专利名称：用于医药科学的化学上放大的响应策略的制作方法
技术领域：
本申请要求于2009年9月23日提交的美国临时申请号61/244，886的优先权，并通过引用明确地将其结合在此。本发明涉及一种用于非侵略性地诱发多光子过程并且将有意义的化合物释放到活体系统的局部区域的方法。
背景技术：
纳米颗粒包装的新兴技术提供了对有意义的化合物进行包装和递送的方式，这种方式提供了显著的优点，在一些情况下，递送某些类型的有效负载物，如药物制剂、抗体、以及标记化合物。许多药剂由于溶解度和生物利用率的问题易于降低疗效。纳米颗粒包装提供了一种改进其有效性的方式。通过对纳米颗粒的适当设计，可以提高药剂的血清稳定性 并且绕过溶解度的限制。纳米颗粒还提供了至少对于将其有效负载物定向递送到特定有意义的区域中的潜力。时常发生的是，使用一种亲和试剂，如一种外部附接到该纳米颗粒上的一个抗体，来将该纳米颗粒引向其所预期的位置。目前有多种多样的纳米颗粒可供使用和/或正处于研制阶段。一种特殊类型的纳米颗粒是树枝状化合物(参见，例如，Cheng, Y.，J. Wang, T. Rao, X. He, T. Xu, T.; 〃(树枝状化合物的药物应用用于药物递送的有希望的纳米载体)(Pharmaceutical applications ofdendrimers:promising nanocarriers for drug delivery)〃；生化与分子生物学(Front.Biosci. ) 13 (2008) 1447-1471)。可商购的树枝状化合物包括聚酰胺型胺(“PAMAM”)树枝状化合物以及聚丙烯亚胺(“PPI”)树枝状化合物。树枝状化合物的一些代表性实例以及它们的用途在美国专利号 6，579，906,6, 570，031,6. 545，101,6, 506，218. 6，464，971,6, 452. 053,6, 410，680、6，395，257,6, 365，562,6, 306，991,6, 288，253,6, 228，978,6, 224，898,6, 187，897、6，184，313,6, 113，946,6,083，708,6,068，835,5, 990，089,5, 938，934,5, 902，863、5，788，989,5, 736，346,5, 714，166,5, 661，025,5, 648，186,5, 393. 797,5, 393，795、5，332，640,5, 266，106,5, 256，516,5, 256，193,5, 098，475,4, 938，885 以及 4，694，064 披露。然而，使树枝状化合物形成纳米颗粒和/或微颗粒，没有完全解决这些树枝状化合物所携物质的生物利用率问题。随着过去十年纳米技术的快速发展，在聚合物生物材料方面存在着日益增长的兴趣，这些聚合物生物材料能够以一种受控的方式通过外部刺激远程进行拆装，但是在生理条件下它们却是稳定的(Wang, ff. ;Alexander, C.应用化学，2008，47，7804-7806)。不同的内部和外部刺激，如pH、特异性酶、温度、以及超声，作为释放机制一直在探究中。(参见，例如，Murthy, N. X. , M. ; Schuck, S. ; Kunisawa, J. ; Shastri,N. ; Frechet, J. M. J.美国国家科学院院刊，美国,2003, 100, 4995-5000 ；Veronese, F. M. S.
,0. ;Pasut, G. ;Mendichi, R. ; Andersson, L. ; Tsirk, A. ; Ford, J. ;ffu, G. ; Kneller, S. ; Davies, J. ; Duncan, R.，生物共辄化学，2005，16，775-784 ;Chung, J. E. Y.，M. ; Yamato, M. ; Aoyagi, T. ; Sakurai, Y. ; Okano, T. J. J.,控制释放(Controlled Release)，1999，62，115-127 ；Liu, S. Q. ; Tong, Y. ff. ; Yang, Y. Y.,生物材料，2005，26，5064-5074 ；Na, K. ; Lee, K.H. ;Lee, D. H. ;Bae, Y. H.，欧洲药理学杂志(Eur. J. Pharm. Sci. )，2006，27，115-122 ；Gao, Z.G. ; Fain, H. D. ; Rapoport, N. J.,控制释放，2005, 102, 203-222 ；Nelson, J. L. ; Roeder, B.L. ; Carmen, J. C; Roloff, F.;以及 Pitt，W.G.癌症研究 2002，62，7280-7283)。这些有希望的途径之一是使用光来触发聚合物的远程拆装(disassembly)(Goodwin, A. P. ;Mynar, J. L. ;Ma, Y. Z. ；Fleming, G. R. ; Frechet, J. M. J.美国化学会志2005，127,9952-9953)。光刺激尤其有吸引力，因为它能够以高的空间和时间精度来远程地应用一段短的时间。某种形式的光，如近红外(NIR)光可以深深地渗透进入组织中并且因此潜在地具有许多在活体内的应用(参见，例如，生物技术中的近红外应用(Near-Infrared Applications in Biotechnology) ；Raghavachari, R. , Ed.;实用光谱学系列 25 (Practical Spectroscopy Series 25) ；Marcel Dekker:New York, 2001)。双光子激发显微术(例如)已经被用作共焦的和反卷积显微技术的一个替代方案， 为三维成像提供了显著的优点。具体地说，双光子激发在活细胞的成像上是优秀的，尤其是在完整的组织，如脑片、晶胚、完整的器官、以及甚至整个动物内。与通过其他方法有可能的相比，双光子激发显微术以更大的深度在厚样品方面提供了优秀的光学切片。这种在组织内看见的能力展示了为了其他目的在一个组织和/或器官中使用双光子技术的实用性。三光子激发是一种相关联的非线性光吸收事件，这个事件可以按一种与双光子激发相类似的方式来发生。差异是三光子必须与荧光团同时相互作用以便制止(illicit)到这种受激的单线态的过渡。三光子激发的一个好处是，成功的吸收仅要求比双光子吸收大十倍浓度的光子，使得这种技术对于一些试验是有吸引力的。多光子现象允许非并行的时空控制，并且其中使用了更大的波长，还允许更深地渗透到混浊的本体介质如组织中。尽管这些现象已经对神经科学、显微学、以及立体成形术有着革命性的冲击，但是总体上非常困难以将这种技术在活体内应用以便刺激和/或递送生物材料、诊断剂(diagnostics)、和/或药物。为了充分利用这些优点的这种技术已经落在后面并且仍然存在一种对于可以有效响应于光(尤其是NIR光)的生物材料的未满足需要。目前还不存在强健的系统以便在活体内使用多光子-响应材料来递送有意义的有效负载物。
发明内容
一方面，本发明的特征为一种组合物，该组合物包括一种多光子响应要素，该要素共价地连接到一个自消融性的骨架亚单元上。在这个方面的不同的实施方案中，该多光子响应要素是一种双光子响应要素；其非限制性实例可以从溴代香豆素基团中得到，并且在此说明了其他的实例。在这个方面的一些实施方案中，该组合物进一步包括一种分子网状构造，并且可以进一步包括一种有效负载物。在不同的实施方案中，该分子网状结构可以包括丙烯酰胺要素和/或PEG要素。在一些实施方案中，该自消融性骨架亚单元是一种自消融性的树枝状化合物的低聚物，和/或可以包括一种组装的树状组织。在此说明了不同可能的自消融性的骨架亚单元。
在另一方面，本发明的特征是ー种包含了本发明的组合物的套件。在另外的方面，本发明的特征是一种将有效负载物递送到一个组织、或一个选定的位置中的方法，其中如在此说明的本发明的一种组合物(其中这种组合物包括ー种有效负载物)被递送到一个组织或一个选定的位置中，并且用一个适当的电磁辐射(例如光)的波长进行辐射，以便激活该多光子响应要素，这进而破坏了本发明的在选定的组织或选定的位置中的组合物，从而释放该有效负载物。在一些实施方案中，所使用的辐射是近红外光，在其他实施方案中它可以是UV光。在本发明的不同方面中，该有效负载物可以包括药齐U、干细胞分化因子、免疫原、和/或抗体。在另外ー个方面，本发明的特征是一种用于放大对于电磁辐射、或光，如UV光或近红外光的灵敏度的方法。在一些实施方案中，这个方面的特征是ー种包括多光子响应要素以及ー个自消融性骨架的组合物。在这个方面的一些实施方案中，这种组合物的特征进一歩是ー种分子网状构造，并且特征还可以是有效负载物。在此方面，然后用电磁辐射来照射该组合物，触发该多光子响应要素连同该自消融性骨架。在还具有ー种分子网状结构和/或一种有效载荷的一些实施方案中，这将会破坏该分子网状结构和/或释放该有效负载物。在仍另ー个方面，本发明的特征是一种制造如在此说明的本发明的组合物的方法。
图I展示了一种试验装置，这种试验装置用于展示多光子激发(MPE)的高的空间和时间分辨率。这张图片显示了在ー个光子(上面)和双光子(下面)激发之后染料的荧光。空间和时间的刺激控制可以通过使用双光子辐射来实现，这种辐射能够将本体浑浊介质渗透到ー个所希望的深度。双光子吸收(2PA)提供了非并行的3D空间和时间控制(Denk, ff. , Strickler, J. H.以及 Webb, ff. W.，双光子激光扫描突光显微(2-Photon LaserScanning Fluorescence Microscopy),科学(Science) 248，73-76 (1990))。使用两个相交的近红外(NIR)激光束，可以实现高精确度。仅在高NIR光密度区域中会发生激活，其中这两个束相交，并且不会在两个束的外面发生到ー个相当可观的程度。图2是展示了树枝状化合物的自消融性碎裂的一个简图，其中这些椭圆表示触发基团，而这些球表示可能的有效负载物。图3是展示了树枝状化合物的自消融性碎裂的一个简图，其中这些球表示触发基团而这些竖直的椭圆表示可能的有效负载物。图4是表示ー个第二代树枝状自消融性交联剂(换言之，ー种双排列的树枝状自消融性交联剂)的结构ー个简图。图5是ー个表示了简图，在ー种有效负载物的存在下装配有自消融性交联剂I的丙烯酰胺的反相乳液聚合。图6是表示通过IR-光触来发释放有效负载物的简图。图7是ー个表示树枝状自消融性交联剂I的合成的简图，其中化合物8与化合物11发生反应以便形成该第一代树枝状交联剂。在一步骤中用单保护的PEG ニ胺与甲基丙烯酰氯化物合成了化合物11。
