本申請是申請日為2009年12月18日，申請?zhí)枮?00980157705.1，發(fā)明名稱為“用于診斷成像的納米顆粒造影劑”的發(fā)明專利申請的分案申請。發(fā)明背景本申請總的涉及用于診斷成像(例如，用于x射線/計算機斷層攝影(ct)或磁共振成像(mri))的造影劑(contrastagent)。更具體地講，本申請涉及基于納米顆粒的造影劑和制備及使用這些劑的方法。幾乎所有經臨床批準的診斷造影劑都是基于小分子的。碘化芳族化合物已作為標準x射線或ct造影劑，而gd-螯合物用于磁共振成像。雖然常用于診斷成像，但小分子造影劑可能有某些缺點，例如，從血管壁滲漏，導致短血液循環(huán)時間、較低靈敏性、高粘度和高同滲重摩(osmolality)。這些化合物一般與一些患者群體的腎并發(fā)癥相關。已知這類小分子劑快速從身體清除，這限制它們能夠用于使血管系統(tǒng)有效成像的時間，并且關于其它適應癥，使之難以將這些劑靶向疾病部位。因此，需要新種類的造影劑?，F(xiàn)在，正廣泛研究納米顆粒用于醫(yī)療應用，包括診斷和治療兩者。雖然只有幾種基于納米顆粒的藥劑經臨床批準用于磁共振成像應用和用于藥物輸送應用，但數(shù)百種這樣的藥劑仍在研發(fā)中。有充分證據(jù)表明，納米顆粒在診斷和治療功效方面具有超過目前使用的基于小分子藥劑的益處。然而，粒徑、結構和表面性質對體內生物分布和納米顆粒劑清除率的影響尚未充分了解。根據(jù)其粒徑，納米顆粒與小分子相比傾向于在體內停留較長時間。在造影劑的情況下，優(yōu)選具有最大的藥劑從身體的腎清除率，而不對任何器官產生短期或長期的毒性。鑒于上面所述，需要具有改善性質(特別是涉及腎清除率和毒性作用的性質)的基于納米顆粒的造影劑或成像劑。發(fā)明概述本發(fā)明提供用于x射線、ct和mri的新類型的基于納米顆粒的造影劑。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，用兩性離子基團官能化的納米顆粒與小分子造影劑相比意外地具有改善的成像特征。本發(fā)明的納米顆粒具有相比于其它顆粒在體內產生最小顆粒保留的特征。這些納米顆粒可在一個或多個以下方面提供改善的性能和益處：穩(wěn)健合成，減小成本，圖像造影增強，增大血液半衰期，并減小毒性。本發(fā)明涉及納米顆粒和包含所述納米顆粒的組合物。本發(fā)明還涉及制備所述納米顆粒的方法及其使用方法和用途。因此，本發(fā)明的一個方面涉及納米顆粒。所述納米顆粒包含芯，所述芯具有基本不含二氧化硅的芯表面；和結合到芯表面的殼。殼包含至少一個硅烷官能化兩性離子部分。在一個實施方案中，芯包含過渡金屬。在另一個實施方案中，芯包括選自氧化物、碳化物、硫化物、氮化物、磷化物、硼化物、鹵化物、硒化物、碲化物的過渡金屬化合物或它們的組合。在一個實施方案中，芯包括原子序數(shù)≥34的金屬。在一些實施方案中，納米顆粒包含氧化鉭芯，所述芯具有基本不含二氧化硅的芯表面；和結合到芯表面的殼，其中殼包含至少一個硅烷官能化兩性離子部分。所述納米顆粒具有最大約6nm的平均粒徑。在一些其它實施方案中，納米顆粒包含超順磁性氧化鐵(ironoxide)芯，所述芯具有基本不含二氧化硅的芯表面；和結合到芯表面的殼，其中殼包含至少一個硅烷官能化兩性離子部分。納米顆粒具有最大約50nm的平均粒徑。在一個或多個實施方案中，本發(fā)明涉及診斷劑組合物。所述組合物包含多種納米顆粒，其中所述多種中的至少一種納米顆粒包含芯，所述芯具有基本不含二氧化硅的芯表面；和結合到芯表面的殼。殼包含至少一個硅烷官能化兩性離子部分。在一些實施方案中，組合物進一步包含藥學上可接受的載體和任選的一種或多種輔料。本發(fā)明的一個方面涉及制備納米顆粒的方法。所述方法包括(a)提供芯，所述芯具有基本不含二氧化硅的芯表面；和(b)布置殼結合到芯表面，其中殼包含硅烷官能化兩性離子部分。本發(fā)明的另一方面涉及一種方法，所述方法包括向受試者給予診斷劑組合物，并用x射線裝置對受試者成像。所述診斷劑組合物包含多種納米顆粒，其中所述多種中的至少一種納米顆粒包含芯和殼。殼包含至少一個硅烷官能化兩性離子部分。在一個或多個實施方案中，芯包括氧化鉭。在一些實施方案中，所述方法包括向受試者給予診斷劑組合物，并用診斷裝置對受試者成像。所述診斷劑組合物包含多種納米顆粒。所述多種中的至少一種納米顆粒包含芯，所述芯具有基本不含二氧化硅的芯表面；和結合到芯表面的殼。殼包含至少一個硅烷官能化兩性離子部分。在一個或多個實施方案中，所述使用方法進一步包括用診斷裝置監(jiān)測診斷劑組合物到受試者的輸送，并診斷受試者。在一些實施方案中，診斷裝置采用選自磁共振成像、光學成像、光學相干斷層攝影、x射線、計算機斷層攝影、正電子發(fā)射斷層攝影或它們的組合的成像方法。本發(fā)明的另一方面涉及前述納米顆粒10用于制造用作診斷劑組合物的組合物的用途。附圖簡述通過閱讀以下詳述并參考附圖，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，其中在全部附圖中相似的符號代表相似的部件，其中：圖1描繪本發(fā)明的一些實施方案的包含芯和殼的納米顆粒的橫截面圖。圖2描述可用于生成兩性離子官能團的有機酸和有機堿。圖3a、3b、3c和3d描述硅烷官能化兩性離子部分，這些部分可與芯反應，以產生包含硅烷官能化兩性離子部分的殼。發(fā)明詳述以下詳述為示例性，不旨在限制本申請的發(fā)明或本發(fā)明的用途。