CN105073142B - 多模态粒子、其方法和用途 - Google Patents

多模态粒子、其方法和用途 Download PDF

Info

Publication number
CN105073142B
CN105073142B CN201380066653.3A CN201380066653A CN105073142B CN 105073142 B CN105073142 B CN 105073142B CN 201380066653 A CN201380066653 A CN 201380066653A CN 105073142 B CN105073142 B CN 105073142B
Authority
CN
China
Prior art keywords
particles
entity
layer
dopant
agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201380066653.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105073142A (zh
Inventor
斯特凡·哈姆森
马修·瓦尔
莫里茨·基尔舍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sauron Kitlin Association For Cancer Research
Original Assignee
Sauron Kitlin Association For Cancer Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sauron Kitlin Association For Cancer Research filed Critical Sauron Kitlin Association For Cancer Research
Publication of CN105073142A publication Critical patent/CN105073142A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105073142B publication Critical patent/CN105073142B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00—Preparations for testing in vivo
    • A61K49/001—Preparation for luminescence or biological staining
    • A61K49/0063—Preparation for luminescence or biological staining characterised by a special physical or galenical form, e.g. emulsions, microspheres
    • A61K49/0069—Preparation for luminescence or biological staining characterised by a special physical or galenical form, e.g. emulsions, microspheres the agent being in a particular physical galenical form
    • A61K49/0089—Particulate, powder, adsorbate, bead, sphere
    • A61K49/0091—Microparticle, microcapsule, microbubble, microsphere, microbead, i.e. having a size or diameter higher or equal to 1 micrometer
    • A61K49/0093—Nanoparticle, nanocapsule, nanobubble, nanosphere, nanobead, i.e. having a size or diameter smaller than 1 micrometer, e.g. polymeric nanoparticle
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00—Preparations for testing in vivo
    • A61K49/06—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations
    • A61K49/18—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes
    • A61K49/1818—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles
    • A61K49/1821—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised microparticles or nanoparticles
    • A61K49/1824—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised nanoparticles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K51/00—Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo
    • A61K51/12—Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo characterised by a special physical form, e.g. emulsion, microcapsules, liposomes, characterized by a special physical form, e.g. emulsions, dispersions, microcapsules
    • A61K51/1241—Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo characterised by a special physical form, e.g. emulsion, microcapsules, liposomes, characterized by a special physical form, e.g. emulsions, dispersions, microcapsules particles, powders, lyophilizates, adsorbates, e.g. polymers or resins for adsorption or ion-exchange resins
