專利名稱：雜合無機(jī)納米顆粒、其使用和制備方法
雜合無機(jī)納米顆粒、其使用和制備方法本申請要求2005年3月29日提交的美國臨時(shí)申請?zhí)?0/666，114做為優(yōu)先權(quán)，并將其納入做為參考。發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總的涉及雜合無機(jī)納米顆粒、制備雜合無機(jī)納米顆粒的方法和使用 該雜合無機(jī)納米顆粒的方法。發(fā)明簡述結(jié)合下列附圖和詳細(xì)的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的這些和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將 是顯而易見的

圖1是基于二氧化硅的TFMPTS納米顆粒在376.3MHz的代表性19F光譜。圖2是臨近188.34MHz成像之前用純含19F TFMPTS的基于二氧化硅的納 米顆粒獲得的典型^F光譜。圖3是與1000mM氟化鈉(NaF)的水溶液相比，純含TFMPTS 19F 二氧 化硅納米顆粒在188.43MHz處的典型19F光譜。圖4描述給予小鼠TFMPTS納米顆粒后的代表性'H和'9F MR圖譜。在 200MHz獲得& MR圖譜(A:軸位；B:冠狀位)，在188MHz獲得19F MR圖譜(C:軸位；D:冠狀位)，這些圖譜都在口服給予TFPTMS 二氧化硅納米顆粒后即時(shí)得到。如圖所示，箭頭表示胃部(A、 B、 E禾QF)、椎管(A)、 肺(B)、肝葉(B)的位置。圖5是TFPTMS 19F納米顆粒的半固體晶質(zhì)集合體的19F MR圖譜(左圖， 刻度為1cm)和相應(yīng)的用配有Nikon 1.2 Mb數(shù)碼相機(jī)(Nikon)外科顯微鏡拍 攝的玻璃瓶中納米顆粒的顯微照片(右圖)。發(fā)明詳述
本申請全文參考了多種出版物，許多出版物用括號括起來表示。這些出版 物的全部引用在詳細(xì)描述的結(jié)束部分提供。本文將這些出版物的全部內(nèi)容納入 做為參考。本發(fā)明提供雜合無機(jī)納米顆粒、制備該雜合無機(jī)納米顆粒的方法，以及使 用該雜合無機(jī)納米顆粒的方法。在本文中，"雜合無機(jī)"納米顆粒指既含有有機(jī)基團(tuán)也含有無機(jī)基團(tuán)的納 米顆粒。不希望局限于任何理論，本發(fā)明的納米顆粒具有陶瓷材料和與該納米 顆粒想連的官能團(tuán)兩者的理想物理性質(zhì)。此外，在本文中，本發(fā)明的雜合無機(jī)納米顆粒用于光譜和成像信號采集， 包括但不限于磁共振、熒光、生物發(fā)光光譜和其它成像技術(shù)，以及其它生物醫(yī) 學(xué)應(yīng)用。本發(fā)明的納米顆粒是含有"F(原子)核的雜合無機(jī)納米顆粒。在本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施方式中，該納米顆粒是基于二氧化硅的雜合無機(jī)納米顆粒。該納米顆粒被構(gòu)建成具有20納米到約200納米范圍內(nèi)的各種直徑和直徑分布，且所有顆粒都在該范圍內(nèi)。例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，該雜合無機(jī)納米顆粒的直徑范圍約為50納米到約200納米。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，該納米顆 粒的直徑范圍為約100納米到約200納米，約150納米到約200納米，或約75 納米到約200納米。在另一實(shí)施方式中，納米顆粒的直徑約為20納米到小于 200納米，例如約20納米到約50、 75、 100或150納米。本發(fā)明的納米顆粒每粒納米顆粒具有大量的"F核。在本文中，大量被定 義為每粒納米顆粒具有多達(dá)約600000個(gè)"F核。在一個(gè)實(shí)施方式中，每粒本發(fā) 明納米顆粒包含約2000個(gè)到約600000個(gè)"F核。在一個(gè)實(shí)施方式中，每粒納 米顆粒包含約30000個(gè)到約600000個(gè)19F核，或者約100000個(gè)到約600000個(gè) "F核。因此，本發(fā)明的納米顆粒含有大量"F核可用于本發(fā)明的方法，所述方法 如成像、光譜檢測和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。不想局限于任何理論，每粒納米顆粒的"F核數(shù)量可通過先測定各納米顆 粒的大小來計(jì)算。對于納米顆粒的各尺寸，可確定該納米顆粒的質(zhì)量，這樣， 由于各納米顆粒中存在的各分子的質(zhì)量是已知，本領(lǐng)域技術(shù)人員由此可以算出 該納米顆粒中存在的分子的數(shù)量。例如，本發(fā)明直徑約為40納米的納米顆粒在其納米顆粒中約具有105000個(gè)分子。該納米顆粒的每個(gè)分子具有約3個(gè)氟 原子。假設(shè)每粒納米顆粒摻入約30%—40%的"F核，則直徑約為40納米的納 米顆粒每粒將具有約105000個(gè)"F核。采用這些計(jì)算，直徑約為20納米的納 米顆粒每粒具有約13000個(gè)"F核。同樣地，直徑約為IOO納米的納米顆粒每 粒具有約273000個(gè)"F核，直徑約為200納米的納米顆粒每粒具有約600000 個(gè)'9F核。在本發(fā)明的一個(gè)方面，WF核包含在納米顆粒的內(nèi)核中。在另一實(shí)施方式 中，^F核包含在納米顆粒的外表面上。在又一實(shí)施方式中，^F既包含與納米 顆粒的內(nèi)核中有存在于其外表面上。在本發(fā)明的另一方面，納米顆粒還包含生物標(biāo)記，如熒光染料、生物發(fā)光 標(biāo)記和/或近紅外(NIR)標(biāo)記。在本發(fā)明的另一方面，納米顆粒包含治療試劑或診斷試劑或兩者都有。治 療試劑或診斷試劑是親水性或疏水性的。治療試劑或診斷試劑包括能夠治療或 預(yù)防全身或局部感染的物質(zhì)，例如抗菌劑如青霉素、頭孢菌素、桿菌肽、四環(huán) 素、強(qiáng)力霉素、喹啉類、克林達(dá)霉素和甲硝達(dá)唑；殺寄生蟲劑，如阿的平、氯 喹和阿糖腺苷(vidarabine);抗真菌劑，如制霉菌素；抗病毒劑，如合成嘌呤 核苷類似物(acyclovir)、病毒唑(ribarivin)和干擾素；抗炎劑，如氫化可的 松和強(qiáng)的松；止痛劑，如水楊酸、對乙酰氨基酚、布洛芬、萘普生、吡羅昔康 (piroxicam)、氟比洛芬和嗎啡；局部麻醉劑如利多卡因、布吡卡因 (bupivacaine)、苯坐卡因(benzocaine)等；刺激針對肝炎、流感、麻疹、風(fēng) 疹、破傷風(fēng)、脊髓灰質(zhì)炎和狂犬病的抗體的免疫原(疫苗)；肽類，如醋酸亮 脯利特(leuprolide)(—種LH-RH激動劑)、那拉瑞克(nararelin)和加尼瑞 克(ganirelix)。還可以使用的是能夠促進(jìn)細(xì)胞和組織生長和存活或能夠強(qiáng)化 細(xì)胞功能的物質(zhì)或其代謝前體，如神經(jīng)生長促進(jìn)劑如神經(jīng)節(jié)苷脂、神經(jīng)生長因 子等；硬組織或軟組織生長促進(jìn)劑如纖維結(jié)合素(fibronectin， FN)、人生長 激素(HGH)、集落刺激因子、骨形態(tài)生成蛋白、血小板衍生生長因子(PDGF)、 胰島素衍生生長因子(IGF-I、 IGF-II)、轉(zhuǎn)化生長因子a、轉(zhuǎn)化生長因子p、表 皮生長因子(EGF)、成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)和白介素-1 (IL-1);骨誘
