專利名稱：可活化顆粒、制備及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及可以在健康領(lǐng)域使用的新型可活化顆粒。尤其涉及在受X射線激發(fā)時(shí)可以產(chǎn)生自由基或熱量的復(fù)合顆粒，并涉及其特別是在人類健康中的應(yīng)用。本發(fā)明的顆粒包含一種基于無(wú)機(jī)的、以及可任選地基于有機(jī)的、內(nèi)核并且通過(guò)可控的外部激發(fā)可在體內(nèi)被活化，以便標(biāo)記或改變細(xì)胞、組織或器官。本發(fā)明還涉及用于生產(chǎn)所述顆粒的方法、以及涉及包含所述顆粒的藥物組合物或診斷組合物。
背景技術(shù)：
光動(dòng)力學(xué)療法(PDT)已有描述并且目前用來(lái)治療表面癌癥如皮膚癌或食道癌(參見(jiàn)例如McCaughan，J.S.Jr.，Drugs and Aging.1549-68(1999)“Photodynamic TherapyA Review”)。所述治療是基于在暴露于強(qiáng)紫外線或激光的期間內(nèi)由光敏分子產(chǎn)生的自由基。事實(shí)上，被活化的分子將周圍的氧氣轉(zhuǎn)換成自由基，這些自由基是高反應(yīng)性的種類，其在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生不可逆的損傷。被侵襲的主要細(xì)胞器為線粒體、細(xì)胞和胞核的膜、溶酶體等。
光敏分子是通過(guò)靜脈途徑加以注射并且一般以較高濃度積聚在腫瘤組織內(nèi)。這使其在給定時(shí)間后可在待治療的組織內(nèi)具有比在健康組織中更高的濃度。當(dāng)所述分子暴露于(具有適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng))的光線時(shí)，它們會(huì)從氧產(chǎn)生自由基，然后其與細(xì)胞的重要成分進(jìn)行反應(yīng)。
但是光動(dòng)力學(xué)療法還存在某些局限。例如，患者可以產(chǎn)生光敏感性，其限制了在給定個(gè)體中給予所述療法的次數(shù)。另外，用來(lái)激發(fā)光敏分子的低波長(zhǎng)射線可阻止其通過(guò)較大厚度的組織，這具有對(duì)于其他組織低毒性的優(yōu)點(diǎn)，但是將其適應(yīng)癥限制于表面癌癥(皮膚和皮下)。使用光動(dòng)力學(xué)療法所固有的其他潛在的問(wèn)題關(guān)聯(lián)到光敏分子的毒性，以及在某些情況下需要使用氧氣來(lái)“加載”(load)待治療的組織。
另一種使用TiO2顆粒的方法已表明，在UV激發(fā)下可以從水和氧氣分子產(chǎn)生自由基[Shibata et al.，Bioscience Biotechnology andBiochemistry 622306-2311(1998)]。這種方法已用在膀胱癌的體外和體內(nèi)模型中。
在美國(guó)專利第6,514,481號(hào)中描述的另一種方法是基于使用可以通過(guò)施加磁場(chǎng)來(lái)活化的顆粒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了一類稱作NanoXRay的新型顆粒，其可以用于光動(dòng)力學(xué)療法。尤其是，本發(fā)明特別地描述了可通過(guò)X射線和/或紫外線活化的新型顆粒，其可以在體內(nèi)、以靶向方式，甚至在深層組織內(nèi)，引起治療性或診斷性反應(yīng)。
因此，本發(fā)明公開(kāi)了可以用在治療和/或診斷(如在成像中)中、特別是用在人體中的新型化合物。本發(fā)明的顆?？梢耘cX射線和/或紫外線源聯(lián)合在一起，必要時(shí)以靶向方式，用于標(biāo)記、改變或破壞細(xì)胞、組織或器官。本發(fā)明的顆?？梢杂糜谌魏尾溉閯?dòng)物機(jī)體的任何類型的(表面或深層)組織中。
因此，本發(fā)明的第一個(gè)方面涉及復(fù)合顆?；蚣{米顆粒聚集體，當(dāng)被X射線和/或紫外線激發(fā)時(shí)，其可以產(chǎn)生自由基和/或熱量。
根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及由至少兩種無(wú)機(jī)化合物(具有不同的組成)組成的任何顆?；蛉魏渭{米顆粒聚集體，其可以被表面處理，以便特異地靶向生物組織或細(xì)胞，以及其作用是在激發(fā)源的作用下干擾或改變生物組織和/或細(xì)胞。
本發(fā)明的一個(gè)更特別的目的是基于一種生物相容性復(fù)合顆粒或納米顆粒的聚集體(當(dāng)被X射線激發(fā)時(shí)，其可以產(chǎn)生自由基或熱量)，包括-一個(gè)內(nèi)核，所述內(nèi)核包括吸收X射線并發(fā)射紫外-可見(jiàn)能量的第一無(wú)機(jī)化合物、和吸收紫外-可見(jiàn)能量并在與水或氧氣接觸時(shí)產(chǎn)生自由基的第二無(wú)機(jī)或有機(jī)化合物，以及-可任選地，一個(gè)生物相容性涂層。
本發(fā)明的另一個(gè)目的涉及制備如上面所限定的顆?；蚓奂w的一種方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是基于藥物組合物或診斷組合物，其包含如上面所限定、或可以通過(guò)上述方法來(lái)獲得的顆?；蚓奂w。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是基于如上面所限定的組合物、顆粒或聚集體的用途，以便試管中、在活體外或體內(nèi)標(biāo)記或破壞細(xì)胞、組織或器官，以及相應(yīng)的方法。