图8是表示了关于自消融性交联剂I的触发基团结构的ー个简图。图9表示了触发基团的合成的ー个简图。图10是表示了聚酯化合物的结构的ー个简图，当这些羟基保护基团之一被双光子吸收断裂时这些化合物完全拆散(unravel)或破碎了。图11是表示了一种聚合物绳股(strand)(左)及其完全碎裂(右)的ー个简图。图12A是表示了乳液缩合法的ー个简图，这种方法可以被用于形成封装了 ー个有效负载物(亲水的或疏水的)的纳米颗粒或微颗粒。图12B代表了用聚合物绳股制成的ー种多光子响应纳米颗粒，这些聚合物绳股封装了ー个有效负载物并且当用双光子光的照射来直射时于是拆散。这个概念可以被认为是ー种光学性的纳米注射器(nanosyringe),在一位开业医师指向的时间和地点上能够释放一种高浓度的有效负载物。图13描绘了(A)在暴露于350nm光时聚合物在こ腈/H2O (9/1)中的降解持续了 限定的时间段，以及⑶聚合物2在照射之前(方块)，在こ腈/H20/Et3N (9/0. 5/0. 5)中照射15分钟(圆圈)吋、以及在15分钟照射后在37摄氏度保温24小时之后的GPC痕迹。图14描绘了聚合物2在CH3CN/H20(9/1)(圆圈)以及在CH3CN/H20/Et3N(9/0. 5/0. 5)(方块)中15分钟的UV照射接着在37摄氏度保温之后的降解。图15描绘了聚合物在こ腈/H20/Et3N (9/0. 5/0. 5)中在暴露于350nm光持续ー个限定时间段的降解。这些方块表示了 I分钟的照射，圆圈5分钟、三角形15分钟。图16描绘了聚合物在こ腈/H2O (9/1)中暴露于750nm光下并持续5小时且在37摄氏度保温时的降解。图17展示了纳米颗粒的配制，它们的降解以及光触发来释放它们封装的尼罗红有效负载物的。图18描绘了封装在聚合物纳米颗粒内以及在用350nm光照射时(使用540nm激发在630nm下监控的)的尼罗红的荧光强度。图19描绘了封装在聚合物纳米颗粒内以及在用750nm光照射递增20分之后(使用540nm激发在630nm下监控的)的尼罗红的突光强度。图20表示了用ー种4-溴代-香豆素(IGM)多光子响应要素(具有増加的效率)合成的聚合物。图21表示了一种自消融性聚合物的结构。图22表示了在带有多个溴代香豆素基团的自消融性聚合物的合成中所涉及的步骤。这个光子保护基团在用SOOnm的光进行双光子照射时被有效地断裂了。图23表示ー个双光子响应要素的结构。图24表示用于合成ー种包括多光子响应要素的交联剂的方法和步骤。图25a_25c表示展示了双光子响应要素响应于800nm照射而断裂的数据。图25a中，描绘了多光子响应要素+交联剂的NMR曲线。图25b和25c显示了在NMR和紫外-可见光之后多光子反应后的交联剂。图26再现了通过含多光子响应要素的交联剂来配制的水凝胶的照片。图27a和27b描绘了通过交联剂与多光子响应要素配制成的低毒性水凝胶的分析結果。在图27a中描绘的结果表明用本发明的ー种多光子响应单元来合成的単元水凝胶是没有毒性的，当将未经处理的在3. 5天中细胞生长的量值与有和没有照射的多光子响应要素的水凝胶的存在下，以及与没有多光子响应要素(有和没有照射)的ー种PEG-丙烯酸酯水凝胶相比较的时候。当与阴性对照相比较时所有这些处理均显示了生长。该凝胶使用MTT-毒性分析还显示了很少的或没有毒性，将介质単独地、介质加上照射、水凝胶、以及用照射处理的水凝胶进行比较。图27b是使用MTT-毒性分析的细胞生存能力的图示。图28描绘了ー种聚酯骨架，这种聚酯骨架将在其羟基保护基的脱保护时拆装。图29描绘了用于生产该自消融性聚酯骨架的方法。图30描绘了将在去除保护基团时分解的几种聚酯和聚碳酸酯骨架，这可以与本发明一起使用。
具体实施例方式本发明的不同实施方案提供了用于封装化合物和/或其他物质(例如，有效负载 物)并且用于这些有效负载的光学激活和/或释放的方法、化合物、以及配制品。在本发明的一些实施方案中，多种方法、化合物以及配制品被非侵略性地用在组织以及活体内部，具有对先前难以达到的深度和位置的控制。本发明的一些实施方案还允许对于多光子驱动的过程进行放大，这样使得一个单ー的多光子吸收事件在响应时可以产生多个事件，此外具有非侵略性地做到这些的能力并且具有ー种对于在浑浊介质(如组织内)先前难以达到的深度和位置的控制。此类方法可以例如大大增加了一位开业医师在组织内进行分析的能力。本发明的实施方案的潜カ是大而广的，从而允许先前侵略性的程序非侵略性地进行，并且允许先前难于接近的目标位置特定地并且准确地接近，从而用于如治疗和/或诊断的目的。本发明的一些实施方案提供了能够提供对于多光子照射的放大响应的聚合物。在一种聚合物的合成之中或之后将ー个多光子响应部分(moiety)反复地嵌入在这种聚合物中。具有多光子响应要素的聚合物可以进而被用于材料、纳米颗粒、和/或微颗粒的形成。当这些多光子响应部分同时吸收例如两个光子时，在该分子部分中的变化使该聚合物分解并且可以随后引起一种多米诺效应，这种效应可以拆散整个材料、纳米颗粒和/或微颗粒。这与ー种网状物类似，其中这些交联的绳股可以选择性地移开一段距离，从而允许陷在该网状物内的物质逃离这些残存的绳股，这些残存的绳股它们本身不能再封闭前者的负荷物(cargo)ο因此,当多光子响应部分被结合到材料、纳米颗粒和/或微颗粒(在它们的合成过程中)，它建立了对多光子光刺激的灵敏度，并且这进而允许在选定的目标位置处温和地触发这些材料、纳米颗粒和/或微颗粒的碎裂。本发明的许多实施方案还将自消融低聚物结合在根据本发明形成的并且使用的这些材料、纳米颗粒和/或微颗粒的结构中。这些自消融低聚物通常直接亦通过其他自消融低聚物而连接到这些多光子响应要素上。因此，当通过吸收辐射来触发该多光子响应要素吋，这进而可以激活到这些自消融低聚物的变化。本发明的一些实施方案提供了激活穿过混浊介质(如在一种有机体内)的过程的能力，非侵略性具有先前难达到地对深度和位置的的控制。这利用了ー些形式的光，如近红外光，滲透混浊介质(如组织)的能力的优点。在本发明的这些实施方案中，当ー种多光子响应要素被重复地构建到ー种材料、纳米颗粒和/或微颗粒的正是这个结构中，同时吸收来 自ー种适当光原的多光子辐射时，这启动了在该多光子响应要素中的激活的变化，这些变化破坏了这种材料、纳米颗粒和/或微颗粒的结构，从而使其几乎在由该开业医师选择的精确时间和位置上分解。这个过程可以进而激活了该有效负载物(例如，改变了包括ー种荧光分子的有效负载物的荧光曲线)，或可以允许该有效负载物激活ー个在释放点处发生的过程(例如，ー种包括酶的有效负载，这种酶现在能够断裂附近的酶解物)。本发明的一些实施方案提供了产生ー种放大多光子驱动过程响应的ー种能力；这种放大的响应可以非侵略性地产生，甚至在本体浑浊介质下，如在一个活体的组织内。通过适当的辐射触发这些被附接到自消融性的交联剂上的多光子响应要素(其中这两者均被结合到材料和/或聚合物中)放大了(或产生了)它们集合的光敏度并且允许在目标位置处高度敏感的被触发的碎裂。包括这种自消融性交联剂连同多光子响应要素的材料和/或聚合物可以进而包括纳米颗粒和/或微颗粒的部分。本发明的一些实施方案提供了自消融低聚物以及自消融低聚物策略。此类低聚物和/或策略可以用于本发明的实施方案中以便产生对于多光子照射极灵敏的更高有序的分子组件(本体材料，纳米颗粒和/或微颗粒)。ー个单一事件-触发基团的断裂-产生了导致该结构显著破裂的多个裂解，因此在开业医师的选择的时间和位置处递送该有效负载物。因此，本发明的多个实施方案能够进行对先前难达到的对材料、物质、以及过程的光学远程控制和/或激活。图10展示了当羟基保护基团之一被双光子吸收断裂时聚酯将完全拆散或破碎的ー些实例。新颖的自消融低聚物它们本身也可以作为本发明的实施方案的特征。根据本发明合成的材料、纳米颗粒、和/或微颗粒可以仅仅结合在本发明中所说明的仅自消融低聚物，或者它们可以结合任何适当的自消融低聚物。已经报告了早期的使用光激活的自消融低聚物的工作。Shabat在〃自消融性树枝状化合物(Self-immolative Dendrimers) 〃 (2003)应用化学，国际版(AngewandteChemie-International Edition)42, 4494-99中说明了使用一种邻-硝基节基基团作为一种光敏触发器。早期的研发自消融低聚物(尽管不是光敏的那些)的工作已经产生了可以是分支的(图2)或线性的(图3)树枝状结构(參见，总体上，Amir, R. J.，Danieli, E. andShabat, D.;〃接收物-放大物，自消融性树枝状配置(Receiver-amplif ier, self-immolative dendritic device)"; (2007)欧洲化学(Chemistry-a European Journal；13, 812-21 ；Amir, R. J. , Popkov, M. , Lerner, R. A. , Barbas, C. E. and Shabat, D.;"通过分子〃OR〃逻辑触发器进行门控的药物前体激活(Prodrug activation gated by amolecular"0R"logic trigger) (2005)应用化学，国际版 44，4378-81 ；Amir, R. J. andShabat, D.; 〃通过多种酶触发的自消融性树枝状化合物的生物可降解性(Self-immolativedendrimer biodegradability by multi-enzymatic triggering) ; (2004)化学通讯(Chemical Communications) , 1614-15 ；Amir, R. J. and Shabat, D.; 〃多米诺树枝状化合物(Domino dendrimers) 〃 (2006)聚合物治疗I :聚合物作为药物、轭合物、以及