    • A61K51/1244—Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo characterised by a special physical form, e.g. emulsion, microcapsules, liposomes, characterized by a special physical form, e.g. emulsions, dispersions, microcapsules particles, powders, lyophilizates, adsorbates, e.g. polymers or resins for adsorption or ion-exchange resins microparticles or nanoparticles, e.g. polymeric nanoparticles

Abstract

本发明尤其提供一种粒子组合物，所述粒子包括衬底；至少一第一压缩层，其包含至少一种第一掺杂剂实体；以及至少一第二层，其包含第二掺杂剂实体。在一些实施例中，不同层中包括不同掺杂剂实体。在一些实施例中，此类掺杂剂实体为或包含可检测实体。在一些实施例中，这提供实现多模态粒子的技术。所提供的技术的许多优势中包括通过多种独特成像模态和/或在多种情况(例如手术前、手术中和/或手术后环境)中使粒子成像的能力。本发明提供如下方法，其包括向个体单次投予粒子，随后包含使所投予粒子成像的多个步骤，所述步骤可利用不同成像技术和/或在不同时间和/或不同环境中进行。

Description

多模态粒子、其方法和用途
相关申请案的交叉引用
本申请案要求于2012年12月19日申请的美国临时专利申请案第61/739,556号的优先权和权益，所述申请案的全文通过引用并入本文中。
政府支持
本发明在政府支持下根据美国国立卫生研究院授予的NIH/NCI K08 CA163961进行。美国政府在本发明中享有某些权利。
背景技术
可以并有掺杂剂实体的纳米粒子系统具有巨大的潜力并且适用于多种情形。持续需要用于医学和/或非医学应用的改良的纳米粒子系统。开发这种系统的一个特定目标为提供可以在手术中用于界定切除边界的成像纳米粒子。手术切除的完整性极大地影响着发病率和死亡率。完整切除的挑战和重要性在去除肿瘤的手术中尤其急剧。外科医生在试图实现更完全的肿瘤切除过程中遇到数种障碍，所述障碍包括肿瘤边缘不规律且模糊以及肿瘤生长靠近或侵入关键生理结构。到目前为止已探索多种技术以致力于更好地观察肿瘤边缘。然而，仍持续需要新型且更好的探测器和/或方法。具体来说，对用于精确检测残余肿瘤的实时探测器/方法存在重要且未满足的需要。
发明内容
本发明涵盖存在对多个成像模态的成像敏感的多模态粒子存在重要并且未满足需要的认知。本发明另外涵盖现有成像技术的问题来源的认知：电流造影剂通常快速清除使得每次新成像期间需要新注射。本发明认识到与这一现实有关的多种缺点，包括手术中成像通常不实际，且有时不可能。本发明提供可使用多种模态中的任一者成像的技术。在一些实施例中，本发明提供多种模态和/或多个时间(例如手术前、手术中和手术后阶段)与传递事件(例如单次注射，例如静脉内注射)之间的对比强化。
本发明提供与多层粒子相关的技术，包括用于制备粒子的技术和/或使用粒子的技术，以及提供粒子本身的技术。一般来说，本文所述和/或利用的粒子含有衬底，和多个层，其中至少一个层含有掺杂剂实体。在一些实施例中，至少两个层含有掺杂剂实体。在一些此类实施例中，所提供的粒子含有至少两种不同掺杂剂实体，任选地定位于不同层中。在一些实施例中，单个实体(例如具体掺杂实体、衬底或层材料)本身适用两种或两种以上模态(例如诊断和/或治疗模态)。
在一些实施例中，所提供的粒子对两种或两种以上检测模态的检测敏感。在一些实施例中，衬底、层材料和/或掺杂剂实体中的一或多者可检测。在一些实施例中，可检测实体用作造影剂。在一些实施例中，单个实体(例如具体掺杂实体、衬底或层材料)本身可以通过两种或两种以上模态检测。
在一些实施例中，所提供技术的一个显著特征在于其适用于多种衬底材料、衬底配置、层材料和掺杂剂实体等并且对其有效。此外，本发明独有提供可以通过多种不同成像模态成功成像的个别粒子的能力。在一些此类实施例中，成像模态各自具有其自身的强度。这些实施例因用彼此互补的不同成像技术检测粒子的能力而具有独特优势，所述成像技术允许在多种环境中的任一者中观测粒子，例如手术前(例如用于初始肿瘤检测、全身分期和手术规划的无创全身3D成像)、手术中或内窥镜(例如通过向身体中插入细导管、光纤装置、腹腔镜工具等成像)情况。
本发明的一些实施例因此尤其提供使用多种成像模态和/或在多种背景中使相同粒子成像的系统。或者或另外，本发明的一些实施例提供如下方法，其包括向个体单次投予粒子，随后包括使所投予粒子成像的多个步骤，所述步骤可利用不同成像技术和/或在不同时间和/或不同环境中进行。
在一些实施例中，所提供的粒子在第一和第二层中分别包含第一和第二掺杂剂实体。在某些实施例中，第一掺杂剂实体为或包含SE(R)RS活性剂且第二掺杂剂实体为或包含选自由以下组成的群组的另一可检测实体：SE(R)RS活性剂、荧光染料、MRI试剂、光声活性染料、上转换材料、正电子发射断层摄影术(PET)示踪剂、单光子发射断层摄影术(SPECT)示踪剂、计算机断层扫描(CT)试剂、X射线试剂、超声波(US)试剂以及其组合。在一些实施例中，此类粒子尤其适用于体内成像应用。
在一些实施例中，所提供的粒子通过选自由以下组成的群组的成像模态成像(或对成像敏感)：MRI、PET、SPECT、CT、X射线、超声波、光声检测、荧光和/或拉曼光谱法以及其组合。
在一些实施例中，所提供的粒子包含一或多个载体层或缓冲层。不希望受任何具体理论约束，一些实施例中所描述的粒子提供分离掺杂剂实体的显著优势。此类分离可使不同成像信号的干扰或污染降到最低或避免不同成像信号的干扰或污染。
本发明的一些方面涉及一种包含至少一种粒子的组合物，所述粒子包含衬底；至少一第一层，其包含至少一种第一掺杂剂实体；以及至少一第二层，其包含第二掺杂剂实体。
本发明的一些方面涉及一种包含至少一种粒子的组合物，所述粒子包含衬底；至少一第一层，其可为压缩层和/或封装层，其包含至少一第一掺杂剂实体；以及至少一第二层，其包含第二掺杂剂实体。
在一些实施例中，一些或全部层的厚度在约0.5nm到约5μm的范围内。在一些实施例中，掺杂剂实体位于衬底表面内5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm或100nm或5μm。在一些实施例中，压缩层或封装层为或包含选自由以下组成的群组的材料：金属、半金属、非金属、所述金属、半金属或非金属的氧化物、硼化物、碳化物、硫化物和氮化物，以及其组合。在一些实施例中，金属、半金属或非金属为或包含二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化锗、氧化铝、五氧化二钽或其组合。在一些实施例中，压缩层或封装层包含多肽、寡聚物或聚合物，所述多肽、寡聚物或聚合物包埋于、配位于或共价结合到来自以下群组的造影剂：MRI、PET、SPECT、CT、X射线、超声波、光声检测、荧光和/或拉曼光谱法以及其组合。
