CN102123698B - 载体纳米颗粒和相关的组合物、方法和系统 - Google Patents

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Abstract

载体纳米颗粒，包括与含硼酸的聚合物结合的含多元醇的聚合物，被设计为具有面向该纳米颗粒的外部环境的含有硼酸的聚合物和相关的组合物、方法和系统。

Description

载体纳米颗粒和相关的组合物、方法和系统
相关申请的交叉参考
本申请要求2008年8月13日提交的名为《DeliverySystemUtilizingCouplingsBetweenPolyolsandBoronicAcids》的美国临时申请第61/188,855号的优先权，卷号CIT-5200-P的全部内容通过引用结合到本文中作为参考。
技术领域
本公开涉及载体纳米颗粒，尤其是涉及适合于传递感兴趣的化合物的纳米颗粒，和相关的组合物、方法和系统。
背景技术
将感兴趣的化合物有效地传递给细胞、组织、器官和生物已成为其中需要将各种大小和规格的分子传递到预定靶的生物医药、成像和其它领域中的挑战。
无论对于病理检查、治疗或者对于基础生物学研究，已知几种用于传递各种类别的一般与感兴趣的生物和/或化学活性相关的生物材料和生物分子的方法。
随着适合用作化学或生物作用剂(例如，药物，生物、治疗或成像剂)的数量升高，已证实适合于与各种复杂度、规格和化学性质的化合物一起使用的传递系统的发展是极具挑战的。
纳米颗粒是可用作以各种传递方法传递作用剂的载体的结构。存在几种纳米颗粒传递系统，其利用一系列不同的策略来包装、运输和传递作用剂至特异性靶。
发明内容
本文提供了纳米颗粒和相关的组合物、方法和系统，其在几个实施方式中提供了有效和特异性传递感兴趣的化合物的多功能工具。尤其是，在几个实施方式中，本文描述的纳米颗粒可用作运载和传递广泛的各种大小、规格和化学性质的分子至预定的靶的柔性系统。
根据第一方面，描述了包括含有多元醇的聚合物和含有硼酸的聚合物的纳米颗粒。在该纳米颗粒中，含有硼酸的聚合物与含有多元醇的聚合物结合，纳米颗粒被设计为将含有硼酸的聚合物面向纳米颗粒的外部环境。在纳米颗粒中，通过纳米颗粒可以运载一个或多个感兴趣的化合物，作为含有多元醇的聚合物和/或含有硼酸的聚合物的一部分或与其连接。
根据第二方面，描述了组合物。该组合物包括本文所述的纳米颗粒和合适的辅料和/或赋形剂。
根据第三方面，描述了将化合物传递到靶的方法。该方法包括将靶与本文所述的纳米颗粒接触(其中化合物被包括在本文所述的纳米颗粒的含有多元醇的聚合物或含有硼酸的聚合物中)。
根据第四方面，描述了将化合物传递到靶的系统。该系统至少包括能够通过可逆共价键互相结合的含有多元醇的聚合物和含有硼酸的聚合物，其被组装于本文所述的包括化合物的纳米颗粒中。
根据第五方面，描述了将化合物给药于受体的方法。该方法包括将有效量的本文所述的纳米颗粒给药于受体，其中该化合物被包括在含有多元醇的聚合物和/或含有硼酸的聚合物中。
根据第六方面，描述了将化合物给药于受体的系统。该系统至少包括能够通过可逆共价键互相结合的含有多元醇的聚合物和含有硼酸的聚合物，其被组装于连接根据本文所述的方法给药的化合物的本文所述的纳米颗粒中。
根据第七方面，描述了制备包括含有多元醇的聚合物和含有硼酸的聚合物的纳米颗粒的方法。该方法包括将含有多元醇的聚合物与含有硼酸的聚合物在可以使含有多元醇的聚合物与含有硼酸的聚合物结合的条件下接触一段时间。
根据第八方面，描述了几种含有硼酸的聚合物，其在本公开的随后部分会被详细说明。
根据第九方面，描述了几种含有多元醇的聚合物，其在本公开的随后部分会被详细说明。
本文所述的纳米颗粒和相关的组合物、方法和系统可用于几个实施方式，作为适合于运载各种大小、规格和化学性质的化合物的柔性分子结构。
本文所述的纳米颗粒和相关的组合物、方法和系统可用于几个实施方式，作为可提供被运载的化合物以保护从而免于降解、被免疫系统识别和由于与血清蛋白或血细胞的组合造成损失的传递系统。
本文所述的纳米颗粒和相关的组合物、方法和系统可用于几个实施方式，作为以空间稳定和/或将化合物传递至特异性靶(如组织、组织中的特异性细胞类型和甚至某些细胞类型中的特异性胞内位点)的能力为特征的传递系统。
本文所述的纳米颗粒和相关的组合物、方法和系统在几个实施方式中可被设计为以可控的方式释放运载的化合物，包括以不同的速率和/或时间控释同一纳米颗粒中的多个化合物。
本文所述的纳米颗粒和相关的组合物、方法和系统在几个实施方式中可被用于以与所属领域的某些系统相比的靶向过程中更高的特异性和/或选择性和/或增强的靶对化合物的识别来传递化合物。
本文所述的纳米颗粒和相关的组合物、方法和系统可在几个实施方式中用于与其中需要控制传递感兴趣的化合物的应用联合，包括但是不限定于就医学应用，如治疗、诊断和临床应用。其它的应用包括生物分析、兽医应用和除了动物的生物中传递感兴趣的化合物，尤其是植物。
在以下的附图和详细介绍和实施例中列出了本公开的一个或多个实施方式的细节。通过详细介绍、实施例和附图，和通过所附权利要求，其它的特征、目标和优势会变得显而易见。
附图说明
被整合到本说明书中并且构成其一部分的附图说明了本公开的一个或多个实施方式，并且与详细介绍和实施例一起用于解释本公开的原则和实施。
图1显示了纳米颗粒的图示和在没有硼酸的存在下相关的含有化合物的形成方法。A区显示了根据本文所述的实施方式的含有多元醇的聚合物((MAP，4)和感兴趣的化合物(核酸)的图示。B区显示了通过A区所示的含有多元醇的聚合物和化合物组装形成的纳米颗粒。
图2显示了根据本公开的一个实施方式的纳米颗粒和相关制造方法的图示。A区显示了根据本公开的一个实施方式的含有多元醇的聚合物(MAP，4)和含有硼酸的聚合物(BA-PEG，6)以及感兴趣的分子(核酸)。B区显示了通过A区所示的聚合物和化合物的组装形成的BA-聚乙二醇化的稳定的纳米颗粒。
图3显示了根据本文所述的实施方式的包括含有多元醇的聚合物和感兴趣的化合物的复合物的形成。尤其是，图3显示了根据本公开的实施方式的质粒DNA的MAP凝胶阻滞分析。在1道上样DNA梯度。2-8道显示了与电荷比逐步升高的MAP组合的质粒DNA。电荷比被定义为MAP上的正电荷量除以核酸上的负电荷量。
图4显示了根据本文所述的实施方式的包括含有多元醇的聚合物和感兴趣的化合物的复合物的形成。尤其是，图4显示了根据本公开的实施方式的siRNA的MAP凝胶阻滞分析的结果。在1道上样DNA梯度。2-8道显示了与电荷比逐步升高的MAP组合的siRNA。
图5显示了根据本文所述的一些实施方式的纳米颗粒的性质。尤其是，图5显示了说明根据本发明的实施方式的MAP-质粒纳米颗粒的颗粒尺寸(通过动态光散射(DLS)测量确定)对电荷比和zeta(泽塔)电位(与纳米颗粒表面电荷相关的性质)对电荷比的坐标图示。
图6显示了根据本文所述的一些实施方式的纳米颗粒的性质。尤其是，图6显示了说明根据本发明的实施方式的BA-聚乙二醇化的MAP-质粒纳米颗粒的颗粒尺寸(DLS)对电荷比和zeta电位对电荷比的坐标图示。
图7显示了根据本文所述的实施方式的BA-聚乙二醇化的MAP-质粒纳米颗粒的盐稳定性。曲线A：5分钟后的5∶1BA-PEG+np+I×PBS；曲线B：5分钟后的5∶1BA-PEG+np，透析的3Xw/100kDa+I×PBS；曲线C：5分钟后的5∶1预聚乙二醇化的w/BA-PEG+I×PBS；曲线D：5分钟后的预聚乙二醇化的w/BA-PEG，透析的3Xw/10OkDa+PBS。
图8显示了以本文所述的实施方式的纳米颗粒体外将作用剂传递到人细胞。尤其是，图8显示了说明根据本公开的实施方式的转染进HeLa细胞的MAP/pGL3的相对光单位(RLU)(其是被传递到细胞的pGL3质粒表达的荧光素酶蛋白的测量量)对电荷比的坐标图。
图9显示了以本文所述的实施方式的纳米颗粒将作用剂传递到靶。尤其是，图9显示了说明根据本公开的实施方式MAP/pGL3转染之后的细胞存活对电荷比的坐标图。在图8中显示了实验的存活数据。
图10显示了以本文所述的实施方式的纳米颗粒将多个化合物传递到靶。尤其是，图10显示了说明根据本文所述的实施方式的以5+/-的电荷比含有pGL3和siGL3的MAP颗粒共转染进HeLa细胞中的相对光单位(RLU)对颗粒类型的坐标图。siCON表示具有对照序列的siRNA。
图11显示了以本文所述的实施方式的纳米颗粒将化合物传递到靶。尤其是，图11显示了根据本公开的实施方式的传递电荷比5+/-的MAP/siGL3到HeLa-Luc细胞中的相对光单位(RLU)对siGL3浓度的坐标图。
图12显示了根据本文所示的一些实施方式的具有靶向配体的含有硼酸的聚合物合成的图示。尤其是，图12显示了根据本公开的实施方式的硼酸-PEG二硫化物-转铁蛋白的合成图示。
图13显示了根据本文所示的一些实施方式的纳米颗粒的合成的图示。尤其是，图13显示了根据本公开的实施方式的水中的具有喜树碱-粘酸聚合物(CPT-粘酸聚合物)的纳米颗粒形成的图示公式。
图14显示了总结了根据本公开的实施方式制备的通过在水中CPT-粘酸聚合物共轭结合形成的纳米颗粒的颗粒尺寸和zeta电位的表。
图15显示了根据本公开的一些实施方式的纳米颗粒合成的图示。尤其是，图15显示了根据本公开的实施方式的具有CPT-粘酸聚合物和硼酸-二硫化物-PEG5000的硼酸-聚乙二醇化纳米颗粒在水中的配置公式。
具体实施方式
本文提供了纳米颗粒和相关的组合物、方法和系统，其可被联合用于传递包扩在纳米颗粒中的感兴趣的化合物(在本文中也被称为装载物)。
本文所用的术语“纳米颗粒”表示纳米规格的复合结构。尤其是，纳米颗粒一般是尺寸在约1nm至约1000nm范围内的颗粒，通常是球形的，但是根据纳米颗粒组合物，不同的形态是可能的。接触纳米颗粒外部环境的纳米颗粒部分通常被定义为纳米颗粒的表面。在本文所述的纳米颗粒中，尺寸限制可被限定于两个尺寸规格，因此本文所述的纳米颗粒包括直径是约1nm至约1000nm的复合结构，其中特异性的直径取决于纳米颗粒组合物和取决于根据实验设计纳米颗粒的意向用途。例如，用于几种治疗应用的纳米颗粒通常具有约200nm或更小的尺寸，尤其适用于与癌症治疗相关的传递通常具有约1至约100nm的直径。
