專利名稱：應(yīng)用于生物分析的活性粒子及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粒子，這種離子的用途和包含這種粒子的制劑。而且，本發(fā)明涉及制備這種粒子的工藝步驟和方法。
背景技術(shù)：
在生物分析領(lǐng)域內(nèi)，迄今為止，仍非常嚴格的需要識別新的診斷工具，而具體而言就是，用于檢測應(yīng)用的粒子，生物分子的標(biāo)記和成像。現(xiàn)在，也非常急迫的是需要制作用于光療法中治療的可用新工具。在本技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)狀下，粒子用于藥物遞送是已知的(例如，A NewClass Of Silica Cross-Linked Micellar Core-Shell Nano f立子 s ；Huo, Q. ；Liu, J. ；Wang, L. Q.； Jiang, Y. ；Lambert, Τ. N. ；Fang, Ε. J. Am. Chem. Soc. 2006，128 (19)，6447-6453)。這類型的粒子決不適用于診斷應(yīng)用(和/或光療法)，因為它們并未設(shè)計用于靶向特異性位置而且它們表現(xiàn)出釋放其所含的藥物或活性物質(zhì)的高度傾向性。而且，這些粒子的制備方法，在許多情況下是時間嚴格性的。對于以上的陳述，有人能夠概括為，制備可用的新粒子及其制備的新方法仍有巨大需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種粒子，用于制備這種粒子而容許克服，至少部分克服本技術(shù)領(lǐng)域已知狀態(tài)的缺陷，并同時易于廉價實現(xiàn)的工藝步驟和方法。本發(fā)明的目的還提供了上述粒子以及包含所提及的粒子的制劑的用途。根據(jù)本發(fā)明，提供了按照獨立權(quán)利要求中并優(yōu)選以直接或間接依賴于獨立權(quán)利要求的任何從屬權(quán)利要求引述的一種粒子，制備這種粒子的工藝步驟和方法，這種粒子和包含這種粒子的制劑的用途。除非明確地另外指出，以下術(shù)語具有此后報道的意義?；钚曰衔?或粒子)是指一種化合物(或粒子)，具體而言有機的或金屬-有機的化合物，其是發(fā)光性的、和/或電活性的、和/或造影劑、和/或能夠發(fā)射正電子。發(fā)光(emitting)化合物(或粒子)是指一種化合物(或粒子)，優(yōu)選作為可檢測的電磁輻射(發(fā)光的化合物或粒子)或作為熱，能夠發(fā)射能量。所述發(fā)光化合物通過其自身和/或結(jié)合至少一種第二發(fā)光化合物能夠發(fā)光(emit)；即使在發(fā)光物種中進行合適的能夠轉(zhuǎn)換過程；這種發(fā)光能夠通過熒光、磷光、電致化學(xué)發(fā)光(ECL)過程或通過化學(xué)發(fā)光反應(yīng)而發(fā)生。發(fā)光化合物是能夠發(fā)熒光的或發(fā)冷光(發(fā)光)的。發(fā)冷光的化合物具體而言，要么是發(fā)磷光的，要么是電致化學(xué)發(fā)光的。電致化學(xué)發(fā)光化合物是指一種當(dāng)參與氧化還原過程時能夠發(fā)射可檢測電磁輻射的化合物。
電活性物種(化合物或粒子)是指能夠參與能夠被探測用于分析檢測目的氧化還原過程或能夠與其它發(fā)冷光物種一起參與能量轉(zhuǎn)換過程的化學(xué)物種。造影物種(化合物或粒子)是指適用于MRI (磁共振成像)應(yīng)用的物種。粒子是指在水中平均流體動力直徑小于500nm的物體。平均流體動力直徑是指粒子在溶劑中的分散中經(jīng)由DLS(動態(tài)光散射)檢測的粒子平均直徑。在本發(fā)明上下文中，Cx-Cy是指具有χ y個碳原子的基團。在本發(fā)明上下文中，脂族的是指非芳族的未取代的飽和或不飽和的、直鏈的、支鏈的和/或環(huán)狀的烴。脂族基團的非限制性實例有叔丁基、乙烯基、乙基、1-丙烯基或-2-丙烯基、正丙基、2-丙基、環(huán)己基、環(huán)己烯基。在本發(fā)明上下文中，烷基是指飽和的脂族基團(即，沒有雙重或三重碳碳鍵的脂族基團)。烷基的非限制性實例有甲基、乙基、正丙基、叔丁基、環(huán)己基。在本發(fā)明上下文中烷氧基是指通過氧原子鍵合至分子其余部分的脂族基團(優(yōu)選C1-C5脂族基團，有利地是C1-C4烷基)。