CN105339436A - 4，4-二取代环己基桥连七甲川花菁染料及其应用 - Google Patents

4，4-二取代环己基桥连七甲川花菁染料及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一族包含荧光花菁染料的化合物。所述化合物是近红外吸收的七甲川花菁染料，含有作为聚甲炔发色团的一部分的4,4-二取代环己基环。所述化合物一般为亲水性，并且可以化学连接至生物分子，诸如蛋白质、核酸和治疗性小分子。所述化合物可以用于在各种医疗、生物和诊断应用中成像。

Description

4，4-二取代环己基桥连七甲川花菁染料及其应用
与相关申请的交叉引用
本申请要求2013年3月15日提交的美国临时专利申请序列号61/798,562的利益和优先权，所述临时申请的内容通过引用并入本文。
发明领域
本申请提供了新的荧光染料的组合物和方法，该荧光染料代表包含4,4-二取代环己基桥接组成部分的聚甲炔桥。新的组合物通常包含多个使染料具有高亲水性的磺酸或磺酸盐基团，能够用于各种医疗、诊断和生物应用。
背景技术
光学成像方法提供了优于其他成像方法的多个优点。这样的成像通常使用红和近红外(NIR)范围(600-1200nm)的光，以最大化组织穿透并且最小化来自诸如血红蛋白和水的自然生物吸收剂的吸收。光学成像可以提供高灵敏度，不需要将检测对象或实验室人员暴露于电离辐射，能够允许同时使用多个可区分的探针(可能在分子成像中非常重要)，并且提供了高的时间和空间分辨率，其分别在功能性成像和体内显微术中非常重要。
在荧光成像中，将过滤的光或具有限定带宽的激光用作激发光源。激发光从身体组织中穿过，并且在遇到报告分子(例如，对比剂或成像探针)时，光被吸收。报告分子然后发射与激发光具有可检测的不同性质的光。产生的发射光然后能够用于构建图像。大多数光学成像技术依赖于将有机和无机荧光染料用作报告分子。
荧光染料是普遍已知的，并且通过诸如荧光显微术、荧光免疫分析法和流式细胞术的过程用于各种生物和非生物材料的荧光标记和检测。用荧光染料标记这样的材料的典型方法是通过染料分子上的适当基团和要标记的材料上的相容基团之间成键的方式构建荧光复合体。以此方法，诸如细胞、组织、氨基酸、蛋白质、抗体、药物、激素、核苷酸、核酸、脂质和多糖等的材料可以被化学标记并且检测或定量，或者可以用作能够与目标物质特异性结合的荧光探针并且通过荧光检测方法检测。明亮的荧光染料以极高的灵敏度允许被连接材料的检测或定位。
有着对用于生物和生物医学研究的可检测标记物的需求。在用于体内使用的淬灭探针上应用良好的染料不都在体外应用中有效。在一些情况下，在蛋白质或生物分子上的多于一个这些荧光团的存在导致干扰检测的显著淬灭。对于染料有着一种需求，即染料允许体外和体内使用两者，并且不会过度淬灭分子。高度可溶的亲水荧光颜料也可以使追踪标记细胞、蛋白质和其他感兴趣的生物分子的运动和功能成为可能。在体内或体外不过度淬灭的新型染料会增加可用于生物学研究的工具。
尽管如此，对于能够用于各种医疗、诊断和生物应用的新染料，有着持续的需求。
发明概述
本发明部分地基于可以生成新的荧光染料的发现，该荧光染料具有包含4,4-二取代环己基桥接组成部分的聚甲炔桥。这些染料能够用于各种体外和体内成像应用。
在某些实施方式中，本发明的化合物能够由式(II)及其盐表示，
Z1-(PMB)-Z2(II)
其中Z1和Z2能够各自独立地选自取代的或未取代的亚吲哚啉或苯并亚吲哚啉环，并且PMB表示包含4,4-二取代环己基桥接组成部分的聚甲炔桥。在其他实施方式中，化合物具有从约500nm至约1100nm的范围内，优选为在从约600nm至约900nm的范围内的吸收和发射波长。在某些实施方式中，染料吸收和/或发射具有在从约600nm至约850nm、从约650nm至约900nm或从约650nm至约850nm的范围内的波长的光。
在一个方面，本发明提供了一族能够由式I通用表示的荧光团化合物。
在某些实施方式中，本发明是由式III：[BM]n-Fm表示的生物相容的荧光分子，其中BM是生物分子，并且F是如之前描述的荧光团。在其他实施方式中，本发明是由下列结构式IVa-IVd的任意一个表示的生物相容的荧光生物分子，其中BM是生物分子。
接附有生物分子的荧光团
在另一个方面，本发明提供了一种体内光学成像方法。该方法包括如下步骤：(a)向诸如动物或人的对象给予本发明的荧光染料化合物，(b)使该荧光染料化合物在对象体内分布或者与生物目标接触或互相作用，(c)将对象暴露于具有可被荧光染料化合物吸收的波长的例如光的电磁辐射下，以及(d)通过例如内窥镜、导管、断层成像***、平面或反射***、手持光学成像***或术中***和显微镜检测由荧光染料化合物发射的光学信号。由化合物发射的信号能够用于构建图像，例如成像的区域或结构的断层成像图。应该理解，荧光染料化合物可以包含化学连接至生物分子的荧光染料染料。
前述步骤可以以预定间隔重复，从而允许在对象体内随时间地评估荧光化合物的发射信号。在某些实施方式中，可以向对象给予信号性质可区分的两个以上化合物，并且它们的发射性质可以用于在对象体内成像两个以上的特征。
本文公开的方法能够用于检测和/或监控疾病，例如，骨疾病、癌症、心血管疾病、皮肤疾病、环境性疾病、免疫疾病、传染病、炎症、遗传疾病、代谢疾病、神经变性疾病、眼病和呼吸疾病。
在某些实施方式中，用本文中描述的荧光染料化合物标记细胞，并向对象给予标记的细胞。由荧光染料化合物发射的信号能够用于监控细胞的运输和定位，或者用于评估细胞疗法的有效性。
在另一个方面，本发明提供了一种体外光学成像方法。该方法包括如下步骤：(a)将例如生物细胞的样品与本发明的荧光染料化合物接触；(b)使荧光染料化合物被生物目标激活或者与生物目标结合；(c)可选择地去除未结合的荧光染料化合物；(d)将样品暴露于具有可以被荧光染料化合物吸收的波长的例如光的电磁辐射下；并且(e)检测由荧光染料化合物发射的信号，从而判定荧光染料化合物是否已经被生物目标激活或者已经与生物目标结合。
附图说明
图1示出本发明的牛血清蛋白(BSA)缀合的染料的荧光光谱和吸收光谱。图1A是由化合物1b的BSA缀合体发射的荧光的图。图1B示出BSA缀合的化合物1b的BSA缀合体的荧光吸收。
具体实施方式
本发明提供了一类荧光染料化合物(染料)，其吸收和/或发射具有在从约500nm至约1100nm的范围内，更优选为在从约600nm至约900nm的范围内的波长的光。在某些实施方式中，染料吸收和/或发射具有在从约600nm至约850nm、从约650nm至约900nm或从约650nm至约850nm的范围内的波长的光。荧光染料化合物特别适用于各种体外和体内成像应用。
在某些实施方式中，本发明的荧光染料化合物能够由式Z1-PMB-Z2及其盐表示，其中Z1和Z2能够各自独立地表示相同或不同的包含杂环组成部分的多环基团，并且PMB表示包含4,4-二取代环己基桥接组成部分的聚甲炔桥。在下文中，将更详细描述荧光染料化合物。然而，在进一步描述本发明之前，在以下部分中，统一汇总了说明书、实施例和附带的权利要求书中采用的特定术语。
I.定义
应当依照本说明书的其他部分阅读此处列出的定义，并且由本领域技术人员来理解。除非另有定义，本文中使用的所有技术和科学术语都与本发明所属领域普通技术人员普遍理解的意义相同。
“化学连接”意指通过原子之间的吸引力连接，所述吸引力强得足以使结合的聚集体作为一个单位起作用。这包括但不限于化学键诸如共价键，非共价键诸如离子键、金属键和桥键，疏水相互作用，氢键和范德华相互作用。这也包括交联或掩蔽(caging)。
术语“烷基”是本领域公知的，并包括饱和的脂族基团，包括直链烷基基团、支链烷基基团、环烷基(脂环族)基团、烷基取代的环烷基基团和环烷基取代的烷基基团。在某些实施方式中，直链或支链烷基在其骨架中具有约30个以下的碳原子(如，直链为C1-C30，支链为C3-C30)，并且可任选地为约20个以下。同样地，环烷基在其环结构中具有从约3至约10个碳原子，并且可任选地在环结构中具有约5、6或7个碳原子。术语“烷基”也包括卤代烷基。
此外，术语“烷基”包括“取代的烷基”，其指代在烃类骨架的一个以上的碳上具有替代氢的取代基的烷基组成部分。这样的取代基可以包括例如羟基、羰基(诸如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、硫羰基(诸如硫酯、硫乙酸酯或硫甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基、氨酰基、脒、亚氨基、氰基、硝基、叠氮基、巯基、烷基硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、磺酰胺基、磺酰基、杂环基、芳烷基、或芳香族或杂芳族组成部分。本领域技术人员应该理解，如果适当的话，在烃链上取代的组成部分本身可以被取代。例如，取代的烷基的取代基可以包括取代和未取代形式的氨基、叠氮基、亚氨基、氨酰基、磷酰基(包括膦酸酯和亚膦酸酯)、磺酰基(包括硫酸酯、磺酰胺基、氨磺酰基和磺酸酯)和甲硅烷基，以及醚、烷基硫基、羰基(包括酮、醛、羧酸盐和酯)、-CN等。以下描述了示例性的取代的烷基。环烷基可以被烷基、烯基、烷氧基、烷基硫基、氨基烷基、羰基取代的烷基、-CN等进一步取代。在某些实施方式中，烷基是未取代的。在某些实施方式中，烷基是未取代的直链或支链烷基基团。
术语“卤代烷基”指代上面定义的烷基基团，除了一个以上的氢原子被卤素所替代。
术语“亚烷基”指代未取代的直链或支链烷基基团的双自由基。
术语“芳烷基”和“烷芳基”是本领域公知的，并且指代由芳基基团(如芳香族或杂芳族基团)取代的烷基基团。
术语“烯基”和“炔基”是本领域公知的，并且指代不饱和脂肪族基团，与上面描述的烷基长度类似并可以被取代，但是分别包含至少一个双键或三键。
术语“杂原子”是本领域公知的，并且指代除碳和氢外任意元素的原子。示意性的杂原子包括硼、氮、氧、磷、硫和硒。
术语“芳基”在本领域中是公知的，并且是指五元、六元和七元单环芳香族基团，其可以包括零至四个杂原子，例如苯、吡咯、呋喃、噻吩、咪唑、噁唑、噻唑、***、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪和嘧啶等。在环结构中具有杂原子的那些芳基也可以称为“杂芳基”或“杂芳族”。芳香环可以在一个或多个环位置处被如上所述的那些取代基取代，例如卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、烷氧基、氨基、硝基、巯基、亚氨基、氨酰基、膦酸酯、亚膦酸酯、羰基、羧基、甲硅烷基、醚、烷基硫基、磺酰基、磺酰胺基、酮、醛、酯、杂环基、芳香族或杂芳族组成部分、-CF3或-CN等。术语“芳基”还包括具有两个以上环状环的多环状环***，其中两个以上碳为两个相邻环所共有(所述环是“稠合环”)，其中所述环中的至少一个是芳香族的，其他的环状环可以是例如环烷基、环烯基、环炔基、芳基和/或杂环基。
术语“杂环基”、“杂环基团”或“杂环组成部分”是本领域公知的，并且指代三元至约十元的环状结构，可任选地指代三元至约七元的环状结构，其环状结构包括一至四个杂原子。杂环也可以是多环。杂环基团包括，例如噻吩、噻蒽、呋喃、吡喃、异苯并呋喃、苯并吡喃、氧杂蒽、苯酚氧杂蒽、吡咯、咪唑、吡唑、异噻唑、异噁唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、吲哚嗪、异吲哚、吲哚、吲唑、嘌呤、喹嗪、异喹啉、喹啉、酞嗪、萘啶、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、咔唑、咔啉、菲啶、吖啶、嘧啶、菲咯啉、吩嗪、吩吡嗪、吩噻嗪、呋咱、吩噁嗪、吡咯烷、四氢呋喃(oxolane)、四氢硫杂茂(thiolane)、噁唑、哌啶、哌嗪、吗啉、内酯、内酰胺诸如氮杂环丁酮和吡咯烷酮、磺内酰胺、磺内酯等。杂环的环可任选地在一个或多个位置处被如上所述的那些取代基取代，例如卤素、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、氨基、硝基、巯基、亚氨基、氨酰基、膦酸酯、亚膦酸酯、羰基、羧基、甲硅烷基、醚、烷基硫基、磺酰基、酮、醛、酯、杂环基、芳香族或杂芳族组成部分、-CF3或-CN等。
术语“多环”、“多环基团”或“多环组成部分”是本领域公知的，并且指代其中两个以上碳为两个相邻环所共有的两个以上的环(如环烷基、环烯基、环炔基、芳基和/或杂环)，如所述环是“稠合环”。通过不相邻的原子结合的环术语称为“桥接”环。多环的每个环可以被如上所述的那些取代基取代，例如卤素、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、氨基、硝基、巯基、亚氨基、氨酰基、膦酸酯、亚膦酸酯、羰基、羧基、甲硅烷基、醚、烷基硫基、磺酰基、酮、醛、酯、杂环基、芳香族或杂芳族组成部分、-CF3或-CN等。
术语“硝基”是本领域公知的，并且指代-NO2；术语“卤素”是本领域公知的，并且指代-F、-Cl、Br或-I；术语“巯基”是本领域公知的，并且指代-SH；术语“羟基”指代-OH；以及术语“磺酰基”是本领域公知的，并且指代-SO2 -。“卤化物”指代卤素的对应阴离子，并且“类卤化物”具有如Cotton和Wilkinson所著“AdvancedInorganic Chemistry”中阐述的定义。
术语“胺”和“氨基”是本领域公知的，并且指代未取代和取代的胺两者，如可以由下列通式表示的组成部分：
其中R50、R51、R52和R53各自独立地表示氢、烷基、烯基、-(CH2)m-R61，或者R50和R51与它们附连的N原子合在一起完成在环结构中具有4至8个原子的杂环；R61表示芳基、环烷基、环烯基、杂环或多环；并且m是0或1至8范围内的整数。在某些实施方式中，R50或R51中只有一个可以是羰基，例如R50、R51和氮一起不形成酰亚胺。在其他实施方式中，R50和R51(以及可选择的R52)各自独立地表示氢、烷基、烯基或-(CH2)m-R61。因此，术语“烷基胺”包括具有接附于其上的取代的或未取代的烷基的如上所述的氨基基团，即R50和R51的至少一个是烷基基团。
术语“酰胺基”是本领域公知的，并且指代可以由下列通式表示的组成部分：
其中R50如以上定义，并且R54代表氢、烷基、烯基或-(CH2)m-R61，其中m和R61如以上定义。
术语“氨酰基”是本领域公知的氨基取代的羰基，并且包括可以由下列通式表示的组成部分：
其中R50和R51如以上定义。在本发明的酰胺的某些实施方式中，将不包括可能不稳定的酰亚胺。
术语“烷基硫基”指代具有接附于其上的硫自由基的如上所述的烷基基团。在某些实施方式中，“烷基硫基”组成部分由-S-烷基、-S-烯基、-S-炔基和-S-(CH2)m-R61中的一个表示，其中m和R61如以上定义。代表性的烷基硫基基团包括甲硫基、乙硫基等。
术语“羰基”是是本领域公知的，并且包括可以由下列通式表示的组成部分：
其中X50是键或者表示氧或硫，并且R55和R56表示氢、烷基、烯基、-(CH2)m-R61或药学上可接受的盐，R56表示氢、烷基、烯基或-(CH2)m-R61，其中m和R61如以上定义。当X50是氧并且R55或R56不是氢时，该式表示“酯”。当X50是氧，并且R55如以上定义时，本文中将该组成部分指称为羧基基团，并且特别地，当R55是氢时，该式表示“羧酸”。当X50是氧，并且R56是氢时，该式代表“甲酸酯”。一般来说，当上式的氧原子被硫替代时，该式表示“硫代羰基”基团。当X50是硫并且R55或R56不是氢时，该式表示“硫酯”。当X50是硫并且R55是氢时，该式表示“硫代羧酸”。当X50是硫并且R56是氢时，该式表示“硫代甲酸酯”。另一方面，当X50是键，并且R55不是氢时，上式表示“酮”基团。当X50是键，并且R55是氢时，上式表示“醛”基团。
术语“烷氧基”或“烷氧”是本领域公知的，并且指代具有接附于其上的氧的如以上定义的烷基。代表性的烷氧基基团包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、叔丁氧基等。“醚”是由氧共价连接的两个烃类。因此，使烷基成为酯的烷基的取代基是或类似于烷氧基，诸如可以由-O-烷基、-O-烯基、-O-炔基、-O-(CH2)m-R61的一个表示，其中m和R61如以上所述。