纳米颗粒的其它理想的特性，如表面电荷和空间稳定，也可根据感兴趣的特殊应用进行变化。在Davisetal，2008，Duncan2006和Allen2002中描述了在临床应用，如癌症治疗中理想的示例性特性，其全部内容都通过引用结合到本文中作为参考。一般技术人员通过阅读本公开可识别其它的特性。可通过所属领域已知的技术检测纳米颗粒规格和特性。检测颗粒规格的示例性技术包括但是不限定于动态光散射(DLS)和各种显微镜，如透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)。检测颗粒形态的示例性技术包括但是不限定于TEM和AFM。检测纳米颗粒的表面电荷的示例性技术包括但是不限定于zeta电位方法。适合于检测其它化学特性的其它技术包括通过1H，11B和13C和19FNMR，UV/Vis和红外/拉曼光谱和荧光光谱(当纳米颗粒与荧光标记组合使用时)和一般技术人员识别的其它技术。
本文所述的纳米颗粒和相关的组合物、方法和系统可用于传递感兴趣的化合物，尤其是作用剂至预定靶。
本文所用的术语“传递”表示影响化合物的空间位置的活性，尤其是控制所述的位置的活性。因此，在本公开的意义上，传递化合物表示在特定的时间在一系列特定的条件下影响化合物的位置和移动的能力，因此相对于该化合物否则具有的位置和移动，在这些条件下化合物的位置和移动被改变。
尤其是，化合物相对于参考终点的传递表明了控制化合物位置和移动的能力，因此化合物被最终定位于选择的参考终点上。在体外系统中，化合物传递通常与该化合物的化学和/或生物可检测特性和活性的相应修饰相关。在体内系统中，化合物的传递一般还和该化合物的药代谢动力学和可能的药效学的改变相关。
化合物的药代谢动力学表示通常由受体身体提供的系统的化合物的吸收、分布、代谢和排泄。尤其是，术语“吸收”表示物质进入身体的过程，术语“分布”表示物质经过体液或身体组织的分散或散布，术语“代谢”表示母体化合物不可逆地转化为子代谢物，术语“排泄”表示物质从身体被去除。如果化合物是在制剂中，药代谢动力学还包括该化合物从制剂释放，其表示该化合物(通常是药)从制剂释放的过程。术语“药效学”表示化合物对身体或对体内或身体上的微生物或寄生虫的生理作用和药物作用机制和药物浓度和效果之间的关系。一般技术人员能够识别适合于检测感兴趣的化合物，尤其是感兴趣的作用剂(如药)的药代谢动力学和药效学特性。
本文所用的术语“作用剂”表示能够表现出与靶相关的化学或生物活性的化合物。本文所用的术语“化学活性”表示分子能够进行化学反应的能力。本文所用的术语生物活性表示分子影响生物的能力。作用剂的示例性的化学活性包括形成共价和静电相互作用。作用剂的示例性生物活性包括产生和分泌内源分子，内源或外源分子的吸收和代谢以及基因表达的活化或失活，包括感兴趣的基因的转录和翻译。
本文所用的术语“靶”表示感兴趣的生物系统，包括单细胞或细胞外周生物或其任意部分，包括体外和体内生物系统或其任意部分。
本文所述的纳米颗粒，含有硼酸的聚合物与在纳米颗粒中被设计为面向纳米颗粒的外部环境的含有多元醇的聚合物结合。
本文所用的术语“聚合物”表示通常通过共价化学键连接的重复结构单元构成的大分子。合适的聚合物可以是线型的和/或分支的，可以采取均聚物或共聚物的形式。如果使用共聚物，该共聚物可以是无规共聚物或分支共聚物。示例性聚合物包括水分散性，尤其是水可溶性聚合物。例如，合适的聚合物包括，但是不限定于多糖、聚酯、聚酰胺、聚醚、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯等。对于治疗和/或制药使用和应用，聚合物应具有低毒性特征，尤其是无毒的或无细胞毒性的。合适的聚合物包括分子量是约500,000或更低的聚合物。尤其是，合适的聚合物可具有约100,000和更低的分子量。
本文所用的术语“含有多元醇的聚合物”或“多元醇聚合物”表示具有多个羟基官能团的聚合物。尤其是，适合于形成本文所述的纳米颗粒的含有多元醇的聚合物包括具有至少部分与含有硼酸的聚合物的至少一个硼酸结合相互作用的羟基官能团的聚合物。
本文所用的关于化合物或官能团的术语“具有”表示进行连接从而保持所连接的化合物或官能团的化学反应性。因此，存在于表面上的官能团能够在适当的条件下进行一个或多个作为该官能团特征的化学反应。
形成含有多元醇的聚合物的结构单元包括单体多元醇，如季戊四醇、乙二醇和丙三醇。示例性的含有多元醇的聚合物包括聚酯、聚醚和多糖。示例性的合适的聚醚包括但是不限定于二醇，尤其是通式为HO-(CH2CH2O)P-H(p＞1)的二醇，如聚乙二醇、聚丙二醇和聚四亚甲基醚二醇。示例性的合适的多糖包括但是不限定于环糊精、淀粉、糖原、纤维素、几丁质和β-葡聚糖。示例性的合适的聚酯包括但是不限定于聚碳酸酯、聚丁酸酯和聚对苯二甲酸乙二酯，所有的以羟基端基为末端基团的。示例性的含有多元醇的聚合物包括分子量为约500,000或更低的聚合物，尤其是约300至约100,000。
几种含有多元醇的聚合物是市售的和/或可使用一般技术人员可确认的技术和程序生产。在Liuetal2005中描述了用于合成示例性多元醇聚合物的程序，在实施例1-4中说明了其它的。根据本公开，一般技术人员会确认制造含有多元醇的聚合物的其它程序。
本文所用的术语“含有硼酸的聚合物”或“BA聚合物”表示含有至少一个用于与含有多元醇的聚合物的羟基结合的硼酸基团的聚合物。尤其是，本文所述的纳米颗粒的含有硼酸的聚合物包括在至少一个结构单元中包括含有碳至硼化学键的烷基或芳基取代的硼酸的聚合物。合适的BA聚合物包括其中硼酸是位于末端结构单元或位于任意合适的位置从而产生具有亲水特性的最终聚合物的聚合物。示例性含有多元醇的聚合物包括分子量是约40,000或更小的聚合物，尤其是约20,000或更小，或约10,000或更小。
几种含硼酸的聚合物是市售的和/或可使用一般技术人员可确认的技术或程序生产的。在Liu和Reineke(2005)中描述了合成示例性多元醇聚合物的示例性程序，在实施例5-8说明了其它的新的。根据本公开一般技术人员会确认制造BA聚合物的其它程序。
在本文所述的纳米颗粒中，多元醇聚合物结合于BA聚合物。本文所述的针对于两个分子之间的连接的术语“结合”表示形成可逆的共价键的相互作用。尤其是，在合适的介质中，BA聚合物上存在的硼酸与多元醇的羟基通过快速的可逆的成对共价相互作用从而在合适的介质中形成硼酸酯。合适的介质包括水和一般技术人员可确认的几种水溶液和其它的有机介质。尤其是，当在水相介质中接触时，BA聚合物和多元醇聚合物反应，产生了副产物-水。硼酸多元醇相互作用通常更倾向于在水溶液中，但是也已知在有机介质中进行。此外，以1，2和1，3二醇形成的环酯通常比它们的非环酯的对应物更加稳定。
因此，在本文所述的纳米颗粒中，含有硼酸的聚合物的至少一个硼酸与含有多元醇的聚合物的羟基通过可逆的共价键结合。可通过一般技术人员可确认的方法和技术检测BA聚合物和多元醇之间的硼酸酯的形成，如硼-11核磁共振(11BNMR)、电位滴定法、UV/Vis和荧光检测技术，其中技术的选择取决于构成纳米颗粒的硼酸和多元醇的特殊化学性质和特性。
通过本文所述的BA聚合物和本文所述的多元醇聚合物的结合相互作用产生的纳米颗粒在颗粒表面上具有BA聚合物。在几个实施方式中，纳米颗粒可具有约1nm至约1000nm的直径并且形态为球形，尽管颗粒的规格和形态主要由用于形成纳米颗粒的特殊BA聚合物和多元醇聚合物和本公开的纳米颗粒所运载的化合物决定。
在几个实施方式中，纳米颗粒所运载的感兴趣的化合物形成了BA聚合物和/或多元醇聚合物的一部分。通过其中聚合物的一个或多个原子被特殊同位素(例如19F和10B)取代，从而成为适合于靶成像和/或提供针对靶的放射治疗的作用剂的纳米颗粒提供了这样的实施方式的实施例。
在几个实施方式中，纳米颗粒所运载的感兴趣的化合物通过共价或非共价键连接于聚合物，通常是多元醇聚合物。通过其中多元醇聚合物和BA聚合物中的至少一个的一个或多个部分连接一个或多个感兴趣的化合物的纳米颗粒提供了这样的实施方式的实施例。
本文所用的术语“连接”是指通过键、连接、力或束缚连接或联合从而保持两个或多个成分在一起，其包括直接或间接的连接，从而例如其中第一个化合物直接结合于第二个化合物，和其中一个或多个中间化合物，尤其是分子，是位于第一化合物和第二化合物之间的实施方式。
尤其是，在一些实施方式中，化合物可通过该化合物对聚合物的合适部分的共价键来连接于多元醇聚合物或BA聚合物。在实施例19中说明了示例性共价键，其中通过生物降解酯键连接进行药物喜树碱对粘酸聚合物的连接，在实施例9中，其中通过转铁蛋白的聚乙二醇化进行转铁蛋白对BA-PEG5000的连接。
在一些实施方式中，可以设计或修饰聚合物从而能够连接于感兴趣的特殊化合物，例如通过增加一个或多个能够特异性结合感兴趣的化合物上的对应官能团的官能团。例如，在几个实施方式中，可能是以BA-PEG-X来聚乙二醇化纳米颗粒，其中X可以是丁烯二酰亚胺或碘乙酸基或任意的离去基团，其会与硫醇特异性反应或与胺非特异性反应。修饰后连接的化合物可与丁烯二酰亚胺或碘乙酸基反应，从而表达硫醇官能团。还可以醛或酮基改造连接的化合物，它们可以通过缩合反应与多元醇上的二醇反应从而产生缩醛或缩酮。
在一些实施方式中，感兴趣的化合物可通过非共价键，如离子键和被连接的化合物和聚合物的合适部分之间的分子间相互作用连接于多元醇聚合物或BA聚合物。在实施例10中说明了示例性的非共价键。
在纳米颗粒形成之前，形成之时或形成后，感兴趣的化合物可连接于纳米颗粒，例如通过颗粒复合物中的聚合物和/或任意连接的化合物的修饰。在实施例部分说明了将化合物连接到纳米颗粒上的示例性程序。通过阅读本公开一般技术人员可确认将化合物连接到本文所述的纳米颗粒的BA聚合物、多元醇聚合物或其它成分上的其它程序(例如，之前引入的感兴趣的化合物)。
在一些实施方式中，至少一个连接本文所述的纳米颗粒上的BA聚合物的感兴趣的化合物是可被用作靶向配体的作用剂。尤其是，在几个实施方式中，纳米颗粒在BA聚合物上连接一个或多个被用作靶向配体的作用剂，并在多元醇聚合物和/或BA聚合物上连接一个或多个被传递至选择靶的作用剂。
