CN103946148A - 纳米粒子的生产及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于生产纳米复合粒子的方法。所述方法包括向喷管供应有机相流体、水性相流体、两亲物和大量的疏水性纳米物质。在所述喷管附近产生电场，使得流出所述喷管的流体形成分散成大量的小滴的锥形射流。收集所述大量的小滴，并通过自组装形成包含包封有至少一种疏水性纳米物质的自组装结构的纳米复合粒子。

Description

纳米粒子的生产及其使用方法
与相关申请的交叉引用
本申请要求2011年9月27日提交的美国临时申请号No.61/539,532和2011年9月30日提交的美国临时申请号61/541,462的优先权和利益，所述临时申请的内容以其整体通过参考并入本文。
关于联邦资助的研究的陈述
本发明至少部分得到由国家科学基金会(National ScienceFoundation)授予的资助号CBET-0707969、CMMI-090037和EEC-0914790的支持。政府在本发明中具有一定权利。
技术领域
本发明的总体概念涉及纳米粒子、生产纳米粒子的方法及其使用方法。更具体来说，本发明的总体概念涉及纳米复合粒子、聚合物纳米粒子、生产纳米复合粒子和聚合物纳米粒子的方法及其使用方法。
发明背景
由于多样化的各种潜在应用，纳米技术正逐渐变成一个关键的技术领域。这样的应用包括医学、生物医学、电子学、生物技术、生物材料、生物机械学和能量生产，这仅仅是几个实例。许多被用于生产纳米材料的方法聚焦于自上而下的方法，其中使用大的结构来组装较小结构。还存在自下而上的方法，其中将原子、离子或分子选择性组装以产生有用的结构。当前的纳米粒子生产方法通常限于小规模分批生产，这阻碍了大规模应用。
发明概述
本发明的总体概念设想了与纳米粒子生产相关的系统、装置和方法，以及使用所述纳米粒子的方法。更具体来说，本发明的总体概念设想了纳米复合粒子、聚合物纳米粒子、用于生产纳米复合粒子和聚合物纳米粒子的方法及其使用方法。
在一种示例性实施方式中，公开了一种用于生产纳米复合粒子的方法。所述方法包括向喷管供应有机相流体。在某些实施方式中，所述有机相流体包含有机溶剂、两亲物和大量的疏水性纳米物质。在所述喷管附近产生电场，使得离开所述喷管的流体形成分散成大量的小滴的锥形射流。将所述大量的小滴收集在水性收集溶液中。在所述水性收集溶液中，所述纳米复合粒子自组装并包含包封有至少一个疏水性纳米粒子的两亲性胶束。
在一种示例性实施方式中，公开了一种用于生产聚合物纳米粒子的方法。所述方法包括向喷管供应有机相流体。在某些实施方式中，所述有机相流体包含有机溶剂、两亲物和疏水性聚合物。在所述喷管附近产生电场，使得离开所述喷管的流体形成分散成大量的小滴的锥形射流。将所述大量的小滴收集在水性收集溶液中。在所述水性收集溶液中，所述聚合纳米复合粒子自组装并包含包封有所述疏水性聚合物的两亲性胶束。
在一种示例性实施方式中，公开了一种纳米复合粒子。所述纳米复合粒子包含含有两亲物的胶束。将至少一个第一量子点被包封在所述胶束中，并且所述第一量子点具有第一发射波长。将至少一个第二量子点被包封在所述胶束中，并且所述第二量子点具有不同于所述第一发射波长的第二发射波长。所述纳米复合粒子具有5nm至1000nm范围内的直径。在一种示例性实施方式中，所述第一发射波长在490nm至560nm的范围内，所述第二发射波长在590nm至700nm的范围内。
对本领域技术人员来说，当依照附图阅读时，本发明的总体概念的其他方面、优点和特点将从下面的详细描述变得显而易见。
附图简述
为了更充分地理解本发明的总体概念的本质和优点，应该必须结合附图参考下面的详细描述，在所述附图中：
图1示意显示了用于生产纳米复合粒子的方法或用于生产聚合物纳米粒子的方法的一种示例性实施方式；
图2示出了电场对离开喷管的流体的弯液面的影响；(a)示出了没有电场的影响时离开喷管的流体的弯液面；(b)示出了小电场对离开喷管的流体的影响，正如同变形的弯液面所看到的；(c)示出了较大电场对离开喷管的流体的影响，正如通过弯液面变形成锥形射流所看到的；
图3示出了在示例性纳米复合粒子(CNP)中，交替荧光发射波长和接近连续荧光的示意图；
图4示出了通过胶束包封形成的包含量子点的示例性纳米复合粒子(CNP)的示意图；
图5示出了示例性纳米复合粒子(CNP)的(a)荧光、(b)红绿比和(c)强度的动力学，(d)示出了单个红色量子点和单个绿色量子点的荧光强度；
图6示出了(a)量子点闪烁不能与偏移到焦平面之外的量子点聚集物区分开，而(b)示出了示例性的纳米复合粒子(CNP)颜色变化可以与离开焦平面的CNP聚集物区分开；
图7示出了示例性纳米复合粒子(CNP)的动态追踪。(a)示出了CNP轨迹；并且(b)示出了在跳跃(快且大的位置变化)的几个时间框处CNP的叠加图像；
图8示出了(a)使用动态光散射测量的纳米复合粒子的尺寸分布；以及(b)包含量子点和超顺磁氧化铁纳米粒子的纳米复合粒子的TEM图像；
图9示出了(a)3个粒子的轨迹，以及(b)粒子的均方位移如何随时间线性增加；
图10示出了(a)空胶束的TEM图像；(b)装载有超顺磁氧化铁纳米粒子(SPION)的胶束的TEM图像；以及(c)空胶束和装载有SPION的胶束的扫描电迁移率粒径(SMPS)分布。粒径分布从TEM图像使用Image J软件来测量，并示出在(a)和(b)的插入图中；
图11在(a)-(f)中示出了跟踪发荧光粒子朝向磁针的移动的一系列图像，并证实了纳米复合粒子表现出荧光和磁性功能性，(g)和(h)分别示出了粒子轨迹和均方位移；
图12示意显示了聚合物纳米粒子的形成的示例性实施方式；
图13示出了示例性聚合物纳米粒子的TEM图像；并且
图14示出了活性成分(即地塞米松)从通过自组装形成的示例性聚合物纳米粒子的释放。
详细描述
尽管本发明的总体概念容许许多不同形式的实施方式，但其具体实施方式在图中示出并将在本文中详细描述，并且应该理解本公开应该被当作本发明总体概念的原理的示例。因此，本发明的总体概念不打算限于本文中示出的具体实施方式。
除非另有定义，否则在本文中使用的术语具有与涵盖本发明总体概念的领域中的普通技术人员所通常理解的相同的意义。本文中使用的术语仅仅是为了描述本发明总体概念的示例性实施方式，并且不打算限制本发明的总体概念。当在本发明的总体概念的描述和随附的权利要求书中使用时，单数形式打算也包括复数形式，除非上下文明确指明不是如此。
现在参考图1，其示出了一种示例性实施方式的生产纳米复合粒子的方法的示意图。总的来说，用于生产纳米复合粒子的方法利用电喷雾法形成大量的小滴(例如细气溶胶)。正如在图1中看到的，向喷管(10)供应有机相流体。在某些实施方式中，有机相流体包含有机溶剂、两亲物和大量的疏水性纳米物质。喷管(10)可以具有多种构造中的任一种。例如，在一种示例性实施方式中，喷管(10)是具有内管(12)和外环(14)的同轴喷管。在其他实施方式中，喷管(10)可以具有多个内管(12)和一个外环(14)。
正如上面提到的，在某些实施方式中，有机相流体包含有机溶剂、两亲物和大量的疏水性纳米物质。有机相流体可以通过重力给料或机械手段例如泵或注射泵来供应。在本发明总体概念的某些实施方式中，将有机相流体以约0.01毫升/小时至约10毫升/小时的流速供应到喷管(10)。在一种示例性实施方式中，将有机相流体以约0.48毫升/小时的流速供应到喷管(10)。可以使用广泛种类的有机溶剂。总的来说，有机溶剂可以是极性或非极性的，以溶解有机相流体的任何其他组分。可以与本文描述的本发明的总体概念相结合使用的有机溶剂的非限制性实例包括但不限于氯仿、四氢呋喃、二氯甲烷及其组合。
此外，广泛种类的两亲物可以与本文描述的本发明的总体概念相结合使用。当在本文中使用时，术语“两亲物”是指包括亲水性链段和疏水性链段的化学化合物。在本发明的总体概念的某些实施方式中，两亲物是两亲性嵌段共聚物。在本发明的总体概念的某些其他实施方式中，两亲物是肽两亲物。适合的两亲性嵌段共聚物包括但不限于聚(苯乙烯-b-乙二醇)、聚(ε-己内酯-b-乙二醇)、聚(乙二醇-b-二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺)及其组合。适合的肽两亲物包括但不限于棕榈酰基-VVAAEE-NH2、棕榈酰基-VVAAEEGIKVAV-COOH、棕榈酰基-VVAAEEEEGIKVAV-COOH及其组合。本领域技术人员将会认识到，可以使用各种其他两亲物，并且它们在本文设想的本发明的总体概念的范围之内。
在某些实施方式中，有机相流体还包括大量的疏水性纳米物质。在本文描述的本发明的总体概念的某些示例性实施方式中，大量的疏水性纳米物质可以包含1、2、3、4种或更多种不同类型的疏水性纳米物质。纳米物质可以是天然疏水的，或者可以被改性以具有疏水表面，或者以其他方式提供疏水性。在本发明的总体概念的某些示例性实施方式中，大量的疏水性纳米物质包括但不限于半导体纳米粒子、金属纳米粒子、磁性纳米粒子、含碳纳米粒子及其组合。这样的疏水性纳米粒子的非限制性实例包括量子点、金纳米粒子、银纳米粒子、铂纳米粒子、氧化铁纳米粒子、超顺磁氧化铁纳米粒子、碳纳米管和碳点。所使用的疏水性纳米物质的类型的各种组合主要取决于得到的纳米复合粒子的所需功能或应用(例如磁性、荧光、磁性和荧光等)。
仍参考图1，当向喷管(10)供应有机相流体时，在喷管(10)附近，特别是在喷管(10)的流体离开的尖端处产生电场。在某些实施方式中，向喷管(10)施加电势并向接地电极(20)施加电势，以在喷管(10)附近产生电场。电场使离开喷管(10)的流体形成分散成大量的小滴的锥形射流。在实行中，电场在离开喷管(10)的流体上施加力，并使流体的弯液面变形。例如，如在图2A中看到的，流体正在没有电场的情况下离开喷管(10)。在图2B中，在喷管附近产生电场后，流体的弯液面开始变形。正如在图2C中看到的，当电场足够高时，它将施加超过基于流体的表面张力的极限的力，使得弯液面采取具有流体的细射流的锥形形状。所述细射流然后破碎成大量的流体小滴。
在本文描述的本发明的总体概念的某些实施方式中，电场由用于在同轴喷管(10)与接地电极(20)之间产生电势的电源产生，所述接地电极可以是由铜或其他导电金属形成的环。在一种示例性实施方式中，接地电极(20)位于同轴喷管(10)的尖端下方0.5cm处。在某些示例性实施方式中，产生的电场具有约3kV/cm至约35kV/cm范围内的电场强度。在一种示例性实施方式中，产生的电场具有约6kV/cm至约7kV/cm范围内的电场强度。
在某些实施方式中，当从锥形射流的分散形成大量的小滴时，将所述大量的小滴收集在水性收集溶液中。在示例性实施方式中，水性收集溶液包含蒸馏水或双蒸水。在本文描述的本发明的总体概念的某些其他实施方式中，水性收集溶液包含乙酸铵缓冲剂。然而，可以使用其他类型的水性溶液，并且本文公开的本发明的总体概念考虑到了它们。在某些实施方式中，将大量的小滴分散在含有水性收集溶液的收集器(30)中。收集器(30)可以是金属容器例如铝盘。在其他实施方式中，将大量的小滴在不暴露于空气的条件下直接分散在水性收集溶液中，例如通过将喷管浸没在水性收集溶液中。
在大量的小滴进入水性收集溶液之后，纳米复合粒子在水性收集溶液中自组装。纳米复合粒子包含包封有至少一个疏水性纳米粒子的两亲性胶束。在一种示例性实施方式中，纳米复合粒子具有约5nm至约1000nm范围内的平均直径。在另一种示例性实施方式中，纳米复合粒子具有约10nm至约800nm范围内，包括约20nm至约700nm，包括约25nm至约500nm，包括约30nm至约100nm，包括约30nm至约70nm，并且还包括约30nm至约50nm范围内的平均直径。这样的纳米复合粒子可用于各种应用，包括但不限于成像、治疗和诊断应用，它们将在下面进一步详细讨论。