术语“磺酸盐”是本领域公知的，并且指代可以由下列通式表示的组成部分：
其中R57是电子对、氢、烷基、环烷基或芳基。
术语“硫酸盐”是本领域公知的，并且包括可以由下列通式表示的组成部分：
其中R57如以上定义。
术语“磺酰氨基”是本领域公知的，并且包括可以由下列通式表示的组成部分：
其中R50和R56如以上定义。
术语“氨磺酰基”是本领域公知的，并且指代可以由下列通式表示的组成部分：
其中R50和R51如以上定义。
术语“磺酰基”是本领域公知的，并且指代可以由下列通式表示的组成部分：
其中R58是下列之一：氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基或杂芳基。
术语“亚砜基”是本领域公知的，并且指代可以由下列通式表示的组成部分：
其中R58如以上定义。
术语“磷酰基”是本领域公知的，并且一般地可以由下式表示：
其中Q50表示S或O，并且R59表示氢、低级烷基或芳基。当用于取代例如烷基时，磷酰烷基的磷酰基基团可以由下列通式表示：
其中Q50和R59各自独立地定义如上，并且Q51表示O、S或N。当Q50为S时，磷酰基组成部分是“硫代磷酸酯”。
术语“亚磷酰胺”是本领域公知的，并且可以由下列通式表示：
其中Q51、R50、R51和R59如以上定义。
术语“次磷酰胺”是本领域公知的，并且可以由下列通式表示：
其中Q51、R50、R51和R59如以上定义，并且R60表示低级烷基或芳基。
可以对烯基和炔基基团进行类似的取代，以生成例如氨基烯基、氨基炔基、酰胺基烯基、酰胺基炔基、亚氨基烯基、亚氨基炔基、硫代烯基、硫代炔基、羰基取代的烯基或炔基。
各个表达式的定义，如烷基、m、n等，当其在任意结构中出现多于一次时，意味着其独立于相同结构中的其他定义。
应该理解，“取代”或“被...取代”包括隐含的条件，即这种取代与取代的原子和取代基的允许价态相一致，并且取代产生了稳定的化合物，如不自发地进行诸如通过重排、环化、消除或其他反应而变形的化合物。
术语“取代的”也意欲包括有机化合物的所有可允许的取代基。示例性的取代基包括，例如卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、烷氧基、氨基、硝基、巯基、亚氨基、氨酰基、膦酸酯、亚膦酸酯、羰基、羧基、甲硅烷基、醚、烷基硫基、磺酰基、磺酰胺基、酮、醛、酯、杂环基、芳香族或杂芳族组成部分、-CF3和-CN等。在更广泛的方面，可允许的取代基包括有机化合物的非环状的和环状的、分枝的和未分枝的、碳环的和杂环的、芳香的和非芳香的取代基。例如，示意性的取代基包括本文中上面描述的那些。可允许的取代基对于适当的有机化合物可以是一个以上，并且可以是相同的或不同的。为了本发明的目的，诸如氮的杂原子可以含有氢取代基和/或本文中描述的满足杂原子价态的任意有机化合物可允许的取代基。本发明不意在以任何方式通过有机化合物可允许的取代基来限制。
术语“聚甲炔桥”指代包含奇数个碳的共轭双键亚甲基链。这样的桥可以包括环状结构，作为共轭双键亚甲基链的部分。
术语“生理上可接受的载体”指代一种以上本发明的化合物在其中分散、溶解、悬浮、混合，并且在生理上可耐受的载体，即可以给予于对象的身体、身体中或身体上而没有过度不适或刺激或毒性的载体。
在整个说明书中，当以具有、包括或包含特定组分描述组合物时，也意指该组合物基本上由所述组分构成、或者由所述组分构成。类似地，当以具有、包括或包含特定步骤描述过程时，该过程也可以基本上由所述处理步骤组成，或者由所述步骤组成。而且应该理解，只要本发明是可进行的，步骤的次序或者进行特定动作的次序不重要。另外，两个以上步骤或动作可以同时进行。
II.本发明的荧光染料化合物
本发明的一个方面提供了一种由式I-A或其盐表示的荧光化合物：
其中：
X1和X2各自独立地是O、S、Se或C(C1-4烷基)2；
W1和W2是苯环、萘环或吡啶环；
R1和R2独立地是氢或可选择地被一个或两个取代基取代的-C1-C10烷基，所述取代基独立地选自由卤素、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -和-OH所组成的组；
R5、R6、R7和R8各自独立地是H或-C1-C22亚烷基-X3；
R3、R4、R13和R14各自独立地是H、-C1-C22亚烷基-X3、-SO3H、-SO3 -、-SO2N(R12)-亚烷基-X3、卤素或-NO2；
X3在每次出现时独立地表示H、卤素、-CH3、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -、-NCS、-NCO、N-羟基琥珀酰亚胺基酯、N-羟基磺基琥珀酰亚胺基酯、-OH、-SH、马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、-NHCO-(CH2)m-(卤素)、-CONHNH2、-CN、-NH2、-NO2、-CON(H)R12、炔基、-N3、聚乙二醇、可选择地取代的芳基或者可选择地取代的杂环；
R9和R10是氢、卤素或烷基，或者R1和R9或R2和R10是通过相连的原子合并在一起而形成五元、六元或七元环；
R12在每次出现时独立地表示氢或烷基；
m在每次出现时独立地表示0、1、2、3、或4；以及
n在每次出现时独立地表示1-10。
在某些实施例中，X1和X2是C(CH3)2。在某些实施例中，W1和W2是苯环。在某些实施例中，W1和W2是萘环。在某些实施例中，R1和R2独立地是可选择地被-SO3H或-SO3 -取代的-C1-C10烷基。在某些实施例中，R1和R2独立地是C1-C6烷基。在某些实施例中，R3、R4、R13和R14各自独立地是H、-SO3H、或-SO3。在某些实施例中，R7是氢。在某些实施例中，R9和R10是氢。
在某些实施例中，R5和R6各自独立地是-C1-C22亚烷基-X3。在某些实施例中，R5和R6各自独立地是-C2-C8亚烷基-X3。在某些实施例中，R5和R6各自独立地是被-SO3H、-SO3 -或COOH取代的-C2-C8亚烷基。在某些实施例中，R7和R8是氢。
本发明的另一个方面提供了一种由式I-B或其盐表示的荧光化合物：
其中：
X1和X2各自独立地是O、S、Se或C(C1-4烷基)2；
W1和W2是苯环、萘环或吡啶环；
R1和R2独立地是氢或可选择地被一个或两个取代基取代的-C1-C10烷基，所述取代基独立地选自由卤素、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -和-OH所组成的组；
R5和R7各自独立地是氢或-C1-C22亚烷基-X3；
R3、R4、R13和R14各自独立地是氢、-C1-C22亚烷基-X3、-SO3H、-SO3 -、-SO2N(R12)-亚烷基-X3、卤素或-NO2；
X3在每次出现时独立地表示H、卤素、-CH3、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -、-NCS、-NCO、N-羟基琥珀酰亚胺基酯、N-羟基磺基琥珀酰亚胺基酯、-OH、-SH、马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、-NHCO-(CH2)m-(卤素)、-CONHNH2、-CN、-NH2、-NO2、-CON(H)R12、炔基、-N3、聚乙二醇、可选择地取代的芳基或者可选择地取代的杂环；
R9和R10是H、卤素或烷基，或者R1和R9或R2和R10通过相连的原子合并在一起而形成五元、六元或七元环；
R11是-COOH、-CN、卤素、-NO2、-C(O)-卤代烷基、卤代烷基、-COOR15、-CON(H)R15、或者-CO(CH2)nR15；
R12在每次出现时独立地表示氢或烷基；
R15是H、-COOH、-SO3H、-NH2、-SH、烷基或者可选择地被X3和/或聚乙二醇取代的芳基；
m在每次出现时独立地表示0、1、2、3、或4；以及
n在每次出现时独立地表示1-10。
在某些实施例中，X1和X2是C(CH3)2。在某些实施例中，W1和W2是苯环。在某些实施例中，W1和W2是萘环。在某些实施例中，R1和R2独立地是可选择地被-SO3H或-SO3 -取代的-C1-C10烷基。在某些实施例中，R1和R2独立地是C1-C6烷基。在某些实施例中，R3、R4、R13和R14各自独立地是H、-SO3H、或-SO3。在某些实施例中，R7是氢。在某些实施例中，R9和R10是氢。
在某些实施例中，R5是-C1-C22亚烷基-X3，并且R7是氢。在某些实施例中，R5是-C2-C8亚烷基-X3，并且R7是氢。在某些实施例中，R5是由-SO3H、-SO3 -或-COOH取代的-C2-C8亚烷基，并且R7是氢。
本发明的另一个方面提供了一种由式I-C或其盐表示的荧光化合物：
其中：
X1和X2各自独立地是O、S、Se或C(C1-4烷基)2；
R1和R2独立地是氢或可选择地被一个或两个取代基取代的-C1-C10烷基，所述取代基独立地选自由卤素、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -和-OH所组成的组；
R3、R4、R13和R14各自独立地是氢、-C1-C22亚烷基-X3、-SO3H、-SO3 -、-SO2N(R12)-亚烷基-X3、卤素或-NO2；
X3在每次出现时独立地表示H、卤素、-CH3、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -、-NCS、-NCO、N-羟基琥珀酰亚胺基酯、N-羟基磺基琥珀酰亚胺基酯、-OH、-SH、马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、-NHCO-(CH2)m-(卤素)、-CONHNH2、-CN、-NH2、-NO2、-CON(H)R12、炔基、-N3、聚乙二醇、可选择地取代的芳基或者可选择地取代的杂环；
X4在每次出现时独立地表示氢、卤素、-SO3H、-SO3 -、-COOH或者-CO2 -；
R9和R10是H、卤素或烷基，或者R1和R9或R2和R10通过相连的原子合并在一起而形成五元、六元或七元环；
R12在每次出现时独立地表示氢或烷基；
m在每次出现时独立地表示0、1、2、3、或4；以及
n在每次出现时独立地表示1-10。
在某些实施例中，X1和X2是C(CH3)2。在某些实施例中，W1和W2是苯环。在某些实施例中，W1和W2是萘环。在某些实施例中，R1和R2独立地是可选择地被-SO3H或-SO3 -取代的-C1-C10烷基。在某些实施例中，R1和R2独立地是C1-C6烷基。在某些实施例中，R3、R4、R13和R14各自独立地是H、-SO3H、或-SO3。在某些实施例中，R7是氢。在某些实施例中，R9和R10是氢。
本发明的另一个方面提供了一种由式I-D或其盐表示的荧光化合物：
其中：
X1和X2各自独立地是O、S、Se或C(C1-4烷基)2；
W1和W2是苯环、萘环或吡啶环；
R1和R2独立地是氢或可选择地被一个或两个取代基取代的-C1-C10烷基，所述取代基独立地选自由卤素、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -和-OH所组成的组；
R3、R4、R13和R14各自独立地是H、-C1-C22亚烷基-X3、-SO3H、-SO3 -、-SO2N(R12)-亚烷基-X3、卤素或-NO2；
X3在每次出现时独立地表示H、卤素、-CH3、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -、-NCS、-NCO、N-羟基琥珀酰亚胺基酯、N-羟基磺基琥珀酰亚胺基酯、-OH、-SH、马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、-NHCO-(CH2)m-(卤素)、-CONHNH2、-CN、-NH2、-NO2、-CON(H)R13、炔基、-N3、聚乙二醇、可选择地取代的芳基或者可选择地取代的杂环；
R9和R10是氢、卤素或烷基，或者R1和R9或R2和R10通过相连的原子合并在一起而形成五元、六元或七元环；
R11和R12各自独立地是烷基、卤代烷基、芳基、芳烷基、氰基、卤素、硝基、-COOH、-C(O)-卤代烷基、-C(O)-芳基、-C(O)OR15、-CON(H)R15、-(CH2)nC(O)OR15、-(CH2)nCONHR15、-CO(CH2)nR15、-(CH2)nSO3H或者-(CH2)nSO3 -，
R13在每次出现时独立地表示氢或烷基；
R15在每次出现时独立地表示H、-COOH、-SO3H、-NH2、-SH、烷基、聚乙二醇、或者可选择地被X3和/或聚乙二醇取代的芳基；
m在每次出现时独立地表示0、1、2、3、或4；以及
n在每次出现时独立地表示1-10。
在某些实施例中，X1和X2是C(CH3)2。在某些实施例中，W1和W2是苯环。在某些实施例中，W1和W2是萘环。在某些实施例中，R1和R2独立地是可选择地被-SO3H或-SO3 -取代的-C1-C10烷基。在某些实施例中，R1和R2独立地是C1-C6烷基。在某些实施例中，R3、R4、R13和R14各自独立地是H、-SO3H、或-SO3。在某些实施例中，R7是氢。在某些实施例中，R9和R10是氢。
本发明的另一个方面提供了一种由式II或其盐表示的荧光化合物：
其中：
R1和R2独立地是氢或可选择地被一个或两个取代基取代的-C1-C10烷基，所述取代基独立地选自由卤素、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -和-OH所组成的组；
R5、R6、R7和R8各自独立地是H或-C1-C22亚烷基-X3；
R3、R4、R13和R14各自独立地是H、-C1-C22亚烷基-X3、-SO3H、-SO3 -、-SO2N(R12)-亚烷基-X3、卤素或-NO2；
X3在每次出现时独立地表示H、卤素、-CH3、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -、-NCS、-NCO、N-羟基琥珀酰亚胺基酯、N-羟基磺基琥珀酰亚胺基酯、-OH、-SH、马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、-NHCO-(CH2)m-(卤素)、-CONHNH2、-CN、-NH2、-NO2、-CON(H)R12、炔基、-N3、聚乙二醇、可选择地取代的芳基或者可选择地取代的杂环；
R9和R10是氢、卤素或烷基，或者R1和R9或R2和R10通过相连的原子合并在一起而形成五元、六元或七元环；
R12在每次出现时独立地表示氢或烷基；
m在每次出现时独立地表示0、1、2、3、或4；以及
n在每次出现时独立地表示1-10。
在某些实施例中，R1和R2独立地是可选择地被-SO3H或-SO3 -取代的-C1-C10烷基。在某些实施例中，R1和R2独立地是可选择地被-SO3H或-SO3取代的-C2-C6烷基。在某些实施例中，R1和R2独立地是C1-C6烷基。在某些实施例中，R5和R6各自独立地是-C1-C22亚烷基-X3。在某些实施例中，R5和R6各自独立地是-C2-C8亚烷基-X3。在某些实施例中，R5和R6各自独立地是被-SO3H、-SO3 -或-COOH取代的-C2-C8亚烷基。在某些实施例中，R7和R8是氢。在某些实施例中，R9和R10是氢。
本发明的另一个方面提供了一种由式(II)及其盐表示的化合物。
Z1-(PMB)-Z2(II)
Z1和Z2各自独立地表示包含杂环组成部分的多环基团。例如，Z1和Z2能够各自独立地选自取代的或未取代的亚吲哚啉或苯并亚吲哚啉环。PMB表示包含4,4-二取代环己基桥接组成部分的聚甲炔桥。该化合物具有在从约500nm至约1100nm的范围内，优选为在从约600nm至约900nm的范围内的吸收和发射波长。在某些实施方式中，染料吸收和/或发射具有在从约600nm至约850nm、从约650nm至约900nm或从约650nm至约850nm的范围内的波长的光。
