CN102056628B

CN102056628B - 无机纳粒、其制备及用途

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Publication number: CN102056628B
Application number: CN2009801211030A
Authority: CN
Inventors: 劳伦特·莱维; 阿格尼丝·波迪艾尔; 安娜贝尔·洛伊特; 朱莉·马里尔; 科琳·德沃; 马蒂厄·杰曼
Original assignee: Nanobiotix SA
Current assignee: Nanobiotix SA
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: ES2602048T3; BRPI0913410B1; SG10201405288WA; MX2010013322A; HRP20181993T1; PL3150227T3; KR20110028616A; JP5734181B2; PL2300054T3; IL209625A; HRP20161465T8; JP2011524866A; NZ589888A; KR101639281B1; MA32453B1; LT2300054T; CA2727576A1; EP2300054B1; WO2009147214A3; AU2009254550B2

Abstract

本申请涉及可用于医疗卫生行业的新型可激发粒子。更具体来说，它涉及当用电离辐射例如X-射线、γ-射线、放射性同位素和/或电子束激发时能够产生电子和/或高能光子的粒子，及其在医疗卫生、特别是人类医疗卫生中的用途。本发明的粒子由含氧无机材料、特别是氧化物制成，所述材料具有足够密度，并可以在体外、离体或体内通过可控的外部激发进行激活，以便扰乱、改变或破坏靶细胞、组织或器官。本发明还涉及所述粒子的生产方法，以及包含它们的药物或医学装置组合物。

Description

无机纳粒、其制备及用途

发明领域

本申请涉及可用于医疗卫生行业的新型可激发粒子。更具体来说，它涉及当用电离辐射例如X-射线、伽马射线(γ-射线)、放射性同位素和/或电子束激发时能够产生电子和/或高能光子的粒子，及其在医疗卫生、特别是人类医疗卫生中的用途。本发明的粒子由含氧无机材料、特别是氧化物制成，所述材料具有足够密度，并可以在体外、离体或体内通过可控的外部激发进行激活，以便扰乱、改变或破坏靶细胞、组织或器官。本发明还涉及所述粒子的产生方法，以及包含它们的药物组合物。

背景技术

各种不同形式的辐射例如X-射线、伽马射线、UV射线、激光、微波、电子束以及例如中子和质子的粒子束，已被用于治疗与癌症相关的问题。一些所述辐射已与辐射敏感性分子组合，用于这样的应用中。电磁和电离辐射确实能够打破细胞的DNA分子，从而阻止所述细胞生长和分裂。这种效应主要是由于电离后发射的电子和/或高能光子(能量高于2KeV)所造成的损伤引起的。

术语“电离辐射”是指能够从原子或分子分离出(电离)至少一个电子的高能粒子或波。电离能力取决于单个粒子或波的能量，而不是它们的数量。如果单个粒子或波不具有足够能量，在最常见情况下大量的这种粒子或波将不会引起电离。

电离辐射的实例是高能β-粒子、光子、中子、电子和α-粒子。光波(光子)使原子或分子电离的能力在整个电磁波谱范围内是不同的。X-射线和伽马射线能电离几乎任何分子或原子；远紫外线能电离许多原子和分子；近紫外线和可见光能电离很少的分子；微波和无线电波是非电离辐射。

WO 2005/120590描述了一种粒子，其包含(i)含有吸收X-射线并发射UV-可见光能量的第一种无机化合物的核，以及(ii)在与水或氧接触后吸收UV-可见光能量并产生自由基的第二种无机或有机化合物。被激活的粒子将周围的氧转变成自由基，它们是高度反应性物质，在细胞中产生不可逆损伤。

US 2007/0274909涉及用于生物材料的成像或辐射处理的纳粒，其包含VUV或UV-C发射材料，所述材料吸收高能辐射并发射VUV或UV-C辐射。在该说明书中描述的VUV或UV-C发射材料有意或无意地、但系统地掺杂有激活剂，其目的是使所述VUV或UV-C辐射发射得以发生。但是，取决于掺杂剂在粒子中的定位或其在分散介质中的溶解性，掺杂剂可能伴有毒性增加。

US 6,955,639描述了使用金属纳粒、特别是金纳粒增强X-射线辐射效应的方法。

在本文中，本发明人提供了新的强有力的纳粒，它们与现有技术中描述的相比制备起来更容易和便宜，但是更重要和出人意料的是，它们与电离辐射组合时能够实现非常有效的靶细胞改变或破坏，正如在本文中所论述的。

本文描述的纳粒所显示出的另一个特点是它们在肿瘤内保留几天的能力，这在完整放疗治疗的情况下使纳粒和/或纳粒聚集体的注射次数降到最低。

发明概述

现在，本发明人已经发现，由含氧无机材料制成的(换句话说由单一无机材料制备的)、特别是氧化物制成的纳粒，其密度为至少7g/cm³、优选高于7g/cm³，特别是对于氧化物制成的纳粒来说密度高于7g/cm³并低于15g/cm³，使用它能够有效地扰乱、改变或破坏可能位于身体深部的靶细胞、组织或器官，特别是本文中定义为良性细胞或组织的异常细胞或组织，或患病细胞或组织例如恶变前或恶性细胞(癌细胞)或组织(肿瘤)，同时限制对周围健康组织的损伤。

这样的纳粒不需存在附加的不同化合物或材料就能产生所需治疗效应。特别是，本文描述的纳粒能够将入射的辐射直接转变成电子和/或高能光子的有效发射，产生随后的治疗效应。

与WO 2005/120590和US 2007/0274909中描述的纳粒相反，本发明的纳粒不需存在两种不同的化合物，其中一种是将X-射线转变成UV-可见光能量所必需的。具体来说，本发明的纳粒不包含下述的无机化合物，其目的是作为第一化合物吸收X-射线并将其转变成被第二化合物吸收的UV-可见光能量，进而造成细胞的不可逆损伤。这些纳粒也不是掺杂的或设计成在UV区特异性发光。

与金属纳粒相比，本发明的纳粒提供了在其表面上呈现羟基(OH)的优点，这使其在广pH范围下与任何极性环境相容。

与金属纳粒相比，本发明的纳粒、特别是由氧化物制成的纳粒，还提供了更容易制备的优点。使用本文中所描述的方法，可以获得具有高浓度纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液。

合成过程不需使用还原剂和/或螯合(络合)剂以防止所制备的粒子发生有害的聚集。在本文描述的方法中，向上面提到的悬液添加螯合(络合)剂仅仅是可任选的。

因此，一般来说，合成过程包括(同时或相继地)：化学元素在极性介质中的沉淀，所述化学元素(氧是无机材料结构的一部分)的结晶以及(如果需要的话)在生理介质中的稳定化。

本发明的纳粒也不需要靶向分子来集中进入靶细胞或组织。

增强渗透与滞留(“EPR”)效应确实造成了纳粒在通过静脉内途径(一种可能的给药途径)注射后的给定时间之后，在肿瘤块中的被动积累。确实已观察到肿瘤血管与正常毛细血管相当不同，它们的血管“渗漏性”促进了在正常组织中不常见的纳粒的选择性外渗。缺乏有效的肿瘤淋巴引流阻止了渗透出的纳粒的清除并促进它们的积累。因此本发明的纳粒在静脉内给药后能够成功靶向原发肿瘤以及转移的肿瘤。

本发明的纳粒也可以有利地通过肿瘤内途径给药，正如在实验部分中所证实的。

但是，本发明的纳粒或纳粒聚集体利于被生物相容涂层覆盖，使纳粒或纳粒聚集体在生理流体中在pH 6.5到7.5之间稳定，正如下文中进一步描述的。

因此，本发明的另一个优点是提供本身无毒性，但可以在适合情况下安全地用于功能性扰乱、改变或破坏靶细胞、特别是癌细胞的纳粒。所需的纳粒治疗效应事实上严格依赖于它们的激发，所述激发由其本身可以被专业技术人员在质量和量方面有利地控制并以定向、即局部化方式使用的电离辐射源所产生。

因此，本发明描述了一类新的粒子，其在适当情况下能够以定向方式用于任何动物、优选为哺乳动物、更优选为人类。本发明的粒子可以用于任何类型的组织或器官，不论是浅表的还是深部的。具体来说，本发明描述了当细胞暴露于电离辐射例如特别是X-射线、伽马射线、放射性同位素、离子束和/或电子束时，能够在体外、离体或体内诱导所述细胞改变或破坏的可激活粒子。

使用的策略在于将入射的电离辐射大部分转变成引起治疗效应的有效的电子和/或高能光子发射。通过使用本发明的由含氧无机材料制成的纳粒，其密度为至少7g/cm³、优选高于7g/cm³、特别是对于由氧化物制成的纳粒来说高于7g/cm³并低于15g/cm³，获得了这样的结果。

本发明的纳粒通过吸收来自电离辐射的能量进行激发或激活。这种吸收引起随后的级联现象，导致靶细胞改变或死亡。在这些现象中，电子和/或高能光子的发射在本发明的情形中是主要和关键的。

在本文中，本发明人证实了含氧无机材料，其密度为至少7g/cm³、优选高于7g/cm³、特别是对于由氧化物制成的纳粒来说高于7g/cm³并低于15g/cm³，在获得由靶细胞、组织或器官例如恶性细胞或组织的改变或破坏构成的所需治疗效应中的功效。

本发明涉及由含氧无机材料制成的产品或化合物，在这里是纳粒或纳粒聚集体，所述无机材料的密度为至少7g/cm³、优选高于7g/cm³，特别是对于由氧化物制成的纳粒来说，密度高于7g/cm³并低于15g/cm³。本文还公开了这样的化合物的制备方法。