另外，不意在受限于前述發(fā)明背景或以下詳細描述所提出的任何理論。在以下說明書和權利要求書中將引用具有以下含義的一些術語。除非上下文清楚地指明，否則單數(shù)形式“一”和“所述”包括復數(shù)個討論對象。如在整個說明書和權利要求中所用，近似語言可用于修飾任何定量表達，這些表達可容許改變，而不引起所涉及的基本功能的改變。因此，由術語例如“約”修飾的數(shù)值不限于所指定的精確值。在一些情況下，近似語言可相當于儀器用于測定數(shù)值的精確度。類似地，“不含”可與術語結合使用，并可包括非實在(insubstantial)的數(shù)字或痕量，盡管仍可認為不含所修飾的術語。例如，不含溶劑或無溶劑及類似術語和短語可以指其中已從溶劑化物質去除顯著部分、一些或全部溶劑的情況。本發(fā)明的一個或多個實施方案涉及圖1所述的納米顆粒。納米顆粒10包含芯20，所述芯具有基本不含二氧化硅的芯表面30。在一個或多個實施方案中，芯20包含過渡金屬，例如，過渡金屬元素的化合物。納米顆粒10進一步包含結合到芯表面30的殼40，也稱為涂層。殼40包含至少一個硅烷官能化兩性離子部分。由于芯表面30基本不含二氧化硅，因此，硅烷官能化兩性離子部分不結合到二氧化硅，但在沒有任何中間二氧化硅層下在芯表面30結合到芯20。硅烷官能化兩性離子部分包含硅烷部分和兩性離子部分。本文所用術語“兩性離子部分”是指電中性但在不同原子上帶形式正電荷和負電荷的部分。兩性離子為極性，并且通常在水中具有高溶解性，而在大多數(shù)有機溶劑中具有差溶解性。在一些實施方案中，“兩性離子部分”是指兩性離子部分的前體。在這些實施方案中，前體經過二級或后續(xù)化學反應，以生成兩性離子部分。本文所用“納米顆?！笔侵妇哂屑{米尺度粒徑的顆粒，一般小于1微米。在一個實施方案中，納米顆粒具有最大約50nm的粒徑。在另一個實施方案中，納米顆粒具有最大約10nm的粒徑。在另一個實施方案中，納米顆粒具有最大約6nm的粒徑。本發(fā)明的一個或多個實施方案涉及包含多種納米顆粒的組合物。多種納米顆?？杀碚鳛橹兄盗?、平均直徑或粒徑、粒徑分布、平均顆粒表面積、顆粒形狀或顆粒橫截面幾何形狀的一種或多種。另外，多種納米顆?？删哂锌杀碚鳛閿?shù)均尺寸和重均粒徑兩者的粒徑分布。數(shù)均粒徑可由sn=σ(sini)/σni表示，其中ni為具有粒徑si的顆粒數(shù)。重均粒徑可由sw=σ(sini2)/σ(sini)表示。在所有顆粒具有相同尺寸時，sn和sw可相等。在一個實施方案中，可具有尺寸分布，并且sn可不同于sw。重均與數(shù)均之比可定義為多分散指數(shù)(spdi)。在一個實施方案中，spdi可等于約1。在其它實施方案中，spdi可分別在約1至約1.2、約1.2至約1.4、約1.4至約1.6或約1.6至約2.0的范圍內。在一個實施方案中，spdi可在大于約2.0的范圍內。在一個實施方案中，多種納米顆?？删哂羞x自正態(tài)分布、單峰分布和雙峰分布的粒徑分布。某些粒徑分布可用于提供某些益處。單峰分布可以指圍繞單一模式分布的粒徑分布。在另一個實施方案中，可在組合物中包含具有兩個不同亞群尺寸范圍(雙峰分布)的粒群。納米顆?？删哂卸喾N形狀和橫截面幾何形狀，這可部分取決于制備顆粒使用的方法。在一個實施方案中，納米顆?？删哂星?、棒、管、薄片、纖維、板、線、立方體或須的形狀。納米顆?？砂ň哂袃蓚€或更多個前述形狀的顆粒。在一個實施方案中，顆粒的橫截面幾何形狀可以為一個或多個圓形、橢圓形、三角形、長方形或多邊形的形狀。在一個實施方案中，納米顆粒可基本由非球形顆粒組成。例如，這些顆?？删哂袡E圓體形狀，這些橢圓體可具有不同長度的所有三個主軸，或者可以為旋轉的扁橢球或長橢球?；蛘?，非球形納米顆?？梢詾閷訝钚问剑渲袑訝钍侵秆刂粋€軸的最大尺寸顯著小于沿著其它兩軸各自的最大尺寸的顆粒。非球形納米顆粒也可具有金字塔或錐體的截頭體或伸長的棒的形狀。在一個實施方案中，納米結構可以為不規(guī)則形狀。在一個實施方案中，多種納米顆?？苫居汕蛐渭{米顆粒組成。納米顆粒群體可具有高表面-體積比。納米顆粒可以為晶體或非晶。在一個實施方案中，可使用單一類型(粒徑、形狀等)納米顆粒，或者可使用不同類型納米顆粒的混合物。如果使用納米顆粒的混合物，它們可均勻或不均勻分布于組合物中。在一個實施方案中，納米顆?？蓪ι删奂w或附聚物穩(wěn)定。聚集體可包括相互物理接觸的多于一種納米顆粒，而附聚物可包括相互物理接觸的多于一種聚集體。在一些實施方案中，納米顆?？刹粡娏腋骄酆?或聚集，使得這些顆?？上鄬θ菀椎胤稚⒂诮M合物中。在一個實施方案中，芯包含過渡金屬。如本文所用，“過渡金屬”是指周期表第3-12族的元素。在某些實施方案中，芯包含一種或多種過渡金屬化合物，如包含一種或多種這些過渡金屬元素的氧化物、碳化物、硫化物、氮化物、磷化物、硼化物、鹵化物、硒化物和碲化物。因此，在本說明書中，術語“金屬”不一定指存在零價金屬，而是，使用此術語表示存在包含過渡金屬元素作為成分的金屬物質或非金屬物質。在一些實施方案中，納米顆粒可包含單一芯。在一些其它實施方案中，納米顆?？砂鄠€芯。在納米顆粒包含多個芯的實施方案中，這些芯可相同或不同。在一些實施方案中，納米顆粒組合物包含至少兩個芯。在其它實施方案中，各個納米顆粒組合物只包含一個芯。在一些實施方案中，芯包含單一過渡金屬化合物。在另一個實施方案中，芯包含兩種或更多種過渡金屬化合物。