Z1、Z2和/或PMB可选择地可以包括能够形成共价键和/或与生物分子的化学键的连接物组成部分。这样的连接物组成部分可以包括能够与不同化合物上的官能团化学反应以形成共价键的反应性基团，或者能够与不同化合物上的反应性基团化学反应以形成共价键的官能团。这样的反应性基团可以包括，例如亲电子试剂和亲核试剂，其能够通过暴露于对应的官能团来形成共价键，该对应的官能团相应地为亲核试剂和亲电子试剂。可任选地，反应性基团是光活化基团，并且仅在用适宜波长的光照射后成为化学活化的。本发明的化合物和要连接的生物分子之间的反应能够使得反应性基团的一个以上原子合并至新的连接键中，该新的连接键将本发明的化合物接附于缀合物质。
本文中意欲包含的生物分子包括但不限于蛋白质(例如酶、激素、抗体和其抗原结合片段、以及单链抗体)、肽、氨基酸、糖蛋白、细胞受体的配体、多糖、碳水化合物、核酸(例如DNA和RNA)、核苷、核苷酸、核酸适体、肽基核酸、细胞受体、酶底物、酶辅助因子、生物素、激素、神经递质、生长因子、细胞因子、淋巴因子、凝集素、选择素、脂质、脂质聚集体(例如胶束或囊泡)和毒素。能够使用其他生物分子，诸如参与靶向和递送的那些生物分子，诸如叶酸介导靶向(Leamon和Low，DrugDiscoveryToday，6:44-51,2001)、转铁蛋白、维生素、碳水化合物和靶向内化受体的配体，包括但不限于去唾液酸蛋白受体、生长激素抑制素、神经生长因子、催产素、铃蟾素、降血钙素、抗利尿激素、血管紧张素II、心房利尿钠肽、胰岛素、胰高血糖素、催乳素、***、各种阿片类和尿激酶型纤溶酶原激活因子。意欲包含的还有膜、跨膜和核易位信号序列，其能够衍生自包括但不限于病毒和细菌的多种来源。生物分子也可以包括有机分子、聚合物、树形分子、细胞(例如哺乳动物细胞、非哺乳动物细胞、植物细胞、昆虫细胞、胚胎细胞)、细菌、噬菌体、病毒、微生物、颗粒、微粒或纳米颗粒。生物分子也可以包括治疗药物分子，包括但不限于光疗分子或放疗分子。
本发明的荧光染料化合物能够用于构建一种以上下列类型的成像剂或探针：分子探针、可激活探针、酶激活探针、基于量子点的成像探针、基于纳米粒子的成像探针、靶向生物分子的探针、波长转移信标、多色探针、具有与目标的高结合亲和性的探针、非特异性成像探针、基于细胞的探针、双模态试剂、光学/CT双模态试剂(如物理或化学结合于CT试剂的光学试剂)、光学/MR双模态试剂(如物理或化学结合于MR试剂的光学试剂)、光学/原子核双模态试剂(如物理或化学结合于放射性原子或与放射性原子在一起的光学试剂)和/或其任意组合。
包括化学连接的生物分子的本发明的化合物与未化学连接至生物分子的化合物相比，可以具有增强的荧光。在某些实施方式中，与未连接的化合物相比，荧光增强了约10％、约25％或约50％。化学连接至本发明的化合物的生物分子可以在体内和/或体外改变或增强分子的积累、生物分布、排除、靶向、结合和/或识别。
一个以上的生物分子可以通过多价键或包含数个反应性官能团的连接物化学连接至Z1、PMB和/或Z2，以形成结构(Z1-(PMB)-Z2)-((L)v(BM)r)t的生物相容的荧光分子，其中L是连接物或间隔物(spacer)或多价间隔物或连接物，BM是生物分子，Z1、Z2和PMB如前文定义，并且t＝1-6，v＝1-500以及r＝1-500。当v大于1时，(L)v表示多个相同的连接物或不同连接物的组合。
本发明的化合物的适当的连接物组成部分的实例在先前的文献中已有描述(参见，美国专利申请2002/0064794(2002)；美国专利号6,086,737；美国专利号6,048,982；美国专利号6,747,159；以及美国专利号6,448,008)。
应该理解，多于一个本发明的荧光染料化合物能够化学连接至单一生物分子。这样的结构的实例可以表示为：[Z1-(PMB)-Z2]u-BM，其中u＝1-500，并且Z1、Z2、PMB和BM如以上定义。
也意欲包括公开的化合物的盐，并且包括碱和酸加成的盐两者。本发明的化合物可以具有一个以上酸性足够的质子，其能够与合适的有机或无机碱反应以形成碱加成的盐。碱加成的盐包括衍生自无机碱的盐，诸如铵或碱金属或碱土金属氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐等，以及有机碱的盐，诸如醇盐、烷基酰胺、烷基和芳基胺等。因此，用于制备本发明的盐的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、碳酸钾等。
本发明的化合物具有碱性足够的基团，诸如能够与有机或无机酸反应以形成酸加成的盐的胺基。通常采用的将含有碱性基团的化合物形成酸加成盐的酸是无机酸，诸如盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸、磷酸等，以及有机酸，诸如对甲基苯磺酸、甲磺酸、草酸、对溴代苯磺酸、碳酸、琥珀酸、柠檬酸、苯甲酸、乙酸等。这样的盐的实例包括硫酸盐、焦硫酸盐、硫酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐、氯化物、溴化物、碘化物、乙酸盐、丙酸盐、癸酸盐、辛酸盐、丙烯酸盐、甲酸盐、异丁酸盐、己酸盐、庚酸盐、丙炔酸盐、草酸盐、丙二酸盐、琥珀酸盐、辛二酸盐、癸二酸盐、富马酸盐、马来酸盐、丁炔-1,4-二酸盐、己炔-1,6-二酸盐、苯甲酸盐、氯苯甲酸盐、甲基苯甲酸盐、二硝基苯甲酸盐、羟基苯甲酸盐、甲氧基苯甲酸盐、邻苯二甲酸盐、磺酸盐、二甲苯磺酸盐、苯乙酸盐、苯丙酸盐、苯丁酸盐、柠檬酸盐、乳酸盐、γ-羟基丁酸盐、乙醇酸盐、酒石酸盐、甲磺酸盐、丙磺酸盐、萘-1-磺酸盐、萘-2-磺酸盐、扁桃酸盐等。
例如，式I的化合物可以由式Ia、Ib和Ic及其盐表示：
其中：
其中X1和X2独立地选自O、S、Se、C(CH2R3CH2R4)；
R1、R2、R5、R6、R7和R8各自独立地选自：H、(CH2)nX3，其中n＝1-20；
R3、R4、R13和R14各自独立地选自：H、(CH2)nX3，其中n＝0-20；X3独立地选自：H、卤素、CH3、SO3H、SO3 -、COOH、NCS(异硫氰酸酯)、NCO(异氰酸酯)、N-羟基琥珀酰亚胺基(NHS)酯、N-羟基磺酸琥珀酰亚胺基(NHSS)酯、羟基(OH)、巯基(SH)、马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、碘乙酰胺、CN、NH2、CONHR、炔烃、叠氮(N3)、SO2NX3R7、可选择地进一步被X3取代的芳基；
R9和R10是H或卤素或烷基基团；R1和R9或R2和R10可选地合并在一起形成五元、六元或七元环；W1和W2是形成包括苯基或萘基或吡啶基的芳环所必需的原子；R11独立地选自：COOH、CN、F、NO2、COCF3、CF3、COOR、CONHR、CO(CH2)nR，其中R是H或COOH或SO3H、或者NH2或SH或烷基或可选择地进一步被X3取代的芳基、或者聚乙二醇(PEG)单元
在某些实施方式中，X3选自由-NH2、-OH、-SH、-SO3H、羧基、-COCl、-(CO)O(CO)R16、-CONHNH2、取代的和未取代的N-羟基琥珀酰亚胺基酯、取代的和未取代的N-羟基磺酸琥珀酰亚胺基酯、硝基或氟代苯酚酯、叠氮、-NCS、-CHO、叠氮、-COCH2I、亚磷酰胺、邻苯二甲酰胺和马来酰亚胺所组成的组，其中R16选自由H、烷基和芳基所组成的组。
在其他实施方式中，X1和X2是-C(CH3)2。
应该理解，W1和W2可以相同或不同。例如，W1和W2可以选自由下列组成的组：
在稠合环上并入一个以上非氢取代基，能够用于调节所得染料的吸收和发射光谱。
在某些实施方式中，化合物是下列或其盐之一：
R11和R12独立地是：COOH、CONHR、CN、O＝C-苯基、COCH2R，其中R＝H或(CH2)nCOOR’或(CH2)nCH3或(CH2)nSO3H或(CH2)nSO3 -，其中R’＝烷基或芳基
当本发明的化合物在本文中通过指示环和聚甲炔桥中双键位置的结构图示时，应该理解，该结构也包含任意的共振结构，例如，如下图所示：
其中，在每个上述结构中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R13、R14、W1、W2、X1、X2和X3如本文中定义。
通常地，本文中公开的化合物可以如下述合成。首先，制备季胺化的杂环Z1。然后，该杂环碱与聚甲炔桥(PMB)反应，该聚甲炔桥是亲电子试剂，诸如PhNH-PMB-CH＝NHPh·HCl、或者RO-PMB-CH(OR)2，其中PMB由包括作为链的一部分的4,4-二取代环己基桥接组成部分的共轭双键链(CH＝CH)n-构成，并且其中Ph是苯环以及R是甲基或乙基基团，从而获得半花菁，诸如Z1-PMB-CH＝NHPh或者Z1-PMB-CH＝NAcPh(其中Ac是乙酰基自由基)或者Z1-(CH＝CH)n-OR。然后将这些中间体与不同的季铵化杂环Z2反应。官能化的侧臂接附于第一(Z1)或第二(Z2)季铵化杂环。最终结果是非对称聚甲炔标记试剂，Z1-PMB-Z2。半花菁中间体的实例在F.M.Hamer,"SomeUnsymmetricalPentamethincyanineDyesandtheirTetramethinIntermediates",J.Chem.Soc.,32(1949)和R.B.Mujumdar,L.A.Ernst,SwatiR.Mujumdar,C.J.Lewis,andA.S.Waggoner,"CyanineDyeLabellingReagents:SulfoindocyanineSuccinimidylEsters",BioconjugateChemistry,4,105,(1993)中描述。
在另一个方面，本发明提供了下列结构通式V的化合物
其中R11和R12独立地是：COOH、CONHR、CF3、卤素、CN、O＝C-苯基、COCH2R，其中R＝H或(CH2)nCOOR’或(CH2)nCH3或(CH2)nSO3H或(CH2)nSO3 -，其中R’＝烷基或芳基；Ph是苯基基团，其可选择地被以下之一取代：F、Cl、Br、I、OMe、NMe2、NO2、CN、CF3、烷基。
在某些其他实施方式中，意欲包含由式45a和45b表示的下列结构，其中R’是烷基或芳基
在某些实施方式中，本发明的化合物可以化学连接至生物学分子或生物分子(BM)，如式III-[BM]n-Fm所示，其中BM是生物分子，F是由式1a、1b或1c(如上所述)表示的荧光团，并且n＝1至4；m＝1至100。例如由于生物分子与目标之间的相互作用，例如通过受体-配体相互作用、酶-底物相互作用或抗体-抗原相互作用等，所得化合物-生物分子缀合体可以具有与目标的高结合亲和性。在其他实施方式中，通式[Z1-(PMB)-Z2]-BM这样的化学连接的化合物，可以由例如以下表示：
接附有生物分子的荧光团
其中，在每个上述结构中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R13、R14、W1、W2、X1、X2和X3如本文中定义，Y-是平衡离子，并且BM是生物分子。前述结构是示例性的，并且应该理解，生物分子(BM)能够通过任意一个以上确定为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R13、R14、W1、W2、X1、X2和X3的基团，化学连接至这样的化合物。
本发明的另一个方面提供了一种缀合化合物，该缀合化合物通过生物分子与本文中描述的化合物反应而形成，该化合物诸如式I-A、I-B、I-C、I-D或II的化合物。
本发明的另一个方面提供了一种缀合化合物，该缀合化合物是进一步用由-L-BM定义的1个、2个或3个基团取代本文中描述的化合物(诸如式I-A、I-B、I-C、I-D或II的化合物)；其中L是键或连接物，并且-BM是生物分子的自由基。
化合物能够用生物分子或细胞如下标记。本发明的化合物(荧光染料)与一种以上各种浓度的生物分子在从约4℃至约37℃的温度下培养从约5分钟至24小时以上。在培养之后，可以使用本领域技术人员已知的方法，诸如例如色谱法或超滤法，去除游离的荧光染料或未化学连接至生物分子的荧光染料。
在培养之后，可以离心细胞从而生成上清液从其中除去的细胞聚合体。可以在培养基或生理盐水中重新悬浮细胞，从而洗脱残留物、未结合的或游离的荧光染料。可以重复数次。以此方式，可以通过直接缀合至内部或外部细胞分子，或者通过摄取非特异性细胞到各种细胞内结构来标记细胞，各种细胞内结构包括但不限于胞质液、胞内体、细胞核、高尔基体和其他细胞内的细胞器。
公开的化合物和/或组合物可以包装成试剂盒，该试剂盒可以可选择地包括使用化合物的说明书。非限定性实施例包括，包含例如用于体内和/或体外应用的粉末或冻干形式的组合物以及包括重建、剂量信息和储存信息的使用说明的试剂盒。试剂盒可以可选择地包含处于可供使用的液体形式的组合物、或者需要进一步与溶液混合以给予的组合物的容器，诸如用于重建粉末形式的药水瓶、用于注射的注射器、定制IV递送***、吸入器等。这样的容器可以包含单个或多个对象剂量。另外，试剂盒可以包含辅助组合物的体内或体外检测的组件，例如专用内窥镜、滤光器。
本文中公开的化合物包括那些化学连接至生物分子、能够制剂成适宜向例如动物或人类对象的对象给予的药物组合物的化合物。因此，剂型包括化合物与适合所需的给予形式和/或剂量的生理上可接受的载体。生理上可接受的载体可以包括水、盐水，并且还可以包括诸如缓冲剂的试剂，以及其他试剂，诸如用于药物剂型中的相容的防腐剂。优选的载体是流体，优选为液体，更优选为水溶液；然而，固体剂型、局部剂型、吸入剂型、眼用剂型和经皮剂型的载体也意欲包含在本发明的范围中。
另外，药物组合物可以在生理上可接受的载体中包括一种以上稳定剂。适合用于这样的组合物中的稳定剂的实例包括例如低分子量碳水化合物，例如诸如山梨醇的直线型多元醇，以及甘油。也可以使用其他低分子量碳水化合物，诸如肌醇。
希望的是，本发明的化合物能够口服或非肠道给予。对于非肠道给予，化合物可以静脉内给予、肌肉内给予、皮肤给予、经皮给予、皮下给予、直肠给予、鼻部给予、***给予及眼部给予。因此，化合物可以处于如固体片剂、胶囊、丸剂、包括冻干粉的粉末、胶体悬浮剂、微球、脂质体颗粒、悬浮剂、乳化剂、溶剂、包括水凝胶的凝胶、糊剂、药膏、乳膏、硬膏、灌洗液、灌服剂、渗透递送装置、栓剂、灌肠剂、注射剂、植入物、喷剂或气雾剂。药物组合物可以根据传统药学实践来制剂(参见，例如Remington:TheScienceandPracticeofPharmacy,20thedition,2000,ed.A.R.Germaro,LippincottWilliams&Wilkins,Philadelphia，以及EncyclopediaofPharmaceuticalTechnology,eds.J.SwarbrickandJ.C.Boylan,1988-1999,MarcelDekker,NewYork)。
III.本发明的荧光染料化合物的应用
本发明的化合物可以用于各种体内和体外应用。这些应用在以下部分中讨论。
(a)体内应用
本发明提供了新颖的荧光化合物，该荧光化合物可以用于各种成像应用，例如光学成像应用。关于光学成像技术的综述，参见如Alfanoetal.,Ann.NYAcad.Sci.820:248-270,1997；Weissleder,NatureBiotechnology19,316-317(2001)；Ntziachristosetal.,Eur.Radiol.13:195-208(2003)；Gravesetal.,Curr.Mol.Med.4:419-430(2004)；Citrinetal.,ExpertRev.AnticancerTher.4:857-864(2004)；Ntziachristos,Ann.Rev.Biomed.Eng.8:1-33(2006)；Kooetal.,CellOncol.28:127-139(2006)；以及Raoetal.,Curr.Opin.Biotechnol.18:17-25(2007)。
