用于质谱流式细胞技术的含金属聚合物

本公开涉及含金属聚合物，特别是作为用于质谱流式细胞技术的元素标签的含软金属聚合物。

背景技术：

1、含金属聚合物是20世纪开发的聚合物的重要类别之一。1,2通过将不同的金属单元引入传统的有机聚合物中，可以获得具有新型磁性、光学、电子、催化和生物活性特性的功能性聚合物，并且在各种领域中得到广泛应用，诸如传感、催化、生物成像、药物递送、抗癌药物和杀生物剂。3-7最近，一种新的单细胞蛋白质组学技术，称为质谱流式细胞技术，被开发用于解决由于光谱重叠导致的常规流式细胞术的复用能力的限制。8此技术的一个特点是将金属标记抗体与电感耦合等离子体飞行时间质谱(icp-ms)检测组合使用。通过用不同重金属离子的同位素标记抗体，人们可以通过同时监测不同质量通道中的信号来检查单个细胞中多种生物标志物的表达。质谱流式细胞技术的开发为含金属聚合物用作高参数单细胞分析的元素质量标签提供了新的机会。

2、在过去的15年中，已经开发了几种类型的金属螯合聚合物，其具有悬挂的氨基羧酸盐螯合剂，诸如二亚乙基三胺五乙酸(dtpa)或1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸(dota)，用于质谱流式细胞技术。9-13这些螯合剂在结合硬金属离子(诸如镧系元素、钇和铋)时特别有效。使用这些聚合物标签，研究人员可以测量多于40种不同的生物标志物/细胞。这些螯合剂在结合软金属(诸如pd或pt)的离子时不太有效。一项研究探索了一系列具有各种氨基羧酸盐侧基的金属螯合聚合物，作为质谱流式细胞技术应用中铂或钯离子的载体。14虽然可以制备含金属聚合物，但它们不能对目标生物标志物进行染色，并且似乎通过与细胞相关的软配体(可能是硫醇)的相互作用失去了重金属。然而，将较新的金属引入到质谱流式细胞技术中并增加可以使用的质谱通道的数量的需求仍在增长，并以这种方式扩展了质谱流式细胞技术的能力。

技术实现思路

1、本文描述了具有杂环侧基的金属螯合聚合物，诸如二甲基吡啶胺(dpa)和咪唑，其适于结合包括re、hg或ag的软金属离子。已经证实，这些聚合物可用于质谱流式细胞技术应用。如本文的实施方案中所示，金属标记抗体为单细胞免疫表型分析提供了准确的定量，并且可以与商业试剂结合使用，用于质谱流式细胞技术免疫测定。包含dpa螯合基团的聚合物被用于pbmc的4-plex测定中，并被证实能够定量细胞群体。dpa是许多不同可极化重金属离子的有效金属螯合剂。因此，这些结果为质谱流式细胞技术引入了新的质量单位。

2、由于tc(i)和re(i)的d6低自旋电子构型，所得螯合物对配体取代和分解表现出很大的稳定性。17,19,20可以理解的是，可以在类似电子构型的其他软金属中观察到稳定性。由于每种软金属元素均具有多种天然存在的同位素，因此软金属螯合聚合物为质谱流式细胞技术应用提供了新的质量通道。

3、待用于质谱流式细胞技术应用的含金属聚合物可以具有一个或多个以下特征：首先，所述聚合物可以具有相对窄的链长分布，使得每个标记的抗体携带相似数量的金属离子。第二，金属可以以这样的方式结合，使得它们在应用的储存期间(例如，以冻干形式)和/或在水溶液中使用期间(在这几小时内可以进行质谱流式细胞技术实验)很少发生或不发生交换。第三，所述聚合物可以含有用于抗体缀合的官能团。最后，所述聚合物可以是水溶性的，因为生物测定是在水性介质中进行的。同时满足上述多种特征代表了一项综合挑战。

4、在一方面，本公开包括式i的化合物

5、

6、其中

7、a是聚合物骨架，任选地，所述聚合物是线性聚合物、支化聚合物、超支化聚合物、共聚物或其组合；

8、每个b独立地是含氮的5元至7元杂环，任选地被一个或多个选自c1-c6cooh、c1-c6烷氧基、c1-c6烷基膦酸酯、烷基醚、聚醚或其组合的极性官能团取代；

9、l不存在或为接头；

10、每个l2独立地是不存在的或为接头；

11、每个r2独立地是选自溶解度修饰剂、反应性官能团、生物分子或其组合的第一修饰基团；

12、x是选自酯、醚和酰胺的官能团；

13、每个l1独立地是不存在的或为接头；

14、每个r1独立地是h、c1至c8烷基、c3-c8环烷基、oh、c1至c10烷氧基、c1至c10烷基胺、溶解度修饰剂、反应性官能团、生物分子及其组合；

15、n是0至50之间的整数；

16、m是0至40之间的整数；

17、p是0至30之间的整数；并且

18、q是大于0的整数。

19、在另一方面，本公开包括一种式i的化合物或其衍生物或盐，其中式i的化合物螯合至一种或多种金属m，并且其中所述化合物具有式ii的结构

20、

21、在另一方面，本公开包括一种组合物，其包含一种或多种式i的化合物和一种或多种金属m。

22、在另一方面，本公开包括一种具有式i或ii的化合物，其用于质谱流式细胞技术。

23、在另一方面，本公开包括一种元素标签，其包含含有多个螯合基团的线性或支化聚合物，其中至少一个螯合基团螯合至软金属的软金属原子，所述软金属为单一同位素。

24、在另一方面，本公开包括一种试剂盒，其包括

25、同位素组合物，所述同位素组合物包含软金属的单一同位素的多个软金属原子；和

26、包含线性或支化聚合物的元素标签，所述聚合物包含多个螯合基团，所述螯合基团包含两个含氮的5元或6元杂环，其中每个螯合基团包含同位素组合物的至少一个软金属原子或者能够结合同位素组合物的至少一个软金属原子；

27、其中所述试剂盒不包括任何放射性软金属。

28、在另一方面，本公开包括一种方法，其包括：

29、提供同位素组合物，所述同位素组合物包含软金属的单一同位素的多个软金属原子；

30、提供包含线性或支化聚合物的元素标签，所述聚合物包含多个螯合基团，每个螯合基团独立地包含两个含氮的5元或6元杂环，其中每个螯合基团能够结合同位素组合物的软金属原子中的至少一个；以及

31、将同位素组合物的软金属原子结合至元素标签的一个或多个螯合基团；

32、其中所述软金属原子是非放射性的。

33、在另一方面，本公开包括一种用于分析生物样品中分析物的方法，其包括：

34、(i)将元素标记的亲和试剂与分析物一起孵育，所述元素标记的亲和试剂包含用元素标签标记的亲和试剂，所述元素标签包含具有多个螯合基团的线性或支化聚合物，每个螯合基团独立地包含两个含氮的5元或6元杂环，所述元素标签进一步包含软金属的单一同位素的多个软金属原子；

35、其中：

36、元素标签的每个螯合基团包括软金属原子中的至少一个或者能够结合软金属原子中的至少一个，

37、所述软金属原子是非放射性的，并且

38、所述亲和试剂特异性结合分析物，

39、(ii)将未结合的元素标记的亲和试剂与结合的元素标记的亲和试剂分离；以及

40、(iii)通过质谱原子光谱法分析结合至附接至分析物的亲和试剂的元素标签。