在本發(fā)明的精神內(nèi)，術(shù)語(yǔ)復(fù)合“顆?！被颉凹{米顆粒聚集體”是指小尺寸的復(fù)合的、合成的產(chǎn)品。其形狀可以變化，例如圓形、扁平的、細(xì)長(zhǎng)的、球形的、橢圓形的、等等?？梢酝ㄟ^(guò)生產(chǎn)方法來(lái)確定或控制該形狀，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)所需要的用途來(lái)改變形狀。
顆粒的形狀并不對(duì)其性能有主要的影響，特別是對(duì)自由基形成的產(chǎn)率。然而，形狀可以影響顆粒的“生物相容性”。因此，由于藥物動(dòng)力學(xué)原因，優(yōu)選基本上為球形或圓形的顆?；蚣{米顆粒聚集體。并且，優(yōu)選具有相當(dāng)均勻形狀的顆?；蚣{米顆粒聚集體。
在一種優(yōu)選的方式中，根據(jù)本發(fā)明的顆?；蚣{米顆粒聚集體的尺寸通常包括在約4～250nm之間。為了在人或動(dòng)物的體內(nèi)應(yīng)用，更特別優(yōu)選的顆?；蚣{米顆粒聚集體的尺寸包括在4～100nm之間，甚至更優(yōu)選在4～50nm之間。是事上，物體的尺寸必須理想地足夠小，以使它們可以在體內(nèi)(組織、細(xì)胞、血管等)擴(kuò)散，并且基本上沒(méi)有被巨噬細(xì)胞(吞噬作用)俘獲且不引起顯著阻塞。有利地，借助于尺寸小于100nm，優(yōu)選小于50nm的顆?？梢栽谌梭w內(nèi)獲得上述效果。
根據(jù)本發(fā)明的顆粒或聚集體必須是生物相容的，即，它們必須能給予有機(jī)體，典型地為哺乳動(dòng)物。例如借助于構(gòu)成顆粒的化合物的特性和/或借助于可任選的涂層可以確保所述生物相容性。
如前面所指出的，本發(fā)明的顆粒包含至少兩類具有特殊性能的無(wú)機(jī)化合物、并可任選地用一個(gè)涂層來(lái)覆蓋。
形成該顆粒內(nèi)核的第一種化合物為吸收X射線并發(fā)射紫外-可見(jiàn)能量的一種無(wú)機(jī)化合物(或化合物的混合物)。所述材料的主要功能是吸收X射線并產(chǎn)生紫外-可見(jiàn)能量，尤其是紫外線。有利地，所使用的無(wú)機(jī)化合物為氧化物、氫氧化物、氧硫化物或鹽形式，優(yōu)選摻雜有一種摻雜劑，摻雜劑優(yōu)先選自稀土元素。所述第一種化合物的性能可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)所使用的摻雜類型、電子構(gòu)型和所述摻雜劑周圍的晶體環(huán)境，以及其濃度來(lái)進(jìn)行調(diào)整。在一種特別優(yōu)選的方式中，摻雜劑選自稀土元素，優(yōu)選在固溶體中陽(yáng)離子濃度(摻雜劑)小于或等于大約15％。所述百分比對(duì)應(yīng)于稀土陽(yáng)離子與無(wú)機(jī)化合物陽(yáng)離子的比率。
在一特別的具體實(shí)施方式
中，本發(fā)明涉及如上文所限定的顆?；蚣{米顆粒聚集體，其中該第一種無(wú)機(jī)化合物選自摻雜有稀土元素的氧化物和氫氧化物，優(yōu)選在固溶體中的濃度小于15％、以及摻雜或不摻雜的Ge、Hf和/或Zr氧化物的混合化合物，優(yōu)選用稀土陽(yáng)離子摻雜。
有利地，該第一種無(wú)機(jī)化合物(或主要化合物)可以選自由下面的化合物組成的組Y2O3，(Y，Gd)2O3，CaWO4，GdO2S，LaOBr，YTaO3，BaFCl，Gd2O2S，Gd3Ga5O12，Rb3Lu(PO4)2，HfGeO4，和Cs3Lu(PO4)2。在本發(fā)明的范圍內(nèi)特別優(yōu)選的化合物為氧化物Y2O3和HfGeO4。
有利地，所使用的摻雜劑為稀土元素，其選自由Gd，Eu，Tb，Er，Nb，Pr和Ce構(gòu)成的組，且Gd，Eu和Tb是特別優(yōu)選的摻雜劑。
在本發(fā)明顆粒的一個(gè)特定實(shí)施例中，該第一種無(wú)機(jī)化合物選自摻雜有Gd、Eu或Tb的Y2O3。
在本發(fā)明顆粒的第二個(gè)特定實(shí)施例中，該第一種無(wú)機(jī)化合物是摻雜或不摻雜的HfGeO4，優(yōu)選摻雜的HfGeO4，或在與Zr(其可以包含多達(dá)50％的混合溶液)的混合溶液中的HfGeO4。
應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以預(yù)見(jiàn)其他無(wú)機(jī)化合物、氧化物、氫氧化物、氧硫化物或鹽以及摻雜劑，用以產(chǎn)生本發(fā)明的顆粒。此外，幾種氧化物、氫氧化物、氧硫化物或鹽和/或摻雜劑可以作為一個(gè)混合物用于本發(fā)明的同一顆粒之中。
形成該顆粒內(nèi)核的第二種化合物為吸收紫外-可見(jiàn)能量并在與水或氧氣接觸時(shí)產(chǎn)生自由基的無(wú)機(jī)或有機(jī)化合物(或多種化合物的混合物)。所述材料的主要功能是吸收紫外-可見(jiàn)能量，特別是紫外線，并通過(guò)光催化型反應(yīng)將在所述化合物表面存在的水(或氧氣)轉(zhuǎn)變成自由基。
有利地，該第二種化合物為一種無(wú)機(jī)化合物，其可以選自半導(dǎo)體化合物，例如特別是TiO2、ZnO、以及以非限制性的方式，CdS、CdSe、CdTe、MnTe和混合溶液(如CdZnSe、CdMnSe等)，可任選進(jìn)行摻雜(如針對(duì)該第一種無(wú)機(jī)化合物所描述的)。
在一種特別的具體實(shí)施方式
中，TiO2用作該第二種無(wú)機(jī)化合物，有利地為銳鈦礦的形式，且可任選摻雜的。