正如上面简略提到的，在某些实施方式中，纳米复合粒子包含两亲性胶束，所述胶束可以包封多个和多种类型的疏水性纳米物质。两亲性胶束通过在水性收集溶液中分散时的界面不稳定性，由两亲物的自组装形成。当在本文中使用时，术语“两亲性胶束”是指包含两亲物的任何自组装结构。例如，当大量的小滴进入到水性溶液中时，两亲物自发地取向，以形成具有亲水性壳和疏水性核心的胶束。在胶束形成期间，存在的疏水性纳米物质被吸引到两亲物的疏水性链段，使得当胶束自组装时，疏水性纳米物质被拉向并包封在胶束的疏水性核心内。应该认识到，胶束仅仅包封比胶束的疏水性核心更小的疏水性纳米物质。
得到的纳米复合粒子的尺寸和形状可以由所使用的两亲物来控制。例如，分子量为3800-b-6500道尔顿和9500-b-18000道尔顿的聚(苯乙烯-b-乙二醇)分别产生直径为25nm和40nm的纳米复合粒子。其他两亲物例如DSPE(二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺)-聚乙二醇(PEG)2,000共聚物，形成直径为15nm并且核心直径为6.5nm的胶束。因此，当为需要特定粒子尺寸的特定应用工程设计纳米复合粒子时，可以通过选择适合的两亲物来控制纳米复合粒子的尺寸。此外，两亲性嵌段共聚物是特别有利的，因为这些材料一般具有相对长的疏水性链段。较长的疏水性链段允许形成具有较大疏水性核心的两亲性胶束，以便可以将多个和多种类型的疏水性纳米物质包封在胶束内，并在同时仍然足够小(<100nm)，在各种不同应用中特别有用。
正如上面提到的，在本发明的总体概念的某些实施方式中，使用具有内管(12)和外环(14)的同轴喷管(10)。例如，在某些实施方式中，同轴喷管(10)包含内针和外针。内针的内径可以在约80微米至约800微米的范围内，并且外针的相应内径可以在约200微米至约2000微米的范围内。在一种示例性实施方式中，用于生产纳米复合粒子的方法还包括向喷管(10)供应水性相流体。在某些实施方式中，水性相流体包含表面活性剂。在水性相流体中可以使用广泛种类的表面活性剂。可以与本文描述的本发明的总体概念相结合使用的表面活性剂的适合实例包括但不限于聚乙烯醇、辛基酚乙氧基化物、4-(5-十二烷基)苯磺酸盐、硬脂酸钠、泊洛沙姆、聚山梨酸酯及其组合。水性相流体可以通过重力给料或机械手段例如泵或注射泵来供应。在某些实施方式中，将水性相流体以0.01毫升/小时至10毫升/小时的流速供应到喷管(10)。在一种示例性实施方式中，将水性相流体以2.8毫升/小时的流速供应到喷管(10)。
在一种示例性实施方式中，将有机相流体供应到同轴喷管(10)的内管(12)，并将水性相流体供应到同轴喷管(10)的外环(14)。在这种示例性构造中，有机相流体在离开喷管后被水性相流体包封。因此，水性相流体多少起到阻挡层的作用，在流体离开喷管并进入水性收集溶液的运送时间中防止有机相流体的显著蒸发。在其他实施方式中，可以将有机相流体供应到同轴喷管(10)的外环(14)，并且可以将水性相流体供应到同轴喷管(10)的内管(12)。
在一种示例性实施方式中，当供应到同轴喷管(10)的内管(12)的有机相流体和供应到同轴喷管(10)的外环(14)的水性相流体实现离开同轴喷管(10)的稳定流动时，在喷管(10)附近、特别是在喷管(10)的流体离开的尖端处产生电场。在某些实施方式中，向喷管(10)施加电势并向接地电极(20)施加电势，以在喷管(10)附近产生电场。正如前面提到的，电场使离开喷管(10)的流体的弯液面采取具有流体的细射流的锥形形状。所述细射流随后破裂成大量的小滴，其被收集在水性收集溶液中，并如上所述通过自组装形成纳米复合粒子。在某些实施方式中，大量的小滴包含被水性相流体包封的有机相流体。
在本发明的总体概念所设想的某些实施方式中，生产纳米复合粒子的方法包括混合或搅拌含有大量的小滴的水性收集溶液。混合或搅拌步骤可以使大量的小滴更好地分散在水性收集溶液中，以协助纳米复合粒子的形成。
在本文描述的本发明的总体概念的一种示例性实施方式中，纳米复合粒子包含至少一个具有第一发射波长的第一量子点和至少一个具有不同于所述第一发射波长的第二发射波长的第二量子点。当在本文中使用时，术语“量子点”是指具有独特的光学性质例如宽的激发光谱、狭窄的发射带宽和增强的光稳定性的半导体纳米晶体。量子点通常具有约2nm至约10nm的直径。在一种示例性实施方式中，至少一个第一量子点具有490nm至560nm之间的第一发射波长，至少一个第二量子点具有590nm至700nm之间的第二发射波长，并且纳米复合粒子具有5nm至1000nm范围内的平均直径。在某些实施方式中，包含至少一个具有第一发射波长的第一量子点和至少一个具有第二发射波长的第二量子点的纳米复合粒子，具有约10nm至约800nm、包括约20nm至约700nm、包括约25nm至约500nm、包括约30nm至约100nm、包括约30nm至约70nm、并且还包括约30nm至约50nm范围内的平均直径。
尽管示例性实施方式利用至少一个具有约490nm至约560nm之间的第一发射波长(即绿色)的第一量子点和至少一个具有约590nm至约700nm之间的第二发射波长(即红色)的第二量子点，但具有不同发射波长(即颜色)的量子点的各种其他组合，可以与本文描述的本发明的总体概念相结合使用。例如，发射波长可以在约380nm至约800nm的范围内，还包括红外。在某些实施方式中，第一发射波长可以为约380nm至450nm，或约450nm至约495nm，或约495nm至约570nm，或约570nm至约590nm，或约590nm至约620nm，或约620nm至约750nm，并且第二发射波长可以在与第一发射波长不是同一范围的任一上述范围之内。通过提供与第一发射波长不同的第二发射波长，由包封在纳米复合粒子内的量子点发出的颜色能够被区分开，正如在下面更详细描述的，这在粒子示踪应用中是特别有用的。
根据本发明的总体概念，在一种示例性实施方式中，提供了包含含有两亲物的胶束的纳米复合粒子。纳米复合粒子还包含包封在胶束中的至少一个第一量子点，所述第一量子点具有第一发射波长。此外，纳米复合粒子包含包封在胶束中的至少一个第二量子点，并且所述第二量子点具有不同于所述第一发射波长的第二发射波长。纳米复合粒子具有约5nm至约1000nm范围内的直径。在某些实施方式中，纳米复合粒子具有约10nm至约800nm、包括约20nm至约700nm、包括约25nm至约500nm、包括约30nm至约100nm、包括约30nm至约70nm、并且还包括约30nm至约50nm范围内的平均直径。正如上面提到的，发射波长可以在约380nm至约800nm的范围内，还包括红外，并且第二发射波长不同于第一发射波长，使得发出的颜色能够被区分开。
包含至少一个具有第一发射波长的第一量子点和至少一个具有不同于所述第一发射波长的第二发射波长的第二量子点的纳米复合粒子，对于粒子示踪应用、例如非均相系统例如活细胞和微流体流中的粒子示踪来说是特别有用的。通过将具有不同发射波长的量子点包封在纳米复合粒子中，解决了与用于粒子示踪的量子点相关的两个似乎不可调和的问题。与量子点相关的第一个问题是量子点经历闪烁这种间歇性的荧光丧失(单个量子点和一小簇量子点所特有的)，其使粒子示踪中断。另一方面，闪烁是用于原位证实量子点聚集状态的首要方法，并且具有连续荧光发射的单个或一小簇量子点难以与大的聚集物分辨开。在这两个问题的解决中，包含至少一个具有第一发射波长的第一量子点和至少一个具有不同于所述第一发射波长的第二发射波长的第二量子点的纳米复合粒子表现出接近连续的交替颜色的荧光，其允许甚至在跨过焦平面的移动期间通过可观察的颜色变化来辨别聚集状态。
现在参考图3，由于闪烁动力学是随机的，因此包含至少一个具有第一发射波长(例如490nm至560nm-绿色)的第一量子点和至少一个具有不同于所述第一发射波长的第二发射波长(例如590nm至700nm-红色)的第二量子点的纳米复合粒子仍几乎连续地发射荧光，同时发射波长在第一和第二量子点的发射波长及其组合之间交替。相反，纳米复合粒子的大的聚集物将表现出几乎恒定的荧光发射颜色，其允许通过交替的颜色发射辨别出单一纳米复合粒子(或非常小的簇)。因此，这样的纳米复合粒子可以被连续跟踪，并被鉴定为单一纳米复合粒子或非常小的纳米复合粒子簇。
此外，包含至少一个具有第一发射波长的第一量子点和至少一个具有不同于所述第一发射波长的第二发射波长的第二量子点的纳米复合粒子，可用于将纳米复合粒子与在与第一发射波长或第二发射波长重叠的波长通道中发射的背景荧光区分开。例如，如果在500nm处存在过多背景荧光，那么仍然可以通过在例如650nm处成像，来辨别包含具有490nm至560nm的发射波长的量子点和具有590nm至700nm的发射波长的量子点的纳米复合粒子。
根据本文描述的本发明的总体概念，在一种示例性实施方式中，纳米复合粒子包含包封有大量的具有相同发射波长的量子点的两亲性胶束。在这种特定实施方式中，荧光发射的量度增加，而纳米复合粒子的尺寸不增加。
在本发明的总体概念的一种示例性实施方式中，包含包封有至少一个具有第一发射波长的第一量子点和至少一个具有不同于所述第一发射波长的第二发射波长的第二量子点的两亲性胶束的纳米复合粒子，还包含包封在胶束中的至少一种其他纳米物质。例如，所述至少一种其他纳米物质包括但不限于选自磁性纳米粒子、金属纳米粒子、含碳纳米粒子及其组合的纳米物质。所述其他纳米物质增加了纳米复合粒子的功能性(例如磁性纳米粒子能够通过磁场操纵纳米复合粒子)，以拓宽纳米复合粒子的应用。
根据本文描述的本发明的总体概念，在一种示例性实施方式中，纳米复合粒子包含至少一个量子点和至少一个磁性纳米粒子，并且纳米复合粒子具有约5nm至约1000nm范围内的平均直径。磁性纳米粒子可以包含氧化铁纳米粒子、超顺磁氧化铁纳米粒子或铁、镍、钴、其化合物的各种其他磁性纳米粒子及其组合。正如上面提到的，在某些实施方式中，纳米复合粒子具有约10nm至约800nm、包括约20nm至约700nm、包括约25nm至约500nm、包括约30nm至约100nm、包括约30nm至约70nm、并且还包括约30nm至约50nm范围内的平均直径。
基于其荧光和磁性质，包含至少一个量子点和至少一个磁性纳米粒子的纳米复合粒子具有大量应用。由量子点提供的荧光允许将纳米复合粒子在传统的诊断应用(例如免疫组织化学)中用作成像剂，而来自于磁性纳米粒子的磁性质允许通过磁场操纵纳米复合粒子，其可以产生磁定向纳米结构的设计。此外，这样的纳米复合粒子可用于分离和表征癌细胞例如循环肿瘤细胞的分子情况，并通过磁共振和荧光成像进行多模式体内肿瘤可视化。此外，这样的纳米复合粒子可以在体外用于操纵和追踪细胞、生物分子和纳米结构。
在本发明的总体概念的一种示例性实施方式中，纳米复合粒子还包含官能团。更具体来说，将官能团偶联、结合或以其他方式附连到纳米复合粒子，或者将纳米复合粒子偶联、结合或以其他方式附连到官能团。官能团事实上可以是可用于生物、环境或各种其他应用的任何分子。在本发明的总体概念的某些实施方式中，官能团选自肽、多肽、蛋白质配体、抗体、DNA、RNA及其组合。然而，官能团事实上可以包含被设计用于靶向和结合例如特定类型的细胞、蛋白质等的任何化合物或分子。因此，当在本文中使用时，术语“官能团”广泛地涵盖被设计用于靶向特定实体的化合物或分子。本质上，可以将纳米复合粒子用官能团标记，或者可以将官能团用纳米复合粒子标记。例如，在一种示例性实施方式中，将纳米复合粒子与靶向特定细胞群体的抗体偶联。存在几种通过本领域中已知的可以与本文描述的本发明的总体概念相结合使用的化学修饰，交联或偶联或以其他方式附连蛋白质、配体、抗体、分子片段等的方法。例如，可以利用碳二亚胺(EDC)化学或或NHS-酯交联剂化学将官能团偶联、交联、结合或以其他方式附连到纳米复合粒子，反之亦然。
