CN101801358A - 治疗性稳定的纳米颗粒 - Google Patents

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Abstract

公开了含有可溶性差的药物的稳定胶体纳米颗粒，以及该纳米颗粒的制备方法和使用方法，例如，作为治疗剂和诊断剂。

Description

治疗性稳定的纳米颗粒
相关申请的交叉参考
本申请要求2007年7月16日提交的美国临时申请No.60/959,728的优先权权益，在此将其内容全部引入作为参考。
发明领域
本发明属于用于医学筛选和治疗的治疗性纳米颗粒的领域。
发明背景
许多有效的药物和药物候选物，尤其是抗癌药物，在水中是难溶的(例如，他莫西芬、紫杉醇和喜树碱)。它们差的溶解性导致它们的生物利用率低和在制备剂型中的困难。
目前为解决该问题的尝试与将溶解性差的药物(通常是疏水性分子)装载至各种纳米大小的药物载体中相关，这些药物载体如脂质体(将药物装载至脂质体的疏水性膜中)、胶束(将药物装载至胶束的疏水性核心中)和水包油型乳液。然后，许多一般问题与这些方法相关。例如，纳米载体呈现出相对低的药物进入纳米载体中的装载效率(0.5％至25％重量，并且常常低于10％重量)；实验方案不能标准化，因为每种药物需要其自身特定的增溶条件；按比例扩大该技术是困难的；控制这样的纳米体系的表面特性或表面组成是困难的；和纳米载体具有不充足的贮存稳定性，并证明了在体内的不稳定性。
发明概述
本发明至少部分地基于一个通用平台的发现，该通用平台用于制备含有高浓度的水溶性差的药物的稳定的纳米胶体。利用该发现开发了本发明，在一个方面中，其特征在于含有化合物或药物的纳米颗粒，并且是由以下物质组成的一层或双层；含有第一种聚合物的第一个限定的固体聚合物层，该第一层围绕所述化合物；和含有第二种聚合物的第二个限定的固体聚合物层，该第二层围绕所述第一层，所述第一种聚合物和所述第二种聚合物具有相反的电荷，并且所述纳米颗粒具有约100nm至约500nm的直径。在其他实施方案中，每一层可以由超过一种的具有相似等电点的聚合物组成。
在某些实施方案中，该纳米颗粒具有约100nm至约450nm，约100nm至约400nm，约100nm至约300nm，约100nm至约250nm，约100nm至约200nm，约100nm至约150nm或约100nm的直径。
在一些实施方案，纳米颗粒中存在约5％重量至约95％重量，约20％重量至约90％重量，约40％重量至约85％重量，约60％重量至约85％重量，约75％重量至约90％重量和约80％重量至约90％重量的化合物。
在其他实施方案中，所述第一个聚合物层和所述第二个聚合物层的总厚度为约5nm至约30nm，约5nm至约25nm，约5nm至约20nm，约5nm至约15nm和约5nm至约10nm。
在某些实施方案中，所述第一种聚合物带正电荷，而所述第二种聚合物带负电荷。在其他实施方案中，所述第一种聚合物带负电荷，而所述第二种聚合物带正电荷。
在一些实施方案中，化合物是在此所述的治疗化合物。在一个实施方案中，化合物是在此所述的癌症治疗剂。在某些实施方案中，化合物是他莫西芬或紫杉醇。在其他实施方案中，化合物是低溶解性的抗癌药，喜树碱、拓扑替康、伊立替康、KRN 5500(KRN)、间-四苯基卟吩、地塞米松、苯二氮
Figure G2008800248419D00021
别嘌呤醇、醋磺己脲、苯噻脞、氯丙嗪、甲氨二氮
Figure G2008800248419D00022
氟哌啶醇、茚甲新、氯羟安定、甲氧补骨脂素、甲基强的松、硝苯吡啶、去甲羟安定、羟保泰松、强的松、强的松龙、乙嘧啶、苯茚满二酮、磺胺异噁唑、磺胺嘧啶、羟基安定、磺胺甲嘧啶、玫瑰树碱、用于光动力疗法的卟吩衍生物和/或三甲呋豆素。在一些实施方案中，纳米颗粒含有超过一种类型的化合物。
在再一个实施方案中，第一种聚合物是聚(二甲基二丙烯酰胺氯化铵)(PDDA)、聚(丙烯胺盐酸盐)(PAH)或硫酸鱼精蛋白(PS)。在某些实施方案中，第一种聚合物是聚(丙烯胺)、聚(二甲基二丙烯氯化铵)聚赖氨酸、聚(氮丙啶)、聚(丙烯胺)、葡聚糖胺、聚精氨酸、壳聚糖、明胶A或硫酸鱼精蛋白。在一些实施方案中，第二种聚合物是聚(苯乙烯磺酸)钠(PSS)或人血清白蛋白(HSA)。在某些实施方案中，第二种聚合物是聚谷氨酸或藻酸、聚(丙烯酸)、聚(天冬氨酸)、聚(戊二酸)、硫酸葡聚糖、羧甲基纤维素、透明质酸、藻酸钠、明胶B、硫酸软骨素和/或肝素。
在某些实施方案中，第一种聚合物是生物相容和/或生物可降解的聚合物。在其他实施方案中，第二种聚合物是生物相容和/或生物可降解的聚合物。在其他实施方案中，第一种和第二种聚合物都是生物相容和/或生物可降解的。
在再一个实施方案中，纳米颗粒进一步含有围绕第二个聚合物层的第三个聚合物层。在特定的实施方案中，第三个聚合物层含有具有与第二种聚合物相反电荷的第三种聚合物。在一些实施方案中，第三个聚合物层含有PDDA。在某些实施方案中，第一种聚合物和第三种聚合物是相同的。
在其他实施方案中，化合物在水中的可溶性差。在某些实施方案中，化合物在含水介质中具有低于约10mg/mL，低于约5mg/mL，低于约2.5mg/mL，低于约1mg/mL，低于约0.5mg/mL的溶解度。
在一些实施方案中，用靶向剂修饰最外层聚合物层。在某些实施方案中，靶向剂是抗体。在某些实施方案中，抗体是对抗IL2受体a、补体系统蛋白C5、CD11a、CD20、TNF-α、T细胞CD3受体、T细胞VLA4受体、RSV的F蛋白、表皮生长因子受体、血管内皮生长因子、糖蛋白IIb/IIIa、CD52或表皮生长因子受体的抗体。在其他实施方案中，抗体是单克隆2C5抗体。
在一些实施方案中，纳米颗粒不含有去污剂、表面活性剂或油。
在其他实施方案中，在约两小时内，分别从具有一、二、三和四层双层聚合物中以约9％、约7％、约6％-4％和约3％的比率从纳米颗粒中释放出来。
在另一个方面中，本发明的特征在于含有化合物的纳米颗粒；和含有相反电荷聚合物的交替聚合物层的聚合物涂层；纳米颗粒具有约100nm至约500nm的直径。在某些实施方案中，纳米颗粒含有二、三、四、五或六层相反电荷聚合物的聚合物层。
在某些实施方案中，纳米颗粒具有约100nm至约450nm，约100nm至约400nm，约100nm至约300nm，约100nm至约250nm，约100nm至约200nm，约100nm至约150nm或约100nm的直径。
在一些实施方案中，聚合物是在此所述的聚合物。在特定的实施方案中，纳米颗粒含有第一个聚合物层，该聚合物层含有聚(二甲基二丙烯酰胺氯化铵)(PDDA)、聚(丙烯胺盐酸盐)(PAH)或硫酸鱼精蛋白(PS)。在其他实施方案中，纳米颗粒含有第二个聚合物层，该聚合物层含有聚(苯乙烯磺酸)钠(PSS)或人血清白蛋白(HSA)。在再一个实施方案中，纳米颗粒含有第三个聚合物层，该聚合物层含有聚(二甲基二丙烯酰胺氯化铵)(PDDA)、聚(丙烯胺盐酸盐)(PAH)或硫酸鱼精蛋白(PS)。在再一个实施方案中，纳米颗粒含有第四个聚合物层，该聚合物层含有聚(苯乙烯磺酸)钠(PSS)或人血清白蛋白(HSA)。在再一个实施方案中，纳米颗粒含有第五个聚合物层，该聚合物层含有聚(二甲基二丙烯酰胺氯化铵)(PDDA)、聚(丙烯胺盐酸盐)(PAH)或硫酸鱼精蛋白(PS)。在再一个实施方案中，纳米颗粒含有第六个聚合物层，该聚合物层含有聚(苯乙烯磺酸)钠(PSS)或人血清白蛋白(HSA)。
在其他实施方案中，化合物在水中的可溶性差。在某些实施方案中，化合物在含水介质中具有低于约10mg/mL，低于约5mg/mL，低于约2.5mg/mL，低于约1mg/mL，低于约0.5mg/mL的溶解度。
在某些实施方案中，化合物是在此所述的治疗化合物。在一些实施方案中，化合物是他莫西芬或紫杉醇，并且存在约5％重量至约95％重量，约20％重量至约90％重量，约40％重量至约85％重量，约60％重量至约85％重量，约75％重量至约90％重量和约80％重量至约90％重量的化合物。在一些实施方案中，纳米颗粒是在此所述的纳米颗粒。
在另一个方面中，本发明的特征在于制备稳定纳米颗粒的方法，该方法包括使水不溶性化合物接受超声波处理；并在超声波处理的存在下将第一种聚合物加入化合物中，所加入的聚合物的浓度为足以围绕化合物形成稳定的第一个聚合物层。
在一些实施方案中，在超声波处理后，水不溶性化合物在聚合物不存在下具有负电荷。在其他实施方案中，加入化合物中的聚合物具有正电荷。