在另一種變型實(shí)施方式中，該第二種化合物可以為在UV區(qū)域吸收并在氧存在下產(chǎn)生自由基的一種有機(jī)分子(例如在光動(dòng)力學(xué)療法中使用的一些分子)。然而，優(yōu)選使用一種無(wú)機(jī)化合物作為第二種化合物。
在本發(fā)明顆粒的核內(nèi)，該無(wú)機(jī)(以及可任選有機(jī))化合物可以用不同方式進(jìn)行排列或組織。
例如，在第一個(gè)變型實(shí)施方式中，該第一種無(wú)機(jī)化合物形成內(nèi)核的核心，并且該第二種化合物(無(wú)機(jī)或有機(jī)的)在該核心的表面上以層或納米顆粒的形式存在(參見(jiàn)圖1A和1B)。
在一個(gè)特定的變型實(shí)施方式中，該內(nèi)核的兩種無(wú)機(jī)化合物被布置成多個(gè)疊續(xù)的層，該第一種無(wú)機(jī)化合物優(yōu)選形成內(nèi)層(核心)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的具體實(shí)施方式
包括顆粒，其內(nèi)核包括由該第一種無(wú)機(jī)化合物組成的一個(gè)核心，被由該第二種化合物形成的一個(gè)層所包圍(圖1A)。由該第一種無(wú)機(jī)化合物形成內(nèi)核的核心通常具有約5～50nm之間的大小，例如在7～40nm之間，和/或在該核心表面上由該第二種化合物形成的層通常具有約1～30nm之間的厚度，例如2～25nm之間。
在另一種變型實(shí)施方式中，該內(nèi)核的兩種化合物以納米顆?；旌衔锏男问酱嬖?圖1C)。所述納米顆?？梢跃哂胁煌某叽绾托螤?。通常，作為指導(dǎo)，該納米顆粒具有約3～100nm之間的大小，并且優(yōu)選為5～25nm之間。
在一個(gè)進(jìn)一步變型實(shí)施方式中，該內(nèi)核的兩種無(wú)機(jī)化合物以彼此接觸的雙內(nèi)核的形式存在(圖1D)。
通常，顆粒的功效或性能可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)改變這兩類化合物的相對(duì)量、兩種無(wú)機(jī)化合物的發(fā)射和吸收光譜之間的重疊、材料的晶體結(jié)構(gòu)、第二種化合物和水之間的接觸面積和/或第一種化合物與第二種化合物之間的距離來(lái)調(diào)整。
關(guān)于這兩種化合物的相對(duì)量、通常優(yōu)選其中兩種化合物以相似量存在的顆粒。但是，該第一種化合物與第二種化合物的量或濃度之比可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)選比率在0.1～10的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為0.2～5。
此外，由各位發(fā)明人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，該第一種無(wú)機(jī)化合物(形成核心)的發(fā)射光譜與該第二種化合物的吸收光譜之間存在的重疊越大，則顆粒產(chǎn)率就越高。
類似地，該第二種化合物(如TiO2)和水之間的接觸面積越大，則產(chǎn)率就越高。
此外，顆粒中的能量轉(zhuǎn)移效率還取決于該第一種無(wú)機(jī)化合物(形成核心)和該第二種化合物之間的距離。此距離越短和/或接觸面積越大，則能量轉(zhuǎn)移越有效以及顆粒越具活性。
因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以，例如根據(jù)計(jì)劃的用途(診斷、治療等)，通過(guò)改變上述參數(shù)來(lái)調(diào)整顆粒的性能。
應(yīng)當(dāng)理解，除了上文描述的兩類化合物外，為了提高其穩(wěn)定性、性能、功能、特異性等，本發(fā)明的顆粒還可以包括其他的分子、化合物或結(jié)構(gòu)或表面材料。
因此，如前面所指出的，根據(jù)本發(fā)明的顆粒或納米顆粒聚集體還可以包含一種表面成分，該表面成分允許特異地靶向生物組織或細(xì)胞。所述表面成分可以通過(guò)任何方法與顆粒相結(jié)合，優(yōu)選共價(jià)的，可任選地通過(guò)一個(gè)連接物(linker)。如下文所描述的，其可以與無(wú)機(jī)化合物之一相關(guān)或與存在的任何涂層相關(guān)。
該表面靶向成分可以是對(duì)在人體或動(dòng)物體內(nèi)存在的分子顯示出親合力的任何生物或化學(xué)結(jié)構(gòu)。例如，它可以為肽、多肽、核苷酸、多核苷酸、激素、維生素等，以及通常說(shuō)來(lái)，任何分子配體(如受體、標(biāo)記物、抗原等)。可示意性提及的有，例如，由病理性細(xì)胞表達(dá)的分子配體，特別是腫瘤抗原的配體、激素受體、細(xì)胞因子受體或生長(zhǎng)因子受體。
該靶向成分(當(dāng)存在時(shí))使得有可能將本發(fā)明的顆粒優(yōu)先引向感興趣的細(xì)胞、組織或器官，并由此將作用限制于這些組織。當(dāng)通過(guò)全身途徑，例如針對(duì)深層組織，給予該顆粒時(shí)，所述靶向是特別有用的。
如前面所指出的，根據(jù)本發(fā)明的顆?；蚣{米顆粒聚集體可以額外地包括一個(gè)涂層。有利地，所述涂層保護(hù)該顆粒在體內(nèi)的完整性，確保或提高其生物相容性，并且有利于其發(fā)揮作用(functionalization)(例如用間隔分子、生物相容性聚合物、靶向劑、蛋白質(zhì)等)。