導(dǎo)劑或促進(jìn)骨生長的物質(zhì)如骨小片和去礦化的凍干骨物質(zhì)；和抗瘤劑如甲氨蝶呤、5-氟尿嘧啶(fluoroacil)、阿霉素、長春堿、順鉑、與毒素偶聯(lián)的腫瘤特異性抗體和腫瘤壞死因子。其它有用的物質(zhì)包括激素如黃體酮、睪丸激素和促卵泡激素(FSH)(生育控制、提高生育力)、胰島素金屬復(fù)合物和生長激素；抗組胺藥 如苯海拉明和氯屈米(chlorpheneramine);心血管藥物如洋地黃毒武、罌粟堿和 鏈激酶；抗?jié)儎┤缂纂孢浒贰⒎娑『偷饣惐?isopropamide iodine); 血管擴(kuò)張劑如茶堿、B-腎上腺素阻斷劑和長壓定(minoxidil);中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥 物如多巴胺；安定藥物如里斯佩里酮(risperidone)、奧蘭氮平；麻醉藥拮抗劑如 環(huán)丙甲羥二羥嗎啡酮(naltrexone)、嗎洛酮(maloxone)和丁丙諾啡 (buprenorphine)。治療試劑和診斷試劑的其它例子是水不溶性抗癌藥物如卡氯 芥(BCNU)、抗病毒藥物如疊氮胸苷和其它核苷，HIV蛋白酶抑制劑如沙奎 那韋(saquinavir)和勒停諾韋(retinovir)免疫調(diào)節(jié)劑如環(huán)孢霉素，天然的或合成 的激素和激素調(diào)節(jié)劑如避孕藥。其它治療試劑是甾族和非甾族消炎藥如氫化可 的松、氫化波尼松、酮洛芬、塞來考昔(celecoxib)和布洛芬，中樞作用藥物如 防腐劑、抗抑郁劑和止痛劑，以及心血管藥物如抗高血壓藥和降低血脂的試劑。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，納米顆粒的外表面被修飾，例如連接上配體， 靶向試劑則由此可與該配體相連。這類配體，以及它們通過標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)結(jié)合反應(yīng) 連接是本領(lǐng)域已知的〔6〕。例如，配體可采用典型的官能團(tuán)，如氨基、羧基 和巰基。靶向試劑是對特定目標(biāo)具有特異性的試劑。這類靶向試劑包括例如促 黃體生成素釋放激素、生長激素釋放激素、表皮生長因子、葉酸、腫瘤標(biāo)記特 異性抗體、腫瘤特異性藥物和其它靶向試劑。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，還可將順磁性MR比對增強(qiáng)試劑如通常用于 H-l MR成像的Gd-DTPA摻入納米顆粒中以增加納米顆粒的信-噪特征。這類 試劑的例子在美國專利6869210有描述，本文將其納入做為參考。本發(fā)明的另一方面涉及本發(fā)明納米顆粒的制造。在此實(shí)施方式中，該方法 包括提供乳液系統(tǒng)的第一液體組分；提供乳液系統(tǒng)的第二液體組分；提供前體， 其中該前體是包含"F的垸氧基硅垸前體；將該第一液體組分、第二液體組分 和前體混合；施加機(jī)械力以產(chǎn)生包含分散相和連續(xù)相的乳液；以及將該分散相 與連續(xù)相分離，產(chǎn)生雜合無機(jī)納米顆粒。 在一個(gè)實(shí)施方式中，該第一液體組分是表面活性劑。在一個(gè)實(shí)施方式中， 第二液體組分是酸。用作本發(fā)明方法中前體的典型化合物包括所有WF烷氧基硅烷前體。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述前體是3,3,3-三氟丙基-三甲氧基硅烷(TFPTMS)。典型的表面活性劑包括例如天然的或氫化植物油和乙二醇的反應(yīng)產(chǎn)物；即聚氧乙烯乙醇酸酯化的天然的或氫化植物油、聚氧乙烯乙醇酸酯化的天然或氫化的蓖麻油、Cremophor RH-40、 Cremophor RH60、 Cremophor EL、 Nikkol HCO-40、 Nikkol HCo-60;聚氧乙烯山梨聚糖脂肪酸酯，如單和三-十二烷基、 棕櫚基、十八垸基、和油烯基酯；如商品名為"Tween"的產(chǎn)品，包括聚氧乙 烯山梨聚糖單月桂酯(Tween)、聚氧乙烯山梨聚糖單棕櫚酯(Tween-40)、 聚氧乙烯山梨聚糖單油酸酯(Tween-80);聚氧乙烯脂肪酸酯，如己知類型的 和可以商品名Myrj獲得的聚氧乙烯硬脂酸酯，以及已知的和可以商品名Cetiol HE獲得的聚氧乙烯脂肪酸酯；聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物如已知類型的和可 以商品名Pluronic和Emkalyx獲得的共聚物；已知類型的和可以商品名 Poloxamer獲得的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物；琥珀酸二辛酯、磺基丁二酸 二辛基鈉、二-[2-乙基己基]-琥珀酸酯、十二烷基硫酸鈉；和磷脂，如卵磷脂， 例如大豆卵磷脂；非離子聚氧乙烯脂肪酸衍生物，如聚氧乙烯山梨聚糖脂肪酸 酉H (spans)如山梨聚糖sesquiolate (sorbitan sesquiolate)。施加給混合物的機(jī)械力包括本領(lǐng)域已知用以產(chǎn)生乳液的各種機(jī)械力，如攪 拌。分散相與連續(xù)相的分離可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法來進(jìn)行，例如離 心。生成乳液系統(tǒng)的常規(guī)方法在文獻(xiàn)(4〕 、(6)和〔12)中有描述。任選地，時(shí)間機(jī)械力的步驟可實(shí)施多次，例如，所述方法可包括將第一液 體組分與前體混合，接著施加機(jī)械力，接著加入第二液體組分，接著是任選地 施加第二機(jī)械力的步驟。機(jī)械力施加的時(shí)間大約為30分鐘到約15小時(shí)，包括這個(gè)范圍內(nèi)的所有時(shí) 間范圍，例如約1小時(shí)到約6小時(shí)、約2小時(shí)到約12小時(shí)，約5小時(shí)到約15 小時(shí)。約在室溫實(shí)施該混合和施加機(jī)械力的步驟。分離步驟在約2。C到約6"C 進(jìn)行。采用上述方法產(chǎn)生的納米顆粒包括內(nèi)核和外表面，'^核將存在與該納米