在某些实施方案中，在约20℃至约30℃下进行超声波处理。在某些实施方案中，在约10℃至约40℃，在约15℃至约35℃，或在约10℃至约25℃下进行超声波处理。
在某些实施方案中，纳米颗粒具有约100nm至约450nm，约100nm至约400nm，约100nm至约300nm，约100nm至约250nm，约100nm至约200nm，约100nm至约150nm或约100nm的直径。
在其他的实施方案中，化合物在水中的可溶性差。在某些实施方案中，化合物在含水介质中具有低于约10mg/mL，低于约5mg/mL，低于约2.5mg/mL，低于约1mg/mL，低于约0.5mg/mL的溶解度。
在某些实施方案中，化合物是在此所述的治疗化合物。在一些实施方案中，化合物是他莫西芬或紫杉醇，并且存在约5％重量至约95％重量，约20％重量至约90％重量，约40％重量至约85％重量，约60％重量至约85％重量，约75％重量至约90％重量和约80％重量至约90％重量的化合物。在一些实施方案中，纳米颗粒是在此所述的纳米颗粒。
在其他实施方案中，第一种聚合物是聚(二甲基二丙烯酰胺氯化铵)(PDDA)、聚(丙烯胺盐酸盐)(PAH)或硫酸鱼精蛋白(PS)。在某些实施方案中，该方法进一步包括在第一个聚合物层形成后将第二种聚合物加入纳米颗粒中。在一些实施方案中，第二种聚合物是聚(苯乙烯磺酸)钠(PSS)或人血清白蛋白(HSA)。
在再一个方面中，本发明的特征在于治疗患有肿瘤的患者的方法，该方法包括将用量为足以减小肿瘤大小或肿瘤细胞数量的纳米颗粒给药于患者，其中纳米颗粒含有化合物；含有第一种聚合物的第一个限定的固体聚合物层，第一层围绕化合物；和含有第二种聚合物的第二个限定的固体聚合物层，第二层围绕第一层，第一种和第二种聚合物具有相反的电荷，并且纳米颗粒具有约100nm至约500nm的直径。
在某些实施方案中，纳米颗粒具有约100nm至约450nm，约100nm至约400nm，约100nm至约300nm，约100nm至约250nm，约100nm至约200nm，约100nm至约150nm或约100nm的直径。
在某些实施方案中，化合物是在此所述的治疗化合物。在一些实施方案中，化合物是他莫西芬或紫杉醇，并且存在约5％重量至约95％重量，约20％重量至约90％重量，约40％重量至约85％重量，约60％重量至约85％重量，约75％重量至约90％重量和约80％重量至约90％重量的化合物。在一些实施方案中，纳米颗粒是在此所述的纳米颗粒。
在一些实施方案中，患者是脊椎动物。在某些实施方案中，患者是哺乳动物。在特定的实施方案中，患者是人。
呈现以下的附图仅用于说明的目的，而非用来限制。
附图简述
图1A是本发明的纳米颗粒的制备方法的图示。
图1B是抗体缀合本发明的纳米颗粒的方法的图示。
图2是在不同持续时间的超声波处理后含有他莫西芬或紫杉醇颗粒大小的纳米颗粒的颗粒大小的图示。
图3是正常水浴超声波处理或脉冲功率超声波处理后从他莫西芬颗粒(5mg/mL)获得的ζ电势的图示。
图4是从在他莫西芬(2mg/mL)纳米颗粒上连续添加PDDA或PSS获得的ζ电势的图示。
图5是从在含有紫杉醇(2.5mg/mL)的纳米颗粒上添加PAH和PDDA获得的ζ电势的图示。
图6是在含有紫杉醇(4mg/mL)的纳米颗粒上添加PAH和PSS获得的ζ电势的图示。
图7A是含有2mg/mL PAH的含紫杉醇的纳米颗粒在低放大倍数下的扫描电子显微镜(SEM)图像的表示。
图7B和7C是两个含有紫杉醇的纳米颗粒在较高放大倍数下的SEM图像的表示。
图8是用聚阴离子PSS包覆的他莫西芬的SEM图像的表示。
图9A是在冰上在18瓦特下将紫杉醇(2mg/mL)超声波处理10分钟的SEM图像的表示，没有使用任何聚电解质。
图9B是在液氮包围下在18瓦特下将紫杉醇(2mg/mL)超声波处理10分钟的SEM图像的表示，没有使用任何聚电解质。
图9C是由液氮包围的两个双层沉积(PAH-PSS)2后获得的紫杉醇(2mg/mL)颗粒的SEM图像的表示。
图9D是由液氮包围的两个双层沉积(PAH-PSS)2后获得的紫杉醇(2mg/mL)颗粒的SEM图像的表示。
图10是用FITC标记的PAH包覆的含他莫西芬纳米颗粒的水分散体的共焦荧光图像的表示。
图11是具有PAH-PSS-PAH外壳组成的含他莫西芬纳米颗粒的共焦荧光图像的表示，用FITC标记了第三个PAH层。
图12是他莫西芬随着时间从没有使用超声波处理的单独的他莫西芬、使用超声波处理的单独的他莫西芬、具有单个PDDA层的含他莫西芬纳米颗粒或具有(PDDA-PSS)3双层的含他莫西芬纳米颗粒中释放的图示。
图13是紫杉醇随着时间从使用超声波处理的裸露的紫杉醇、具有一个PDDA层的含紫杉醇纳米颗粒或具有(PDDA-PSS)3双层的含紫杉醇纳米颗粒中释放的图示。
图14是对于不同浓度的含紫杉醇纳米颗粒、用mAb 2C5修饰的含紫杉醇纳米颗粒或递增浓度的天然mAb 2C5的ELISA测试的图示。
图15是用FITC-PAH包覆的含间-四苯基卟啉纳米颗粒的ζ电势的图示。
图16是用PAH、PDDA、聚L-赖氨酸、PSS包覆的或未包覆的含喜树碱纳米颗粒的颗粒大小的图示。
图17是用PS、(PS-HSA)1、(PS-HSA)1PS或(PS-HSA)2包覆的含紫杉醇纳米颗粒的ζ电势的图示。
图18是紫杉醇随着时间从使用超声波处理的裸露紫杉醇、具有一层PDDA的含紫杉醇纳米颗粒、具有(PS-HSA)2层的含紫杉醇纳米颗粒或具有(PDDA-PSS)3层的含紫杉醇纳米颗粒中释放的图示。
图19是紫杉醇随着时间从用(PS-HSA)3层包覆的含紫杉醇纳米颗粒中释放的图示。
发明详述
除非另外指出，在此所用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同意义。尽管与在此描述的那些相似或相等的方法和材料可以用于本发明的实践和测试中，以下将描述合适的方法和材料。在此提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献，包括GenBank数据库序列，以其整体引入作为参考。在冲突的情况下，本发明的说明书，包括定义，将起控制作用。此外，材料、方法和实施例只是说明性的，而非限制。
从以下的详述和权利要求，将清楚本发明的其他特征和优势。
定义
术语“蛋白质”在此可与术语“肽”和“多肽”互换使用。
如在此所用的，“患者”是哺乳动物，例如，人、小鼠、大鼠、豚鼠、狗、猫、马、奶牛、猪或非人灵长类动物，如猴子、黑猩猩、狒狒或恒河猴。
如在此所用的，术语“生物可降解的”指的是通过天然生物过程(例如，在脊椎动物体内，如人体内)组成分子得到降解(例如，通过化学或酶)或分解的物质。
如在此所用的，术语“生物相容的”指的是对靶生物体中的生物功能不具有非故意的毒性或有害影响的物质。
术语“靶向剂”指的是能够特异性或选择性地(即，非随机地)与所需的靶分子结合或杂交或另外相互作用的配体或分子。靶向剂的实例包括，但不限于，核酸分子(例如，RNA和DNA，包括配体结合RNA分子，如适配子、反义或核糖酶)、多肽(例如，抗原结合蛋白、受体配体、信号肽和疏水性跨膜结构域)、抗体(及其部分)、有机分子(例如，生物素、碳水化合物和糖蛋白)和无机分子(例如，维生素)。在此所述的纳米颗粒可以具有与其粘附的一个或多个各种各样的这样的靶向剂。
如在此所用的，术语“纳米颗粒”指的是具有约50nm至约1000nm范围直径的颗粒。纳米颗粒包括含有能够在患者体内释放的治疗剂或诊断剂的颗粒。术语“纳米颗粒”和“纳米胶体”在此可互换使用。
如在此所用的，“约”意指具有所述值左右±10％范围的数值。
如在此所用的，“治疗”指的是以对改善疾病(例如，在此所述的疾病)或其症状，或防止或减缓疾病(如在此所述的疾病)或其症状进展有效的量、方式(例如，给药时间表)和/或模式(例如，给药途径)来给予治疗。可以通过如下方式来证明这，例如，与疾病或其症状相关参数的改善，例如，改善至统计学显著程度或本领域技术人员可检测的程度。有效量、方式或模式可以根据患者而改变，并可以根据患者进行定制。通过防止或减缓疾病或其症状的进展，治疗可以防止或减缓患病或诊断患者体内的疾病或其症状引起的恶化。
如在此所用的，“固体”层指的是在纳米颗粒内的化合物与化合物的外部环境之间限定的坚实边界。例如，在此所述的纳米颗粒可以具有一个或多个固体聚合物层，其减少或限制外部分子进入在纳米颗粒核心的化合物中。