該涂層可以由任何無(wú)定形或晶體結(jié)構(gòu)組成。為了保護(hù)本發(fā)明顆粒的活性，需要該涂層容許小分子和自由基的擴(kuò)散。尤其重要的是該涂層允許水(或氧氣)和其在轉(zhuǎn)換后的自由基形式的通過(guò)。這可以通過(guò)使用多孔材料和/或具有低厚度且多孔的涂層來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，例如通常使用孔隙率在0.2～10nm之間的涂層。此外，該涂層的厚度一般為約0.1～50nm之間，例如在0.2～40nm之間。
通常，該涂層可以是非生物可降解的或生物可降解的。非生物可降解涂層的實(shí)例為一種或多種材料，其選自由硅石、瓊脂糖、氧化鋁、飽和碳聚合物或無(wú)機(jī)聚合物(網(wǎng)狀的或非網(wǎng)狀的、改性的或非改性的)(如聚苯乙烯)組成的組。生物可降解涂層的實(shí)例為例如一種或多種材料，其選自由生物分子(修飾或未修飾的、天然或非天然的)，生物分子聚合物(修飾或未修飾的、具有天然形狀或非天然形狀)，或生物聚合物如糖類、寡糖、多聚糖(多硫酸化或非多硫酸化)，如葡聚糖組成的組。上述材料或化合物可以單獨(dú)或混合或集合、復(fù)合或非復(fù)合的、共價(jià)或非共價(jià)的使用，可任選地與其他化合物結(jié)合。此外，也可以使用任何上述材料(天然的或人工的、水溶性的或脂溶性的)。
該涂層優(yōu)選包括一種或多種化合物，其選自由硅石(SiO2)、氧化鋁、聚乙二醇(PEG)或葡聚糖組成的組，并可任選地以混合物的形式。
該涂層還可以包含各種官能團(tuán)(或連接物片斷)，其允許任何感興趣的分子結(jié)合于顆粒的表面。
有用的官能團(tuán)的實(shí)例為(CH2)nCOOH，其中n是1至1O的整數(shù)。
例如，偶聯(lián)于顆粒表面的分子可以為-靶向劑；-一個(gè)確?；蛱岣呱锵嗳菪缘姆肿樱换?一個(gè)能夠使該顆粒逃避免疫系統(tǒng)(以及特別是避免與巨噬細(xì)胞和SRE相互作用)的分子。
在一種優(yōu)選的具體實(shí)施方式
中，根據(jù)本發(fā)明的顆?；蚣{米顆粒聚集體包括表面靶向成分與其結(jié)合的一個(gè)涂層，優(yōu)選借助于一個(gè)連接物。
本發(fā)明優(yōu)選的顆粒或聚集體包括作為第一種無(wú)機(jī)化合物，摻雜有一種稀土元素的Y2O3或可任選摻雜有Zr和/或在與Zr混合溶液中的HfGeO4；作為第二種無(wú)機(jī)成分，TiO2和優(yōu)選地，SiO2或葡聚糖基涂層。
在本發(fā)明的精神內(nèi)，特別的顆?；蚓奂w包括作為第一種無(wú)機(jī)化合物的Y2O3:Gd；作為第二種無(wú)機(jī)化合物的銳鈦型TiO2以及優(yōu)選地，一個(gè)SiO2涂層。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，其他特殊的顆?；蚓奂w包括作為第一種無(wú)機(jī)化合物的Y2O3:Tb；作為第二種無(wú)機(jī)化合物的銳鈦型TiO2以及優(yōu)選地，一個(gè)基于葡聚糖的涂層。
顆粒的特殊實(shí)例為-一種顆粒或聚集體，包括一個(gè)核心，其中包括覆蓋有TiO2層的Y2O3:Gd和優(yōu)選已經(jīng)官能化的一個(gè)SiO2涂層。優(yōu)選地，該核心為圓形或球形，尺寸在約5～50nm之間(通常約30nm)，TiO2層的厚度在約5～30nm之間(通常約5nm)，以及該涂層的厚度在約1～50nm之間(通常約5nm)。
-一種顆粒或納米顆粒聚集體，包括一個(gè)內(nèi)核，其中包括Y2O3:Tb和TiO2的微粒，以及優(yōu)選已經(jīng)官能化的一個(gè)基于葡聚糖的涂層。
-一種顆?；蚓奂w，包括一個(gè)核心，其中包括用TiO2層覆蓋的HfGeO4和優(yōu)選已經(jīng)官能化的一個(gè)SiO2涂層。
本發(fā)明的另一個(gè)目的涉及生產(chǎn)如上面所限定的顆粒或納米顆粒聚集體的一種方法，包括-混合如上面所限定的兩種化合物，以便形成一種顆粒或一種聚集體，以及，可任選地-涂覆該顆粒或聚集體。
在一種變型實(shí)施方式中，該方法另外包括一個(gè)官能化步驟，包括在該顆?；蚓奂w上加入一種靶向成分。
構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的顆?；蚓奂w的材料可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的各種技術(shù)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)。該方法可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)所用化合物的特性、以及根據(jù)其在顆粒和聚集體中的排列加以調(diào)整。例如，在一特殊的實(shí)施方式中，該方法包括-制備包含該第一種無(wú)機(jī)化合物的顆粒核心，-用包含該第二種化合物的一個(gè)層來(lái)覆蓋如此形成的該核心，以及，優(yōu)選地，-用一種多孔材料涂覆如此獲得的該顆?；蚓奂w。
例如，Nelson等人在Chem.Mater.2003，15，688-693“Nanocrystalline Y2O3:Eu Phosphors Prepared by AlkalideReduction”中或Liu等人在Journal of Magnetism and MagneticMaterials 270(2004)1-6“Preparation and characterization ofamino-silane modified superparamagnetic silica nanospheres”中描述了用于制備可用于生產(chǎn)本發(fā)明的顆粒的材料的替代方法。