在本发明的总体概念的一种示例性实施方式中，用于生产纳米复合粒子的方法包括利用大量的喷管。例如，可以将大量的喷管提供成平行地或以其他适合的排列方式运行的平面喷管阵列。在某些实施方式中，大量的喷管包含如上所述的同轴喷管。这样的示例性实施方式为所述方法提供了可扩充性，以增加纳米复合粒子的生产。
在本文中公开的本发明的总体概念的一种示例性实施方式中，用于生产纳米复合粒子的方法包括向喷管施加有机相流体、水性相流体、两亲物和大量的疏水性纳米物质。在喷管附近产生电场，使得离开喷管的流体形成分散成大量的小滴的锥形射流。收集所述大量的小滴，并通过自组装形成包含包封有至少一种疏水性纳米物质的自组装结构的纳米复合粒子。
一般来说，有机相流体包含有机溶剂。可以利用广泛的各种有机溶剂。一般来说，有机溶剂可以是极性或非极性的，以溶解有机相流体的任何其他组分。可以与本文描述的本发明的总体概念相结合使用的有机溶剂的非限制性实例包括但不限于氯仿、四氢呋喃、二氯甲烷及其组合。有机相流体可以通过重力给料或机械手段例如泵或注射泵来供应。在本发明的总体概念的某些实施方式中，将有机相流体以约0.01毫升/小时至约10毫升/小时的流速供应到喷管(10)。在一种示例性实施方式中，将有机相流体以约0.48毫升/小时的流速供应到喷管(10)。在某些实施方式中，有机相流体还包含表面活性剂。在有机相流体中可以利用广泛的各种表面活性剂。可以与本文描述的本发明的总体概念相结合使用的表面活性剂的适合的实例包括但不限于聚乙烯醇、辛基酚乙氧基化物、4-(5-十二烷基)苯磺酸盐、硬脂酸钠、泊洛沙姆、聚山梨酸酯及其组合。
一般来说，水性相流体包含水。可以使用广泛的各种水性系统作为水性相流体。在某些实施方式中，水性相流体还包含表面活性剂。在水性相流体中可以利用广泛的各种表面活性剂。可以与本文描述的本发明的总体概念相结合使用的表面活性剂的适合的实例包括但不限于聚乙烯醇、辛基酚乙氧基化物、4-(5-十二烷基)苯磺酸盐、硬脂酸钠、泊洛沙姆、聚山梨酸酯及其组合。水性相流体可以通过重力给料或机械手段例如泵或注射泵来供应。在某些实施方式中，将水性相流体以0.01毫升/小时至10毫升/小时的流速供应到喷管(10)。在一种示例性实施方式中，将水性相流体以2.8毫升/小时的流速供应到喷管(10)。
正如上面提到的，可以将广泛的各种两亲物与本文中描述的本发明的总体概念相结合使用。在本发明的总体概念的某些实施方式中，两亲物是两亲性嵌段共聚物。在本发明的总体概念的某些其他实施方式中，两亲物是肽两亲物。适合的两亲性嵌段共聚物包括但不限于聚(苯乙烯-b-乙二醇)、聚(ε-己内酯-b-乙二醇)、聚(乙二醇-b-二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺)及其组合。适合的肽两亲物包括但不限于棕榈酰基-VVAAEE-NH2、棕榈酰基-VVAAEEGIKVAV-COOH、棕榈酰基-VVAAEEEEGIKVAV-COOH及其组合。本领域技术人员将会认识到，可以利用各种其他两亲物，并且它们在本文中设想的本发明的总体概念的范围之内。
在本文中描述的本发明的总体概念的某些实施方式中，将两亲物在有机相流体中供应到喷管。例如，在某些实施方式中，将两亲物分散、溶解或以其他方式添加到有机相流体。在某些其他实施方式中，将两亲物直接供应到喷管。例如，可以将两亲物通过重力给料或机械手段例如泵或注射泵直接供应到喷管。在某些其他实施方式中，将两亲物在水性相流体中供应到喷管。例如，在某些实施方式中，将两亲物分散、溶解或以其他方式添加到水性相流体。
正如前面讨论过的，按照本文中描述的本发明的总体概念，可以利用广泛的各种疏水性纳米物质。在某些实施方式中，大量的疏水性纳米物质可以包含1、2、3、4种或更多不同类型的疏水性纳米物质。纳米物质可以是天然疏水的，或者可以被修饰以具有疏水表面，或者以其他方式被赋予疏水性。在本发明的总体概念的某些示例性实施方式中，大量的疏水性纳米物质包括但不限于半导体纳米粒子、金属纳米粒子、磁性纳米粒子、含碳纳米粒子及其组合。这样的疏水性纳米粒子的非限制性实例包括量子点、金纳米粒子、银纳米粒子、铂纳米粒子、氧化铁纳米粒子、超顺磁氧化铁纳米粒子、碳纳米管和碳点。所利用的疏水性纳米物质的类型的各种组合，主要取决于得到的纳米复合粒子的所需功能或应用(例如磁性、荧光、磁性和荧光等)。
在某些实施方式中，将大量的疏水性纳米物质在有机相流体中供应到喷管。例如，将大量的疏水性纳米物质分散、溶解或以其他方式添加到有机相流体。在某些实施方式中，将大量的疏水性纳米物质通过两亲物供应到喷管。例如，将大量的疏水性纳米物质分散、溶解或以其他方式添加到两亲物。在某些其他实施方式中，将大量的疏水性纳米物质在水性相流体中供应到喷管。例如，将大量的疏水性纳米物质分散、溶解或以其他方式添加到水性相流体。
正如提到的，在喷管(10)附近、优选地在喷管(10)的包含有机相流体、水性相流体、两亲物和大量的疏水性纳米物质的流体离开的尖端处产生电场。在某些实施方式中，向喷管(10)施加电势并向接地电极(20)施加电势，以在喷管(10)附近产生电场。电场使离开喷管(10)的流体形成分散成大量的小滴的锥形射流。在效果上，电场在离开喷管(10)的流体上施加力，并使流体的弯液面变形。正如前面描述的，当电场足够高时，它将施加超过基于流体的表面张力的限度的力，使得弯液面采取带有流体的细射流的锥形形状。细射流然后破碎成大量的流体小滴。
在本文中描述的本发明的总体概念的某些实施方式中，通过用于在同轴喷管(10)与接地电极(20)之间产生电势的电源来产生电场，所述接地电极可以是由铜或其他导电金属形成的环。在一种示例性实施方式中，将接地电极(20)置于同轴喷管(10)的尖端下方0.5cm处。在某些示例性实施方式中，产生的电场具有约3kV/cm至约35kV/cm范围内的电场强度。在一种示例性实施方式中，产生的电场具有约6kV/cm至约7kV/cm范围内的电场强度。
当从锥形射流的分散形成大量的小滴时，收集所述大量的小滴。在某些实施方式中，将大量的小滴收集在水性收集溶液中。在示例性实施方式中，水性收集溶液包含蒸馏水或双蒸水。在本文中描述的本发明的总体概念的某些其他实施方式中，水性收集溶液包含乙酸铵缓冲剂。然而，可以利用并且本文中公开的本发明的总体概念也设想了其他类型的水性溶液。在某些实施方式中，将大量的小滴分散在含有水性收集溶液的收集器(30)中。收集器(30)可以是金属容器例如铝盘。在其他实施方式中，通过例如将喷管浸没在水性收集溶液中，将大量的小滴直接分散在水性收集溶液中而不暴露于空气下。
在一种示例性实施方式中，将大量的小滴收集在表面上。换句话说，将大量的小滴直接分散在表面上。事实上可以利用任何表面来收集大量的小滴。例如，可以将大量的小滴收集在金属板(例如铝板)、透射电子显微镜栅格或事实上任何其他类型的表面上。
在某些实施方式中，在大量的小滴进入水性收集溶液之后，纳米复合粒子在水性收集溶液中自组装。在一种示例性实施方式中，纳米复合粒子包含包封至少一个疏水性纳米物质的自组装结构。例如，自组装结构可以包含胶束或事实上任何其他自组装结构。自组装由界面不稳定性驱动。例如，在一种实施方式中，两亲物定向以形成具有亲水性壳和疏水性核心的自组装结构。在自组装结构形成期间，存在的疏水性纳米物质被吸引到两亲物的疏水性链段，使得当自组装结构正在形成时，疏水性纳米物质被拉向并包封在自组装结构的疏水性核心内。应该认识到，自组装结构将仅仅包封小于自组装结构的疏水性核心的疏水性纳米物质。
在某些实施方式中，当将大量的小滴收集在表面上时，纳米复合粒子在表面上自组装。在一种示例性实施方式中，纳米复合粒子包含包封有至少一个疏水性纳米物质的自组装结构。正如上面提到的，自组装结构可以包含胶束或其他类型的自组装结构。在这种特定实施方式中，纳米复合粒子自组装的驱动力由大量的小滴中存在的有机相-水性相界面所提供。此外，当例如通过蒸发或扩散除去有机溶剂时，可以驱动自组装。
在本文中所设想的本发明的总体概念的一种示例性实施方式中，提供了一种用于生产聚合物纳米粒子的方法。在示例性实施方式中，用于生产聚合物纳米粒子的方法利用电喷雾法来形成大量的小滴(例如细气溶胶)。用于生产聚合物纳米粒子的方法与前面讨论的用于生产纳米复合粒子的方法类似。正如在图1中看到的，向喷管(10)供应有机相流体。一般来说，有机相流体包含有机溶剂。在示例性实施方式中，有机相流体包含有机溶剂、两亲物和疏水性聚合物。喷管(10)可以具有多种构造中的任一种。例如，在一种示例性实施方式中，喷管(10)是具有内管(12)和外环(14)的同轴喷管。在其他实施方式中，喷管(10)可以具有多个内管(12)和一个外环(14)。
正如提到过的，在示例性实施方式中，有机相流体包含有机溶剂、两亲物和疏水性聚合物。有机相流体可以通过重力给料或机械手段例如泵或注射泵来供应。在本发明的总体概念的某些实施方式中，将有机相流体以0.01毫升/小时至10毫升/小时的流速供应到喷管(10)。在一种示例性实施方式中，将有机相流体以0.48毫升/小时的流速供应到喷管(10)。可以利用广泛的各种有机溶剂。一般来说，有机溶剂可以是极性或非极性的，以溶解有机相流体和任何其他组分。可以与本文描述的本发明的总体概念相结合使用的有机溶剂的非限制性实例包括但不限于氯仿、四氢呋喃、二氯甲烷及其组合。
在用于生产聚合物纳米粒子的方法的某些实施方式中，两亲物是两亲性嵌段共聚物。在本发明的总体概念的某些其他实施方式中，两亲物是肽两亲物。适合的两亲性嵌段共聚物包括但不限于聚(苯乙烯-b-乙二醇)、聚(ε-己内酯-b-乙二醇)、聚(乙二醇-b-二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺)及其组合。适合的肽两亲物包括但不限于棕榈酰基-VVAAEE-NH2、棕榈酰基-VVAAEEGIKVAV-COOH、棕榈酰基-VVAAEEEEGIKVAV-COOH及其组合。本领域技术人员将会认识到，可以使用各种其他两亲物，并且它们在本文所设想的本发明的总体概念的范围之内。
在一种示例性实施方式中，有机相流体包含疏水性聚合物。在某些实施方式中，疏水性聚合物是生物相容的和可生物降解的。例如，在一种示例性实施方式中，疏水性聚合物是乳酸-乙醇酸共聚物。然而，根据本发明的总体概念设想了其他疏水性聚合物，包括但不限于乳酸-乙醇酸共聚物、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚乙二醇及其组合。
仍参考图1，在某些实施方式中，当将有机相流体供应到喷管(10)时，在喷管(10)附近、特别是在喷管(10)的流体离开的尖端处产生电场。在某些实施方式中，向喷管(10)施加电势并向接地电极(20)施加电势，以在喷管(10)附近产生电场。电场使离开喷管(10)的流体形成分散成大量的小滴的锥形射流。在效果上，电场向离开喷管(10)的流体施加力，并使流体的弯液面变形。正如前面参考图2C所描述的，当电场足够高时，它将施加高于基于流体的表面张力的限度的力，使得弯液面采取具有细小流体射流的锥形形状。细小射流然后破裂成大量的流体小滴。
在本文描述的本发明的总体概念的某些实施方式中，电场由电源产生。电源在同轴喷管(10)与接地电极(20)之间产生电势，所述接地电极可以是由铜或其他导电金属形成的环。在一种示例性实施方式中，接地电极(20)位于同轴喷管(10)的尖端下方0.5cm处。在某些示例性实施方式中，产生的电场具有约3kV/cm至约35kV/cm范围内的电场强度。在一种示例性实施方式中，产生的电场具有约6kV/cm至约7kV/cm范围内的电场强度。