如在此所用的，术语“聚合物”指的是由重复单体组成的分子。这样的分子包括，但不限于，多肽、聚核苷酸、多糖或聚烷撑二醇。聚合物也可以是生物可降解和/或生物相容的。
术语“多肽”、“肽”和“蛋白质”在此可互换使用，并且指的是氨基酸残基的聚合物。术语适用于天然产生的氨基酸聚合物以及其中一个或多个氨基酸为非天然氨基酸的氨基酸聚合物。此外，这样的多肽、肽和蛋白质包括任何长度的氨基酸链，包括全长蛋白质，其中氨基酸残基通过共价肽键连接。
如在此所用的，“稳定的”意指在纳米颗粒制得后的至少六个月的时间段，大部分纳米颗粒在RT下以未悬浮的形式或作为干的丸剂保持完整。
如在此所用的，当提及化合物时为“可溶性差”的化合物，意指在含水介质中具有低于约10mg/mL，如低于约1mg/mL的溶解度的化合物。
如在此所用的，术语“药物”指的是用于预防、诊断、缓解、治疗或治愈疾病或病症的任何物质。
如在此所用的，“ζ电势”意指跨过围绕带电胶体纳米颗粒的离子层的电势，例如，带电的聚合物层。
如在此所用的术语“围绕”意指在至少一部分的药物或化合物或内部层周围包封、包围、环绕或延伸。
在此所述的方法部分地使用层层(LBL)包覆技术，来制备水溶性差的药物的稳定胶体。为此，使具有微米级颗粒大小的水溶性差的药物的含水悬浮液接受物理处理，如超声波处理或球磨研磨(碾碎)，以将单个颗粒的大小减小至纳米水平(例如，约25nm至约1000nm，约100nm至约500nm，或约100nm至约200nm)，然后通过在其表面上形成薄聚合物层(或几层)来将其稳定于溶液中。该聚合物层(或几层)防止物理处理停止后颗粒聚集，这导致稳定胶体分散体的形成，每个胶体颗粒中具有高药物含量(例如，超过约50％重量且至多约90％重量)。基于聚电解质复合方法形成聚合物层，例如，通过超声波处理形成药物纳米悬浮液时，在水溶性聚合物(聚阳离子或聚阴离子)的存在下将其培养以使其沉积在其表面上。然后通过加入另一种相反电荷的聚电解质来稳定第一个聚合物层，这另一种聚电解质与第一层形成坚实的静电复合物(即，“双层”)。这形成非常薄的外观，但围绕化合物的每个纳米颗粒的稳定的聚合物层或外壳。该外壳可以防止颗粒聚集，并可以在任何化合物颗粒的表面上容易和重复地形成。通过改变每种聚合物上的电荷密度或包覆循环的数量，可以制备具有不同表面电荷和不同聚合物涂层厚度的药物颗粒。这随后提供了控制药物从这些颗粒中释放出来的一种方式。
在每次吸收循环时相反电荷的交替最外层的形成是程序的一部分。线性聚阴离子和聚阳离子的交替装配通常为单个双层提供1-2nm生长步骤，而可以建立的多个双层可以为一个至数百个。
化合物
在此所述的纳米颗粒可以含有许多类型的化合物，如治疗性化合物或治疗剂。这样的治疗剂可以是，但不限于，类固醇、止痛药、局部麻醉药、抗生素剂、化疗剂、免疫抑制剂、抗炎剂、抗增殖剂、抗有丝分裂剂、血管生成剂、精神病药、中枢神经系统(CNS)药；抗凝血剂、纤维蛋白溶解剂、生长因子、抗体、眼药，以及这些物质的代谢产物、类似物、衍生物、片段，和纯化的、分离的、重组和化学合成形式，及其组合。
代表性的有用的治疗剂包括，但不限于，他莫西芬、紫杉醇、水溶性低的抗癌药、喜树碱及其衍生物，例如，拓扑替康和伊立替康、KRN 5500(KRN)、间-四苯基卟吩、地塞米松、苯二氮
Figure G2008800248419D00111
、别嘌呤醇、醋磺己脲、苯噻脞、氯丙嗪、甲氨二氮
Figure G2008800248419D00112
、氟哌啶醇、茚甲新、氯羟安定、甲氧补骨脂素、甲基强的松、硝苯吡啶、去甲羟安定、羟保泰松、强的松、强的松龙、乙嘧啶、苯茚满二酮、磺胺异噁唑、磺胺嘧啶、羟基安定、磺胺甲嘧啶、玫瑰树碱、用于光动力疗法的卟吩衍生物和/或三甲呋豆素，以及主流抗生素，包括青霉素组，氟化苯酚酮，以及第一代、第二代、第三代和第四代头孢菌素。这些药剂是可购得的，特别是从，例如，Merck & Co.，Barr Laboratories，Avalon Pharma和Sun Pharma。可溶性差的药物的纳米大小的胶体悬浮液可以提高药物溶解度和生物利用率。
其他有用的药剂是成像剂，如钆。
化合物以如下的比率从公开的纳米颗粒中释放出来：约9％的比率从一层纳米颗粒中释放出来，约7％的比率从两层(或单个双层)纳米颗粒中释放出来，约6％至约4％的比率从三层纳米颗粒中释放出来，或约3％的比率从四层(或两个双层)纳米颗粒中释放出来。
聚合物
可以通过将在此所述的化合物包囊在一层或多层聚合物中，形成限定的聚合物层来生产在此所述的纳米颗粒。在一些情况下，使用聚阳离子聚合物。这样的聚阳离子聚合物包括，但不限于，聚(丙烯胺)、聚(二甲基二丙烯氯化铵)聚赖氨酸、聚(氮丙啶)、聚(丙烯胺)，以及天然的聚阳离子，如葡聚糖胺、聚精氨酸、壳聚糖、明胶A和/或硫酸鱼精蛋白。在其他情况下，使用聚阴离子聚合物，包括，但不限于，聚(苯乙烯磺酸盐)、聚谷氨酸或藻酸、聚(丙烯酸)、聚(天冬氨酸)、聚(戊二酸)，以及具有相似离子基团的天然聚电解质，如硫酸葡聚糖、羧甲基纤维素、透明质酸、藻酸钠、明胶B、硫酸软骨素和/或肝素。这些聚合物可以合成、分离或商业获得。
在某些情况下，使用生物可降解的和/或生物相容的聚合物。这些包括，但不限于，基本上纯的碳素晶格(例如，石墨)，葡聚糖，多糖，多肽，聚核苷酸，丙烯酸酯凝胶，聚酐，聚(乙丙交酯)，聚四氟乙烯，聚羟基烷酸酯，交联藻酸酯，明胶，胶原，交联胶原，胶原衍生物(如琥珀酰化胶原或甲基化胶原)，交联透明质酸，壳聚糖，壳聚糖衍生物(如甲基吡咯烷酮-壳聚糖)，纤维素和纤维素衍生物(如纤维素醋酸酯或羧甲基纤维素)，葡聚糖衍生物(如羧甲基葡聚糖)，淀粉和淀粉衍生物(如羟乙基淀粉)，其他粘多糖及其衍生物，其他聚阴离子多糖及其衍生物，聚乳酸(PLA)，聚乙醇酸(PGA)，聚乳酸和聚乙醇酸的共聚物(PLGA)，丙交酯，乙交酯和其他聚酯，聚乙交酯同型聚合物，polyoxanones和聚草酸酯，聚(双(对-羧基苯氧基)丙烷)酐(PCPP)和癸二酸的共聚物，聚(1-谷氨酸)，聚(d-谷氨酸)，聚丙烯酸，聚(d1-谷氨酸)，聚(1-天冬氨酸)，聚(d-天冬氨酸)，聚(d1-天冬氨酸)，聚乙二醇，上述聚氨基酸与聚乙二醇的共聚物，多肽，如胶原样、丝样和丝-弹性蛋白样蛋白，聚己酸内酯，聚(烷撑琥珀酸酯)，聚(羟基丁酸酯)(PHB)，聚(丁烯二乙醇酸酯)，尼龙-2/尼龙-6-共聚酰胺，聚二氢吡喃，聚磷腈，聚(原酸酯)，聚(氰基丙烯酸酯)，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇，聚酪蛋白，角蛋白，肌球蛋白和纤维蛋白，硅橡胶或聚氨酯等。其他可以使用的生物可降解的材料包括天然衍生的聚合物，如阿拉伯树胶、明胶、葡聚糖、白蛋白、藻酸酯/淀粉等；或合成聚合物，无论是亲水性的还是疏水性的。该材料可以合成、分离和商购。
靶向剂
在一些情况下，在此所述的纳米颗粒包括靶向剂，其通过纳米颗粒的最外层附着、固定或缀合于纳米颗粒上。在某些情形下，靶向剂特异性地结合特定的生物靶。生物靶的非限制性实例包括肿瘤细胞、细菌、病毒、细胞表面蛋白、细胞表面受体、细胞表面多糖、胞外基质蛋白、胞内蛋白和胞内核酸。靶向剂可以是，例如，各种特异性配体，如抗体、单克隆抗体及其片段，叶酸，甘露糖，半乳糖和其他单-、二-和寡糖，和RGD肽。
在此所述的纳米颗粒和方法不限于任何特定的靶向剂，可以使用各种靶向剂。这样的靶向剂的实例包括，但不限于，核酸(例如，RNA和DNA)，多肽(例如，受体配体，信号肽，抗生物素蛋白，蛋白A和抗原结合蛋白)，多糖，生物素，疏水性基团，亲水性基团，药物和任何结合受体的有机分子。在一些情况下，可以将在此所述的纳米颗粒缀合于各种靶向剂中的一种、两种或多种。例如，使用两种或多种靶向剂时，靶向剂可以相似或不相似。在特定纳米颗粒中使用超过一种的靶向剂使得可以靶向多个生物靶或可以提高特定靶的亲和性。
可以以各种方式将靶向剂结合纳米颗粒。例如，可以用短(例如，直接偶联)、中(例如，使用小分子双功能连接物，如SPDP(PierceBiotechnology，Inc.，Rockford，IL))或长(例如，PEG双功能连接物(Nektar Therapeutics，Inc.，San Carlos，CA))连接将靶向剂与纳米颗粒的其他亚组分/成分结合(例如，共价或非共价结合)。或者，这样的靶向剂可以直接缀合于最外的聚合物层。