因递送糸统(Polymer Therapeutics I:Polymers as Drugs, Conjugates and GeneDelivery Systems) 192, 59-94；ffeinstain, R. , Sagi, A. , Karton, N. and Shabat,D.;自消融性梳子形聚合物通过单个刺激事件释放多个侧报告基团(Self-immolativecomb-polymers:Multiple-release of side-reporters by a single stimulus event)(2008)欧洲化学 14, 6857-6861 ；Sagi, A. , ffeinstain, R. , Karton, N. and Shabat, D.;"自消融性聚合物(Self-immolative polymers)";美国化学会志(2008) 130, 5434 ；Amir, R.J.，Shabat, D;美国专利申请号US 2006/0269480)。这些树枝状化合物是特征为大量官能团的明确定义的合成高分子。它们的明确定义的结构将它们与许多其他类别的纳米颗粒和/或微颗粒区分开。总体而言，树枝状化合物是用从ー个内芯辐射出的多个重复单元合成的分子。重复单元的每个排被称为“代”。这个过程(被分类为“会聚的”或“发散的”)产生了从该中央内芯放射的、高度分支的大分子。从该中央内芯向外合成了分叉的树枝状化合物。树枝状化合物能够以多种尺寸和分子量进行制造，并且可以包括多个可用来携帯多个有意义的分子的内空腔。还可以将树枝状化合物调整为具有均匀的或分散的官能度，并且可以进一歩关于表面部分、内部部分、以及溶剂相互作用进行调整。树枝状大分子还可以用于在化学的或酶的触发之后对分子的作用进行放大。结 合了 2，6-双(羟甲基)-对苯甲酚单元和氨基甲酸酯连接的第二代树枝状化合物(換言之，具有两个低聚物排列的树枝状化合物)已经被合成了并且证明了经受住触发的拆装(參见，例如图2)。触发基团(时常通过ー种酶)的裂解引发了ー种自发的环化作用以便形成ー种N，N’-ニ甲基脲衍生物。所生成的苯酚然后经受ー个双1，4-醌的甲基化物重排，接着发生自发的脱羧基作用。然后将这些环化/重排步骤重复以释放四个芘报告分子。还成功地合成了具有同样的通用结构(带有八个4-硝基苯胺报告分子)第三代自消融性树枝状化合物。因此，更高代的自消融性树枝状化合物提供了更高的信号对输出的比率。作为结果，单个事件-触发基团的断裂-产生了多个输出，并且该信号对输出的比率可以通过控制分支的程度进行调谐。因此，在本发明的某些实施方案中，此类自消融性策略可以被用于产生具有对于多光子照射灵敏度提高的更高有序的分子组件(材料、纳米颗粒以及微颗粒)。单个事件-触发基团的断裂-产生了导致总体结构与其先关联的网状我的裂变的多个断裂。用于交联具有ー种分子网状物的这些绳股的自消融性交联剂有助于ー种分子网状物的快速而受控的分解。在本发明的实施方案的ー些方面中，结合了这些自消融低聚物的结构包括ー种树枝状结构。本发明的一些实施方案提供了用于合成和使用包括ー个或多个有效负载物的纳米颗粒和/或微颗粒的方法，由此这种或这些包装的有效负载物可以在收到ー个光学信号(通常ー个多光子刺激)时从这些纳米颗粒和/或微颗粒的聚合物结构中释放出，这引起了这些颗粒的分子网状物的自消融性破裂，由此释放处这种或这些有效负载物。通过如此产生一种可以使用能够渗透组织的光波长来远程释放的分子网状物，包括在该有效负载物中的化合物可以按开业医师的考虑被非侵略性地激活和/或释放在活体系统内部，具有对先前难达到的深度和位置的控制。这种远程控制的潜カ是大而广的从而，允许先前侵略性的程序非侵略性地进行，并且允许先前难于接近的目标位置特定地并且准确地达到，从而用于如治疗和/或诊断。本发明的实施方案提供了通过纳米颗粒和/或微颗粒用于递送生物药剂(即，一种或多种有效负载物)的一种宽广地带有小面的策略(broadly faceted strategy),涉及这种或这些有效载荷在这些纳米颗粒和/或微颗粒之内的螯合或包封。在本发明的这些传授内容之前，频繁地在这种途径中涉及的小颗粒的类型是纳米凝胶体、微凝胶体、纳球、微球、聚合物微粒、和/或聚合的脂质体。总体上，在这些纳米颗粒中活性化合物的保留通过物理俘获或通过热力学力，如疏水性相互作用，来实现。在以下文献中说明了使用带有主要例如由聚(β_氨基酷)类或聚(邻酷)组成的缓慢地可降解的壳的微珠粒(Wang，C，Ge, Q. , Ting, D. , Nguyen, D. , Shen, H. -R. , Chen, J. , Eisen, H. N. , Heller, J. , Langer, R. andPutnam, D.; 〃用于提高DNA疫苗递送的分子上工程设计的聚(邻酷)微球(Molecularlyengineered poly (,ortho esterノmicrospheres for enhanced delivery of DNA vaccines;〃；自然材料(Nature Materials) (2004)3，190-196)。此类微球可以使用一种水_油_ 7jC双乳液法方便地由ー种预形成的聚合物来进行制备。类似地，大量的预形成的疏水聚合物在多种方法(被称为纳米沉淀和双乳液缩合)中被用来封装疏水性药物或亲水性大分子(Bilati, U. , Allemann, E.和Doelker, E.;〃用于将蛋白质封装在生物可降解的纳米颗粒中的基于纳米沉淀对乳液的技术以及与该方法相关联的稳定性问题(Nanoprecipitationversus emulsion-based techniques for the encapsulation of proteins intobiodegradable nanoparticles and process-related stability issues) ;〃AapsPharmscitech (2005)6, E594-604)。本发明的传授内容是与如此说明的这些小颗粒大不相同的，并且在这些颗粒上通过将多光子响应单元和自消融低聚物组合在所限定的结构中得到改进，这些结构对包封这种或这些有效负载物的分子网状物提供了多光子控制。因此本发明的一些实施方案的特征是从自消融性枝晶结构得到的选定的概念与未结构化的聚合物进行组合以便提供纳米颗粒和/或微颗粒，这些纳米颗粒和/或微颗粒但仅当被多光子照射触发的时候可以被快速组装。本发明的一些实施方案在构造自消融性树枝状化合物，如莎芭特(Shabat)等人说明的那些(參见前面)，通过进一歩添加聚合物以便将多份的分子复制机械地捕获在这些纳米颗粒和/或微颗粒之内时得到了改进，这与每个有效负载物分子被共价地偶联到ー个多光子响应部分上相対。在本发明的一些实施方案中，包括多光子响应要素的自消融性树枝状交联剂被用于丙烯酰胺的反相乳液聚合中以便形成ー种分子网状结构，从而形成纳米颗粒和/或微颗粒。此类纳米颗粒和/或微颗粒还可以被设计为包括ー种或多种有效载荷，并且还可以包含ー种或多种有效负载物。在许多实施方案中纳米颗粒的组装的最终步骤可以在偶合的多光子响应要素和自消融低聚物、这种或这些有效负载物、以及该分子网络的这些组分，例如丙烯酰胺，的同时存在下进行。本发明的一些实施方案的一优点是这些纳米颗粒和/或微颗粒的最终组装可以在不应使这种或这些有效负载物的组分变性或以其他方式破坏的条件下发生。本发明的一些实施方案的一个优点是这种或者这些有效负载物不共价地连接到它被包含在其中的分子网络的任何一部分上。本发明的一个显著优点是对于机械俘获机制的依赖(reliance)减轻了开业医师根据每种所希望的有效负载物来定制ー种选择性多光子化合物的化学性的需要。这使得一种非常通用的策略能够用于有效负载物递送。
在本发明的其他实施方案中，不同于丙烯酰胺的聚合物可以被附接到本发明的这些自消融性树枝状交联剂以及多光子响应要素上。这样ー种聚合物是缩醛化的葡聚糖。可以使用的ー种非丙烯酰胺网络的另ー个实例是聚乙ニ醇(PEG)。对于本发明的一些实施方案，优选的是具有高的双光子作用截面的多光子响应要素，通常约 IGM (格佩特-梅耶(Goeppert-Mayer)，GM ； lGM=10-50cm4 · s/ 光子)。光子保护基团(PPGs)最初作为用于有机合成的保护基团得以发展。然而，今天PPGs跨越了从释放神经递质、离子、药物、活质分子像蛋白质和酶17到商业化学品，例如香料，的整个应用范围(Miranda, K. Μ.，Nagasawaj H. Τ· and Toscano, J. P. ; 〃HN0的エ体(Donors of HNO) 〃；医药化学的热门话题(Current Topics in MedicinalChemistry) (2005) 5，647-664 ；Pavlos, CM.，Xuj H.和 Toscano, J. P. 〃一氧化氣的光敏前体(Photosensitive precursors to nitric oxide) 〃；医药化学的热门话题(2005)5，635-645 ;Specht，A.，Ziarellij F.，Bernard, P.，Goeldnerj M.