顆粒的內(nèi)核中。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，將第二化合物加到混合物中。此化合物的加 入導(dǎo)致額外量的^F包含到本發(fā)明的納米顆粒中。通過提供第二組分，如全氟 化碳，可提供額外量的^F，從而將額外量的"F核摻入到納米顆粒中。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用全氟化碳例如1，2,3,4,8,8,9，10，11,15,16,17,18,22，23，24,25-十六 氟-29H,3"H-酞菁鋅(ZnFP)。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，'^核將存在在納米顆粒的外表面上，或者 既在納米顆粒的外表面又在內(nèi)核中。例如，通過采用反相膠束法(使用有機(jī)溶 劑(如己烷、甲苯等)做為松散介質(zhì)(bulkmedium))來制備納米顆粒，19F 將存在于納米顆粒的外表面上。本發(fā)明方法產(chǎn)生的納米顆粒，其大小分布為直徑約20納米到約200納米。本發(fā)明另一方面涉及一種使用本發(fā)明納米顆粒的成像方法。在該方法中， 將本發(fā)明的納米顆粒給予對象，并對對象進(jìn)行成像。使用本發(fā)明的納米顆?？?以獲得具有足夠特異性和靈敏度的影像，如MR影像。本發(fā)明的另一方面涉及一種獲取對象的光譜信號采集的方法。該方法包括 給予對象本發(fā)明的納米顆粒，和完成該對象的光譜信號采集。本發(fā)明另一方面涉及在其它生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中使用本發(fā)明的納米顆粒，如用 作醫(yī)用設(shè)備如血管支架(stents)、乳房植入物(以確定植入物滲漏或完整性)、 心臟起搏器、插管或其它可植入醫(yī)用設(shè)備的涂料?？芍踩脶t(yī)用設(shè)備指可置入對 象中的醫(yī)用設(shè)備。實(shí)施例磁共振(MR)成像是一種非侵入性的技術(shù)，已被用于檢測、表征以及其 后腫瘤和其它軟組織病灶的治療后評估。通常，MR成像利用核磁共振的原理 來獲得和解釋體液和/或組織的^ (質(zhì)子)磁共振信號光譜。典型的'H影像描 述患者或樣品中水與脂肪的相對分布。雖然^MR成像可能是可實(shí)現(xiàn)非侵入性 檢測和表征體內(nèi)腫瘤的最佳臨床診斷成像方式，它還是存在一些缺點(diǎn)，這些缺 點(diǎn)導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)提供軟組織的高分辨率解剖學(xué)(結(jié)構(gòu))影像但缺乏生理(功能 性)信息。類似地，其它標(biāo)準(zhǔn)臨床診斷方式，包括計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)、正
電子發(fā)射X射線層析照相術(shù)(PET) 、 X射線、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)和超聲波(US)，也存在相同的缺點(diǎn)。各方式可產(chǎn)生非常多的結(jié)構(gòu) 信息或功能信息(雖然各有不同的優(yōu)缺點(diǎn))，但是無法在單次檢測中提供高水 平的以上兩方面信息。能夠在單次檢測中方便地為研究人員/臨床醫(yī)師提供結(jié)構(gòu) 和功能兩方面信息將是本領(lǐng)域的顯著進(jìn)步。體內(nèi)MR成像的另一方法以對氟(19F)磁共振信號的光譜分析為基于，19F 是一種具有〉99M的天然豐度，且其靈敏度達(dá)^的83^的非放射性物質(zhì)。^F MR 成像與'HMR成像不同，不同之處在于活的哺乳動物系統(tǒng)不存在天然的溶液形 式的"F核。因此，臨床"FMR成像需要為此目的而特別設(shè)計(jì)的特殊試劑。但 是，在許多其它方面，就所涉及的成像物理學(xué)特征而言，^FMR與標(biāo)準(zhǔn)的'H 技術(shù)相似。而且，與'H基MR成像法相比，體內(nèi)"FMR成像提供了幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 首先，含"F的化合物可通過MR直接成像，而不存在其它分子或解剖結(jié)構(gòu)造 成的背景污染。其次，^FMR信號采集產(chǎn)生含"F分子的三維分布影像，因此 能夠直接定量測量所給予試劑的生物分布、藥代動力學(xué)和藥效。再次，為了進(jìn) 行"F信號的高分辨率定位，可在獲得影像后將其與高分辨率^MR影像配準(zhǔn)， 和/或直接以高空間分辨率獲取圖像，這樣的高空間分辨率僅需考慮單位時(shí)間信 噪比(S/N)(與的每摩爾濃度的S/N相比，"FS/N約低17X)。最后， 初步體內(nèi)研究已顯示許多全氟化碳乳液的'9F MRT1弛豫速率與溶液中p02濃 度相關(guān)〔1， 2〕。借助這種能力可以在實(shí)施治療之前、期間和之后非侵入性地 測量組織的氧化狀態(tài)，用以評估放射性治療、化療和/或光力學(xué)治療(PDT)是 否給患者帶來了改善的結(jié)果。當(dāng)前，19F MR成像的主要限制是可以足夠體內(nèi)成像同時(shí)保持非毒性的足量 來給予的含氟化合物極少。為了克服此缺陷，特別設(shè)計(jì)并合成了富含"F分子 的二氧化硅納米顆粒，以此作為平臺促進(jìn)開發(fā)/優(yōu)化19F MR成像信號采集和試 劑評估，并用于各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，包括診斷應(yīng)用、定靶治療的送遞、做為組 織p02濃度的生物標(biāo)記或探針、三維(3D)配準(zhǔn)(registration)的可靠標(biāo)記物(fiduciary marker)、定位和可視化、特定代謝途徑的分子成像等。初步的實(shí) 驗(yàn)已證明了這一方法的有效性。此外，納米顆粒可包入光敏劑，如通常用于光 力學(xué)治療(PDT)的那些試劑(如2-二乙烯基(devinyl) -2- (l-己氧基乙基)