本发明的实践中有用的成像***通常包括三个基本组件：(1)用于激发本发明的荧光染料化合物的合适的光源，(2)用于分离或区分从用于诱导荧光染料激发的光的发射的***，以及(3)检测***。此检测***可以是手持的或者整合于其他有用的成像仪器，诸如内窥镜、导管、术中显微镜和/或观察镜。
优选地，光源提供单色(或大体上单色)光。光源可以是适当过滤的白光，即源自宽带光源的带通光。例如，源自150瓦卤素灯的光可以穿过适合的带通滤光器，该带通滤光器是可从OmegaOptical(Brattleboro，VT)商购的。取决于***，光源可以是激光。参见，如Boasetal.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA91:4887-4891,1994；Ntziachristosetal.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA97:2767-2772,2000；以及Alexander,J.Clin.LaserMed.Surg.9:416-418,1991。可以在例如ImagingDiagnosticSystems,Inc.,Plantation,FL以及各种其他来源找到用于成像的激光的信息。高通或带通滤光器可以用于从激发光分离光学发射。适合的高通或带通滤光器是从可OmegaOptical,Burlington,VT商购的。
一般来说，光检测***可以视为包括光采集/图像形成组件和光检测/图像记录组件。尽管光检测***可以是整合了两个组件的单一集成设备，但是单独讨论光采集/图像形成组件和光检测/图像记录组件。
一个特别有用的光采集/图像形成组件是内窥镜。可以在本发明的实践中应用已经用于多组织和器官的体内光学成像的内窥镜设备和技术，所述多组织和器官包括腹膜(Gahlenetal.,J.Photochem.Photobiol.B52:131-135,1999)、卵巢癌(Majoretal.,Gynecol.Oncol.66:122-132,1997)、结肠和直肠(Myceketal.,Gastrointest.Endosc.48:390-394,1998；和Steppetal.,Endoscopy30:379-386,1998)、胆管(Izuishietal.,Hepatogastroenterology46:804-807,1999)、胃(Abeetal.,Endoscopy32:281-286,2000)、膀胱(Kriegmairetal.,Urol.Int.63:27-31,1999；和Riedletal.,J.Endourol.13:755-759,1999)、肺(Hirschetal.,ClinCancerRes7:5-220,2001)、脑(Ward,J.LaserAppl.10:224-228,1998)、食道、以及头颈区域。
其他类型的光采集组件是基于导管的装置，包括光纤设备。这样的设备特别适合于血管内成像。参见，例如Tearneyetal.,Science276:2037-2039,1997；和Circulation94:3013,1996。
还有其他成像技术能够与本发明的荧光染料化合物共同使用，包括相控阵技术(Boasetal.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA91:4887-4891,1994；Chance,Ann.NYAcad.Sci.838:29-45,1998)、光学断层成像(Chengetal.,OpticsExpress3:118-123,1998；和Siegeletal.,OpticsExpress4:287-298,1999)、活体显微术(Dellianetal.,Br.J.Cancer82:1513-1518,2000；Monskyetal,CancerRes.59:4129-4135,1999；和Fukumuraetal.,Cell94:715-725,1998)、共聚焦成像(Korlachetal.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA96:8461-8466,1999；Rajadhyakshaetal.,J.Invest.Dermatol.104:946-952,1995；和Gonzalezetal.,J.Med.30:337-356,1999)以及荧光分子断层成像(FMT)(Nziachristosetal.,NatureMedicine8:757-760,2002；美国专利号6,615,063、PCT申请号WO03/102558、和PCTUS/03/07579)。类似地，荧光染料化合物可以用于各种成像***，例如[1]ImagingSystems:100Series,200Series(Xenogen,Alameda,CA),[2]SPECTRUMandLUMINA(Xenogen,Alameda,CA),[3]theortheeXploreOptixTM(GEHealthcare,UnitedKingdom),[4]MaestroTMandNuanceTM-2Systems(CRi,Woburn,MA),[5]ImageStationIn-VivoFXfromCarestreamMolecularImaging,Rochester,NY(formerlyKodakMolecularImagingSystems),[6]OV100,IV100(OlympusCorporation,Japan),[7]CellvizioMaunaKeaTechnologies,France)[8]NanoSPECT/CTorHiSPECT(Bioscan,Washington,DC),[9]orLILATM(ImagingDiagnosticSystems,Plantation,FL),[10]DYNOTTM(NIRxMedicalTechnologies,GlenHead,NY)和[11]NightOWLImagingSystemsbyBertholdTechnologies,Germany.
各种光检测/图像记录组件，如电荷藕合器件(CCD)***或感光胶片，可以用于这样的***。光检测/图像记录的选择取决于包括使用的光收集/图像形成组件的类型在内的因素。然而，应该理解，选择合适的组件、将它们组装成光学成像***、以及***的操作是本领域的普通技术。
光学成像和测量技术包括但不限于荧光成像、发光成像、内窥镜术、荧光内窥镜术、光学相干断层成像术、透射成像、时间分辨透射成像、共聚焦成像、非线性显微术、光声成像；声光成像；光谱术、反射光谱术、活体成像、双光子成像、干涉测量术、相干干涉测量术、扩散光学断层成像术和荧光分子断层成像术。
希望的是，注射的荧光染料化合物能够偶联至或合并于例如颗粒的固体支持物内。因此，应该理解，荧光染料化合物能够偶联至具有磁性的金属氧化物纳米颗粒，从而产生还能发出荧光的颗粒。由此，产生的颗粒还能够使用本领域已知的技术，用于MRI成像。关于MRI技术的综述，参见Westbrook,HandbookofMRITechnique,2ndEdition,1999,BlackwellScience。可能的是，例如，通过荧光分子断层成像和通过磁共振成像获得的图像可以彼此配准或融合，从而提供关于成像物体的附加信息。另外，多模态成像***(即，组合的光学和MR成像***)可以用于生产组合的光学MR图像。
另外，本发明的组合物和方法能够与其他成像组合物和方法组合使用。例如，本发明的荧光染料化合物可以通过光学成像流程单独地或与其他传统成像模式诸如X-射线、计算机断层扫描(CT)、MR成像、超声、正电子发射断层扫描(PET)和单光子计算机断层扫描(SPECT)组合地对感兴趣的区域进行成像。例如，本发明的组合物和方法可以与CT或MRI组合使用，以通过例如与由另一种成像模式产生的图像配准的方法，同时获得解剖学和分子信息两者。本发明的组合物和方法也可以与X-射线、CT、PET、超声、SPECT、MR以及其他光学造影剂组合使用，或者可替代地，本发明的荧光染料化合物还可以包括成像剂诸如碘、钆原子和放射性同位素，其可以通过使用CT、PET、SPECT和MR成像模式与光学成像的组合来检测。
体内光学成像的示例性的方法包括如下步骤：(a)向对象，例如人或动物，给予本发明的荧光化合物；(b)给予足够的时间，使荧光染料化合物在对象体内分布或者与生物目标接触或相互作用；(c)将对象暴露于例如具有可以被荧光染料化合物吸收的波长的光的电磁辐射下；并且(d)检测由荧光染料化合物发射的光学信号。
应该理解，对象可以是脊椎动物，例如包括人的哺乳动物。动物也可以是无脊椎动物(如秀丽隐杆线虫、果蝇或其他模式研究生物等)。生物目标可以包括但不限于细胞、细胞培养物、组织、组织切片、器官、器官切片、细胞离心样品、蛋白质、核酸、碳水化合物或脂质等。
包括例如步骤(a)-(d)的前述步骤可以按预定时间间隔重复，从而允许在对象体内随时间评估荧光化合物的发射信号。可以使用平面成像***、内窥镜、导管、断层成像***、手持光学成像***、护目镜或者术中显微镜来进行光照和检测步骤(相应为步骤(c)和(d))。由荧光染料化合物发射的信号能够用于构建图像，例如断层成像图。
在这些步骤之前或当中，检测***可以环绕对象(例如，动物或人)或在对象周围布置，以检测对象发射的光学和/或其他信号(如，MR、原子核、X-射线)。发射的光学和/或其他信号可以进行处理以构建图像，例如断层成像图或平面图像。另外，处理的信号可以单独显示为图像或者显示为融合(组合的)图像。
另外，可以实行同时选择性地检测并成像一个以上成像剂的体内成像方法。例如，在这样的方法中，在上述步骤(a)中，向对象同时或依次给予信号性质可相互区分的两种以上成像剂，其中至少一种成像剂包含本发明的荧光染料化合物。多个试剂的使用允许了多个生物过程、功能或目标的记录。
本发明还以向对象给予标记细胞的体内成像方法为特征。细胞可以在体外用荧光染料化合物标记。细胞可以直接源自对象或者来自其他来源(如来自其他对象、细胞培养物等)。荧光染料化合物可以与细胞混合，从而有效地标记细胞，并且在步骤(a)中向对象给予所得细胞。然后步骤(b)-(d)如以上描述地随后进行。此方法可以用于监控特定细胞类型的运输和定位，包括T细胞、肿瘤细胞、免疫细胞和干细胞，以及其他细胞类型。特别地，此方法可以用于监控基于细胞的疗法。
应该理解，荧光染料化合物的剂型、给予模式的选择、向对象给予该染料化合物的剂量、以及荧光染料化合物的给予和暴露于光(以及如果在情况下适当的话，还有其他形式的电磁辐射)之间的时间，在本领域技术人员的水平之内。
本发明的方法能够用于判定标记的数量，包括随时间地追踪荧光染料化合物在对象体内的定位，或者评估荧光染料化合物在对象体内随时间的新陈代谢和/或***的变化或改变。方法也能够用于通过成像由疗法调节的分子事件和生物通道，跟踪用于某些疾病的疗法，包括但不限于判定有效性、优化时机、优化剂量水平(包括个体病人或试验对象)、以及疗法的组合的协同效果。
本发明的方法和组合物也能够用于帮助内科医生或外科医生鉴定和表征诸如关节炎、癌症以及特别是结肠息肉、或者脆弱的或不稳定的斑块的疾病区域，以用于区分患病组织和正常组织，诸如检测如脑手术中使用普通操作显微镜难以检测的肿瘤边缘；用于帮助决定治疗或手术干预，例如通过判定病变是癌性的并应该去除还是非癌性的并保持不变，或者用于疾病的手术分期中，如术中***分期、前哨***定位；或者用于评估术中出血；或者用于描绘肿瘤边缘。
本发明的方法和组合物也可以用于检测、表征和/或判定疾病尤其是早期疾病的定位、疾病的严重性或疾病相关症状、疾病分期和/或监控疾病。发射信号的存在、缺失或水平可以表明疾病的状态。本发明的方法和组合物也可以用于监控和/或指导诸如手术程序的各种治疗干预，以及监控包括基于细胞的疗法的药物疗法。本发明的方法也可以用于疾病或疾病症状的预后。
关于前述的各种疾病或疾病症状，可以检测或监控(治疗之前、当中或之后)的疾病或疾病症状的实例包括，例如炎症(如由例如风湿性关节炎的关节炎导致的炎症)、癌症(如结直肠癌、卵巢癌、肺癌、乳腺癌、***癌、***、睾丸癌、皮肤癌、脑癌、胃肠道癌、胰腺癌、肝癌、肾癌、膀胱癌、胃癌、白血病、口腔癌、食道癌、骨癌)，心血管疾病(如血管的动脉粥样硬化和炎症性症状、局部缺血、中风、血栓、弥散性静脉内凝血)，皮肤疾病(如卡波西氏肉瘤、牛皮癣、过敏性皮炎)，眼部疾病(如黄斑变性、糖尿病性视网膜病变)，感染疾病(如细菌、病毒、真菌和寄生虫感染，包括获得性免疫缺陷综合症、疟疾、查加斯病、血吸虫病)，免疫疾病(如自身免疫紊乱、淋巴瘤、多发性硬化、风湿性关节炎、糖尿病、红斑狼疮、重症肌无力、格雷夫斯病)，中枢神经***疾病(如神经变性疾病，诸如帕金森氏病、阿尔茨海默氏病、亨廷顿氏病、肌萎缩性脊髓侧索硬化症、朊病毒病)，遗传疾病，代谢疾病、环境性疾病(如铅、水银和放射性中毒、皮肤癌)，骨骼相关疾病(如骨质疏松、原发性和转移性骨肿瘤、骨关节炎)，神经变性疾病，以及手术相关并发症(诸如移植排斥、器官排斥、伤口愈合的改变、纤维变性、或者其他与手术植入物相关的并发症)。
因此，本发明的方法和组合物可以用于例如判定肿瘤细胞的存在和/或定位、炎症的存在和/或定位，包括例如在动脉粥样硬化或关节炎中的活化巨噬细胞的存在、血管疾病的存在及定位，包括在冠状动脉和外周动脉中有急性栓塞的风险的区域(即易损斑块)、扩张动脉瘤的区域、颈动脉中的不稳定斑块以及缺血区。本发明公开的方法可以用于例如鉴定和评估细胞凋亡、坏死、缺氧和血管再生。可任选地，公开的方法也可以用于通过例如在用治疗化合物或疗法治疗之前和之后对对象进行成像，并且比较对应的图像，来评估治疗化合物或疗法在特定分子目标上的效果。
(b)体外应用
另外，可以理解，荧光染料化合物也可以用于各种例如结合实验的体外试验，和体外成像实验。应该理解，前面部分中讨论的成像技术也可以应用于体外成像实验。
示例性的体外成像方法包括：(a)将包含本发明的荧光染料化合物的探针与样品接触；(b)使荧光染料化合物(i)被生物目标激活，和/或(ii)与生物目标结合；(c)可选择地去除未激活及未结合的荧光染料化合物；(d)将样品暴露于具有可以被荧光染料化合物吸收的波长的例如光的电磁辐射下；并且(e)检测由荧光染料化合物发射的信号，从而判定探针是否已经被生物目标激活或者已经被生物目标结合。
样品可以是包含例如原代细胞、细胞培养物或组织的液体或固体样品。生物目标可以是例如细胞、细胞的聚集体、组织或组织样品、结构(超细胞级别(例如骨或组织)或亚细胞级别(例如线粒体或细胞核)两者)、以及细胞成分，例如蛋白质(例如酶或结构蛋白)、脂质、核酸或多糖。
荧光染料化合物可以用于各种体外配体结合试验，诸如当合并入磁颗粒时，可以用于基于磁检测的试验(参见美国专利号6,046,585和6,275,031、美国专利号5,445,970；美国专利号4,219,335，Chemla,et.al.(2000)ProcNatlAcad.SciUSA97,14268-72)。它们也可以用于基于磁共振的配体结合试验，诸如在美国专利号5,164,297和Perezetal.NatureBiotechnol.2002,20(8):816-20中描述的那些。荧光染料化合物也可以用于细胞分选和计数应用。
荧光染料化合物也可以在基于核酸的试验中作为报告基团使用。例如，荧光染料化合物可以偶联至例如DNA或RNA的核酸、改性核酸、PNA、分子信标、或者其他核酸结合分子(例如小干扰RNA或siRNA)，从而在杂交实验中使用，例如原位杂交试验、测序反应、扩增反应，例如实时聚合酶链反应扩增反应。例如，对于通过核酸杂交原理在样品中检测单链的核酸(即mRNA、cDNA或变性的双链DNA)，本发明的荧光染料化合物化学连接至单链核酸(探针)，并与可选择地固定于固相支持物上的、怀疑包含一种以上单链核酸(目标核酸)的样品相接触。探针与样品在允许探针杂交至样品中的目标核酸的条件下培养，以形成双链。可以通过冲洗去除未结合的探针，并且可以检测结合的探针，其中探针中的荧光染料化合物发射的荧光的存在或水平是样品中目标核酸的存在或含量的指标。
(c)离体应用
另外，可以理解，荧光染料化合物也可以用于各种例如结合实验的离体试验，和离体成像实验。应该理解，前面部分中讨论的成像技术也可以应用于离体成像实验。