在芯包含兩種或更多種過渡金屬化合物的實施方案中，過渡金屬元素或過渡金屬陽離子可以為相同元素，或兩種或更多種不同元素。例如，在一個實施方案中，芯可包含單一金屬化合物，如氧化鉭或氧化鐵。在另一個實施方案中，芯可包含兩種或更多種不同的金屬元素，例如氧化鉭和氧化鉿或氧化鉭和氮化鉿或鐵和錳的氧化物。在另一個實施方案中，芯可包含相同金屬元素的兩種或更多種化合物，例如氧化鉭和硫化鉭。在一個實施方案中，芯在x射線或計算機斷層攝影(ct)成像中產生造影增強。常規(guī)ct掃描器使用約10kev和約150kev之間的寬譜x射線能量。本領域的技術人員應認識到，每單位長度通過特定物質的x射線衰減量表示為線性衰減系數(shù)。在ct成像的典型x射線能譜中，物質的衰減由光電吸收效應和康普頓散射效應主導。另外，公知線性衰減系數(shù)為入射x射線的能量、物質的密度(與摩爾濃度相關)和物質的原子序數(shù)(z)的函數(shù)。對于分子化合物或不同原子的混合物，“有效原子序數(shù)”zeff可計算為組成元素的原子序數(shù)的函數(shù)。已知化學式的化合物的有效原子序數(shù)由以下關系確定：(等式1)其中zk為金屬元素的原子序數(shù)，p為金屬元素的總量，為金屬元素相對于分子總分子量的重量分數(shù)(與摩爾濃度相關)。用于ct成像的入射x射線能量的最佳選擇為要成像的物體的尺寸的函數(shù)，并且預料和名義值變化不大。也公知造影劑物質的線性衰減系數(shù)與物質的密度線性相關，即，如果物質密度增大，或者造影物質的摩爾濃度增大，則線性衰減系數(shù)可增大。然而，造影劑物質注入患者的實際方面和相關毒性作用限制可以達到的摩爾濃度。因此，根據(jù)其有效原子序數(shù)分離潛在的造影劑物質是合理的。根據(jù)對摩爾濃度約50mm的一般ct能譜的一般物質ct造影增強的模擬，估計有效原子序數(shù)大于或等于34的物質得到約30亨斯菲爾德單位(hu)或對比度比水高3%的適當?shù)脑煊霸鰪姟Ｒ虼?，在某些實施方案中，芯包含有效原子序?shù)大于或等于34的物質。參見，例如handbookofmedicalimaging,volume1中的chapter1.physicsandpsychophysics,編輯j.beutel,h.l.kundel,r.l.vanmetter,spiepress,2000。包含上述相對高原子序數(shù)的過渡金屬的芯可提供具有某些期望特征的實施方案。在這些實施方案中，芯基本為輻射不透明的，這意味芯物質和一般在活有機體中發(fā)現(xiàn)的物質相比阻止顯著更少的x射線輻射通過，因此，潛在地產生作為x射線成像應用(比如計算機斷層攝影(ct))中的造影劑的顆粒用途?？商峁┐诵再|的過渡金屬元素的實例包括鎢、鉭、鉿、鋯、鉬、銀和鋅。氧化鉭為用于x射線成像應用的適合的芯組合物的一個具體實例。在一個或多個實施方案中，納米顆粒的芯包含氧化鉭，并且納米顆粒具有最大約6nm的粒徑。由于含鉭的芯的高輻射不透明度和例如幫助快速腎清除的小尺寸，此實施方案對于應用于采用x射線產生成像數(shù)據(jù)的成像技術特別有吸引力。在一些實施方案中，納米顆粒的芯包含至少約30%重量過渡金屬物質。在某些實施方案中，芯包含至少約50%重量過渡金屬物質。在更進一步的實施方案中，芯包含至少約75%重量過渡金屬物質。在芯中具有高過渡金屬物質含量使納米顆粒具有較高的每單位體積輻射不透明度，從而賦予作為造影劑的更有效的性能。在另一個實施方案中，芯包含顯示磁性(包括例如超順磁性)的物質。本文所用“超順磁性物質”是指甚至在低于curie或néel溫度的溫度也可顯示類似于順磁性的性質的物質。潛在磁性或超順磁性物質的實例包括含鐵、錳、銅、鈷或鎳的一種或多種的物質。在一個實施方案中，超順磁性物質包括超順磁性氧化鐵。在一些實施方案中，本發(fā)明的納米顆粒可用作磁共振(mr)造影劑。在暴露于磁場時，這些納米顆?？僧a生t2*、t2或t1磁共振信號。在一個或多個實施方案中，納米顆粒的芯包含超順磁性氧化鐵，并且納米顆粒具有最大約50nm的粒徑。在一個實施方案中，納米顆粒10包含基本覆蓋芯20的殼40。此殼40可用于使芯20穩(wěn)定，即，殼40可防止一個芯20接觸相鄰的芯20，從而防止多個這樣的納米顆粒10如本文所述聚集或附聚，或者防止金屬或金屬氧化物在例如體內成像試驗的時間尺度內浸出。在一個實施方案中，殼40可以足夠厚以使芯20穩(wěn)定并防止此類接觸。在一個實施方案中，殼40具有最大約50nm的平均厚度。在另一個實施方案中，殼40具有最大約3nm的平均厚度。本文所用術語“基本覆蓋”是指納米顆粒的表面覆蓋百分數(shù)大于約20%。表面覆蓋百分數(shù)是指被殼覆蓋的納米顆粒表面與未被殼覆蓋的表面積之比。在一些實施方案中，納米顆粒的表面覆蓋百分數(shù)可大于約40%。在一些實施方案中，殼可促進提高水溶解性，減少聚集體生成，減少附聚物生成，防止納米顆粒氧化，保持芯-殼實體的均勻性，或為納米顆粒提供生物相容性。在另一個實施方案中，含殼的物質可進一步包含適應特定應用(例如但不限于診斷應用)的其它物質。例如，在一個實施方案中，納米顆?？蛇M一步用靶向配體官能化。靶向配體可以是分子或結構，其提供納米顆粒向期望的器官、組織或細胞的靶向。靶向配體可包括但不限于蛋白質、肽、抗體、核酸、糖衍生物或它們的組合。在一些實施方案中，納米顆粒進一步包含靶向劑，使得在用作造影劑時，顆粒可靶向受試者身體的具體患病區(qū)域。