用于本公开的术语“靶向配体”表示基于吸引特异性靶的目的，尤其是特异性的细胞识别，例如通过使细胞受体连接于纳米颗粒，可存在于纳米颗粒表面上的任意分子。合适的配体的实施例包括，但是不限定于，维生素(例如叶酸)、蛋白质(例如转铁蛋白和单克隆抗体)、单糖(例如半乳糖)、肽和多糖。尤其是，靶向配体可以是抗某些表面细胞受体的抗体，如抗-VEGF，小分子，如叶酸和其它的蛋白，如holo-转铁蛋白。
如一般技术人员所认识到的，配体的选择可根据所需要传递的类型改变。作为另外一个实施例，配体可以是膜穿透或膜可穿透作用剂，例如HIV-I的TAT蛋白。TAT蛋白是活跃地被输入至细胞核中的病毒转录激活。Torchilin，V.P.etal，PNAS.98，87868791，(2001)。连接于BA聚合物的合适的靶向配体一般包括柔性间隔物，如具有连接于其远端的硼酸的聚氧乙烯(见实施例9)。
在几个实施方式中，被包括于或连接于多元醇聚合物和/或BA聚合物的至少一个化合物(包括靶向配体)可以是被传递至对其施加化学或生物活性(例如治疗活性)的靶(例如受体)的作用剂，尤其是药物。
可根据感兴趣的化合物和靶选择适合于形成本文所述的纳米颗粒的多元醇聚合物和BA聚合物。尤其是，可通过提供候选多元醇聚合物和BA聚合物，选择能够形成本公开的意义上的结合相互作用的多元醇聚合物和BA聚合物来进行形成本文所述的纳米颗粒的合适的含有多元醇的聚合物和合适的BA聚合物的选择，其中选择的BA聚合物和多元醇聚合物具有的化学组成从而由于被包括在或连接于多元醇聚合物和/或BA聚合物的感兴趣的化合物和靶向配体，多元醇聚合物的亲水性低于BA聚合物。如实施例12所示，可通过检测zeta电位，其可证明纳米颗粒的表面的改变，来检测纳米颗粒表面上的BA聚合物和对纳米颗粒外部环境的相关存在。(尤其是见图6)检测颗粒表面变化和颗粒在盐溶液中的稳定性的其它程序包括检测颗粒尺寸的变化，如实施例12中说明的那些(尤其是见图7)和一般技术人员可确认的其它程序。
在几个实施方式中，含有多元醇的聚合物包括一个或多个的以下结构单元中的至少一个。
其中
A是化学式为(IV)的有机部分，
其中
R1和R2独立地选自任意的分子量为约10kDa或更少的碳基或有机基团；
X独立地选自脂烃基，含有一个或多个-H、-F、-C、-N或-O；和
Y独立地选自-OH或具有羟基(-OH)的有机部分，包括但是不限定于-CH2OH、-CH2CH2OH、-CF2OH、-CF2CF2OH和C(R1G1)(RG2)(R1G3)OH，其中R1G1、R1G2和R1G3是独立的有机官能团，和
B是将第一A部分的R1和R2之一与第二A部分的R1和R2之一连接起来的有机部分。
本文所用的术语“部分”表示构成更大的分子或分子种类的一部分的一组原子。尤其是，部分是指重复的聚合物结构单元的组成。示例性的部分包括酸或碱种类、糖、碳水化合物、烷基、芳基和用于形成聚合物结构单元的任意其它的分子组成。
本文所用的术语“有机部分”表示含有碳原子的部分。尤其是，有机基团包括天然的和合成的化合物，和包括杂原子的化合物。示例性的天然有机部分包括但是不限定于大多数糖类、一些生物碱和萜类化合物、碳水化合物、脂类和脂肪酸、核酸、蛋白质、肽和氨基酸、维生素和脂肪和油。合成的有机基团是指通过与其它化合物反应制备的化合物。
在几个实施方式中，一个或多个感兴趣的化合物可连接于(A)、连接于(B)或连接于(A)和(B)。
在几个实施方式中，R1和R2独立地具有化学式：
其中
d是0至100
e是0至100
f是0至100，
Z是将一个有机部分和另外一个，尤其是如本文确定的另外一个部分A或部分B连接起来的共价键，和
Z1独立地选自-NH2、-OH、-SH和-COOH。
在几个实施方式中，Z可独立地选自-NH-、-C(＝O)NH-、-NH-C(＝O)、-SS-、-C(＝O)O-、-NH(＝NH2+)-或-O-C(＝O)-。
在几个实施方式中，其中含有多元醇的聚合物的结构单元A具有化学式(IV)，X可以是CvH2V+1，其中v＝0-5并且Y可以是-OH。
在一些实施方式中，R1和/或R2具有化学式(V)，其中Z是-NH(＝NH2 +)-和/或Z1是NH2。
在几个实施方式中，本文所述的颗粒的含有多元醇的聚合物中，(A)可独立地选自化学式
其中
间隔物独立地选自任意的有机部分，尤其是可包括可选地含有杂原子(如硫、氧或氟)的烷基、苯基或烷氧基；
氨基酸选自具有游离胺和游离羧酸基团的任意有机基团；
n是1至20；和
Z1独立地选自-NH2、-OH、-SH和-COOH。
在几个实施方式中，Z1是NH2，和/或糖可以是任意的单糖，如葡萄糖、果糖、甘露醇、蔗糖、半乳糖、山梨糖、木糖或半乳糖。
在几个实施方式中，在本文所述的颗粒的含有多元醇的聚合物中，一个或多个结构单元(A)可独立地具有化学式
在几个实施方式中，可通过经由官能团连接两个(A)部分的任意直链的、支链的、对称或不对称的化合物形成(B)。
在几个实施方式中，可通过其中至少两个交叉连接的基团连接两个(A)部分的化合物形成(B)。
在一些实施方式中，(B)含有中性的、阳离子或阴离子有机基团，其性质和组成取决于共价或非共价键的化合物的化学性质。
用于与阴离子装载物一起使用的(B)的示例性阳离子部分包括，但是不限定于，具有脒基、季铵、伯胺基、仲胺基、叔胺基(质子化至低于其pKa′s)和咪唑的有机基团。
用于与阳离子装载物一起使用的(B)的示例性阴离子部分包括，但是不限定于，具有化学式的磺酸盐、化学式的硝酸盐、化学式的羧酸盐和膦酸盐的有机基团。
尤其是用于与阴离子装载物和阳离子装载物一起使用的(B)的一个或多个阳离子或阴离子部分可分别独立地具有通式：
R5-有机基团-R5
(XII)
其中R5是亲电基团，当A含有亲核基团时，其可以共价键A。在这种情况下，R5的实施例包括，但是不限定于-C(＝O)OH、-C(＝O)CI、-Q＝O)NHS、-C(＝NH2 +)Ome；其它另外几种中的-S(＝O)OCl--CH2Br、烷基和芳香酯、端炔、甲苯磺酸盐和甲磺酸盐。在当A部分含有亲电末端基团的情况下，R5会具有亲核基团，如-NH2(伯胺)、-OH、-SH、N3和仲胺。
尤其是，当部分(B)是用于阴离子装载物一起使用的阳离子部分(B)时，“有机基团”是具有由CmH2m(m＞1)构成的骨架和其它的杂原子，并且必须具有以下官能团的至少一个的有机部分，包括化学式(XIII)的脒、化学式(XIV)的季铵、化学式(XV)的伯胺基、化学式(XVI)的仲胺基、化学式(XVII)的叔胺基(质子化至低于其pKa′s)和化学式(XVIII)的咪唑。
在实施方式中，当部分(B)是用于阳离子装载物一起使用的阴离子部分(B)时，“有机基团”可具有由CmH2m(m＞1)构成的骨架和其它的杂原子，并且必须具有以下官能团的至少一个，包括化学式(XIX)的磺酸盐、化学式(XX)的硝酸盐、化学式(XXI)的羧酸盐和化学式(XXII)的膦酸盐。
在其中(B)由羧酸盐(XXI)组成的实施方式中，还可通过肽键或酯键的形成连接含有伯胺或羟基的化合物。
在其中(B)由化学式(XV)的伯胺基和/或化学式(XVI)的仲胺基组成的实施方式中，还可通过肽键的形成连接含有羧酸基的化合物。
在几个实施方式中，部分(B)可独立地选自
其中
q是1至20；尤其可以是5
p是20至200；和
L是离去基团。
本文所用的术语“离去基团”表示在杂原子键裂解中带走一对电子的分子片段。尤其是，离去基团可以是阴离子或中性分子，离去基团离开的能力与共轭酸相关，较低pKa的与更高的离去基团能力相关。示例性的阴离子离去基团包括卤化物，如Cl-、Br-和I-，和磺酸酯，如对甲苯磺酸或“甲苯磺酸盐”(TsO-)。示例性的中性分子离去基团是水(H2O)、氨(NH3)和醇(ROH)。
尤其是，在几个实施方式中，L可以是氯(Cl)、甲氧基(OMe)、叔丁氧基(OtBU)或N-羟基琥珀酰亚胺基(NHS)。
在一些实施方式中，化学式(I)的结构单元可具有化学式
在一些实施方式中，化学式(II)的结构单元可具有化学式
在一些实施方式中，化学式(III)的结构单元可具有化学式
其中n是1至20，尤其是1至4。
在一些实施方式中，含有多元醇的聚合物可具有化学式
在一些实施方式中，含有硼酸的聚合物含有至少一个末端硼酸基团并且具有以下结构：
其中R3和R4可独立地选自任意亲水有机聚合物，尤其是可独立地为任意的聚氧乙烯和两性离子聚合物。
X1可以是含有一个或多个-CH、-N或-B的有机部分
Y1可以是化学式为-CmH2m-(m＞1)的烷基，可能含有烯烃或炔基，或芳基，如苯基、联苯基、萘基和蒽基
r是1至1000
a是0至3，和
b是0至3
和其中官能团1和官能团2相同或不同，并且能够结合于靶向配体，尤其是蛋白、抗体或肽，或者是端基，如-OH、-OCH3或-(X1)-(Y1)-B(OH)2-。
在一些实施方式中，R3和R4是(CH2CH2O)t，其中t是2至2000，尤其是100至300。
在一些实施方式中，X1可以是-NH-C(＝O)-、-S-S-、-C(＝O)-NH-、-O-C(＝O)-或-C(＝O)-O-和/或Y1可以是苯基。
在一些实施方式中，r可以是1，a可以是0和b可以是1。
在一些实施方式中，官能团1和官能团2是相同的或不同的，并且独立地选自-B(OH)2、-OCH3、-OH。
尤其是，化学式(XXXI)的官能团1和/或2可以是能够结合装载物，尤其是靶向配体(如蛋白、抗体或肽)的官能团，或者可以是端基，如-OH、-OCH3或-(X)-(Y)-B(OH)2。
本文所用的术语“官能团”表示分子结构或其部分中负责该结构或其部分的特征性化学反应的特异性原子群，示例性的官能团包括烃基、含卤基团、含氧基团、含氮基团和含磷和硫基团，所有的一般技术员可识别的。尤其是，例如，在本公开的意义上，官能团包括羧酸、胺、氧化三芳基膦、叠氮、乙炔、磺酰叠氮、硫代酸和醛。尤其是，例如可选择能够结合靶向配体中的对应官能团的官能团，从而包括以下结合组和：羧酸基和胺基、叠氮和乙炔基、叠氮和氧化三芳基膦基、磺酰叠氮和硫代酸，和乙醛和伯胺。通过阅读本公开一般技术人员可确定其它的官能团。本文所用的术语“对应的官能团”是指可与另一官能团反应的官能团。因此，可互相反应的官能团被称为对应的官能团。