在一種特定的實(shí)施方式中，其在實(shí)驗(yàn)部分有詳細(xì)描述，并且其能夠生產(chǎn)或合成顆?；蚓奂w，包括一個(gè)核心，其中包括用一個(gè)TiO2層覆蓋的Y2O3:Eu和一個(gè)SiO2涂層，該方法包括以下步驟-借助于在均勻介質(zhì)中用YCl3、EuCl3以及冠醚進(jìn)行的一個(gè)還原作用來(lái)制備Y2O3:Eu納米顆粒，-通過(guò)在酸性介質(zhì)中沉淀TiCl4可以加入TiO2層，接著，-通過(guò)在堿性介質(zhì)中沉淀硅酸鈉來(lái)獲得該可任選的二氧化硅層。
在第二個(gè)特別的實(shí)施方式中，其在實(shí)驗(yàn)部分有詳細(xì)描述，并且其能夠生產(chǎn)或合成一種顆粒或聚集體，包括一個(gè)核心，其中包含用一個(gè)TiO2層覆蓋的HfGeO4和一個(gè)SiO2涂層，該方法包括以下步驟-通過(guò)鉿鹽和無(wú)定形鍺鹽的共沉淀來(lái)合成該核心，-用TiO2進(jìn)行覆蓋，以及-利用TEOS和/或硅酸鈉涂布SiO2。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是基于任何組合物，其包括如上面限定的和/或其可以通過(guò)上文描述的方法來(lái)獲得的顆粒或聚集體。盡管不是強(qiáng)制性的，但在本發(fā)明的組合物中的顆粒有利地具有相當(dāng)均勻的大小和形狀。通常，這些組合物每100ml包含在0.3～3000mg之間的顆粒。這些組合物可以為固體、液體(在懸浮液中的顆粒)、凝膠、糊劑以及類似的形式。
本發(fā)明的一個(gè)特別目的涉及一種藥物組合物，其包含如上文所限定的顆?；蚣{米顆粒聚集體以及可任選的一種藥學(xué)上可接受的賦形劑或載體。
本發(fā)明的另一個(gè)特別目的涉及一種診斷或成像組合物，其包含如上文限定的顆?；蚣{米顆粒聚集體以及可任選的一種生理學(xué)上可接受的賦形劑或載體。
所使用的該賦形劑或載體可以是用于這類用途的任何經(jīng)典的載體，如鹽水溶液、等滲溶液、無(wú)菌溶液、緩沖溶液等。它們還可以包括穩(wěn)定劑、甜味劑、表面活性劑等。通過(guò)使用已知的藥物制劑技術(shù)，它們可以作為片劑、膠囊劑配制在安瓿、瓶子中。
本發(fā)明的組合物、顆粒以及聚集體可以用在許多領(lǐng)域，特別是人或獸醫(yī)學(xué)中。在X射線的作用下，該納米顆粒核心被激發(fā)并產(chǎn)生紫外-可見(jiàn)能量，特別是UV。所述UV射線可激發(fā)該第二種化合物，它一經(jīng)與水接觸便產(chǎn)生自由基。根據(jù)暴露于激發(fā)源的持續(xù)時(shí)間，可以使該顆粒能破壞組織(例如暴露幾分鐘時(shí)間，如5分鐘)或簡(jiǎn)單地使其能夠?qū)崿F(xiàn)可視化(成像、診斷約幾秒鐘的非常短的曝露時(shí)間)。由于X射線的高穿透率，本發(fā)明的顆?？梢杂脕?lái)掃描體內(nèi)任何組織。它們還可以和UV激發(fā)源一起用于表面上或體腔內(nèi)的組織(皮膚、膀胱、肺、結(jié)腸等)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)特別的目的是基于將如上文所限定的組合物、顆?；蚣{米顆粒聚集體與X射線一起用于生產(chǎn)旨在破壞靶細(xì)胞的藥物。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是基于將如上文所限定的組合物、顆?；蚣{米顆粒聚集體與UV射線一起用于生產(chǎn)旨在破壞表面或空腔靶細(xì)胞的藥物。
本發(fā)明的又一特別的目的是基于用于試管內(nèi)、在活體外或體內(nèi)誘導(dǎo)或引起靶細(xì)胞裂解或破壞的一種方法，包括在足以使顆?；蚓奂w滲透到靶細(xì)胞內(nèi)部的一段時(shí)間內(nèi)，用如上文所限定的一種或多種顆?；蚣{米顆粒聚集體接觸靶細(xì)胞，并使該細(xì)胞暴露于X射線或UV射線，所述暴露誘導(dǎo)或引起所述靶細(xì)胞的裂解或破壞。
該靶細(xì)胞可以為任何病理性細(xì)胞，即，涉及一個(gè)病理性機(jī)制的細(xì)胞，例如增生性細(xì)胞，如腫瘤細(xì)胞、狹窄性細(xì)胞(平滑肌細(xì)胞)，或免疫系統(tǒng)細(xì)胞(病理性細(xì)胞克隆)。一種優(yōu)選的應(yīng)用是基于癌細(xì)胞的治療(如破壞或功能性改變)。
在這點(diǎn)上，本發(fā)明的一個(gè)特別的目的是基于如上文所限定的組合物、顆?；蚣{米顆粒聚集體(與X射線或UV線相結(jié)合)用于生產(chǎn)旨在治療癌癥的藥物。
本發(fā)明的又一特別的目的是基于用于試管內(nèi)、在活體外或體內(nèi)誘導(dǎo)或引起癌細(xì)胞裂解或破壞的一種方法，該方法包括在足以使顆粒或聚集體滲透到癌細(xì)胞內(nèi)部的一段時(shí)間內(nèi)，用如上文所限定的一種或多種顆粒或納米顆粒聚集體接觸癌細(xì)胞，并使細(xì)胞暴露于X射線或UV線，所述暴露誘導(dǎo)或引起所述細(xì)胞的裂解或破壞。
本發(fā)明的又一目的涉及一種治療癌癥的方法，該方法包括在允許顆?；蚣{米顆粒聚集體穿透癌細(xì)胞內(nèi)部的情況下，給予患癌癥的患者如上文所限定的一種組合物或顆?；蚣{米顆粒聚集體，以及隨后在有激發(fā)源(選自X射線和UV線)的情況下對(duì)該患者進(jìn)行治療，這導(dǎo)致對(duì)該患者癌細(xì)胞的一種改變、干擾或功能性破壞，從而治療癌癥。
本發(fā)明可以用來(lái)治療任何類型的癌癥，特別是轉(zhuǎn)移或非轉(zhuǎn)移的實(shí)體腫瘤，如選自由肺癌、肝癌、腎癌、膀胱癌、乳腺癌、頭和頸癌、腦癌、卵巢癌、前列腺癌、皮膚癌、腸癌、結(jié)腸癌等組成的組。