在一些实施例中，第二层为第二压缩层或第二封装层。在一些实施例中，一些或全部层包含相同材料。在一些实施例中，一些或全部层为二氧化硅层。在一些实施例中，第一和第二层至少分别包含第一和第二掺杂剂实体。在一些实施例中，第一和第二掺杂剂实体相同。在一些实施例中，第一和第二掺杂剂实体不同。在一些实施例中，第一和第二掺杂剂实体中的至少一者为或包含可检测实体。在一些实施例中，可检测实体选自由以下组成的群组：SE(R)RS活性剂、荧光染料、MRI试剂、光声活性染料、上转换材料、正电子发射断层摄影术(PET)示踪剂、单光子发射断层摄影术(SPECT)示踪剂、计算机断层扫描(CT)试剂、X射线试剂、超声波(US)试剂以及其组合。在一些实施例中，第一和第二掺杂剂实体中的至少一者为或包含SE(R)RS活性剂。在一些实施例中，第一掺杂剂实体为或包含SE(R)RS活性剂且第二掺杂剂实体为或包含第二可检测实体。在一些实施例中，第二可检测实体为NIR荧光剂。
在一些实施例中，组合物另外包括第三可检测实体。在一些实施例中，第一和第二掺杂剂实体中的至少一者为除可检测实体外的试剂，使得包含所述试剂的层为载体层。在一些实施例中，所述组合物另外包括不具有掺杂剂实体的缓冲层。在一些实施例中，缓冲层位于第一和第二层之间。
在一些实施例中，掺杂剂实体在层内直接结合。在一些实施例中，掺杂剂实体在层内经连接剂或螯合剂间接结合。
在一些实施例中，衬底为球形的。在一些实施例中，衬底为非球形的。在一些实施例中，衬底为或包含选自由以下组成的群组的材料：金属、金属氧化物、脂质体、上转换材料、半导体以及其组合。在一些实施例中，所述金属选自由以下组成的群组：金、银、铜或能够维持局部表面等离子共振的任何其它材料，以及其组合。在一些实施例中，衬底为表面底涂剂结合。
在一些实施例中，衬底与封端剂实体结合。在一些实施例中，粒子实质上不含表面底涂剂。在一些实施例中，组合物的直径在约5nm到约1000nm或约5nm到约200nm范围内。
本发明的一个方面涉及一种制备粒子的方法。所述方法包括提供层(例如其可为压缩层和/或封装层)于水和醇中的第一前驱体溶液，其中第一前驱体溶液具有预定含水量；使第一前驱体溶液与衬底在向衬底上施加第一层的条件下和向衬底上施加第一层所必需和足够的时间下组合，所述第一层具有预定厚度，产生粒子。
在一些实施例中，衬底另外包括至少一个层。在一些实施例中，提供和组合步骤同时进行，使得第一前驱体溶液和衬底同时彼此混合。
在一些实施例中，所述方法另外包括组合第一掺杂剂实体与第一前驱体溶液。在一些实施例中，所述方法另外包括提供第二层(例如其可为压缩层和/或封装层)于水和醇中的第二前驱体溶液。在一些实施例中，所述方法另外包括使第二前驱体溶液与粒子在向粒子上施加第二层的条件下和向粒子上施加第二层所必需和足够的时间下组合，所述第二层具有第二预定厚度。在一些实施例中，所述方法另外包括组合第二掺杂剂实体与第二前驱体溶液。
本发明的一个方面涉及一种包括向所关注部位提供粒子集合的步骤的方法，所述粒子各自包含衬底；至少一第一层，其可为压缩层和/或包封层，包含至少一种第一掺杂剂实体；以及至少一第二层，其包含第二掺杂剂实体。
在一些实施例中，所关注部位为或包含实体肿瘤。在一些实施例中，所述实体肿瘤选自由以下组成的群组：脑肿瘤、肺肿瘤、乳房肿瘤、卵巢肿瘤、胃肿瘤、胰脏肿瘤、喉部肿瘤、食道肿瘤、睾丸肿瘤、肝脏肿瘤、腮腺肿瘤、胆道肿瘤、结肠肿瘤、直肠肿瘤、子宫颈肿瘤、子宫肿瘤、子宫内膜肿瘤、肾脏肿瘤、膀胱肿瘤、前列腺肿瘤、甲状腺肿瘤、头部和颈部肿瘤、黑色素瘤、神经胶质瘤、神经母细胞瘤以及神经内分泌肿瘤。在一些实施例中，提供步骤包括以使来自集合的粒子定位到所述实体肿瘤上照顾位置和量来投予粒子集合。
在一些实施例中，粒子另外包含靶向实体。在一些实施例中，衬底为金。在一些实施例中，第一掺杂剂实体为SE(R)RS活性剂或光声染料。在一些实施例中，第二掺杂剂实体为NIR荧光剂。
在一些实施例中，粒子另外包含MRI试剂、光声活性染料、上转换材料、正电子发射断层摄影术(PET)示踪剂、单光子发射断层摄影术(SPECT)示踪剂、计算机断层扫描(CT)试剂、X射线试剂、超声波(US)试剂以及其组合。在一些实施例中，第一和第二掺杂剂实体各自包括选自由以下组成的群组的实体：放射性核素、荧光染料以及其组合。
在一些实施例中，所述方法另外包括使所投予的粒子成像的步骤。在一些实施例中，所述方法另外包括使所投予的粒子成像的多个步骤。在一些实施例中，不同成像步骤中利用不同成像模态。在一些实施例中，利用不同成像模态的不同成像步骤实质上同时进行。
在一些实施例中，利用不同成像模态的不同成像步骤在不同时间或不同环境中进行。在一些实施例中，其中多个成像步骤的成像步骤各自包含利用选自由以下组成的群组的成像模态：MRI、PET、SPECT、CT、X射线、超声波、光声检测、荧光/拉曼光谱法以及其组合。
在一些实施例中，所述方法另外包括使所投予的粒子成像的第一步骤，其中所述放射性核素产生契伦科夫信号(Cerenkov signal)。在一些实施例中，所述方法另外包括使所投予的粒子成像的第二步骤，其中所述放射性核素引起二次契伦科夫诱发的荧光。
定义
为了使本发明更容易理解，在下文对某些术语进行定义。说明书全文可给出以下术语和其它术语的额外定义或阐述。
在本申请案中，除非另外说明，否则使用“或”意味着“和/或”。如本申请案中所使用，术语“包含(comprise)”和所述术语的变化形式(例如“包含(comprising)”和“包含(comprises)”)用于包括所列项目、元件或步骤并且也可以包括其它项目、元件或步骤的情况中。如本申请案中所使用，术语“约(about)”和“大约(approximately)”作为等效物使用。如相关技术的普通技术人员所了解，除非另外指示，否则本申请案中所用的任何数字不管前面是否冠有“约”或“大约”都意味着涵盖任何正常波动(例如标准误差或偏差)。在某些实施例中，除非另外说明或另外从上下文显而易知，否则术语“大约”或“约”是指落入所述参考值的任一方向(大于或小于)25％、20％、19％、18％、17％、16％、15％、14％、13％、12％、11％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％或1％以下之内的一系列值(所述数字将超过可能值的100％的情况除外)。
“投予”：术语“投予”是指将物质引入个体中。一般来说，可以利用的任何投予途径包括例如吸入(例如鼻)、引入到脑脊髓液中或引入到体腔、代谢区或组织中。在一些实施例中，投予为肠胃外(例如动脉内、静脉内、腹膜、皮下)、经口、局部、直肠、经阴道等。在一些实施例中，投予为经口投予。另外或或者，在一些实施例中，投予为肠胃外投予。在一些实施例中，投予为静脉内投予。在一些实施例中，投予为全身投予；在一些实施例中，投予为局部投予。在一些实施例中，投予为例如在手术期间投予到体腔、代谢区或组织中。
