上是实际上不可区分的。
[0091]UCN1-UCN10的高Gd含量使得UCN为顺磁性并通过外部磁场经受物理操控。本发 明人通过使用外部铁磁体操控悬浮在小瓶中的纳米晶体，确认了运一点。图18包括（a)未 施加磁场的沉降在小瓶底部的，和化）施加来自铁磁体的磁场将UCN拉至小瓶左侧的小瓶 中液体中的UCN的发光图像。图19是使用超导量子干扰装置（S卵ID)获得的，UCN4的作 为施加磁场的函数的磁化强度的数据图。
[0092]UCN的表而修饰连施例
[0093] 上述合成方法产生由油酸（具有17碳控尾的脂肪酸）封端（capped)的纳米晶 体。作为油酸封端的结果，所得纳米晶体在水性介质中不溶，产生与在水性或亲水性源材料 中分散纳米晶体相关的问题。而且，具有油酸尾的纳米晶体只在疏水性介质中明亮地发光。 油酸封端UCN暴露于水引起明显的聚集和因表面缺陷介导巧灭导致的高度可逆发光衰减。
[0094] 本发明人利用修饰UCN油酸尾的方法改善它们在水中的溶解度并增加它们在亲 水性介质中的发光。油酸双键被氧化W形成醇，然后被解离，由此释放油酸链的面向外部的 疏水性部分并形成簇酸基团。
[0095] 用W修饰UCN油酸尾的具体过程包括将0. 1克UCN加入环己醇（100ml)、叔下醇 (70ml)、水（10ml)和5wt%K2CO3溶液巧ml)的混合物中，并在室溫下揽拌约20分钟。然 后，将2〇1111勒米厄-冯鲁德洛夫化61111611^-￥〇]1化1(11(^；〇试剂巧.71111画]1〇4和0.謹化1〇4 水溶液）逐滴加入该溶液。所得混合物揽拌48小时。将产物离屯、并用去离子水、丙酬和乙 醇洗涂。随后，将UCN分散在抑为4的盐酸巧0ml)中，揽拌1小时形成簇基末端化纳米晶 体，用去离子水洗涂5次并通过离屯、收集。所得簇基末端化纳米晶体在水性介质中分散而 不聚集，并在亲水性介质中强烈发光。如果亲水性材料被用于微粒体部，表面修饰是有用 的；然而，对于疏水性材料如PUA也许不需要。
[0096] 本发明人开发了用于修饰簇基末端化UCNW形成可与微粒的聚合物材料交联的 丙締酸醋末端化UCN的方法。该方法包括将200iUEDC(20mg/ml)和200y1横基-N-径 基班巧酷亚胺（横基-N服）（20mg/ml)与200y1簇基末端化UCN的2-(N-吗嘟）乙横酸 (ME巧缓冲液化lM，p册.0,40mg/ml)混合，在室溫下揽拌2小时W将表面活化为簇酸基团。 离屯、N服活化的UCN并用水洗涂。将沉淀再分散到含有2-径乙基丙締酸醋（20mg/ml)的 200iilPBS缓冲液化lM，5ml，pH7. 2)。然后在室溫下揽拌混合物24小时。通过反复离屯、 (3000rpm，5分钟，5次）纯化所得丙締酸醋化UCN并在去离子水中再悬浮。
[0097] 图20是制备用于标记物体或组织的聚合物微粒的方法的流程图110。提供第一 编码区源材料（112)。第一编码区源材料包括聚合物和具有第一光谱特征的第一多个UCN。 例如，第一多个UCN可W是上文所述且标记为UCN3的纳米晶体。第一多个UCN扣CN3型） 的光谱特征可W描述为图4所示光谱，或者可W通过一个检测通道相对于另一个检测通道 的积分强度比率描述（例如，表1所示绿色检测通道积分强度和红色检测通道积分强度的 比率），或通过多个不同积分强度比率描述（例如，绿色对红色，蓝色对绿色，红色对绿色）。 还提供第二编码区源材料（114)。第二编码区源材料包括具有不同于第一光谱特征的第二 光谱特征的第二多个UCN。第二多个UCN可W是上文所述且标记为UCN4的UCN。第二多个 UCN扣CN4型）的光谱特征可W描述为图5所示光谱，或者可W通过一个检测通道相对于另 一个检测通道的积分强度比率描述（例如，表1所示绿色检测通道积分强度和红色检测通 道积分强度的比率），或通过多个不同积分强度比率描述（例如，绿色对红色，蓝色对绿色， 红色对绿色）。虽然该流程图仅仅具体说明了第一编码区源材料和第二编码区源材料，但是 编码区源材料要求的数量与所得微粒中期望的编码区的部分数量相对应。