在給予顆粒之后的任何時(shí)間內(nèi)，通過(guò)利用任何目前可用的放射療法或放射造影術(shù)系統(tǒng)，可以施加照射一次或多次。可以通過(guò)不同的途徑給予顆粒，優(yōu)選通過(guò)全身或局部注射、或口服。必要時(shí)，可以重復(fù)注射或給藥。
在通常和非限制的方式中，在不同情況下可以施加下面的射線以激發(fā)該顆粒-表面X射線(20～50keV)激發(fā)表面附近的納米顆粒(穿透幾個(gè)毫米)。
-診斷X射線(50～150keV)。
-可以穿透6cm組織厚度的200～500keV的X射線(正交電壓(ortho voltage))。
-1000～25,000keV的X射線(兆電壓)。例如，可以借助于能量為15,000keV的五個(gè)聚焦X射線來(lái)激發(fā)用于治療前列腺癌的納米顆粒。
在診斷學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，本發(fā)明的顆?？梢杂米鲗?duì)比劑(造影劑)，用于檢測(cè)和/或可視化任何類型的組織。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是將如上文所限定的組合物、顆粒或納米顆粒聚集體同X射線一起用于生產(chǎn)旨在檢測(cè)或可視化細(xì)胞、組織或器官的一種組合物。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是基于將如上文所限定的組合物、顆?；蚣{米顆粒聚集體同UV線一起用于生產(chǎn)旨在檢測(cè)或可視化表面或腔細(xì)胞、組織或器官的一種組合物。
術(shù)語(yǔ)“同...一起”表示當(dāng)已部分結(jié)合了本發(fā)明的納米顆粒的感興趣的細(xì)胞、組織或器官被規(guī)定的激發(fā)源激發(fā)時(shí)，可以獲得所追求的效應(yīng)。然而，無(wú)需同時(shí)給予顆粒和射線，也無(wú)需按照同樣的方案。
術(shù)語(yǔ)“治療”表示病理癥狀的任何改善，如特別是腫瘤或組織病理性區(qū)域的尺寸減小或增長(zhǎng)降低、病理性細(xì)胞或組織的抑制或破壞、疾病進(jìn)展的放慢，轉(zhuǎn)移形成的減少、消退或完全緩解等。
本發(fā)明的顆粒還可以在試管內(nèi)或在活體外使用。
在下面給出的用于描述而不是限制目的的實(shí)施例中，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。


圖1提供本發(fā)明的顆粒結(jié)構(gòu)的圖解。
圖2示出在有X射線源的情況下，本發(fā)明的顆粒的活化模式。
圖3是透射電子顯微鏡圖像，其中示出釓摻雜的Y2O3納米顆粒。
圖4示出在與納米顆粒孵育后的細(xì)胞存活率。
圖5是共聚焦激光掃描顯微鏡圖像，其中示出在細(xì)胞膜內(nèi)納米顆粒(在載玻片上的灰色區(qū))的聚集。
具體實(shí)施例方式
1.用鉺或釓摻雜的Y2O3納米顆粒的制備用鉺或釓摻雜的Y2O3納米顆粒是合成自官能化的表面活性劑(Y-AOT3，Eu-AOT3，和Gd-AOT3)。將適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┗旌衔?基于所需要的最終濃度[Eu-AOT3]/[Y-AOT3]＝0.01；0.05；0.1；0.15)分散于異辛烷或環(huán)己烷中。加入水以促進(jìn)膠束形成。影響所獲得的材料尺寸的膠束尺寸是通過(guò)加入混合物中的水的量來(lái)加以控制。通過(guò)加入堿來(lái)形成氫氧化物。然后用水/乙醇的混合物沖洗顆粒，干燥并在800℃下加熱，以便形成結(jié)晶納米顆粒。
將10mg的納米顆粒分散于pH為7.5的50ml水中。將一滴這種分散體沉積到銅/碳載網(wǎng)(grid)上，并在透射電子顯微鏡下進(jìn)行觀察。顯微鏡照片示在圖3中。
當(dāng)用X射線激發(fā)(對(duì)于Gd摻雜的Y2O3)時(shí)，這樣制備的化合物顯示UV熒光。
2.涂覆有二氧化鈦和二氧化硅的HfGeO4納米顆粒的制備通過(guò)在水介質(zhì)中鉿鹽(HfOCl2，8H2O)與無(wú)定形鍺鹽(GeO2)的簡(jiǎn)單共沉淀合成了核心材料HfGeO4。然后1100℃下或較低溫度下熱處理4～10h使HfGeO4以納米顆粒形式形成結(jié)晶。
通過(guò)使用鈦前體TiCl4，將所述顆粒涂覆上TiO2。事實(shí)上，其與氫氧化鈉的反應(yīng)導(dǎo)致TiO(OH)2縮合在HfGeO4表面上。然后在500℃下熱處理1.5～3h使TiO2轉(zhuǎn)化為銳鈦礦晶體形式，并賦予光催化性能。
使用TEOS完成二氧化硅涂層。在乙醇和氨介質(zhì)中，TEOS的緩慢和受控水解導(dǎo)致在顆粒表面上形成一個(gè)二氧化硅層。
3.納米顆粒的生物相容性用細(xì)胞系MCF7、KB和UCI試管內(nèi)測(cè)試了二氧化硅涂覆的納米顆粒的生物相容性和不存在試管內(nèi)毒性。用所述細(xì)胞孵育納米顆粒(30～1000pg顆粒/1000個(gè)細(xì)胞)24、48和72小時(shí)。對(duì)細(xì)胞存活計(jì)算如下Rsur=nombre de cillules vivante(avec particules)/nombre de cellule mortes(avec particules)nombre de cellules vivante(sans particules)/nombre de cellule mortes(sans particules)]]>存活率＝活細(xì)胞(有顆粒)的數(shù)目/死亡細(xì)胞(有顆粒)的數(shù)目/活細(xì)胞(無(wú)顆粒)的數(shù)目/死亡細(xì)胞(無(wú)顆粒)的數(shù)目如圖4所示，與對(duì)照相比，在存活率和細(xì)胞分裂方面沒(méi)有顯著的區(qū)別。