“结合”：如本文所使用，术语“结合”通常指物理上直接或间接(例如经一或多个用作连接剂的额外实体)彼此邻近的两个或两个以上实体，从而形成足够稳定以使得实体在相关条件(例如生理条件)下保持物理上邻近的结构。在一些实施例中，结合部分彼此共价连接。在一些实施例中，结合实体非共价连接。在一些实施例中，结合实体通过特定非共价相互作用彼此连接(即通过交互作用配位体之间的相互作用，其辨别它们的相互作用搭配物和使用情形中所存在的其它实体，例如抗生蛋白链菌素/抗生物素蛋白相互作用、抗体/抗原相互作用等)。或者或另外，足够数目的较弱非共价相互作用可以为部分提供足够的稳定性以保持结合。示例性非共价相互作用包括(但不限于)亲和力相互作用、金属配位、物理吸附、主体-客体相互作用、疏水性相互作用、π堆叠相互作用、氢键结合相互作用、凡得瓦尔力(van der Waals)相互作用、磁性相互作用、静电相互作用、偶极-偶极相互作用等。
“生物相容性”：如本文所使用的术语“生物相容性”打算描述不会体内引发实质上有害反应的材料。在某些实施例中，如果材料对细胞无毒，那么它们是“生物相容的”。在某些实施例中，如果材料体外添加到细胞导致低于或等于20％细胞死亡，和/或体内投予材料不诱发发炎或其它此类不良作用，那么所述材料为“生物相容的”。在某些实施例中，材料为生物可降解的。
“生物可降解”：如本文所使用，“生物可降解”材料为当被引入细胞中时，通过细胞机制(例如酶促降解)或通过水解分解成细胞可以再次使用或处理而对细胞无显著毒性作用的组分的那些材料。在某些实施例中，由生物可降解材料的分解产生的组分不会体内诱发发炎和/或其它不良作用。在一些实施例中，生物可降解材料经酶促分解。或者或另外，在一些实施例中，生物可降解材料通过水解分解。在一些实施例中，生物可降解聚合材料分解成其组成聚合物。在一些实施例中，生物可降解材料(包括例如生物可降解聚合材料)的分解包括酯键的水解。在一些实施例中，材料(包括例如生物可降解聚合材料)的分解包括氨基甲酸酯键的断裂。
“压缩层”：术语“压缩层”是指由多个前驱单元装配的层。在一些实施例中，此类组合件涉及传统缩合反应(例如导致释放水)；然而，本领域普通技术人员阅读本说明书将了解术语“压缩层”不限于通过任何具体化学方法所形成的层。满足本文的要求和描述的任何层都是“压缩层”。
“掺杂剂实体”：术语“掺杂剂实体”是指不是压缩层或封装层的本质部分的任何材料、分子或原子。它是指包埋于、配位于或(共价)结合于压缩层或封装层的任何材料、分子、显影剂、治疗剂。
“封装层”：术语“封装层”是指封装被施加的表面(例如衬底或另一层)和/或掺杂剂实体的层。在一些实施例中，封装层实质上覆盖表面或掺杂剂实体。在一些实施例中，封装层为由多个前驱单元装配的压缩层。在一些实施例中，此类组合件涉及传统缩合反应(例如导致释放水)；然而，本领域普通技术人员阅读本说明书将了解术语“封装层”不限于通过任何具体化学方法所形成的层。本领域的技术人员阅读本说明书的上下文将很好地理解可以作为本发明的“封装层”的界限和范围。
“照明”：如本文所用的术语“照明”是指施用光源，例如近红外(NIR)、可见光或紫外线(UV)光源。在一些实施例中，照明包含施用激光。在一些实施例中，照明包含施用波长适于激发一或多种反应试剂的光；在一些此类实施例中，反应试剂包含于所提供的粒子中。举例来说，一或多种掺杂剂实体、层和/或衬底可为或包含光反应剂。
“磁共振成像”：如本文所用的术语“磁共振成像(MRI)”是指放射学中观察身体的结构和功能最常使用的医疗成像技术。它提供身体的任何平面中的详细图像。MRI不使用电离辐射而是使用大功率磁场来配向身体中的水中的(通常)氢原子的核磁化。射频场用于系统地改变这一磁化的配向，使得氢核产生扫描仪可检测到的旋转磁场。可以通过额外磁场操作这一信号来累积足够的信息以建构身体的图像。当个体躺在扫描仪上时，发现动物身体中的水分子中的大量氢核(即质子)与强力主磁场配向。随后使在射频下振荡并且垂直于主磁场的第二电磁场产生脉冲以使一定比例的质子离开与主磁场的配向。这些质子随后变动回与主磁场配向，当它们这样做的时候会发射可检测到的射频信号。因为身体不同组织(例如脂肪与肌肉)中的质子重新配向的速度不同，所以可以显示身体的不同结构。可以静脉内注射造影剂以强化血管、肿瘤或炎症的外部形态。MRI用于使身体的每个部分成像，但尤其适用于神经病状、肌肉和关节障碍，从而评估肿瘤并且展示心脏和血管中的异常。
“样品”：术语“样品”是指所获得的、所提供的和/或进行分析的体积或质量。在一些实施例中，样品为或包含组织样品、细胞样品、液体样品等。在一些实施例中，样品取自个体(例如人类或动物个体)。在一些实施例中，组织样品为或包含脑、毛发(包括根部)、口腔拭子、血液、唾液、精液、肌肉或来自任何内脏或与这些中的任一者相关的癌细胞、癌症前期细胞或肿瘤细胞。液体可以为(但不限于)尿液、血液、腹水、胸膜液、脊髓液等。身体组织可以包括(但不限于)脑、皮肤、肌肉、子宫内膜、子宫以及子宫颈组织或与这些中的任一者相关的癌细胞、癌症前期细胞或肿瘤细胞。在一实施例中，身体组织为脑组织或脑肿瘤或癌症。本领域普通技术人员将了解，在一些实施例中，“样品”为“原始样品”，其中所述样品获自一种来源(例如个体)；在一些实施例中，“样品”为原始样品的加工结果，例如为了去除某些潜在地受到污染的组分和/或分离或纯化某些所关注组分。
“实质上”：如本文所使用，术语“实质上”和语法等效物是指展现全部或几乎全部范围或程度的所关注特征或特性的定性条件。本领域的普通技术人员将理解生物学和化学现象很少(如果发生过)达到完全和/或进行到完全或者实现或避免绝对结果。
“个体”：如本文所使用，术语“个体”包括人类和哺乳动物(例如小鼠、大鼠、猪、猫、狗以及马)。在许多实施例中，个体为哺乳动物，尤其是灵长类动物，尤其是人类。在一些实施例中，个体为家畜，例如公牛、绵羊、山羊、母牛、猪等；家禽，例如鸡、鸭、鹅、火鸡等；以及家养动物，尤其是宠物，例如狗和猫。在一些实施例中(例如尤其在研究的情况中)，个体哺乳动物将为例如啮齿动物(例如小鼠、大鼠、仓鼠)、兔、灵长类动物或猪，例如近交系猪等。
附图说明
至少由以下图式构成的附图仅出于说明的目的而不具限制性。
图1示出了本发明的SE(R)RS粒子的示意图以及代表性SE(R)RS粒子的透射电子显微照片(TEM)。SE(R)RS粒子中心处为涂布有(共振)拉曼活性分子(报告子)层的金纳米星形衬底。星形使得能够调节局部表面等离子共振(LSPR)朝向近红外窗口并且并入数个聚集于(共振)拉曼报告子上的极其集中的电场的“热点”(顶部)。二氧化硅壳体封装这一衬底，同时保护(共振)拉曼报告子，防止衬底和报告子与环境发生反应，并且提供用于进一步功能化的表面。在这种情况下，MR活性层与二氧化硅的外表面结合。
图2说明了SE(R)RS粒子与目前被认为是拉曼黄金标准的基歇尔(Kircher)等人,(2012)自然医学(Nat Med)18(5):829-834中所说明的粒子的拉曼光谱强度的直接比较。如条形图中所示，SE(R)RS粒子比先前所说明的粒子强47倍。
图3显示典型纳米粒子示踪分析(NTA)扫描的输出结果。NTA使得能够通过锁定个别粒子散射的光并且追踪其溶液中的路径来精确定量粒子浓度和尺寸分布。通过简单地计数所界定体积中的粒子数来测定浓度，同时使用爱因斯坦-斯托克斯(Einstein-stokes)等式根据布朗运动(Brownian motion)计算尺寸。当与TEM所提供的完整形态信息组合时，NTA允许对SE(R)RS粒子进行充分的特征化。
图4示出了具有植入侧腹中的去分化脂肉瘤的小鼠的一系列图像。如图4中所示，拉曼信号画出了肿瘤的轮廓。