[0098] 第一编码区源材料与第二编码区源材料被交联形成编码区的第一部分31和编码 区的第二部分32。在具有多于两个部分的编码区的实施方式中，每个部分与编码区的一个 或多个其他部分交联形成邻接微粒。
[0099] 在一些实施方式中，编码区的至少一些部分的UCN具有亲水性表面。在一些实施 方式中，编码区的至少一些部分的UCN具有亲水性配体。在一些实施方式中，提供第一编码 区源材料并提供第二编码区源材料可包括修饰第一多个纳米晶体和第二多个纳米晶体W 获得亲水性表面和/或亲水性配体。具有亲水性表面和/或亲水性配体可帮助UCN分散在 水性或亲水性源材料中。例如，在一些组织标记应用中，水凝胶材料可用于体部。
[0100] 在一些实施方式中，编码区的至少一些部分的UCN具有丙締酸醋化配体W与水凝 胶基质的聚合物交联。在一些实施方式中，提供第一编码区源材料并提供第二编码区源材 料可包括修饰第一多个纳米晶体和第二多个纳米晶体W包括丙締酸醋化配体。在一些实施 方式中，多个UCN在颗粒合成时通过丙締酸醋基团结合至聚合物材料。
[010。 在其他实施方式中，另一种类型的共价连接可W在UCN和聚合物基质之间形成。UCN可W使用任意数量的共价连接机制（例如，酷胺连接、二硫化物、醋、酸、醒/酬、环加成、 点击化学、叠氮化物和氨基甲酸醋）结合至聚合物基质。
[0102] 在一些实施方式中，体部包括疏水性聚合物材料如PUA。在运些实施方式中，所采 用的纳米晶体可具有疏水性表面或疏水性配体。油酸封端的纳米晶不需要修饰W分散在疏 水性材料如PUA中。
[0103] 在一些实施方式中，至少一些UCN渗杂稀±金属。在一些实施方式中，至少一些 UCN渗杂包括至少30mol%Gd的组合物。在一些实施方式中，至少一些UCN是顺磁性的。
[0104] 在一些实施方式中，编码区的每个部分的材料是相同的材料。在一些实施方式中， 编码区的一些部分的材料不同于编码区的其他部分的材料。
[0105] 如上所述，在一些实施方式中，UCN具有亲水性表面。在一些实施方式中，UCN具有 亲水性配体。具有亲水性表面和/或亲水性配体可帮助UCN分散在源材料中。
[0106] 在一些实施方式中，方法还包括将每个编码区的源材料共流至用于交联的区域。 例如，可采用停流平板印刷（SFL)技术来形成微粒。在SFL中，黏性的UV敏感性预聚物溶 液（其在本文中可称为源材料）经历层共流进入小型微流体装置，其可由聚二甲基硅氧烷 (PDM巧制得。对于有机合成，微流体装置可从全氣聚酸（PFP巧制得。预聚物溶液流短期停 留，其中装置中的预聚物溶液暴露于光掩模图样化的（photomask-patterned)紫外光。UV 光在由光掩模描绘的区域中在毫秒内引起交联、聚合或二者，形成微尺寸的（micro-sized) 聚合微粒。每个颗粒的形状由光掩模限定。颗粒的每个条纹部分的组成由层共流流（例如， 源材料）的组成确定。因为具有同时控制总体微粒颗粒形状和微粒不同条纹部分组成的能 力，S化技术特别好地适合于使用纳米晶体的微粒空间和光谱编码。
[0107] 图21示意性描述了S化被用于制备具有包括含有具有可区分光谱特征的UCN的 不同部分的编码区的水凝胶微粒。在图中，编码区源材料巧RSM)标记为邸SM1-ESRM6。每个 编码区源材料包括预聚物142和多个UCN，其在一些实施方式中可W是丙締酸醋化UCN144。 如本文所用，术语预聚物包括单体和可W交联的聚合物链。如本文所用，术语交联是宽泛地 指在聚合物链之间形成连接，W形成聚合物和纳米颗粒之间的连接，并且W使单体聚合。一 种或多种编码区源材料邸SM1-ERSM6流至微流体装置内的区域150。当共流短暂停止时，光 源160 (例如，350nmUV光源）、光掩模162和聚焦镜（例如，物镜164)在区域150提供了 图样化的且聚焦的光，W使预聚物142交联/聚合。预聚物源材料的交联146通过创造聚 合物网络，形成邻接微粒170。如所示出的，UCN144可包括丙締酸醋化配体，其允许UCN144 与聚合物网络148交联146。各个编码区源材料邸SM1-ERSM6形成微粒170的编码区的对 应部分171-176。在一些实施方式中，UCN不与聚合物网络交联，而是被聚合物网络148的 基质孔径物理夹带。