示例性的离体成像方法包括：(a)将包含本发明的荧光染料化合物的探针与样品接触；(b)使荧光染料化合物(i)被生物目标激活，和/或(ii)与生物目标结合；(c)可选择地，去除未激活及未结合的荧光染料化合物；(d)将样品暴露于具有可以被荧光染料化合物吸收的波长的例如光的电磁辐射下；并且(e)检测由荧光染料化合物发射的信号，从而判定探针是否已经被生物目标激活或者已经被生物目标结合。
样品可以是包含例如原代细胞(primarycell)、细胞培养物或组织的液体或固体样品。生物目标可以是例如细胞、细胞的聚集体、组织或组织样品、结构(超细胞级别(例如骨器官或组织)或亚细胞级别(例如线粒体或细胞核)两者)、以及细胞成分，例如蛋白质(例如酶或结构蛋白)、脂质、核酸或多糖。
现在将通过以下实施例的方式阐述本发明，实施例仅以阐述的目的给出，并且无意限制本发明的范围。
实施例
以下描述可以用于制备本发明的化合物的代表性材料和方法。所有化学品和溶剂(试剂级)以其商购时的状态使用，一般没有进一步纯化。分析和制备HPLC方法包括：
A色谱柱：AgilentZorbaxExtendC18,4.6x250mm(5μm)。
流动相：乙腈，25mM三乙铵乙酸酯。
B色谱柱：VarianDynamax,C18,41.4x250mm。
流动相：乙腈，25mM三乙铵乙酸酯。
C色谱柱：PhenomenexJupiter,C18
流动相：乙腈，25mM三乙铵乙酸酯。
实施例1-化合物1g的合成
作为式1的反应性N-羟基琥珀酰亚胺基酯(NHSE)的化合物1g的合成，通过以下方案3A中图示的多步合成步骤来完成。
方案3A.对称亚吲哚啉亲水性染料的合成
QS1A的制备：5-磺酸基-2,3,3-三甲基亚吲哚啉的钾盐(1)从SyntharoFineChemicals,Germany获得。通过在120℃油浴下的100mL圆底烧瓶中加热8小时并不断的电磁搅拌，将在110℃烘箱中干燥至少3小时的10g亚吲哚啉(化合物1)与1.5当量的1,3-丙烷磺内酯(TCIAmerica)在10mL的N-甲基吡咯烷酮(Aldrich)中反应。黄色的反应混合物变为深紫色，并且产物从溶液中沉淀出。在冷却至室温后，向反应混合物(RM)中加入乙酸乙酯，并超声5分钟。过滤沉淀物，用～100mL的90％-10％乙酸乙酯(EA)-甲醇混合物冲洗三次，并且然后在真空下干燥4小时。以90％产率获得的季铵盐QS1A通过LCMS表征(计算的m/e：361(作为自由磺酸)；测得值：361(M+1))。
Bisanil9的制备：通过依照Derooveret.al在美国专利5876915(1999年3月2日)中描述的流程，以下列方案中所示的三个步骤制备化合物9。中间产物A和B通过蒸馏分离，分别分离出13g和10g。化合物B通过Vilsmeier反应转化为化合物9，并且产物通过过滤分离为暗红色固体，并在真空下隔夜干燥。
方案1
化合物1a的制备：将化合物9(100mg，0.214mmol)和化合物QS1A(171mg，0.418mmol)在2.5mL乙酸和7.5mL乙酸酐中混合。在超声两分钟后，加入35mg乙酸钠，并且在搅拌下将混合物于120℃加热4小时。加入乙酸乙酯(25mL)，并且将固体离心，离心固体用另外的5mLEA冲洗、离心，并且将固体在加速真空浓缩仪(speedvac)中干燥30分钟。使用10-50％三乙铵碳酸氢盐(TEAB)-乙腈(ACN)***，通过HPLC在反相(RP)C18色谱柱纯化粗染料。纯化的产物通过LCMS表征。计算的质量：968.2(作为自由磺酸)；测得的质量：969.2(M+1)；产率：50％。
1b的制备：向溶解于0.8mL蒸馏水的50mg纯化的化合物1a中加入0.8mL1M氢氧化钠，并在室温下，在黑暗中旋转反应混合物。90分钟后，加入1mL50％的乙酸水溶液。当酸化时，浅黄色的反应混合物变成绿蓝色。使用10-50％TEAB-ACN***，在RPC18色谱柱中纯化。纯产物通过LCMS鉴定为单酸酯。计算的质量：940.2(作为自由磺酸)；测得的质量：941.1(M+1)；Abs749nm；Em771nm；ε240,000(1xPBS)；产率80％。
1c的制备：在2mL聚丙烯离心试管中，向0.5mL干燥的DMF中溶解40mg干燥的化合物1b。加入25mgHATU、25mg2-氨基乙磺酸(牛磺酸)和25uLN,N-二异丙基乙基胺(DIPEA)，并且使其在37℃反应1小时。通过LCMS指示反应的完成。粗反应混合物用2mL25％乙酸水溶液稀释，并且使用10-40％三乙基醋酸铵(TEAAc，pH6.6)-ACN***在RPC18色谱柱中纯化。计算的质量：1047.2(作为自由磺酸)；测得的质量：1048.1(M+1)；水中最大Abs.：749nm。产率：70％。
1d的制备：将30mg化合物1c在室温下用250nM氢氧化锂溶液处理。皂化在2小时内完成。所得酸产物使用5-25％TEAAc-ACN***在RPC18色谱柱中纯化。最大Abs.：751nm；最大Em.：771nm(水中/1xPBS)。计算的质量：1019.2(作为自由磺酸)；测得的质量：1020.1(M+1)；产率：70％。
1e的制备：将20mg干燥的化合物1d与HATU(20mg)、乙基-6-氨基己酸酯盐酸盐(25mg)和DIPEA(15uL)的混合物在37℃下在DMF(500uL)中反应45分钟。在用1mL25％乙酸水溶液稀释后，通过HPLC使用10-40％TEAAc-ACN***在RPC18色谱柱中纯化。计算的质量：1160.3(作为自由磺酸)；测得的质量：1161.2(M+1)。最大Abs：751nm；最大Em.：771nm(水中/1xPBS)。产率：75％。
1f的制备：将化合物1e在室温下用250mM氢氧化锂溶液处理。皂化在1小时内完成。所得酸产物通过HPLC使用5-30％TEAAc-ACN***在RPC18色谱柱中纯化。最大Abs.：751nm；最大Em.：771nm(水中/1xPBS)。计算的质量：1132.2(作为自由磺酸)；测得的质量：1133.3(M+1)。产率：85％。
1g的制备：向5mg干燥的化合物1f中加入二琥珀酰亚胺基二碳酸酯(10mg)，并且加入250uL干燥的DMF，随后加入5uLN-甲基吗啉。通过与丁胺的试反应并通过HPLC-LCMS分析，发现NHSE酯形成在约2小时内完成。NHSE通过在乙酸乙酯中沉淀分离，并且在加速真空浓缩仪干燥60分钟。
以上描述的化合物1a至1g的步骤，用于方案3B至3S合成的化合物。
用于制备季铵盐的通用步骤
通过将杂环(5mmol)与1,3-丙烷磺内酯(7.5mmol)在1,2-二氯苯或N-甲基吡咯烷酮中如方案中指示反应，并且在120℃加热并搅拌8小时，制备了吲哚、苯并吲哚、苯并噁唑和苯并噻唑的N-(丙烷-3-磺酸)季铵盐(化合物2-5和10)。产物总是形成为固体并且通过过滤分离，并用合适的有机溶剂混合物(己烷随后用乙酸乙酯，或者乙酸乙酯)冲洗。产物通过LCMS表征。
类似地，通过将杂环(5mmol)与碘乙烷(15mmol)在1,2-二氯苯或N-甲基吡咯烷酮中如方案中指示反应，并且在压力管中在120℃加热并搅拌8小时，制备了化合物1-5和10的N-乙基季铵盐。产物总是形成为固体并且通过过滤分离，并用合适的有机溶剂混合物冲洗。对于涉及1,2-二氯苯的反应，使用己烷随后用乙酸乙酯，并且对于涉及N-甲基吡咯烷酮的反应，仅使用乙酸乙酯。产物全部通过LCMS表征。
依照上述用于化合物1a至1g的步骤，进行合成方案3B、3C、3D、3E、3F、3G、3H、3I和3J中图示的化合物的合成。
实施例2-不对称染料的合成
QS1C的制备：
方案3K-1
将10mmol化合物1(作为酸)与10mLPOCl3加热回流2小时。向冷却的反应混合物中加入25mL正己烷，并将有机上清液安全地弃去。将粘性固体在真空下旋转蒸发数小时，以去除残留的三氯氧磷。磺酰氯原样用于接下来的步骤。产率：99％。
通过将50mmol4-(N-甲基)-胺基丁酸盐酸盐溶解于100mL纯乙醇，并在室温下小心地加入亚硫酰氯(55mmol)并强烈搅拌，将4-(N-甲基)-胺基丁酸盐酸盐转化为乙醇酯。使反应在室温下进行超过12小时。将氮气通入反应烧瓶，并且向溶液气泡地鼓入10分钟。通过旋转蒸发去除溶剂，并且将所得白色固体在高真空下干燥12小时。
将上面获得的(4-(N-甲基))-胺基丁酸乙基酯盐酸盐溶解于100mL干燥的乙腈中，并且冷却至5℃。加入10倍过量的三乙胺，并强烈搅拌。将磺酰氯溶于30mL乙腈中，并且在10分钟的过程中将其缓慢加入搅拌的溶液中，期间溶液变黄。反应在30分钟内完成，并且使其变热至室温。过滤去除白色的三乙胺盐酸盐，并且用冷的乙腈冲洗。浓缩滤液，并且在硅凝胶上使用3％ACN-94％CH2Cl2-3％TEA混合物来洗脱色谱分析残留物。当使用的洗脱液为5％ACN-92％CH2Cl2-3％TEA时，洗脱产物1C。产物通过LCMS表征。产率：75％。
使用1,2-二氯苯作为溶剂，通过按照合成季铵盐的通用步骤，将化合物1C转化为季铵盐QS1C。产率：75％
合成不对称染料的通用步骤：在涉及使用衍生自两个不同杂环的两个不同的季铵盐的不对称染料的方案中，依照所述用于化合物1a的除bisanil(化合物9)之外的步骤，两个季铵盐各自以等摩尔的量使用。其余一切保持大体上相同。
实施例3-化合物1b与BSA的缀合
将3mgBSA(44.4nmol)溶解于1.5mL0.4M的pH为5.3的MES缓冲液，并且加入450nmol(45uL,10mM)的化合物1b的水溶液，随后加入25mgEDC。将混合物在37℃保存过夜(18小时)。将反应混合物用5mL水稀释，并用截留分子量30kD的AmiconUltra-4,PLTKUltacel-PL过滤膜，在2000rpm的离心下过滤30分钟。产物用1xPBS缓冲液冲洗几次，直至滤液无色。将浓缩产物定量，并且用下式判定染料/蛋白质比例：
Adyeεp/(A278–c％Adye)εdye
其中，Adye是染料在750nm的吸收度，εp是蛋白质(BSA，43824)的消光系数，A278是蛋白质在278nm的吸收度，c％Adye是染料在278nm的吸收度相对于其在λmax750nm(4％)的吸收度的％吸收度，并且εdye是染料的消光系数(240,000，1xPBS中)。产物也由MALDI(Tuft’sUniversityCoreFacility,Boston)表征，并且染料的数量判定为每个BSA8.7个。化合物1b缀合于BSA的荧光和吸收判定的结果图示于图1中。
方案
关于季铵盐的合成的方案1、关于作为希夫碱的4,4-二取代环己基二醛的合成的方案2和2A、以及关于各式的染料的合成的3B至3T在以下各页中示出。
方案1.季铵盐的制备
方案2A.桥的制备
方案3B.对称亚吲哚啉染料的合成
方案3C.对称苯并噻唑染料的合成
方案3D.对称苯并噻唑染料的合成
方案3E.对称苯并噁唑染料的合成
方案3F.对称苯并噻唑染料的合成
方案3G.对称苯并亚吲哚染料的合成
方案3H.对称苯并吲哚染料的合成
方案3I.对称苯并吲哚染料的合成
方案3J.对称苯并吲哚染料的合成
方案3K.不称亚吲哚啉染料的合成
方案3L.不对称亚吲哚啉-苯并噻唑染料的合成
方案3M.不对称亚吲哚啉-苯并噁唑染料的合成
方案3N.不对称亚吲哚啉-苯并亚吲哚啉染料的合成
方案3P.对称亚吲哚啉亲水性染料的合成
方案3Q.对称亚吲哚啉染料的合成
方案3R.具有两条长链尾部的对称亚吲哚啉亲水性染料的合成
方案3S.对称亚吲哚啉亲水性马来酰亚胺染料的合成
方案3T.不对称亚吲哚啉染料的合成
实施例4-化合物4m的合成(方案3H)
A.化合物QS4B的制备
将2,3,3-三甲基苯并吲哚-5,7-二磺酸盐(化合物4，3.1g，7mmol)溶解于25mL干燥的DMF中，获得透明的橙色溶液。加入3mL碘乙烷(5.85g，37.5mmol，Aldrich)，并且在封闭试管中将溶液加热至130℃16小时。将变为深紫色的反应混合物冷却，并且倒入150mL***中。将混合物离心，并且将溶剂倾析出。在试管中，使用三组25mL份量的2-丙醇将固体产物进一步冲洗，随后用25mL醚冲洗，并且在真空中干燥。获得2.6g深紫色固体(85％)，并且通过MALDI-TOF-MS确认。C17H19NO6S2 +的m/e计算为397.1[M]+，测得为397.6。
B.化合物4m的制备
按照与所述的化合物1f的合成相同的步骤，使用化合物QS4B和9经过4h-4l合成化合物4m。总产率为约15％。最大Abs.：775nm(水)，780nm(MeOH)；最大Em.：795nm(水)，8053nm(MeOH)。
实施例5-细胞标记
将小鼠脾细胞制备成单细胞悬液，并且通过去除B细胞和巨噬细胞的色谱柱(R&Dkit，小鼠T细胞富集色谱柱，MTCC500)富集脾细胞制备物中的T细胞亚群。然后将T细胞离心，从而生成107个细胞的细胞聚合体。从细胞聚合体中去除上清液，并且加入100μL浓度为10mg/mL的1g(化合物1f的N-羟基琥珀酰亚胺酯)的溶液。在室温下培养细胞5分钟，随后进行2轮离心和生理缓冲液中的再悬浮，以洗脱未结合的化合物1f。通过荧光显微术评估细胞。
实施例6-细胞标记和体内成像
离心小鼠4T1乳腺癌细胞，以生成107个细胞的细胞聚合体。从细胞聚合体中去除上清液，并且加入100μL浓度为10mg/mL的化合物1f的N-羟基琥珀酰亚胺酯的溶液。在室温下培养细胞5分钟，随后进行2轮离心和生理缓冲液中的再悬浮，以洗脱未结合的化合物1f。通过荧光显微术评估细胞。
将细胞以每小鼠5x105个细胞的量，向小鼠静脉注射，并且在注射后即刻和注射24小时后通过荧光分子断层成像术成像活体小鼠。由于4T1细胞主要转移至肺，所以能够定量肺荧光。
实施例7-使用化合物1f-多肽缀合体的FMT成像
在基本条件下，将化合物1f的N-羟基琥珀酰亚胺酯的溶液化学连接至含有Arg-Gly-Asp的肽，从而生成用于体内光学成像的生物相容的荧光分子。
从ATCC(Manassas,VA)获得肿瘤细胞株HT-29(人结肠癌/HTB-38)。在包含5％CO2的37℃的潮湿环境下，HT-29细胞在辅以10％FBS的McCoy’s中生长。指数生长的细胞用胰蛋白酶处理，并且在汉克氏平衡盐溶液中以3x107细胞/mL的浓度重新悬浮。6-8周大的雌性NU/NU小鼠(CharlesRiverLaboratory,Wilmington,MA)在双边第一乳腺脂肪垫皮下注射3x106HT-29细胞。一周后，当肿瘤大约30mm3大时，向小鼠静脉注射荧光分子(150μL1xPBS)，并且在24小时后在荧光反射***(FRI,Kodak2000MM)和PerkinElmer,Inc.(Waltham,MA)的荧光断层成像***(FMT2500)上成像。
实施例8-使用化合物1f的骨生长的体内成像
在基本条件下，将化合物1f的N-羟基琥珀酰亚胺酯的溶液化学连接至含有二磷酸盐的生物分子，从而生成用于体内光学成像的生物相容的荧光分子。
向五天大的BALB/cxCF-1F1小鼠皮下注射荧光分子(15μL1xPBS)，并且在24小时后使用荧光反射成像(FR)I***(Kodak2000MM)成像。成像了骨生长的区域。
实施例9-纳米微粒标记
将化合物1f的N-羟基琥珀酰亚胺酯的溶液化学连接至设置于氧化铁纳米颗粒的聚合物表面上的胺基基团，从而生成用于体内荧光成像的生物相容的荧光平台。随后将聚乙二醇偶联至这些纳米颗粒，从而生成适合于荧光成像和活体显微术的生物相容的成像剂。
通过引用并入
本文中引用的所有出版物、专利和专利申请，以其全部内容通过引用明确地并入本文，并且为任何目的，其引入程度与如同将每份出版物、专利或专利申请单独引入的程度相同。
等同
本发明可以体现为其他特定形式而不背离其精神和本质特征。因此，上述实施例在所有方面视为说明性的，而不是对本文描述的发明的限制。因此，本发明的范围由随附的权利要求书而不是由前面的描述指明，并且意图将进入权利要求书的意义和等同范围之内的所有变化涵盖在其中。

Claims (66)

1.一种荧光化合物，该荧光化合物由式I-A或其盐表示：
其中：
X1和X2各自独立地是O、S、Se或C(C1-4烷基)2；
W1和W2是苯环、萘环或吡啶环；