端基表示作为大分子或低聚物分子的末端的构成单元。例如，PET聚酯的端基可以是乙醇基或羧酸基。端基可用于确定摩尔质量。示例性的端基包括-OH、-COOH、NH2和OCH3。
在一些实施方式中，含有硼酸的聚合物可具有化学式
其中
s是20至300。
可连接于本公开的纳米颗粒的示例性作用剂和靶向配体包括有机或无机分子，包括多核苷酸、核苷酸、适体、多肽、蛋白质，包括但是不限定于那些包括蛋白质和多核苷酸、糖和/或多糖的混合物的多糖大分子复合物，病毒、具有放射性同位素的分子、抗体或抗体片段。
本文所用的术语“多核苷酸”表示由两个或多个包括核苷酸、核苷或其类似物的单体构成的有机聚合物。术语“核苷酸”表示由连接于嘌呤或嘧啶碱基并且连接于磷酸基的核糖或脱氧核糖构成的任意几种化合物，其是核酸的基本结构单元。术语“核苷”表示由与脱氧核糖或核糖组成的嘌呤或嘧啶碱基构成的，尤其是在核酸中发现的化合物(如鸟苷或腺苷)。术语“核苷酸类似物”或“核苷类似物”分别表示其中一个或多个原子被不同的原子或不同的官能团取代的核苷酸或核苷。因此，术语“多核苷酸”包括任意长度的核酸，尤其是DNA、RNA、类似物和其片段。三个或多个核苷酸的多核苷酸也被称为“核苷酸低聚物”或“寡核苷酸”。
本文所用的术语“适体”表示结合特异性靶的低聚核酸或肽分子。尤其是，核酸适体可包括，例如已通过反复几轮的体外选择或相当的SELEX(配体指数富集的系统进化技术)来工程化的核酸种类，从而结合各种分子靶，如小分子、蛋白质、核酸，甚至是细胞。适体可用于生物技术和治疗应用，因为它们表现出可与抗体匹敌的分子识别特性。肽适体是被设计为特异性的结合和干扰细胞内蛋白-蛋白相互作用的肽。尤其是，例如可根据源于酵母双杂交(Y2H)系统的选择策略衍生肽适体。尤其是，根据该策略，筛选抗连接于转录因子活化结构域的靶蛋白的连接于转录因子结合结构域的可变肽适体环。以下游酵母标志基因的表达，检测通过该选择策略肽适体对其靶的体外结合。
本文所用的术语“多肽”表示由两个或多个氨基酸单体或其类似物构成的有机线型、环状或分支的聚合物。术语“多肽”包括任意长度的氨基酸聚合物，包括完整长度的蛋白质和肽，以及其类似物和片段。三个或多个氨基酸的多肽也被称为蛋白质低聚物、肽或寡肽。尤其是，术语“肽”和“寡肽”通常表示氨基酸单体少于50个的多肽。本文所用的术语“氨基酸”、“氨基酸单体”或“氨基酸残基”是指任意的20个天然产生的氨基酸、非天然的氨基酸和人工氨基酸，同时包括D和L光学异构体。尤其是，非天然氨基酸包括天然产生的氨基酸的D-立体异构体(它们包括有用的配体构件，因为它们不受到酶降解的作用)。术语“人工氨基酸”表示使用标准的氨基酸连接化学可方便地连接在一起的分子，但是具有的分子结构不类似于天然产生的氨基酸。术语“氨基酸类似物”是指其中一个或多个单独的原子被不同的原子、同位素，或被不同的官能团取代的氨基酸，否则则与类似物衍生而来的原始氨基酸相同。所有这些氨基酸可使用标准的氨基酸连接化学被合成整合于肽或多肽中。本文所用的术语“多肽”包括包括一个或多个单体或氨基酸单体以外的构件的聚合物。术语单体、亚基或构件表示在适当的条件下可与另外一个化学性质相同或不同的单体化学结合从而形成聚合物的化合物。术语“多肽”还要包括其中一个或多个构件通过酰胺键或肽键以外的化学键共价结合于另外一个的聚合物。
本文所用的术语“蛋白质”表示具有特殊的二级和三级结构的多肽，其可参与，但是不限定于与其它生物分子(包括其它蛋白质、DNA、RNA、脂质、代谢物、激素、趋化因子和小分子)相互作用。本文所述的示例性蛋白质是抗体。
本文所用的术语“抗体”是指抗原刺激之后通过激活的B细胞产生的，并且可特异性地结合引起生物系统的免疫反应的抗原的一类蛋白质。完整的抗体通常由四个亚基构成，包括两个重链和两个轻链。术语抗体包括天然抗体和合成抗体，包括但是不限定于单克隆抗体、多克隆抗体和其片段。示例性的抗体包括IgA、IgD、IgGl、IgG2、IgG3、IgM等。示例性片段包括FabFv、Fab′F(ab′)2等。单克隆抗体是特异性地结合于另一生物分子并且由此被确定为互补于另一生物分子(其被称为”抗原决定基“)的单独的特殊空间和极性构成的抗体。在一些形式中，单克隆抗体也可具有相同的结构。多克隆抗体是指不同的单克隆抗体的混合物。在一些形式中，多克隆抗体可以是单克隆抗体的混合物，其中至少两个单克隆抗体结合于不同的抗原决定基。不同的抗原决定基可以位于相同的靶上，不同的靶上或其组合。可通过所属领域熟知的技术来制备抗体，如宿主免疫和收集血清(多克隆)或通过制备连续的杂交瘤细胞系和收集分泌蛋白(单克隆)。
在几个实施方式中，根据图1和图2的图示，多元醇聚合物与被传递的一个或多个感兴趣的化合物形成非共价复合物或连接。
在几个实施方式中，纳米颗粒结构包括作用剂和含有多元醇的聚合物，其中作用剂通过共价键连接于多元醇聚合物。在实施例6-12中详细介绍了共轭结合作用剂的多元醇聚合物的实施例。在这些实施方式中，共轭结合作用剂的多元醇聚合物(在本文中被称为“多元醇聚合物-作用剂共轭结合”)形成纳米颗粒，其结构在其表面上具有与BA分子相互作用的位点。
在几个这些实施方式中，纳米颗粒还包括被设计为提供纳米颗粒空间稳定和/或靶向功能性的BA聚合物。尤其是，在这些实施方式中，增加BA聚合物可以将自聚集作用或不需要的与其它纳米颗粒的相互作用最小化，从而提高了盐和血清稳定性。例如，通过实施例12描述的示例性纳米颗粒说明了由具有PEG的BA聚合物提供的本文所述的空间稳定。
在这样的实施方式中，这样的纳米颗粒提供了几个优于在先技术中的作用剂传递方法的优势，如提供一个或多个作用剂的控释的能力。例如，通过利用作用剂和多元醇聚合物之间的生物降解酯连接可提供该特性。所属领域的一般技术人员会认识适合于该目的的其它可能的连接。在这些实施方式中，另外一个优势是通过BA聚合物部分提供作用剂的特异性靶向能力。
在几个实施方式中，BA聚合物可包括能够被用作MRI或其它相似的技术中的成像剂的氟化硼酸(实施例7)或氟化可裂解硼酸(实施例8)。这样的成像剂可用于追踪纳米颗粒传递的作用剂的药代谢动力学或药效学。
在几个实施方式中，纳米颗粒结构包括作用剂和多元醇聚合物，其中纳米颗粒是修饰了的脂质体。在这些实施方式中，修饰了的脂质体包括通过共价键共轭结合于多元醇聚合物的脂质，从而脂质体的表面具有多元醇聚合物。在这些实施方式中，修饰了的脂质体形成为被传递的作用剂被包含在脂质体纳米颗粒中。
本文所使用的术语“脂质体”表示由脂质组成的小泡结构。脂质通常具有包括长烃链的尾部基团和亲水的头部基团。脂质被设计为形成脂质双分子层，具有适合于含有被传递的作用剂的内部水环境。合适的脂质体具有外表面，其可包含靶向配体或用于被细胞表面受体或感兴趣的其它靶特异性识别的分子。
本文所用的术语“共轭结合的”表示一个分子与第二个分子形成共价键，并且包括其中原子以交替的单一和多个(例如两个)键(例如C＝C-C＝C-C)共价结合并且彼此影响产生分子内电荷离域(electronderealization)的连接。
仍然在本公开的其它的实施方式中，纳米颗粒包括作用剂和多元醇，其中纳米颗粒是修饰了胶团。在这些实施方式中，修饰的胶团包括改性从而包含疏水聚合物段的多元醇聚合物。
本公开所用的术语“疏水聚合物段”表示聚合物的一部分，其本身可以是疏水的。
本文所用的术语“胶团”表示分散在液体中的分子的聚集体。水溶液中的典型胶团形成具有接触周围溶剂的亲水的“头部”区域的聚集体，隔绝胶团中心的疏水单一尾部区域。在本公开中，头部区域可以是，例如，多元醇聚合物的表面区域，而尾部区域可以是，例如多元醇聚合物的疏水聚合物段区域。
在这些实施方式中，当与被传递的作用剂混合时，具有疏水聚合物段的多元醇聚合物排列形成纳米颗粒，纳米颗粒是其中含有被传递的作用剂的修饰了的胶团。这样的纳米颗粒实施方式在其表面上具有多元醇聚合物，其适合于与根据前述实施方式的具有或不具有靶向功能的BA聚合物相互作用。在这些实施方式中，能够用于此目的的BA聚合物包括那些具有化学式(I)或(II)中的亲水A和疏水B的。该相互作用提供与对上文提到的其它纳米颗粒实施方式相同或相似的优势。
在一些实施方式中，纳米颗粒或相关的成分可与可接受的辅料一起被包括在组合物中。本文所用的术语“辅料”表示通常作为包括在组合物中作为活性成分的纳米颗粒的溶剂、载体、粘合物、赋形剂或稀释剂起作用的任意各种介质。
在一些实施方式中，当组合物被给药于受体时，组合物可以是药物组合物，可接受的辅料可以是药物可接受的辅料。
在一些实施方式中，纳米颗粒可与赋形剂或稀释剂一起被包括在药物组合物中。尤其是，在一些实施方式中，公开的药物组合物含有纳米颗粒，与一种或多种相容的和药物可接受辅料组合，尤其是药物可接受稀释剂或赋形剂。
本文所用的术语“赋形剂”表示用作药物活性成分的载体的非活性物质。本文公开的药物组合物的合适的赋形剂包括提高受体吸收纳米颗粒能力的任何物质。合适的赋形剂还包括可用于增大具有纳米颗粒的配方制剂从而可以方便和准确按剂量给药的任合物质。除了其在单剂量中的应用，赋形剂可用于制造程序从而辅助处理纳米颗粒。根据给药途径，药物形式，可使用不同的赋形剂。示例性赋形剂包括但是不限定于抗黏着剂、粘合物、包衣、崩解剂、填充剂、调味剂(如甜味剂)和颜料、助流剂、润滑剂、防腐剂、吸附剂。
本文所用的术语“稀释剂”表示用于稀释或运载组合物的活性成分的稀释作用剂。合适的稀释剂包括可降低药物制剂的黏性的任何物质。
在某些实施方式中，组合物，尤其是药物组合物可被配制为用于全身给药，其包括非消化道给药，更确切的讲是静脉、真皮内和肌肉给药。
用于非消化道给药的示例性组合物包括，但是不限定于包括纳米颗粒的无菌水溶液、注射液或悬浮液。在一些实施方式中，可通过在使用时在生物相容水溶液中(蒸馏水、生理溶液或其它的水溶液)溶解粉末状组合物(之前被制备成冻干形式的)来制备用于非消化道给药的组合物。
术语“冻干”(也被称为冷冻干燥)表示一般用于保存易腐烂物质或使物质更易于运输的脱水过程。通过冷冻材料，然后降低周围压力，增加足够的热量使材料中的结冰的水由固相直接至气相升华来进行冷冻干燥。