和 Peng, L ;"用于络合不耐光的胆碱配体的合成受体的对位磺化的杯芳径(para-Sulfonated calixarenes usedas synthetic receptors ior complexmg photolabile cholinergic ligand) ; i而士化学化报(Helvetica Chimica Acta) (2005) 88，2641-2653 ;Herrmann，A.; 〃挥发物在温和反应条件下的受控释放从天然的到日常制品(Controlled release of volatiles under mild reaction conditions:From nature to everyday products;;应用化*子，国际版(2007) 46，5836-5863)。这种PPG使用的选择取决于考虑的系统，并且必须针对每种具体应用而进行定制。已经存在关于单光子PPGs (OP-PPGs)的发展以及这些OP-PPGs释放有意义的分子的应用的广泛研究(Millar，A. G.，Zucker, R. S.，Ellis-Daviesj G.C. R.，Charlton, M. P. and Atwood, H. L ; 〃在阶段的和滋补的突触上神经递质释放的 丐 W 敏度的差异(Calcium sensitivity of neurotransmitter release differs atphasic and tonic synapses)；"神经科学杂志(Journal of Neuroscience) (2005)25，3113-3125 ;Falvey，D. E. and Sundararajanj C; 〃基于电子转移化学作用的光可去除的保护基团(Photoremovable protecting groups based on electron transferchemistry)";光化学和光生物科学(Photochemical and Photobiological Sciences)(2004) 3, 831-838 ；Corrie, J. E. T. and Barth, A.;〃(脱羧基是将笼状的钙试剂光分解的
ノ Decarboxylation is a major pathway in photolysis of caged calciumreagents";生物物理学杂志(Biophysical Journal) (2005) 88，340a_340a)。然而，双光子PPG (TP-PPG)的发展仍然处于它们的初期。尽管缺乏TP-PPG，但是它们的应用被在生物科学中得到复制(Furuta，T.，Wang, S. S. H.，Dantzkerj J. L，Dorej T. Μ.，Bybeej W.J. , Callaway, E. M. , Denkj W. and Tsienj R. Y. ; Brominated 7-hydroxycoumarin-4-ylmethyls:Photolabile protecting groups with biologically useful cross-sections fortwo photon photolysis";美国国家科学院院刊(Proc. s Natl. Acad. Sci )美国(1999)96，1193-200 ;Tsien，R. Y.，Miyawakij A.，Zachariasj D.，Lev-Ramj V.，Llopisj J.，Baird, G ，Zlokarnikj G.，Li，W. H.，Furuta, T.和Dorej T.; 〃用于观察并且探索信号转到的新分子(New molecules to peek and poke at signal transduction) ;Jou rnal of GeneralPhysiology (1999) 114，3A-3A ；Aujard, I.，Benbrahimj C，Gougetj M.，Ruelj 0.，BaudinjJ. B. , Neveu, P. and Jullien，L.; 〃具有红移吸收的邻硝基苄基不耐光保护基用于ー和ニ光子激发的合成以及解除截面(o-Nitrobenzyl photolabile protecting groupswith red-shifted absorption:syntheses and uncaging cross-sections for one—andtwo-photon excitation)";欧洲化学杂志(Chemistry-a European Journal) (2006)12，6865-6879)。使用近红外辐射的ー个有吸引力的方面是其渗透并且深深地蔓延到浑浊介质中的能力；然而，尽管TP-PPG的现有应用已经集中在薄层设置的使用上。可以在本发明中的实施方案中使用的一种近红外不稳定的保护基团的一个非限制实例是溴代-香豆素类；一种得到确认类别的双光子保护基团(參见，例如Furuta，T.，Watanabe, T. , Tanabe, S. , Sakyo, J. and Matsuba, C.具有改进的光化学特性的核碱基的光触反物(Phototriggers for nucleobases with improved photochemical properties.)有机快报(Organic Letters) (2007) 9,4717-4720)。此类化合物当被用作ー个双光子可去除光子的保护基团时具有一种经证明的成功的跟踪记录，这是在核碱基(nucleobase)的情况下(Almutairi, A. , Rossin, R. , Shokeen, M. , Hagooly, A. , Ananth, A. , Capoccia, B. , Guillaudeu, S. , Abendschein, D. , Anderson, C. J. , Welch, M. J.和 Frechet, J. M. J.; 〃 用于非侵略性血管发生成像的生物可降解的树枝状发正电子的纳米探针(Biodegradable dendriticpositron-emitting nanoprobes for the nonmvasive imaging of angiogenesis);、美国国家科学院院刊美国(2009 ) 106，685-690 )以及在脑细胞中释放谷氨酸的情况下(Aimutairi，A. , Guillauaeu, S. J. , Berezin, M. Y. , Achiiefu，S. and Frechet, J. M. J.; 用于近红外荧光寿命和強度成像的生物可降解的PH-感测树枝状纳米探针(BiodegradablepH-sensing dendritic nanoprobes for near-mfrared fluorescence lifetime andintensity imaging);"美国化学会志(J Am Chem Soc) ; (2008) 130,444)。溴代-香豆素已经被用于合成树状结构，用干与本发明的一些实施方案一起使用。当处于其氨基甲酸酯的形式(图8)吋，已经显示了在使用高作用的截面(740nm下的O. 95GM以及800nm下的O. 37GM)的双光子IR光分解时溴代-香豆素释放出了胺(Almutairi等人，美国化学会志(2008))。作为ー种多光子响应要素有用的化合物的合成在图9中进行了说明，化合物13。它可以从市售的4-溴代间苯ニ酚14通过使其与こ基4-氯代こ酰こ酸酯发生反应以便给出化合物15获得。15的水解将会提供希望的化合物13。为了将该香豆素触发基团安置在树枝状交联剂I上，化合物13通过使其与对硝基苯基-氯代甲酸酯发生反应而被转化成化合物16。大量具有高作用截面(1-6GM)的其他有希望的双光子保护基团是目前可获得的，可以与本发明一起使用(參见，例如，Gug, S. , Bolze, F. , Specht, A. , Bourgogne, C，Goeldner, Μ.和Nicoud, J. F.;对于双光子解除作用的光可去除基团的分子工程(MolecularEngineering of Photoremovable Protecting Groups for i'wo-Photon Uncaging);攸用化学国际版(Angewandte Chemie-International Edition) (2008) 47,9525-9529)。为了共价地释放活质分子已经研究了在神经科学、荧光显微术、细胞生物学、以及光敏疗法中使用的具有大的双光子作用截面的其他双光子系统。然而，在前面的研究中，将有意义的分子(即，这种或这些有效负载物)直接或共价地连接到包含该双光子部分的结构上。本发明的实施方案在那个技术上通过将多份的这种或这些有效负载物的复制陷入在一个纳米颗粒和/或微米颗粒中通过用由聚合物构建的一种网状物来有效地包围它们，但是允许这种网状物在开业医师选择的位置和时间上共价地进行光拆散，而得到改进。因为这种分子网状结构的分子结构建立在了自消融性原理上，所以一种单一的多光子吸收事件的作用引起了多于一个键的碎裂，并且因此该自消融性结构放大了这个吸收事件的整体作用。在使用多光子响应部分的一些实施方案中，使用了双光子响应部分。通过要求多光子刺激或双光子刺激，已经将一种添加的控制要素加入到该体系中，这个体系可以在一个具体位置要求高的局部强度，而在别的地方具有可忽略的释放。在本发明的一些实施方案中，偶联到自消融性树枝状交联剂上的多光子响应元件，如图4中显示的示意性结构，在先于本发明存在的那些上进行了改进。如在图4中示出的自消融性连接物可以进一步被用于丙烯酰胺的反相乳液聚合(图5)中以便形成新颖的纳米颗粒和/或微颗粒。因此，本发明改进了水凝胶纳米颗粒的现有的形式(例如，Cohen, J. A. , Beaudette, T. Τ. , Tseng, ff. ff. , Bachelder, Ε. Μ. , Mende, I. , Engleman, Ε.G.和Frechet，J. Μ. J.在体内通过抗原负载的pH-敏感的水凝胶颗粒的T细胞激活粒径的影响(T-Cell Activation by Antigen-Loaded pH-Sensitive Hydrogel Particles in Vivo:The Effect of Particle Size.)