R1和R2独立地是氢或可选择地被一个或两个取代基取代的-C1-C10烷基，所述取代基独立地选自由卤素、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -和-OH所组成的组；
R5、R6、R7和R8各自独立地是H或-C1-C22亚烷基-X3；
R3、R4、R13和R14各自独立地是H、-C1-C22亚烷基-X3、-SO3H、-SO3 -、-SO2N(R12)-亚烷基-X3、卤素或-NO2；
X3在每次出现时独立地表示H、卤素、-CH3、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -、-NCS、-NCO、N-羟基琥珀酰亚胺基酯、N-羟基磺基琥珀酰亚胺基酯、-OH、-SH、马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、-NHCO-(CH2)m-(卤素)、-CONHNH2、-CN、-NH2、-NO2、CON(H)R12、炔基、-N3、聚乙二醇、可选择地取代的芳基或者可选择地取代的杂环；
R9和R10是氢、卤素或烷基，或者R1和R9或R2和R10通过相连的原子合并在一起而形成五元、六元或七元环；
R12在每次出现时独立地表示氢或烷基；
m在每次出现时独立地表示0、1、2、3或4；以及
n在每次出现时独立地表示1-10。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中R5和R6各自独立地是-C1-C22亚烷基-X3。
3.根据权利要求1所述的化合物，其中R5和R6各自独立地是-C2-C8亚烷基-X3。
4.根据权利要求1所述的化合物，其中R5和R6各自独立地是被-SO3H、-SO3 -或-COOH取代的-C2-C8亚烷基。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的化合物，其中R7和R8是氢。
6.一种荧光化合物，该荧光化合物由式I-B或其盐表示：
其中：
X1和X2各自独立地是O、S、Se或C(C1-4烷基)2；
W1和W2是苯环、萘环或吡啶环；
R1和R2独立地是氢或可选择地被一个或两个取代基取代的-C1-C10烷基，所述取代基独立地选自由卤素、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -和-OH所组成的组；
R5和R7各自独立地是氢或-C1-C22亚烷基-X3；
R3、R4、R13和R14各自独立地是氢、-C1-C22亚烷基-X3、-SO3H、-SO3 -、-SO2N(R12)-亚烷基-X3、卤素或-NO2；
X3在每次出现时独立地表示H、卤素、-CH3、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -、-NCS、-NCO、N-羟基琥珀酰亚胺基酯、N-羟基磺基琥珀酰亚胺基酯、-OH、-SH、马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、-NHCO-(CH2)m-(卤素)、-CONHNH2、-CN、-NH2、-NO2、-CON(H)R12、炔基、-N3、聚乙二醇、可选择地取代的芳基或者可选择地取代的杂环；
R9和R10是H、卤素或烷基，或者R1和R9或R2和R10通过相连的原子合并在一起而形成五元、六元或七元环；
R11是-COOH、-CN、卤素、-NO2、-C(O)-卤代烷基、卤代烷基、-COOR15、-CON(H)R15、或者-CO(CH2)nR15；
R12在每次出现时独立地表示氢或烷基；
R15是H、-COOH、-SO3H、-NH2、-SH、烷基或者可选择地被X3和/或聚乙二醇取代的芳基；
m在每次出现时独立地表示0、1、2、3或4；以及
n在每次出现时独立地表示1-10。
7.根据权利要求6所述的化合物，其中R5是-C1-C22亚烷基-X3，并且R7是氢。
8.根据权利要求6所述的化合物，其中R5是-C2-C8亚烷基-X3，并且R7是氢。
9.根据权利要求6所述的化合物，其中R5是由-SO3H、-SO3 -或-COOH取代的-C2-C8亚烷基，并且R7是氢。
10.一种荧光化合物，该荧光化合物由式I-C或其盐表示：
其中：
X1和X2各自独立地是O、S、Se或C(C1-4烷基)2；
R1和R2独立地是氢或可选择地被一个或两个取代基取代的-C1-C10烷基，所述取代基独立地选自由卤素、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -和-OH所组成的组；
R3、R4、R13和R14各自独立地是氢、-C1-C22亚烷基-X3、-SO3H、-SO3 -、-SO2N(R12)-亚烷基-X3、卤素或-NO2；
X3在每次出现时独立地表示H、卤素、-CH3、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -、-NCS、-NCO、N-羟基琥珀酰亚胺基酯、N-羟基磺基琥珀酰亚胺基酯、-OH、-SH、马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、-NHCO-(CH2)m-(卤素)、-CONHNH2、-CN、-NH2、-NO2、-CON(H)R12、炔基、-N3、聚乙二醇、可选择地取代的芳基或者可选择地取代的杂环；
X4在每次出现时独立地表示氢、卤素、-SO3H、-SO3 -、-COOH或者-CO2 -；
R9和R10是H、卤素或烷基，或者R1和R9或R2和R10通过相连的原子合并在一起而形成五元、六元或七元环；
R12在每次出现时独立地表示氢或烷基；
m在每次出现时独立地表示0、1、2、3或4；以及
n在每次出现时独立地表示1-10。
11.一种荧光化合物，该荧光化合物由式I-D或其盐表示：
其中：
X1和X2各自独立地是O、S、Se或C(C1-4烷基)2；
W1和W2是苯环、萘环或吡啶环；
R1和R2独立地是氢或可选择地被一个或两个取代基取代的-C1-C10烷基，所述取代基独立地选自由卤素、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -和-OH所组成的组；
R3、R4、R13和R14各自独立地是H、-C1-C22亚烷基-X3、-SO3H、-SO3 -、SO2N(R12)-亚烷基-X3、卤素或-NO2；
X3在每次出现时独立地表示H、卤素、-CH3、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -、-NCS、-NCO、N-羟基琥珀酰亚胺基酯、N-羟基磺基琥珀酰亚胺基酯、-OH、-SH、马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、-NHCO-(CH2)m-(卤素)、-CONHNH2、-CN、-NH2、-NO2、-CON(H)R13、炔基、-N3、聚乙二醇、可选择地取代的芳基或者可选择地取代的杂环；
R9和R10是氢、卤素或烷基，或者R1和R9或R2和R10通过相连的原子合并在一起而形成五元、六元或七元环；
R11和R12各自独立地是烷基、卤代烷基、芳基、芳烷基、氰基、卤素、硝基、-COOH、-C(O)-卤代烷基、-C(O)-芳基、-C(O)OR15、-CON(H)R15、-(CH2)nC(O)OR15、-(CH2)nCONHR15、-CO(CH2)nR15、-(CH2)nSO3H或者-(CH2)nSO3 -，
R13在每次出现时独立地表示氢或烷基；
R15在每次出现时独立地表示H、-COOH、-SO3H、-NH2、-SH、烷基、聚乙二醇、或者可选择地被X3和/或聚乙二醇取代的芳基；
m在每次出现时独立地表示0、1、2、3或4；以及
n在每次出现时独立地表示1-10。
12.根据权利要求1至11任意一项所述的化合物，其中X1和X2是C(CH3)2。
13.根据权利要求1至12任意一项所述的化合物，其中W1和W2是苯环。
14.根据权利要求1至12任意一项所述的化合物，其中W1和W2是萘环。
15.根据权利要求1至14任意一项所述的化合物，其中R1和R2独立地是可选择地被-SO3H或-SO3 -取代的-C1-C10烷基。
16.根据权利要求1至14任意一项所述的化合物，其中R1和R2独立地是C1-C6烷基。
17.根据权利要求1至16任意一项所述的化合物，其中R3、R4、R13和R14各自独立地是H、-SO3H、或-SO3。
18.根据权利要求1至17任意一项所述的化合物，其中R7是氢。
19.根据权利要求1至18任意一项所述的化合物，其中R9和R10是氢。
20.一种荧光化合物，该荧光化合物由式II或其盐表示：
其中：
R1和R2独立地是氢或可选择地被一个或两个取代基取代的-C1-C10烷基，所述取代基独立地选自由卤素、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -和-OH所组成的组；
R5、R6、R7和R8各自独立地是H或-C1-C22亚烷基-X3；
R3、R4、R13和R14各自独立地是H、-C1-C22亚烷基-X3、-SO3H、-SO3 -、-SO2N(R12)-亚烷基-X3、卤素或-NO2；
X3在每次出现时独立地表示H、卤素、-CH3、-SO3H、-SO3 -、-COOH、-CO2 -、-NCS、-NCO、N-羟基琥珀酰亚胺基酯、N-羟基磺基琥珀酰亚胺基酯、-OH、-SH、马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、-NHCO-(CH2)m-(卤素)、-CONHNH2、-CN、-NH2、-NO2、-CON(H)R12、炔基、-N3、聚乙二醇、可选择地取代的芳基或者可选择地取代的杂环；
R9和R10是氢、卤素或烷基，或者R1和R9或R2和R10通过相连的原子合并在一起而形成五元、六元或七元环；
R12在每次出现时独立地表示氢或烷基；
m在每次出现时独立地表示0、1、2、3或4；以及
n在每次出现时独立地表示1-10。
21.根据权利要求20所述的化合物，其中R1和R2独立地是可选择地被-SO3H或-SO3 -取代的-C1-C10烷基。
22.根据权利要求20所述的化合物，其中R1和R2独立地是可选择地被-SO3H或-SO3取代的-C2-C6烷基。
23.根据权利要求20所述的化合物，其中R1和R2独立地是C1-C6烷基。
24.根据权利要求20至23任意一项所述的化合物，其中R5和R6各自独立地是-C1-C22亚烷基-X3。
25.根据权利要求20至23任意一项所述的化合物，其中R5和R6各自独立地是-C2-C8亚烷基-X3。
26.根据权利要求20至23任意一项所述的化合物，其中R5和R6各自独立地是被-SO3H、-SO3 -或-COOH取代的-C2-C8亚烷基。
27.根据权利要求20至26任意一项所述的化合物，其中R7和R8是氢。
28.根据权利要求20至27任意一项所述的化合物，其中R9和R10是氢。
29.一种缀合化合物，该缀合化合物通过生物分子与权利要求1至28任意一项所述的化合物反应而形成。
30.一种缀合化合物，该缀合化合物是由-L-BM定义的1个、2个或3个基团进一步取代的权利要求1至28任意一项所述的化合物；其中L是键或连接物，并且-BM是生物分子的自由基。
31.一种药物组合物，该药物组合物包含权利要求1至30任意一项所述的化合物和药学上可接受的赋形剂。
32.一种荧光化合物，该荧光化合物由下列结构式，式I表示
其中，当X＝R＝CO-NR5R7时(式Ia)；当X＝CO-NR5R7并且R＝R11时(式Ib)；X＝R＝CO-Ph-X3(式Ic)时如下所示：
其中X1和X2独立地选自O、S、Se、C(CH2R3CH2R4)；
R1、R2、R5、R6、R7和R8各自独立地选自：H、(CH2)nX3，其中n＝1-20；
R3、R4、R13和R14各自独立地选自：H、(CH2)nX3，其中n＝0-20；
X3独立地选自：H、卤素、CH3、SO3H、SO3 -、COOH、NCS(异硫氰酸酯)、NCO(异氰酸酯)、N-羟基琥珀酰亚胺基(NHS)酯、N-羟基磺酸琥珀酰亚胺基(NHSS)酯、羟基(OH)、巯基(SH)、马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、碘乙酰胺、CONHNH2(酰肼)、CN、NH2、CONHR、炔烃、叠氮(N3)、SO2NX3R7、可选择地进一步被X3取代的芳基；
R9和R10是H或卤素或烷基基团；
R1和R9或R2和R10可选择地合并在一起形成五元、六元或七元环；
W1和W2是形成包括苯基或萘基或吡啶基的芳环所必需的原子；R11独立地选自：COOH、CN、F、NO2、COCF3、CF3、COOR、CONHR、CO(CH2)nR，其中R是H或COOH或SO3H、或者NH2或SH或烷基或可选择地进一步被X3取代的芳基、或者聚乙二醇(PEG)单元
33.根据权利要求32所述的化合物，其中所述分子具有在从约500nm至约1100nm的范围内的吸收和发射波长。
34.根据权利要求32所述的化合物，其中所述分子具有在从约600nm至约900nm的范围内的吸收和发射波长。
35.根据权利要求32所述的化合物，其中X和R是羧酸基团(COOH)。
36.根据权利要求32所述的化合物，其中X或R之一是羧酸基团(COOH)。
37.根据权利要求32所述的化合物，其中X3选自由-NH2、-OH、-SH、-SO3H、羧基、-COCl、-(CO)O(CO)Ra、-CONHNH2、取代的和未取代的N-羟基琥珀酰亚胺基酯、取代的和未取代的N-羟基磺酸琥珀酰亚胺基酯、硝基或氟代苯酚酯、叠氮、-NCS、-CHO、叠氮、-COCH2I、亚磷酰胺、邻苯二甲酰胺和马来酰亚胺所组成的组，其中Ra选自由H、烷基和芳基所组成的组。
38.根据权利要求32所述的化合物，其中W1和W2是相同的。
39.根据权利要求32所述的化合物，其中W1和W2选自由下列组成的组：
40.根据权利要求32所述的化合物，其中X1和X2是C(CH3)2。
41.根据权利要求32至40所述的化合物，其中所述试剂在远红或近红外中具有荧光。
42.一种化合物，该化合物选自下列化合物或其盐之一：
R11和R12独立地是：COOH、CONHR、CN、O＝C-苯基、COCH2R，其中R＝H或(CH2)nCOOR’或(CH2)nCH3或(CH2)nSO3H或(CH2)nSO3 -，其中R’＝烷基或芳基
43.一种生物相容的荧光分子，该生物相容的荧光分子由式III表示
[BM]n-Fm式III
其中BM是生物分子，F是由式Ia、Ib或Ic表示的荧光团，并且n＝1至4；m＝1至100
其中X1和X2独立地选自O、S、Se、C(CH2R3CH2R4)；
R1、R2、R5、R6、R7和R8各自独立地选自：H、(CH2)nX3，其中n＝1-20；
R3、R4、R13和R14各自独立地选自：H、(CH2)nX3，其中n＝0-20；
X3独立地选自：H、卤素、CH3、SO3H、SO3 -、COOH、NCS(异硫氰酸酯)、NCO(异氰酸酯)、N-羟基琥珀酰亚胺基(NHS)酯、N-羟基磺酸琥珀酰亚胺基(NHSS)酯、羟基(OH)、巯基(SH)、马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、碘乙酰胺、CN、NH2、CONHR、炔烃、叠氮(N3)、SO2NX3R7、可选择地进一步被X3取代的芳基；
R9和R10是H或卤素或烷基基团；
R1和R9或R2和R10可选择地合并在一起形成五元、六元或七元环；
W1和W2是形成包括苯基或萘基或吡啶基的芳环所必需的原子；R11独立地选自：COOH、CN、F、NO2、COCF3、CF3、COOR、CONHR、CO(CH2)nR，其中R是H或COOH或SO3H、或者NH2或SH或烷基或可选择地进一步被X3取代的芳基、或者聚乙二醇(PEG)单元
44.一种生物相容的荧光生物分子，该生物相容的荧光生物分子由下列结构式IVa-IVd的任意一个表示，其中BM是生物分子。
BM＝生物分子
45.根据权利要求44所述的生物相容的荧光生物分子，其中BM包括：蛋白质、核酸(DNA、RNA)、酶、抗体、细胞、脂质、脂肪酸、碳水化合物、糖、葡萄糖、肽、寡肽、氨基酸。