4.納米顆粒靶向和內(nèi)在化通過(guò)共聚焦激光掃描顯微鏡檢查觀察到，這些顆粒(具有表面靶向成分)通過(guò)表面受體靶向和特異地穿透進(jìn)入細(xì)胞。用二氧化硅涂布納米顆粒并通過(guò)化學(xué)鍵用LHRH使其官能化(如Lévy等人在Chem.Mater.2002，14(9)pp 3715；Nanochemistry“Synthesis andCharacterization of Multifunctional Nanoclinics for BiologicalApplications”中描述的)。該納米顆粒與MCF7細(xì)胞(攜帶LHRH受體)孵育24小時(shí)，并通過(guò)共聚焦掃描顯微鏡檢查進(jìn)行觀察。圖5為24小時(shí)后記錄的相應(yīng)圖像，其顯示納米顆粒在細(xì)胞膜和細(xì)胞核內(nèi)的聚集。
5.在動(dòng)物內(nèi)給藥和治療方案將納米顆粒以1～20mg/ml范圍內(nèi)的濃度分散于等滲溶液(PBS，鹽水)中，并通過(guò)靜脈內(nèi)、腫瘤內(nèi)或腹膜內(nèi)途徑注射0.5ml的量。注射后24～48小時(shí)，動(dòng)物被暴露于X射線，如下-整體用于轉(zhuǎn)移的診斷或治療。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)射線照相設(shè)備可以產(chǎn)生X射線；-用于治療實(shí)體腫瘤或特定身體區(qū)域進(jìn)行聚焦?？梢允褂昧硗獾牟呗?單次注射，接著多次X射線暴露；-多次注射(隔幾周)，每次注射后接著是單次或多次暴露；-多次注射(隔幾天)，接著單次或多次暴露。
權(quán)利要求
1.在受X射線激發(fā)可以產(chǎn)生自由基或熱量的生物可相容的復(fù)合顆?；蚣{米顆粒聚集體，包括-一個(gè)內(nèi)核，所述內(nèi)核包括吸收X射線并發(fā)射紫外-可見(jiàn)能量的第一種無(wú)機(jī)化合物，以及吸收紫外-可見(jiàn)能量并在與水或氧氣接觸時(shí)產(chǎn)生自由基的第二種無(wú)機(jī)或有機(jī)化合物，以及-可任選地，一個(gè)生物可相容的涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體，其特征在于，其尺寸在4～250nm之間，優(yōu)選在4～100nm之間，甚至更優(yōu)選在4～50nm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體，其特征在于，所述第一種無(wú)機(jī)化合物為一種氧化物、氫氧化物、氧硫化物或鹽，摻雜有一種稀土元素，優(yōu)選在固溶體中的一個(gè)小于15％的陽(yáng)離子濃度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)項(xiàng)所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體，其特征在于，所述第一種無(wú)機(jī)化合物選自由Y2O3，(Y，Gd)2O3，CaWO4，GdO2S，LaOBr，YTaO3，BaFCl，Gd2O2S，Gd3Ga5O12，HfGeO4，Rb3Lu(PO4)2和Cs3Lu(PO4)2組成的組，所摻雜的一種稀土元素選自由Gd，Eu，Tb，Er，Nb，Pr和Ce組成的組。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體，其特征在于，所述第一種無(wú)機(jī)化合物選自由摻雜有Gd，Eu或Tb的Y2O3組成的組。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體，其特征在于，所述第一種無(wú)機(jī)化合物是在具有Zr的混合溶液中的HfGeO4。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中之一所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體，其特征在于，所述第二種化合物為一個(gè)無(wú)機(jī)化合物，其選自半導(dǎo)體化合物的組，優(yōu)選TiO2、ZnO、CdS、CdSe、CdTe、MnTe以及混合溶液，可任選摻雜的。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顆粒或納米顆粒聚集體，其特征在于，所述第一種無(wú)機(jī)化合物形成所述內(nèi)核的核心，以及所述第二種化合物在所述核心的表面上形成一個(gè)層或納米顆粒。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)項(xiàng)所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體，其特征在于，所述內(nèi)核的所述兩種無(wú)機(jī)化合物被布置成多個(gè)連續(xù)層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體，其特征在于，由所述第一種無(wú)機(jī)化合物形成的所述內(nèi)核的所述核心具有一個(gè)約5～50nm之間的大小，以及由所述第二種化合物在所述核心的表面形成的所述層具有一個(gè)約1～30nm之間的厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體，其特征在于，所述核心的所述兩種化合物以一個(gè)納米顆?