本发明的目的是使用本发明的纳粒或纳粒聚集体改变、破坏或消灭靶细胞、组织或器官。

本文所公开的具体实施方案涉及使用纳粒或纳粒聚集体制备药物组合物，所述药物组合物用于当动物中的靶细胞暴露于本文所述的电离辐射时改变、破坏或消灭所述细胞，其中纳粒由含氧无机材料制成，所述无机材料的密度为至少7g/cm³、优选高于7g/cm³，特别是对于由氧化物制成的纳粒来说，密度高于7g/cm³并低于15g/cm³，并且还涉及相应的治疗方法。

在本文中，具体公开了用于治疗癌症的本发明的产品、特别是纳粒或纳粒聚集体。

另一个实施方案是基于组合物，特别是在治疗或诊断中使用的药物组合物，其包含例如上文中定义的或可以通过上面提到的方法获得的产品。这样的组合物优选采用可注射制剂的形式。

本文公开了药物组合物，特别是正如从所有描述中可以明显看出的，目的是当哺乳动物中的靶细胞暴露于电离辐射时改变或破坏所述靶细胞的药物组合物，所述药物组合物包含纳粒或纳粒聚集体及可药用载体或赋形剂，其中纳粒由含氧无机材料制成，所述无机材料的密度为至少7g/cm³、优选高于7g/cm³，特别是对于由氧化物制成的纳粒来说，密度高于7g/cm³并低于15g/cm³，并且其中纳粒或纳粒聚集体优选覆盖有生物相容涂层。

另一个实施方案涉及使用本发明的纳粒或纳粒聚集体，在所述纳粒或纳粒聚集体暴露于辐射、特别是本文中所定义的电离辐射时，在动物中预防或治疗癌症或减轻癌症症状。

具体来说，本公开包含了通过向对象施用本发明的纳粒或纳粒聚集体或包含这种纳粒或纳粒聚集体的组合物，以及将所述对象暴露于辐射、特别是电离辐射，在对象中预防或治疗癌症或减轻癌症症状的方法，所述对象是动物、特别是哺乳动物、优选为人类。

另一方面，本公开提供了药剂盒，其包含任意一种或多种本文描述的产品，即纳粒、纳粒聚集体和组合物，以及为产品使用提供指导的标签说明。

附图说明

图1显示了在肿瘤内注射到带有HCT116肿瘤的Swiss裸鼠后，HfO₂纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液随时间的分布和分散。

在注射后第2和15天时在肿瘤上进行显微断层显像。

图2A和2B是HfO₂纳粒和纳粒聚集体的透射电子显微镜(TEM)图像，给出了纳粒形状的定性表征(比例尺＝200nm)。分析使用了JEOL100CX。

图2A显示了纳粒以及由纳粒形成的集合体，二者的形状都基本上为球形。

图2B显示了以不同方式制备的纳粒以及由所述纳粒形成的集合体，二者的形状都基本上为细长形。

图3显示了内化到细胞中的纳粒的透射电子显微镜(TEM)照片。HCT116培养物没有用(对照)以及用5和100μM HfO₂纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液处理24小时(比例尺500nm)。

纳粒通过内体摄取。TEM研究清楚地显示纳粒以浓度依赖性方式通过内体进入细胞。取决于它们的设计和/或浓度，纳粒可以通过集合或单个的方式进入或穿透细胞。

图4：电磁波谱，其中突出了电离辐射。

图5A显示了HfO₂纳粒和纳粒聚集体的生物相容性悬液的灰度或反差值随其浓度的变化：

密度＞7的HfO₂：圆点

密度＜7的HfO₂：交叉点

分析使用X-射线显微断层显像(Skyscan 1076)进行，使用50kV源电压操作。

对于给定浓度来说，纳粒或纳粒聚集体的灰度(与它们的吸收速率或容量直接相关)最高时，纳粒或纳粒聚集体增加辐射诱导的细胞死亡的能力最高，如图5B中所示。

图5B显示了与对照比较，使用生物相容性HfO₂纳粒或纳粒聚集体与400μM的两种不同人类结肠癌细胞系温育而进行的克隆形成存活分析。

使用200keV X-射线辐射源(Tube Comet MXR-225/22-200kV/15mA/0.2mm Cu)，在放射敏感细胞系HCT116中2Gy辐射剂量后以及在放射抗性HT29细胞系中4Gy辐射剂量后，测定了SF_x(在X格雷下的存活分数)。平均值从两次不同实验产生。

图6：将含有HfO₂纳粒和/或纳粒聚集体的生物相容性悬液肿瘤内注射到带有HCT116肿瘤的Swiss裸鼠中(注射体积为肿瘤体积的20％到50％之间)。将所述小鼠的肿瘤进一步用与外部方式使用的辐射源[镭疗法装置铱-192源]连接的施用器进行局部辐射(2段时间，在本文中也称为2个部分，各4Gy；圆点)。

将同样的生物相容性悬液施用于对照组小鼠(注射体积为肿瘤体积的20％到50％之间)。所述对照组没有进行辐射(交叉点)。

将上面所述小鼠组与进行(三角形点)或未进行(菱形点)放疗的介质处理的小鼠进行比较。在辐射后25天的时间内，每周两次在每个组中监测肿瘤体积。

图7显示了带有HCT116肿瘤细胞的小鼠在辐射后21天时的照片：

图7A：小鼠在肿瘤内注射介质(无粒子)后用辐射处理

图7B：小鼠在肿瘤内注射纳粒后用辐射处理

图8显示了在不存在(阴性对照)或存在400μM HfO₂纳粒或纳粒聚集体的情况下，利用使用200keV X-射线发生器(Tube Comet MXR-225/22-200kV/15mA/0.2mm Cu)辐射过的HCT116(放射敏感模型)和HT29(放射抗性模型)癌细胞进行的克隆形成存活分析。辐射剂量在0到4Gy之间变化。

使用HCT116的阴性对照：交叉点

纳粒与HCT116：正方形点

使用HT29的阴性对照：菱形点

纳粒与HT29：圆点

图9显示了肿瘤内注射HfO₂纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液，然后用与使用镭疗法装置铱-192源的外部辐射相连的施用器对肿瘤进行2×4Gy或1×8Gy辐射后，HCT116肿瘤体积的演变。

从8只Swiss裸鼠计算平均值。

注射介质的对照组(无辐射，无纳粒)：菱形点

注射纳粒的组(无辐射)：交叉点

注射介质并进行1x8Gy辐射的组(无纳粒)：正方形点

注射介质并进行2x4Gy辐射的组(无纳粒)：三角形点

注射纳粒并进行1x8Gy辐射的组：空心圆点

注射纳粒并进行2x4Gy辐射的组：圆点

图10显示了在用或未用HfO₂纳粒或纳粒聚集体(浓度为800μM)进行为期24小时处理后测量到的细胞存活率。辐射剂量在0到6Gy之间变化。使用WST-1药剂盒读取存活率。每个点是三次实验的平均值。

用纳粒和辐射：三角形点

没有用纳粒但用辐射：正方形点

图11A显示了在不存在(阴性对照)或存在400μM HfO₂纳粒或纳粒聚集体的情况下，使用200keV X-射线发生器(Tube Comet MXR-225/22-200kV/15mA/0.2mm Cu)辐射过的HT1080(纤维肉瘤放射抗性模型)癌细胞进行的克隆形成存活分析。辐射剂量在0到4Gy之间变化。

使用HT1080的阴性对照：交叉点

纳粒与HT1080：正方形点

图11B显示了在不存在(阴性对照)或存在400μM HfO₂纳粒或纳粒聚集体的情况下，使用钴60源辐射过的HT1080(纤维肉瘤放射抗性模型)癌细胞进行的克隆形成分析。辐射剂量在0到4Gy之间变化。

使用HT1080的阴性对照：交叉点

纳粒与HT1080：正方形点

在作为对照的“人类成纤维细胞”(非癌细胞)上使用纳粒进行了类似的克隆形成分析，并显示出没有或只有非常轻度的影响。获得的结果与癌和正常细胞在辐射下的对应反应相比较时，显示出高的风险效益比。