此外，用于生产在此所述的纳米颗粒的聚合物还可以结合反应基(例如，胺基，如聚赖氨酸，葡聚糖胺、硫酸鱼精蛋白和/或壳聚糖)。反应基使得可以进一步连接各种特异性的配体或报告基团(例如，125I、131I、I、Br、各种螯合基团，如DTPA，其可以装载报告重金属，如111In、99m-Tc、GD、Mn、荧光基团，如FITC、若丹明、Alexa和量子点)和/或其他部分(例如，配体，抗体和/或其部分)。还可以在在此所述的纳米颗粒的形成过程中将这些部分合并到聚合物外壳中。
作为靶向剂的抗体
在一些情况下，靶向剂是抗原结合蛋白或抗体或其结合部分。可以产生抗体以使得特异性靶向各种生物靶(例如，病原体、肿瘤细胞、正常组织)上的抗原或免疫原(例如，肿瘤、组织或病原体特异性抗原)。这样的抗体包括，但不限于，多克隆抗体；单克隆抗体或其抗原结合片段；改良抗体，如嵌合抗体，整形抗体、人源化抗体或其片段(例如，Fv、Fab’、Fab、F(ab’)2)；或生物合成的抗体，例如，单链抗体，单结构域抗体(DAB)，Fv，或单链Fv(scFv)。
制备和使用多克隆抗体和单克隆抗体的方法是本领域公知的，例如，见Harlow等，Using Antibodies：A Laboratory Manual：Portable Protocol I，Cold Spring Harbor Laboratory(1998年12月1号)。制备改良抗体和抗体片段(例如，嵌合抗体、整形抗体、人源化抗体或其片段，例如，Fab’、Fab、F(ab’)2片段)；或生物合成抗体(例如，单链抗体，单结构域抗体(DAB)，Fv，单链Fv(scFv)等)的方法是本领域已知的，并可以在以下文献中找到，例如见，Zola，Monoclonal Antibodies：Preparation and Use of Monoclonal Antibodies and Engineered Antibody Derivatives，Springer Verlag(2000年12月15日；第1版)。
在一些情况下，抗体识别肿瘤特异性抗原决定部位(例如，TAG-72(Kjeldsen等，Cancer Res.，48：2214-2220(1988)；U.S.5,892,020；5,892,019和5,512,443)；人癌抗原(U.S.5,693,763；5,545,530和5,808,005)；来自骨癌细胞的TP1和TP3抗原(U.S.5,855,866)；来自腺癌细胞的Thomsen-Friedenreich(TF)抗原(U.S.5,110,911)；来自人前列腺腺癌的“KC-4抗原”(U.S.4,708,930和4,743,543)；人结直肠癌抗原(U.S.4,921,789)；来自囊腺癌的CA125抗原(U.S.4,921,790)；来自人乳癌的DF3抗原(U.S.4,963,484和5,053,489)；人乳房肿瘤抗原(U.S.4,939,240)；人黑素瘤的p97抗原(U.S.4,918,164)；癌或血清类粘蛋白相关抗原(CORA)(U.S.4,914,021)；与人鳞状细胞肺癌反应但不与人小细胞肺癌反应的人肺癌抗原(U.S.4,892.935)；人乳癌糖蛋白中的T和Tn半抗原(Springer等，Carbohydr.Res.，178：271-292(1988))，MSA乳癌糖蛋白(Tjandra等，Br.J.Surg.，75：811-817(1988))；MFGM乳癌抗原(Ishida等，Tumor Biol.，10：12-22(1989))；DU-PAN-2胰腺癌抗原(Lan等，Cancer Res.，45：305-310(1985))；CA125卵巢癌抗原(Hanisch等，Carbohydr.Res.，178：29-47(1988))；和YH206肺癌抗原(Hinoda等，Cancer J.，42：653-658(1988))。
例如，为了靶向癌细胞，可以用叶酸、EGF、FGF和肿瘤相关抗原MUC1、cMet受体和CD56(NCAM)的抗体(或抗体片段)来修饰纳米颗粒。
可以使用的其他抗体识别特定的病原体(例如，侵肺军团菌(Legionella peomophilia)、结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis)、破伤风杆菌(Clostridium tetani)、流感嗜血杆菌(Hemophilus influenzae)、淋病奈瑟氏菌(Neisseriagonorrhoeae)、梅毒螺旋体(Treponema pallidum)、炭疽杆菌(Bacillus anthracis)、霍乱弧菌(Vibrio cholerae)、伯氏疏螺旋体(Borrelia burgdorferi)、白喉杆菌(Cornebacteriumdiphtheria)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、人乳头状瘤病毒、人免疫缺陷病毒、风疹病毒和脊髓灰质炎病毒)。
可以附着于在此所述的纳米颗粒上的抗体或配体包括，但不限于，IL2受体、补体系统蛋白C5、CD11a、CD20、TNF-α、T细胞CD3受体、T细胞VLA4受体、RSV的F蛋白、表皮生长因子受体、血管内皮生长因子、糖蛋白IIb/IIIa、CD52和表皮生长因子受体的抗体。
可以通过与聚赖氨酸或葡聚糖胺的最外层聚阳离子层中的游离胺基的标准共价结合来进行抗体于纳米颗粒上的附着(参见，例如，Torchilin等，(1987)Hybridoma，6：229-240；Torchilin等，(2001)Biochim.Biophys.Acta，1511：397-411；Masuko等，(2005)，Biomacromol.，6：800-884)。
例如，在聚阳离子/聚阴离子多层外壳的形成过程中，在装配的每个阶段，约50％的悬垂离子基团与之前的一层反应，而其他约50％游离在最外层中，提供了由给定表面电势所示的表面电荷。因此，最外层中胺或酸性反应基团的数量可以对应于聚合物中悬垂基团的一半，例如，对于100nm直径纳米外壳的最外层中的聚(赖氨酸)或聚(丙烯胺)，为3,000个悬垂胺基。蛋白质共价结合的标准方法是已知的，如通过胺基团的共价结合。该方法可以在以下参考文献中找到，例如，Protein Architecture：Interfacing Molecular Assemblies and Immobilization，编辑：Lvov等，(2000)第2章，第25-54页。
为了活化颗粒的聚合物涂层，可以将聚合物用于颗粒的最后一层，该颗粒具有游离的氨基、羧基、SH-、环氧-和/或可以直接或在初步激活后与配体分子反应的其他基团，例如，用碳化二亚胺、SPDP、SMCC和/或其他单-和双功能试剂来进行初步激活。
作为靶向剂的信号肽
在一些情况下，靶向剂包括信号肽。这些肽可以化学合成或使用已知技术克隆、表达和纯化。信号肽可以用来将在此所述的纳米颗粒靶向细胞内考虑周到的区域。在一些情形下，特异性氨基酸序列负责将纳米颗粒靶向细胞的细胞器和区室中。例如，信号肽可以将在此所述的纳米颗粒引导至线粒体中。在其他实例中，使用核定位信号。
作为靶向剂的核酸
在其他情况下，靶向剂是核酸(例如，RNA或DNA)。在一些实例中，设计核酸靶向剂以通过碱基配对与特定核酸(例如，染色体DNA、mRNA或核糖体RNA)杂交。在其他情形下，核酸结合配体或生物靶。例如，核酸可以结合逆转录酶、HIV的Rev或Tat蛋白(Tuerk等，Gene，137(1)：33-9(1993))；人神经生长因子(Binkley等，Nuc.AcidsRes.，23(16)：3198-205(1995))；或血管内皮生长因子(Jellinek等，Biochem.，83(34)：10450-6(1994))。可以通过已知的方法，如SELEX程序鉴定结合配体的核酸(参见，例如，U.S.5,475,096；5,270,163；和5,475,096；和WO97/38134；WO98/33941；和WO99/07724)。靶向剂还可以是结合特定序列的适配子。
其他靶向剂