；旌衔锏男问酱嬖?。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體，其特征在于，所述第一種化合物與所述第二種化合物的量或濃度比率在0.2～5之間。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體，其特征在于，它還包含一種表面成分，所述表面成分能夠特異性地靶向生物組織或細(xì)胞。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體，其特征在于，它包含允許小分子和自由基擴(kuò)散的一個(gè)涂層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體，其特征在于，所述涂層由一個(gè)多孔無(wú)定形或晶體結(jié)構(gòu)組成，優(yōu)選包括一種化合物，所述化合物選自由二氧化硅、氧化鋁、PEG和葡聚糖組成的組。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項(xiàng)所述的顆粒或納米顆粒聚集體，其特征在于，允許特異性地靶向生物組織或細(xì)胞的所述表面成分與所述涂層相結(jié)合。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中任一項(xiàng)所述的顆粒或納米顆粒聚集體，其特征在于，所述表面靶向成分是一種生物或化學(xué)結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)對(duì)于在人體或動(dòng)物體內(nèi)存在的分子，如肽、多肽、核苷酸、多核苷酸、激素或維生素，顯示出一種親合力。
18.顆粒或納米顆粒聚集體，其特征在于，它包括一個(gè)含有Y2O3:Gd并由一層TiO2覆蓋的核心，以及一個(gè)基于SiO2的涂層。
19.顆?；蚣{米顆粒聚集體，其特征在于，它包括一個(gè)含有Y2O3:Tb微粒和TiO2微粒的內(nèi)核，以及一個(gè)基于葡聚糖的涂層。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體，其特征在于，它基本為球形。
21.制備根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體的方法，包括-混合如在權(quán)利要求1至20中所限定的兩種化合物，以便形成一種顆?；蛞环N聚集體，以及，可任選地-涂覆所述顆?；蚓奂w。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，它包括-制備包含所述第一種無(wú)機(jī)化合物的所述顆粒的核心，-用一個(gè)包含所述第二種化合物的層來(lái)覆蓋如此形成的核心，以及，在一個(gè)優(yōu)選的方式中，-用一種多孔材料來(lái)涂覆如此獲得的所述顆?；蚓奂w。
23.藥物或診斷組合物，包含根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體。
24.將根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體、或根據(jù)權(quán)利要求23所述的組合物與X射線相結(jié)合，用于制備一種旨在破壞靶細(xì)胞的藥物的用途。
25.將根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的顆?；蚣{米顆粒聚集體、或根據(jù)權(quán)利要求23所述的組合物與UV射線相結(jié)合，用于制備一種旨在破壞表面或空腔靶細(xì)胞的藥物的用途。
26.將根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的顆粒或納米顆粒聚集體、或根據(jù)權(quán)利要求23所述的組合物與X射線或UV射線相結(jié)合，用于制備一種旨在檢測(cè)或可視化細(xì)胞、組織或器官的制劑的用途。
27.根據(jù)權(quán)利要求24、25或26所述的用途，其特征在于，所述靶細(xì)胞為癌細(xì)胞。
28.根據(jù)權(quán)利要求24至27中之一所述的用途，其特征在于，通過(guò)使用一種放射療法或放射造影術(shù)的系統(tǒng)來(lái)施加所述射線。
全文摘要
本發(fā)明涉及可在健康領(lǐng)域使用的新型可活化顆粒。本發(fā)明尤其涉及在受X射線激發(fā)時(shí)能產(chǎn)生自由基或熱量的復(fù)合顆粒，并涉及其在健康，特別是人類，中的應(yīng)用。本發(fā)明的顆粒包含基于無(wú)機(jī)、以及可任選基于有機(jī)的內(nèi)核并且可以在體內(nèi)被活化，以便標(biāo)記或改變細(xì)胞、組織或器官。本發(fā)明還涉及用于制備所述顆粒的方法，并涉及包含所述顆粒的藥物組合物或診斷組合物。
文檔編號(hào)A61P35/04GK1950111SQ200580014476
公開(kāi)日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2005年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月10日
發(fā)明者洛朗·萊維, 讓-弗朗索瓦·奧舍皮耶, 杰里米·巴朗西, 帕拉斯·納特·普拉薩德, 厄爾·吉姆·伯吉, 愛(ài)德華·安德烈·保納克, 阿卜杜勒·卡德·布薩 申請(qǐng)人:納米生物技術(shù)公司