生物共辄化学(Bioconjugate Chemistry)20, 111-119 (2009) ；Cohen, J. L. , Almutairi, A. , Cohen, J. A. , Bernstein, M. , Brody, S.L.，Schuster, D. P.和Frechet, J. M. J.用细胞穿膜肽功能化的酸可降解的颗粒的增强的细胞渗透(Enhanced cell penetration of acid-degradable particles functionalizedwith cell-penetrating peptides.)生物共辄化学 19，876-881 (2008))。在本发明的一些实施方案中，通过聚乙二醇(“PEG”)链将能够被聚合的丙烯酰胺基团引入并且连接到包括多光子响应元件的交联剂以及自消融性交联剂的内芯上。这些PEG链还可以为了改进的水溶性以及与反相乳液聚合的相容性而被改性。参见图4和图5，在一种水可溶的有效负载物(例如，一种酶或APA)的存在下丙烯酰胺与用一种丙烯酰氨基基团功能化的交联剂I的反相乳液共聚导致了带有俘获的有效载荷的自消融性纳米颗粒的形成(图5)。在常规树枝状化合物中，一个触发事件可以导致一个键的断裂(信号对输出之比等于I)。在本发明的一些实施方案中，单个触发事件导致断裂的键的数目将等于在树枝状交联剂的情况下的分支的数目，或者等于在线性聚合物交联剂的情况下单体单元的数目。使用IR光的照射可以因此被用于触发该微颗粒内交联剂的广泛碎裂，从而导致该微颗粒的“膨胀”以及随后其有效负载物的释放(图6)。有一种收集和放大响应的能力的系统，如本发明的那些，使用偶联到自消融低聚物上的多光子响应的特征连同对于一种开业医师来轻易包装有意义的有效负载物的能力，迄今为止并没有得到发展。因此，根据本发明，描述了多个程序以便提供具有一种放大的、高灵敏的、对于非侵略性的多光子照射产生响应的材料。本发明的一种途径是将自消融性低聚物作为交联剂结合到材料、纳米颗粒和/或微颗粒中以便放大它们对于光的灵敏度，并且允许在定向位置中高度灵敏的以及触发的碎裂。当多光子响应元件与自消融低聚物以一种特殊的方式一起被结合在一种材料、纳米颗粒和/或微颗粒中时，当被适当的照射触发时它们可以引起这种材料、纳米颗粒和/或微颗粒内的一连串变化。这种策略使得能够对多种材料、物质和过程(取决于该有效负载物，它可以包括一种酶、催化剂、发光分子，等等)的光学和远程控制和/或激活，具有先前难达到的控制(尤其是关于渗透深度)。这些多光子响应要素以及自消融低聚物可以形成一种类似于骨架的聚合物结构，如图3中所描绘的，或者它们可以被用于一个树状结构中，如图2中的。在另一个途径中，多光子响应要素可以被直接结合在材料的聚合物骨架之内，其中它们能够同时吸收两个光子以便启动在一个更高的有序的组件内的一连串变化。骨架形式和树枝状形式两者或者它们的组合可以进而被用作本发明中分子网状结构中的交联剂。本发明的实施方案进一步提供了在一种有机体内激发过程通过非侵略性地释放一种或多种有效负载物来发生，具有一种对先前难达到的深度和位置的控制。在本发明的一些实施方案中，当被重复地构建到一种材料、纳米颗粒和/或微颗粒的分子网状结构中的一种单响应的分子单元能够同时吸收两个光子的时，该分子单元内的变化使得该材料、纳米颗粒和/或微颗粒的分子网状结构几乎在由本发明的开业医师所选择的精确时间和 位置处分解，是通过这些交联剂的破坏发生。另外，本发明的实施方案还提供了具有放大多光子照射响应的聚合物连同材料、纳米颗粒和/或微颗粒。在一个非限制的实例中，当被重复地嵌入到一种聚合物(如用于构件材料、纳米颗粒和/或微颗粒的一种聚合物)中的单响应分子单元同时吸收两个光子时，在该分子单元内的变化于引起了一种多米诺效应，这个多米诺效应拆散了作为一个整体的整个材料。单一的双光子吸收效应通过该分子网状结构而被放大，因为它触发了该分子网状结构的自消融性特性，从而导致了这些网状结构的分解。因此，单个事件，双光子照射的吸收可以产生多个事件，从而导致释放出了一个或多个有效负载物，并且这种或这些有效负载物的释放进而可以激发多个事件。本发明的实施方案可以产生对于双光子非侵略性地驱动的过程的放大的响应，甚至在本体浑浊介质之下，如在一个活体的组织内。本发明能够进行对先前难达到的材料、物质以及过程的光学远程控制和/或激活。即使减弱双光子照射，本发明中固有的放大允许尽管减弱却有着本发明的功能。在本发明的一些实施方案中，来自这种或这些有效负载物的收集性的响应还放大了这种所希望的效果，从而使得整个系统灵敏更多倍。因此，在本领域(其中可以强制一位开业医师搜索小量值的单一的双光子吸收事件)，在本发明的实施方案中，通过谨慎选择适当的一种或多种适当的有效负载物可以放大这种效果。因此，当多光子照射吸收引起根据本发明的传授内容制造的分子网状结构的破坏时，释放出了一种或多种有效负载物，这种或这些有效负载物可以进而触发多个过程或事件。在一个非限制的实例中，可以将纳米颗粒的一个组合用于以下的地方，其中在一个设置(set)中的这种或这些有效载荷可以包括一种发光的酶，并且在其他设置中的这种或这些有效负载物可以包括该酶的酶解物。少量的多光子吸收事件然后可以导致一种显著的突然发光，因为酶和酶解物被联合。在另一个非限制性实例中，这种或这些有效负载物可以由多种抗体组成。在这种情况下，一个单一的多光子吸收事件可以释放出多个能够在释放点结合多种抗原的抗体。这与以下的情况形成鲜明的对比，其中一个附接在抗体上的单一的双光子标签释放出仅一个单一的抗体。
又另一个实例是由小分子抗癌药物组成的一个或多个有效负载物。参见例如Schoell, I. , G. Boltz-Nitulescu, and E. Jensen-Jarolim. 2005, 〃具有特别关注 I 型过敏症的治疗的新颖的颗粒抗原递送系统的综述(Review of novel particulate antigendelivery systems with special focus on treatment of type I allergy)^,控制释放杂志(Journal of Controlled Release) 104:1-27。根据本发明的多个实施方案，提 供了多种材料和/或分子网状结构，它们具有一种放大的、以及因此高密度对于非侵略性的多光子照射产生的响应。本发明的一种途径是将自消融低聚物交联剂结合到包括网状结构形成的纳米颗粒和/或微颗粒的材料中以便放大它们对于光的灵敏度，并且允许在目标位置中高度灵敏的以及触发的碎裂。当以这样一种方式将多光子响应分子单元结合在一种材料、纳米颗粒和/或微颗粒中时，它们可以引发在该被触发时的材料、纳米颗粒和/或微颗粒内的一连串变化，从而破坏了该材料、纳米颗粒和/或微颗粒的结构。这种策略能够光学且远程控制和/或激活材料、物质和过程(其中在先前是难达到的控制，尤其是关于渗透深度)(取决于有效负载物，例如一种酶，催化齐U、APA等)，连同使得能关于该多光子吸收事件放大的一种响应。本发明的方法和化合物可以针对非侵略性的外科手术、药物递送、诊断技术、以及非侵略性的缝线去除、连同其他技术(如可注射的、在用双光子照射时硬化的植入物)来施力口。当偶合到多光子响应元件上的自消融性系统被用作负载有生物活性试剂的纳米级或微米级水凝胶中的交联剂时，释放和活性有效负载物(例如酶)将被IR-光的吸收所触发。通过形成一种包围这个或这些有效负载物的笼，这个笼可以是远程非拆开的，本发明提供了一种“定位和释放”技术，能够将被封装在一个纳米颗粒或微颗粒中的负荷物有效递送到特定区域中。本发明克服了迄今为止已经增加了很多的困难的配送(logistical)问题，这些困难是与许多药物递送系统，如血清稳定性以及短的储存寿命，的商业化与生俱来的。本发明为本领域的制药厂工人提供了以一种更准确且更成本有效的方式来递送药物的方法连同提供用于估计它们性能的装置。本发明提供了诊断领域中的优点，其中它可以被用于提高疾病的早期诊断，这进而改进了成功治疗的可能性。尽管双光子成像，由于其固有的穿透力，可以被用于直接对组织内的事件和条件进行成像；但是本发明提高了该技术的能力。通过提供一种非线性和放大的响应，本发明提高了使用双光子成像的能力。如果本发明的纳米颗粒和/或微颗粒通过亲和到一个有意义的区域，例如一种转移肿瘤的位置，而进行定位，则本发明的放大的响应增加了检测的容易性。对本发明而言适用的这些应用通过本发明的用于化学设计、合成以及工程设计而容易地调整这些材料的尺寸、化学性质、拓扑结构、以及生物学响应的能力而得到改进。在同一纳米颗粒中病毒颗粒、DNA、蛋白质、以及辅助剂的封装，可以帮助实现最佳的细胞毒T淋巴细胞(CTL)响应以及抗体响应，通过分裂这些疫苗组分直到它们达到目标系统，从而将它们递送到一种特殊类别的细胞和/或通过辅助它们经由所希望的路径呈递。此外，随着新辅助剂的发展，基于基因的疫苗以及到达接种疫苗的其他多模式途径，变得逐渐重要的是使用针对这些新颖的免疫途径专门定制的载体。应该理解的是仅出于清楚的原因在多个单独的实施方案的上下文中说明的本发明的某些特征可以结合在一个单一的实施方案中作为本发明的一部分来提供。在另一方面，出于清楚的目的在一个单一的实施方案的背景中说明的本发明的不同的特征还可以单独地或以任何适合的子组合进行提供。尽管在此已经显示并说明了本发明的优选实施方案，但是本领域的普通技术人员将清楚的是仅作为举例而提供了此类实施方案。本领域的普通技术人员现在将会想到众多变体、变化、以及替代，而不背离本发明。应该理解的是，在此说明的本发明的实施方案的不同替代方案可以用于实施本发明。预期的是以下权利要求书限定了本发明的范围以及由此覆盖在这些权利要求和它们的等效物的范围内的方法和结构。在此说明性描述的本发明可以适合在不存在任一种要素和多种要素、任何一种限制或多种限制的存在下来实施，它们并未单独在此披露的。