图12A显示了使用密度为7.4g/cm³的HfO₂纳粒或纳粒聚集体(400μM)并在2Gy辐射后的细胞存活率(对照的％)(实施例10a)。

使用纳粒(HfO₂-参比/实施例3/d＝8.3)并且没有辐射：实心正方形点

使用纳粒(HfO₂-参比/实施例3/d＝8.3)并且进行辐射：空心菱形点

使用纳粒(HfO₂-L d＝7.4)并且没有辐射：实心三角形点

使用纳粒(HfO₂-L d＝7.4)并且进行辐射：空心圆点

图12B显示了使用密度为6.8g/cm³的HfO₂纳粒或纳粒聚集体(400μM)并在2Gy辐射后的细胞存活率(对照的％)(实施例10a)。

使用纳粒(HfO₂-E d＝6.8)并且没有辐射：实心三角形点

使用纳粒(HfO₂-E d＝6.8)并且进行辐射：空心圆点

图12C显示了使用密度为6.7g/cm³的HfO₂纳粒或纳粒聚集体(400μM)并在2Gy辐射后的细胞存活率(对照的％)(实施例10a)。

使用纳粒(HfO₂-V d＝6.7)并且没有辐射：实心三角形点

使用纳粒(HfO₂-V d＝6.7)并且进行辐射：空心圆点

图12D显示了使用密度为7.1g/cm³的CeO₂纳粒或纳粒聚集体(400μM)并在2Gy辐射后的细胞存活率(对照的％)(实施例10b)。

使用纳粒(CeO₂-W d＝7.1)并且没有辐射：实心三角形点

使用纳粒(CeO₂-W d＝7.1)并且进行辐射：空心圆点

图12E显示了使用密度为6.5g/cm³的CeO₂纳粒或纳粒聚集体(400μM)并在2Gy辐射后的细胞存活率(对照的％)(实施例10b)。

使用纳粒(CeO₂-S d＝6.5)并且没有辐射：实心三角形点

使用纳粒(CeO₂-S d＝6.5)并且进行辐射：空心圆点

图12F显示了使用密度为3.9g/cm³的TiO₂纳粒或纳粒聚集体(400μM)并在2Gy辐射后的细胞存活率(对照的％)(实施例10d)。

使用纳粒(TiO₂-5nm d＝3.9)并且没有辐射：实心三角形点

使用纳粒(TiO₂-5nm d＝3.9)并且进行辐射：空心圆点

图12G显示了使用密度为7.9g/cm³的PdO纳粒或纳粒聚集体(400μM)并在2Gy辐射后的细胞存活率(对照的％)(实施例10e)。

使用纳粒(PdO-A d＝7.9)并且没有辐射：实心三角形点

使用纳粒(PdO-A d＝7.9)并且进行辐射：空心圆点

图12H显示了使用密度为3.8g/cm³的TiO₂纳粒或纳粒聚集体(400μM)并在2Gy辐射后的细胞存活率(对照的％)(实施例10e)。

使用纳粒(TiO₂-P25 d＝3.8)并且没有辐射：实心三角形点

使用纳粒(TiO₂-P25 d＝3.8)并且进行辐射：空心圆点

图12I显示了使用密度为6.6g/cm³的CeO₂纳粒或纳粒聚集体(400μM)并在2Gy辐射后的细胞存活率(对照的％)(实施例10e)。

使用纳粒(CeO₂-D d＝6.6)并且没有辐射：实心三角形点

使用纳粒(CeO₂-D d＝6.6)并且进行辐射：空心圆点

图12J显示了使用密度为5.4g/cm³的Nd₂O₃纳粒或纳粒聚集体(400μM)并在2Gy辐射后的细胞存活率(对照的％)(实施例10e)。

使用纳粒(Nd₂O₃-Z d＝5.4)并且没有辐射：实心三角形点

使用纳粒(Nd₂O₃-Z d＝5.4)并且进行辐射：空心圆点

图12K显示了使用密度为5.6g/cm³的Eu₂O₃纳粒或纳粒聚集体(400μM)并在2Gy辐射后的细胞存活率(对照的％)(实施例10e)。

使用纳粒(Eu₂O₃-B d＝5.6)并且没有辐射：实心三角形点

使用纳粒(Eu₂O₃-B d＝5.6)并且进行辐射：空心圆点

图12L显示了使用密度为7.2g/cm³的WO₃纳粒或纳粒聚集体(400μM)并在2Gy辐射后的细胞存活率(对照的％)(实施例10e)。

使用纳粒(WO₃-C d＝7.2)并且没有辐射：实心三角形点

使用纳粒(WO₃-C d＝7.2)并且进行辐射：空心圆点

图13显示了以百分率表示的相对功效(诱导细胞死亡的能力)。所述相对功效反映出相对于生物相容性HfO₂纳粒或纳粒聚集体(参见实施例3)在800μM浓度下与只有放射治疗(没有纳粒)相比的细胞存活率(对照的％)，在实施例10中测试的粒子在800μM浓度下，在2Gy辐射后与只有放射治疗(没有纳粒)相比的细胞存活率(对照的％)。

区分出两组在功效方面具有显著差异的纳粒：

-密度＜7g/cm³：被测试纳粒的相对功效低于约55％

-密度≥7g/cm³：被测试纳粒的相对功效高于约80％.

图14显示出浓度约为5g/L、包含或不含HMP生物相容涂层的纳粒(参见实施例10e)的CeO₂-D、实施例10d)的TiO₂-5nm和实施例3的HfO₂)在不同条件下的稳定性或稳定性缺失：样品在水或在pH3或pH7的5％葡萄糖溶液中温育2小时(参见实施例11)。

图15显示了0.22μm过滤试验(参见实施例11)的结果：不同样品(实施例10e)的CeO₂-D、实施例10d)的TiO₂-5nm和实施例3的HfO₂)含有或不含HMP生物相容涂层(在水或在pH7的5％葡萄糖溶液中温育2小时)。浓度用g/L表示，过滤收率用％表示。

发明详述

本发明人出人意料地发现，由含氧无机材料、优选为含氧的结晶化无机材料、更优选为氧化物制成的纳粒，其中所述无机材料的密度为至少7g/cm³、优选高于7g/cm³，特别是对于氧化物制成的纳粒来说，密度高于7g/cm³并低于15g/cm³，能够增强目的是在动物中扰乱、改变或破坏异常细胞、组织或器官的局部辐射的治疗效应。

使用本发明的纳粒，第一次观察到了可以在体外强烈增加放疗功效(参见例如图5B、8、10、11A和11B)。

在本文中，本发明人提供了在注射本文所述纳粒后，当动物局部暴露于能够激活所述纳粒的低剂量辐射时，所述动物中的肿瘤尺寸减小并最终消失(完全消退)的证据(参见实验部分和图6、7和9)。

在本发明的精神中，术语“纳粒”或“纳粒聚集体”是指小尺寸的合成产物。它们的形状可以是例如圆形、扁平、细长、球形或椭圆形等。形状可以由生产方法决定或控制，并由本技术领域的专业人员根据所需应用进行调整。

粒子的形状对其性质没有重大影响。但是，形状可以影响粒子的“生物相容性”。因此，出于药代动力学原因，纳粒或纳粒聚集体的形状优选为基本上细长、球形或圆形的。球形或圆形是特别优选的。此外，具有相当均匀形状的粒子或纳粒聚集体是优选的。

在优选方式中，本发明的粒子或纳粒聚集体的尺寸典型地在约3nm到400nm之间，优选在约5、10、15或20nm到200nm之间，更优选在约20到100nm或约40nm到100nm之间。

事实上，理想的物体尺寸必须足够小，才能使它们在体内(组织、细胞、血管等)扩散而基本上不被巨噬细胞捕获(吞噬作用)并且不引起显著阻塞。有利的是，使用平均粒度小于100nm的粒子可以在人类中获得这样的效应。

聚集可能引起集合体结构中个体纳粒的融合。

为了限制纳粒与周围环境的相互作用，优选具有低比表面积的纳粒。出于本发明的目的，纳粒的比表面积为例如约10m²/g到80m²/g之间。比表面积优选在20到60m²/g之间。

本发明纳粒的惊人功效主要是由于它们的构成材料的性质，所述构成材料是含氧无机材料、优选为结晶化材料，其密度为至少7g/cm³、优选高于7g/cm³，特别是对于由氧化物制成的纳粒来说，密度高于7g/cm³并低于15g/cm³，特别是在8到14g/cm³或8到12g/cm³之间。这样的纳粒确实能够吸收电离辐射并发射足够量的电子和/或高能光子，特别是在使用低电离辐射时，使它们直接造成靶细胞、组织或器官的改变或破坏。应该指出，本发明也能有利地在高电离辐射下使用(参见图11B)。

对于在体外进行的应用来说，电离辐射剂量优选为约0.05格雷到6格雷之间所包含的剂量。

对于特别是离体或在体内局部进行的应用来说，剂量在0.05格雷以上到低于16或30格雷之间。根据现有实践，在人类中的总电离辐射在1.5格雷到高达约85格雷的范围。

投送的辐射总剂量可以按照不同的计划表提供，例如单一剂量、分割剂量、超分割剂量等。

正如在实验部分中所证实的，与标准放疗相比时，本文描述的被辐射过的纳粒提供了明显的疗效改进。

上面提到的无机材料优选为无机材料。在本发明的优选实施方案中，无机材料是氧化物。

氧化物是含有至少一个氧原子和至少第二种不同化学元素的化学化合物。所述不同化学元素可以在本文描述的用于制备纳粒或纳粒聚集体的方法中用作前体。在本发明的情况下，优选的氧化物是金属氧化物(M_xO_y)(参见《金属氧化物化学与合成——从溶液到固态》(Metal Oxide Chemistry and Synthesis-from solution to solid state)，Jean-Pierre Jolivet，Savoirs Actuels InterEditions/CNRS，1994年出版)以及金属钨酸盐(M_x(WO₄)_y)。

可以在本发明的情况中使用的金属氧化物可以选自元素周期分类表(门捷列夫周期表)的镧系元素的氧化物和化学(金属)元素的氧化物，特别是周期分类表的第5和6周期的金属元素的氧化物。

在本发明的情况中，可以使用的元素的实例如下所示：

-来自镧系元素的适合氧化物可以选自例如CeO₂、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃、Tb₂O₃、Dy₂O₃、Ho₂O₃、Er₂O₃、Tm₂O₃、Yb₂O₃、Lu₂O₃及其混合物；

-来自元素周期分类表的第6周期的金属元素的适合氧化物可以选自例如HfO₂、TaO₂、Ta₂O₅、WO₂、WO₃、ReO₂、OsO₂、IrO₂、PtO、PtO₂、HgO、Hg₂O、Tl₂O₃、PbO、Pb₂O₃、Pb₃O₄、PbO₂、PoO₂、Bi₂O₃及其混合物；

-来自元素周期分类表的第5周期的金属元素的适合氧化物可以选自例如NbO、RuO₂、Rh₂O₃、RhO₂、PdO、Ag₂O、AgO、CdO、In₂O₃及其混合物。

在本发明的情况中，钨酸盐(M_x(WO₄)_y)也可以用作含氧无机材料。

优选的钨酸盐可以选自例如FeWO₄、CuWO₄、MnWO₄、PbWO₄及其混合物。

在特定纳粒中氧化物与钨酸盐的混合物也是可能的。

正如前面指出的，本发明的纳粒必须由含氧无机材料制成，所述无机材料的密度为至少7g/cm³、优选高于7g/cm³，特别是对于由氧化物制成的纳粒来说，密度高于7g/cm³并低于15g/cm³，特别是在8到14g/cm³或8到12g/cm³之间。