靶向剂可以识别预选生物靶(例如，病原体、肿瘤细胞或正常细胞)上的各种抗原决定部位。例如，在一些情况下，靶向剂可以是靶向HIV(Wies等，Nature，333：426(1988))，流感(White等，Cell，56：725(1989))，衣原体(Infect.Immunol，57：2378(1989))，脑膜炎奈瑟氏菌，猪链球菌，沙门氏菌，腮腺炎，纽卡斯尔，呼肠孤病毒，仙台病毒和粘液病毒的唾液酸；和靶向冠形病毒，脑脊髓炎病毒和轮状病毒的9-OAC唾液酸；靶向巨细胞病毒(Virology，176：337(1990))和麻疹病毒(Virology，172：386(1989))的非唾液酸糖蛋白；靶向HIV的CD4(Khatzman等，Nature，312：763(1985))，血管活性肠肽(Sacerdote等，J.of Neuroscience Research，18：102(1987))和肽T(Ruff等，FEBS Letters，211：17(1987))；靶向牛痘的表皮生长因子(Epstein等，Nature，318：663(1985))；靶向狂犬病的乙酰胆碱受体(Lentz等，Science 215：182(1982))；靶向E-B病毒的Cd3补体受体(Carel等，J.Biol.Chem.，265：12293(1990))；靶向呼肠孤病毒的β-肾上腺素能受体(Co等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，82：1494(1985))；靶向鼻病毒的ICAM-1(Marlin等，Nature，344：70(1990))，N-CAM和髓磷脂相关糖蛋白MAb(Shephey等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，85：7743(1988))；靶向脊髓灰质炎病毒的脊髓灰质炎病毒受体(Mendelsohn等，Cell，56：855(1989))；靶向疱疹病毒的成纤维细胞生长因子受体(Kaner等，Science，248：1410(1990))；靶向大肠杆菌的低聚甘露糖；和靶向脑膜炎奈瑟氏菌的神经节苷脂GM1。
在其他情况下，靶向剂将根据公开内容的纳米颗粒靶向由致癌基因表达的因子。这些可以包括，但不限于，酪氨酸激酶(膜相连的和胞质形式)，如Src家族的成员；丝氨酸/苏氨酸激酶，如Mos；生长因子和受体，如血小板衍生生长因子(PDDG)，SMALL GTP酶(G蛋白)，包括ras家族，细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(cdk)，myc家族成员的成员，包括c-myc，N-myc和L-myc，以及bc1-2家族成员。
此外，维生素(脂溶性和非脂溶性维生素)可以用作靶向剂来靶向具有维生素受体或者吸收维生素的生物靶(例如，细胞)。例如，脂溶性维生素(如，维生素D及其类似物，维生素E，维生素A)和水溶性维生素(如维生素C)可以用作靶向剂。
治疗给药
在此所述的纳米颗粒可以用来治疗(例如，介导药物转移至)患病细胞和组织。在这点上，各种疾病顺应使用在此所述的纳米颗粒和方法的治疗。可以用主体纳米颗粒治疗的疾病的示例性非限制名单包括乳癌；前列腺癌；肺癌；淋巴瘤；皮肤癌；胰腺癌；结肠癌；黑素瘤；卵巢癌；脑癌；头颈部癌；肝癌；膀胱癌；非小细胞肺癌；宫颈癌；白血病；非霍奇金淋巴瘤，多发性硬化，成神经细胞瘤和成胶质细胞瘤；T和B细胞介导的自体免疫疾病；炎症疾病；感染；超增殖性疾病；艾滋病；变性疾病，心血管疾病，移植排斥等。在一些病例中，所治疗的癌细胞是转移性的。
在此所述的纳米颗粒的给药途径和/或方式可以根据所需的结果而改变。可以调节剂量方案以提供所需的响应，例如，治疗响应。
给药方法包括，但不限于，皮内、肌内、腹膜内、静脉内、皮下、鼻内、硬膜外、口服、舌下、脑内、阴道内、经皮、直肠、通过吸入或局部，特别是对于耳、鼻、眼或皮肤。给药方式留给医师来决定。
在一些情况下，将在此所述的纳米颗粒局部给药。例如，通过外科手术过程中的局部灌输，局部应用(例如，在霜剂或洗剂中)，通过注射，通过导管，通过栓剂或灌肠剂，或通过植入来实现这，所述植入物是多孔的、无孔的或凝胶状材料，包括膜，如sialastic膜，或纤维。在一些情形下，通过任何合适的途径将在此所述的纳米颗粒引入中枢神经系统、循环系统或胃肠道中，这些途径包括心室内、鞘内注射、脊旁注射、硬膜外注射、灌肠和通过注入外周神经附近。例如，可以通过连接贮存器如Ommaya贮存器的心室内导管来促进心室内注射。
本发明公开内容的特征还在于用于给药在此所述的纳米颗粒的装置。该装置包括，例如，一个或多个用于储存药物组合物的外壳，并可以将其构造成递送单位剂量的在此所述的纳米颗粒。
还可以采用肺部给药，例如，通过使用吸入器或喷雾器，并使用喷雾剂来配制，或通过灌注在碳氟化合物或合成的肺表面活性剂中。
在一些情况下，可以将在此所述的纳米颗粒在载体中递送，所述载体特别是脂质体(参见，Langer，Science 249：1527-1533(1990)和Treat等，Liposomes in the Therapy of Infectious Disease andCancer(传染病和癌症治疗中的脂质体)pp.317-327和pp.353-365(1989))。
在其他的情形下，可以在受控释放系统或持续释放系统中递送在此所述的纳米颗粒(参见，例如，Goodson，见Medical Applications of Controlled Release(受控释放的医学应用)vol.2，pp.115-138(1984))。可以使用Langer，Science 249：1527-1533(1990)的综述中讨论的其他受控或持续释放系统。在一种情况下，可以使用泵(Langer，Science 249：1527-1533(1990)；Sefton，CRC Crit.Ref.Biomed.Eng.14：201(1987)；Buchwald等，Surgery 88：507(1980)和Saudek等，N.Engl.J.Med.321：574(1989))。
在再一种情形下，可以将受控或持续释放系统置于在此所述的纳米颗粒的靶附近，将剂量减少至全身剂量的一部分。
将在此所述的纳米颗粒配制成包括合适量的生理学上可接受的赋形剂的药物组合物(参见，例如，Remington’s Pharmaceutical Sciences pp.1447-1676(Alfonso R.Gennaro编辑，第19版，1995))。这样的生理学上可接受的赋形剂可以是，例如，液体，如水和油，包括石油、动物、植物或合成来源的那些，如花生油、大豆油、矿物油、芝麻油等，生理学上可接受的赋形剂可以是盐水、阿拉伯树胶、明胶、淀粉糊、滑石、角蛋白、硅胶、尿素等。此外，可以使用助剂、稳定剂、增稠剂、润滑剂和着色剂。在一种情况下，给药于动物时，生理学上可接受的赋形剂是无菌的。在制造和贮存条件下，生理学上可接受的赋形剂应当是稳定的，并且应当能够对抗微生物的污染作用而得到保存。将在此所述的纳米颗粒静脉内给药时，水是特别有用的赋形剂。盐溶液以及含水葡萄糖和甘油溶液也可以用作液体赋形剂，特别是用于注射溶液。合适的生理学上可接受的赋形剂还包括淀粉、葡萄糖、乳糖、蔗糖、明胶、麦芽、大米、面粉、白垩、硅胶、硬脂酸钠、单硬脂酸甘油酯、滑石、氯化钠、脱脂奶粉、甘油、丙烯、乙二醇、水、乙醇等。合适的生理学上可接受的赋形剂的其他实例描述于Remington’s Pharmaceutical Sciences pp.1447-1676(Alfonso R.Gennaro编辑，第19版，1995)。如果需要，药物组合物还可以含有少量的润湿剂或乳化剂，或pH缓冲剂。
液体载体可以用于制备溶液、悬浮液、乳液、糖浆和酏剂。可以将在此所述的纳米颗粒悬浮于药物学上可接受的液体载体，如水、有机溶剂或两者的混合物中，或药物学上可接受的油或脂肪中。液体载体可以含有其他合适的药物添加剂，包括增溶剂、乳化剂、缓冲剂、防腐剂、调味剂、悬浮剂、增稠剂、色素、粘度调节剂、稳定剂或渗透压调节剂。用于口服和非肠道给药的液体载体的合适实例包括水(特别是含有在此所述的添加剂，例如，纤维素衍生物，包括羧甲基纤维素钠溶液)、醇(包括一元醇和多元醇，例如，乙二醇)及其衍生物和油(例如，分级的椰子油和花生油)。对于非肠道给药，载体还可以是油脂，如油酸乙酯和肉豆蔻酸异丙酯。液体载体可以是用于给药的无菌液体形式。用于加压组合物的液体载体可以是卤代烃或其他药物学上可接受的推进剂。