因此，例如，术语“包括了”、“包含了”、“含有了”等应该是广义地并且没有限制地被阅读。此外，尽管本发明的多个要素已经与本发明的组合物和/或方法(包括许多单元)一起被宽泛地限定，具体地说实施方案，单独的单元可以作为“由该单独的单元组成”或“主要尤其组成”而提出权利要求。 另外，在此使用的术语和表达已经被用作说明的术语并且没有限制性，并且并非旨在使用此类术语以及表达而将本发明示出的任何等效物或其一部分排除在外，但是将认识到的是提出权利要求的本发明的范围之内的不同的修改是有可能的。因此，应当理解的是尽管本发明已经通过优选的实施方案和任选的特征确切地进行了披露，但是本发明实施的且在此披露的改变和变体可以由本领域的普通技术人员容易地做出，并且此类修改或变体被认为是在此披露的本发明的范围之内。已经宽泛地和概括地在此对本发明进行了说明。落在总的披露内容之内的更窄的种类和亚属的分类中的每个也形成了这些发明中的一部分。这在这些发明中每个的概括性说明内包括一个条件或负面限制，它将允许从该属类中去除任何主题物质，而不论或者是否确切在此引述了这种有待去除的材料。此外，当以马库什(Markush)组的方式说明本发明的多个特征或方面时，在本领域内的普通人员将会认识到还以该马库什组中任一个单独的成员或多个成员的子组的方式来对本发明进行说明。此外，当提及本发明的一个方面时，单独成员的一个范围的清单，如对于一个非限制性的实例，‘字母A到F，包括’，旨在是等效于单独地列出这个清单中的每个成员，S卩，‘A、B、C、D、E和/或F’，并且此外应该被理解的是每个单独的成员可以被单独地排除或包括在该权利要求中。此外，当提及本发明的一个方面时，单独成员的一个范围的清单，如对于一个非限制性的实例，‘0. 25%到O. 35%，包括’，旨在等效于单独地列出该范围内的每个数值，并且另外应该理解的是任何在该范围内给出的数目可以被单独地包括在该权利要求中。此处多种方法中描述和/或使用的步骤能够以一种不同于如描述和/或陈述的顺序来进行。这些步骤仅仅是实例性的顺序，这些步骤可能会发生。这些步骤能以任何一种希望的顺序来发生，使得它仍然实施提出权利要求的本发明的目的。此外，尽管本发明已经结合其具体的实施方案进行说明，但很明显很多修改、替代方案、和变体对本领域的普通技术人员将是清楚的。因此，本发明应该被解释为包含所有落入权利要求书的精神和宽的范围内的修改、替代方案以及变体。在本说明书中提及的所有出版物、专利、以及专利申请以其全文通过引用由此结合在本说明书中，其程度如同是每个单独的出版物、专利、或专利申请被确切地且单独地指出从而通过引用而结合在此。此外，在本申请中引用或识别的任何参考文献不应被解释为承认这个引用作为本发明的现有技术是可得的。定义如在此使用的,术语“有效负载物”或“一个或多个有效负载物”是指任何有意义的化合物，这种化合物可以被结合到本发明的分子网状结构中。有效负载物的非限制性实例包括多种化学品，如药物、APA、药剂、和/或放射性单元；一种有效负载物还可以包括蛋白质，如抗体、抗体片段、抗原、细胞因子；一种有效负载物还可以包括核酸，包括DNA、RNA、SiRNA、反寡核苷酸；一种有效负载物还可以包括可检测的标签，如荧光化合物(例如，碱性玫瑰精染料、近红外荧光试剂、或荧光蛋白质)和MRI对照试剂；和/或一种有效负载物还可以包括一种调制品(cocktail)，这种调制品包括多于一种的化合物(例如一种药剂以及一种抗体)。在以下实施方案中，其中一种有效负载物由多个实体组成，每个可以分开地存在于纳米颗粒和/或微颗粒中，或这些实体中的一些可以一起结合在不同的组合中。此外，多个实体可以存在于多个分开的颗粒中并且该颗粒可以被结合来使用。由本发明的这些实施方案递送的这种或这些有效负载物可以常规地包含药物上可接收的浓度的盐、缓冲剂、防腐剂、相容的载体、以及任选地其他治疗剂。在本发明的优选实施方案中，这种或这些有效负载物不被共价地附接到本发明的分子网状结构上。如在此使用的术语“多光子响应要素”以及“多光子响应部分”具有等效的含义。如在此使用的，术语“排列”是指树状组织中的一个代、或一个水平。如在此使用的，术语“放大的灵敏度”或“放大”是指其中所释放的有效负载物分子的数目是大于在释放步骤中断裂的共价键的数目。术语“放大”还指的是多光子照射的吸收的地方，这导致了一个多光子响应要素的断裂，进而引起了共价地附接到该多光子响应要素上的自消融低聚物的断裂。术语“放大灵敏度”还指的是，在检测的区域中，其中产生自双光子照射的信号实质上强于可以被照射本身说明的。如在此使用的，术语“颗粒”指的是根据本发明的实施方案组装的小颗粒。术语“颗粒”可以是指纳米颗粒或微颗粒或两者。术语“微颗粒”，如在此使用的，通常是指尺寸在O. I与200微米之间的一个颗粒。术语“纳米颗粒”，如在此使用的，通常是指直径至少在200nm下(换言之，显著地小于一根毛细管的直径)的离散的结构。(参见，例如，Singh，R.，J.W. Lillard Jr.,实验分子病理学(Exper Mol Path) 86 (2009) 215-223。)术语“纳米颗粒”还可以是指直径在Inm与IOOnm之间的颗粒。与纳米颗粒相关联的新颖特性中的一些(这将它们与本体材料区别开)总体上是与它们的小于IOOnm的尺寸相关联的。微颗粒和/或纳米颗粒可以通过多种手段并且通过宽泛变化的组合物来形成。实例包括水凝胶，如丙烯酰胺胶束聚合反应。这还可以从此类不同的物质中产生，如，聚(D, L)交酯；聚(乳酸)(“PLA”)；聚(D，L乙交酯)(“PLG”)；聚(丙交酯共乙交酯)(“PLGA”)；以及聚-腈基丙烯酸酯(“PCA”) (Singh, Pv. , J. ff. Lillard Jr.,实验分子病理学86 (2009) 215-223))。微颗粒和/或纳米颗粒可以从不同形式的胶束/脂质体的形式产生；此类胶束/脂质体可以通过胶乳和/或通过一种沉积法来组装。丙烯酰胺水凝胶， 如由N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和丙烯酰胺(AAm)形成的一种，已经通过结合金_金硫化物纳米壳体而制成，这种纳米壳体被设计为强烈地吸收近红外光，例如，波长在800与1200nm之间的。当照射这些纳米颗粒时，温度增加，进而引起相关联的分子负荷物的释放(Sershen SR, Westcott SL, Halas NJ，West JL;用于光热调制的药物递送的温度敏感的聚合物纳米壳复合材料(Temperature-sensitive polymer-nanoshell composites forphotothermally modulated drug delivery);生物医学材料研究杂志(J Biomed MaterRes. ) (2000) 51 (3):293_98)。微颗粒和/或纳米颗粒的实例还包括树枝状化合物(参见，例如，Cheng, Y.，J. Wang, T. Rao, X. He, T. Xu, Τ.;树枝状化合物的药物应用用于药物递送的有前途的纳米载体(Pharmaceutical applications of dendrimers:promisingnanocarriers for drug delivery);生化与分子生物学 13 (2008) 1447-1471)。微颗粒和/或纳米颗粒的实例的类型还在PCT US2007/006844中进行了说明。微颗粒和/或纳米颗粒还可以根据本发明的传授内容来形成。
如在此使用的术语“分子网状结构”或术语“分子笼”是指一种共价结合的包括多种聚合物的网状结构，这些聚合物包括聚丙烯酰胺、或其等效物，并且进一步可以包括PEG或其等效物，并且其中这些聚合物与括PEG或其等效物一起，被共价地附接到一种或多种自消融低聚物上，这种或这些低聚物被共价地附接到一个或多个多光子响应要素上。 术语“给药”或“给药了”是指将一种化合物结合到动物(优选哺乳动物)的细胞或组织中的方法，以便治疗或预防一种异常病症。当本发明的组合物是与一种或多种活性试剂进行组合来提供时，术语“给药”或“给药了”包括顺序地或同时地引入该组合物与一种或多种其他试剂。对于隐藏在该生物体内的细胞，本领域中存在多种给予化合物的技术，包括(但不限于)口服、注射、肠胃外、皮肤、以及气溶胶的施用。实例I先前已经研发了多种微颗粒，其中一个触发事件导致了一个键的断裂(信号对输出之比等于I)。(参见,例如,Cohen, Almutairi et al.，supra)。在本发明的一些实施方案中，然而，单个触发事件导致的断裂的键的数目将等于分支的数目(在树枝状交联剂的情况下)，或者等于单体单元的数目(在线性聚合物交联剂的情况下)，因此提供了一种很大程度上放大的响应。为了展示这种途径的可行性，将第一代的树枝状交联剂与实例I中的第二代的树枝状交联剂进行比较。交联剂I的合成概述在图7中。化合物4可以由市售的2，6_双羟甲基-对苯甲酚，2，形成，首先通过用叔丁基甲硅烷基氯化物(TBSCl)来保护苄型的醇基以给出化合物3，并且然后使其与对硝基苯基-氯代甲酸酯在催化剂量的4- 二甲基氨基吡啶(DMAP)的存在下发生反应。化合物5可以由市售的N，N’ - 二甲基-乙二胺以及二叔丁基重碳酸盐(Boc酸酐)来获得。化合物4与化合物5的反应产生了化合物6。通过AmberlystTM去除保护基团接着与对硝基苯基-氯甲酸酯的反应产生了化合物8。化合物9可以通过4与5的反应接着通过去除Boc保护基团来获得。化合物8和9的反应产生了化合物10。化合物10的羟基的脱保护基接着转化成对硝基苯基碳酸酯以及与化合物11反应产生化合物12。一种触发基团可以通过使化合物12与相对应的对硝基苯基碳酸酯发生反应而进行附接以便提供所希望的自消融性的树枝状交联剂I。溴代-香豆素13，一种得到确认类别的双光子保护基团，被用作一种双光子可光去除的保护基团。实例2