图5示出了与图4中所示相同的小鼠在由外科医生使用其肉眼切除大部分肿瘤(对拉曼信号不知情)之后的一系列图像。应注意，在被切除的肿瘤周围的切除床中存在拉曼信号的残余边缘。组织学评估确认拉曼信号的位置中的肿瘤。箭头，吞没SE(R)RS粒子的肿瘤相关巨噬细胞。
图6示出了患有脂肉瘤，在切除床中存在多个拉曼信号小病灶(1、2和3)的不同小鼠在外科医生仅使用白光引导切除大部分肿瘤(对拉曼信号不知情)之后的图像。如组织学检验所表明，这些拉曼信号病灶与距离主要肿瘤1cm的小肿瘤种植结节(局部微小转移灶)精确相关。右边示出了放大视图。
图7示出了与图6中所示相同的患有肉瘤，在切除床中可见多个拉曼信号微小病灶的小鼠在外科医生仅使用白光引导切除大部分肿瘤(对拉曼信号不知情)之后的图像。如组织学检验所表明，这些拉曼信号病灶表示肿瘤相关的巨噬细胞。
图8表明SE(R)RS粒子能够检测多种不同肿瘤。示例性图像示出Ink4A-/-小鼠模型中的两种自发性肉瘤，rcas/tv-a模型中的脑肿瘤和PyMT模型中的乳癌。在每个肿瘤中，拉曼信号极好地描绘了肿瘤。
图9表明SE(R)RS粒子画出胶质母细胞瘤(rcas/tv-a模型)的轮廓的能力。应注意拉曼信号与存在肿瘤细胞(HA-标签、Oligo-2阳性染色)的高度相关性。
图10表明SE(R)RS粒子描绘单个脑肿瘤细胞(远离主要肿瘤的微小转移灶)的能力。拉曼成像中的插图示出了单个拉曼阳性体元的放大图。拉曼光谱证明SE(R)RS粒子的存在。组织学确认这一信号与信号脑肿瘤细胞相关。
图11说明了如实例中所描述的手持式拉曼检测方法的原理。
图12示出根据本发明的一些实施例的多层粒子的示意图。
图13说明本发明的一些实施例中所述的粒子的示例性衬底、壳体几何形状、壳体组成和掺杂剂实体。
图14为根据本发明的一些实施例的示例性粒子的含水量对壳体厚度的曲线。
图15为根据本发明的一些实施例制备具有二氧化硅压缩层和掺杂剂实体的粒子的示意图。
图16包括示例性粒子的一系列示意图和相应透射电子显微(TEM)图像，说明根据本发明的一些实施例的不同模态的分层。
图17说明根据本发明的一些实施例的示例性粒子对其荧光强度的曲线以及一系列荧光图像。
图18示出了根据本发明的一些实施例的示例性粒子的拉曼光谱。
图19示出了根据本发明的一些实施例使用示例性粒子的体内实验的图像。
具体实施方式
本发明的实施例提供粒子、制备粒子的方法、使用粒子的方法等。对于一些实施例，可例如对2012年8月31日申请的题为“粒子，方法以及其用途(PARTICLES,METHODS ANDUSES THEREOF)”的美国临时专利申请案第61/696,122号(所述申请案的内容通过引用并入本文中)和/或实例1-3作出适用参考。
粒子
根据本发明使用的粒子理论上可为任何形状(规则或不规则)或设计。在一些实施例中，粒子可为或包含球形。另外或或者，粒子可为或包含星形、棒形、立方体、长方体、锥形、角锥形、圆柱形、棱柱形、管状、环状、四面体、六边形、八边形、笼形或任何不规则形状。在一些实施例中，粒子具有对应于其衬底形状的形状；在一些实施例中，粒子具有不同于其衬底形状的形状。在一些实施例中，如果粒子和衬底具有不同形状，那么施加于衬底的一或多个层的厚度在粒子内不同位置处变化。
在一些实施例中，粒子的最大尺寸或至少一个尺寸可为约或小于10μm、5μm、1μm、800nm、500nm、400nm、300nm、200nm、180nm、150nm、120nm、110nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm、5nm、2nm或甚至1nm。在一些实施例中，粒子的最大尺寸或至少一个尺寸可以超过10μm、5μm、1μm、800nm、500nm、400nm、300nm、200nm、180nm、150nm、120nm、110nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm、5nm、2nm或甚至1nm。在一些实施例中，粒子的最大尺寸或至少一个尺寸可在约1μm到约5nm或约200nm到约5nm的范围内。在一些实施例中，粒子的最大尺寸或至少一个尺寸可以在约300nm到约50nm范围内。在一些实施例中，粒子的最大尺寸或至少一个尺寸可以在约130nm到约90nm范围内。在一些实施例中，粒子的最大尺寸或至少一个尺寸可以在上述任何两个值的范围内。在一些实施例中，粒子的尺寸为直径，其中直径可以在如上文所述的范围内。在一些实施例中，粒子的尺寸可以由X、Y和Z轴中的长度、宽度或高度表示，其中各尺寸可以在如上文所述的范围内。
本领域的技术人员应了解具体尺寸和/或形状可尤其合需要或适用于不同情况中。举例来说，用于体内应用的粒子通常具有约0.5nm到约200nm范围内的尺寸；用于体外应用的粒子可具有约10nm到约1000nm范围内的尺寸。
在一些实施例中，调节粒子尺寸和表面电荷以提供至所关注部位用于特定应用。在许多实施例中，所关注部位为肿瘤。在一些实施例中，粒子经设计和建构以通过肿瘤的有漏洞的血管进入肿瘤。在一些实施例中，粒子经设计和建构以通过肿瘤(相关)细胞的噬菌作用(称为“强化渗透性和滞留(EPR)”作用)进入和/或保留于肿瘤中。在某些实施例中，粒子不会从肿瘤中洗掉，而是稳定地保留在肿瘤内(例如滞留时间为至少7天)。
在多个实施例中，本文所述的粒子可包含衬底，多个层(包括一或多个压缩层和/或囊封层；在一些实施例中，至少两个压缩层和/或囊封层)，以及一或多种掺杂剂实体(在一些实施例中，至少两种掺杂剂实体)。在一些实施例中，粒子对通过多种模态成像敏感。举例来说，图12描绘了根据本发明提供的粒子的实施例。
参考图12，在某些实施例中，衬底包含用于T2MRI的铁氧化物和/或用于光声、CT和X射线的金衬底。在某些实施例中，多个层为或包含二氧化硅。在某些实施例中，与衬底最接近的层包含表面强化共振拉曼散射(SE(R)RS)活性剂。在某些实施例中，此类粒子另外包含掺杂有NIR荧光剂的外层。在某些实施例中，两个层之间存在缓冲层。在某些实施例中，所提供的粒子可与其它试剂一起采用，所述试剂例如MRI、PET、SPECT、CT、X射线或US试剂。
衬底
根据本发明的一些实施例，粒子具有至少一个衬底，例如视将采用粒子的应用而定，所述衬底可为或包含一或多种材料。示例性衬底材料包括(但不限于)金属、非金属和半金属，或其氧化物(例如金属氧化物、非金属氧化物或半金属氧化物)(例如，如图12中所说明的铁氧化物)、脂质体、上转换材料、半导体以及其组合。下文所述的层中所用的任何材料可用作衬底的材料。在一些实施例中，层可为粒子的衬底。在一些实施例中，可以通过在衬底或层内联合诱发表面声子/等离子强化的试剂/分子来实现光声和/或光热强化。
在一些实施例中，衬底可为或含有能够产生局部表面等离子共振(LSPR)的任何金属或任何其它材料。在许多实施例中，金属为SE(R)RS活性金属。此类金属可为能够维持(局部)表面电浆子共振的任何(金属)物质。在一些实施例中，SE(R)RS活性金属为或包含Au、Ag、Cu、Na、K、Cr、Al或Li。在一些实施例中，SE(R)RS活性金属为选自包含以下的群组的元素：Au、Ag、Cu、Na、K、Cr、Al或Li。在一些实施例中，衬底还可以含有金属的合金。在一些实施例中，衬底为或含有Au、Ag或其组合。在某些实施例中，衬底可提供可检测光声信号。