密度是每单位体积V的质量m。在本发明的情况中，使用具有高密度的纳粒获得了改进的疗效。获得这种改进疗效所需的密度阈值，在本文中由本发明人鉴定为7g/cm³。应该理解，最高的密度是优选的。特别优选的密度是至少7.5g/cm³、优选至少8g/cm³、更优选至少8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5或14g/cm³。

纳粒或纳粒聚集体的密度使用Accupyc 1340比重计设备从约1g干燥粉末测定。

本文描述的纳粒优选由有效原子序数(Z_eff)为至少50、优选至少60或61、更优选至少65、66、67或甚至68的无机材料制成。

有效原子序数是与原子序数相似的术语，但是用于化合物(例如水)以及不同材料的混合物(例如组织和骨骼)而不是原子。有效原子序数计算了化合物或材料混合物的平均原子序数。它缩写为Z_eff。

有效原子序数通过获得化合物中每个原子的分数比例并将其乘以原子的原子序数来计算。用于有效原子序数Z_eff的公式如下：

Z_{eff} = \sqrt[2.94]{f_{1} \times {(Z_{1})}^{2.94} + f_{2} \times {(Z_{2})}^{2.94} + f_{3} \times {(Z_{3})}^{2.94} + . . .}

其中

f_n是与每种元素相关的总电子数的分数，并且

Z_n是每种元素的原子序数。

原子序数(也称为质子数)是在原子核中发现的质子的数量。它在传统上用符号Z表示。原子序数唯一地鉴别化学元素。在中性电荷的原子中，原子序数等于电子数。

一个实例是水(H₂O)，其由两个氢原子(Z＝1)和一个氧原子(Z＝8)构成。电子总数是1+1+8＝10。对应于两个氢的电子的分数是2/10，对应于唯一氧的电子的分数是(8/10)。因此，水的Z_eff是：

Z_{eff} = \sqrt[2.94]{0.2 \times 1^{2.94} + 0.8 \times 8^{2.94}} = 7.42

Z_eff参与纳粒的入射辐射吸收能力。

下面的表1提供了可用于本发明情况的化合物的实例，并确定了它们的相应密度和Z_eff。

表1：

氧化物	分子式	Z_eff	密度(g/cm³)
				氧化铈(IV)	CeO₂	53,40	7,2
氧化钕(III)	Nd₂O₃	56,40	7,2
				氧化钐(III)	Sm₂O₃	58,39	7,6
氧化铕(III)	Eu2O₃	59,38	7,4
				氧化钆(III)	Gd₂O₃	60,37	7,4
氧化铽(III)	Tb₂O₃	61,37	7,9
				氧化镝(III)	Dy₂O₃	62,36	7,8
氧化钬	Ho₂O₃	63,36	8,4
				氧化铒	Er₂O₃	64,35	8,6
氧化铥(III)	Tm₂O₃	65,34	8,6
				氧化镱	Yb₂O₃	66,34	9,2
氧化镥	lu₂O₃	67,33	9,4
				氧化铪(IV)	HfO₂	67,26	9,7
氧化钽(IV)	TaO₂	68,25	10,0
				氧化钽(V)	Ta₂O₅	67,24	8,2
氧化钨(IV)	WO₂	69,24	10,8
				氧化钨(VI)	WO₃	67,27	7,2
氧化铼(IV)	ReO₂	70,23	11,4
				氧化锇(IV)	OsO₂	71,23	11,4
氧化铱(IV)	IrO₂	72,22	11,7
				氧化铂(II)	PtO	75,46	14,1
氧化铂(IV)	PtO₂	73,21	11,8
				氧化汞(I)	Hg₂O	78,68	9,8
氧化汞(II)	HgO	77,45	11,1
				氧化铊(III)	Tl₂O₃	77,29	10,2
氧化铅(II)(铅黄)	PbO	79,45	9,6

钨酸盐	分子式	Z_eff	密度(g/cm³)
				钨酸铁	FeWO₄	61,1	7,5
钨酸铜	CuWO₄	60,8	7,5
				钨酸铅	PbWO₄	73,6	8,5

纳粒或纳粒聚集体密度和Z_eff越高，电离辐射的吸收越有效率。然后在辐射后电子和/或高能光子的发射被放大，从而增强了疗效。

在本文中，本发明人出人意料地突出了密度参数对光子和电子发射放大的基本原理和直接作用，正如本文中解释的，当密度达到并优选超过7g/cm³的阈值时，所述放大允许在哺乳动物中进行治疗性应用(参见实验部分)。关于HfO₂和CeO₂纳粒的实施例4、10a)和10b)进一步提供结果突出了针对常数Z_eff的密度的惊人影响。

有利地，本发明的纳粒或集合体是生物相容的，也就是说，它们可以安全地施用于动物机体、典型为哺乳动物、特别是人类，以提供其治疗效应。所述生物相容性可以通过例如构成粒子的化合物或材料的性质和/或通过任选的涂层来确保。

本发明的优选纳粒或集合体覆盖有生物相容性涂层。当本发明的纳粒和/或集合体通过静脉内(IV)途径施用于对象时，这样的生物相容性涂层特别有利于在以前描述的EPR效应的情形下优化纳粒和集合体的生物分布。需要纳粒或集合体的生物相容的完全涂层，特别是在IV情形下，以避免粒子表面与任何识别元件(巨噬细胞、调理素等)的相互作用。“完全涂层”意指存在能够在粒子表面上产生至少完整单层的非常高密度的生物相容分子。所述涂层导致纳粒或集合体的所谓“隐形效应”。

生物相容性涂层使得纳粒在生物相容性悬液例如生理流体(血液、血浆、血清等)、任何等渗介质或生理介质例如包含葡萄糖(5％)和/或NaCl(0.9％)的介质中，在pH 6.5到7.5之间稳定(参见实施例11和图14)，这是药物给药所需的。

这样的生物相容性涂层通过用表面处理剂处理纳粒来获得。

可以通过对0.22μm滤膜过滤之前和之后的纳粒悬液进行干燥提取物定量测量，来验证稳定性(参见实施例11和图15)。

有利的是，所述涂层保护粒子在体内的完整性，确保或增加其生物相容性，并便于其任选的官能化(例如用间隔分子、生物相容性聚合物、定向剂、蛋白等进行官能化)。本发明的特定纳粒事实上还包含定向剂，以允许它与靶细胞上存在的识别元件相互作用。一旦纳粒或集合体在肿瘤内积累后，这样的定向剂将发挥作用。因为定向剂的构象决定其与靶的相互作用，因此所述定向试剂的密度将被仔细地控制。它的高密度确实能够扰乱定向剂的构象并因此扰乱其被靶的识别(“叶酸定向的、阳离子脂质体介导的基因向弥散性腹膜肿瘤中的转移”(Folate-targeted，cationic liposome-mediated gene transfer intodisseminated peritoneal tumors.)；J A Reddy，C Abburi，H Hofland，S JHoward，I Vlahov，P Wils & C P Leamon；Gene therapy(2002)9p1542-1550/“药物载体的叶酸定向：数学模型”(Folate targeting ofdrug carriers：A mathematical model.)；Ketan B.Ghaghadaa，b，JustinSauld，e，ayaganesh V.Natarajanb，c，Ravi V.Bellamkondad，e，Ananth V.Annapragadaa，b，T.；Journal of Controlled Release 104(2005)113-128)。此外，高的定向剂密度可能有利于纳粒在脉管系统中循环的过程中被网状内皮系统(RES)清除。

生物相容性涂层可以由任何无定形或晶体结构构成。优选涂层允许小分子和自由基的扩散。具体来说，重要的是涂层允许水(或O₂)的通过，并优选允许其自由基形式的通过(生物相容性涂层在pH 6.5到7.5之间不溶解)。这可以通过使用多孔材料和/或通过添加具有低厚度并且多孔的涂层来实现。因此，涂层的典型孔隙度在约0.05到10nm之间，优选为0.1或0.2到5nm之间。典型的涂层厚度一般在约0.2到50nm之间，例如在约0.5到5nm或约10到40nm之间。

一般来说，涂层可以是不可生物降解或可生物降解的。出于本发明的目的，这两种选择都可以使用。

不可生物降解的涂层的实例是一种或多种材料或表面处理剂，选自网状或非网状、改性或未改性(例如聚甲基丙烯酸酯或聚苯乙烯)的二氧化硅、氧化铝、糖(例如琼脂糖)、磷酸盐、硅烷、两性离子化合物、脂类、饱和的碳聚合物(例如聚氧乙烯)和无机聚合物，及其组合。

可生物降解涂层的实例是例如一种或多种材料或表面处理剂，选自改性或未改性、天然或非天然的生物分子和改性或未改性、天然形状或非天然形状的生物分子聚合物。生物聚合物可以是磷脂、糖、寡糖或多糖，可以是多硫酸化或非多硫酸化的，例如葡聚糖。

上面提到的材料、化合物或表面处理剂可以单独或以组合、混合物或集合物使用，复合或非复合，共价或非共价，任选与其他化合物组合。此外，也可以使用任一种上述材料，所述材料是天然水溶或脂溶性的，或被人工改性而变成水溶或脂溶性的。