在一些實施方案中，納米顆?？捎米餮卦煊皠?bloodpoolagent)。芯可用一個或多個殼覆蓋。在一些實施方案中，多個芯可用相同的殼覆蓋。在一個實施方案中，單個殼可覆蓋納米顆粒組合物中存在的所有芯。在一些實施方案中，個體的芯可用一個或多個殼覆蓋。在另一個實施方案中，納米顆粒中存在的所有芯可用兩個或更多個殼覆蓋。個體的殼可包含相同物質，或者可包含兩種或更多種不同物質。在芯可用多于一個殼覆蓋的實施方案中，殼可以為相同或不同物質。在一個實施方案中，殼包含至少一個硅烷官能化兩性離子部分，其中硅烷官能化兩性離子部分包含硅烷部分和兩性離子部分。在一些實施方案中，硅烷官能化兩性離子殼的硅烷部分直接結合到芯。在一個實施方案中，殼包含多個硅烷部分，其中所述多個硅烷部分的至少一個用至少一個兩性離子部分官能化。在一些實施方案中，殼包含硅烷官能化兩性離子部分和硅烷官能化非兩性離子部分。在這些實施方案中，硅烷官能化兩性離子部分與硅烷官能化非兩性離子部分之比為約0.01至約100。在一些其它實施方案中，硅烷官能化兩性離子部分與硅烷官能化非兩性離子部分之比為約0.1至約20。在一些實施方案中，殼包含多個硅烷官能化兩性離子部分。術語“多個硅烷官能化兩性離子部分”是指一個特定硅烷部分用至少一個兩性離子部分官能化的多個情況。硅烷部分可相同或不同。在一個實施方案中，各個芯被多個硅烷官能化兩性離子部分圍繞，其中所有硅烷部分為相同類型。在另一個實施方案中，各個芯被多個硅烷官能化兩性離子部分圍繞，其中硅烷部分為不同類型。在一個實施方案中，所述多個硅烷部分的每一個用至少一個兩性離子部分官能化。在一個實施方案中，所述多個硅烷部分的至少一個用兩性離子部分官能化，使得每個納米顆粒平均包含至少一個兩性離子部分。在一個或多個實施方案中，各個納米顆粒包含多個兩性離子部分。在其中殼包含多個硅烷官能化兩性離子部分的實施方案中，硅烷部分和兩性離子部分可相同或不同。例如，在一個實施方案中，所有的硅烷部分可相同，并且所有的兩性離子部分可相同。在另一個實施方案中，硅烷部分相同，但兩性離子部分不同。例如，殼可包含兩個不同的硅烷官能化兩性離子部分。第一個包括類型1硅烷部分和類型1兩性離子部分。第二個包括類型1硅烷部分和類型2兩性離子部分，或者類型2硅烷部分和類型1兩性離子部分，或者類型2硅烷部分和類型2兩性離子部分。在一個或多個實施方案中，硅烷官能化兩性離子部分可包含兩個或更多個兩性離子部分。在其中硅烷官能化兩性離子部分包含兩個或更多個兩性離子部分的實施方案中，兩性離子部分可相同或不同。在一些實施方案中，硅烷官能化兩性離子部分包含帶正電荷部分、帶負電荷部分和在帶正電荷部分和帶負電荷部分之間的第一間隔基。帶正電荷部分可產生于有機堿，帶負電荷部分可產生于有機酸。圖2顯示可產生帶負電荷部分和帶正電荷部分的示例性有機酸和堿的列表。在一些實施方案中，帶正電荷部分包括質子化伯胺、質子化仲胺、質子化叔烷基胺、質子化脒、質子化胍、質子化吡啶、質子化嘧啶、質子化吡嗪、質子化嘌呤、質子化咪唑、質子化吡咯、季烷基胺或它們的組合。在一些實施方案中，帶負電荷部分包括去質子化羧酸、去質子化磺酸、去質子化亞磺酸、去質子化膦酸、去質子化磷酸、去質子化次膦酸或它們的組合。在一個或多個實施方案中，第一間隔基包括烷基、芳基、經取代的烷基和芳基、雜烷基、雜芳基、羧基、醚、酰胺、酯、氨基甲酸酯、脲、1至10個碳原子長度的直鏈烷基或它們的組合。在一些實施方案中，硅烷官能化兩性離子部分的一個硅原子通過第二間隔基連接到帶正電荷或負電荷部分。在一些實施方案中，第二間隔基包括烷基、芳基、經取代的烷基和芳基、雜烷基、雜芳基、羧基、醚、酰胺、酯、氨基甲酸酯、脲、1至10個碳原子長度的直鏈烷基或它們的組合。在一些實施方案中，硅烷官能化兩性離子部分包括前體三烷氧基硅烷的水解產物，如圖3a-3d中所示的那些。在一些實施方案中，前體三烷氧基硅烷包括n,n-二甲基-3-磺基-n-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)丙-1-銨、3-(甲基(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)氨基)丙烷-1-磺酸、3-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基氨基)丙烷-1-磺酸、2-(2-(三甲基甲硅烷基)乙氧基(羥基)磷?；趸?-n,n,n-三甲基乙銨、2-(2-(三甲氧基甲硅烷基)乙基(羥基)磷酰基氧基)-n,n,n-三甲基乙銨、n,n,n-三甲基-3-(n-3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酰基氨磺?；?丙-1-銨、n-((2h-四唑-5-基)甲基)-n,n-二甲基-3-(三甲氧基甲硅烷基)丙-1-銨、n-(2-羧基乙基)-n,n-二甲基-3-(三甲氧基甲硅烷基)丙-1-銨、3-(甲基(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)氨基)丙酸、3-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基氨基)丙酸、n-(羧基甲基)-n,n-二甲基-3-(三甲氧基甲硅烷基)丙-1-銨、2-(甲基(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)氨基)乙酸、2-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基氨基)乙酸、2-(4-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基氨基甲?