烷氧基非限制性實例有甲氧基、乙氧基。 烷氧基-硅烷官能團是指具有Si-O-Ra這種結(jié)構(gòu)的分子部分，其中Ra表示C1-C4烷基，有利地是C1-C2烷基，尤其是乙基。三烷氧基硅烷是指具有三個烷氧基-硅烷官能度(S卩，官能團)的分子，其中烷氧基-硅烷官能度的三個烷氧基基團鍵合至相同的硅原子。四烷氧基硅烷是指具有四個烷氧基-硅烷官能度的分子，其中烷氧基-硅烷官能團的四個烷氧基鍵合至相同的硅原子。四乙氧基硅烷(TEOS)是四烷氧基硅烷的一個實例。顯著親水性鏈是指這種鏈具有比顯著疏水性的鏈水溶性更高的水溶性。有利的是，顯著親水性鏈在水中比在乙醇中具有更高的溶解度。顯著疏水性的鏈是指這種鏈具有比顯著親水性的鏈水溶性更低的水溶性。有利的是，顯著疏水性的鏈是顯著親脂性的。顯著親脂性的分子部分(或鏈或化合物)是指在乙醇中比在水中具有更高的溶解度的分子部分(或鏈或化合物)。硅烷化是指實施涉及水解成硅醇并通過縮合反應(yīng)形成有利地開始形成基質(zhì)的硅氧烷橋鍵(即，Si-O-Si)的至少部分硅氧烷基-硅烷官能團的水解-縮合的過程。僅僅出于舉例的目的，

圖1示意性地顯示出當(dāng)TEOS (原硅酸四乙基酯或四乙氧基硅烷)發(fā)生縮合反應(yīng)時而發(fā)生的反應(yīng)。水溶液是指其中主要溶劑是水的溶液。有利的是，在水溶液中僅有的溶劑是水。識別官能團是指能夠鍵合特異性底物或分析物的官能團。有利的是，底物和/或分析物是生物分子。在一些有利的實施方式中，識別官能團包括通過橋接鍵結(jié)合至分子，尤其是表面活性劑的其余部分的識別生物分子。在一些實施方式中，結(jié)合橋鍵選自以下基團組成的組中
權(quán)利要求
1.一種粒子，包含膠束，所述膠束又具有顯著親水性的殼和顯著疏水性的中心部分； 核，位于所述膠束中心部分的區(qū)域內(nèi)并含有硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)；和至少一種活性化合物；所述膠束包含至少一種表面活性劑的多個分子，其分子包含至少一種具有以下結(jié)構(gòu)的官能化表面活性劑的分子
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒子，其中M1是包含識別生物分子的識別官能團；M2選自以下基團組成的組中-Η、-0Η、包含識別生物分子的識別官能團。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粒子，其中M1具有以下結(jié)構(gòu)
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的粒子，其中BL1表示選自由以下基團組成的組中的橋連接基BL2表示選自由以下基團組成的組中的橋連接基
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的粒子，其中所述識別生物分子選自以下基團組成的組中寡肽、多肽、寡核苷酸。
6.一種粒子，包含膠束，所述膠束又具有顯著親水性的殼和顯著疏水性的中心部分； 核，位于膠束中心部分的區(qū)域內(nèi)并含有硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)；和至少一種活性化合物；所述膠束包含至少一種表面活性劑的多個分子，其分子包含至少一種具有以下結(jié)構(gòu)的官能化的表面活性劑的分子基團。M1-Hydro1-Lipo-Hydro2-M2其中Lipo表示顯著疏水的鏈；Hydro1和Hydro2，相互獨立地，表示顯著親水性的鏈；M1 是雜基團；M2選自以下基團組成的組中-H、-OH和雜基團；所述表面活性劑和所述活性化合物彼此不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的粒子，其中M1選自以下基團組成的組中-NH2、-0C0R19C00H、_ SH,-N3>-C = CH、-S03Na、_(CH2) 3_S03Na、-SO3CH3、-OPO3H2、-COOH、-ORwCOOH ；M2選自以下基團組成的組中-H、-OH、-NH2、-0C0R19C00H、-SH、-N3 ,-C = CH, -SO3Na、- (CH2) 3_S03Na、-SO3CH3、-OPO3 H2、-C00H、-OR17COOH ；R19、R17 和 R18，相互獨立地，表示 C1-C4 烷基基團。