生物相容性涂层优选包含选自无机物质、金属物质、有机物质的化合物及其混合物或其组合，或由它们制成。

适合的无机物质可以选自氧化物、氢氧化物和羟基氧化物。无机物质可以包含例如硅、铝、锆、钙、镁和/或锡。

这样的物质可用于使纳粒带有正或负电荷，以调节所述纳粒与生物介质的相互作用。

例如，选自镁和钙的无机物质在pH7时将使纳粒表面带有正电荷。

例如，硅在pH7时可用于使纳粒表面带有负电荷。

适合的金属物质可以选自金、银和铂。

适合的有机物质可以是包含能够与本发明的纳粒相互作用的官能团以及赋予所述纳粒生物相容性的官能团的任何物质。

包含能够与纳粒相互作用的官能团的物质可以是例如羧酸盐(R-COO^-)、硫酸盐(R-SO₄ ^2-)、醇(R-OH)、硅烷(R-Si(OR)₃)、胺(R-NH₂)、季铵(R-NH₄ ⁺)、膦酸官能团(R-PO(OH)₂)或磷酸官能团(R-O-PO(OH)₂)。

包含能够赋予本发明的纳粒生物相容性的官能团的物质可以具有立体官能团和/或静电官能团。这种具有立体官能团的物质可以选自聚乙二醇(PEG)、聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺(聚(N-异丙基丙烯酰胺))、聚脲、生物聚合物或多糖例如葡聚糖、木聚糖、纤维素、胶原蛋白和两性离子化合物例如聚磺基甜菜碱等。

具有正静电官能团的物质可以是胺，例如氨基丙基三乙氧基硅烷或聚赖氨酸。

具有负静电官能团的物质可以选自磷酸盐(例如聚磷酸盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐等)、羧酸盐(例如柠檬酸盐或二羧酸，特别是琥珀酸)和硫酸盐。

涂层也可以包含不同官能团(或接头片段)，允许任何目的分子结合到粒子表面。

本发明的纳粒的典型实例是由HfO₂制成的纳粒，含有磷酸盐化合物例如三偏磷酸钠(STMP)或六偏磷酸钠(HMP)作为生物相容性涂层。

本发明的纳粒的另一实例是由HfO₂制成的纳粒，含有带有至少一个选自金属物质、聚乙烯、氧化物、胺、酸酐、磷酸根及其任何组合的官能团的硅烷作为生物相容性涂层。

本发明的另一个目的涉及例如上文中定义的纳粒或纳粒聚集体或其混合物的生产方法，包括：

-提供化学元素以允许制备含氧无机材料，所述材料的密度为至少7g/cm³、优选高于7g/cm³，特别是对于由氧化物制成的纳粒来说，密度高于7g/cm³并低于15g/cm³

-通过将所述化学元素在极性介质(例如水性溶液、醇溶液等)中沉淀并通过结晶，从所述化学元素制备纳粒或纳粒聚集体，以及任选地

-使用前面描述的表面处理剂对纳粒或集合体进行涂层。

在沉淀步骤中：

-优选有利地将pH调整到约7到14之间；

-优选有利地将前体(化学元素)浓度调整到约10^-3到3mol/l之间；

-优选有利地将离子强度调整到约10^-3mol/l到5mol/l之间，优选在约10^-3mol/l到3mol/l之间；

-优选有利地将温度调整到约20℃到350℃之间。

在任选进行涂层之前，优选通过例如热处理(这种处理可以随后跟有湿法或干法研磨的步骤)对无机材料进行结晶。沉淀和结晶步骤可以同时或相继进行。

可以进一步向极性介质添加螯合(络合)剂以帮助达到所需的结晶相、结晶度、粒子形状、粒度和/或密度。

结晶的材料也可以清洗(以除去任何杂质)和/或胶溶(以便将电荷带到无机粒子表面上，以赋予所述纳粒在给定pH下的稳定性)。

有利地，涂层步骤包括使纳粒或纳粒聚集体与前面定义的表面处理剂(在本文中也称为“涂料”)进行接触。

在具体实施方案中，产生生物相容性纳粒、纳粒聚集体或其混合物的悬液的方法包括下列步骤，优选依次为：

a)提供来自周期分类表的镧系或第5或6周期的化学元素作为前体，其能够形成含氧无机材料、特别是氧化物或钨酸盐，优选为氧化物，所述材料的密度为至少7g/cm³、优选高于7g/cm³，特别是对于由氧化物制成的纳粒来说，密度高于7g/cm³并低于15g/cm³，特别是在8到14g/cm³或8到12g/cm³之间，

b)通过优选调整介质的pH、温度、离子强度和/或前体浓度，以及任选添加络合剂，将步骤a)的前体在极性介质中沉淀，

c)任选通过热处理使沉淀物结晶，

d)任选清洗在步骤b)或c)结束时获得的悬液，以除去其中存在的任何杂质、盐和/或络合剂，

e)任选执行胶溶步骤，以便将电荷带到悬液中存在的纳粒或集合体的表面，以及任选地

f)对纳粒或集合体进行涂层。

使用上述方法获得的纳粒或纳粒聚集体悬液的pH可以用生理介质(pH 6.5到7.5之间)调整。

上述悬液在施用于对象之前可以进一步提交到配制步骤。

在具体实例中，生产纳粒或纳粒聚集体的方法，所述纳粒由HfO₂制成或包含由HfO₂制成的核心，优选依次包含下列步骤：

-用碱例如特别是四甲基氢氧化铵(TMAOH)沉淀铪前体的溶液(例如特别是HfCl₄或HfOCl₂溶液)，

-例如通过在50℃以上、优选为至少100℃进行热处理，同时任选搅拌悬液，对如此获得的无定形无机悬液进行结晶，

-任选对如此获得的结晶材料进行清洗和/或胶溶，

-任选通过将所述材料与前面定义的表面处理剂进行接触，对所述结晶材料进行涂层。

本发明的另一个目的是基于含有例如前文中所定义的和/或可以通过本文描述的方法获得的纳粒或集合体的任何组合物。尽管不是强制性的，但有利地，本发明的组合物中的粒子具有相当均匀的尺寸和形状。

本发明的具体目的涉及药物组合物，其包含例如上文中所定义的粒子或纳粒聚集体，以及任选的可药用赋形剂或介质。

本发明的另一个具体目标涉及诊断或成像组合物，其包含例如上文中所定义的粒子或纳粒聚集体，以及任选的生理可接受赋形剂或介质。

组合物可以采取固体、液体(粒子在悬液中)、气溶胶、凝胶、糊剂等的形式。优选的组合物采用液体形式。

使用的赋形剂或介质可以是任何用于这种类型应用的经典支持物，例如盐水、等渗溶液、无菌溶液、缓冲液等。它们也可以包含稳定剂、甜味剂、表面活性剂等。可以使用药物配制的已知技术将它们配制成例如安瓿、气溶胶、瓶剂、片剂、胶囊。

在本文描述的组合物中，纳粒的适合或理想浓度在约10^-3mg纳粒/克肿瘤到约100mg纳粒/克肿瘤之间，特别是在约5到50mg纳粒/克肿瘤之间。这包括不同的给药途径。

一般来说，液体形式的组合物包含0.05g/L到300g/L纳粒、0.05g/L到150g/L纳粒，优选为至少10g/L、20g/L、40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L、80g/L、100g/L、150g/L、200g/L或250g/L纳粒。

理想的是，在包含纳粒的悬液的干燥步骤后，测量干燥提取物。

本发明的组合物、粒子和集合体可用于许多领域，特别是在人类或兽医医学中。

本发明的目的是使用本文描述的纳粒或纳粒聚集体改变、破坏或消灭靶细胞、组织或器官。

在电离辐射、特别是X-射线、伽马射线、放射性同位素和/或电子束的作用下，纳粒被激发并产生电子和/或高能光子。

所述电子和/或高能光子在与周围介质、特别是水或O₂接触后，能够产生自由基和/或新的电离。

因此，取决于电离辐射的能量，粒子能够使组织破坏，和/或仅仅进行可视化，用于成像和/或诊断目的。

因此，本发明的具体目的是基于使用本发明的纳粒或纳粒聚集体来制备药物组合物，所述药物组合物目的是在动物中的靶细胞暴露于辐射、特别是电离辐射时改变、破坏或消灭所述细胞，并涉及相应的方法。

药物可以进一步包含与纳粒或纳粒聚集体不同的附加的治疗性化合物，其目的也是治疗癌症。

本发明的另一个具体目的是基于在体外、离体或体内诱导或引起靶细胞裂解、凋亡或破坏的方法，所述方法包含将细胞、特别是靶细胞与一种或多种例如上文中所定义的纳粒或纳粒聚集体接触一段足以允许粒子或集合体穿透到靶细胞内部或与所述细胞相互作用的时间，以及将细胞暴露于辐射，适合的辐射特别是电离辐射、优选为X-射线、γ-射线、放射性同位素和/或电子束，所述暴露诱导或引起所述靶细胞的裂解、凋亡或破坏。

靶细胞可以是任何病理性细胞，也就是说参与病理机制的细胞，例如增殖性细胞例如肿瘤细胞、狭窄性细胞(成纤维细胞/平滑肌细胞)或免疫系统细胞(病理性细胞克隆)。优选的应用是基于恶性细胞或组织的治疗(例如破坏或功能性改变)。

就此而言，本发明的具体目的是基于例如上文中定义的组合物、粒子或纳粒聚集体(与前面所定义的电离辐射组合)在生产目的是治疗癌症的药物组合物中的应用。

本公开还包涵例如上文中定义的组合物、粒子或纳粒聚集体在所述细胞暴露于辐射、特别是前面所定义的电离辐射时在动物中预防或治疗癌症或减轻癌症症状中的应用。

本发明的另一个具体目的是基于在体外、离体或体内诱导或引起癌细胞裂解或破坏的方法，所述方法包含将癌细胞与一种或多种例如上文中所定义的粒子或纳粒聚集体接触一段足以允许粒子或集合体穿透到癌细胞内部或与所述细胞相互作用的时间，以及将细胞暴露于辐射、特别是前文所定义的电离辐射，所述暴露诱导或引起所述细胞的裂解或破坏。