；?哌嗪-1-基)乙酸、3-(4-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基氨基甲?；?哌嗪-1-基)丙酸、2-(甲基(2-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基脲基)乙基)氨基)乙酸、2-(2-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基脲基)乙基)氨基乙酸或它們的組合。包含多種納米顆粒的組合物可用作診斷劑組合物。因此，本發(fā)明的另一方面涉及診斷劑組合物。診斷劑組合物包含多種前述納米顆粒10。在一個實施方案中，診斷劑組合物進一步包含藥學上可接受的載體和任選的一種或多種輔料。在一個實施方案中，藥學上可接受的載體可基本為水。任選的輔料可包括鹽、崩解劑、粘合劑、填料或潤滑劑的一種或多種。小粒徑可有利地促進從例如腎和其它器官清除。在一個實施方案中，所述多種納米顆?？删哂凶畲蠹s50nm的中值粒徑。在另一個實施方案中，所述多種納米顆?？删哂凶畲蠹s10nm的中值粒徑。在另一個實施方案中，所述多種納米顆?？删哂凶畲蠹s6nm的中值粒徑。本發(fā)明的一個方面涉及制備納米顆粒的方法。一般，一種方法包括(a)提供芯，所述芯具有基本不含二氧化硅的芯表面；和(b)布置殼結合到芯表面，其中殼包含硅烷官能化兩性離子部分。在一個或多個實施方案中，提供芯的步驟包括提供第一前體物質，其中第一前體物質包含至少一種過渡金屬。在一個實施方案中，第一前體物質反應產生包含至少一種過渡金屬的芯。在一個實施方案中，第一前體物質分解產生芯。在另一個實施方案中，第一前體物質水解產生芯。在另一個實施方案中，第一前體物質反應生成芯。納米顆粒合成方法在本領域是公知的，任何制備適合物質的納米顆粒芯的適合方法均適用于此方法。在一個或多個實施方案中，布置殼的步驟包括提供第二前體物質，例如，包含硅烷部分或硅烷部分的前體的物質。硅烷部分可與芯反應，以形成包含硅烷部分的殼。在一些實施方案中，在與芯反應前，前體可經過水解反應。在一些實施方案中，硅烷部分可用至少一個兩性離子部分或至少一個兩性離子部分的前體而官能化。在其中硅烷部分用至少一個兩性離子部分官能化的實施方案中，如此形成的殼包括硅烷官能化兩性離子部分。在其中硅烷部分用兩性離子部分的前體官能化的實施方案中，如此產生的殼可以不是兩性離子性質，但可隨后與適合試劑反應，以使前體轉化成兩性離子部分。在一個或多個實施方案中，第二前體物質包括硅烷官能化兩性離子部分或硅烷官能化兩性離子部分的前體，例如上述前體三烷氧基硅烷的一種或多種?？梢岳斫?，步驟的次序和/或組合可以改變。因此，根據(jù)一些實施方案，步驟(a)和(b)作為相繼步驟進行，以從芯和第二前體物質形成納米顆粒。舉例來說但非限制，在一些實施方案中，第一前體物質包含至少一種過渡金屬，其中芯包含至少一種過渡金屬的氧化物，并且(a)步驟進一步包含第一前體物質的水解。根據(jù)一些實施方案，第一前體物質為過渡金屬的醇鹽或鹵化物，并且水解過程包括使第一前體物質與酸和水在醇溶劑中結合。在一些實施方案中，硅烷可包含可聚合基團。聚合可通過酸催化的縮聚進行。在一些其它實施方案中，硅烷部分可物理吸附于芯上。在一些實施方案中，硅烷部分可進一步用其它聚合物官能化。所述聚合物可以為水溶性和生物相容性的。在一個實施方案中，所述聚合物包括但不限于聚乙二醇(peg)、聚乙烯亞胺(pei)、聚甲基丙烯酸酯、聚硫酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮或它們的組合。在一些實施方案中，芯包括金屬氧化物。在一個實施方案中，金屬氧化物芯可在有機酸存在下在金屬醇鹽水解時合成。在一些實施方案中，所述金屬醇鹽可以為醇鉭，如乙醇鉭，所述有機酸可以為羧酸，如異丁酸、丙酸或乙酸，所述水解反應可在醇溶劑如1-丙醇或甲醇的存在下進行。在另一個實施方案中，可使芯和第二前體物質相互接觸。在一個實施方案中，第二前體物質可包括含硅物種，如有機官能化三烷氧基硅烷或有機官能化三烷氧基硅烷的混合物。至少一種有機官能化三烷氧基硅烷可包含至少一個兩性離子基團或兩性離子基團的前體，使得各個納米顆?？善骄辽僖粋€兩性離子部分或兩性離子部分的前體。在一個實施方案中，各個納米顆?？善骄鄠€兩性離子部分或兩性離子部分的前體。在其它實施方案中，芯可用含至少兩個硅烷部分的混合物處理。在一個實施方案中，一個硅烷部分用兩性離子部分或兩性離子部分的前體官能化，第二硅烷部分可不用任何兩性離子部分官能化。帶電荷的硅烷部分可同時或依次加入。在一些實施方案中，用兩性離子部分或兩性離子部分的前體官能化的一個或多個硅烷部分可同時或依次加到用非兩性離子硅烷部分官能化的芯。在一個實施方案中，可使氧化鉭芯與含季氮和磺酸鹽基或羧基(例如，磺基甜菜堿基或甜菜堿基)兩者的烷氧基硅烷反應，。在一個實施方案中，可使氧化鉭芯與(ro)3si(ch2)xnr'2(ch2)yso3反應，其中r為烷基或芳基，x為1-10，y為1-10，r'為h、烷基或芳基。在一個實施方案中，r為烷基，如甲基或乙基，x為3，y為2-5之間，r'為h或烷基如甲基。