焦脫鎂葉綠酸(pyrophe叩horbide)，即通常所知的HPPH)。因此，納米顆粒 途徑也代表了開發(fā)新的一類能用于治療(如PDT)和診斷評估(如"FMR成 像)或者用作用于熒光/生物發(fā)光和MR成像檢測的多方式成像探針的雙功能試 劑的平臺。采用共焦顯微鏡觀察的HPPH雜合二氧化硅納米顆粒的體外熒光影 像已證明，我們的納米顆粒被癌細(xì)胞以足以成像的量攝取。此外，^F納米顆粒 可被濃縮，并可制成聚集體，以產(chǎn)生含有少量游離水的半固態(tài)結(jié)晶或"漿料"。 在初步研究中，觀察到這些漿料發(fā)出了強(qiáng)烈的"FMR信號強(qiáng)度，所述漿料可 做為生物醫(yī)學(xué)"涂料"使用，用于評估血管支架放置，或者作為可植入"珠" 用于"F」H影像配準(zhǔn)，禾口/或用作3D空間和/或時(shí)間中的可靠定位標(biāo)記。由于已 知的其它含"F固體(如Teflon )的T2弛豫時(shí)間通常很短(3〕，還沒有關(guān) 于"固態(tài)"的含"F物質(zhì)的"FMR成像的報(bào)道。例如，如果T2弛豫時(shí)間短于 使用成像常用MR脈沖采集序列可觀察到的時(shí)幀(timeframe)，那么就無法由 原始數(shù)據(jù)構(gòu)建MR影像?？傊景l(fā)明的WF納米顆?？蓪︶t(yī)學(xué)成像產(chǎn)生影響， 并促進(jìn)新的多方式成像方法的發(fā)展。 一種類似于100多年前開發(fā)且現(xiàn)在仍在使 用的引入碘化對比介質(zhì)以增強(qiáng)臨床實(shí)踐中X射線影像對比度的方式，"F二氧 化硅納米顆粒能夠顯著改變醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，并改變當(dāng)前臨床醫(yī)學(xué)實(shí)踐。實(shí)施例1:負(fù)載染料的二氧化硅基TFPTMS納米顆粒的合成和表征 使用前體3，3,3-三氟丙基-三甲氧基硅烷(TFPTMS)合成二氧化硅基含19F核納米顆粒。在Aerosol-OT/DMSO/水微乳液或Tween-80/DMSO/水微乳液(極核)的中，用含60個(gè)"F核的卟啉基鋅化合物 (1,2,3,4,8,8,9,10,11,15,16,17,18,22，23,24,25-十六氟-29H,3'H-酞菁鋅)合成有載二氧化硅基19F納米顆粒。采用以下方法制備有載和無載的納米顆粒A)空TFPTMS納米顆粒的制備在典型實(shí)驗(yàn)中，在磁性攪拌器的幫助下，將3.0ml 1-丁醇和500微升DMSO 混合到100ml2% Tween-80的雙蒸水溶液中，制備膠束(micelle)。攪拌一個(gè) 半小時(shí)后，加入1毫升純TFPTMS，劇烈攪拌3 — 5小時(shí)。最后，加入2毫升 鹽酸( 6.0N)，過夜攪拌。在該過程結(jié)束時(shí)，觀察到指示形成了納米顆粒的 白色半透明物。次日，以11000rpm (4°C)離心1小時(shí)，分離出納米顆粒。然 后，用雙蒸水洗滌離心的納米顆粒至少3次，以除去未反應(yīng)的物質(zhì)。B)有載TFPTMS納米顆粒的制備在負(fù)載1,2,3,4,8,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-十六氟-29H，3'H-酞菁鋅 (ZnFP)的納米顆粒的制備中，通過在劇烈的磁性攪拌下將2.2g的AOT (二 -2-乙基己基-磺基琥珀酸鈉)和4.0ml 1-丁醇溶解在100ml雙蒸水中而制備膠束。 通過磁性攪拌，將500微升的1，2,3,4,8,8,9,10，11，15,16,17,18，22,23,24,25-十六氟 -29H^H-酞菁鋅的二甲亞砜(DMSO)溶液樣品溶解在上述溶液中。之后，將 1.0ml的純3,3,3-三氟丙基-三甲氧基硅烷(TFPTMS)加到該膠束系統(tǒng)中，攪拌 所得溶液約3 —5小時(shí)。接著，加入1.5ml鹽酸( 6N)溶液，并攪拌約72小 時(shí)，使納米顆粒沉淀。整個(gè)反應(yīng)在室溫下進(jìn)行。以11000rpm (4°C)離心至少 1小時(shí)，分離出納米顆粒。摻入1,2,3,4,8,8，9，10，11，15,16,17,18,22,23,24,25-十六 氟-29H,3'H-酞菁鋅的主要目的是增加濃度以及進(jìn)而在MR成像實(shí)驗(yàn)中提高19F 信噪比。實(shí)施例2:納米顆粒大小及形態(tài)的測定使用透射電子顯微鏡(TEM)檢測實(shí)施例1制得的TFPTMS納米顆粒的大 小和形態(tài)。合成完成后，將一滴所述TFPTMS (至少5倍稀釋)固定到沉積于 銅光柵上的純碳薄膜上。然后在電子顯微鏡(JEOL2010型顯微鏡)下檢視該 光柵。觀察到納米顆粒的大小分布約在10 — 20納米的直徑范圍內(nèi)，多為球形 C未顯示)c實(shí)施例3: ^FNMR光譜將少量實(shí)施例1制得的二氧化硅基TFPTMS納米顆粒懸浮在90%D2O中， 使用Varian Inova-400 NMR光譜儀(Varian， PalpAlto， CA)在376.3MHz工 作獲取"F核的"FNMR光譜，從而以"F-NMR光譜技術(shù)表征該納米顆粒。用 指數(shù)函數(shù)對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換(FT)，并以相對于室溫四甲基硅烷(TMS) 的O.Oppm的巾表示。結(jié)果顯示在圖l中。實(shí)施例4:體外熒光成像 使用光敏劑2-二乙烯基-2- (l-己氧基乙基)焦脫鎂葉綠酸(HPPH)進(jìn)行體外熒光成像。雖然可將任何合適的疏水性熒光染料摻入本發(fā)明的納米顆粒中，僅選用HPPH為例進(jìn)行說明。采用實(shí)施例1所述的技術(shù)制備摻雜了 HPPH 的納米顆粒，但本實(shí)施例中加入了 50微升的HPPH (8mg/mlDMS0)，且本 實(shí)施例的規(guī)模較小。因此，在典型的實(shí)驗(yàn)中，通過加入10ml蒸餾水和400微 升1-丁醇并劇烈攪拌而將0.22g的AOT溶解。加入50微升HPPH (8mg/ml DMSO)，接著加入100微升3,3,3-三氟丙基-三甲氧基硅垸，攪拌整個(gè)混合物 至少2小時(shí)。然后，加入150微升鹽酸( 6N)以水解3，3,3-三氟丙基-三甲氧 基硅烷至少72小時(shí)，形成二氧化硅基TFPTMS "F納米顆粒。接著，以水透析 50小時(shí)而除去表面活性劑和游離的染料。用0.22微米濾膜過濾經(jīng)透析的溶液， 以用于成像實(shí)驗(yàn)。還看到，通過使用Tween-80作為表面活性劑而非AOT親水 染料，可摻入疏水性試劑如HPPH。為了證明用于成像的納米顆?？杀患?xì)胞攝 取入，使用了三種不同的腫瘤細(xì)胞系，并釆用細(xì)胞培養(yǎng)方案進(jìn)行研究。