在药物应用中，冷冻干燥常用于提高产品的保存期限，如疫苗和其它注射物。通过从材料去除水并将材料密封在小瓶中，可方便储藏、运输材料，并且随后复原至其原始形态用于注射。
在几个实施方式中，本文所述的纳米颗粒被传递至预定的靶。在一些实施方式中，该靶是体外生物系统，方法包括将靶与本文所述的纳米颗粒接触。
在一些实施方式中，提供了将作用剂传递至受体的方法，其中该方法包括根据各种公开的实施方式配置合适的纳米颗粒。还可根据几个公开的实施方式，将纳米颗粒配置成药物可接受的组合物。该方法还包括将纳米颗粒传递至主体。为了将纳米颗粒传递至受体，可口部、不经消化道地、局部或直肠提供纳米颗粒或纳米颗粒配方。以适合于各个给药途径的形式传递其。例如，可以以片剂或胶囊的形式，通过注射、吸入、洗眼液、药膏、栓剂、灌注；通过洗剂或药膏局部给药；和通过栓剂直肠给药纳米颗粒组合物。
本文所用的术语“受体”包括单个生物，包括但是不限定于植物或动物，尤其是高等动物，尤其是脊椎动物，如哺乳动物，尤其是人类。
本文所用的短语“不经消化道给药”表示肠以外的给药模式和局部给药，通常通过注射，包括但是不限定于静脉、肌肉、动脉内、鞘内、囊肿内、眶内、心脏内、皮内、腹膜内、经气管、皮下、表皮下、关节内、囊下、蛛网膜下、脊柱内和脑池内注射和灌注。
用于本文的短语“全身给药”、“外围给药”表示除了直接进入中枢神经系统以外的纳米颗粒和其组合物的给药，由此其进入受体系统，并且因此经受到新陈代谢和其它类似作用，例如皮下给药。
本文所述的药物组合物中的活性成分或作用剂的实际剂量水平可进行变化，从而获得有效实现特定受体的理想治疗效果的活性成分的量，组合物和给药模式对于受体无毒。
这些治疗聚合物共轭结合物可通过合适的给药途径给药于人或其它动物用于治疗，包括口部，鼻部，例如通过喷雾，直肠，阴道内，不经消化道，小脑延髓池和局部的，通过粉末、药膏或滴药，包括口腔和舌下的。
不管选择的给药途径，本发明的治疗聚合物共轭结合物(其可被用于合适的水合式)和/或药物组合物通过所属领域的一般技术人员已知的常规方法被配置成药物可接受的剂型。
尤其是，在一些实施方案中，被传递的化合物是用于治疗或预防受体中的状况的药物。
术语“药物”或“治疗剂”表示可用于治疗、预防或诊断受体中的状况或否则用于提高受体生理或心理健康状态的活性剂。
本文所用的术语“状况”通常表示受体身体的生理状况，整体来说或其一个或多个部分，其与受体的生理状态不一致，整体来说或其一个或多个部分，其与整体的生理、心理和可能的社会健康状况相关。本文所述的状况包括但是不限定于失调和疾病，其中术语“失调”表示与身体或其任意部分的功能异常相关的生命受体的状况，术语“疾病”表示损害身体或其任意部分的正常功能的生命受体的状况并且通常显示为显著的征兆和症状。示例性的状况包括但是不限定于损伤、残疾、失调(包括心理和生理失调)、综合症、感染、受体行为异常和受体或其部分的结构和功能的非典型性变化。
本文所用的术语“治疗”表示作为用于处理医疗或外科手术状况的医疗护理的一部分的任意活动。
本文所用的术语“预防”表示降低受体状况的死亡率或发病率的负担的任意活动。其以一级、二级和三级预防水平进行，其中：a)一级预防避免疾病的发展；b)二级预防活动目标在于早期疾病治疗，从而提高介入预防疾病发展和症状出现的机会；和c)三级预防通过恢复功能和降低疾病相关的并发症来降低已经形成的疾病的负面影响。
可被本文所述的纳米颗粒传递的和适合作为药物的示例性化合物包括能够发出电磁辐射(10B同位素)的化合物从而用于放射治疗(如硼中子俘获)。附加的治疗剂包括任意的亲脂性或亲水性的，合成的或天然产生的包括所属领域中已知的生物活性治疗剂。TheMerckIndex，AnEncyclopediaofChemicals，Drugs，andBiologicals，13thEdition，2001，MerckandCo.，Inc.，WhitehouseStation，N.J。这样的治疗剂的实施例包括，但是不限定于，小分子药品、抗生素、甾体、多核苷酸(例如，基因组DNA、cDNA、mRNA、siRNA、shRNA、miRNA、反义寡核苷酸、病毒和嵌合多核苷酸)、质粒、肽、肽片段、小分子(例如阿霉素)、螯合剂(例如去铁胺(DESFERAL)、乙二胺四乙酸(EDTA))、天然产物(例如，紫杉烷、两性霉素)和其它的生物活性大分子，如，例如蛋白质和酶。还可见美国专利第6,048,736号，其列出了可被用作与本文所述的复合颗粒在一起的治疗剂的活性剂(治疗剂)。小分子治疗剂不仅可以是复合颗粒内的治疗剂，在其它实施方式里，还可以与复合物中的聚合物共价结合。在几个实施方式中，共价键是可逆的(例如，通过前药形式或生物降解连接，如二硫化物)并且提供了另外一种传递治疗剂的方法。在几个实施方式中，可以以本文所述的纳米颗粒传递的治疗剂包括化学治疗剂，如环氧噻唑酮、喜树碱为基础的药物，紫杉烷或核酸，如质粒、siRNA、shRNA、miRNA、反义寡核苷酸适体或其组合，和通过阅读本公开一般技术人员可确认的其它药物。
在一些实施方式中，传递的化合物是适合于受体的细胞或组织成像的化合物。可通过本文所述的纳米颗粒传递的并且适合于成像的示例性化合物包括含有同位素的化合物，如19F用于MR成像，18F或64Cu用于PET成像等。
尤其是，本文所述的纳米颗粒可设计为含有含19F-BA聚合物。例如，可将19F原子整合到不可裂解或可裂解的BA聚合物化合物中。19F原子在BA聚合物成分、多元醇聚合物成分或在被传递的作用剂上的其它位置是可能的。这些和其它变化对于所属领域的一般技术人员来说是显而易见的。
在几个实施方式中，本文所述的纳米颗粒可用于传递用于农产业的化学药品。在本发明的其它实施方式中，通过本文所述的纳米颗粒传递的作用剂是具有杀菌和农业用途的生物活性化合物。这些生物活性化合物包括所属领域中已知的那些。例如，合适的农业生物活性化合物包括，但是不限定于，肥料、杀真菌剂、灭草剂、杀虫剂和防霉剂。杀菌剂也可用于水处理从而处理市政供水和工业水系统，如冷却水、造纸中的白水。在皮革工业、纺织工业和涂层或涂料工业中也发现了易受到微生物污染和恶化的水系统。在美国专利第5,693,631号、第6,034,081号和第6,060,466号中描述了这样的杀菌剂的实施例和其单独或组合的用途，其通过引用结合到本文中作为参考。含有活性剂的组合物，如上文所讨论的，可以与已知的活性剂本身相同的方式被应用。显而易见的是，因为这样的应用不是药物应用，复合物的聚合物不是必须满足药物应用所必需的毒性特征。
在某些实施方式中，包括多元醇聚合物和BA聚合物的纳米颗粒还可被包括于适合于使用纳米颗粒传递本文所示的任意化合物，尤其是作用剂的系统中。在该系统的一些实施方式中，纳米颗粒具有适合于制备用于给药于受体的纳米颗粒的成分。
本文公开的系统可以以组件试剂盒的形式提供。例如，多元醇聚合物和/或BA聚合物可以作为单独分子被包括，或被包括在合适的赋形剂、辅料或稀释剂中。
在组件试剂盒中，多元醇聚合物、BA聚合物和/或被传递的作用剂被独立地包括在试剂盒中，试剂盒可能与合适的辅料载体或辅助剂一起被包括在组合物中。例如，多元醇聚合物和/或BA聚合物可被单独地包括在一个或多个组合物中，和/或被包括在合适的载体中。而且，被传递的药物可与合适的辅料载体或辅助剂一起被包括在组合物中。或者，作用剂可由最终使用者提供，不存在于组件试剂盒中。此外，多元醇聚合物、BA聚合物和/或作用剂可以以各种适合于被恰当地整合进纳米颗粒的形式被包括。
还可包括其它成分，包括微流控芯片、参考标准、缓冲和通过阅读本公开一般技术人员可确认的其它成分。
在本文公开的组件试剂盒中，可提供试剂盒的组成，和合适的操作指南和其它必须的试剂，从而操作本文公开的方法。在一些实施方式中，试剂盒可含有在独立容器中的组合物。用于开展检验的操作指南也可包括在试剂盒中，例如纸上或电子支持物，如录音带或CD-ROM上的书写的或音频操作指南。根据使用的特殊方法，试剂盒还可包含其它的被包装的试剂和材料(例如洗脱缓冲等)。
所属领域的一般技术人员通过阅读本公开能够确认与确认合适的组合物载体试剂或辅助剂，和试剂盒一般制造和包装相关的其它细节。
在一些实施方式中，可通过在制备单独的纳米颗粒成分之后，以各种次序混合成分从而实现理想的复合纳米颗粒结构来制备纳米颗粒。在所属领域的一般技术人员已知的合适的溶液中进行成分的制备和混合。
本文所用的术语“混合”表示将一种包括感兴趣的分子的溶液与另外一种包括另外一种感兴趣的分子的溶液加在一起。例如，多元醇聚合物的水溶液可与BA聚合物的水溶液在本公开的环境中进行混合。
本文所用的术语“溶液”表示含有感兴趣的分子的任意液相样品。例如，多元醇聚合物的水溶液可包括在水中或任意缓冲溶液中稀释的多元醇聚合物，尤其是水溶液。
在一些实施方式中，可通过将多元醇聚合物和被传递的作用剂(图1和2)混合来制备纳米颗粒，形成多元醇聚合物-作用剂纳米颗粒。在其它的实施方式中，可通过进一步将BA聚合物与多元醇聚合物-作用剂纳米颗粒混合来制备纳米颗粒。在其它的实施方式，通过将多元醇聚合物和BA聚合物混合，随后通过混合被传递的作用剂来制备纳米颗粒。仍然在另外一个实施方式中，通过同时混合多元醇聚合物、BA聚合物和被传递的作用剂来制备纳米颗粒。
在一些实施方式，根据本公开的各种实施方式形成多元醇聚合物-作用剂共轭结合物来制备纳米颗粒，从而制备了由多元醇聚合物-作用剂共轭结合物组成的纳米颗粒。在其它实施方式中，可通过将纳米颗粒溶解在合适的水溶液中制备由多元醇聚合物-作用剂组成的纳米颗粒。仍然在其它的实施方式中，可通过将多元醇聚合物-作用剂共轭结合物与提供或不提供靶向配体的BA聚合物混合来制备由多元醇聚合物-作用剂组成的纳米颗粒。
在一些实施方式中，可通过将具有疏水聚合物段的多元醇聚合物和被传递的作用剂混合来制备纳米颗粒，从而根据本公开的实施方式制备被修饰的胶团。在其它的实施方式中，可通过进一步将被修饰的胶团与BA聚合物混合来纳米颗粒。仍然在另外一个实施方式中，可通过将多元醇聚合物和BA聚合物混合，随后通过混合被传递的作用剂来制备纳米颗粒，从而制备是被修饰的胶团的纳米颗粒。