当从锥形射流的分散形成大量的小滴时，将大量的小滴收集在水性收集溶液中。在示例性实施方式中，水性收集溶液包含蒸馏水或双蒸水。在本文中描述的本发明的总体概念的某些其他实施方式中，水性收集溶液包含乙酸铵缓冲剂。然而，可以利用并且本文中公开的本发明的总体概念也设想了其他类型的水性溶液。在某些实施方式中，将大量的小滴分散在含有水性收集溶液的收集器(30)中。收集器(30)可以是金属容器例如铝盘。在其他实施方式中，通过例如将喷管浸没在水性收集溶液中，将大量的小滴直接分散在水性收集溶液中而不暴露于空气。
在大量的小滴进入水性收集溶液之后，聚合物纳米粒子在水性收集溶液中自组装。聚合物纳米粒子包含包封疏水性聚合物的两亲性胶束。在一种示例性实施方式中，聚合物纳米粒子具有约5nm至约1000nm范围内的直径。在另一种示例性实施方式中，纳米复合粒子具有约10nm至约800nm、包括约20nm至约700nm、包括约25nm至约500nm、包括约30nm至约100nm并且还包括约35nm至约70nm范围内的直径。这样的聚合物纳米粒子对于可以提高治疗效果并降低副作用的受控释放递送系统来说是特别有用的。
正如上面提到的，聚合物纳米粒子包含包封疏水性聚合物的两亲性胶束。两亲性胶束由两亲物在水性收集溶液内分散时通过界面不稳定性的自组装形成。例如，当大量的小滴进入水性溶液中时，两亲物自发取向，形成具有亲水性壳和疏水性核心的胶束。在胶束形成期间，存在的疏水性聚合物的粒子被吸引到两亲物的疏水性链段，使得当胶束自组装时，疏水性聚合物的粒子被拉向并包封在胶束的疏水性核心内。在本质上，两亲性胶束形成特定尺寸的“模板”，其可用于控制产生的聚合物纳米粒子的尺寸。正如在上面详细讨论的，两亲性胶束的尺寸以及因此聚合物纳米粒子的尺寸，可以由所使用的具体两亲物来控制。此外，由于自组装过程是自发的，并且因为自组装结构是热动力学稳定的，因此超小的聚合物纳米粒子(<100nm)可以在稳固且可重现的过程中产生。
正如上面提到的，在本发明的总体概念的某些实施方式中，可以在生产聚合物纳米粒子的方法中利用具有内管(12)和外环(14)的同轴喷管(10)。例如，在某些实施方式中，同轴喷管(10)包含内针和外针。内针的内径可以在约80微米至约800微米的范围内，并且外针的相应内径可以在约200微米至约2000微米的范围内。在一种示例性实施方式中，用于生产聚合物纳米粒子的方法还包括向喷管(10)供应水性相流体。在某些实施方式中，水性相流体包含表面活性剂。在水性相流体中可以使用广泛的各种表面活性剂。可以与本文中描述的本发明的总体概念相结合使用的表面活性剂的适合的实例包括但不限于聚乙烯醇、辛基酚乙氧基化物、4-(5-十二烷基)苯磺酸盐、硬脂酸钠、泊洛沙姆、聚山梨酸酯及其组合。水性相流体可以通过重力给料或机械手段例如泵或注射泵来供应。在某些实施方式中，将水性相流体以0.01毫升/小时至10毫升/小时的流速供应到喷管(10)。在一种示例性实施方式中，将水性相流体以2.8毫升/小时的流速供应到喷管(10)。
在一种示例性实施方式中，将有机相流体供应到同轴喷管(10)的内管(12)，并将水性相流体供应到同轴喷管(10)的外环(14)。在这种示例性构造中，有机相流体在离开喷管时被水性相流体包封。因此，水性相流体多少起到阻挡层的作用，在流体离开喷管并进入水性收集溶液的运送时间中防止有机相流体的显著蒸发。在其他实施方式中，可以将有机相流体供应到同轴喷管(10)的外环(14)，并且可以将水性相流体供应到同轴喷管(10)的内管(12)。
在一种示例性实施方式中，当供应到同轴喷管(10)的内管(12)的有机相流体和供应到同轴喷管(10)的外环(14)的水性相流体实现离开同轴喷管(10)的稳定流动时，在喷管(10)附近、特别是在喷管(10)的流体离开的尖端处产生电场。在喷管附近产生的电场使离开同轴喷管(10)的流体形成分散成大量的小滴的锥形射流。在某些实施方式中，大量的小滴包含被水性相流体包封的有机相流体。正如前面提到的，电场使离开喷管(10)的流体的弯液面采取具有流体的细射流的锥形形状。所述细射流随后破裂成大量的小滴，其被收集在水性收集溶液中，并如上所述通过自组装形成聚合物纳米粒子。
在本发明的总体概念所设想的某些实施方式中，生产聚合物纳米粒子的方法包括混合或搅拌含有大量的小滴的水性收集溶液。混合或搅拌步骤可以更好地将大量的小滴在水性收集溶液内分散，以协助聚合物纳米粒子的形成。
正如上面指出的，所设想的本发明的总体概念的聚合物纳米粒子可用于受控释放递送系统。因此，在一种示例性实施方式中，有机相流体还包含活性成分，并且聚合物纳米粒子包含包封疏水性聚合物和活性成分的自组装结构，例如两亲性胶束。在另一种实施方式中，活性成分可以在水性相流体中供应。活性成分事实上可以是任何分子或化合物，包括但不限于抗癌药物、治疗性蛋白、抗生素、皮肤护理剂、肥料等。在示例性实施方式中，本文中描述的本发明的总体概念所设想的聚合物纳米粒子的粒径(例如<100nm)在活性成分的递送中提供了许多优点，包括但不限于在血流中的更好的半衰期、提高的胶体稳定性、更快的释放、在组织中的更深穿透等。
在一种示例性实施方式中，聚合物纳米粒子还包含官能团。官能团事实上可以是可用于生物、环境或各种其他应用的任何分子。在本发明的总体概念的某些实施方式中，官能团选自肽、多肽、蛋白质、配体、抗体、DNA、RNA及其组合。然而，官能团事实上可以包含被设计用于靶向并结合于例如特定类型的细胞、蛋白等的任何化合物或分子。因此，当在本文中使用时，术语“官能团”广泛地涵盖被设计用于靶向特定实体的化合物或分子。可以将官能团偶联于、结合于、交联于或以其他方式附连于聚合物纳米粒子。同样地，可以将聚合物纳米粒子偶联于、结合于、交联于或以其他方式附连于官能团。本质上，可以将聚合物纳米粒子用官能团标记，或者可以将官能团用聚合物纳米粒子标记。例如，在一种示例性实施方式中，将聚合物纳米粒子与靶向特定细胞群体的抗体相偶联。存在几种通过本领域中已知的可以与本文中描述的本发明的总体概念相结合使用的化学修饰来交联或偶联或以其他方式附连蛋白质、配体、抗体、分子片段等的方法。例如，碳二亚胺(EDC)化学或NHS-酯交联剂化学可用于将官能团偶联、交联、结合或以其他方式附连到聚合物纳米粒子，反之亦然。
在本发明的总体概念的示例性实施方式中，用于生产聚合物纳米粒子的方法包括利用大量的喷管(10)。例如，可以将大量的喷管(10)提供成平行操作的平面喷管阵列。在某些实施方式中，大量的喷管可以是如上所述的同轴喷管。这样的示例性实施方式为方法提供了可扩充性，以增加聚合物纳米粒子的生产。
在本文中公开的本发明的总体概念的一种示例性实施方式中，用于生产聚合物纳米粒子的方法包括向喷管供应有机相流体、水性相流体、两亲物和聚合物。在喷管附近产生电场，使得离开喷管的流体形成分散成大量的小滴的锥形射流。收集大量的小滴，并通过自组装形成包含包封有聚合物的自组装结构的聚合物纳米粒子。
一般来说，有机相流体包含有机溶剂。可以利用广泛的各种有机溶剂。一般来说，有机溶剂可以是极性或非极性的，以溶解有机相流体的任何其他组分。可以与本文中描述的本发明的总体概念相结合使用的有机溶剂的非限制性实例包括但不限于氯仿、四氢呋喃、二氯甲烷及其组合。有机相流体可以通过重力给料或机械手段例如泵或注射泵来供应。在本发明的总体概念的某些实施方式中，将有机相流体以约0.01毫升/小时至约10毫升/小时的流速供应到喷管(10)。在一种示例性实施方式中，将有机相流体以约0.48毫升/小时的流速供应到喷管(10)。在用于生产聚合物纳米粒子的方法的某些实施方式中，有机相流体还包含表面活性剂。在有机相流体中可以使用广泛的各种表面活性剂。可以与本文中描述的本发明的总体概念相结合使用的表面活性剂的适合的实例包括但不限于聚乙烯醇、辛基酚乙氧基化物、4-(5-十二烷基)苯磺酸盐、硬脂酸钠、泊洛沙姆、聚山梨酸酯及其组合。
一般来说，水性相流体包含水。可以使用广泛的各种水性系统作为水性相流体。在用于生产聚合物纳米粒子的方法的某些实施方式中，水性相流体还包含表面活性剂。可以在水性相流体中使用广泛的各种表面活性剂。可以与本文中描述的本发明的总体概念相结合使用的表面活性剂的适合的实例包括但不限于聚乙烯醇、辛基酚乙氧基化物、4-(5-十二烷基)苯磺酸盐、硬脂酸钠、泊洛沙姆、聚山梨酸酯及其组合。水性相流体可以通过重力给料或机械手段例如泵或注射泵来供应。在某些实施方式中，将水性相流体以0.01毫升/小时至10毫升/小时的流速供应到喷管(10)。在一种示例性实施方式中，将水性相流体以2.8毫升/小时的流速供应到喷管(10)。
正如上面提到的，广泛的各种两亲物可以与本文中描述的本发明的总体概念相结合使用。在本发明的总体概念的某些实施方式中，两亲物是两亲性嵌段共聚物。在本发明的总体概念的某些其他实施方式中，两亲物是肽两亲物。适合的两亲性嵌段共聚物包括但不限于聚(苯乙烯-b-乙二醇)、聚(ε-己内酯-b-乙二醇)、聚(乙二醇-b-二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺)及其组合。适合的肽两亲物包括但不限于棕榈酰基-VVAAEE-NH2、棕榈酰基-VVAAEEGIKVAV-COOH、棕榈酰基-VVAAEEEEGIKVAV-COOH及其组合。本领域技术人员将会认识到，可以利用各种其他的两亲物，并且它们在本文中所设想的本发明的总体概念的范围之内。
在用于生产聚合物纳米粒子的方法的某些实施方式中，将两亲物在有机相流体中供应到喷管。例如，在某些实施方式中，将两亲物分散、溶解或以其他方式添加到有机相流体。在用于生产聚合物纳米粒子的方法的某些其他实施方式中，将两亲物直接供应到喷管。例如，可以将两亲物通过重力给料或机械手段例如泵或注射泵直接供应到喷管。在用于生产聚合物纳米粒子的方法的某些其他实施方式中，将两亲物在水性相流体中供应到喷管。例如，在某些实施方式中，将两亲物分散、溶解或以其他方式添加到水性相流体。
根据本文中描述的本发明的总体概念，可以在生产聚合物纳米粒子的方法中利用广泛的各种聚合物。在某些实施方式中，将聚合物通过重力给料或机械手段例如泵或注射泵直接供应到喷管。在某些实施方式中，聚合物是疏水性聚合物。根据本发明的总体概念，可以利用广泛的各种疏水性聚合物。在某些实施方式中，疏水性聚合物是生物相容和可生物降解的。例如，在一种示例性实施方式中，疏水性聚合物是乳酸-乙醇酸共聚物。然而，根据本发明的总体概念，设想了其他疏水性聚合物，包括但不限于乳酸-乙醇酸共聚物、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚乙二醇及其组合。在某些实施方式中，将疏水性聚合物在有机相流体中供应到喷管。例如，将疏水性聚合物分散、溶解或以其他方式添加到有机相流体。
在其他实施方式中，聚合物是亲水性聚合物。根据本文中描述的本发明的总体概念，可以利用广泛的各种亲水性聚合物。例如，适合的亲水性聚合物包括但不限于丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚氧化乙烯、纤维素醚。本领域技术人员已知并且本文中设想了许多其他亲水性聚合物。在某些实施方式中，将亲水性聚合物在水性相流体中供应到喷管。例如，将亲水性聚合物分散、溶解或以其他方式添加到水性相流体。