所使用 的細(xì)胞系是UCI-107 (子宮癌)、MCF-7 (人乳腺癌)禾卩HepG2 (人肝癌)。 為了進(jìn)行體外熒光成像，首先用胰蛋白酶處理細(xì)胞，然后將其重懸浮在合適的 培養(yǎng)基中，濃度為每毫升7.5X1()S個(gè)細(xì)胞。將大約O.lOml的該細(xì)胞懸液與5ml 培養(yǎng)基在60mm培養(yǎng)板上混合，接著在孵育器(VWR Scientific 2400型， Bridgeport, NJ)中37。C、 5%C02條件下過夜培養(yǎng)。過夜培養(yǎng)后，用磷酸鹽緩 沖液(PBS)清洗細(xì)胞，加入5毫升新鮮培養(yǎng)基。接著，將100微升經(jīng)0.22微 米針頭式過濾器濾膜過濾的經(jīng)透析的慘雜了 HPPH的二氧化硅基TFMPTS納米 顆粒加到各平板上，并充分混合。然后，在在相同的孵育器(37°C、 5%C02) 培養(yǎng)經(jīng)摻雜了 HPPH的二氧化硅基TFMPTS納米顆粒處理的細(xì)胞至少1小時(shí)。 再次用PBS清洗培養(yǎng)的細(xì)胞，加入5毫升新鮮培養(yǎng)基，制得可用于成像的細(xì)胞。 然后用正上方照相機(jī)(Nikon Eclipse E800型)上的共焦激光掃描顯微鏡(MRC-1024， Bio-Rad， Richmond, CA)直接進(jìn)行細(xì)胞成像。此夕卜，對細(xì)胞進(jìn) 行的局部熒光光譜(spectroflurometry)確保所觀察到的熒光是來自摻雜了 HPPH 的二氧化硅基TFMPTS納米顆粒。因此，根據(jù)體外熒光結(jié)果，可以清楚看到含 HPPH的納米顆粒以足夠的量進(jìn)入到腫瘤細(xì)胞中，因此在所有情況下都形成影 像(HepG2、 MCF-7和UCI-107)。 實(shí)施例5:體外19F MR成像和光譜學(xué)使用通用電器(GE) CSI4.7T/33cm水平鉆孔式磁體(horizontal bore magnet) (GE NMR Instruments, Fremont, CA)(針對19F的工作頻率為 188.342705MHz，采用射頻(RF)和采用了 AVANCE數(shù)字電路(Bmker BioSpec platform,帶有Paravision 3.01版操作系統(tǒng)；Bruker BioSpin MRI， Billerica，MA)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng))獲取二氧化硅基TFMPTS納米顆粒的體外"F光譜。使用 產(chǎn)生最大磁場強(qiáng)度950mT/m的G060可移動梯度插入式線圈(gradient coil insert)和順次轉(zhuǎn)成巾或19F共振的用戶定制35mm RF收發(fā)線圈(transceiver coil) (Bruker Biospin， Billerica， MA)獲取MR數(shù)據(jù)(光譜和圖像)。在臨成像之前，通過首次頻率調(diào)教和阻抗匹配將我們的RF收發(fā)器線圈調(diào) 至"F核的共振頻率，獲取純納米顆粒制品的"FMR光譜。施用一非層面選擇 性(non-slice selective)90。 RF塊脈沖(block pulse)，并進(jìn)行磁場墊補(bǔ)(shimming) 以優(yōu)化整個(gè)樣品上的磁場均勻性。然后測定層面選擇性90。到180°的發(fā)射和 接受增益，并用所得結(jié)果優(yōu)化所得數(shù)據(jù)組的S/N關(guān)系。使用RF非層面選擇性 90°塊脈沖或?qū)用孢x擇性90。 sinc3RF脈沖獲得"FMR光譜。典型的檢測參 數(shù)由1一16NEX (激發(fā)的數(shù)量)構(gòu)成，并在1一2分鐘內(nèi)獲得。典型的MR光 譜顯示在圖2中。使用標(biāo)準(zhǔn)的2D或3D自旋回波(SE)、重聚回波快速采集(RARE) SE 或梯度回波(gradient recalled echoes, GSE) MR成像脈沖序列獲得19F MR影 像。典型的MR影像采集由一系列軸位、矢狀面和/或冠狀面掃描構(gòu)成，包括定 位器、T1-加權(quán)的SE (或質(zhì)子-密度-加權(quán)的)和Tl-加權(quán)的RARESEMR圖像。 典型的采集參數(shù)由6—30mm厚、3.2X4.8cm視野(FOV)的掃描層構(gòu)成，64 X64的矩陣，1一16NEX， 1一16層(用于Tl加權(quán)SE采集的TR/TE (重復(fù)時(shí)間 /回波時(shí)間)=1200/14ms，用于質(zhì)子-密度-加權(quán)RARE采集的的TR/TE二 2000/20-41ms(回波鏈(echo train) =4或8))。獲得了二氧化硅基TFPMTS納 米顆粒的代表性"FMR影像(未顯示)。通過兩次獨(dú)立的MR信號采集得到 的復(fù)合"FMR影像清楚證明^FMR信號強(qiáng)度和"F濃度之間的正比關(guān)系。矢 狀位圖像繪有7個(gè)含有遞增量的純二氧化硅基TFPMTS納米顆粒的200微升
凹。使用相同的MR參數(shù)獲得了完全包含矢狀位影像中200微升凹的冠狀圖像。通過冠狀圖像的譜線輪廓(line profile)顯示信號強(qiáng)度隨著純二氧化硅基 TFPMTS納米顆粒的線性增加而線性增加。與"HMR影像不同，這證明了"F 造影劑提供了一個(gè)易于定量的被標(biāo)記試劑的"F濃度指標(biāo)。使用FDA批準(zhǔn)的 MR比對增強(qiáng)劑的'HMR信號采集使用順磁性金屬離子在T1-加權(quán)MR信號采 集中誘導(dǎo)了含有該離子的區(qū)域中非線性的iHS/N/單位時(shí)間增強(qiáng)〔5)。由于間 接測量的是順磁性金屬離子對質(zhì)子弛豫的影響(即，測量的是質(zhì)子弛豫而非Gd 濃度)，測定Gd-標(biāo)記的比對增強(qiáng)劑的絕對濃度是復(fù)雜的，不準(zhǔn)確的，而且無 法以生理學(xué)方法進(jìn)行。使用"F標(biāo)記試劑的^FMR成像不存在這些缺點(diǎn)。實(shí)施例6:含純二氧化硅基TFPMTS 19F納米顆粒和NaF水性溶液的19F光譜圖3顯示了獲自分別裝有等體積的純二氧化硅基TFPMTS "F納米顆粒和 lOOOmMNaF水性溶液的兩玻管(沿著磁場等深點(diǎn)對稱放置)的"F光譜。圖 中清楚顯示，使用90°塊脈沖、中心頻率約為它們的共振頻率之間的中間值進(jìn) 行檢測，與NaF相比，19F標(biāo)記的納米顆粒每單位時(shí)間每單位體積的S/N顯著 最強(qiáng)。