在一個實施方案中，可在烷基磺內酯或烷基磺內酯混合物與胺取代的硅烷的開環(huán)反應時合成磺基甜菜堿官能化硅烷。在另一個實施方案中，可用烷基內脂或烷基內脂混合物代替烷基磺內酯。在某些實施方案中，殼包含磺基甜菜堿和甜菜堿官能化硅烷的混合物。在另一個實施方案中，金屬氧化物芯可與磺基甜菜堿或甜菜堿官能化硅烷部分反應，其中可化學保護磺酸鹽基或羧基。在另一個實施方案中，可使氧化鉭芯與含胺的硅烷(如氨基官能化三烷氧基硅烷)反應，以生成用含胺硅烷官能化的氧化鉭芯。在第二步驟中，可分離用硅烷官能化的芯。在一個替代實施方案中，可原位使用用硅烷官能化的芯。用硅烷官能化的芯可與烷基磺內酯、烷基內酯、鹵代烷基羧酸或酯、烷基磺內酯的混合物、烷基內酯的混合物、鹵代烷基羧酸或酯的混合物或烷基磺內酯和烷基內酯兩者的混合物反應，以生成兩性離子部分?；莾弱?、內酯或磺內酯和/或內酯的混合物的量可足以提供平均每個納米顆粒至少一個兩性離子部分。烷基磺內酯的非限制實例包括丙磺內酯和丁磺內酯。內酯的非限制實例包括丙內酯和丁內酯。在一個實施方案中，所述方法進一步包括使多種納米顆粒官能化。官能化步驟可包括過濾納米顆粒。在另一個實施方案中，所述方法可進一步包括純化多種納米顆粒。純化步驟可包括使用滲析、切向流過濾、滲濾或它們的組合。在另一個實施方案中，所述方法進一步包括分離經純化的納米顆粒。與任何上述實施方案組合，一些實施方案涉及制備用于x射線/計算機斷層攝影或mri的診斷劑組合物的方法。診斷劑組合物包含多種納米顆粒。在一些實施方案中，所述多種納米顆粒的中值粒徑可不大于約10nm，例如不大于約7nm，在特定實施方案中不大于約6nm。可以理解，根據(jù)一些實施方案，可選擇所述多種納米顆粒的粒徑，以使納米顆?？苫居刹溉閯游锏哪I(例如人腎)以微粒形式清除。在一些實施方案中，本發(fā)明涉及使用包含本文所述多種納米顆粒的診斷劑組合物的方法。在一些實施方案中，所述方法包括向受試者(在一些情況下可以為活受試者，例如哺乳動物)體內或體外給予診斷劑組合物，隨后用x射線/ct裝置對受試者成像。上述納米顆粒包含芯和殼，其中殼包含至少一個硅烷官能化兩性離子部分。在一個實施方案中，芯包括氧化鉭。納米顆粒可通過多種已知方法引入受試者。將納米顆粒引入受試者的非限制實例包括靜脈內、動脈內或口服給藥、皮部應用或直接注入肌肉、皮膚、腹膜腔或其它組織或身體隔室。在另一個實施方案中，所述方法包括向受試者給予診斷劑組合物，并用診斷裝置對受試者成像。診斷裝置利用成像方法，其實例包括但不限于mri、光學成像、光學相干斷層攝影、x射線、計算機斷層攝影、正電子發(fā)射斷層攝影或它們的組合。在使用方法中，身體也可用診斷劑組合物預給藥。上述診斷劑組合物包含多種納米顆粒10。在一個實施方案中，使用診斷造影劑的上述方法進一步包括用診斷裝置監(jiān)測診斷劑組合物到受試者的輸送，并診斷受試者，在此方法中，通常在保持醫(yī)療診斷成像設備的一般操作中可對數(shù)據(jù)進行編譯和分析。診斷劑組合物可以是x射線或ct造影劑，例如包含氧化鉭芯的組合物。診斷劑組合物可提供約100至約5000亨斯菲爾德單位范圍內的ct信號。在另一個實例中，診斷劑組合物可以為mri造影劑，例如包含超順磁性氧化鐵芯的造影劑。本發(fā)明的一個實施方案提供測定本文所述納米顆粒10(如具有氧化鉭或氧化鐵芯的納米顆粒在受試者中分布的程度的方法。受試者可以為哺乳動物或包含組織樣品或細胞的生物物質。所述方法可以是體內或體外方法。納米顆?？赏ㄟ^多種已知方法引入受試者。將納米顆粒引入受試者的非限制實例包括任何上述已知方法。在一個實施方案中，所述方法包括(a)將納米顆粒引入受試者，和(b)測定納米顆粒在受試者中的分布。在受試者內的分布可用診斷成像技術確定，如前述那些技術?；蛘撸{米顆粒在生物物質中的分布可通過元素分析確定。在一個實施方案中，可用電感偶合等離子質譜(icp-ms)測定生物物質中納米顆粒的濃度。本發(fā)明的另一方面涉及前述納米顆粒10用于制造用作診斷劑組合物的組合物的用途。以下實施例被包括在內用于說明本發(fā)明的特定實施方案。本領域技術人員應了解，以下實施例中公開的方法僅代表本發(fā)明的示例性實施方案。然而，本領域技術人員鑒于本公開應理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下，在所述具體實施方案中可作出許多變化而仍然得到相似或類似的結果。實施例通過以下實施例可更完全地理解本發(fā)明的實施，這些實施例僅為說明而在本文中提供，不應解釋為以任何方式限制本發(fā)明。在實施例部分使用的縮略語闡釋如下：“mg”：毫克；“ml”：毫升；“mg/ml”：毫克每毫升；“mmol”：毫摩爾；“μl”：微升；“l(fā)c”：液相色譜；“dls”：動態(tài)光散射；“di”：去離子水；“icp”：電感耦合等離子。除非另外提到，所有試劑級化學品按收到的使用，在所有水溶液制備中使用millipore水。合成基于氧化鉭的納米顆粒步驟1：合成n,n-二甲基-3-磺基-n-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)丙-1-銨將甲苯(無水，250ml)、n,n-二甲基氨基三甲氧基硅烷(25g，121mmol)和1,3-丙磺內酯(13.4g，110mmol)加入到含攪拌棒的500ml圓底燒瓶。在室溫攪拌混合物4天。然后過濾混合物，以分離沉淀產物，隨后用新的無水甲苯(2×60ml)洗滌。