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粒子，其中M1選自以下基團組成的組中-NH2、-0C0R19C00H、_ SM3、-S03CH3、-C00H ；M2 選自以下基團組成的組中-H、-OH、-NH2、-OCORli3COOH、-SH、-N3、-S O3CH3> -OR17COOH ；R17 和 R19 分別表示-CH2-和 _ (CH2) 2_。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的粒子，其中M1和M2彼此是相同的。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的粒子，其中所述活性化合物位于所述核的區(qū)域； Lipo是顯著親脂性的；Hydro1和Hydro2相比溶于乙醇更易溶于水。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的粒子，其中所述活性化合物是一種發(fā)光化合物。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的粒子，其中所述活性化合物共價結(jié)合至所述硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的粒子，在水中具有的平均流體動力直徑小于約 lOOnm，尤其是約40nm 約10nm。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的粒子，其中所述核具有的直徑小于約30nm，尤其是約5 約15nm。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的粒子，其中所述膠束包含多個官能化表面活性劑分子。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的粒子，其中Hydro1表示鏈
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的粒子，其中Hydro1表示鏈
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的粒子，其中儼選自以下基團組成的組中-CH2-和-(CH2) 2_。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的粒子，其中所述官能化的表面活性劑具有至少 6KDa的平均分子量；Lipo的平均分子量和Hydro1的平均分子量之間的比率以及Lipo平均分子量和Hydro2平均分子量之間的比率，相互獨立地，為約0. 4 約2. 0。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的粒子，其中所述表面活性劑分子包含非官能化的表面活性劑；所述非官能化的表面活性劑和官能化的表面活性劑之間的比率小于200/1， 尤其是100/1至1/100。
21.一種用于制備活性粒子，尤其是按照權(quán)利要求1 20任一項定義的活性粒子的方法，包括反應(yīng)步驟，在此步驟期間至少一種烷氧基硅烷的多個分子在至少一種活性化合物、 水和至少官能化的表面活性劑的多個分子存在下發(fā)生硅烷化；所述烷氧基硅烷選自四烷氧基硅烷和三烷氧基硅烷；官能化的表面活性劑按照前述權(quán)利要求任一項進行定義。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述反應(yīng)步驟發(fā)生于其pH小于約5或高于約9 的水溶液中。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的方法，進一步包括終止步驟，在此步驟期間所述反應(yīng)步驟通過加入選自以下化合物組成的組中的終止化合物的方式被終止單烷氧基硅烷、二烷氧基硅烷、單鹵代硅烷、二鹵代硅烷；具體而言，所述終止步驟在所述反應(yīng)步驟之后。
24.根據(jù)權(quán)利要求21 23任一項所述的方法，其中，在所述反應(yīng)步驟期間，烷氧基硅烷的所述分子連同所述活性化合物一起被硅烷化。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中所述活性化合物具有以下結(jié)構(gòu)其中E表示所述分子擔(dān)負其活性的部分，具體而言這是發(fā)光部分；R1、R2、R3，相互獨立地，表示C1-C4烷基，有利地是C1-C2烷基。
