以根据所需激发和/或发射特性进行设计。另外，该纳米粒子应当允许有效地应用低强度或低光谱密度的光源。