在真空下干燥后白色粉末的產量為23.6g。步驟2：n,n-二甲基-3-磺基-n-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)丙-1-銨與基于氧化鉭的芯的反應方法-1：1-丙醇作為溶劑向含攪拌棒的250ml三頸圓底燒瓶加入1-丙醇(73ml)，隨后加入異丁酸(1.16ml，12.51mmol，相對于ta1.27eq)和di水(1.08ml，59.95mmol，相對于ta6.09eq)，以形成反應混合物。使氮鼓泡通過反應混合物20分鐘，隨后在室溫向反應混合物逐滴加入乙醇鉭(ta(oet)5)(2.55ml，4g，9.84mmol)，同時攪拌超過15分鐘。在加入ta(oet)5期間，繼續(xù)使氮鼓泡通過反應混合物。在加入ta(oet)5完成后，在氮下室溫攪拌上述反應混合物16小時。在室溫攪拌反應混合物16小時，然后從反應混合物取出等分試樣(1.5ml)，通過20nm濾膜過濾，并在過濾步驟后立即通過dls在水中測量粒徑(作為流體動力學半徑)。經測量，平均粒徑為約3.6nm。使n,n-二甲基-3-磺基-n-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)丙-1-銨(4.03g，12.23mmol，相對于ta1.24eq)溶于50mldi水。經幾分鐘逐滴將此溶液加入上述反應混合物。無色均勻反應混合物立即變成混濁白色溶液，并且到硅烷官能化兩性離子部分加入結束最終變成乳白色溶液。在加入完成后，將冷凝器連接到燒瓶，并將反應混合物保持在氮氣覆蓋層下。將燒瓶放入預熱到75℃的油浴中，并攪拌反應混合物6小時。反應混合物變得更澄清。6小時后，在空氣覆蓋層下使反應混合物冷卻到室溫。不均勻反應混合物用1(m)nh4oh中和到ph6-7。在空氣覆蓋層下將反應混合物轉移到第二圓底燒瓶。在將反應混合物轉移到第二燒瓶期間，一定量白色物質保留在燒瓶中，并且不轉移到第二燒瓶(粗產物a)。此粗產物a在氮氣流下干燥過夜。同時，用旋轉式蒸發(fā)器在50℃蒸發(fā)第二燒瓶的溶液。將溶液蒸發(fā)后得到的干燥白色殘余物(粗產物b)在氮氣流下放置過夜。使粗產物a干燥過夜。使此固體完全溶于di水。也使粗產物b完全溶于di水，將兩個溶液(粗產物a和粗產物b)合并(總體積為60ml)。使水溶液依次通過450nm，200nm和100nm濾膜過濾，最后通過20nm濾膜過濾。然后，溶液首先用磷酸鈉緩沖劑(10k分子量截斷蛇皮再生纖維素管)在ph7.0滲析，然后在di水中滲析三次。最后，通過凍干分離納米顆粒。白色粉末的產量=1.748g(38%基于ta的產率)。ζ-電勢：(-)8.18mv。元素分析：38.3±0.3%ta，4.8±0.1%si。通過dls測量，平均粒徑為8.9nm。納米顆粒的純度通過液相色譜(lc)/電感耦合等離子(icp)測量。方法-2：三氟乙醇作為溶劑向含攪拌棒的100ml三頸圓底燒瓶加入三氟乙醇(42ml)。在溶劑用氮鼓泡的同時，用注射器加入異丁酸(0.53ml，5.7mmol)，隨后加入水(0.13ml，7.4mmol)。利用連續(xù)氮鼓泡，將溶液攪拌另外15分鐘。用注射器逐滴加入乙醇鉭(ta(oet)5)(2g，4.9mmol)。將略微混濁的溶液在氮下室溫攪拌17小時。使n,n-二甲基-3-磺基-n-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)丙-1-銨(實施例1，3.2g，9.8mmol)溶于水(15ml)。在空氣下隨著攪拌將此均勻無色溶液逐滴但快速加入含鉭的反應混合物。燒瓶裝上冷凝器，然后放入預熱到78℃的油浴。在此溫度攪拌6小時后，使無色均勻反應混合物冷卻到室溫。加水(20ml)后，在旋轉式蒸發(fā)器中基本上去除三氟乙醇。將水溶液用濃氫氧化銨中和，然后依次通過200nm，100nm和20nm過濾器過濾。然后用3500mw截斷再生纖維素蛇皮滲析管滲析溶液4次。第一滲析在di水和ph7.0磷酸鹽緩沖劑之比為50:50進行。隨后的滲析在di水中進行。經純化的納米顆粒產物不從水分離。用對等分試樣的固體百分數(shù)試驗測定，經涂布的納米顆粒的產量為1.55g。通過動態(tài)光散射測定平均粒徑為1.6nm。合成基于氧化鉭的納米顆粒步驟-1：合成2(4(3(三甲氧基甲硅烷基)丙基氨基甲酰基)哌嗪-1-基)乙酸乙酯將(3-異氰酸基丙基)三甲氧基硅烷(4.106g)加入到乙基乙酰氧基哌嗪(3.789g)在二氯甲烷(20ml)中的溶液。將溶液攪拌16小時，然后在減壓下去除溶劑，得到8.37g物質，此物質無需進一步純化而使用。步驟-2：2-(4-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基氨基甲?；?哌嗪-1-基)乙酸乙酯與基于氧化鉭的芯的反應向500ml圓底燒瓶加入正丙醇(99ml)、異丁酸(1.4ml)和水(1.2ml)。將溶液攪拌5分鐘，然后向溶液逐滴加入ta(oet)5(5.37g)。在氮氣下室溫攪拌溶液18小時。然后將總共60ml此溶液加入到2-(4-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基氨基甲?；?哌嗪-1-基)乙酸乙酯(6.37g)，并在氮氣下在100℃攪拌溶液2小時。然后使混合物冷卻到室溫，加入水(20ml)，并將此混合物室溫攪拌18小時。