26.根據(jù)權(quán)利要求21 23之一所述的方法，包括一個混合步驟，在此步驟期間顯著親脂性的所述活性化合物與所述官能化的表面活性劑的多個分子在有機溶劑中混合；和一個蒸發(fā)步驟，該步驟在所述混合步驟之后，在所述反應(yīng)步驟之前，而在此步驟期間所述有機溶劑進行蒸發(fā)而獲得殘余物。
27.根據(jù)權(quán)利要求1 20任一項所述的并通過根據(jù)權(quán)利要求21 沈任一項所述的方法可獲得的粒子。
28.根據(jù)權(quán)利要求1 20任一項所述的并通過根據(jù)權(quán)利要求21 沈任一項所述的方法獲得的粒子。
29.根據(jù)權(quán)利要求1 20、27和觀任一項所述的粒子，用于診斷之用，具體而言是體內(nèi)診斷之用。
30.根據(jù)權(quán)利要求1 20、27和觀任一項所述的粒子用于生產(chǎn)診斷之用，具體而言是體內(nèi)診斷之用的產(chǎn)品的用途。
31.一種診斷方法，包括使用根據(jù)權(quán)利要求1 20、27和觀任一項所述的粒子。
32.根據(jù)權(quán)利要求1 20、27和觀任一項所述的粒子，用于治療之用。
33.根據(jù)權(quán)利要求1 20、27和觀任一項所述的粒子用于生產(chǎn)光療法之用的產(chǎn)品的用途。
34.一種治療方法，包括以下階段向患者給予根據(jù)權(quán)利要求1 20、27和28任一項所述的粒子；對所述患者直接進行電磁輻照。
35.藥物或診斷制劑，包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求1 20、27和觀任一項所述的粒子。
36.根據(jù)權(quán)利要求1 20、27和觀之一所述的粒子作為探針的用途。
37.一種制備活性粒子的方法，包括反應(yīng)步驟，在此步驟期間至少一種烷氧基硅烷的多個分子連同至少一種活性化合物一起，在水和至少一種表面活性劑的多個分子的存在下被硅烷化；所述烷氧基硅烷選自四烷氧基硅烷和三烷氧基硅烷；所述活性化合物包含至少一種烷氧基硅烷官能團；所述表面活性劑含有以下結(jié)構(gòu)Hydro1-Lipo-Hydro2其中Lipo表示顯著疏水的鏈；Hydro1和Hydro2每一個表示各自顯著親水性的鏈。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述反應(yīng)步驟發(fā)生于pH小于約5或高于約9的含水懸浮液中。
39.根據(jù)權(quán)利要求37或38所述的方法，其中Lipo是顯著親脂性的；Hydro1和Hydro2 相比溶于乙醇更易溶于水。
40.根據(jù)權(quán)利要求37 39任一項所述的方法，其中所述活性化合物具有以下結(jié)構(gòu)
41.根據(jù)權(quán)利要求37 40任一項所述的方法，其中所述烷氧基硅烷具有這種結(jié)構(gòu)式其中R7、R8、R9和Rlt1,相互獨立地，是C「C2烷基基團；R1、R2、R3，相互獨立地，表示C「C2 烷基基團；Hydro1表示鏈
42.根據(jù)權(quán)利要求37 41任一項所述的方法，其中所述反應(yīng)步驟發(fā)生于溶液中；在所述反應(yīng)步驟開始時所述活性化合物和所述烷氧基硅烷的摩爾比為0. 002%至5%，尤其是 0. 01%至0. 5% ；烷氧基硅烷和表面活性劑的摩爾比小于約110。
43.根據(jù)權(quán)利要求37 42任一項所述的方法，其中所述反應(yīng)步驟持續(xù)時間小于約6h。
44.根據(jù)權(quán)利要求37 43任一項所述的方法，進一步包括在所述反應(yīng)步驟之后的純化步驟。
45.根據(jù)權(quán)利要求37 44任一項所述的方法，進一步包括終止步驟，在此步驟期間所述反應(yīng)步驟通過加入選自以下化合物組成的組中的終止化合物的方式被終止單烷氧基硅烷、二烷氧基硅烷、單商代硅烷、二商代硅烷；具體而言，所述終止步驟在所述反應(yīng)步驟之后，而在所述純化步驟之前。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述反應(yīng)步驟發(fā)生于pH小于約5或大于約9的水溶液中；所述PH大于約0而小于約13;所述終止化合物選自二烷氧基硅烷，具體而言二乙氧基二甲基硅烷，和單鹵代硅烷，具體而言氯代三甲基硅烷。