在其他情况下，在在此所述的纳米颗粒配制用于静脉内给药。用于静脉内给药的组合物可以含有无菌等渗含水缓冲液。组合物还可以包括增溶剂。用于静脉内给药的组合物可以任选包括局部麻醉剂，如利多卡因，以减轻注射部位的疼痛。可以在单位剂型中分开或混在一起提供成分，例如，作为密封容器中的冻干粉末或无水浓缩物，所述容器如表明活性剂量的安瓿或小药囊。在通过灌输给药在此所述纳米颗粒的情况下，例如，可以用含有无菌药物级水或盐水的输液瓶将其分散。在通过注射给药在此所述纳米颗粒的情况下，可以提供一安瓿注射用无菌水或盐水，使得可以在给药之前混合成分。
在其他情况下，可以通过身体表面或身体通道内衬，包括上皮和粘膜组织来给药在此所述的纳米颗粒。可以使用洗液、霜剂、泡沫、贴剂、悬浮液、溶液和栓剂(例如，直肠或阴道)中的在此所述的纳米颗粒来进行这样的给药。在一些情况下，可以使用经皮贴剂，其含有在此所述的纳米颗粒和载体，该对在此所述的纳米颗粒是惰性的，对皮肤无毒并允许用于全身吸收的药剂通过皮肤递送至血流中。载体可以采用多种形式，如霜剂或膏剂、糊剂、凝胶或封堵器。霜剂或膏剂可以是粘性液体或水包油型或油包水型半固体乳液。还可以使用分散于含有在此所述纳米颗粒的石油或亲水性石油中的吸附粉末的糊剂。可以使用各种封堵器来将在此所述的纳米颗粒释放至血流中，所述封堵器如覆盖含有在此所述的纳米颗粒(使用或不用载体)或含有在此所述纳米颗粒的混合物的贮存器的半渗透性膜。
可以以常规的栓剂形式通过直肠或阴道来给药在此所述的纳米颗粒。可以使用本领域已知的方法从传统的材料制得栓剂，所述材料包括可可脂，添加或不添加蜡质来改变栓剂的熔点，和甘油。也可以使用水溶性栓剂基料，如各种分子量的聚乙二醇。
使用本领域技术人员已知的标准临床技术来测定对于治疗病症或疾病有效的在此所述的纳米颗粒的量。此外，任选可以使用体外或体内测试来帮助鉴定最佳的剂量范围。待使用的精确剂量还取决于给药途径，待治疗的病症，病症的严重程度，以及与待治疗个体相关的各种身体因素，并可以根据健康护理医师的判断来决定。例如，在此所述的纳米颗粒的剂量各自的范围可以为约0.001mg/kg至约250mg/kg/体重/天，约1mg/kg至约250mg/kg体重/天，约1mg/kg至约50mg/kg体重/天，或约1mg/kg至约20mg/kg体重/天。可以在不同的时间段内给药相等的剂量，包括但不限于，约每2小时，约每6小时，约每8小时，约每12小时，约每24小时，约每36小时，约每48小时，约每72小时，约每周，约每两周，约每三周，约每个月和约每两个月。可以根据健康护理医师的判断来决定对应于整个治疗过程的给药数量和频率。
在一些情况下，在此所述的药物组合物是单位剂型的形式，例如，作为片剂、胶囊、粉末、溶液、悬浮液、乳液、颗粒或栓剂。在这样的形式中，可以将药物组合物细分成含有合适量的在此所述的纳米颗粒的单位剂量。单位剂型可以是包装的药物组合物，例如，包装的粉末、小瓶、安瓿、预先注满的注射器或含有液体的小袋。单位剂型可以是，例如，胶囊或片剂本身，或可以是包装形式的合适数量的任何这样的组合物。这样的单位剂型可以含有约1mg/kg至约250mg/kg，并可以以单个剂量或两个或多个分开的剂量来给予。
药盒
可以在药盒中提供在此所述的纳米颗粒。在一些情况下，该药盒包括(a)含有纳米颗粒的容器，和任选地(b)信息材料。该信息材料可以是描述性的、指导性的、销售或与在此所述的方法和/或纳米颗粒的使用相关的其他材料，例如，对于治疗益处。
药盒的信息材料不受其形式所限。在一些情况下，信息材料可以包括关于纳米颗粒的生产、纳米颗粒的分子量、浓度、有效期、批次或生产地点信息等的信息。在其他情形下，信息材料涉及给药纳米颗粒的方法，例如，以合适的量、方式或给药模式(例如，在此所述的剂量、剂型或给药模式)。该方法可以是治疗患病患者的方法。
在一些情况下，以印刷品来提供信息材料，例如，说明书，所述印刷品例如为印刷文本、图和/或照片，例如，标签或印刷的传单。还可以以其他形式来提供信息材料，如盲文、计算机可读材料、录像或录音。在其他情况下，药盒的信息材料是联络信息，例如，实际地址、email地址、网址或电话号码，其中药盒的使用者可以获得关于其中的纳米颗粒和/或它们在在此所述方法中的使用的基本信息。当然，还可以以任何形式的组合来提供信息材料。
除了纳米颗粒，药盒可以包括其他成分，如溶剂或缓冲剂，稳定剂或防腐剂。药盒还可以包括其他药剂，例如，第二种或第三种药剂，例如，其他治疗剂。可以以任何形式提供这些组分，例如，液体，干燥或冻干形式。这些成分可以是基本上纯的(尽管它们可以混合在一起或相互分开递送)和/或无菌的。在液体溶液中提供这些成分时，该液体溶液可以是含水溶液，如无菌含水溶液。作为干燥形式提供这些成分时，通常是通过加入合适的溶剂来进行重建。可以任选地在药盒中提供溶剂，例如，无菌水或缓冲液。
药盒可以包括一个或多个用于纳米颗粒或其他药剂的容器。在一些情况下，药盒含有分开的用于纳米颗粒和信息材料的容器、装置或区室。例如，可以将纳米颗粒装在瓶子、小瓶或注射器中，并且将信息材料装在塑料套或袋中。在其他情形下，药盒分开的元件包含在单个分开的容器内。例如，可以将纳米颗粒装在已经粘贴了标签形式的信息材料的瓶子、小瓶或注射器中。在一些情况下，药盒可以包括多个(例如，一包)单独的容器，每个含有一个或多个单位剂型(例如，在此所述的剂型)的纳米颗粒。容器可以包括单位剂量，例如，包括纳米颗粒的单位。例如，药盒可以包括多个注射器、安瓿、箔袋、泡罩包装或医疗器械，例如，每个含有单位剂量。药盒的容器可以是气密的、防水的(例如，对水分或蒸发的变化不渗透)和/或避光的。
药盒可以任选地包括适于纳米颗粒给药的装置，例如，注射器或其他合适的递送装置。可以提供预先装载了纳米颗粒的装置，例如，在单位剂量中，或该装置可以是空的，但适于装载。
通过以下的实施例来进一步说明本发明。提供实施例只是为了说明的目的。不应将它们解释为以任何方式来限制本发明的范围或内容。
实施例
实施例1
难溶性药物的稳定纳米胶体的制备
制得难溶性药物的稳定胶体，以提高它们的增溶作用和生物利用率。为此，使用高功率超声波处理难溶性药物水分散体，同时使用LbL-纳米涂层。这种涂层逆转并增强颗粒表面电荷，其防止药物的再聚集并可以获得越来越小的药物胶体(与超声波处理时间成比例)。
同时应用高功率超声波处理和带相反电荷的聚电解质的吸附导致不溶性药物粒径在下列方法中系统地降至纳米等级(图1A中用示意图描绘了)。超声波能量最初分裂和破碎大体积药物，并且聚电解质立即固定这种细分的药物，防止碎片再聚集。较长的超声波处理时间获得越来越小的颗粒(至约100nm直径)，由于吸附的聚电解质单层，其在水中是稳定的。通过层层(LbL)构造(聚阳离子和聚阴离子的交替吸附)进一步形成组织化的多层外壳导致形成了约5nm至约30nm的较厚的外壳，其控制了药物释放比率。
A.方法
材料和仪器
在这些实验中使用了难溶性的但有效的抗癌药物他莫西芬(TMF)和紫杉醇(PCT)(溶解度低于1μg/mL)。用于LbL装配的所有聚电解质都以2mg/mL浓度来使用。将聚(丙烯胺盐酸盐)(PAH)、FITC标记的PAH和聚(二甲基二丙烯胺氯化铵)(PDDA)用作带正电的聚电解质。将聚(苯乙烯磺酸钠)(PSS)用作带负电荷的聚电解质。将去离子水和pH7.4的PBS用作溶剂。使用Ultra Sonicator 3000(Misonix Inc，Farmingdale，NY)在3-18Wt下进行药物晶体崩解10-30分钟。为了防止样品在超声波处理过程中过热和保持温度在20-30℃范围内，使用液氮来冷却样品管。使用Quartz Crystal Microbalance(9MHz QCM，USI-System，日本)测量聚电解质多层的厚度。使用ZetaPlus微量电泳(Brookhaven Instruments)进行了表面电势(ζ电势)和粒径测量。将场发射扫描电子显微镜(Hitachi，2006)用于颗粒成像。还使用了激光扫描共焦显微镜(来自Leica Microsystemis Inc.的LeicaTCS SP2)来控制外壳形成和监视胶体稳定性。
LbL装配和纳米颗粒的特性
最初，在加入任何聚电解质之前，在1mL体积中使用超声波处理将所有药物崩解，在18W下冷却至多30分钟。定期测量所形成的药物颗粒的大小。在加入第一层聚电解质之前，还进行了ζ电势读数。使用聚阳离子来形成第一个表面层，因为发现两种药物的药物纳米颗粒都带有固有的负电荷。然后将药物样品在14,000rpm下离心7分钟，洗涤并重悬浮于水或PBS中，以除去过量的聚电解质。然后进行ζ电势读数。使用聚阴离子聚合物重复涂层过程，但没有使用超声波处理。在添加每层后进行ζ电势测量。