正如提到的，在喷管(10)附近、特别是喷管(10)的包含有机相流体、水性相流体、两亲物和聚合物的流体离开的尖端处产生电场。在某些实施方式中，向喷管(10)施加电势并向接地电极(20)施加电势，以在喷管(10)附近产生电场。电场使离开喷管(10)的流体形成分散成大量的小滴的锥形射流。在效果上，电场对离开喷管(10)的流体施加力，并使流体的弯液面变形。正如前面描述的，当电场足够高时，它将施加高于基于流体的表面张力的限度的力，使得弯液面采取具有流体细射流的锥形形状。所述细射流随后破碎成大量的流体小滴。
在本文中描述的本发明的总体概念的某些实施方式中，电场由用于在同轴喷管(10)与接地电极(20)之间产生电势的电源产生，所述接地电极可以是由铜或其他导电金属形成的环。在一种示例性实施方式中，接地电极(20)位于同轴喷管(10)的尖端下方0.5cm处。在用于生产聚合物纳米粒子的方法的某些示例性实施方式中，产生的电场具有约3kV/cm至约35kV/cm范围内的电场强度。在用于生产聚合物纳米粒子的方法的一种示例性实施方式中，产生的电场具有约6kV/cm至约7kV/cm范围内的电场强度。
当从锥形射流的分散形成大量的小滴时，收集所述大量的小滴。在用于生产聚合物纳米粒子的方法的某些实施方式中，将大量的小滴收集在收集溶液中。在示例性实施方式中，收集溶液包含水性收集溶液。例如，在某些实施方式中，水性收集溶液包含蒸馏水或双蒸水。在本文中描述的本发明的总体概念的某些其他实施方式中，水性收集溶液包含乙酸铵缓冲剂。然而，可以利用并且本文中公开的本发明的总体概念也设想了其他类型的水性溶液。
在一种示例性实施方式中，收集溶液包含有机收集溶液。例如，在某些实施方式中，有机收集溶液包含醇，而在其他实施方式中，有机收集溶液包含甲苯。本领域技术人员将会认识到，根据本文中描述的本发明的总体概念，可以利用各种其他有机溶液。
在用于生产聚合物纳米粒子的方法的某些实施方式中，将大量的小滴分散在含有收集溶液的收集器(30)。收集器(30)可以是金属容器例如铝盘。在用于生产聚合物纳米粒子的方法的其他实施方式中，通过例如将喷管浸没在收集溶液中，将大量的小滴直接分散在收集溶液中而不暴露于空气。
在用于生产聚合物纳米粒子的方法的一种示例性实施方式中，将大量的小滴收集在表面上。换句话说，将大量的小滴直接分散在表面上。事实上可以利用任何表面来收集大量的小滴。例如，可以将大量的小滴收集在金属板(例如铝板)、透射电子显微镜栅格或事实上任何其他类型的表面上。
在用于生产聚合物纳米粒子的方法的某些实施方式中，在大量的小滴进入收集溶液之后，聚合物纳米粒子在收集溶液中自组装。在用于生产聚合物纳米粒子的方法的一种示例性实施方式中，聚合物纳米粒子包含包封有聚合物粒子的自组装结构。例如，自组装结构可以包含胶束或事实上任何其他自组装结构。自组装由界面不稳定性驱动。例如，在一种实施方式中，两亲物定向以形成具有亲水性壳和疏水性核心的自组装结构。在本质上，自组装结构形成特定尺寸的“模板”，其可用于控制形成的聚合物纳米粒子的尺寸和形状。在自组装结构形成期间，存在的疏水性聚合物的粒子被吸引到两亲物的疏水性链段，使得当自组装结构形成时，疏水性聚合物的粒子被拉向并包封在自组装结构的疏水性核心中。由于自组装过程是自发的，并且由于自组装结构是热动力学稳定的，因此超小的聚合物纳米粒子(<100nm)可以在稳固且可重现的过程中产生。
在用于生产聚合物纳米粒子的方法的某些实施方式中，当大量的小滴被收集在表面上时，聚合物纳米粒子在表面上自组装。在一种示例性实施方式中，聚合物纳米粒子包含包封聚合物的自组装结构。正如上面提到的，自组装结构可以包含胶束或其他类型的自组装结构。在这种特定实施方式中，纳米复合粒子自组装的驱动力由大量的小滴中存在的有机相-水性相界面来提供。此外，当例如通过蒸发或扩散移除有机溶剂时，可以驱动自组装。
在本文中设想的本发明的总体概念的一种示例性实施方式中，用于生产聚合物纳米粒子的方法使用分批方法。在一种示例性实施方式中，向适合的溶剂添加两亲物和聚合物，以形成两亲物-聚合物-溶剂混合物。向水性溶液导入两亲物-聚合物-溶剂混合物。将两亲物-聚合物-溶剂混合物与水性溶液混合，以形成水包油乳液。从水包油乳液移除溶剂，以产生聚合物纳米粒子。例如，在一种实施方式中，当溶剂被移除(例如通过蒸发或扩散)时，两亲物定向以形成具有亲水性壳和疏水性核心的自组装结构。在本质上，自组装结构形成特定尺寸的“模板”，其可用于控制形成的聚合物纳米粒子的尺寸和形状。在自组装结构形成期间，存在的疏水性聚合物的粒子被吸引到两亲物的疏水性链段，使得当自组装结构形成时，疏水性聚合物的粒子被拉向并包封在自组装结构的疏水性核心中。两亲物形成包封聚合物粒子的自组装结构，以形成聚合物纳米粒子。前面公开的多种两亲物、聚合物、溶剂和水性系统中的任一种可以与这种示例性实施方式相结合使用。
实施例
下面的实施例示出了本文描述的本发明的总体概念的示例性实施方式和特点。提供所述实施例仅仅是出于说明的目的，并且不应被解释为本发明的总体概念的限制，因为在不背离本发明的总体概念的精神和范围的情况下，其许多变化形式是可行的。
实施例1
实施例1示出了按照本文中描述的本发明的总体概念，纳米复合粒子(CNP)的示例性实施方式、生产CNP的示例性方法和使用CNP的示例性方法。
材料和方法
化学品-分子量为3800-b-6500(道尔顿)的聚(苯乙烯-b-乙二醇)购自Polymer Source。具有疏水表面的量子点(QD)(λem＝545nm，10pmol，用于绿色QD；以及λem＝605nm，2pmol，用于红色QD)购自Invitrogen。氯仿和聚乙烯醇(13,000-23,000道尔顿，87-89％水解)购自Aldrich。用于培养NIH3T3细胞的Dulbecco修改的Eagle培养基和胎牛血清购自ATCC。
CNP的制备-通过将绿色QD(λem＝545nm，10pmol)、红色QD(λemι＝605nm，2pmol)和聚合物(50pmol)在氯仿(100μl)中充分混合，来制备CNP。然后将混合物以1：5(油：水)的体积比加入到聚乙烯醇的水性溶液(5mg/ml)。在涡旋振荡1min后，将形成的乳液与去离子水快速混合(乳液与水的体积比为1：5)。允许乳液小滴沉淀，然后将其转移到开口容器以快速蒸发氯仿。在除去氯仿后乳状乳液小滴变得透明，表明CNP的形成。将CNP通过具有0.22μm孔径的注射滤器(Millipore)进行过滤，以消除大的聚集物。
透射电子显微术(TEM)-将CNP用1％磷钨酸(PTA)负染色。TEM研究使用FEI Tecnai G2Spirit透射电子显微镜(80kV)来进行。在图像中，QD和PTA是电子致密的并显得暗，而胶束的壳显得亮。
荧光显微术和图像分析-为了将CNP均匀分散在盖玻片表面上，将CNP溶液(10μl，1-10nM)夹在两个盖玻片之间，并在通风橱中放置10分钟。然后将两个盖玻片分开，并暴露于环境条件下另外10分钟。然后将盖玻片固定到显微镜载片，用于荧光显微术观察。CNP使用装备有100W汞灯(Chiu Technical Corporation，λex＝488nm)的Olympus BX41显微镜(100x油浸物镜)来成像。荧光发射通过长通滤光片过滤，并通过Olympus DP70CCD相机来收集。图像分析使用ImageJ图像分析软件来进行。像素的荧光强度由其灰度值来确定。粒子的荧光强度由粒子的所有像素的平均灰度值乘以粒子所占据的面积(像素数)来确定。粒子的轨迹通过手动连接所有时间框系列上的粒子质心来鉴定。通过手动调节显微镜载片台，对不同粒子通过焦平面的移动进行成像。使用的相机曝光时间，对于QD闪烁和CNP交替颜色图像来说为500ms，对于QD聚集物来说为16.7ms，对于CNP聚集物来说为0.8ms。
QD之间的FRET效率的估算-所使用的两种QD尺寸之间的FRET效率如下估算：
R 0 = ( 9000 ( ln 10 ) &kappa; 2 Q D 128 &pi; 5 Nn 4 &times; I ) 1 6 &ap; 3.9 nm - - - ( 1 )
其中距离，I＝光谱重叠函数＝2.2309x1015(通过对供体QD和受体QD的重叠面积下的面积进行积分来获得)，κ2＝取向因子＝2/e，QD＝供体量子产率＝80％(根据QD制造商)，N＝阿伏伽德罗常数＝6.02x1023，n＝折射率＝2.2(CdSe和聚苯乙烯的折射率的平均值)。
E = R 0 6 R 0 6 + r 6 - - - ( 2 )
其中E＝FRET效率，并且r＝QD FRET对的中心之间的距离。
假设两个QD之间零分离(即两个QD彼此接触)，则FRET供体与受体之间的距离是两个QD的半径之和。通过TEM测量的QD半径为：r＝r1+r2＝2.05+3.45＝5.48nm；因此E＝13.1％，并且当两个QD之间相隔1nm时，E＝5.2％。
结果和讨论
CNP由具有不同发射波长的量子点(QD)(Invitrogen，对于绿色和红色QD来说，分别为λem＝545nm和605nm)在聚合的聚(苯乙烯-b-氧化乙烯)(MW3800-b-6500)胶束中的共包胶来形成。共包胶使用界面不稳定性方法来实现，在所述方法中，将水包油乳液小滴在蒸发掉油相(例如氯仿)后转化成胶束(直径～25nm)。由于油相含有具有不同发射波长的QD和两亲性聚合物，因此得到的胶束包含聚合物壳以及分离在胶束核心中的QD(图4)。由于3D胶束内的QD在投影到2D图像上时重叠，每个胶束中红色和绿色QD的准确数目难以从透射电子显微术(TEM)确定。
使用荧光显微镜(λ激发＝488nm)、CCD相机和允许同时进行绿色和红色通道观察的长通滤光片来评估CNP对于粒子示踪应用的适合性。CNP表现出多种交替的荧光发射颜色，包括组成性的绿色和红色QD的颜色及其组合(图5a)。CNP红色通道中的荧光与绿色通道的荧光之比(R/G比)在整个观察期内变化(0.564-3.662AU，或550％的差异，图5b)，导致荧光颜色的连续变化(图5a)。R/G比的变化是突然的，表明了红色(高R/G比)、黄色/橙色(中R/G比)和绿色(低R/G比)之间的突然颜色变化。此外，CNP内较小区域的荧光颜色也连续且突然地变化。例如，在框架1(5.453s)中，CNP表现为被薄的红色壳包围的大的橙色核心(R/G比＝1.846)，而在框架110(14.497s)中，CNP表现为绿色(R/G比＝0.580)。CNP中不均匀的颜色分布表明带有不同颜色的QD在CNP中的非均相分布。相反，CNP的大的聚集物(从未过滤的CNP溶液在储存1周后的可见沉淀物获得)表现出接近恒定的荧光颜色和R/G比(2.931-3.004AU，或2.4％的差异)。因此，CNP的交替颜色特点可以用作单一(或小簇)状态的标志。
为了评估荧光强度的动力学，将总CNP荧光强度和单个红色和绿色通道的荧光强度与分开成像的单一绿色和红色QD的强度进行比较(图5c和5d)。在2min的观察期内，总CNP荧光强度保持高(588.07至2995.998AU的范围)，尽管在几个时间点处，作为组成的QD闪烁的结果，单个CNP颜色通道的荧光强度减小(图5c)。与在几个时间点处荧光几乎消失的单个QD(图5d，绿色QD，0-408.000AU；红色QD，13.988-1429.012AU)相，CNP荧光事实上是连续的。此外，CNP比组成的QD亮得多，这将显著提高示踪研究中的信噪比。
这些测量数据也可用于估算CNP中组成的QD的数量，这对潜在的多重应用来说是重要的。如果可以原位确定单个组成的QD的数量，将可以构建具有已知的红绿粒子比的CNP，所述CNP随后可用于示踪不同物质。从CNP通道中的荧光强度(图5c)与单一QD的荧光强度(图5d)(在10s内积分以补偿闪烁)的比较，估计图5中示出的CNP含有4个(即4.09个)绿色QD和2个(即2.24个)红色QD。然而，考虑到QD与CNP之间的光谱重叠和紧邻性，可能发生共振能量转移(FRET)。因此，绿色和红色QD之间的FRET效率被计算并确定为是低的(对于0nm间隔来说为13.1％，对于1nm间隔来说为5.2％)。在QD-QD对中观察到的相对于分子FRET供体/受体的低的FRET效率，由QD的大尺寸引起。这些计算表明，FRET不显著干扰CNP的荧光性质。