所示的積分峰值強(qiáng)度是92.45相對單位比7.55相對單位。類似地，此后 在各自的數(shù)據(jù)采集中將該9(T塊脈沖的中心頻率變?yōu)楦髯缘墓舱穹逯?、但維持 其它MR參數(shù)相同來獲取光譜時(shí)，信噪比測定結(jié)果如下二氧化硅基TFPMTS 19F納米顆粒S/N=783， lOOOmMNaF的水性溶液的S/N = 27.3。這表明與等量 的1000mMNaF相比，二氧化硅基納米顆粒的MR靈敏度相對提高28.8倍。此 外，此圖顯示與'H化學(xué)位移(在4.7T通常為200 —800Hz)相比，19F標(biāo)記 試劑的"F化學(xué)位移動態(tài)范圍顯著擴(kuò)大(在4.7T為6000_ 12000Hz)，所述19F 標(biāo)記試劑可用作研究特定"F物質(zhì)(代謝過程、分解代謝過程)的靈敏探針。實(shí)施例7: Tl、 T2弛豫時(shí)間實(shí)驗(yàn)Tl和T2弛豫時(shí)間是現(xiàn)象學(xué)定義的時(shí)間常數(shù)，通常在MR中用于描述施加 RF脈沖后縱向磁化(Tl)沿著z軸的再生，或橫向分量(T2)沿著x-y平面的 磁化衰減。Tl和T2弛豫時(shí)間可用于測定和優(yōu)化MR數(shù)據(jù)采集中的信噪比特征和影像對比度。使用固定TE=10ms和TR時(shí)間范圍為52到6000ms (FOV = 32 X32mm、掃描層厚度二8mm、層數(shù)=1、矩陣二64X64、 NEX = 2)的飽和恢 復(fù)SE序列獲取一系列造影劑濃度的Tl弛豫速率(1/T1弛豫時(shí)間R1弛豫度 (relaxivity))。取感興趣區(qū)域(ROI)內(nèi)的平均強(qiáng)度獲得各重復(fù)時(shí)間的信號 強(qiáng)度，通過方程Y=A(l-exp(-TR/Tl)(使用制造商提供的軟件)非線性擬合測 定R1禾PSD。類似地，使用多回波CPMG SE序歹iJ(固定TR為2760ms、 TE時(shí) 間從8.21ms到164.2ms)來獲取T2弛豫速率(R2)。如上所述，使用方程 Y二A+C^exp(-TE/T2)測定R2和SD?？占{米顆粒制品在19F的188.342705MHz 測得的弛豫時(shí)間為約482.9ms，而T2弛豫時(shí)間為約14.7ms。通常，類似于此處 所得的短的Tl弛豫時(shí)間和適度較短(moderately short)的T2弛豫時(shí)間可在Tl-加權(quán)MR信號采集中產(chǎn)生高的每單位時(shí)間MR信號強(qiáng)度(即短的TE、短到中 等短TRMR采集時(shí)間)。實(shí)施例8:體內(nèi)"FMR成像使用通用電器(GE) CSI4.7T/33cm水平鉆孔式磁體(horizontal bore magnet) (GE NMR Instruments, Fremont, CA)(針對19F在188.342705MHz 工作)(使用射頻(RF)和采用了 AVANCE數(shù)字電路的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(Bruker BioSpec platform,帶有Paravision 3.01版操作系統(tǒng)；Bruker BioSpin MRI， Billerica， MA))獲取二氧化硅基TFMPTS納米顆粒的高分辨率體內(nèi)19F MR光 譜。使用產(chǎn)生最大場強(qiáng)度為950mT/m的G060可移動梯度插入式線圈(gradient coil insert)和順次轉(zhuǎn)成&共振或19F共振的用戶定制35mm RF收發(fā)線圈(transceiver coil) (Bruker Biospin， Billerica， MA)獲取標(biāo)準(zhǔn)自旋回波(SE) 和弛豫增強(qiáng)快速采集(RARE) SEMR成像脈沖序列(sequence)的MR數(shù)據(jù)(光譜和圖像)。典型的數(shù)據(jù)采集由一系列的掃描構(gòu)成，包括&和"F定位器 影像(localizer image)、覆蓋整個(gè)肝臟、上部和下腹部的Tl-加權(quán)的SE和/或RARE SEMR影像。按常規(guī)途徑獲取鼠科動物的冠部和軸位"H和'^影像。簡言之， 通過填喂法口服給予(po)小鼠納米顆粒，腹膜內(nèi)注射(ip) 100mg/kg的鹽酸 克他命+10mg/kg的甲苯噻嗪將其麻醉，用于成像。典型的MR采集參數(shù)組成 為用于^的一層或多層3mm厚的掃描層和用于"F探測的一層或多層15 — 30mm厚的掃描層構(gòu)成，軸位采集的視野(FOV)是32mmX32mm，或者冠狀 位采集的FOV是64mmX32mm， 采集的矩陣是128X 128， ^F采集的矩陣 是64X64， 1一4NEX， 1 — 12層，用于Tl-加權(quán)的'H SE采集的TR/TE二424/10ms， 或者，用于Tl-加權(quán)的"FSE采集的TR/TE二1400/8.5ms。在口服二氧化硅基 TFPMTS納米顆粒后立即獲取一系列的鼠'H和"FMR影像(圖4)。注意 影像C和D中的"FMR信號強(qiáng)度僅獲自含有納米顆粒的區(qū)域(胃)。"H影像 (A和B)是通過小鼠的近中線軸位和冠狀位圖像，掃描層厚lmm，而19F MR 圖像(C禾BD)的掃描層厚約30mm (類似于通過小鼠的X射線成像或投影)， 空間配準(zhǔn)參數(shù)相同，所不同的是，"F的矩陣是64X64，而'H的矩陣則是256 X256。 E和F圖歸納了 'H和"F數(shù)據(jù)，顯示了用納米顆粒獲得的19F MR信號 空間定位。簡言之，灰度圖的查閱表(LUT)(如圖A和B所示)被翻轉(zhuǎn)，并 與用"F獲得的數(shù)據(jù)(如圖C和D所示)合并。然后將"F信號強(qiáng)度值修改到 灰度值255，以增加顯著性(0 — 255級，8比特影像)。實(shí)施例9:半固態(tài)晶質(zhì)集合體的"固態(tài)"'^MR成像 如同前文采用標(biāo)準(zhǔn)SE和RARE SEMR成像脈沖序列進(jìn)行體外和體內(nèi)MR 信號采集那樣獲得ZnPF雜合二氧化硅基TFPTMS納米顆粒的高分辨率體內(nèi)19F MR影像。典型的信號采集由一系列的掃描構(gòu)成，包括冠平面和軸平面'H和19F 影像中的T1-加權(quán)SE和/或RARE SEMR影像和&和"F定位器影像。典型的 MR信號采集參數(shù)構(gòu)成如下'H采集的掃描層厚度為3mm，或"F采集的掃描 層厚度為15 — 30mm，軸位采集的視野(FOV)是32mmX32mm，或者冠狀位 采集的FOV是64mmX32mm，力采集的矩陣是128X 128， "F采集的矩陣是 32X32， 32NEX， 1一12層，用于Tl-加權(quán)'H SE采集的TR/TE = 424/10ms，用 于適度Tl-加權(quán)19F SE采集的TR/TE = 2045/22.5ms。 ZnFP雜合二氧化硅基含 TFPTMS"F的納米顆粒的半固態(tài)晶質(zhì)集合體的"FMR影像(圖5) (a)得自 (b)中拍攝的相同樣品，并以相同的總體取向(general orientation)顯示。使 用配有Nikon 1.2 Mb數(shù)碼相機(jī)(Nikon Coolpix 950相機(jī)，Nikon USA)的外科 顯微鏡拍照玻璃管底的納米顆粒。