在本公开的一些实施方式中，可通过将共轭结合多元醇聚合物的脂质和BA聚合物和/或被传递的作用剂混合来制备纳米颗粒，从而制备被修饰的脂质体。在各个实施方式中，可通过将共轭结合多元醇聚合物的脂质和BA聚合物混合，随后混合被传递的作用剂来制备纳米颗粒。在其它的实施方式中，可通过混合共轭结合多元醇聚合物的脂质和被传递的药物来制备纳米颗粒。在其它的实施方式中，可通过混合共轭结合多元醇聚合物的脂质和被传递的药物，随后混合BA聚合物来制备纳米颗粒，从而制备是修饰的脂质体的纳米颗粒。
可通过所属领域的一般技术人员已知的技术和程序来分析本公开的几个实施方式的纳米颗粒的形成。例如，在几个实施方式中，凝胶延滞分析被用于监控和测量核酸作用剂在纳米颗粒内的结合(实施例10)。在几个实施方式中，使用已知的方法可选择合适的纳米颗粒尺寸和/或zeta电位(实施例1)。
通过阅读本公开所属领域的一般技术人员可以确认与确认合适的组合物的载体作用剂或辅助剂，和试剂盒的一般制造和包装相关的其它细节。
实施例
在以下的实施例中进一步说明了本文所述的方法系统，提供其是为了进行说明，而不是要成为限定性的。所属领域的一般技术人员会认识到详细描述的核酸检测和其它靶检测(如蛋白质、抗原、真核或原核细胞等)方法的特征的适用性。
所有的化学试剂来自于供应商，以收到的状态进行使用未进行进一步的纯化。在装配了由示差折光(RI)检测器、微差粘度计和小角光散射检测器构成的TDA302三检测器联用的ViscotekGPC系统上分析聚合物样品。7.5％的醋酸溶液被用作流速为1mL/分钟的洗脱液。
从表达pGL3的细菌提取并且纯化含有萤火虫荧光素酶基因的质粒pGL3。从IntegratedDNATechnologies购买siGL3(下文提供了序列)。从Dharmacon购买了siCONl(下文提供了序列)。HeLa细胞被用于确定通过阳离子粘酸二胺-DMS聚合物的pDNA和siRNA的传递效率。
表1：siRNA序列
实施例1：粘酸二甲酯的合成，(1)
将5g(22.8mmol)的粘酸(Aldrich)加入到含有120mL的甲醇和0.4mL的浓缩硫酸的500mL圆底烧瓶中。使该混合物于85℃在连续搅拌下回流过夜。随后过滤该混合物，以甲醇进行洗涤，然后从80mL甲醇和0.5mL三乙胺的混合物中重结晶。真空干燥过夜后，获得了8.0g(33.6mmol，71％)的粘酸二甲酯。1HNMR((CD3)2SO)δ4.88-4.91(d，2H)，4.78-4.81(m，2H)，4.28-4.31(d，2H)，3.77-3.78(d，2H)，3.63(s，6H).ESI/MS(m/z)：261.0[M+Na]+
实施例2：N-BOC-保护的粘酸二胺的合成(2)
在加入溶解在甲醇(32mL)中的14.2g(88.6mmol)的N-BOC二胺(Fluka)之前，8g(33.6mmol)的粘酸二甲酯(1；实施例1)、12.4mL(88.6mmol)三乙胺和160mL甲醇在500mL的圆底烧瓶中于85℃连续搅拌回流半小时。然后将该反应悬混液返回进行回流。回流过夜之后，过滤混合物，用甲醇进行洗涤，从甲醇重结晶，真空干燥从而获得9.4g(19mmol，57％)的N-BOC-保护的粘酸二胺。1HNMR((CD3)2SO)δ7.66(m，2H)，6.79(m，2H)，5.13-5.15(d，2H)，4.35-4.38(d，2H)，4.08-4.11(m，2H)，3.78-3.80(d，2H)，2.95-3.15(m，8H)，1.38(s，18).ESI/MS(m/z)：517.1[M+Na]+
实施例3：粘酸二胺的合成(3)
8g(16.2mmol)的N-BOC-保护的粘酸二胺(2；实施例2)被转移至具有甲醇(160mL)中的3MHCl的500mL圆底烧瓶中，使其于85℃在连续搅拌下回流过夜。随后过滤沉淀物，用甲醇洗涤，真空干燥从而产生5.7g(15.6mmol，96％)的粘酸二胺。1HNMR((CD3)2SO)δ7.97(m，8H)，5.35-5.38(m，2H)，4.18-4.20(m，2H)，3.82(m，2H)，3.35-3.42(m，8H)，2.82-2.90(m，4H).ESI/MS(m/z)：294.3[M]+，317.1[M+Na]+，333.0[M+K]+
实施例4：粘酸二胺-DMS共聚物(MAP)，(4)
1.5mL的eppendorf管中装入0.8mL的0.1MNaHCO3中的85.5mg(0.233mmol)的实施例3(3)的双盐酸盐。加入二甲基辛二亚氨酸酯.2HCl(DMS，PierceChemicalCo.，63.6mg，0.233mmol)，溶液进行涡旋和离心从而溶解成分。在室温下搅拌得到的混合物15小时。然后将混合物以水稀释至8mL，通过加入1NHCl将pH值调至4。然后以3500MWCO透析膜(Pierce有摺透析袋)在ddH2O中透析该溶液24小时。将透析了的溶液冻干从而产生49mg的白色绒毛状粉末。1HNMR(500MHz，dDMSO)δ9.15(bs)，7.92(bs)，5.43(bs)，4.58(bs)，4.17(bs)，3.82(bs)，3.37(bs)，3.28(bs)，2.82(bs)，2.41(bs)，1.61(bs)，1.28(bs).13CNMR(126MHz，dDMSO)δ174.88(s，IH)，168.38(s，IH)，71.45(s，4H)，71.22(s，3H)，42.34(s，2H)，36.96(s，3H)，32.74(s，3H)，28.09(s，4H)，26.90(s，4H).Mw[GPC]＝2520，Mw/Mn＝1.15。
聚合物4是含有多元醇的阳离子A-B型(重复结构是ABABAB...)聚合物的实施例。
实施例5：硼酸-酰胺-PEG5000，(5)
当实施例4的聚合物和核酸组装时，例如siRNA，它们形成纳米颗粒。这些纳米颗粒必须具有空间稳定从而被用于哺乳动物，可选地它们可包括靶向配体。为了实现这两种功能，纳米颗粒可具有用于空间稳定的PEG和PEG-靶向配体。为了这样，制备含有硼酸的PEG化合物。例如，可根据以下实施例来合成含有硼酸的PEG。
将332mg的4-羰基苯硼酸(2mmol)溶解在8mL的SOCl2中。在其中加入几滴DMF，在氩气中回流该混合物2小时。减压去除多余的SOCl2，然后将得到的固体溶解在10mL的无水二氯甲烷中。于0℃在氩气下向该溶液中加入500mgPEG5000-NH2(2mmol)和溶解在5mL的二氯甲烷中的418μL三乙胺(60mmol)。得到的混合物被加热至室温，持续搅拌过夜。减压去除二氯甲烷溶剂，以20mL的二乙醚沉淀得到的溶液。过滤沉淀，干燥，重新溶解在ddH2O中。然后以0.45μm过滤器过滤水溶液，以3500MWCO透析膜(Pierce有摺透析袋)在ddH2O中透析24小时。冻干透析了的溶液。1HNMR(300MHz，dDMSO)δ7.92-7.77(m)，4.44(d)，4.37(t)，3.49(m)，2.97(s).。
实施例6：硼酸-二硫化物-PEG5000，(6)
还可如下合成实施例化合物5的PEG化合物的可裂解形式(在还原条件下)。
将250mg的PEG5000-SH(0.05mmol，LaySanBioInc.)加入到装有搅拌棒的玻璃瓶中。在其中加入溶解在4mL的甲醇中的110mg的二硫化二吡啶-2(0.5mmol，Aldrich)。室温下搅拌溶液2小时，此后加入1mL甲醇中的77mg的巯基苯硼酸(0.5mmol，Aldrich)。得到的溶液在室温下再搅拌2小时。真空去除甲醇，将残余物重新溶解在2mL的二氯甲烷中。在二氯甲烷溶液中加入18mL的二乙醚中，使混合物保持1小时。通过离心收集得到的沉淀，以二乙醚洗涤几次，干燥。将干燥的固体重新溶解在水中，以0.45μm过滤器过滤，以3500MWCO透析膜(Pierce有摺透析袋)在ddH2O中透析15小时。冻干透析了的溶液。1HNMR(300MHz，dDMSO)δ8.12-8.00(m)，7.83-7.72(m)，7.72-7.61(m)，7.61-7.43(m)，3.72(d，J＝5.4)，3.68-3.15(m)，3.01-2.83(m)。
实施例7：(2，3，5，6)-四氟苯基硼酸-PEG5000的合成，(7)
可合成实施例5的含有硼酸的PEG化合物的氟化形式，并且用作与治疗纳米颗粒一起的成像剂。可如下文所描述的和说明的整合用于成像的氟原子。
将(2，3，5，6)-氟羧基苯硼酸溶解在过量的SOCl2(～100eq.)中，在其中加入几滴DMF。在氩气中回流该混合物2小时。减压去除多余的SOCl2，将得到的残余物溶解在无水二氯甲烷中。于0℃在氩气下向该溶液加入溶解在二氯甲烷中的PEG5000-NH2(1eq.)和三乙胺(30eq，)。将得到的混合物加热至室温，持续搅拌过夜。减压去除二氯甲烷溶剂，以二乙醚沉淀得到的液体。过滤沉淀，干燥，重新溶解在ddH2O中。然后以0.45μm过滤器过滤，以3500MWCO透析膜(Pierce有摺透析袋)在ddH2O中透析24小时。冻干透析了的溶液。
含有氟的化合物可用于提供纳米颗粒中的19F。可通过使用标准患者MRI的磁共振波谱来检测19F。19F的加入使纳米颗粒被成像(可仅用于成像，或通过加入治疗剂可成像和治疗)。
实施例8：(2，3，5，6)-四氟苯基硼酸-二硫化物-PEG5000的合成，(8)
可合成实施例5的含有硼酸的可裂解PEG化合物的氟化形式，用作与治疗纳米颗粒一起的成像剂。可如下文所描述的和说明的整合用于成像的氟原子。
将250mg的PEG5000-SH(0.05mmol，LaySanBioInc.)加入到装有搅拌棒的玻璃瓶中。在其中加入溶解在4mL的甲醇中的110mg的二硫化二吡啶-2(0.5mmol，Aldrich)。室温下搅拌溶液2小时，此后加入1mL甲醇中的77mg的(2，3，5，6)-氟-4--巯基苯硼酸(0.5mmol)。得到的溶液在室温下再搅拌2小时。真空去除甲醇，将残余物重新溶解在2mL的二氯甲烷中。在二氯甲烷溶液中加入18mL的二乙醚，使混合物保持1小时。通过过滤收集得到的沉淀，以二乙醚洗涤几次，干燥。将干燥的固体重新溶解在水中，以0.45μm过滤器过滤，以3500MWCO透析膜(Pierce有摺透析袋)在ddH2O中透析15小时。冻干透析了的溶液。