除了允许接近连续的示踪和聚集状态的验证之外，交替颜色的荧光发射可用于解决基于QD的粒子示踪中长期存在的另一个问题：焦点外的大聚集物与单一(或一小簇)纳米粒子的辨别。在使用常规QD的高度动态的系统中，不能将离开焦平面的快速3D运动与闪烁区分开，这是因为两者都引起荧光信号的消失(图6a)。相反，CNP允许轻易和明确地证实聚集状态，因为(1)CNP产生交替颜色的荧光发射，并且(2)CNP中的组成的QD作为整体移动。因此，完全移动到焦点之外的CNP聚集物表现为荧光的完全丧失，其可以与单一(或一小簇)CNP的交替颜色的信号清楚地区分开CNP(图6b)。
通过手动控制显微镜载片台来移动滴涂的CNP。对典型的CNP连续追踪2min，这远远长于在文献中报道的任何单一QD轨迹的闪烁中断之间的报道的持续时间(图7a)。CNP在整个视野中移动，同时表现出连续和突然的颜色变化，指示了单一(或小簇)状态。CNP的交替颜色荧光可以与可能由粒子生长(例如通过Ostwald熟化)和聚集引起的潜在的荧光强度和颜色变化区分开。已报道，在某些实验条件下，某些大的QD聚集物(例如具有保护不良的表面的QD)的荧光强度，在达到稳定态之前经历显著但逐渐的衰减。然而，包含具有保护良好的表面的可商购QD的大的CNP聚集物，在所试验的所有实验条件下，在所有颜色通道中发射恒定的荧光。此外，即使使用具有保护不良的表面的粒子，由于荧光的初始衰减是逐渐的，因此荧光的任何可能的变化也将是逐渐的，并因此可以与单一(或一小簇)CNP所表现出的突然颜色变化区分开。
在轨迹中存在几个快速且大的位置变化(“跳跃”)(例如从84.44至87.22s)。具体来说，颜色变化时间与84.44至86.67s之间的跳跃事件相一致(图7b)。颜色变化事件表明，在这个时间期间，CNP中的至少一个组成的QD正在闪烁，这突出了使用CNP而不是QD进行示踪的益处。如果将这个组成的闪烁QD单独用作示踪粒子，则由于闪烁和跳跃的一致性，“跳跃”后的轨迹将会丢失。或者可以使用“非闪烁QD”，在其中通过QD表面上的介导物/补偿物、用厚壳包被QD、或合成具有逐渐变化的势能函数的QD，来减少或消除闪烁。然而，它们不允许证实聚集状态(或聚集状态的不存在)，这是因为不存在闪烁，电子显微术和单光子计数不能原位使用，并且荧光粒子斑点尺寸可以随着相机曝光时间而变并且易受衍射极限的影响(即不是粒子的真实尺寸)。
除了光学性质之外，CNP还具有几种使它们对于粒子示踪研究来说特别有用的特点。首先，约20％的合成后没有分离或优化的原样CNP显示出接近连续的荧光、交替颜色的性质(其余的提供典型的单一颜色的荧光)。其次，通过荧光分拣(例如FACS)可以提高产率；然而，CNP也可以被调查人员在合成后原样用于选择性示踪具有交替颜色特点的荧光粒子。第三，CNP小，因此预期不干扰待示踪的大多数过程。此外，可以通过充分记录的程序(使用具有-COOH或-NH2末端基团的两亲性聚合物)来实现CNP的生物偶联。此外，CNP在通常用于粒子示踪研究的生物环境中稳定。例如，在细胞培养基(Dulbecco修改的Eagle培养基，含有10％血清，37℃)中12h后，CNP没有显著的聚集，并且它们的接近连续的荧光和交替颜色的性质得以保留。细胞培养基、血液或细胞质都能通过氧化/还原反应或分子吸附潜在地与QD表面相互作用，以改变QD性质。CNP所表现出的对生物环境的高耐受性，应该至少部分由QD表面被胶束的保护所引起。
CNP的性质能够显著改进流体(例如生物环境或微流体流)中的动态粒子示踪。然而，设想了CNP可用于磁性操作和多模式成像，或用于产生能够同时示踪多种生物分子或纳米材料的多路粒子。此外，CNP还可以作为平台用于调查QD在受控微环境中的能量转移和电子偶联。
实施例2
实施例2示出了根据本文描述的本发明的总体概念，用于生产纳米复合粒子的方法的示例性实施方式。
材料和方法
纳米复合粒子的电喷雾合成-纳米复合粒子的电喷雾生产过程包括制备电喷雾溶液，通过同轴电喷雾产生复合小滴，将气溶胶小滴收集在水性溶液中产生微乳液，以及允许微乳液通过界面不稳定效应形成胶束。
首先，将超顺磁氧化铁纳米粒子(SPION)、量子点(QD)和聚(苯乙烯-b-乙二醇)(PS-PEG)分开地悬浮在氯仿中。然后，通过将SPION(1mg/ml Fe，225μl)、QD(0.1μΜ，450μl)和PS-PEG(10mg/ml，90μl)混合来制备有机相。使用注射泵将有机相以0.48毫升/小时的流速递送到同轴针的内部不锈钢毛细管。通过将聚乙烯醇以5mg/ml溶解在双蒸水中来制备水性相。使用第二注射泵将水性相以2.8毫升/小时的流速递送到同轴针的外环。在允许两个流速稳定后，可以使用高性能相机和监测器观察到具有有机核心和水性壳的复合小滴从同轴针滴下。当两个流速稳定时，使用电源，针对位于针尖下方0.5cm处的接地铜环，向同轴针施加正的高电压。在6-7kV的电压下，在同轴针的尖端处观察到凹面锥形射流。将含有14ml水性相(双蒸水或乙酸铵缓冲液)的铝盘置于喷管尖端下方10cm处，以收集气溶胶小滴。在收集1小时后，在收集盘的底部中可以看到红棕色乳液。将它转移到15ml离心管。2小时后，该乳液消失，留下纳米复合粒子的透明悬液。
动态光散射：水力学粒径分布-纳米复合粒子的水力学粒径使用动态光散射设备(Brookhaven Instruments Corporation，BI200SM)来表征。从得到的悬液获取样品，并且如果需要，将其用蒸馏水稀释以将散射光强度降低到仪器的可接受范围(10至200kCPS之间)。激光的波长为633nm，针孔被设置到200，并且检测角度为90°。测量持续2分钟，并记录根据体积权重的平均粒径(Dp,平均值,v)。报告5次连续测量的平均值和标准偏差。
扫描电迁移率粒径(SMPS)分布-气溶胶化的粒子的电迁移率使用扫描迁移率粒径测量光谱仪(SMPS，TSI3936)来表征。收集复合的电喷雾小滴，并在乙酸铵缓冲液中形成胶束悬液。使用可商购的电喷雾气溶胶发生器(TSI3040)将少量悬液样品气溶胶化。使用带有差示迁移率分析仪(DMA，TSI3081)的静电分类器(TSI3080)，将气溶胶根据电迁移率进行分类。然后使用超细水冷凝粒子计数器(UWCPC，TSI3786)对粒子进行定量。设备被编程以通过从9nm至400nm的电迁移率粒径范围进行扫描，对处于每个尺寸下的粒子进行计数。因此构造了电迁移率粒径的分布并将其在对数-对数轴上作图。
透射电子显微术-使用FEI Tecnai G2Bio Twin TEM来获取透明悬液中得到的胶束的图像。首先，将10μl样品小滴移取到清洁的硅胶垫上。通过将栅格置于样品小滴上并使支持薄膜面朝下，将胶束装载到formvar/碳涂层的镍栅格上。允许在支持薄膜上收集胶束2分钟，然后使用滤纸吸去过量液体。接下来，将栅格置于10μl磷钨酸(PTA，1％)小滴上。允许用1％PTA负染色2分钟，并吸去过量液体。然后对栅格进行成像。
在钕磁体存在下使用荧光显微术的粒子示踪-通过在钕磁针存在下在荧光显微镜下观察粒子，对通过电喷雾产生的粒子的荧光和磁性功能同时进行试验。将显微镜的滤光片设置到量子点的发射波长，并将带有小的圆柱形钕磁针段的玻璃盘置于载片台上。将10μl样品移取到玻璃盘上，将磁体浸没在样品中。记录视频以调查是否能够观察到荧光粒子朝向磁体移动。视频使用Image J软件进行处理。
结果和讨论
胶束使用图1中示出的实验设置来合成。将包含溶剂(氯仿)、聚合物聚(苯乙烯-b-乙二醇)、SPION和QD的有机混合物流过中央针，同时将聚乙烯醇-水混合物流过外针。调整流速和电压以获得稳定的锥形射流。将气溶胶小滴收集在含有蒸馏水的收集盘中。在不存在搅拌的情况下，微红色-棕色乳液离析到铝制收集盘的底部。然而，使用轻柔搅动能够将溶液分散。在喷雾后2-3小时后，得到透亮的溶液。在一段时间和轻柔搅动后微红色-棕色乳液的消失指示了胶束通过界面不稳定性效应的形成。因此，电喷雾法以连续、自动化的方式形成乳液。
在乳液消失并且溶液变得透明之后，取出样品并使用DLS进行分析。样品的粒径分布示出在图8a中，并且是单峰的。基于5次测量，通过体积权重的平均粒子直径为44±7nm。然后使用TEM对同样的溶液成像，图8b示出了含有SPION和QD两者的胶束具有30nm至40nm之间的直径，所述值与动态光散射数据良好相符。
由于粒子含有QD，因此在荧光显微镜下观察到的粒子在溶液中的随机运动也可用于确定粒径。将10μl液滴置于玻璃盘中，并将显微镜的滤光片设置到量子点的荧光波长。(图5的纸)示出了三个这样的粒子的轨迹。粒子的均方位移<x2>通过下式与粒子的扩散D和时间t相关联
<x2>＝4Dt.             (1)
D的值进而通过Stokes-Einstein方程与粒子半径dp相关联
d p = k B T 3 &pi;&mu;D - - - ( 2 )
其中kB是波尔兹曼常数，T是温度，μ是周围介质的粘度。对于图9中示出的粒子来说，这种方法产生54nm和68nm的粒子半径。还观察到d～400nm的明显更大的粒子，并推测它们对应于胶束聚集物。
SPION和量子点的包封难以定量，这是因为任一种组分在胶束内部或外部的可见证据稀少。为了说明包封效率并不低，产生了两种胶束样品。在第一种样品中，仅将PS-PEG嵌段共聚物包含在有机相中，以便产生空胶束。在第二种样品中，将PS-PEG和SPION包含在有机相中，以便产生装载有SPION的胶束。样品的TEM图像示出在图10a和10b中。胶束的直径仍约为30至40nm，并且没有SPION包封的直接证据。为了证实这些胶束以与SPION的包含相一致的方式存在差异，将空的和装载后的胶束悬浮在乙酸铵缓冲液中，使用TSI电喷雾装置重新喷雾，并使用TSI扫描电迁移率粒径仪测量得到的气溶胶的空气动力学尺寸分布。在这里使用的低稀释度下，通过电喷雾产生的小滴含有至多一个胶束。如图9a和9b所示，体积平均空气动力学直径da与通过其他方法确定的值可比。略微较小的尺寸与干燥的胶束相一致，在干燥的胶束中聚合物塌陷并且比水合状态下更紧实。此外，装载有SPION的胶束具有比空胶束明显更高的空气动力学直径。这可以通过认识到空气动力学直径通过下式与粒子的物理直径相关联来解释：da＝dpρ1/2，其中ρ是粒子密度。为什么da将随着胶束中铁的装载而增加存在至少三个原因。首先是由于包含铁纳米粒子造成的物理尺寸的增加，其次是装载有氧化铁的胶束的密度相对于空胶束增加，最后是固体氧化铁粒子的存在可能使胶束对干燥时的塌陷更具抗性。
最后，为了证实使用QD和SPION两者配制的纳米粒子具有荧光和磁性两种功能性，在钕磁体的存在下，在荧光显微镜下对纳米复合粒子进行观察。荧光粒子朝向磁针的迁移指示了SPION与量子点的共定位，证实了它们被共包封在胶束中。图11(a)-(f)示出了来自于视频记录的一系列图像，其示出了朝向磁体迁移时的特定荧光粒子。
为了估算在图11中观察到的粒子的尺寸，对它随时间的运动进行追踪，并将结果示出在图11g和11h中。这个粒子的运动反映出由磁场造成的定向运动和由布朗扩散造成的随机运动。在磁场中，粒子的速度v由下式决定
v = M ( B 0 ) d p 2 18 &mu; &dtri; B - - - ( 3 )