本发明的另一个目的涉及在对象或患者中预防或治疗癌症或减轻癌症症状的方法，所述方法包含在允许粒子或纳粒聚集体穿透到异常细胞内部或与所述细胞、特别是癌细胞相互作用的条件下，向患有癌症的患者施用例如上文中所定义的组合物、纳粒或纳粒聚集体，以及然后在激发源、特别是电离辐射源的存在下对对象进行治疗，引起患者的异常细胞的改变、扰乱或功能性破坏，从而预防或治疗癌症。

经典的癌症管理系统地提示了综合治疗(例如放疗与化疗的组合)的同时进行。

本文描述的在放疗情况下进行电离辐射的纳粒，可以与不同的癌症治疗方案结合使用。这样的方案可以选自外科、放射外科、化疗、包含施用细胞抑制剂、细胞毒性剂、定向疗法、疫苗、放射性核素特别是免疫放射性核素、和任何其他目的是治疗癌症的生物或无机产品的疗法。

出人意料的是，本文描述的纳粒也可以在只有放疗的情况下使用，增加了观察到的疗效。

本发明可用于治疗任何类型的恶性肿瘤，例如血液肿瘤或恶性瘤，以及实体肿瘤，特别是上皮、神经外胚层或间充质来源的。此外，纳粒可用于治疗经典使用和/或适用放疗的恶变前病变或特定的良性疾病。

在治疗的情形中，本发明适用于原发肿瘤或继发浸润、局域性或远处转移，并且也适用于预防的情形，以便避免中枢神经系统的继发恶性牵连，例如观察到的从黑素瘤、肺癌、肾癌、乳腺癌等的浸润(转移)。

纳粒可以在抗癌治疗期间的任何时间使用。它们可以例如作为新辅助剂(在癌症切除术外科干预之前)或作为辅助剂(在外科手术后)施用。

纳粒也可用于不能通过外科手术移除的晚期肿瘤。

正如本文中解释的，辐射可以在施用粒子后的任何时间，通过使用任何目前可用的放疗或射线照相术系统，在一个或多个场合使用。

本文描述的纳粒具体来说目的是治疗经典进行放疗治疗的癌症。具体来说，这样的癌症可以选自皮肤癌包括与AIDS相伴的恶性瘤、黑素瘤，中枢神经系统肿瘤包括脑、脑干、小脑、垂体、椎管、眼和眼眶，头颈部肿瘤，肺癌，乳腺癌，胃肠肿瘤例如肝和肝胆管癌症、结肠、直肠和肛门癌、胃、胰、食道癌，男性泌尿生殖肿瘤例如前列腺、睾丸、阴茎和尿道癌，妇科肿瘤例如子宫颈、子宫内膜、卵巢、输卵管、阴道和外阴癌，肾上腺和腹膜后肿瘤，不论位点的骨和软组织肉瘤，淋巴瘤，骨髓瘤，白血病，和儿科肿瘤例如肾母细胞瘤、神经母细胞瘤、中枢神经系统肿瘤、尤文氏(Ewing’s)肉瘤等。

粒子可以在广泛的总辐射剂量内激发。

针对任何疾病/解剖位点/患者所处疾病阶段/患者年龄(儿童、成人、老年患者)，确定了量和计划表(在单次剂量或在分割或超分割方案等的情形下的辐射计划和投送)，并构成了用于任何特定情况的护理标准。

辐射可以在施用粒子后的任何时间，通过使用任何目前可用的放疗或射线照相系统，在一个或多个场合施用。粒子可以通过不同途径施用，例如局部(特别是肿瘤内(IT))、皮下、静脉内(IV)、真皮内、动脉内、气道(吸入)、腹膜内、肌肉内或口服途径(经口)。粒子还可以腔内、例如在肿瘤切除术后肿瘤床的实际空腔内施用。

在适合时，可以进行重复注射或施用。

术语“治疗”是指为了校正异常功能、预防疾病、改善病理征兆例如特别是降低异常组织、特别是肿瘤的尺寸或生长、控制所述尺寸或生长、抑制或破坏异常细胞或组织、减慢疾病发展、延迟癌症发展以稳定疾病、减少转移的形成、疾病的消退或完全缓解(在例如癌症的情况下)等而执行的行动。

正如前面指出的，适合的辐射或激发源优选为电离辐射，并且可以有利地选自X-射线、伽马射线、电子束、离子束和放射性同位素或放射性同位素发射。X-射线是特别优选的激发源。

电离辐射典型为约2KeV到约25000KeV，特别是约2KeV到约6000KeV(LINAC源)或约2KeV到约1500KeV(例如钴60源)。

一般并且以非限制性方式来说，下列X-射线可以应用于不同情况中以激发粒子：

-2到50keV的浅表X-射线：用于激发靠近表面(穿透几毫米)的纳粒；

-50到150keV的X-射线：在诊断中但是也在治疗中；

-200到500keV、可以穿透6cm组织厚度的X-射线(中电压)；

-1000keV到25,000keV的X-射线(巨电压)。例如，用于治疗前列腺癌的纳粒的激发可以通过能量为15,000keV的5种聚焦的X-射线进行。

可选地，放射性同位素可以用作电离辐射源(称为镭疗法或近距治疗)。具体来说，可以地有利使用碘I¹²⁵(t1/2＝60.1天)、钯Pd¹⁰³(t1/2＝17天)、铯Cs¹³⁷和铱Ir¹⁹²。

带电粒子例如质子束、离子束例如碳、特别是高能离子束，也可以用作电离辐射源和/或中子束。

能量在4MeV到25Mev之间的电子束也可以用作电离辐射源。

特定的单色辐射源可用于选择性产生能量接近或对应于氧化物纳粒或纳粒聚集体的原子的所需X-射线吸收限的X-射线辐射。

优选，电离辐射源可以选自线性加速器(LINAC)、钴60和近距治疗源。

在诊断学领域，本发明的纳粒可以用作造影剂，用于检测和/或可视化任何类型的组织。因此，本发明的目的是例如上文中定义的组合物、粒子或纳粒聚集体与使用特别是射线照相装置的辐射相组合在产生目的是检测或可视化细胞、组织或器官的组合物中的用途。

术语“组合”是指当已经部分掺入本发明的纳粒的目标细胞、组织或器官被定义的源激发时，获得了所寻求的效果。但是，粒子和射线不是必需同时施用，也不必需按照相同的方案。

本公开还提供了包含任何一种或多种本文描述的纳粒或组合物的药剂盒。典型地，药剂盒包含至少一种本发明的纳粒或纳粒聚集体。一般来说，药剂盒还包含一个或多个容器，装有本发明的药物组合物的一种或多种成分。伴随这些容器，可以提供标签说明，其提供有使用产品的说明书，用于按照本发明的方法使用纳粒、纳粒聚集体或组合物。

在下面的实施例中，本发明的其他方面和优点将变得明显，提供这些实施例的目的是为了说明而不是为了限制。

实验部分

实施例1：密度大于7g/cm³的氧化铪(HfO₂)纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液，使用三偏磷酸钠作为涂层剂

向40g HfCl₄溶液加入四甲基氢氧化铵(TMAOH)溶液。TMAOH溶液的添加一直进行到最终悬液的pH达到7到13之间的pH。获得白色沉淀。

进一步将沉淀转移到压热釜中，并在120℃到300℃之间的温度下加热以进行结晶。在冷却后，将悬液用去离子水洗涤。

进行胶溶步骤以获得纳粒或纳粒聚集体的稳定悬液。

然后向胶溶的溶液添加三偏磷酸钠悬液(添加的三偏磷酸钠的量低于致死剂量(LD)50/5)，并将悬液的pH调整到6.5到7.5之间的pH。

对于体外实验来说，在该阶段使用0.22μm过滤器进行除菌步骤。

对于体内实验来说，可以在除菌步骤之前或之后使用5％葡萄糖进行配制步骤。

下表显示了由此获得的生物相容性纳粒或纳粒聚集体悬液的主要特征。

密度	形态(参见图2A)	比表面积(SS)，m²/g	平均水力学直径(Φ)，nm
				8.5	球形形状	20＜SS＜60	15＜Φ＜200

实施例2：密度低于7g/cm³的氧化铪(HfO₂)纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液，使用三偏磷酸钠作为涂层剂

向40g HfCl₄溶液加入四甲基氢氧化铵(TMAOH)溶液。TMAOH溶液的添加一直进行到最终悬液的pH达到1到5之间的pH。获得白色沉淀。

进行胶溶步骤以获得纳粒或纳粒聚集体的稳定悬液。

然后向胶溶化的溶液添加三偏磷酸钠悬液(添加的三偏磷酸钠的量低于LD50/5)，并将悬液的pH调整到6.5到7.5之间的pH。

密度	形态	比表面积(SS)，m²/g	平均水力学直径(Φ)，nm
				6.5	球形形状	20＜SS＜60	15＜Φ＜200

实施例3：密度高于7g/cm³的氧化铪(HfO₂)纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液，使用六偏磷酸钠作为涂层剂

进行胶溶步骤以获得纳粒或纳粒聚集体的稳定悬液。

然后向胶溶的溶液添加六偏磷酸钠悬液(添加的六偏磷酸钠的量低于LD50/5)，并将悬液的pH调整到6.5到7.5之间的pH。

对于体内实验来说，在除菌步骤之前或之后可以使用5％葡萄糖进行配制步骤。

密度	形态(参见图2A)	比表面积(SS)，m²/g	平均水力学直径(Φ)，nm
				8.3	球形形状	20＜SS＜60	15＜Φ＜200

实施例4：

使用实施例1和实施例2中制备的HfO₂纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液的细胞存活分析或在x格雷下的存活分数(SF_x)分析(图5B)。