46.一种药物组合物，该药物组合物包含前项权利要求的任意一项所述的试剂和药学上可接受的赋形剂。
47.一种化合物，该化合物由式，式V表示
其中R11和R12独立地是：COOH、CONHR、CF3、卤素、CN、O＝C-苯基、COCH2R，其中R＝H或(CH2)nCOOR’或(CH2)nCH3或(CH2)nSO3H或(CH2)nSO3 -，其中R’＝烷基或芳基；Ph是苯基基团，其可选择地被以下之一取代：F、Cl、Br、I、OMe、NMe2、NO2、CN、CF3、烷基。
48.根据权利要求47所述的化合物，其中R11是COOH，并且R12是COOH。
49.根据权利要求47所述的化合物，其中当R11是COOH时，R12是COOR’，并且当R12是COOH时，R11是COOR’，其中R’是烷基或芳基。
50.一种体内成像方法，该方法包括：
a.向对象给予前项权利要求的任意一项所述的试剂；
b.使所述试剂在所述对象体内分布；以及
c.检测由蛋白质标记的试剂发射的信号。
51.一种体内光学成像方法，该方法包括：
d.向对象给予前项权利要求的任意一项所述的试剂，其中所述试剂包含荧光染料；
e.使所述试剂在所述对象体内分布；
f.将所述对象暴露于具有可以被所述荧光染料吸收的波长的光下；以及
g.检测由所述试剂发射的信号。
52.根据权利要求50或51所述的方法，其中由所述试剂发射的所述信号用于构建图像。
53.根据权利要求50或51所述的方法，其中所述图像是断层成像图像。
54.根据权利要求50所述的方法，其中步骤(a)-(c)以预定时间间隔重复，从而允许评估在所述对象体内随时间的所述蛋白质标记的试剂的所述发射信号。
55.根据权利要求51所述的方法，其中步骤(a)-(d)以预定时间间隔重复，从而允许评估在所述对象体内随时间的所述蛋白质标记的试剂的所述发射信号。
56.根据权利要求50或51所述的方法，其中所述对象是动物或人。
57.根据权利要求50或51所述的方法，其中在步骤(a)中，向对象给予信号性质可相互区分的两种以上成像探针，其中至少一种成像探针是蛋白质标记的试剂。
58.根据权利要求51所述的方法，其中使用内窥镜、导管、断层成像***、手持光学成像***或者术中显微镜进行所述光照和检测步骤。
59.根据权利要求50或51所述的方法，其中所述发射信号的存在、缺失或水平表明疾病的状态。
60.根据权利要求50或51所述的方法，其中所述方法用于检测和/或监控疾病。
61.根据权利要求60所述的方法，其中所述疾病选自由骨疾病、癌症、心血管疾病、动脉粥样硬化、再狭窄、心肌缺血、心肌再灌注损伤、环境性疾病、皮肤疾病、免疫疾病、遗传疾病、传染病、炎症、代谢疾病、神经变性疾病、眼病和呼吸疾病所组成的组。
62.根据权利要求50或51所述的方法，其中，在步骤(a)中，向所述对象给予用所述荧光化合物标记的细胞。
63.根据权利要求62所述的方法，其中由所述试剂发射的所述信号用于监控细胞的转运和定位。
64.一种治疗对象体内的疾病的方法，该方法包括向对象***地或局部地给予权利要求1至49任意一项所述的试剂，其中所述试剂包含定位于疾病区域并且传递有效剂量辐射的放射性标记物。
65.一种体外成像方法，该方法包括：
h.将权利要求1至49任意一项所述的试剂与样品相接触；
i.使所述试剂与生物目标结合；
j.可选择地去除未结合的试剂；以及
k.检测由所述试剂发射的信号，从而判定所述试剂是否已经被所述生物目标激活或者已经与所述生物目标结合。
66.根据权利要求65所述的方法，其中所述样品是生物样品。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107400080A (zh) * 2017-07-27 2017-11-28 中国科学院烟台海岸带研究所 一种基于花菁的有机化合物及其中间体的应用
CN110642839A (zh) * 2019-08-14 2020-01-03 深圳大学 一种纳米探针及其制备方法与应用
WO2020228627A1 (zh) * 2019-05-10 2020-11-19 南京鼓楼医院 一种新型双模态小分子造影剂及其制备方法与应用
CN112920171A (zh) * 2021-01-29 2021-06-08 南京邮电大学 一种含四嗪单元的花菁化合物及其制备方法和应用
CN113350336A (zh) * 2021-07-01 2021-09-07 中国人民解放军陆军军医大学 一种七甲川吲哚花菁或其衍生物的用途
CN117169182A (zh) * 2023-08-30 2023-12-05 广州沙艾生物科技有限公司 一种干细胞治疗制剂体外效力检测方法及其应用

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5106397B2 (ja) 2005-09-02 2012-12-26 ビセン メディカル， インコーポレイテッド 生体適合性ｎ，ｎ−二置換スルホンアミド含有蛍光色素標識
US9913917B2 (en) 2005-12-22 2018-03-13 Visen Medical, Inc. Biocompatible fluorescent metal oxide nanoparticles
EP2732826B1 (en) 2008-01-18 2017-11-08 Visen Medical, Inc. Fluorescent imaging agents
WO2012154885A2 (en) 2011-05-09 2012-11-15 Visen Medical, Inc. Carbonic anhydrase targeting agents and methods of using same
AU2014228808C1 (en) 2013-03-15 2018-12-20 Visen Medical, Inc. 4,4-disubstituted cyclohexyl bridged heptamethine cyanine dyes and uses thereof
CN105073761B (zh) 2013-03-15 2020-10-20 文森医学公司 用于体外和体内成像和检测的取代的硅杂蒽阳离子红至近红外荧光染料
JP7042254B2 (ja) 2016-08-11 2022-03-25 ザ ユナイテッド ステイツ オブ アメリカ， アズ リプレゼンテッド バイ ザ セクレタリー， デパートメント オブ ヘルス アンド ヒューマン サービシーズ 近赤外光開裂性コンジュゲートおよびコンジュゲート前駆体
JP2020050610A (ja) * 2018-09-27 2020-04-02 国立研究開発法人理化学研究所 バイオイメージング剤
CN113045563A (zh) * 2019-12-27 2021-06-29 上海泓博智源医药股份有限公司 一种感蓝光谱增感剂的制备方法
CN115403503B (zh) * 2022-09-02 2023-05-26 中国药科大学 七甲川花菁素类染料偶联物、制法、药物组合物和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5876915A (en) * 1996-07-24 1999-03-02 Agfa-Gevaert Photothermographic recording material comprising sensitizing dyes and a recording process therefor
EP1810998A2 (en) * 2006-01-19 2007-07-25 Ferrania Technologies S.p.A. Fluorescent cyanine dye
US20090305410A1 (en) * 2007-12-14 2009-12-10 Biotium, Inc. Fluorescent compounds
EP2204194A2 (en) * 2008-12-25 2010-07-07 Canon Kabushiki Kaisha Probe for a hair cell, and labelling method for a hair cell using the probe for a hair cell

Family Cites Families (72)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4219335A (en) 1978-09-18 1980-08-26 E. I. Du Pont De Nemours And Company Immunochemical testing using tagged reagents
US5571388A (en) * 1984-03-29 1996-11-05 Li-Cor, Inc. Sequencing near infrared and infrared fluorescense labeled DNA for detecting using laser diodes and suitable labels thereof
US6086737A (en) 1984-03-29 2000-07-11 Li-Cor, Inc. Sequencing near infrared and infrared fluorescence labeled DNA for detecting using laser diodes and suitable labels therefor
JP2521702B2 (ja) * 1985-04-26 1996-08-07 株式会社リコー 光情報記録媒体
JPS6250187A (ja) * 1985-08-29 1987-03-04 Nippon Kayaku Co Ltd 耐光堅牢度向上法
JPS62103192A (ja) * 1985-10-30 1987-05-13 Olympus Optical Co Ltd 光情報記録媒体
JPS62103190A (ja) * 1985-10-30 1987-05-13 Olympus Optical Co Ltd 光情報記録媒体
JPS62124986A (ja) * 1985-11-27 1987-06-06 Mitsubishi Chem Ind Ltd 光学的記録媒体
US6048982A (en) 1986-04-18 2000-04-11 Carnegie Mellon University Cyanine dyes as labeling reagents for detection of biological and other materials by luminescence methods
JP2732275B2 (ja) * 1989-01-20 1998-03-25 キヤノン株式会社 光学記録媒体
US5164297A (en) 1990-05-03 1992-11-17 Advanced Magnetics Inc. Solvent mediated relaxation assay system
US5445970A (en) 1992-03-20 1995-08-29 Abbott Laboratories Magnetically assisted binding assays using magnetically labeled binding members
AU5085793A (en) 1992-09-04 1994-03-29 General Hospital Corporation, The Biocompatible polymers containing diagnostic or therapeutic moieties
US6593148B1 (en) * 1994-03-01 2003-07-15 Li-Cor, Inc. Cyanine dye compounds and labeling methods
DE4445065A1 (de) 1994-12-07 1996-06-13 Diagnostikforschung Inst Verfahren zur In-vivo-Diagnostik mittels NIR-Strahlung
JPH08234463A (ja) 1994-12-27 1996-09-13 Fuji Photo Film Co Ltd スキャニング露光を用いる画像形成方法
IT1276833B1 (it) 1995-10-09 1997-11-03 Sorin Biomedica Cardio Spa Coloranti fluorescenti della famiglia della solfo benz e indocianina
DE69735697T2 (de) * 1996-07-24 2007-01-18 Agfa-Gevaert Verfahren zur Herstellung eines photothermographischen Infrarotmaterials, das einen Spektralsensibilisator und einen Stilbenderivat-Supersensibilisator enthält und ein Aufzeichnungsverfahren
US5958667A (en) * 1996-07-24 1999-09-28 Agfa-Gevaert Photothermographic recording material comprising IR-sensitizing dyes
EP0821271B1 (en) 1996-07-24 2006-04-19 Agfa-Gevaert Process for preparing an Infra-red photothermographic material comprising a spectral sensitizer and a stilbene derivative supersensitizer and image recording method
JP3794793B2 (ja) * 1996-07-24 2006-07-12 アグフア−ゲヴエルト，ナームローゼ・フエンノートシヤツプ 増感色素を含むフオトサーモグラフイ記録材料及びそのための記録法
EP0821266A1 (en) 1996-07-24 1998-01-28 Agfa-Gevaert N.V. Photothermographic recording material comprising sensitizing dyes and a recording process therefor
US6027709A (en) * 1997-01-10 2000-02-22 Li-Cor Inc. Fluorescent cyanine dyes
DE19717904A1 (de) 1997-04-23 1998-10-29 Diagnostikforschung Inst Säurelabile und enzymatisch spaltbare Farbstoffkonstrukte zur Diagnostik mit Nahinfrarotlicht und zur Therapie
US6046585A (en) 1997-11-21 2000-04-04 Quantum Design, Inc. Method and apparatus for making quantitative measurements of localized accumulations of target particles having magnetic particles bound thereto
JPH11185836A (ja) * 1997-12-16 1999-07-09 Fuji Photo Film Co Ltd 光電変換素子および光再生型光電気化学電池