其中M(B0)是粒子的磁化强度，B是磁场。因此，在恒定▽B的区域中，粒子的速度应该是恒定的，并垂直于磁力线。靠近磁体时，▽B恒定，并且B高得足以确保M(B0)恒定。因此，我们可以将粒子的运动去卷积成它的定向和波动分量。如图11h中所示，来自于定向运动的均方位移是时间的线性函数，并且从线的斜率和方程(1)和(2)，可以确定胶束的尺寸。在这种情况下，dp＝～340nm，表明聚集物。假设聚集物中的每个胶束具有基于较早的扩散分析的平均值的60nm的平均dp，则体积平衡表明聚集物含有～180个胶束。现在可以用方程(3)来确定M(B0)，并且最终可以使用下式来估算SPIONS的数量NS
M(B0)＝NsMsVs                  (4)
其中MS和VS是单个SPION的质量和体积。在这种情况下，NS为165，并且每个胶束含有平均0.68个SPIONS。尽管这仅仅是数量级分析，但它表明大多数胶束含有铁纳米粒子。分析还证实，这种类型的成像研究对较大的聚集物更灵敏，这是因为单个胶束移动慢得多在典型实验的时间尺度上追踪它们的运动更加困难。
实施例3
实施例3示出了按照本文中描述的本发明的总体概念，用于生产聚合物纳米粒子的方法的示例性实施方式。
将聚苯乙烯-聚乙二醇共聚物(PS-PEG)作为模板用于通过自组装形成包含乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)的纳米粒子。如图12中所示，PS-PEG是在水中自组装以形成胶束结构的两亲物。PLGA(疏水性)自发地进入胶束模板的疏水性核心，产生尺寸主要由模板控制的PLGA粒子。尺寸可以极小(使用所选的两亲物，可以容易地达到40nm，并可能小到几个nm)。在用于形成以胶束为模板的PLGA粒子的一种程序中，将PS-PEG和PLGA溶解在氯仿中，然后将其导入到水中。对混合物进行涡旋振荡，得到水包油乳液。在将氯仿蒸发后，乳液转化成以胶束为模板的PLGA纳米粒子的透明溶液。在本质上，所述过程产生“填充的”胶束，即在其核心内含有聚合物的胶束。
图13示出了使用自组装方法生产的PLGA粒子的TEM图像。正如可以清楚地看到的，粒径为～40-50nm，其比100nm小得多。通过选择不同的形成胶束的分子(即两亲物)可以进一步减小PLGA粒子的粒径。
图14示出了活性药剂(即DEX或地塞米松，一种消炎和免疫抑制性药物)从通过自组装制造的PLGA粒子的释放。所述图示出了PLGA粒子的几个特点。首先，释放是逐渐的。其次，释放速率可以通过胶束核心中PLGA的量来调整，而不需调整粒径。这与常规的PLGA粒子或常规的胶束(在中央疏水性核心中没有PLGA聚合物的胶束)相比是重要的优点，因为改变粒径通常引起在体内的差异积累。
实施例4
实施例4示出了根据本文中描述的本发明的总体概念，使用纳米复合粒子的方法的一种示例性实施方式。
通过纳米复合粒子的双模式癌症成像和疗法。将量子点(QD)、超顺磁氧化铁纳米粒子(SPION)和疏水性抗癌药物(例如紫杉醇)共包封在胶束中。然后将胶束与识别癌细胞上的特定受体的配体相偶联。然后将得到的偶联的胶束注射到对象的血流中。胶束表面上的配体将纳米复合粒子靶向肿瘤。使用纳米复合粒子中的SPION作为造影剂，医生可以利用MRI对深部组织中的肿瘤进行非侵入性成像和定位。此外，由纳米复合粒子中的QD产生的亮且稳定的荧光(例如通过手持式UV灯)能够在手术期间指导外科医生移除肿瘤的努力。尽管来自于QD的荧光不像MRI信号那样穿透深部组织，但它为外科医生提供了在手术期间可视化肿瘤的方便的方式，这是因为在手术期间肿瘤不再在深部组织中，并且手术不能在MRI扫描仪中进行。在手术后，抗癌药物从纳米复合粒子释放，以杀死可能的残留肿瘤细胞，防止癌症再度出现。
实施例5
实施例5示出了按照本文中描述的本发明的总体概念，使用纳米复合粒子的方法的一种示例性实施方式。
通过小于50nm的纳米复合粒子进行生物分子的多重光学编码。将不同发射波长(即不同颜色)的量子点(QD)共包封在同一胶束中。每个胶束的特定波长的荧光强度与被包封的在特定波长下发射荧光的QD的数量成正比。由于可以控制在不同波长下发射的QD的数量之比，因此所述比率可以用作“编码”机制来快速检测或成像多种类型的生物分子。纳米复合粒子的尺寸在配体-靶的结合中引起小得多的空间位阻。
实施例6
实施例6示出了按照本文中描述的本发明的总体概念，使用纳米复合粒子的方法的一种示例性实施方式。
用于纳米制造的单个纳米复合粒子的操作。将包含共包封有量子点(QD)和超顺磁氧化铁纳米粒子(SPION)的两亲性胶束的纳米复合粒子与用于操作纳米复合粒子的纳米传送带阵列相结合使用。纳米传送带阵列可以包含数字化的铁磁性微型盘或锯齿形图案造型的磁纳米线。在每个盘的外周处或每个锯齿顶点处非常高的场梯度足以捕集纳米复合粒子。同步化且变化的磁场可以控制纳米复合粒子在x-y平面内的运动，并且可以允许纳米复合粒子在盘之间或锯齿顶点之间移动。尽管SPION允许通过磁性进行位置控制，但QD的特别的亮度和光稳定性允许精确地示踪纳米复合粒子的位置。
实施例7
实施例7示出了按照本文中描述的本发明的总体概念，使用纳米复合粒子的方法的一种示例性实施方式。
用于生物力学研究的纳米尺度力传感器。作为纳米尺度的力传感器，将包含共包封有量子点(QD)和超顺磁氧化铁纳米粒子(SPION)的胶束的纳米复合粒子用于鉴定待研究的生物物体。然后通过磁性微操作器在生物物体上施加定义明确的外力，并且通过QD的荧光追踪由所述力造成的生物物体的位置变化。

Claims (20)

1.一种用于生产纳米复合粒子的方法，所述方法包括：
向喷管供应有机相流体，其中所述有机相流体包含有机溶剂、两亲物和大量的疏水性纳米粒子；
在所述喷管附近产生电场，使得离开所述喷管的所述流体形成分散成大量的小滴的锥形射流；
将所述大量的小滴收集在水性收集溶液中；以及
其中包含包封有至少一种疏水性纳米粒子的两亲性胶束的纳米复合粒子在所述水性收集溶液中自组装。
2.权利要求1的方法，其还包括：
向所述喷管供应水性相流体，所述水性相流体包含表面活性剂；
其中将所述有机相流体以约0.01毫升/小时至约10毫升/小时的流速供应到所述喷管的内管；以及
其中将所述水性相流体以约0.01毫升/小时至约10毫升/小时的流速供应到所述喷管的外环。
3.权利要求1的方法，其中所述电场具有约3kV/cm至约35kV/cm范围内的电场强度。
4.权利要求1的方法，其中所述有机溶剂选自氯仿、四氢呋喃、二氯甲烷及其组合；
所述两亲物选自聚(苯乙烯-b-乙二醇)、聚(ε-己内酯-b-乙二醇)、聚(乙二醇-b-二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺)、肽两亲物及其组合；以及
所述大量的疏水性纳米粒子选自半导体纳米粒子、金属纳米粒子、磁性纳米粒子、含碳纳米粒子及其组合。
5.权利要求2的方法，其中所述表面活性剂选自聚乙烯醇、辛基酚乙氧基化物、4-(5-十二烷基)苯磺酸盐、硬脂酸钠、泊洛沙姆、聚山梨酸酯及其组合。
6.权利要求1-5任一项的方法，其中所述纳米复合粒子具有约5nm至约1000nm范围内的直径。
7.权利要求1-5任一项的方法，其中所述纳米复合粒子包含至少一个具有第一发射波长的第一量子点和至少一个具有不同于所述第一发射波长的第二发射波长的第二量子点，并且所述纳米复合粒子具有约5nm至约1000nm范围内的直径。
8.权利要求1-5任一项的方法，其中所述纳米复合粒子包含至少一个量子点和至少一个磁性纳米粒子，并且所述纳米复合粒子具有约5nm至约1000nm范围内的直径。
9.权利要求6的方法，其中所述纳米复合粒子还包含官能团，其中所述官能团选自肽、多肽、蛋白质、配体、抗体、DNA、RNA及其组合。
10.一种用于生产聚合物纳米粒子的方法，所述方法包括：
向喷管供应有机相流体，其中所述有机相流体包含有机溶剂、两亲物和疏水性聚合物；
在所述喷管附近产生电场，使得离开所述喷管的所述流体形成分散成大量的小滴的锥形射流；
将所述大量的小滴收集在水性收集溶液中；以及
其中包含包封有所述疏水性聚合物的两亲性胶束的聚合物纳米粒子在所述水性收集溶液中自组装。
11.权利要求10的方法，其还包括：
向所述喷管供应水性相流体，所述水性相流体包含表面活性剂；
其中将所述有机相流体以约0.01毫升/小时至约10毫升/小时的流速供应到所述喷管的内管；以及
其中将所述水性相流体以约0.01毫升/小时至约10毫升/小时的流速供应到所述喷管的外环。
12.权利要求10的方法，其中所述电场具有约3kV/cm至约35kV/cm范围内的电场强度。
13.权利要求10的方法，其中所述有机溶剂选自氯仿、四氢呋喃、二氯甲烷及其组合；
所述两亲物选自聚(苯乙烯-b-氧化乙烯)、聚(ε-己内酯-b-乙二醇)、聚(乙二醇-b-二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺)、肽两亲物及其组合；以及
所述疏水性聚合物选自乳酸-乙醇酸共聚物、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚乙二醇及其组合。
14.权利要求11的方法，其中所述表面活性剂选自聚乙烯醇、辛基酚乙氧基化物、4-(5-十二烷基)苯磺酸盐、硬脂酸钠、泊洛沙姆、聚山梨酸酯及其组合。
15.权利要求10-14任一项的方法，其中所述聚合物纳米粒子具有约5nm至约1000nm范围内的直径。
16.权利要求15的方法，其中所述有机相流体还包含活性成分，并且所述聚合物纳米粒子包含包封有所述疏水性聚合物和所述活性成分的两亲性胶束。
17.权利要求16的方法，其中所述聚合物纳米粒子还包含官能团，其中所述官能团选自肽、多肽、蛋白质、配体、抗体、DNA、RNA及其组合。
18.纳米复合粒子，其包含：
包含两亲物的胶束；
被包封在所述胶束中的至少一个第一量子点，所述第一量子点具有第一发射波长；
被包封在所述胶束中的至少一个第二量子点，所述第二量子点具有不同于所述第一发射波长的第二发射波长；以及
所述纳米复合粒子具有约5nm至约1000nm范围内的直径。
19.权利要求18的纳米复合粒子，其还包含被包封在所述胶束中的至少一个其他纳米粒子，所述其他纳米粒子选自金属纳米粒子、磁性纳米粒子、含碳纳米粒子及其组合。
20.权利要求18或19的纳米复合粒子，其中所述第一发射波长在约490nm至约560nm之间，以及所述第二发射波长在约590nm至约700nm之间。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106483116A (zh) * 2016-09-27 2017-03-08 东南大学 一种基于两种银纳米粒子自组装的空芯光纤sers探针的制备方法
CN107236136A (zh) * 2017-06-21 2017-10-10 华南师范大学 一种单一粒径聚合物微纳米颗粒的制备方法
CN110090605A (zh) * 2019-05-14 2019-08-06 黄琛 一种功能性纳米微球的制备设备
CN113438994A (zh) * 2018-12-14 2021-09-24 罗伯特·博世有限公司 用于由含铝金属熔融物增材制造三维工件的设备
CN115755463A (zh) * 2022-11-10 2023-03-07 中国科学技术大学 激光背光模组及利用其制造的显示器
CN116836704A (zh) * 2023-06-29 2023-10-03 苏州星烁纳米科技有限公司 一种荧光微球及其制备方法