材料与方法

在SF_x测定之前，确定每个结肠癌细胞系(放射敏感性HCT116和放射抗性HT29癌细胞)的铺板效率。将细胞铺板，使得每块板形成50到200个集落，并在37℃下温育3小时到过夜以允许贴附。然后将细胞用来自实施例1(密度等于8.5)和实施例2(密度等于6.5)两者的HfO₂纳粒或纳粒聚集体400μM进行处理，最大温育时间为24小时。

辐射使用200keV的辐射源(Tube Comet MXR-225/22-200kV/15mA/0.2mm Cu)进行，对于HT29癌细胞使用4Gy辐射，对于HCT116癌细胞使用2Gy辐射。在辐射后，将细胞在37℃下温育8天以上，然后用无水甲醇中0.5％结晶紫染色。只计数具有至少50个细胞的集落。SF_x通过下式确定：

SF_x＝[x剂量下的(集落数量)/x剂量下的(铺板细胞总数)]×铺板效率

结果：密度对放射敏感性或放射抗性细胞的影响

正如图5B中所示，与未处理的对照细胞相比，辐射对掺有或接触了来自实施例2的HfO₂纳粒或纳粒聚集体(密度等于6.5)的放射敏感性(HCT116)和放射抗性(HT29)癌细胞两者几乎均没有显著影响。但是，用来自实施例1的HfO₂纳粒或纳粒聚集体(密度等于8.5)处理癌细胞，在放射敏感性(HCT116)和放射抗性(HT29)癌细胞两者中均引起了辐射诱导的细胞死亡水平的显著增加。

实施例5：

使用来自实施例3的HfO₂纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液的克隆形成分析(图8)：

通过标准化的集落形成分析对细胞存活率进行定量。在将细胞与HfO₂纳粒或纳粒聚集体(400μM)温育最多24小时后，立即将玻璃培养皿转移到线性加速器。将细胞用不同的辐射剂量进行辐射(剂量率：1Gy/min，200keV：Tube Comet MXR-225/22-200kV/15mA/0.2mmCu，在室温下)。

对放射敏感性和放射抗性癌细胞两者的结果(图8)指示了纳粒的辐射增强比(ER)。HT29细胞对单独的4Gy剂量显示出1.60的ER，而HCT116细胞对同等剂量显示出1.33的ER。这些数据证明，纳粒与辐射的组合造成了与放射敏感性和放射抗性细胞系二者中细胞存活率降低相关的克隆形成抑制。

实施例6：

使用来自实施例3的HfO₂纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液的细胞存活率分析(图10)：

使用WST-1试剂盒，在用或未用纳粒(800μM)的情况下使用200KeV X-射线辐射(Tube Comet MXR-225/22-200kV/15mA/0.2mmCu)的不同辐射剂量(最高6Gy)进行24小时处理期后，测量细胞存活率。纳粒的效果显示在图10上。

与不含任何纳粒的对照相比，存在800μM纳粒导致细胞存活率降低。进行1Gy X-射线辐射的纳粒与进行3Gy X-射线辐射的对照(只进行放疗)相比，产生相似的功效。

单独使用纳粒时没有观察到毒性的迹象。

使用10种不同浓度进行的实验显示出一致的结果。

这清楚地证明了纳粒的剂量增强效应。出人意料的是，在低剂量放疗中观察到了有效性：这表明可以使用常规放疗方案来使用纳粒，但是也提供了一种预期，即有可能降低常用的放疗剂量而获得与通常治疗相似或更好的效果。

实施例7：

使用来自实施例3的纳粒生物相容性悬液肿瘤内注射后的纳粒分散(图1)：

向带有HCT116肿瘤的Swiss裸鼠肿瘤内注射纳粒悬液。纳粒在肿瘤中的驻留时间是至少15天，由于伦理学原因需要处死小鼠，因此不能进行更长时间的研究。此外，纳粒表现出高反差水平，可以容易地通过X-射线显微断层显像术检测。因此，在注射纳粒后第2和15天进行了显微断层显像术，以便评估产品从肿瘤的可能的渗漏。看起来，在2到15天之间在肿瘤中的分布保持相当，并且纳粒保留在肿瘤中(15天以上)。

实施例8：

使用来自实施例3的纳粒进行的纳粒在HCT116肿瘤模型中的性能研究(图6、7和9)：

向带有移植在体侧的HCT116肿瘤的Swiss裸鼠肿瘤内注射纳粒悬液。使用与使用镭疗法装置铱-192源的外部辐射相连的施用器，对肿瘤进行局部辐射。对靠近肿瘤的铱-192源的位置和停留时间进行最适化，以便向肿瘤投送每份4或8格雷的辐射剂量。将一组小鼠肿瘤内注射纳粒(注射体积为肿瘤体积的20％到50％之间)，并进行或不进行两份4格雷的辐射(注射后24和48小时)。

第二组肿瘤内注射纳粒(注射体积为肿瘤体积的20％到50％之间)，并进行或不进行单份8格雷的辐射(注射后24小时)。将4组小鼠与进行或未进行放疗的介质处理的动物进行比较。在每个组中，每周两次监测肿瘤体积。与只进行放疗的对照小鼠相比，纳粒引起了肿瘤的总体消退。在辐射后第20天进行的评估显示，在2X4格雷或1X8格雷辐射后的纳粒处理过的小鼠中，与使用同样计划表但只进行放疗的对照相比，肿瘤生长的抑制等于100％。

已证明，使用分次辐射与辐射参比组相比，具有更好的效益风险比。在这种情况下，使用低放疗剂量的分次方案是可以的。这样的方案与常规放疗方案相比，允许有更好的效益风险比。事实上，这种分次方案减少了使用常规方案时可以观察到的对健康组织的有害副作用，并产生等效或甚至更好的疗效。

实施例9：

使用来自实施例3的HfO₂纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液进行的克隆形成分析，使用了200keV X-射线源(Tube CometMXR-225/22-200kV/15mA/0.2mm Cu)或钴60源(图11A和11B)。

材料与方法

在细胞存活分析或x格雷下的存活分数(SF_x)之前，确定HT1080癌细胞系(放射抗性癌细胞)的铺板效率。根据处理将细胞以形成50到200个集落的密度铺板。当细胞贴附时，加入400μM来自实施例3的HfO₂纳粒或纳粒聚集体(密度等于8.3g/cm³)，最大温育时间为24小时。细胞辐射使用200keV辐射源(Tube Comet MXR-225/22-200kV/15mA/0.2mm Cu)(图11A)和钴60源(图11B)进行。在辐射后，将细胞在37℃下温育约8天，然后用结晶紫溶液固定并染色。只计数包含至少50个细胞的集落。SF_x使用下式确定：

结果：辐射对放射抗性细胞的影响

正如图11A和11B中所示，用来自实施例3的HfO₂纳粒或纳粒聚集体(密度等于8.3)处理癌细胞，在用200keV辐射源(Tube CometMXR-225/22-200kV/15mA/0.2mm Cu)或用钴60源辐射的放射抗性(HT1080)癌细胞中，导致辐射诱导的细胞死亡水平的显著增加。

结果显示了纳粒的辐射增强比(ER)。使用200keV源(Tube CometMXR-225/22-200kV/15mA/0.2mm Cu)时，对于单独的4-Gy剂量来说，HT1080细胞显示出ER为1.38，当使用钴60源时，对于同样剂量显示出ER为1。这些数据证明，使用低电离辐射能量源或高电离辐射能量源任一种时，纳粒造成被辐射的放射抗性HT1080细胞系的有利的克隆形成抑制。

上面的结果证实了密度高于7g/cm³的生物相容性氧化物纳粒或纳粒聚集体诱导已用能量辐射源、特别是高能辐射源辐射过的细胞(甚至放射抗性细胞)死亡的能力。

实施例10：

生物相容性氧化物纳粒或纳粒聚集体的密度对细胞存活率的影响

WST-1分析法允许根据细胞存活率进行纳粒或纳粒聚集体的功效筛选。在本文中测试了不同密度的生物相容性无机纳粒或纳粒聚集体。

在使用200keV源(Tube Comet MXR-225/22-200kV/15mA/0.2mmCu)的固定辐射剂量(2Gy)下用纳粒(从800μM向下直到3.125μM)或不用纳粒处理24小时时间，，然后进行96小时的后温育之后，测量细胞存活率。

使用生物相容性氧化物纳粒或纳粒聚集体(400μM)，在2Gy辐射后确定了所述纳粒或纳粒聚集体的细胞存活率和拟合曲线(参见图12A到L)。

在400μM下，当与单独的放疗处理(无纳粒)相比时，细胞存活率的降低超过20％(＞20％)被认为是相关的。事实上，当在克隆形成分析中使用所述生物相容性纳粒或纳粒聚集体时，它们能够对HCT116细胞系产生1.33的辐射增强比(ER)，而对HT29细胞系为1.60(参见实施例5)。

相反，在400μM下，当与单独的放疗处理(无纳粒)相比时，细胞存活率的降低小于或等于20％(≤20％)被认为是不相关的。事实上，当在克隆形成分析中使用所述生物相容性纳粒或纳粒聚集体时，辐射对放射敏感性(HCT116)和放射抗性(HT29)癌细胞两者几乎没有明显影响(参见实施例4)。

对于不同测试氧化物的制备方法的描述报告在a)到d)点中。商业纳粒描述在e)点中。密度值、400μM下的细胞存活率(与单独的放疗处理相比)和800μM下的相对功效，报告在下面的表中(参见a)到e)点)。