[010引虽然示出光掩模162具有同时形成四个微粒的图样，在一些实施方式中，光掩模 可具有同时形成多于四个微粒的图样。在一些实施方式中，一次可只形成一个微粒。在一 些实施方式中，光掩模可具有同时产生具有不同形状的微粒的图样。在一些实施方式中，光 掩模可产生不对称颗粒和/或具有非矩形形状的颗粒。
[0109] 虽然示出微粒170具有六个编码区，在其他实施方式中，可W有多于或少于六个 编码区。例如，图22示出了各自具有两个至六个之间的编码区的不同微粒的发光图像。具 有额外的编码区的微粒（例如，屯个条纹而非六个）可W将单个颗粒编码能力提升至超过 一千万，而仅仅要求微流体合成装置上的额外输入口。
[0110] 关于用于形成邻接聚合物微粒的S化技术的进一步详细内容，参见2012年12月 13日公开的美国专利申请公开号US2012/0316082A1和2012年1月5日公开的美国专利申 请公开号US2012/0003755A1，通过引用将其全部内容并入本文。示例性流动平板印刷系统 在下文中被描述于与图44和45有关内容中。 。…]具有UCN的PEG-DA水凝胺微粒牛产连施例
[0112] 本发明人通过停流平板印刷生产聚乙二醇二丙締酸醋（PEG-DA)聚合物微粒。首 先，本发明人制备微粒组，每个组仅包括一种类型的纳米晶体W确定纳米晶体引入到微粒 中是否改变纳米晶体的发射光谱。对于每个纳米晶体类型UCN1-UCN10,生产五十个PEG-DA 水凝胶微粒。使用CCD装置获得每个微粒的=色图像（红色通道、绿色通道和蓝色通道），同 时通过NIR光照射产生红色通道图像、绿色通道图像和蓝色通道图像。对于每个通道图像， 对每个微粒的边界内的强度（像素值）进行积分，产生每个微粒的每个通道的"像素值"。 图23包括UCN1-UCN9型的五十个微粒的红色、绿色和蓝色通道的积分"像素值"的直方图。 一些类型的直方图还包括代表性NIR-照射微粒的插入图像。如插入图像所示，可W使用停 留平板印刷方法形成不同微粒形状。
[0113] 然后每种类型的UCN的五十个微粒的平均测量积分强度值与从UCN发射数据与图 像传感器响应曲线的卷积获得的预期积分强度数据比较。下表3包括微粒中的UCN的测量 平均积分强度数据、标准偏差和变异系数。基于来自溶液中的UCN的发射光谱的预期积分 强度数据也被包括在内W进行比较。如该表所示，平均积分强度与预期积分强度值相一致。 所有颗粒和UCN颜色的平均变异系数为2%。运对应于分别合成的颗粒的分别获得的图像 的2. 1RGB单位（在255尺度）的平均标准偏差，表明卓越的颗粒至颗粒再现性。另外，误 差楠圆没有重叠超过6 0，表明预期具有小于Ippb的解码误差率。因此，如果已知一类纳米 晶体的发射光谱，可W可靠地预测颜色通道中的检测积分强度。
[0114]表 3 [011 引
[0116] 图24是示出引入UCN1-UCN9型纳米晶体的每个微粒的红色通道、绿色通道和蓝色 通道积分强度值的散点图。所有UCN1-UCN9型纳米晶体具有红色通道和绿色通道发射强 度。UCN1、UCN2、UCN6、UCN7、UCN8和UCN9型纳米晶体具有蓝色通道W及红色和绿色通道 的发射强度。围绕每个数据点簇的楠圆是从将高斯混合模型拟合至数据获得的3 0、4〇和 5曰围道。如紧密簇之间的分隔所示出的，每个微粒的UCN类型可W使用每个微粒的红色通 道、绿色通道和蓝色通道积分强度明显区分。图25示出了整合UCN1-UCN9型纳米晶体的颗 粒的绿色通道对红色通道中的平均积分强度值（测量值正方形）和预期积分强度值（卷积 值圆形）的比较。楠圆代表5 0置信围道。
[0117] 因此，本发明人证实了使用NIR二极管激光器照射和使用标准CCD相机成像的整 合在聚合物颗粒中的六种不同