在LbL装配后立即和48小时时获取所形成的胶体颗粒的图像，以分析所形成的胶体的稳定性。使用5μL-10μL所获得的胶体悬浮液制备干的药物，用于SEM成像。通过在50℃加热1小时或通过将其在RT贮存过夜来干燥裸露的硅片上的样品小滴。将药物胶体保持在小体积的饱和溶液中，以防止药物释放。
药物从浸没条件下的胶体颗粒的释放
为了测定不同的药物从使用LbL装配制得的胶体颗粒的释放比率，将使用不同数量的包覆循环制得的样品置于由醋酸纤维素膜制得的1mL水平扩散盒中。然后将样品在大体积的pH7.2的PBS中搅拌，以模拟在体内预期的浸没条件。通过HPLC测量释放药物的浓度。
配体部分与水溶性差的药物的LbL纳米胶体的连接
为了制备具有适于各种配体共价连接的“反应性”表面的纳米胶体，将含有游离氨基的PAH用于在药物颗粒上形成外层。在该系列的实验中，使用紫杉醇作为药物。将单克隆核小体特异性2C5抗体(mAb2C5)缀合至LbL紫杉醇纳米颗粒。该抗体通过结合癌细胞表面的核小体识别多种癌细胞(参见，Iakoubov等，Oncol.Res.9(1997)439-446；和Iakoubov等，Cancer Detect.Prev.22(1998)470-475)。以两个步骤缀合抗体(图1B)。在第一个步骤中，使用1-乙基-3-碳化二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基磺基琥珀酰亚胺(磺基-NHS)激活mAb2C5上的羧酸基团，给予抗体胺反应性。在第二个步骤中，将活化的抗体加入用含聚氨基PAH聚合物包覆的LbL紫杉醇纳米颗粒中。所有反应在HBS，pH7.4，4℃下进行，在氩气的存在下进行连续搅拌。在12rpm下将修饰的颗粒离心10分钟，使用PBS重悬浮两次来除去未缀合的抗体。
通过反相色谱HPLC来测量纳米颗粒制剂中的紫杉醇的量。使用装备有二极管阵列(Hitachi，日本)和Spherisorb ODS2柱，4.6mm×250mm(Waters，Milford，MA，USA)的AD-7000HPLC系统。在装载HPLC柱之前，用移动相溶解颗粒。用乙腈/水(65∶35％，v/v)以1.0mL/分钟洗脱柱。在227nm处检测了紫杉醇峰。注射体积是50μL。所有样品一式三份进行分析。
LbL药物纳米颗粒表面上的抗体活性保存
为了证实与LbL-紫杉醇纳米颗粒缀合后mAb 2C5比活性的保存，进行了标准ELISA。简而言之，用pH7.4，TBS中的40μg/ml聚赖氨酸溶液预处理ELISA平板，用50μL的40μg/ml核小体(牛胸腺核酸组蛋白的水溶性级分，Worthington Biochemical，Lakewood，NJ)包覆并在RT下培养1小时。然后用0.2％酪蛋白，0.05％Tween 20在TBS(酪蛋白/TBS)，pH7.4中漂洗平板。向这些平板中，加入含有mAb2C5的样品的系列稀释液并在RT下培养1小时。根据制造商的推荐，用酪蛋白/TBS将平板彻底洗涤并包覆辣根过氧化物酶山羊抗-鼠IgG缀合物(ICN Biomedical，Aurora，OH)、稀释。在RT下培养1小时后，用酪蛋白/TBS洗涤平板。通过其底物二氨基联苯胺(作为即可使用的溶液供应，Enhanced K-Blue TMB底物(Neogen，Lexington，KY)的降解来定量结合的过氧化物酶。使用Labsystems MultiscanMCC/340 ELISA读出器(Labsystems and Life SciencesInternational，UK)在492nm处分析所产生的颜色的强度。
靶向的紫杉醇LbL纳米颗粒的细胞毒性
使用MTT测试研究了对抗MCF-7和BT-20细胞的各种浓度的LbL-紫杉醇纳米颗粒的细胞毒性。根据制造商的实验方案使用了即可使用的MTT的CellTiterAqueous One溶液(Promega，Madison，WI)。将含有浓度高达200ng/mL的分散于Hank’s缓冲液中的紫杉醇的制剂加入生长于96孔平板中的细胞中，至约40％汇合。在37℃，5％CO2下培养48小时或72小时后，用Hank’s缓冲液将平板洗涤三次。接着，将100μl培养基和20μl CellTiter
Figure G2008800248419D00272
Aqueous One溶液加入平板中，并且将平板在37℃，5％CO2下培养1小时。然后通过使用ELISA平板读出器在492nm处测量MTT降解产物的颜色的强度来计算细胞存活率。将未处理的细胞认为是100％生长。
B.结果
LbL稳定的药物纳米颗粒和表面ζ电势
为了找到最佳的超声波处理条件，使用悬浮液中2mg/mL浓度的他莫西芬晶体进行最初的实验。如图2中所示，可以通过超声波处理的持续时间来控制粒径，并随着超声波处理时间的增加而降低。在18Wt下超声波处理30分钟后，获得约100nm的颗粒(在大小测量之前加入聚阳离子PDDA以防止颗粒再聚集)。对紫杉醇晶体使用相似的超声波处理条件时，也获得了约100nm的粒径。增加超声波处理时间没有进一步导致药物粒径的明显减小。
如图3中所示，正常水浴超声波处理后观察到没有他莫西芬的表面电荷，但就在2.5秒脉冲功率超声波处理后获得了强烈的负电荷。连续添加PAH和PSS层各自形成具有正电荷和负电荷的纳米颗粒。
图4描绘了PDDA/PSS连续吸附至他莫西芬核上的加工过程中测量的ζ电势值。加入PDDA后，最初负电荷的纳米颗粒再充电至约+45mV的正电势。超声波处理结束时，PDDA的加入形成了稳定的胶体溶液。然后在超声波处理存在下将聚阴离子PSS加入到PDDA包覆的他莫西芬纳米颗粒中，以进行LbL装配。将再一单层的PSS聚阴离子吸附添加到外壳中，再次将表面电势逆转至负值(-17mV)。接着，再次添加PDDA聚阳离子，这形成了为正电荷的他莫西芬颗粒(约+80mV)。第四层聚阴离子PSS的添加形成又为负电荷的他莫西芬。将交替的PDDA和PSS层添加至他莫西芬颗粒，直至形成由组织化的多层外壳包覆的他莫西芬纳米颗粒，多层外壳具有(PDDA/PSS)3组成(图4)。
超声波处理的紫杉醇最初也是负电荷的(图5)。用PAH或PDDA包覆紫杉醇时，表面电荷在超声波处理后逆转(图5)最后将聚阴离子PSS添加至紫杉醇/PAH纳米颗粒时，所得到的纳米颗粒具有负的ζ电势(图6)。在超声波处理下使用PAH和PSS交替添加的进一步装配形成具有ζ电势相应变化的纳米颗粒，直至形成具有(PAH/PSS)2组成的紫杉醇纳米颗粒(图6)。
在分开的实验中，在石英谐振器上使用PDDA/PSS或PAH/PSS装配的石英晶体微平衡(QCM)监控，测定单个聚阳离子/聚阴离子双层在干燥状态下具有1.5nm的厚度。因为聚电解质多层在水中的厚度加倍(参见，Decher，Science 227(1997)1232-1237；和Decher和Schlenoff(编辑)，Multilayer Thin Films：Sequential Assembly of Nanocomposite Materials(多层薄膜：纳米复合材料的连续装配)，Wiley-VCH，Weinheim，德国，2003)，估计(PDDA/PSS)3外壳在干燥状态下的厚度约为4.5nm，在水溶液中约为9nm。估计(PAH/PSS)2外壳在干燥状态下的厚度约为3nm，在水溶液中约为6nm。
纳米颗粒成像和一些特性
使用扫描电子显微镜(SEM)和共焦荧光显微镜来证实通过在此所述的LbL技术形成的纳米颗粒的大小。在2mg/mL PAH存在下将他莫西芬超声波处理20分钟后，获得主要为球形的纳米颗粒并具有120±30nm的直径(图7B和7C)。纳米胶体在水中是可溶的，因为在48小时后获取的SEM图像仍然显示出单独的未聚集的纳米大小颗粒(图7B和7C)。图8证明了加入第一层聚阴离子PSS没有导致他莫西芬的大小降低，即使在超声波处理20分钟后。
对于紫杉醇，产生具有(PAH/PSS)2外壳组成的纳米颗粒，其具有约87nm和约157nm的粒径(图9C和9D)。然后，观察到一些紫杉醇纳米颗粒聚集成约1.5μm直径的颗粒。将最初的紫杉醇浓度降至1mg/mL形成具有细长杆状形状的纳米颗粒，具有约50nm×约120nm的尺寸，其没有聚集。
将样品干燥后获得SEM图像，并且在干燥过程中，纳米颗粒变得部分聚集，如图7A中所示的。为了证明这种聚集是SEM样品沉淀的结果和纳米颗粒在水悬浮液中没有聚集，使用共焦荧光显微镜获得样品的图像。