根据一种先前公开的程序通过稍微的修改大致上合成了单体I (Amir，R.J. ; Pessah, N. ; Shamis, Μ. ; Shabat, D. Angew. Chem. , Int. Ed. 2003, 42, 4494-4499 ) 选择 4，5- 二甲氧基-2-硝基节醇(Patchornik, A; Amit, B. ; Woodward, R. B.美国化学会志 1970，92，6333-6335)尽管其与 4-溴代-香豆素(IGM) (Furuta, T,，Wang, S.S. H. , Dantzker, J. L. , Dore, T. M. , Bybee, ff. J. , Callaway, E. M. , Denk, ff. Tsien, R. Y.,美国国家科学院院刊，美国，1999,96，1193-1200)或基于芴的系统(5GM) (Gug, S, Bolze1F.Specht, A. Bourgogne, C. Goeldner, M. Nicour, J. -F.,应用化学，国际版(Angew. Chem.Int. Ed. )，2008，47, 9525-9529)相比较有着低双光子释放截面(O. 01GM) (Aujard,I, Benbrahim, C, Gouget, M, Ruel, O, Baudin, J. B. , Neveu, P.欧洲化学(Chem. Eur. J.)2006，12，6865-6879)，因为它是被进行了很好的研究并且是容易获得的，从而使得它是一种良好的概念验证的不耐光的基团。将单体I与已二酰氯进行共聚以产生一种规则的共聚物。低分子量的低聚物通过将粗制聚合物用冷乙醇的重复沉淀去除，以便产生具有的分子量为65，OOODa并且PD I为I. 54的最终产品(其特征为相对于聚苯乙烯标准的GPC)，其中产率为44%。通过350nm和750nm照射使多光子响应要素触发基团的断裂，经由对应地单光子和双光子过程，通过观察乙腈/H2O (9/1)中聚合物2的吸收光谱的变化来进行监测。在光曝露时，346nm处的峰，与减少的4，5- 二甲氧基_2_硝基苄基氨基甲酸酯相对应，而一个新的峰在400nm处出现，与这种断裂的4，5- 二甲氧基-2-硝基苯甲醛相对应。在350nm光照射15分钟之后剩余的吸收光谱保持不变，指示了一种完全的脱保护，而必要的是在750nm下照射该系统5小时以便观察到吸收光谱中的变化，与4，5- 二甲氧基-2-硝基苄基基团的低双光子解除(uncaging)的截面相一致。通过乙腈/水溶液中GPC和质子NMR研究了聚合物2的降解。将这些聚合物溶液暴露于UV光(350nm)持续不同的时间段并且在37摄氏度进行保温。将样品移出并且进行分析。聚合物降解的程度显示了对于照射时间的强烈依赖(图13)。在UV照射后的前几分钟内分子量的初始下降有可能大部分是由于触发基团的损失，而分子量的进一步降低则是由于聚合物骨架的断裂，这是自消融性单体单元内环化作用和消除反应的结果。降解程度的差异在照射5和15分钟后的样品中是尤其明显的；更多的多光子响应要素触发基团被断裂。因此，这些聚合物链降解成更小的片段。尽管，经估计这些片段的分子量在20，OOODa停止增加，通过GPC估计的单体I (m/z=544. 19)的分子量将是3，500Da，因此这些片段可能是低聚物。值得注意的是，所有多光子响应要素触发基团中仅少部分需要断裂以便诱发该聚合物分子量的减少。聚合物2在照射前的质子NMR在CDCl3中显示为所有的特征峰以及分裂。如预期的，在ra3CN/D20中，这些峰被拓宽了。在照射并且在37摄氏度保温18小时的时候，与4，5- 二甲氧基-2-硝基苄基基团的苄型质子相对应的NMR峰消失了并且这些其余的峰响应地发生了移动。更尖锐的单体峰，指示了出现的脲和苯甲酚的存在，与更宽的聚合物和低聚物的峰相重叠。二胺连接剂的环化作用已经显示出是在奎宁-甲基化物单元内自消融性的决速步骤，并且已经显示在三乙胺的存在下产生了加速(Amir, R. J. ; Pessah, N. ; Shamis, Μ. ; Shabat, D.;应用化学，国际版(2003) 42，4494-99)。因此，我们测量到在三乙胺存在下聚合物的降解(图15)以及聚合物降解速率的增加(图14)。聚合物2的持续了 5小时双光子照射显示了与5分钟的单光子照射一个类似程度的降解(图16)。实例3为了估计新聚合物对于受控的光触发释放的特性，通过单乳液方法配制了纳米颗粒(图17)，通过尼罗红封装这种小的疏水分子染料。选择这种小分子是因为其优异的光稳定性。这些纳米颗粒的Z-平均直径是170nm并且TOI=O. 191，如通过动态光散射(DLS)确定的。尼罗红有效负载物在照射时的释放通过荧光光谱来观察。将纳米颗粒再分散到
PBS pH 7.4中，并且记录该悬浮液的荧光强度。在用350nm光照射I分钟之后，该荧光强度降低了 67%，指示了染料从这些纳米颗粒中突然释放到一种更极性的介质中(图17和图18)。在另一方面，未经照射的纳米颗粒悬浮液展现出随着几天过去了荧光强度未发生变化。有趣的是，纳米颗粒的延长时间的照射并没有导致荧光信号的进一步下降。在UV照射后，通过DLS在37摄氏度中在pH 7. 4和pH 10的PBS缓冲剂中观察到了纳米颗粒2的进一步降解。在pH 10下保温4天之后并没有检测到颗粒，而在pH 7. 4中这些颗粒在10天内降解了。我们还探究到通过NIR光通过双光子吸收触发尼罗红的释放的可能性。将纳米颗粒在PBS pH 7. 4中的悬浮液在750nm下照射20分钟的间隔，接着在37° C下保温10分钟。在4小时照射的过程中观察到了尼罗红的荧光强度的逐渐减少(图19)。尼罗红在UV照射时突然释放而聚合物降解的观察是更缓慢的，表明了一个二次释放机理的可能性。可能涉及多光子响应要素触发基团的断裂时这些颗粒的疏水性变化。大量二级氨基基团的快速和有效无屏蔽可以使得这些颗粒是快速地更可渗透水的。这可以解释尼罗红在UV照射时的快速释放。然而，该双光子的无屏蔽过程是效率小得多的，这可以解释在NIR双光子方式中更缓慢的尼罗红释放。值得注意的是，这些纳米颗粒的最终降解对于活体内生物学应用是一种重要的特性，这要求材料降解成容易排泄的片段。为了排除由简单的空化作用所引起的自发释放的可能性，聚(乳-共-乙醇酸)(PLGA)纳米颗粒封装尼罗红是通过同一方法来形成的并且以同一方式暴露于UV和NIR光中。如所期望的，在这种情况下没有观察到尼罗红的释放。实例4基于更有效的双光子解除香豆素的基团可以用于代替以上实例2的硝基苯酰基的基团，使得该系统对于NIR光是更灵敏的的基团增加了它们的效用。当用近红外辐射来照射时，这些纳米颗粒释放了它们的有效负载物。实例5本发明的多用途的设计允许该多光子响应要素触发基团对于内部或远程的刺激是灵敏的。用一种具有增加的效率的多光子响应要素(确切地说4-溴代-香豆素(IGM))合成了一种聚合物，图20中所不。通过这种多光子响应要素制成的聚合物在暴露于800nm光中时快速降解。对由这种聚合物制成的纳米颗粒进行了配制并且表征。实例6在图21中示出的自消融性聚合物如在图22中示出的进行合成并且被配制成纳米颗粒。对它的降解特性进行了表征，在这种类型的聚合物降解的机制中决速步骤是形成环脲的环化反应。实例7
研发出了另外的双光子不稳定的交联剂，如图23中显示的一种。这种交联剂被用于形成纳米颗粒以及凝胶。用于合成这种交联剂的方法在图24中进行了显示。这种交联剂的降解通过近-UV光连同SOOnm的光进行了证实。它的断裂通过图25中所描述的结果进行了展示。这些新的交联剂被用于配制双光子不稳定的交联的水凝胶，使用由TMEDA诱发的PEG-丙烯酸酯，这在图26中示出。结合了多光子响应要素的这些水凝胶通过使用480mg的PEG-丙烯酸酯加上lmol%的(PEG- 二丙烯酸酯/多光子)交联剂加上200 μ I的缓冲剂(加上或减去碱性玫瑰精葡聚糖)加上20 μ I的50%的APS来配制。使用20 μ I的TMEDA来引发这种凝胶的形成，并且在37° C下继续24小时。使用两种不同的测定法证实了这些水凝胶具有低的毒性。这些测定法的结果在图27中示出。细胞生长在约30mg的由多光子响应要素配制的水凝胶的存在下在2ml的介质(六孔板)中来进行测试。将凝胶的这些片通过暴露于20分钟的UV中进行处理或不进行处理。还以MTT毒性分析测试了这种多光子不稳定的凝胶材料。实例8合成了具有聚合物骨架的材料，其中这些骨架已经在分子上被工程设计为结合多个单元，这些单元能够同时吸收多光子辐射并且引发在更高的有序的组装中的一连串变化。图28描绘了基于聚酯骨架的这样一种聚合物，这种聚酯骨架将在其羟基保护基的脱保护时拆装(disassemble)。这种聚合物在对侧基醇(pendant alcohol)进行脱保护基时将受到损害。这种醇由多种保护基团所保护。在初始的这些实验中，可以使用作为模型的保护基团如在别处使用的那些。可以使用其他保护基团。图29中示出了所提出的聚酯骨架的提出的合成。这些聚酯将由市售的丁内酯4_(轻甲基)_1，3- 二氧戍环-2-酮使用二锡氧烧(distannoxane)催化剂通过开环聚合来合成。这个骨架可以与本发明的方法和化合物一起使用。实例 9合成了具有聚合物骨架的材料，其中这些骨架已经在分子上被工程设计为结合多个单元，这些单元能够同时吸收多光子辐射并且引发在更高的有序的组装中的一连串变化。图30描绘了三种这样的基于一种聚酯和/或聚碳酸酯骨架的聚合物，这些骨架将会在对羟基保护基进行脱保护基时拆装，并且因此可以用于与本发明的方法和化合物一起使用。实例10本发明的纳米颗粒可以在干细胞分化剂的存在下进行合成。将它们给予一位需要此种治疗的病人并且在一种器官的近的区域中破坏，这个器官已经衰退并且在欠佳地运行并且需要干细胞疗法。实例11