US6592847B1 (en) 1998-05-14 2003-07-15 The General Hospital Corporation Intramolecularly-quenched near infrared flourescent probes
US6083486A (en) 1998-05-14 2000-07-04 The General Hospital Corporation Intramolecularly-quenched near infrared fluorescent probes
EP1065250B1 (en) 1999-07-02 2004-12-08 Visen Medical, Inc. New fluorescent cyanine labels containing a sulfamido linker arm
EP1319047B1 (en) * 2000-09-19 2006-01-04 Li-Cor, Inc. Cyanine dyes
US7597878B2 (en) * 2000-09-19 2009-10-06 Li-Cor, Inc. Optical fluorescent imaging
EP2325263B1 (en) 2000-09-29 2013-01-23 Life Technologies Corporation Modified carbocyanine dyes and their conjugates
EP1341557A2 (en) 2000-10-27 2003-09-10 Beth Israel Deaconess Medical Center Non-isotopic detection of osteoblastic activity in vivo using modified bisphosphonates
US7383076B2 (en) 2000-11-27 2008-06-03 The General Hospital Corporation Fluorescence-mediated molecular tomography
US6615063B1 (en) 2000-11-27 2003-09-02 The General Hospital Corporation Fluorescence-mediated molecular tomography
EP1209205A1 (en) 2000-11-28 2002-05-29 Innosense S.r.l. Improved process and method for the preparation of asymetric monofunctionalised indocyanine labelling reagents and obtained compounds
EP1213583A1 (en) 2000-12-06 2002-06-12 Innosense S.r.l. General method for the covalent immobilisation of indicators in, or onto a support useful for the fabrication of optical sensors
EP1221465A1 (en) 2001-01-03 2002-07-10 Innosense S.r.l. Symmetric, monofunctionalised polymethine dyes labelling reagents
US20030044353A1 (en) 2001-01-05 2003-03-06 Ralph Weissleder Activatable imaging probes
WO2003057175A2 (en) 2002-01-02 2003-07-17 Visen Medical, Inc. Amine functionalized superparamagnetic nanoparticles for the synthesis of bioconjugates and uses therefor
WO2003061711A2 (en) 2002-01-16 2003-07-31 Visen Medical, Inc. Chromophore probes for optical imaging
AU2003225763A1 (en) 2002-03-11 2003-09-29 Visen Medical, Inc. Optical imaging probes
EP2410315B1 (en) 2002-06-04 2020-04-01 Visen Medical, Inc. Imaging volumes with arbitrary geometries in contact and non-contact tomography
JP2004067816A (ja) * 2002-08-05 2004-03-04 Fuji Photo Film Co Ltd セルロースアシレートフィルム及びその製造方法、並びに該フィルムを用いた光学フィルム、液晶表示装置及びハロゲン化銀写真感光材料
JP2004083799A (ja) * 2002-08-28 2004-03-18 Fuji Photo Film Co Ltd セルロースアシレートフィルム及びその製造方法、並びに該フィルムを用いた光学フィルム、液晶表示装置及びハロゲン化銀写真感光材料
US7647091B2 (en) 2003-02-05 2010-01-12 The General Hospital Corporation Method and system for free space optical tomography of diffuse media
US20080102036A1 (en) 2003-06-04 2008-05-01 Poss Kirtland G Biocompatible Fluorescent Silicon Nanoparticles
US20080312540A1 (en) 2004-12-08 2008-12-18 Vasilis Ntziachristos System and Method for Normalized Flourescence or Bioluminescence Imaging
US20060239916A1 (en) 2005-01-07 2006-10-26 Kai Licha Use of cyanine dyes for the diagnosis of proliferative diseases
JP5106397B2 (ja) 2005-09-02 2012-12-26 ビセン メディカル， インコーポレイテッド 生体適合性ｎ，ｎ−二置換スルホンアミド含有蛍光色素標識
ES2612738T3 (es) 2005-09-02 2017-05-18 Visen Medical, Inc. Agentes de formación de imágenes fluorescentes biocompatibles
JP5416970B2 (ja) * 2005-09-02 2014-02-12 ビセン メディカル， インコーポレイテッド ニコチン酸及びピコリン酸誘導近赤外線蛍光団
US9913917B2 (en) 2005-12-22 2018-03-13 Visen Medical, Inc. Biocompatible fluorescent metal oxide nanoparticles
DE602006020618D1 (de) 2005-12-22 2011-04-21 Visen Medical Inc Kombiniertes röntgen- und optisches tomographie-bildgebungssystem
US20100189657A1 (en) 2006-03-20 2010-07-29 The General Hospital Corporation Intramolecularly quenched fluorochrome conjugates and methods of use
US8221721B2 (en) 2007-02-09 2012-07-17 Visen Medical, Inc. Polycyclo dyes and use thereof
WO2008109832A2 (en) 2007-03-08 2008-09-12 Visen Medical, Inc. Viable near-infrared fluorochrome labeled cells and methods of making and using same
US8314406B2 (en) 2007-04-06 2012-11-20 The General Hospital Corporation Systems and methods for optical imaging using early arriving photons
WO2009055095A1 (en) 2007-10-19 2009-04-30 Visen Medical, Inc. Imaging systems featuring waveguiding compensation
EP2732826B1 (en) 2008-01-18 2017-11-08 Visen Medical, Inc. Fluorescent imaging agents
WO2009114776A2 (en) 2008-03-14 2009-09-17 Visen Medical, Inc. Integrin targeting agents and methods of using same
EP2265181B1 (en) 2008-03-25 2016-11-16 Visen Medical, Inc. Animal holder for in vivo tomographic imaging with multiple modalities and method
US8864821B2 (en) 2008-11-26 2014-10-21 Visen Medical, Inc. Methods and compositions for identifying subjects at risk of developing stent thrombosis
DK2470887T3 (da) 2009-08-28 2020-04-06 Visen Medical Inc Systemer til tomografisk billeddannelse i diffuse medier ved at anvende en hybrid inversionsteknik
EP2480126B1 (en) 2009-09-22 2017-01-04 VisEn Medical, Inc. Systems and methods for virtual index-matching of diffusive media
WO2012154885A2 (en) 2011-05-09 2012-11-15 Visen Medical, Inc. Carbonic anhydrase targeting agents and methods of using same
US9375493B2 (en) 2012-03-30 2016-06-28 Visen Medical, Inc. Bacterial imaging agents and methods of using same
CN104955484B (zh) 2012-08-15 2019-01-15 文森医学公司 用于***癌成像的***特异性抗原药剂及其使用方法
JP6384821B2 (ja) * 2012-10-26 2018-09-05 国立大学法人三重大学 がん細胞阻害薬、がん幹細胞検出用プローブ
AU2014228808C1 (en) 2013-03-15 2018-12-20 Visen Medical, Inc. 4,4-disubstituted cyclohexyl bridged heptamethine cyanine dyes and uses thereof
CN105073761B (zh) 2013-03-15 2020-10-20 文森医学公司 用于体外和体内成像和检测的取代的硅杂蒽阳离子红至近红外荧光染料
WO2019067180A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Perkinelmer Health Sciences, Inc. NIR-SWIR FLUORESCENT COMPOUNDS FOR IMAGING AND DETECTION

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5876915A (en) * 1996-07-24 1999-03-02 Agfa-Gevaert Photothermographic recording material comprising sensitizing dyes and a recording process therefor
EP1810998A2 (en) * 2006-01-19 2007-07-25 Ferrania Technologies S.p.A. Fluorescent cyanine dye
US20090305410A1 (en) * 2007-12-14 2009-12-10 Biotium, Inc. Fluorescent compounds
EP2204194A2 (en) * 2008-12-25 2010-07-07 Canon Kabushiki Kaisha Probe for a hair cell, and labelling method for a hair cell using the probe for a hair cell

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107400080A (zh) * 2017-07-27 2017-11-28 中国科学院烟台海岸带研究所 一种基于花菁的有机化合物及其中间体的应用
CN107400080B (zh) * 2017-07-27 2020-03-31 中国科学院烟台海岸带研究所 一种基于花菁的有机化合物及其中间体的应用
WO2020228627A1 (zh) * 2019-05-10 2020-11-19 南京鼓楼医院 一种新型双模态小分子造影剂及其制备方法与应用
CN110642839A (zh) * 2019-08-14 2020-01-03 深圳大学 一种纳米探针及其制备方法与应用
CN110642839B (zh) * 2019-08-14 2022-04-01 深圳大学 一种纳米探针及其制备方法与应用
CN112920171A (zh) * 2021-01-29 2021-06-08 南京邮电大学 一种含四嗪单元的花菁化合物及其制备方法和应用
CN113350336A (zh) * 2021-07-01 2021-09-07 中国人民解放军陆军军医大学 一种七甲川吲哚花菁或其衍生物的用途
WO2023274003A1 (zh) * 2021-07-01 2023-01-05 中国人民解放军陆军军医大学 一种七甲川吲哚花菁或其衍生物的抗菌用途
CN117169182A (zh) * 2023-08-30 2023-12-05 广州沙艾生物科技有限公司 一种干细胞治疗制剂体外效力检测方法及其应用
CN117169182B (zh) * 2023-08-30 2024-03-15 广州沙艾生物科技有限公司 一种干细胞治疗制剂体外效力检测方法及其应用

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