通过用FITC-标记的PAH层包覆他莫西芬来制备他莫西芬颗粒。这些LbL包覆的他莫西芬颗粒在悬浮液中的荧光成像没有显示出任何聚集(图10)。用FITC-标记的PAH包覆的紫杉醇纳米颗粒也没有聚集。进行了通过PSS和PAH的交替连续吸附来进一步装配PAH包覆的他莫西芬纳米颗粒，以建立多层，其中用FITC标记最后的PAH层。图11描绘了他莫西芬纳米颗粒的共焦图像，证明了3层外壳内有效的LbL包囊。
在其他的实验中，在样品形成后2-7天获取SEM和共焦图像，证明了含水药物纳米胶体的稳定性。
已知干燥状态下的单聚合物层的厚度为约1.5nm，计算稳定的纳米胶体颗粒中的药物含量为约85％重量(对于具有三个PDDA/PSS双层涂层的他莫西芬颗粒)至约90％重量(对于具有双PAH/PSS层涂层的紫杉醇颗粒)。此外，在两周的观察过程中，两种药物的胶体悬浮完全稳定。
从LbL纳米颗粒中的药物释放
可以使用LbL技术通过改变纳米颗粒的厚度或组成来控制从聚合物稳定的胶体纳米颗粒中出来的药物释放比率。因此，在标准浸没条件下(pH7.4的PBS缓冲液)测量他莫西芬从含有2mg/mL他莫西芬并具有单个PDDA涂层或(PDDA/PSS)3涂层组成的LbL纳米胶体颗粒中的释放。使用指数近似的Peppas’模型(参见Peppas，Pharm.Acta Hlev.(1985)60：110-112)从实验数据产生曲线。如图12中所示的，随着外壳中聚电解质层数量的增加，观察到越慢的释放比率。在浸没条件下(pH7.4的PBS缓冲液)，未包覆的他莫西芬晶体(没用和使用超声波处理)在约2小时内溶解。估计PDDA-和(PDDA/PSS)3包覆的纳米颗粒在约10小时时溶解。对于紫杉醇获得相似的结果。使用含有不同聚阳离子和聚阴离子的LbL涂层并改变外壳的数量获得了较慢的释放比率。对于紫杉醇纳米颗粒观察到相似的结果(图13)。
LbL包覆的药物纳米颗粒的表面修饰和细胞毒性分析
为了证明衍生LbL-包覆的药物纳米颗粒的能力，如上所述，产生了具有一层PAH的含紫杉醇纳米颗粒。然后通过PAH的表面层将肿瘤特异性的mAb 2C5连接PAH包覆的紫杉醇纳米颗粒。如图14中所示，2C5修饰的LbL包覆的紫杉醇纳米颗粒特异性地识别靶抗原(即，核小体)。
如上所述，使用MCF-7细胞和BT-20细胞测定mAb 2C5修饰的含紫杉醇纳米颗粒的细胞毒性。将具有单层PAH但没用2C5修饰的紫杉醇纳米颗粒用作对照。在100ng/ml未修饰的紫杉醇纳米颗粒的存在下将MCF-7细胞培养48小时或72小时后，约95％的细胞是活的。然而，在100ng/ml 2C5修饰的含紫杉醇纳米颗粒的存在下培养MCF-7细胞时，将杀灭约30％的细胞。在30ng/ml的紫杉醇纳米颗粒的存在下培养BT-20细胞时，观察到相似的结果。
实施例2
间-四苯基卟啉和喜树碱的稳定纳米颗粒的制备
按照实施例1中所述的制备间-四苯基卟啉和喜树碱的LbL纳米颗粒。如图15中所示的，使用FITC标记PAH的涂层产生了间-四苯基卟啉纳米颗粒，其将表面电荷从负电荷逆转至正电荷。SEM证明了约83nm至约194nm的粒径(图15B)。
还制备了喜树碱的LbL纳米颗粒。进行了第一层聚阳离子涂层的优化。使用了三种聚阳离子(PAH、PEI和PDDA)和一种聚阴离子(PSS)。在具有和药物核心相同电荷的PSS的存在下，没有观察到粒径降低(图16)。所有聚阳离子能够减小粒径，并且使用聚赖氨酸处理获得了最小的颗粒。用阳离子聚L-赖氨酸超声波处理30分钟后的喜树碱SEM图像检测到约390nm的颗粒，而使用PSS的超声波处理形成较大的颗粒。
一些代表性的结果概括于以下的表1中。他莫西芬的释放时间约为6小时。
表1
实施例3
使用生物相容涂层制备紫杉醇的稳定纳米颗粒
按照实施例1中所述制备紫杉醇的LbL药物纳米，但是在涂层中使用了生物相容材料。用第一层硫酸鱼精蛋白(PS)接着随后的人血清白蛋白(HSA)涂层来制备含紫杉醇纳米颗粒。使用30分钟超声波处理+使用硫酸鱼精蛋白的LbL涂层来获得较小的纳米颗粒。
图17描绘了通过生物相容PS和HSA LbL的紫杉醇的ζ电势。如所证明的，在每次随后的各自添加PS和HSA后，电荷在正和负值之间变化。
为了测定紫杉醇从这些纳米颗粒的释放，测量了2小时内通过200nm膜的释放比率，如实施例1中所述。如图18中所示，在2小时时，从使用超声波处理的裸露紫杉醇释放出12.06％紫杉醇。从具有1层PDDA的颗粒释放出9.7％紫杉醇，而从具有两个(PS-HSA)双层的颗粒释放出7.41％紫杉醇，而从具有三个(PDDA-PSS)双层的颗粒释放出3.44％紫杉醇。
图19描绘了用3个双层生物相容PS和HSA包覆的紫杉醇在pH7.3的浸没条件下8小时的持续释放曲线。如所证明的，这些纳米颗粒持续释放超过500分钟。
等价物
应当理解尽管已经结合其详述描述说明了本发明，但之前的描述旨在说明而非限制本发明的范围，该范围是由所附权利要求的范围来限定的。其他方面、优点和改进在下列权利要求的范围之内。

Claims (25)

1.稳定的纳米颗粒，其含有：
(a)化合物；
(b)含有第一种聚合物的第一个限定的固体聚合物层，该第一层围绕所述化合物；和
(c)含有第二种聚合物的第二个限定的固体聚合物层，该第二层围绕所述第一层，
所述第一种聚合物和所述第二种聚合物具有相反的电荷，并且所述纳米颗粒具有约100nm至约500nm的直径。
2.权利要求1的纳米颗粒，其中所述化合物以约5％重量至约95％重量存在。
3.权利要求1的纳米颗粒，其中第一个聚合物层和第二个聚合物层具有约5nm至约30nm的总厚度。
4.权利要求1的纳米颗粒，其中第一种聚合物带正电荷，而第二种聚合物带负电荷。
5.权利要求1的纳米颗粒，其中第一种聚合物带负电荷，而第二种聚合物带正电荷。
6.权利要求1的纳米颗粒，其含有超过两个限定的、固体的、聚合物层。
7.权利要求1的纳米颗粒，进一步含有围绕第二个聚合物层的第三个聚合物层，该第三个聚合物层含有第三种聚合物，该聚合物具有与第二种聚合物相反的电荷。
8.权利要求7的纳米颗粒，其中第一种聚合物和第三种聚合物是相同的。
9.权利要求7的纳米颗粒，进一步含有围绕第三个聚合物层的第四个聚合物层，该第四个聚合物层含有具有与第三种聚合物相反电荷的聚合物。
10.权利要求1的纳米颗粒，其中用靶向剂修饰所述第二个聚合物层。
11.权利要求7的纳米颗粒，其中用靶向剂修饰所述第三个聚合物层。
12.权利要求9的纳米颗粒，其中用靶向剂修饰所述第四个聚合物层。
13.权利要求10的纳米颗粒，其中所述靶向剂是抗体。
14.权利要求1的纳米颗粒，其中该纳米颗粒不含有去污剂或表面活性剂。
15.权利要求1的纳米颗粒，其中所述化合物在约两小时内以7％的比率从纳米颗粒中释放出来。
16.权利要求12的纳米颗粒，其中所述化合物在约两小时内以3％的比率从纳米颗粒中释放出来。
17.纳米颗粒，其含有：
(a)化合物；和
(b)含有带相反电荷的聚合物的交替聚合物层的聚合物涂层，
该纳米颗粒具有约100nm至约500nm的直径。
18.权利要求17的纳米颗粒，其中该纳米颗粒含有两层或更多层电荷相反的聚合物。
19.权利要求17的纳米颗粒，其中所述化合物以约5％重量至约95％重量存在。
20.权利要求17的纳米颗粒，其中所述聚合物层具有约5nm至约30nm的总厚度。
21.制备稳定的纳米颗粒的方法，该方法包括：
对不溶于水的化合物进行超声波处理；和
在超声波处理存在下将第一种聚合物加入到所述化合物中，
以足以在所述化合物周围形成稳定的第一个聚合物层的浓度加入所述聚合物。
22.权利要求21的方法，其中在超声波处理后，在聚合物不存在下，所述不溶于水的化合物具有负电荷。
23.权利要求21的方法，其中加入到化合物中的聚合物具有正电荷。
24.权利要求21的方法，其中在约20℃至约30℃下进行超声波处理。
25.治疗肿瘤患者的方法，该方法包括将纳米颗粒以足以减小肿瘤大小或肿瘤细胞数的量给药于患者，其中该纳米颗粒含有：
(a)化合物；
(b)含有第一种聚合物的第一个限定的固体聚合物层，该第一层围绕所述化合物；和
(c)含有第二种聚合物的第二个限定的固体聚合物层，该第二层围绕所述第一层，
所述第一种聚合物和所述第二种聚合物具有相反的电荷，并且所述纳米颗粒具有约100nm至约500nm的直径。
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