實(shí)施例10:毒性在初步研究中，將二氧化硅基含TFPTMS ^F納米顆粒給予小動物疾病模 型時(shí)，沒有觀察到所述二氧化硅基含TFPTMS 19F納米顆粒造成的嚴(yán)重急性毒 性。討論大量的研究者和制造商一直以來致力于開發(fā)成像試劑來改善MR和其它成 像方式如CT、 PET、 SPECT、 US的靈敏度和特異性且同時(shí)維持高的空間和時(shí) 間分辨率以及結(jié)構(gòu)性、功能性關(guān)系(7、 8、 9)。迄今為止，尚未證明或提出 有可行的方案。最終的目標(biāo)是獲得已經(jīng)在光學(xué)方法中表現(xiàn)出的特異性和靈敏 度，所述光學(xué)方法包括生物發(fā)光、熒光和近紅外(IR)成像，這些成像技術(shù)通 常用于可使用大量可用探針(如綠熒光蛋白(GFP)、紅熒光蛋白(RFP)和其 它熒光團(tuán))進(jìn)行的細(xì)胞培養(yǎng)研究中(10)。但是，光學(xué)方法的主要固有局限性目 前看來是其固有的光散射現(xiàn)象，該現(xiàn)象嚴(yán)重限制了光的激發(fā)或傳播在生物系統(tǒng)中的穿透深度(11〕。這些局限由于其固有的物理學(xué)原因，可能無法克服。理論上，與當(dāng)前的^MR方法結(jié)合的"FMR成像能夠克服這些障礙，并 能顯著影響目前的實(shí)踐。19F MR技術(shù)面臨商業(yè)化和臨床應(yīng)用時(shí)的主要缺點(diǎn)是缺 少能足量給予而不導(dǎo)致毒性的合適的含"F探針。在這方面，含TFPTMS"F 的二氧化硅基納米顆粒和其它以類似方式標(biāo)記的納米顆粒的合成、應(yīng)用和進(jìn)一 步開發(fā)，作為以足量送遞"F核的平臺，代表了一個(gè)顯著的進(jìn)步，可能催生更 多的新應(yīng)用和新發(fā)現(xiàn)。使用改進(jìn)的MR硬件設(shè)備和軟件以及對我們對納米顆粒 進(jìn)行的改進(jìn)和優(yōu)化，有可能且有望在近期進(jìn)一步提高S/N比。當(dāng)前還沒有精確評估組織中p02值的非侵入性成像方法。雖然最近的一些 開發(fā)看起來令人鼓舞(如為此設(shè)計(jì)的熒光探針的近紅外層析成像)，但是目前 此領(lǐng)域中存在一個(gè)明顯的空白。如能接近實(shí)時(shí)地以非侵入方式估測腫瘤和其它 組織中的p02就能夠?qū)Ψ派?、化學(xué)和/或光力學(xué)治療劑量送遞進(jìn)行近實(shí)時(shí)優(yōu)化， 從而改善治療的預(yù)后指標(biāo)。含TFPTMS 19F的二氧化硅納米顆粒是半固態(tài)晶質(zhì) 集合體，易于成像，并可用作"表面涂層"或嵌埋入其它材料中，用于醫(yī)學(xué)設(shè) 備的2D、 3D空間定位，或用作影像配準(zhǔn)的可靠標(biāo)記物，或可作為質(zhì)量保證檢
測的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前還沒有固態(tài)的MR校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，所使用的僅僅是MR信號強(qiáng)度在特定的磁場強(qiáng)度和脈沖順序中的"相對"變化。這種局限性是當(dāng)前MR儀 器的另一主要缺點(diǎn)，即難以或不可能將一個(gè)MR系統(tǒng)上獲得的絕對MR信號強(qiáng) 度與不同MR系統(tǒng)獲得的或同一MR系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)上獲得的那些強(qiáng)度比較。雖然本文已詳細(xì)描述了優(yōu)選的實(shí)施方式，但在不偏離本發(fā)明的精神的情況 下，各種修改、增加和替換對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，也因此， 這些修改、增加和替換也在權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。 參考文獻(xiàn)1. Krafft,MP，"藥物送遞和生物醫(yī)學(xué)研究中的全氟化碳和氟化兩性分子" (Fluorocarbons and fluorinated amphiphiles in drug delivery and biomedicalresearch) ， Advanced Drug Delivery Reviews. Vol. 47. 209-228, 2001 。2. Mclntyre， DJO.、 McCoy, CL禾B Griffiths, JR.，"使用全氟化碳的19F磁 公眾成像進(jìn)行的腫瘤氧化測量"(Tumour oxygenation measurements by 19F magnetic resonance imaging of perfluorocarbons)。3. Randall, EW.，"使用大的磁場梯度和Hahn回波對固態(tài)順磁性化合物進(jìn) 行1H禾卩19F磁共振成像"(1H and 19F magnetic resonance imaging of solid paramagnetic compounds using large magnetic field gradients and Hahn echoes)， Solid State Nucl Magn Reson， 1997年5月，8(3): 173-8。4. Royl、 Ohulchansky TY、 Pudavar HE、 Bergey JE、 Oseroff AR、 Morgan J、 Dougherty TJ、 Prasad, PN.,"俘獲水不溶性光敏抗癌劑的陶瓷基納米顆粒. 一 種 新 穎 的 光 力 學(xué) 治 療 用 藥 物 載 體系統(tǒng)"(Ceramic based nanoparticles entrapping water insoluble photosensitizing anticancer drugs: A novel drug carrier system for photodynamic therapy) ， J. Am. Chem. Soc. 125, 7860-7865， 2003。