衬底可为任何形状或设计，且可含有一或多个结构元件。在一些实施例中，纳米级或其至少一个结构元件为球形。在一些实施例中，衬底或其至少一个结构元件为非球形。在一些实施例中，衬底具有选自由以下组成的群组的结构元件：球形、棒形、星形、壳体、椭圆形、三角形、立方体、笼形、角锥形以及其任何组合。举例来说，在一些实施例中，衬底可由覆盖有至少一个壳体的星形组成或可以包含覆盖有至少一个壳体的星形。在一些实施例中，衬底可由两个或两个以上同心壳体组成或包含两个或两个以上同心壳体。在一些实施例中，衬底可由被卫星结构包围的中心结构组成或包含被卫星结构包围的中心结构。
在一些实施例中，衬底或其各组分的最大尺寸或至少一个尺寸可为约或小于5μm、1μm、800nm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、15nm、10nm、5nm、2nm、1nm或0.5nm。在一些实施例中，衬底或其各组分的最大尺寸或至少一个尺寸可大于5μm、1μm、800nm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、15nm、10nm、5nm、2nm、1nm或0.5nm。在一些实施例中，衬底或其各组分的最大尺寸或至少一个尺寸可在约500nm到约5nm或约150nm到约5nm范围内。在一些实施例中，衬底或其各组分的最大尺寸或至少一个尺寸可在约100nm到约90nm、约90nm到约80nm、约80nm到约70nm、约70nm到约60nm、约60nm到约50nm、约50nm到约40nm、约40nm到约30nm、约30nm到约20nm、约20nm到约10nm、约10nm到约5nm的范围内。在一些实施例中，衬底或其各组分的最大尺寸或至少一个尺寸可在上述任何两个值的范围内。
具有所需尺寸的衬底可以通过本领域中熟知的多种技术生长为金属胶体。举例来说，已经描述使用许多还原剂化学或光化学还原溶液中的金属离子。同样，衬底的合成可以在限定体积中进行，例如在囊泡内部进行。衬底还可以通过在溶液中放电进行。衬底还可以通过用高强度脉冲激光器照射金属来进行。
层
本发明提供的粒子可包括多个层。在一些实施例中，一或多个内层可建构粒子的衬底。
在一些实施例中，一个层实质上覆盖衬底的至少一个表面(或本身实质上覆盖衬底的至少一个表面的另一层的至少一个表面或另一层的至少一个表面)。在一些此类实施例中，一个层实质上封装衬底。
在一些实施例中，相邻层彼此直接物理接触；在一些实施例中，相邻层彼此分隔开使得其间界定有层间空间；在一些实施例中，此类层间空间为空的；在一些实施例中，此类层间含有液体，等。
层可具有任何尺寸和形状。在一些实施例中，层可为多孔的。在一些实施例中，层为细条或垫的形状。在一些实施例中，一或多个层实质上或部分涵盖衬底或另一层的表面。
在一些实施例中，层配置成壳体。参考图13，至少两个壳体可从至少一个衬底部分延长，从至少一个衬底同轴延长，或从至少一个衬底不对称延长。壳体可具有相等的厚度，但也可以具有不同厚度。
多个层各自可分别含有一或多种材料。各层(例如图13中所示的壳体)可为或包含(但不限于)同一材料(例如包括(但不限于)来自金属/半金属/非金属、-氧化物、-硫化物、-碳化物、-氮化物的群组的化合物/材料)，各层可包括至少两种不同材料(由浅灰色和深灰色/“A”表示；例如来自金属/半金属/非金属、-氧化物、-硫化物、-碳化物、-氮化物、聚合物以及其组合的群组)，各层可包括呈任何组合的相同或不同的材料(例如包括(但不限于)来自金属/半金属/非金属、-氧化物、-硫化物、-碳化物、-氮化物、((生物-)可降解)聚合物、(多)肽、核酸(DNA)以及其组合的群组的化合物/材料)，其中至少一者为多孔的(由“B”表示)。
在一些实施例中，层通过使前驱体反应合成并且所得层为压缩层和/或封装层。在一些实施例中，本文所述的粒子包含至少一个为压缩层和/或封装层的层，以及至少另一层，其中所述至少另一层也可为压缩层和/或封装层或任何其它层。
根据本发明的多个实施例，层可为或包含金属(例如金、银等)；半金属或非金属；以及金属/半金属/非金属氧化物，包括二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化锗(GeO2)、五氧化二钽(Ta2O5)、NbO2等；以及非氧化物，包括金属/半金属/非金属硼化物、碳化物、硫化物和氮化物，例如钛和其组合(Ti、TiB2、TiC、TiN等)。
另外或或者，层的材料可为聚合物(包括PEG和PLGA/PEG)、多肽以及聚合螯合剂(例如聚DOTA、树枝状大分子骨架、聚DTPA或单独树枝状大分子)、(多壁)碳纳米管、石墨烯、硅酮、肽、核酸以及其任何组合。
在一些实施例中，粒子中的每一个层都可为或含有相同材料。举例来说，在一些实施例中，例如下文实例中所述的实施例，粒子中的多层为二氧化硅层。
在一些实施例中，层为或包括二氧化硅。举例来说，二氧化硅层可以从包括(但不限于)以下的二氧化硅前驱体合成：烷基烷氧基硅烷；聚硅酸乙酯；正硅酸四乙酯(TEOS)；正硅酸四甲酯(TMOS)；部分水解的TEOS；部分水解的TMOS或其任何组合。
在一些实施例中，本发明提供允许控制层厚度的技术。举例来说，在一些实施例中，通过选择前驱体溶液中的溶剂组成和/或含量来控制层厚度。举例来说，在一些实施例中，如果利用包含水的溶剂组成，那么含水量可以控制层厚度。举例来说，在一些实施例中(参看例如本文的实例4)，熟知的施托贝尔方法可改适成用于制备一或多个本发明的二氧化硅层。在一些实施例中，合成涉及使用一或多种前驱体于水和醇中的溶液。如本文所用的含水量是指水的体积比前驱体溶液的总体积的比率。
如图14中所说明，在一些实施例中，利用含水溶剂的缩合反应使用不同含水量实现不同层厚度。在一些实施例中，用于合成的含水量为约1.0体积％、约2.0体积％、约3.0体积％、约4.0体积％、约4.5体积％、约5.0体积％、约5.5体积％、约6.0体积％、约6.5体积％、约7.0体积％、约7.5体积％、约8.0体积％、约8.5体积％、约9.0体积％、约9.5体积％或约10.0体积％。在一些实施例中，用于合成的含水量在上述任何两个值的范围内。
在一些实施例中，层为或包括一或多种聚合物，尤其美国食品和药品管理局(FDA)根据21C.F.R.§177.2600已批准用于人类的聚合物，包括(但不限于)聚酯(例如聚乳酸、聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚己内酯、聚戊内酯、聚(1,3-二噁烷-2-酮))；聚酸酐(例如聚(癸二酸酐))；聚醚(例如聚乙二醇)；聚氨基甲酸酯；聚甲基丙烯酸酯；聚丙烯酸酯；聚氰基丙烯酸酯；PEG与聚(氧化乙烯)(PEO)的共聚物。
在一些实施例中，层为或包括至少一种可降解材料。此类可降解材料可以是水解可降解的、生物可降解的、热可降解的、酶促可降解的和/或光解可降解的聚电解质。在一些实施例中，降解可以使能够释放一或多种与本文所述的粒子结合的掺杂剂实体(例如用于传递的试剂)。