然后加入總共75ml0.33n鹽酸水溶液，并將溶液加熱到60℃經歷6小時。然后使混合物冷卻到室溫，加入250ml28%氨水，并攪拌混合物5天。在減壓下去除氨和丙醇，然后將物質倒入3,000分子量截斷再生纖維素滲析管，并對蒸餾水滲析48小時，每12小時改變滲析緩沖劑。然后使溶液通過30,000分子量截斷離心過濾器過濾，得到通過dls測量具有4.5nm平均粒徑的顆粒。合成基于氧化鐵的納米顆粒合成超順磁性氧化鐵納米顆粒向100ml三頸圓底燒瓶加入706mgfe(acac)3和20ml無水苯甲醇。將溶液用氮氣鼓泡，然后在氮氣氛下加熱到165℃經歷2小時。然后將溶液冷卻到室溫，并在室溫儲存。2-(4-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基氨基甲?；?哌嗪-1-基)乙酸乙酯與超順磁性氧化鐵的反應用50ml四氫呋喃稀釋超順磁性氧化鐵納米顆粒在苯甲醇中的10ml等分試樣(5.58mgfe/ml)。加入2.00g2-(4-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基氨基甲?；?哌嗪-1-基)乙酸乙酯，隨著攪拌將混合物加熱到60℃經歷2小時，然后冷卻至室溫。加入50ml1.0m含水碳酸鉀，隨后將燒瓶密封，并在攪拌下加熱到60℃經歷18小時。然后使混合物冷卻，離心，將含水層倒入10,000分子量截斷再生纖維素滲析管，對4升10mm檸檬酸鈉滲析48小時，每12小時改變滲析緩沖劑。最終體積為94ml，每ml溶液總共0.416mg鐵。通過動態(tài)光散射測量，物質具有在150mm含水氯化鈉中8.4nm的平均粒徑。n,n-二甲基-3-磺基-n-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)丙-1-銨與超順磁性氧化鐵的反應將超順磁性氧化鐵納米顆粒在苯甲醇中的16.75ml等分試樣(5.58mgfe/ml)加到四氫呋喃，總體積為94.5ml。然后，將此溶液與3.1gn,n-二甲基-3-磺基-n-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)丙-1-銨加到壓力燒瓶，并在攪拌下將混合物加熱到50℃經歷2小時。在冷卻到室溫后，加入總共31ml異丙醇和76ml濃含水氫氧化銨(28%nh3，在水中)，然后將燒瓶密封，并在攪拌下加熱到50℃經歷18小時。使混合物冷卻，并用己烷(100ml×3)洗滌。將含水層倒入10,000分子量截斷再生纖維素滲析管，對4升10mm檸檬酸鈉滲析18小時。最終溶液具有總共0.67mg鐵/ml溶液。此物質具有9.2nm粒徑。測定水中納米顆粒的粒徑和穩(wěn)定性使來自方法1的納米顆粒(36.2mg)溶于2mldi水。使溶液通過20nm濾膜過濾。在過濾步驟后立即通過動態(tài)光散射(dls)測量平均粒徑，作為流體動力學半徑。將樣品在37℃儲存15天，同時通過dls定期監(jiān)測。結果顯示于表1中。表-1時間(t)平均粒徑*010.1nm5天12.8nm15天12.2nm*平均粒徑在37℃用dls測量。納米顆粒生物分布研究用大小范圍在150和500克體重之間的雄性lewis大鼠進行體內研究。將大鼠飼養(yǎng)于隨意地具有食物和水并具有12小時晝夜光照循環(huán)的標準箱中。用于生物分布的所有動物在其它方面為未處理的正常受試者。納米顆粒作為在水或鹽水中的過濾除菌溶液給予。通過插入側尾靜脈的26g導管，在異氟烷麻醉(4%誘導，2%維持)下進行給藥。注射體積根據(jù)注射液中納米顆粒的濃度和大鼠的大小確定，但一般小于嚙齒動物血液體積的10%。目標劑量為100mg芯金屬(例如，鉭)/kg體重。一旦注射，就使動物脫離麻醉，在觀察負作用階段后，回到標準箱。在短到幾分鐘至長達6個月的后一階段，使大鼠安樂死，獲得關注的器官，稱重，并通過icp分析法分析它們的總金屬(例如鉭)含量。與器官一起，提交經注射物質的樣品，以測定注射液的精確濃度。這些組合數(shù)據(jù)確定關注的組織中保留的注射劑量的百分數(shù)(“%id”)。將這些數(shù)據(jù)報告為%id/器官或%id/克組織。一般在各時間點用四只完全相同的大鼠進行試驗，從而允許測定試驗誤差(±標準偏差)。表-2涂層腎(%id/器官)肝(%id/器官)脾(%id/器官)二乙基磷?；一已趸柰?phs)4.2±0.432.57±0.640.16±0.05n,n-二甲基-3-磺基-n-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)丙-1-銨(szwis)0.29±0.050.24±0.02ndn-(2-羧基乙基)-n,n-二甲基-3-(三甲氧基甲硅烷基)丙-1-銨(czwis)0.70±0.470.33±0.030.04±0.01表2描述在iv注射后1星期，在主清除器官中，經分級的具有非兩性離子涂層(phs)和兩性離子涂層(szwis和czwis)的納米顆粒的生物分布。“nd”代表“未檢測”。每器官保留的鉭量在表2中表示為注射劑量的分數(shù)。和試驗的兩性離子涂層的任何一個相比，可比地經過大小分類的非兩性離子涂布的納米顆粒以高得多的水平得到保持(幾乎一個數(shù)量級)。雖然本文說明和描述了本發(fā)明的僅僅某些特征，但本領域技術人員會想到很多修改和變化。因此應理解，權利要求旨在覆蓋落入本發(fā)明真實精神之內的所有這些修改和變化。當前第1頁12