图12显示了使用纳粒或纳粒聚集体在2Gy辐射后的细胞存活率(对照的％)。

正如前面所解释的，图13显示了以百分率表示的相对功效率(诱导细胞死亡的能力)。所述相对功效率反映出相对于生物相容性HfO₂纳粒或纳粒聚集体(参见实施例3)800μM下与单独的放射治疗处理(没有纳粒)相比的细胞存活率(对照的％)，在实施例10中测试的粒子800μM下，在2Gy辐射后与单独的放射治疗处理(没有纳粒)相比的细胞存活率(对照的％)。

在本研究中进行的体外功效分析突出了氧化物密度的重要性，对于d≥7g/cm³来说具有阈值效应(参见图13)。

根据功效的显著差异可以区分出两组纳粒：

-密度＜7g/cm³：测试的纳粒的相对功效低于约55％

-密度≥7g/cm³：测试的纳粒的相对功效高于约80％。

a)密度范围从6.7直到8.3g/cm ³ 的氧化铪(HfO ₂ )纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液，使用六偏磷酸钠作为涂层剂

向40g HfCl₄溶液加入四甲基氢氧化铵(TMAOH)溶液。TMAOH溶液的添加一直进行到最终悬液的pH达到表2中所报道的所需pH值。

得到白色沉淀。

进行胶溶步骤以获得纳粒或纳粒聚集体的稳定悬液。

然后向胶溶的溶液添加六偏磷酸钠悬液(添加的六偏磷酸钠的量低于LD50/5)，并将悬液的pH调整到6.5到7.5之间。

正如从下面的表2明显看到的，通过仔细调节初始悬液的pH，可以调整HfO₂纳粒的密度。暴露于表2的每种氧化物的辐射过的细胞的存活率数据，分别显示在图12A、12B和12C上。

表2：

b)密度范围从6.5直到7.1g/cm ³ 的氧化铈(CeO ₂ )纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液，使用六偏磷酸钠作为涂层剂

CeO₂的合成由Zhou&Al.，Chem Mater，2003，15，378-382改造而来。

将Ce(SO₄)₂.4H₂O溶解在去离子水中以获得0.4M溶液。然后在室温下，在连续搅拌下逐滴加入氨溶液。氨溶液的添加进行到氨溶液与硫酸铈溶液的终体积比为1∶5。然后通过离心将得到的悬液用去离子水洗涤4次。

将最终的沉淀悬浮在去离子水中，得到pH4下的0.05M(CeO₂-1)或0.2M(CeO₂-2)的氧化铈前体溶液。将CeO₂-1和CeO₂-2溶液在180℃下进行24小时的水热处理。然后通过离心将样品用去离子水洗涤4次。每种样品最终在105℃下干燥并进行热处理。将CeO₂-1样品在700℃下煅烧1小时，CeO₂-2样品在900℃下煅烧1小时，以分别获得样品CeO₂-S和CeO₂-W。

进行胶溶步骤以获得纳粒或纳粒聚集体的稳定悬液。

正如从下面的表3明显看到的，通过仔细调节热处理的温度和持续时间，可以调整CeO₂纳粒的密度。暴露于表3的每种氧化物的辐射过的细胞的存活率数据，分别显示在图12D和12E上。

表3：

c)密度范围从2.7直到8.3g/cm ³ 的氧化铥(Tm ₂ O ₃ )纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液

将5g TmCl₃溶解在2M HCl中。然后向TmCl₃溶液加入四甲基氢氧化铵(TMAOH)溶液，直到pH达到7(Tm₂O₃-0)或8(Tm₂O₃-1)。得到白色沉淀。

将沉淀在压热釜中进行水热处理，即在120℃到300℃之间的温度下加热。然后通过离心将得到的悬液用去离子水洗涤，并在105℃下干燥过夜。

将粉末进行煅烧：

●Tm₂O₃：400℃，1h

●Tm₂O₃：600℃，1h

●Tm₂O₃：800℃，5mn

●Tm₂O₃：800℃，2h

正如从下面的表4明显看到的，通过仔细调节热处理的温度和持续时间，可以调整Tm₂O₃纳粒的密度。

表4：

d)密度低于7g/cm ³ 的氧化钛(TiO ₂ )纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液，使用六偏磷酸钠作为涂层剂

在轻柔搅拌下，将15mL TiCl₄逐滴加入到180mL 3M HCl溶液中。进一步加入120mL去离子水，使终体积达到215mL。使用3M NaOH溶液将溶液的pH逐渐调整到2。在60℃下加热24小时，溶液产生白色沉淀。进行胶溶步骤以获得纳粒或纳粒聚集体的稳定悬液。

暴露于表5的TiO₂氧化物的辐射过的细胞的存活率数据，显示在图12F上。

表5：

e)密度范围从3.8直到7.9g/cm ³ 的商业氧化物纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液，使用六偏磷酸钠作为涂层剂

所有氧化物纳粒或纳粒聚集体作为商业粉末(最高纯度等级)获得。

将粉末分散在水性溶液中，并进行超声处理以在溶液中有效分散。

进行胶溶步骤以获得纳粒或纳粒聚集体的稳定悬液。

暴露于表6的每种氧化物的辐射过的细胞的存活率数据，分别显示在图12G、12H、12I、12J、12K和12L上。

表6：

实施例11：

生物相容性表面涂层对使用六偏磷酸钠作为涂层剂的氧化钛 (TiO ₂ )、氧化铈(CeO ₂ )和氧化铪(HfO ₂ )纳粒或纳粒聚集体悬液的有效稳定性的重要性

为了在体内使用，可激活的纳粒或纳粒聚集体必须是生物相容的。生物相容性要求在生理介质中(6.5≤pH≤7.5)高度稳定，以避免在血液循环中的凝集并允许有效的生物分布(EPR效应)。因此，注射之前的先决条件是检查纳粒或纳粒聚集体悬液在生理条件中的稳定性。

因此，我们评估了带有或不带有HMP涂层的颗粒在水和葡萄糖(5％)中的稳定性。通过在不同介质中目测检测和使用0.22μm滤器的过滤收率，证实了稳定性。

结果：稳定性

将不具有HMP作为生物相容性表面涂层剂的纳粒悬液(来自实施例10d)的TiO₂-5nm、来自实施例10e)的商业CeO₂-D和来自实施例3的HfO₂-参比)——在pH3的胶溶悬液或pH7的悬液，配制在葡萄糖溶液(5％)中。pH 7的带有HMP涂层的纳粒悬液也配制在葡萄糖溶液(5％)中。每种悬液的纳粒浓度约为5g/L。将每种样品放置2小时，对纳粒在悬液中的稳定性的第一种辨别分析通过目测进行(图14)。

该第一种评估显示出，所有未涂层样品在pH3下在水和葡萄糖溶液(5％)中保持稳定，这是由于所有粒子具有接近pH6-7的等电点(IEP)，从而使粒子表面上存在正电荷所致。

通过将悬液(水或葡萄糖)的pH逐渐增加到最高7，观察到了纳粒的沉淀，此时pH接近IEP。使用HMP进行粒子涂层显著增加了在pH 7下、在水和葡萄糖溶液(5％)中的稳定性。

结果：过滤收率

截留值为0.22μm的滤器只允许良好游离的纳粒或纳粒聚集体通过。即使只发生非常少的凝集，粒子也将在滤器上积累并很快堵塞滤器。通过过滤之前与之后的平衡表来估算粒子浓度。

图15中显示的数据证实，生物相容性涂层的作用对于改进纳粒的表面性质和改进粒子在生理条件下的稳定性是绝对必需的。

Claims

1.纳粒或纳粒聚集体在制备用于在动物中的恶性细胞暴露于电离辐射时破坏所述恶性细胞的药物组合物中的应用，其中纳粒或纳粒聚集体由选自镧系元素的氧化物和周期分类表的第5和6周期的金属元素的氧化物的氧化物构成，所述纳粒或纳粒聚集体的密度为至少7g/cm³，并且其中纳粒或纳粒聚集体覆盖有生物相容性涂层，以提供生理流体中在pH6.5到7.5之间的纳粒稳定性。

2.权利要求1的应用，其中氧化物选自CeO₂、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃、Tb₂O₃、Dy₂O₃、Ho₂O₃、Er₂O₃、Tm₂O₃、Yb₂O₃、Lu₂O₃、HfO₂、TaO₂、Ta₂O₅、WO₂、WO₃、ReO₂、OsO₂、IrO₂、PtO、PtO₂、HgO、Hg₂O、Tl₂O₃、PbO、Pb₂O₃、Pb₃O₄、PbO₂、PoO₂、Bi₂O₃、NbO、RuO₂、Rh₂O₃、RhO₂、PdO、Ag₂O、AgO、CdO、In₂O₃。

3.权利要求2的应用，其中氧化物是HfO₂。

4.权利要求1的应用，其中纳粒或纳粒聚集体的尺寸在10到200nm之间。

5.权利要求1的应用，其中所述电离辐射选自X-射线、γ-射线、电子束和放射性同位素发射。

6.权利要求1的应用，其中电离辐射为2KeV到25000KeV。

7.权利要求6的应用，其中电离辐射为2KeV到6000KeV。

8.权利要求6的应用，其中电离辐射为2KeV到1500KeV。

9.权利要求1的应用，其中纳粒或纳粒聚集体由有效原子序数Z_eff为至少50的氧化物构成。

10.权利要求1的应用，其中纳粒或纳粒聚集体的形状基本上为球形。

11.权利要求1的应用，其中所述恶性细胞是来自肿瘤的细胞，所述肿瘤选自血液肿瘤和实体肿瘤。

12.权利要求1的应用，其中药物组合物还包含与纳粒或纳粒聚集体不同的、目的是治疗癌症的附加治疗化合物。

13.权利要求1的应用，其中所述动物是人类。