本领域中已知的可降解聚合物包括例如某些聚酯、聚酸酐、聚原酸酯、聚磷腈、聚磷酸酯、某些聚羟酸、聚丁烯二酸丙酯、聚己内酯、聚酰胺、聚(氨基酸)、聚缩醛、聚醚、生物可降解聚氰基丙烯酸酯、生物可降解聚氨基甲酸酯以及多糖。举例来说，可以使用的特定生物可降解聚合物包括(但不限于)聚赖氨酸、聚(乳酸)(PLA)、聚(乙醇酸)(PGA)、聚(己内酯)(PCL)、聚(丙交酯-共-乙交酯)(PLG)、聚(丙交酯-共-己内酯)(PLC)以及聚(乙交酯-共-己内酯)(PGC)。另一示例性可降解聚合物为聚(β-氨基酯)，其可以适合于根据本申请案使用。
一般来说，本文所述的粒子内的任何层可具有独立地并且在任何范围内的厚度。在一些实施例中，一些或全部层具有相同厚度或在相同范围内。
衬底上的层可具有在多种范围中的平均厚度。在一些实施例中，平均厚度为约或小于5μm、1μm、800nm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、15nm、10nm、5nm、1nm、0.5nm或0.1nm。在一些实施例中，平均厚度为约或大于5μm、1μm、800nm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、15nm、10nm、5nm、1nm、0.5nm或0.1nm。在一些实施例中，平均厚度在约0.1nm到约5μm、约0.5nm到约200nm、约5nm到约50nm或约10到约30nm的范围内。在一些实施例中，平均厚度在上述任何两个值的范围内。
在一些实施例中，层可具有或经改性以具有一或多个官能团。此类官能团(在层的表面内或表面上)可用于与任何试剂(例如可检测实体、靶向实体或PEG)结合。如果在层内结合(例如掺杂)，那么此类结合的试剂可为掺杂剂实体。举例来说，靶向实体和/或PEG可以在一或多个包含可降解聚合物的层内结合。当可降解聚合物降解时，可暴露掺杂剂实体。
在一些实施例中，最外层的表面可以用试剂改性以添加和/或改性外层上的官能团(例如化合物，例如(但不限于)巯基硅烷醇、氨基硅烷醇可用于分别向二氧化硅、二氧化钛等引入巯基或氨基；或儿茶酚-氨可用于向二氧化钛等引入阳离子氨官能团等；用过氧化氢氧化新引入的巯基产生阴离子磺酸根官能团可进一步以化学方式改变所引入的基团)。除通过引入或改性表面官能团改变表面电荷之外，引入不同官能团允许结合连接剂(例如(可裂解或(生物-)可降解)聚合物，例如(但不限于)聚乙二醇、聚丙二醇、PLGA等)、靶向/复位试剂(例如(但不限于)小分子(例如叶酸酯、染料等)、(多)肽(例如RGD、表皮生长因子、氯毒素等)、抗体、蛋白质等)、造影/成像剂(例如荧光染料、(螯合的)放射性同位素(SPECT、PET)、MR活性剂、CT试剂)、治疗剂(例如小分子药物、治疗性(多)肽、治疗性抗体、(螯合的)放射性同位素等)或其组合。
掺杂剂实体
根据本文所述的一些实施例，掺杂剂实体可在粒子的一或多个层内结合。在一些实施例中，掺杂剂实体直接或间接连接到层。在一些实施例中，掺杂剂实体分布于层内；在一些实施例中，掺杂剂实体离散地位于层内。
一般来说，掺杂剂实体可独立地封装于距离粒子的衬底任何可能距离内。示例性距离包括5μm、1μm、800nm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、15nm、10nm、5nm、1nm、0.5nm或0.1nm。
在一些实施例中，掺杂剂实体位于距离衬底或相邻层的表面预定距离内。在多个实施例中，此类距离可为约或小于1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、15nm、20nm、30nm、40nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm或500nm。在一些实施例中，掺杂剂实体与衬底表面之间的距离为2nm到5nm、5nm到10nm或10nm到15nm范围内。在一些实施例中，掺杂剂实体可与衬底或相邻层的表面直接接触。
在一些实施例中，在衬底合成之后可使用表面底涂剂。示例性表面底涂剂包括(但不限于)官能化二氧化硅试剂，例如MPTMS和APTMS，或聚合物(例如聚乙二醇-(PEG)-硫醇)。
在一些实施例中，掺杂剂实体对粒子的一或多种组分具有足够的亲和力以允许封端剂移位和/或允许高密度和/或掺杂剂实体于粒子中或粒子上的紧密表面局部荷载。封端剂可为与衬底可置换地结合的实体。不希望受任何具体理论束缚，在一些实施例中，本文指出封端剂可以在衬底合成中发挥重要作用。在一些实施例中，封端剂控制衬底的尺寸和几何形状。在一些实施例中，在合成之后封端剂作为合成的衬底上的吸附单层呈现。在一些实施例中，封端剂强力地吸附到衬底的表面上。在一些实施例中，封端剂提供稳定和/或预防衬底聚集。示例性封端剂包括(但不限于)有机试剂，例如柠檬酸酯、柠檬酸、抗坏血酸、抗坏血酸酯、抗坏血酸软脂酰基酯、氯化四(羟基甲基)鏻以及氨基酸。在一些此类实例中，一些或全部封端剂最终通过表面底涂剂从衬底去除。与封端剂通过表面底涂剂排出的传统表面底涂法不同，在本发明的一些实施例中，封端剂本身用于使能够进行衬底封装。
在一些实施例中，掺杂剂实体包埋于、配位于或共价结合到层(例如压缩层或封装层)。
在一些实施例中，掺杂剂实体可通过(生物正交)点击化学法与层(例如压缩层或封装层)结合。
在多个实施例中，一或多个层中可掺杂有一或多种实体/试剂(例如可检测实体、靶向实体或PEG)。一般来说，任何所关注的实体可以用作根据本发明的掺杂剂实体。单个掺杂剂实体(或层/衬底)可对以多种模态成像敏感。
在一些实施例中，掺杂剂实体为可检测实体，包括(但不限于)SE(R)RS活性剂、荧光染料(例如近红外(金属强化荧光剂、2-光子荧光剂)、MRI试剂、光声活性染料、上转换材料、正电子发射断层摄影术(PET)示踪剂、单光子发射断层摄影术(SPECT)示踪剂、计算机断层扫描(CT)试剂、X射线试剂、超声波(US)试剂以及其组合。
再参考图13，层可掺杂有例如(但不限于)以下的化合物/材料：SER(R)S活性染料、(近红外)荧光染料、发光化合物、光声活性染料、上转换材料(例如由来自稀土金属和/或过渡金属的群组的材料组成)、(激光)泵送材料(例如包括(但不限于)来自基于稀土金属和/或过渡金属的化合物的群组的材料)、“慢光”诱发材料(例如基于镨的化合物)、MRI活性材料(例如包括(但不限于)稀土金属和/或过渡金属，例如钆、锰、铁(-氧化物))。在一些实施例中，至少一个层掺杂有(例如)SERRS活性染料(由“1”表示)并且至少一个其它层掺杂有(例如)近红外荧光染料(由“2”表示)(左)。在某些实施例中，一些层不含掺杂剂但用作两个含有掺杂剂的壳体之间的间隔物和/或分隔物(中间)。层可另外掺杂有包括(但不限于)以下的治疗剂(由星形表示)：(放射性标记的)小分子-、螯合剂-、肽-、蛋白质-、抗体、RNA、DNA、基于适体的化合物/材料(右)以及其组合。
SE(R)RS活性剂
在一些实施例中，掺杂剂实体为或包含染料，例如共振染料。掺杂剂实体可为或包含适用于拉曼光谱法的试剂(例如SE(R)RS活性剂)。示例性掺杂剂实体包括(但不限于)本领域(例如美国专利第5,306,403号、第6,002,471号和第6,174,677号，其全部内容通过引用并入本文中)中所述的那些试剂。