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101712682B1 (ko) * 2009-01-15 2017-03-07 클레네 나노메디슨, 인크. 액체를 처리하고 액체 내의 특정 성분(예를 들어, 나노입자)을 제조하기 위한 연속적, 반연속적 및 일괄식 방법, 장치 및 그로부터 생성된 나노입자 및 나노입자/액체 용액(들) 및 콜로이드
US9334200B2 (en) 2013-01-28 2016-05-10 Bfp Management, Llc Fertilizer composition and method for suspending fertilizer in an aqueous solution
EP3068598A4 (en) * 2013-10-24 2017-08-09 Srikar Raman Mono disperse polymer nanoparticles, functionalized nanoparticles and controlled formation method
KR102122962B1 (ko) 2014-03-14 2020-06-15 삼성전자주식회사 나노입자 중합체
US9707716B2 (en) * 2014-08-29 2017-07-18 Uchicago Argonne, Llc Self-assembled tunable networks of sticky colloidal particles
CA2906504A1 (en) * 2014-10-03 2016-04-03 Chevron U.S.A. Inc. Magnetic nanoparticles and integration platform
EP3012018B1 (en) * 2014-10-20 2017-05-17 Sabanci Üniversitesi Method for production of three-dimensional closed graphene-based nano-/microstructures
WO2016105982A1 (en) * 2014-12-22 2016-06-30 Nanocopoeia, Llc Methods of electrospraying particles
US20170352789A1 (en) * 2014-12-26 2017-12-07 Ns Materials Inc. Wavelength converting member and method of producing the same
US20160303592A1 (en) * 2015-04-16 2016-10-20 Nanovapor Inc. Apparatus for nanoparticle generation
CN105136834B (zh) * 2015-07-14 2017-03-01 上海师范大学 3,4‑二羟基苯基丙酸修饰的Fe/Fe3O4纳米粒子及其制备方法和应用
CN106206965B (zh) * 2016-04-25 2018-08-07 苏州星烁纳米科技有限公司 一种量子点封装体及其制备方法
CN106085426B (zh) * 2016-07-06 2018-06-29 北京化工大学 具有室温磷光性质的两亲性碳点及其合成方法与应用
WO2018031850A1 (en) * 2016-08-12 2018-02-15 Purdue Research Foundation Polymer lung surfactants
KR101919151B1 (ko) 2017-05-25 2018-11-16 경북대학교 산학협력단 양친매성 카본닷-고분자 복합체, 이의 제조방법 및 양친매성 카본닷-고분자 복합체의 용도
WO2018224902A1 (en) * 2017-06-07 2018-12-13 Ehsanollah Ettefaghi A bio-nano emulsion fuel
CN107375235A (zh) * 2017-07-24 2017-11-24 桂林医学院 一种叶酸介导抗肿瘤药物超顺磁肿瘤靶向纳米粒及其制备方法
WO2021071857A1 (en) * 2019-10-07 2021-04-15 The Regents Of The University Of California Facilitating controlled molecular assembly of nanoscale structures via dynamic confinement of solvent
CN110523353B (zh) * 2019-09-09 2021-12-17 中国人民解放军国防科技大学 一种毫米级聚丙烯腈空心微球的制备方法
AU2022351838A1 (en) * 2021-09-21 2024-03-28 Cytolutions, Llc Method for separating x chromosome-bearing sperm cells and y chromosome-bearing sperm cells
US20230141596A1 (en) * 2021-11-09 2023-05-11 Saudi Arabian Oil Company Multifunctional fluorescent tags for subterranean applications

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008137733A2 (en) * 2007-05-02 2008-11-13 Emory University Micellar structures, methods of making micellar structures, methods of imaging, and methods of delivering agents

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6007845A (en) * 1994-07-22 1999-12-28 Massachusetts Institute Of Technology Nanoparticles and microparticles of non-linear hydrophilic-hydrophobic multiblock copolymers
US6252129B1 (en) * 1996-07-23 2001-06-26 Electrosols, Ltd. Dispensing device and method for forming material
US7939170B2 (en) 2002-08-15 2011-05-10 The Rockefeller University Water soluble metal and semiconductor nanoparticle complexes
US7459145B2 (en) 2002-10-25 2008-12-02 Georgia Tech Research Corporation Multifunctional magnetic nanoparticle probes for intracellular molecular imaging and monitoring
US7846412B2 (en) * 2003-12-22 2010-12-07 Emory University Bioconjugated nanostructures, methods of fabrication thereof, and methods of use thereof
WO2006044660A2 (en) * 2004-10-14 2006-04-27 Vanderbilt University Functionalized solid lipid nanoparticles and methods of making and using same
US7947772B2 (en) * 2004-11-10 2011-05-24 The Regents Of The University Of Michigan Multiphasic nano-components comprising colorants
CN103257129A (zh) 2006-01-19 2013-08-21 纽约州立大学研究基金会 用于检测和鉴定经编码的珠粒和生物分子的方法和装置
JP2010523557A (ja) * 2007-03-30 2010-07-15 エージェンシー フォー サイエンス，テクノロジー アンド リサーチ 疎水性量子ドットのカプセル化
CN102027384A (zh) * 2008-05-13 2011-04-20 研究三角协会 多孔和无孔纳米结构和应用
ES2614181T3 (es) * 2010-08-14 2017-05-30 University Of Massachusetts Partícula de pared celular de levadura para suministro de nanopartículas direccionadas al receptor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008137733A2 (en) * 2007-05-02 2008-11-13 Emory University Micellar structures, methods of making micellar structures, methods of imaging, and methods of delivering agents

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106483116A (zh) * 2016-09-27 2017-03-08 东南大学 一种基于两种银纳米粒子自组装的空芯光纤sers探针的制备方法
CN107236136A (zh) * 2017-06-21 2017-10-10 华南师范大学 一种单一粒径聚合物微纳米颗粒的制备方法
CN107236136B (zh) * 2017-06-21 2019-09-20 华南师范大学 一种单一粒径聚合物微纳米颗粒的制备方法
CN113438994A (zh) * 2018-12-14 2021-09-24 罗伯特·博世有限公司 用于由含铝金属熔融物增材制造三维工件的设备
CN113438994B (zh) * 2018-12-14 2024-01-09 罗伯特·博世有限公司 用于由含铝金属熔融物增材制造三维工件的设备
CN110090605A (zh) * 2019-05-14 2019-08-06 黄琛 一种功能性纳米微球的制备设备
CN110090605B (zh) * 2019-05-14 2024-05-10 黄琛 一种功能性纳米微球的制备设备
CN115755463A (zh) * 2022-11-10 2023-03-07 中国科学技术大学 激光背光模组及利用其制造的显示器
CN116836704A (zh) * 2023-06-29 2023-10-03 苏州星烁纳米科技有限公司 一种荧光微球及其制备方法

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