实施例9：硼酸-PEG5000-转铁蛋白的合成，(9)
可将靶向配体置于实施例5-8的化合物中的硼酸的PEG的另一端。例如，根据关于连接转铁蛋白的图12所示的方法。
因此，含有作为治疗剂的核酸的系统的成分可以是，靶向配体可以是如转铁蛋白(图12)的蛋白质，抗体或抗体片段，如RGD或LHRH的肽，如叶酸或半乳糖的小分子等)。可如下合成硼酸PEG化的靶向配体。
尤其是，为了根据图12图示的方法合成硼酸PEG5000-转铁蛋白，进行以下程序。将1mL的0.1MPBS缓冲液(p.H.7.2)中的10mg(0.13μmol)的人holo-转铁蛋白(富铁)(SigmaAldrich)溶液加入到3.2mg的OPSS-PEG5000-SVA(5eq，0.64μmol，LaysanBioInc.)。室温下搅拌得到的溶液2小时。使用Ultracel50,000MWCO(AmiconUltra-4，Millipore)从未反应的OPSS-PEG5000-SVA和使用凝胶过滤柱columnG3000SWxl(TosohBiosep)从未反应的转铁蛋白纯化PEG化的转铁蛋白(通过HPLC和MALDI-TOF分析进行证实)。然后将100μL中的100μg的OPSS-PEG5000PEG化的转铁蛋白与20μL的4-巯基苯硼酸(1μg/μL，20μg，100eq.)在室温下孵育1小时。孵育之后，以YM-30,000NMWI装置(Millipore)透析溶液两次从而去除多余的4-巯基苯硼酸和吡啶-2-硫酮副产品。
实施例10：MAP-核酸颗粒-凝胶延滞分析的设计
如图1所示，将无DNAse和RNAse的水中的1μg的质粒DNA或siRNA(0.1μg/μL，10μL)与10μL无DNAse和RNAse的水中的各种浓度的MAP混合，从而产生0.5、1、1.5、2、2.5和5的电荷比(聚合物上电荷“+”对核酸上电荷“-”)。室温下孵育得到的混合物30分钟。如图3和4所示，将20μL溶液中的10μL加样于具有3.5μL的加样缓冲液的1％琼脂糖凝胶上，凝胶于80V电泳45分钟。不含在纳米颗粒中的核酸会在凝胶上迁移。这些结果提供了纳米颗粒中含有核酸必须的电荷比的指导。
实施例11：MAP-核酸颗粒的颗粒尺寸和Zeta电位
将无DNAse和RNAse的水中的1μg的质粒DNA(0.1μg/μL，10μL)与10μL在无DNAse和RNAse的水中的各种浓度的MAP混合，从而产生0.5、1、1.5、2、2.5和5的电荷比。室温下孵育得到的混合物30分钟。然后以无DNAse和RNAse的水将20μL的混合物稀释至70μL用于颗粒尺寸测量。然后以1mMKCl将该70μL的溶液稀释至1400μL用于zeta电位测量。在ZetaPals动态光散射(DLS)仪器(BrookhavenInstruments)上进行颗粒尺寸和zeta电位测量。结果如图5所示。
实施例12：通过硼酸PEG5k的PEG化的颗粒尺寸稳定
如图2图示，将无DNAse和RNAse的水中的2μg的质粒DNA(0.45μg/μL，4.4μL)以无DNAse和RNAse的水稀释至80μL。将该质粒溶液与也在无DNAse和RNAse的水中稀释至80μL的4.89μg的MAP(0.5μg/μL，9.8μL)混合从而产生3+/-的电荷比和0.0125μg/μL的质粒终浓度。室温下孵育得到的混合物30分钟。在该溶液中加入480μg的硼酸PEG5k(化合物6；实施例6)(20μg/μL，24μL)。然后再孵育该混合物30分钟，以0.5mL100,000MWCO膜(BIOMAX，MilliporeCorporation)在无DNAse和RNAse的水中透析两次，在160μL的无DNAse和RNAse的水复原。以1.4mL的1mMKCI将一半溶液进行稀释用于zeta电位测量(图6)。注意含BA纳米颗粒的zeta电位比不含有的纳米颗粒低。这些结果支持了含有BA纳米颗粒具有在其外部定位的BA的结论。另外一半用于测量颗粒尺寸。每分钟测量颗粒尺寸达5分钟，此后加入10.2μL的10×PBS从而最终90.2μL溶液是在1×PBS中。如图7所示，然后再每分钟测量颗粒尺寸再进行10分钟。从非颗粒成分分离的(通过过滤)含BA纳米颗粒在PBS中是稳定的，而不具有BA的颗粒是不稳定的。这些数据支持了因为它们在PBS中是稳定抗聚集的，含BA纳米颗粒具有在其外部定位的BA的结论。
实施例13：MAP/pDNA颗粒转染进HeLa细胞
在转染前48小时，将HeLa细胞以20,000细胞/孔接种至24孔板中，在添加了10％FBS的培养基中生长。MAP颗粒被配置成含有以各种聚合物对pDNA电荷比的200μL的Opti-MEMI中的1μgpGL3(关于实施例9)。去除培养基，以PBS洗涤细胞，加入颗粒配制物。随后，在加入800μL的添加了10％FBS的生长培养基之前，于37℃和5％CO2孵育细胞5小时。孵育48小时之后，使用MTS检测将一部分细胞用于分析细胞活性。剩余的细胞在100μL的1×荧光素酶细胞培养物裂解试剂中被裂解。通过将100μL的荧光素酶检测试剂加入到10μL的细胞裂解物中来确定荧光素酶活性，使用单光照度计定量生物发光。随后以每10,000细胞的相对光单位(RLU)来报告荧光素酶活性。结果如图8和图9所示。
实施例14：MAP/pDNA和/或siRNA颗粒在HeLa细胞中的共转染
在转染前48小时，将HeLa细胞以20,000细胞/孔接种至24孔板中，在添加了10％FBS的培养基中生长。MAP颗粒被配置成含有电荷比为5+/-的200μL的Opti-MEMI中的1μgpGL3和50nM的siGL3。只含有pGL3的颗粒或含有pGL3和siCON的颗粒被用作对照。去除培养基，以PBS洗涤细胞，加入颗粒配制物。随后，在加入800μL的添加了10％FBS的生长培养基之前，于37℃和5％CO2孵育细胞5小时。孵育48小时之后，如实施例12所述检测细胞的荧光素酶活性和细胞活性。结果如图10所示。因为在以siGL3的转染中的RLU降低(正确序列)，siGL3和pGL3必须是共传递的。
实施例15：MAP/siGL3转染进HeLa-LUC细胞
转染前48小时，将HeLa-LUC细胞(含有编码萤火虫荧光素酶蛋白的基因)以20,000细胞/孔接种在24孔板中，在添加了10％FBS的培养基中生长。MAP颗粒被配置成含有电荷比为5+/-的200μL的Opti-MEMI中的50nM和100nM的siGL3。去除培养基，以PBS洗涤细胞，加入颗粒配制物。随后，在加入800μL的添加了10％FBS的生长培养基之前，于37℃和5％CO2孵育细胞5小时。孵育48小时之后，如实施例12所述检测细胞的荧光素酶活性和细胞活性。结果如图11所示。因为随着siGL3的浓度升高，RLU降低，这些数据提示可发生内源基因的抑制。
实施例16：粘酸二碘化物的合成，(10)
在将1.2mL(13.7mmol)氯化碘乙酸逐滴加入至250mL的圆底烧瓶之前，将1g(2.7mmol)的粘酸二胺(实施例3)和3.8mL(27.4mmol)的三乙胺和50mL的无水DMF混合。使该混合物在室温下持续搅拌反应过夜。随后通过真空泵去除溶剂，过滤产物，以甲醇进行洗涤，真空干燥从而获得0.8g(1.3mmol，46％)的粘酸二碘化物。1HNMR((CD3)2SO)δ8.20(s2H)，2H)，7.77(s，2H)，4.11(m，2H)，4.03(m，2H)，3.79(m，2H)，3.11-3.17(m，2H)，1.78(d，2H).ESI/MS(m/z)：652.8[M+Na]+
实施例17：粘酸胱氨酸的合成，(11)
在7mL的0.1M的脱气碳酸钠中加入17mg的L-半胱氨酸和0.4g的粘酸二碘化物。将得到的悬混液于150℃进行回流5小时直至溶液变得澄清。然后将该混合物冷却至室温，并通过1NHCl将pH调整至3。然后缓慢加入丙酮从而沉淀产物。过滤之后，以丙酮洗涤，真空干燥，得到60mg的粗品。
实施例17：粘酸胱氨酸的合成，(11)
在50mL的圆底烧瓶中的pH7.5的20mL的0.1M脱气磷酸钠缓冲液中加入0.38gL-半胱氨酸(3.2mmol)和0.40g(0.6mmol)粘酸二碘化物。将得到的悬混液于75℃回流过夜，冷却至室温，冻干。随后将80mLDMF加入到该冻干的浅棕色粉末中，通过过滤从可溶产品分离不可溶的多余反应物和磷酸盐。减压去除DMF，真空干燥产品从而得到12mg(0.02mmol，3％)的粘酸胱氨酸。
实施例18：聚合物合成(聚(粘酸-胱氨酸-PEG))(12)
在氩气下在10mL的两口圆底烧瓶中加入0.6mL的无水DMSO之前，真空干燥12mg(21.7μmol)的粘酸胱氨酸和74mg(21.7μmol)PEG-DiSPA3400。搅拌10分钟之后，在氩气下，将9μL(65.1μmol)的无水DIEA转入反应瓶中。在氩气下搅拌该混合物过夜。然后使用10kDa的膜离心装置透析含聚合物的溶液，透析后得到47mg(58％)的聚(粘酸-胱氨酸-PEG)。
这种含多元醇的聚合物是阴离子AB聚合物。
实施例19：药物(喜树碱，CPT)对粘酸聚合物的共价键，(13)
将10mg(2.7μmol重复单元)的聚(粘酸-胱氨酸-PEG)溶解在玻璃广口瓶中的1.5mL的无水DMSO中。搅拌10分钟后，将1.1μL的DIEA(6.3μmol)、3.3mg(6.3μmol)的TFA-GIy-CPT、1.6mg(8.1μmol)的EDC和0.7mg(5.9μmol)的NHS加入到反应混合物中。搅拌8小时后，加入1.5mL的乙醇，减压去除溶剂。将沉淀物溶解在水中，通过0.2μm过滤器过滤去除不可溶物质。然后通过10kDa膜以水透析聚合物溶液，随后冻干从而产生聚(粘酸-胱氨酸-PEG)-CPT共轭结合物。
实施例20：在水中配制具有CPT-粘酸聚合物(13)的纳米颗粒，(20)