本发明的纳米颗粒负载有非传染性的病毒性的颗粒，与一种病毒感染相关联的或者与一种疾病相关联的DNA、与一种病毒感染相关联的或与一种疾病和/或辅助剂相关联的蛋白质。它们被用于优化细胞毒T淋巴细胞的响应以及抗体响应,通过分解疫苗和/或免疫原组分直到它们到达病人身体内的一个位置，其中这些组分将会产生它们的最大的效果。它们在根据本发明的方法的那个位置处释放。实例12根据本发明合成了一种组合的纳米颗粒，在一种设置下这种或这些有效负载物包括一种发光的酶并且在其他设置下的这种或这些有效负载物包括这种酶的酶解物。少量的多光子吸收事件导致了一种显著的突然发光，因为酶和酶解物被联合。实例13根据本发明合成了纳米颗粒，其中这种或这些有效负载物包括抗体。多光子吸收事件可以释放多个抗体，这些抗体能够在释放点结合多种抗原。实例 14在同一纳米载体中病毒颗粒、DNA、蛋白质、以及辅助剂的封装，可以帮助实现最佳的细胞毒T淋巴细胞(CTL)响应以及抗体响应,通过分裂这些疫苗组分直到它们达到目标系统，从而将它们递送到一种特殊类别的细胞和/或或通过辅助它们经由所希望的路径呈递。其中治疗受益于此种技术的一种疾病是单纯性疱疹病毒_2。HSV-2引起了终身的、持久性的传染，导致了再发的生殖器的损伤。这种病毒在出生时的传染还可以引起新生儿的毁坏性疾病。全球，特别是在发展中国家，最重要的是生殖器HSV-2感染，它显著地增加了 HIV-I的获得和传染的风险。尽管抗病毒物质是可获得的，但是这种病毒的终生存在为一种有效疫苗开发提供了强大的推动力。根据本发明合成的一种纳米颗粒中包括的病毒性的组分将包括整体灭活的病毒连同将这三种特异HSV-2基因进行编码的DNA质粒。这种途径的首要的好处是与当前疫苗试验中的单个HSV-2糖蛋白D亚单元相比较的话，整体灭活的病毒产生了更宽的中和抗体响应。这些DNA质粒将包括将糖蛋白D进行编码的HSV-2基因连同两个基因，这两个基因是高度保守的必要的病毒性非结构蛋白质、病毒性DNA多聚酶以及螺旋酶/引发酶。这些基因将是对于“待发”的CD8或CD4T细胞而言在受感染的细胞中优异的靶，因为通过DNA的免疫还将产生⑶8或⑶4T细胞响应。通过DNA将这些抗原递送到本发明的纳米颗粒中，应该绕过病毒性免疫回避(immunoevasive)机制，并且这种引出的高T细胞响应可以提供超过自然传染的改进的免疫性。一种纳米载体可以由包含DNA质粒的、将HSV-2HSV-醣蛋白2D、DNA多聚酶、以及螺旋酶/引发酶基因进行编码的缩醛化的葡聚糖；福尔马林-灭活的HSV-2病毒体；以及一种佐剂如MPL进行发展。缩醛化的葡聚糖可以用于双乳液缩合法中以便俘获DNA质粒和福尔马林-灭活的HSV-2连同辅助剂的不同组合。将对关于每种纳米载体疫苗有效负载物而言保护性的且免疫的响应进行评估。方法
BALB/c雌性小鼠在第O和4周将通过两次皮下注射根据本发明制备的纳米颗粒疫苗或糖蛋白D亚单元/MPL/钾明矾疫苗而产生免疫，并且然后通过在最后一个免疫后21天和27天皮下注射3mg的乙酸甲羟孕酮(D印o-Pixwera)以同时发生动情周期并且以增加阴道HSV感染的易感性；在28天时，对小鼠用10XLD50的HSV-2菌株G在阴道内激发免疫反应。每天对小鼠的阴道炎症的严重性进行评价持续21天，从O (没有炎症)，1 (轻的溶胀或仅仅发红)，2 (中等溶胀或侵蚀)，3 (严重生殖器浸溃)，或4 (中枢神经系统病变或死亡)。在激发免疫反应后I天到7天收集经阴道的抽汲样品，以确定病毒的复制并且测量排泌(shedding)。为了评估免疫响应,在第一和第二免疫后3周,使每个组中的几个小鼠流血并且然后处死用于分离出脾细胞以便确定对应地引出的抗体以及主要的T细胞亚群的水平。在激发免疫反应5天后，将每个组中的几个小鼠处死以便测量这种回忆反应。BALB/c小鼠测试的阳性结果将得到更严格地评估，并且将与豚鼠模型的生殖HSV-2感染中的HSV-2糖蛋白亚单元/MPL/钾明矾疫苗进行比较。豚鼠发展了外生殖器的损伤，这可以根据严重性进行评级并且与人类的相类似，因为这些病毒再生引起了再生的生殖器损伤。
雌性哈特利(Hartley)豚鼠将会通过在四头肌双侧注射(隔4周)最佳的纳米颗粒组合或在MPL/钾明矾中的HSV-2糖蛋白D而进行免疫。在最后一个免疫增强之后四周，对麻醉的豚鼠用5. 71oglOPFU的HSV-2菌株G在阴道内激发免疫反应。每天记录动物的损伤发展，基于严重等级O)没有疾病，O. 5)轻微红斑/仅仅膨胀，I)红斑/仅有膨胀，2)单一的或少量的损伤，3)大的或融合的疱囊，以及4)成为溃疡的损伤。在第2、5、7、以及10天的激发后测量阴道内的病毒排泌，通过激发后90天评估阴道疾病的再现。在该实验的结论下，将从每个豚鼠的腰骶(Iumbrosacral)神经中枢中提出DNA并且用于潜伏的HSV-2DNA的实时PCR量化。实例15合成了一种带硼酸酯的聚合物，在图21中示出。这样一种化合物对于过氧化氢是灵敏的。展示了通过过氧化氢来使这种聚合物断裂。已知活体内更高的过氧化氢浓度与炎症的和心血管的疾患相关联。配制了这些聚合物的纳米颗粒和微颗粒，展示了它们在多种生物医学应用中的疗效。因此，存在着本发明的以下实施方案，其中多光子响应要素可以由一种过氧化氢响应要素代替。
权利要求
1.一种组合物，包括共价地连接到一种自消融性骨架亚单元上的ー种多光子响应要素。
2.如权利要求I所述的组合物，其中所述多光子响应要素是ー种双光子响应要素。
3.如权利要求2所述的组合物，其中所述多光子响应单元是ー种溴代香豆素基团。
4.如权利要求I所述的组合物，其中所述组合物进ー步包括ー种分子网状结构。
5.如权利要求4所述的组合物，其中所述分子网状结构包括丙烯酰胺聚合物。
6.如权利要求4所述的组合物，其中所述分子网状结构包括PEG聚合物。
7.如权利要求4所述的组合物，其中所述组合物进ー步包括ー种有效负载物。
8.如权利要求I所述的组合物，其中所述自消融性骨架亚单元是ー种自消融性树枝状化合物的低聚物。
9.如权利要求I所述的组合物，其中所述自消融低聚物包括结构
10.如权利要求I所述的组合物，其中所述自消融低聚物包括结构
11.如权利要求I所述的组合物，其中所述自消融低聚物包括结构
12.如权利要求I所述的组合物，其中所述自消融低聚物包括结构
13.如权利要求I所述的组合物，其中所述自消融低聚物包括结构
14.如权利要求I所述的组合物，其中所述自消融低聚物包括结构
15.如权利要求I所述的组合物，其中所述自消融低聚物包括结构
16.如权利要求2所述的组合物，其中所述多光子响应单元包括结构
17.ー种套件，包括权利要求2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、以及16中任ー项所述的组合物。
18.一种将有效负载物递送到组织中的方法，该方法包括以下步骤合成ー种颗粒，其中所述颗粒进ー步包括ー个多光子响应要素、一个自消融性骨架亚单元、ー个分子网状结构、以及ー个有效负载物； 将所述颗粒施给所述组织；并且 用电磁辐射来照射包括所述颗粒的所述组织；其中所述颗粒在吸收所述电磁辐射之后在原位被破坏。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述电磁辐射是近红外光。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述电磁辐射是紫外光。
21.如权利要求18所述的方法，其中所述方法提供了对于所述电磁辐射的一种放大的响应。
22.如权利要求18所述的方法，其中所述有效负载物包括ー种药剂。
23.如权利要求18所述的方法，其中所述有效负载物包括多种干细胞分化剂。
24.如权利要求18所述的方法，其中所述有效负载物包括多种免疫原。
25.如权利要求18所述的方法，其中所述有效负载物包括多种抗体。
26.一种用于放大对于电磁辐射的灵敏度的方法，该方法是通过对ー种组合物进行照射，该组合物包括ー个多光子响应单元以及ー个自消融性骨架単元。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述组合物进ー步包括ー种分子网状结构。
28.如权利要求26所述的方法，其中所述组合物进ー步包括ー个有效负载物。
29.一种用于制造颗粒的方法，该颗粒包括ー个多光子响应单元、ー个自消融性骨架单元、ー个分子网状结构、以及ー个有效负载物。
30.如权利要求18、26、或29所述的方法，其中所述多光子响应要素是ー种双光子响应要素。
31.如权利要求18、26、或29所述的方法，其中所述多光子响应单元是ー种溴代香豆素基团。
32.如权利要求18、27、或29所述的方法，其中所述分子网状结构包括丙烯酰胺聚合物。
33.如权利要求18、27、或29所述的方法，其中所述分子网状结构包括PEG聚合物。
34.如权利要求26所述的方法，其中所述组合物进ー步包括ー种有效负载物。
35.如权利要求18、27、或29所述的方法，其中所述自消融性骨架亚单元是ー种自消融性树枝状化合物的低聚物。
36.如权利要求18、27、或29所述的方法，其中所述自消融低聚物包括结构
37.如权利要求18、27、或29所述的方法，其中所述自消融低聚物包括结构
38.如权利要求18、27、或29所述的方法，其中所述自消融低聚物包括结构 、' 一卜。或其衍生物。
39.如权利要求18、27、或29所述的方法，其中所述自消融低聚物包括结构條S士或其祖 、
40.如权利要求18、27、或29所述的方法，其中所述自消融低聚物包括结构
41.如权利要求18、27、或29所述的方法，其中所述自消融低聚物包括结构
42.如权利要求18、27、或29所述的方法，其中所述自消融低聚物包括结构
43.如权利要求18、27、或29所述的方法，其中所述多光子响应单元包括结构、观'O
全文摘要
在此提供了多种组合物，在这些组合物中合成了带有多光子响应要素和自消融低聚物的树枝状化合物和/或纳米颗粒。通过照射这些组合物，可以将这些组合物用于选择性地在组织内递送有效负载物。这些组合物还可以用于放大对于照射的灵敏度。
文档编号A61K47/22GK102686242SQ201080052032
公开日2012年9月19日 申请日期2010年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者娜代日达·福米纳, 杰加迪斯·桑卡兰阿拉亚南, 艾达·阿勒穆泰里 申请人:加利福尼亚大学董事会