47.根據(jù)權(quán)利要求37 46任一項所述的方法，其中所述活性化合物是一種發(fā)光化合物·
48.根據(jù)權(quán)利要求37 47之一所述的方法，其中所述活性化合物是APTES。
49.根據(jù)權(quán)利要求37 48之一所述的方法，其中所述烷氧基硅烷不同于所述活性化合物。
50.一種粒子，包含膠束，所述膠束又具有顯著親水性的殼和顯著疏水性的中心部分； 和核，位于所述膠束的中心部分的區(qū)域內(nèi)并含有共價結(jié)合至少一種活性化合物的硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)；所述膠束包含至少一種具有以下結(jié)構(gòu)的表面活性劑的多個分子Hydro1-Lipo-Hydro2其中Lipo表示顯著疏水鏈而Hydro1和Hydro2每一個各自表示顯著親水性的鏈。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的粒子，其中Hydro1表示鏈
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的粒子，其中Hydro1表示鏈，
53.根據(jù)權(quán)利要求50 52任一項所述的粒子，其中所述表面活性劑具有至少6KDa的平均分子量；所述Lipo平均分子量和所述Hydro1平均分子量之間的比率以及所述Lipo平均分子量和所述Hydro2平均分子量之間的比率，相互獨立地，為約0. 4 約2. O。
54.根據(jù)權(quán)利要求50 53任一項所述的粒子，在水中具有小于約lOOnm，尤其是約40 至約IOnm的平均流體動力直徑。
55.根據(jù)權(quán)利要求50 M任一項所述的粒子，其中所述核具有小于約30nm，尤其是約 5至約15nm的直徑。
56.根據(jù)權(quán)利要求50 55任一項所述的并通過根據(jù)權(quán)利要求37 49任一項所述的方法可獲得的粒子。
57.根據(jù)權(quán)利要求50 55任一項所述的并通過根據(jù)權(quán)利要求37 49任一項所述的方法獲得的粒子。
58.一種活性化合物，選自由以下化合物組成的組中用。
59. 根據(jù)權(quán)利要求50 57任一項所述的粒子用于生產(chǎn)診斷之用，具體而言是體內(nèi)診斷之用.
60.根據(jù)權(quán)利要求50 57任一項所述的粒子用于生產(chǎn)診斷之用，具體而言是體內(nèi)診斷之用的產(chǎn)品的用途。
61.根據(jù)權(quán)利要求50 57任一項所述的粒子用于診斷目的用途。
62.一種診斷方法，包括使用根據(jù)權(quán)利要求50 57任一項所述的粒子。
63.根據(jù)權(quán)利要求50 57任一項所述的粒子，用于療法治療。
64.根據(jù)權(quán)利要求50 57任一項所述的粒子用于生產(chǎn)光療法之用的產(chǎn)品的用途。
65.根據(jù)權(quán)利要求50 57任一項所述的粒子用于光療法的用途。
66.一種藥物制劑，包含根據(jù)權(quán)利要求50 57任一項所述的粒子。
67.根據(jù)權(quán)利要求50 57任一項所述的粒子用作探針的用途。
全文摘要
納米粒子，其是發(fā)冷光的和/或電活性的和/或適用于MRI(磁共振成像)和/或PET(正電子發(fā)射層析成像)應(yīng)用，所述納米粒子包含膠束和聚硅酸鹽核，這種膠束具有親水性殼和疏水性中心部分；所述膠束包含具有以下結(jié)構(gòu)的官能化表面活性劑的多個分子M1-Hydro1-Lipo-Hydro2-M2，其中Lipo表示疏水鏈；Hydro1和Hydro2每個各自表示親水鏈；M1和M2各自表示識別官能團。
文檔編號A61K47/48GK102231991SQ200980137512
公開日2011年11月2日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者內(nèi)爾西·扎切羅尼, 盧卡·普羅蒂, 恩里科·拉姆帕佐, 薩拉·博納基, 里卡爾多·朱里斯, 馬爾科·蒙塔爾蒂 申請人:生物工程大學(xué)精神物質(zhì)實驗室