通过在重蒸水中配制聚合物(0.1-10mg/mL)测量聚(粘酸-胱氨酸-PEG)和聚(粘酸-胱氨酸-PEG)-CPT共轭聚合物的有效直径，并且通过使用ZetaPALS(BrookhavenInstrumentCo)仪器的动态光散射(DLS)进行评价。随后连续3次，每次1分钟进行记录并进行平均。使用ZetaPALS(BrookhavenInstrumentCo)仪器测量1.1mMKCl溶液中的两个化合物的zeta电位。然后进行0.012的目标残基的10次连续的自动运行，结果进行平均(图14)。尤其是，测量了聚(粘酸-胱氨酸-PEG)-CPT共轭结合物的两个分布，主要分布是57nm(总颗粒群的60％)。第二个次要分布也是在233nm进行测量。
实施例21：在水中配制具有CPT-粘酸聚合物(13)和硼酸-二硫化物-PEG5000(6)的硼酸-PEG化的纳米颗粒
通过将聚合物在重蒸水溶解至浓度为0.1mg/mL，随后加入也在水中的聚合物6(BA-PEG)来配制硼酸PEG化的聚(粘酸-胱氨酸-PEG)-CPT纳米颗粒，从而聚(粘酸-胱氨酸-PEG)-CPT共轭结合物中的粘酸糖上的BA-PEG对二醇的比例是1∶1。混合物孵育30分钟，然后使用ZetaPALS(BrookhavenInstrumentCo)仪器测量有效直径和zeta电位。
实施例22：用于小鼠中的pDNA传递的靶向纳米颗粒
质粒pApoE-HCRLuc含有表达荧光素酶的基因，并且在肝特异性启动子的控制之下。聚合物(MAP)4(0.73mg)、聚合物6(73mg)和聚合物9(0.073mg)混合于5mL的水中，然后加入1.2mL的含有pApoE-HCRLuc质粒的水(产生聚合物4对质粒+3的电荷比)。通过连续自旋过滤，随后加入D5W(5％葡萄糖水溶液)将颗粒置于D5W(由水中的起始配制物开始)。使植入Hepa-1-6肝癌细胞和肿瘤的裸鼠生长直至大小大约为200mm3。以相当于5mg质粒/kg小鼠的量在尾部静脉进行靶向纳米颗粒的静脉注射。注射后24小时，对小鼠进行成像。小鼠未显示出毒性迹象，在肿瘤区域而未在肝脏区域检测到荧光素酶表达。
总的来说，本文所述的几个实施方式是包括与含有硼酸的聚合物结合的含有多元醇的聚合物的载体纳米颗粒，纳米颗粒被设计为具有面向纳米颗粒外部环境的含有硼酸的聚合物，和相关的组合物、方法和系统。
提供上述的实施例是为了提供给所属领域的一般技术人员完整的公开和怎样制造和使用本公开的颗粒、组合物、系统和方法的说明，而不是要限定发明者所认为的其公开的范围。对于所属领域的一般技术人员显而易见的是，开展本公开的上述模式的修改应包括在以下权利要求的范围内。说明书中提到的所有专利和发表物显示了本公开所属领域中的技术人员的水平。本公开引用的所有参考文献以与每一文献以其全部内容通过引用结合相同的程度被引用结合作为参考。
发明背景、简介、详细介绍和实施例中的引用的每一文件(包括专利、专利申请、期刊文章、摘要、实验室手册、书籍或其它公开)的完整公开通过引用结合至本文中作为参考。
应理解本公开不应被限定于特殊的组合物或生物系统，其当然可进行变化。还应理解，本文所用的术语是只是出于说明特殊实施方式的目的，而不是要进行限定。如本说明书和所附权利要求中使用的，单数形式包括复数指示物，除非文中另有说明。术语“多个”包括两个或多个指示物，除非文中另有说明。除非另有定义，本文所用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的一般技术人员通常理解相同的意义。
尽管任意得与本文所述的相似或相同的方法和材料可用于实际中来检测本文所述的合适材料和方法的特殊实施例。
已描述了本公开的数个实施方式。但是，会理解可进行各种修改而不偏离本公开的精神和范围。因此，其它的实施方式是在以下权利要求的范围内的。
参考文献
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Claims (22)

1.一种包括含有多元醇的聚合物和含有苯硼酸的聚合物的纳米颗粒，
其中所述含有苯硼酸的聚合物以可逆共价键与所述含有多元醇的聚合物结合以形成硼酸酯，在所述苯硼酸和所述多元醇的羟基之间形成所述可逆共价键；
其中，所述含有多元醇的聚合物包括粘酸和间隔物，所述间隔物包括分子量在从880至8800的范围内的聚乙二醇、分子量在从84至350的范围内的质子化的脒或它们的组合；
所述含有苯硼酸的聚合物包括至少一个末端苯硼酸基团并且具有以下结构：
其中，
R3和R4独立地包括(CH2CH2O)t，其中t是2至2000；
X1是-NH-C(＝O)-、-S-S-、-C(＝O)-NH-、-O-C(＝O)-或-C(＝O)-O-；
Y1是苯基；
r是1；
a是0；
b是1；
官能团1和官能团2相同或不同并且独立地选自-B(OH)2、-OCH3、-OH、-COOH或NH2；以及
所述纳米颗粒具有面向所述纳米颗粒的外部环境的所述含有苯硼酸的聚合物。
2.根据权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述含有多元醇的聚合物的重复结构单元是：
3.根据权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述含有多元醇的聚合物的重复结构单元是：
4.根据权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述含有多元醇的聚合物的重复结构单元是：
其中
n是1-20。
5.根据权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述含有多元醇的聚合物的重复单元是
6.根据权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述含有苯硼酸的聚合物是：
其中s＝20-300。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的纳米颗粒，还包括化合物，所述化合物是治疗剂，其中所述化合物形成所述含有多元醇的聚合物的一部分和/或所述含有苯硼酸的聚合物的一部分。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的纳米颗粒，还包括化合物，所述化合物是治疗剂，其中所述化合物连接于所述含有多元醇的聚合物和/或所述含有苯硼酸的聚合物。
9.根据权利要求7或8所述的纳米颗粒，其中所述治疗剂是小分子化学治疗剂。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的纳米颗粒，还包括靶向配体。
11.根据权利要求10所述的纳米颗粒，其中所述靶向配体是蛋白质、小分子、完整抗体或抗体片段。
12.根据权利要求11所述的纳米颗粒，其中所述靶向配体选自转铁蛋白、叶酸和半乳糖，并且所述纳米颗粒还包括选自喜树碱、环氧噻唑酮、紫杉烷或多核苷酸或其任意组合的治疗剂。
13.一种包括根据权利要求1至12中任一项所述的纳米颗粒和合适的辅料和/或赋形剂的组合物。
14.根据权利要求13所述的组合物，其中所述组合物是药物组合物，并且所述合适的辅料和/或赋形剂是药物可接受的辅料和/或赋形剂。
15.根据权利要求14所述的组合物，其中所述纳米颗粒还包括19F作为至少一种含有苯硼酸的聚合物的一部分，其中所述至少一种含有苯硼酸的聚合物具有化学式：
其中s是20-300，
所述组合物被配制成通过19FNMR谱在体内成像。
16.根据权利要求14所述的组合物，其中所述纳米颗粒还包括10B作为至少一种含有苯硼酸的聚合物的一部分，所述组合物被配制成用于体内硼中子活化治疗。
17.权利要求7至12中任一项所述的纳米颗粒在制备用于将化合物传递至靶的药物中的用途。
18.根据权利要求17所述的用途，其中所述靶是哺乳动物体内的癌细胞。
19.一种将化合物传递至靶的组件试剂盒，所述组件试剂盒包括：
能够通过可逆共价键互相键合的至少一种含有多元醇的聚合物和至少一种含有苯硼酸的聚合物以形成硼酸酯，在所述苯硼酸和所述多元醇的羟基之间形成所述可逆共价键；
所述含有多元醇的聚合物包括粘酸和间隔物，所述间隔物包括分子量在从880至8800的范围内的聚乙二醇、分子量在从84至350的范围内的质子化的脒或它们的组合；
所述含有苯硼酸的聚合物包括至少一个末端苯硼酸基团并且具有以下结构：
其中，
R3和R4独立地包括(CH2CH2O)t，其中t是2至2000；
X1是-NH-C(＝O)-、-S-S-、-C(＝O)-NH-、-O-C(＝O)-或-C(＝O)-O-；
Y1是苯基；
r是1；
a是0；
b是1；
官能团1和官能团2相同或不同并且独立地选自-B(OH)2、-OCH3、-OH、-COOH或NH2；所述至少一种含有多元醇的聚合物和所述至少一种含有苯硼酸的聚合物与所述化合物被集合于根据权利要求7至12的任一项所述的用于将所述化合物传递至靶的纳米颗粒中。
20.权利要求7至12中任一项所述的包括所述化合物的纳米颗粒在制备用于将化合物给药于受体的药物中的用途。
21.一种将化合物给药于受体的组件试剂盒，所述组件试剂盒包括：
能够通过可逆共价键互相结合的至少一个含有多元醇的聚合物和至少一个含有苯硼酸的聚合物以形成硼酸酯，在所述苯硼酸和所述多元醇的羟基之间形成所述可逆共价键；
所述含有多元醇的聚合物包括粘酸和间隔物，所述间隔物包括分子量在从880至8800的范围内的聚乙二醇、分子量在从84至350的范围内的质子化的脒或它们的组合；
所述含有苯硼酸的聚合物包括至少一个末端苯硼酸基团并且具有以下结构：
其中，
R3和R4独立地包括(CH2CH2O)t，其中t是2至2000；
X1是-NH-C(＝O)-、-S-S-、-C(＝O)-NH-、-O-C(＝O)-或-C(＝O)-O-；
Y1是苯基；
r是1；
a是0；
b是1；
官能团1和官能团2相同或不同并且独立地选自-B(OH)2、-OCH3、-OH、-COOH或NH2；
所述至少一个含有多元醇的聚合物和所述至少一个含有苯硼酸的聚合物与所述化合物集合于根据权利要求7至12中任一项所述的纳米颗粒中，给药于受体。
22.一种制备权利要求1所述的纳米颗粒的方法，所述方法包括：
在允许所述含有多元醇的聚合物与所述含有苯硼酸的聚合物结合的条件下，将所述含有多元醇的聚合物接触所述含有苯硼酸的聚合物一定时间。
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