5. Weinmann HJ、 Brasch RC、 Press WR、 WesbeyGE，"軋-DTPA復(fù)合物 的特征 一種潛在的造影劑"(Characteristics of gadolinium-DTPA complex: a potential NMR contrast agent) ， AJR Am J Roentgenol., 1984年3月； 142(3):619-24。6. Royl、 Ohulchanskyy TY、 Bharali DJ、 Pudavar HE、 Mistretta RA、 Kaur N、 Prasad PN，"作為DNA載體的有機(jī)化學(xué)修飾的二氧化硅納米顆粒的光學(xué) 蹤 一種用于基因送遞的非病毒性納米醫(yī)學(xué)方法"(Optical tracking of organically modified silica nanoparticles as DNA carriers: a nonviral， nanomedicine approach for gene delivery) ， Proc Natl Acad Sci， 102 (2): 279-284， 2005。7. Blasberg, RG，"分子成像禾口癌癥"(Molecular imaging and cancer)， Molecular Cancer Therapeutics, Vol. 2, 335-343， 2003。8. Neeman M和Dafni, H.，"微脈管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和分子MR成像"
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權(quán)利要求
1.一種雜合無機(jī)納米顆粒，它包含約2000個(gè)到約600000個(gè)19F核。
2. 如權(quán)利要求l所述的雜合無機(jī)納米顆粒，其特征在于，所述納米顆粒 包含約10000個(gè)到約600000個(gè)19F核。
3. 如權(quán)利要求l所述的雜合無機(jī)納米顆粒，其特征在于，所述納米顆粒 包含約100000個(gè)到約600000個(gè)19F核。
4. 如權(quán)利要求1所述的雜合無機(jī)納米顆粒，其特征在于，所述納米顆粒 包含約300000個(gè)到約600000個(gè)19F核。
5. 如權(quán)利要求1所述的雜合無機(jī)納米顆粒，其特征在于，所述納米顆粒 是基于二氧化硅的雜合無機(jī)納米顆粒。
6. 如權(quán)利要求1所述的雜合無機(jī)納米顆粒，其特征在于，所述納米顆粒 還含有熒光染料、生物發(fā)光標(biāo)記、近紅外標(biāo)記、治療試劑、診斷試劑、靶向試 劑或順磁性對比增強(qiáng)劑。
7. 如權(quán)利要求1所述的雜合無機(jī)納米顆粒，其特征在于，所述納米顆粒 的直徑為約20納米到約200納米。
8. 如權(quán)利要求1所述的雜合無機(jī)納米顆粒，其特征在于，所述納米顆粒 的直徑為約50納米到約200納米。
9. 一種制造雜合無機(jī)納米顆粒的方法，該方法包括 提供乳液系統(tǒng)的第一液體組分；提供乳液系統(tǒng)的第二液體組分；提供前體，其中該前體是包含WF的垸氧基硅烷前體； 將所述第一液體組分、第二液體組分和前體混合； 施加機(jī)械力以產(chǎn)生包含分散相和連續(xù)相的乳液；和將該分散相與連續(xù)相分離，產(chǎn)生雜合無機(jī)納米顆粒，其中，所述納米顆粒 的直徑為約20納米到約200納米，并含有19F核。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，該方法還包括提供全氟化碳， 將該全氟化碳與所述第一液體組分、第二液體組分、前體或者它們的任何組合 混合。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述前體是3,3,3-三氟丙基-三甲氧基硅垸。
12. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述全氟化碳是 1,2,3,4,8,8,9,10,11,15,16,17,18,22，23,24,25-十六氟-29H,31H-酞菁鋅，所述前體是 3,3,3-三氟丙基-三甲氧基硅烷。
13. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括加入熒光染 料、生物發(fā)光標(biāo)記、近紅外標(biāo)記、治療試劑或診斷試劑到該混合物中，從而該 納米顆粒含有熒光染料、生物發(fā)光標(biāo)記、近紅外標(biāo)記、治療試劑、診斷試劑。
14. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述納米顆粒每納米顆粒包 含約10000個(gè)到約600000個(gè)19F核。
15. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述納米顆粒每納米顆粒包 含約100000個(gè)到約600000個(gè)19F核。
16. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述納米顆粒的直徑為約40 納米到約200納米。
17. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括修飾所述納 米顆粒的表面以連接靶向試劑。
18. —種成像方法，該方法包括給予對象大量的權(quán)利要求1所述雜合無機(jī)納米顆粒；和 對該對象進(jìn)行成像。
19. 一種獲取對象的光譜信號采集的方法，該方法包括 給予所述對象本發(fā)明的納米顆粒；和 獲取所述對象的光譜信號采集結(jié)果。
20. —種可植入的醫(yī)學(xué)設(shè)備，該設(shè)備含有大量的權(quán)利要求l所述的納米顆粒。
全文摘要
本發(fā)明提供雜合無機(jī)納米顆粒、制備該雜合無機(jī)納米顆粒的方法和使用這種無機(jī)納米顆粒的方法。
文檔編號A61K51/00GK101151053SQ200680010466
公開日2008年3月26日 申請日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月29日
發(fā)明者D·K·蘇庫馬拉, D·巴哈拉利, E·J·伯吉, J·A·斯培雅克, M·瑟沙德瑞, P·普拉薩德, R·V·馬蘇丘克 申請人:紐約州立大學(xué)研究基金會;健康研究股份有限公司