在一些具体实施例中，掺杂剂实体为SE(R)RS-和/或光声活性剂。在一些具体实施例中，位于靠近衬底的位置处的高密度SE(R)RS活性剂有助于通过本文所述的粒子实现前所未有的拉曼灵敏度。SE(R)RS活性剂一般受益于金属表面附近的信号强度强化。根据本发明，本领域的熟练技术人员将能够考虑例如衬底材料、衬底配置、层材料等因素来选择SE(R)RS活性剂以实现化学强化和/或电磁强化。此类SE(R)RS活性剂可具有从金属到分子或从分子到金属转移电荷的作用。
SE(R)RS活性剂是指当适当照明时能够产生SERS或SE(R)RS光谱的分子。SE(R)RS活性剂的非限制性实例包括酞菁，例如甲基、亚硝酰基、磺酰基和氨基酞菁；萘酞菁；基于硫族元素的染料；甲亚氨；花青；方酸；以及黄嘌呤，例如甲基、硝基、磺基(sulphano)和氨基衍生物。可以任何常规方式取代这些物质中的每一者，产生大量适用的标记。应指出，SE(R)RS活性剂的选择可能受以下因素影响，例如分子的谐振频率、样品中存在的其它分子的谐振频率等。
通常，SE(R)RS信号检测涉及使用来自激光器的入射光。精确频率选择将取决于SE(R)RS活性剂和金属表面。可见光或近红外光谱中的频率大体上趋向产生更好的贵金属表面(例如银和金)的表面强化作用。然而，可以设想可使用例如紫外线范围内的其它频率的情形。适当的光源的选择以及(必要时)使用适当的频率和功率调节将恰好在本领域的普通技术人员的能力范围内，尤其参考可获得的SE(R)RS文献。
拉曼强化一般和与金属表面结合(例如上面吸附)的SE(R)RS活性剂的密度成比例。根据本发明的衬底表面上吸附的密度高得惊人的SE(R)RS活性剂可以有助于本文所揭露的粒子的优良灵敏度。
荧光剂
在一些实施例中，掺杂剂实体为或包含荧光染料/试剂(例如近红外(NIR)荧光染料)。举例来说，可根据本发明使用包括(但不限于)聚甲炔、花青、(萘)酞菁、卟啉、部花青、(二)萘嵌苯(双酰亚胺)、方酸、花青素、藻青蛋白、氟硼二吡咯、轮烷、若丹明(rhodamine)、某些有机金属络合物的荧光染料/试剂。
在一些实施例中，荧光染料/试剂借助于其中所述的合成方法与衬底具有预定距离。下文实例中展示掺杂有近红外(NIR)荧光染料和其它试剂的示例性粒子。
MRI试剂
在一些实施例中，掺杂剂实体为或包含MRI试剂。在一些实施例中，与层结合的MRI试剂的量或数目可为约1到10,000,000MRI试剂或约5000到500,000MRI试剂。参看美国专利申请公开案第20120179029号，其内容通过引用并入本文中。
MRI试剂的一些实施例可为Gd(-盐)、氧化铁、顺磁性化学交换饱和转移(CEST)试剂、19F活性材料、锰、黑色素或缩短或延长T1或T2的物质以及其组合。在某些实施例中，GdMRI试剂可为例如DOTA-Gd、DTPA-Gd、聚合螯合剂内的Gd，以及通过负电荷固定于层上的Gd等化合物。在某些实施例中，在具有或不具有葡聚糖或其它稳定层的情况下，氧化铁MRI试剂可为例如小顺磁性氧化铁(SPIO)或超小SPIO等化合物。在某些实施例中，顺磁性CESTMRI试剂可为例如镧系络合物等化合物。
在一些实施例中，MRI试剂可通过例如顺丁烯二酰亚胺键等键、NHS酯、点击化学或另一共价或非共价方法或其组合连接到层。在一些实施例中，MRI试剂还可以在不添加任何外源试剂的情况下装载，即仅有层和MRI试剂。
或者或除MRI试剂以外，一或多种其它试剂可与粒子结合。包括以下的示例性诊断剂可与粒子结合并且使用适当检测系统检测：PET(例如18F、64Cu、11C、13N、15O等)、SPECT(例如99Tc、67Ga、192Ir等)、荧光染料(例如阿莱克萨(Alexa)647、阿莱克萨488等)、放射性核素(例如α发射放射性核素(例如At-211、Bi-212、Bi-213、Ra-223以及Ac-225)、β发射放射性核素(例如Cu-67、Y-90、Ag-111、I-131、Pm-149、Sm-153、Ho-166、Lu-177、Re-186以及Re-188))等。在某些实施例中，放射性核素的使用可用于通过契伦科夫辐射诱发信号。
除了可检测实体之外或或者，本文所述的粒子可使用掺杂剂实体制备，所述掺杂剂实体为打算投予或传递的试剂。在一些实施例中，在投予粒子之后，此类试剂与粒子保持结合；在一些实施例中，此类试剂在投予之后从粒子释放或以其它方式分离。
多种掺杂剂实体中的任一者可根据本发明使用。示例性掺杂剂实体可包括(但不限于)治疗剂和/或成像剂。举例来说，掺杂剂实体可为或包含任何治疗剂(例如抗生素、NSAID、血管生成抑制剂、神经保护剂)、细胞毒素剂、诊断剂(例如造影剂；放射性核素；以及荧光部分、发光部分、磁性部分)、靶向剂、预防剂(例如疫苗)和/或营养剂(例如维生素、矿物质等)或可适合于引入生物组织中的其它物质，包括药学赋形剂和化妆品物质等。
靶向剂
试剂可为对活宿主中的目标具有亲和力的靶向剂(例如化学或生物试剂)，其中所述试剂与粒子(例如在粒子的层内或在层表面上)结合。在一些实施例中，粒子可用于成像、检测、研究、监测、评估和/或筛选与目标相对应的疾病、病状或相关生物事件。
在一些实施例中，靶向剂可用于使粒子与分子相互作用。在一些实施例中，靶向剂可对可能与所关注的病状、疾病或相关生物事件有关的细胞、组织、蛋白质、DNA、RNA、抗体、抗原等具有亲和力。在一些实施例中，靶向剂可用于靶向所关注的特异性DNA、RNA和/或蛋白质。在一些实施例中，靶向剂可包括(但不限于)对病状、疾病或相关生物事件或病症、疾病或生物事件的其它化学、生物化学和/或生物事件具有亲和力的多肽(例如蛋白质，例如(但不限于)抗体(单株或多株))、抗原、核酸(单体和寡聚两种)、多糖、糖、脂肪酸、类固醇、嘌呤、嘧啶、配位体、适体、小分子、配位体或其组合。在一些实施例中，靶向剂可包括：序列特异性DNA寡核苷酸、锁定核酸(LNA)和肽核酸(PNA)、抗体以及小分子蛋白质受体。
其它试剂
根据本发明，粒子可包括一或多种用于在投予/植入之后传递的试剂。此类试剂可为或包含小分子、大(即巨大)分子或其任何组合。另外或或者，试剂可为包括多种形式的调配物，例如液体、液体溶液、凝胶、水凝胶、固体粒子(例如微米粒子、纳米粒子)或其组合。
在代表性非限制性实施例中，试剂可选自氨基酸、疫苗、抗病毒剂、核酸(例如siRNA、RNAi和微RNA试剂)、基因传递载体、白介素抑制剂、免疫调节剂、神经营养因子、神经保护剂、抗肿瘤剂、化学治疗剂、多糖、抗凝剂、抗生素、止痛剂、麻醉剂、抗组织胺、消炎剂、维生素和/或其任何组合。在一些实施例中，试剂可选自可为天然存在的、合成的或重组产生的适合蛋白质、肽和其片段。
在一些实施例中，试剂为或包含生物制剂。生物制剂的实例包括(但不限于)单克隆抗体、单链抗体、适体、酶、生长因子、激素、融合蛋白、细胞因子、治疗酶、重组疫苗、血液因子以及抗凝剂。适合根据本发明使用的示例性生物制剂论述于S.阿加沃尔(Aggarwal),自然生物技术(Nature Biotechnology),28:11,2010中，其内容通过引用并入本文中。
在一些实施例中，根据本申请案的组合物和方法尤其适用于传递一或多种治疗剂。
在一些实施例中，治疗剂为具有药学活性的小分子和/或有机化合物。在一些实施例中，治疗剂为临床上使用的药物。在一些实施例中，治疗剂为或包含抗癌剂、抗生素、抗病毒剂、麻醉剂、抗凝剂、酶抑制剂、类固醇试剂、消炎剂、抗肿瘤剂、抗原、疫苗、抗体、解充血剂、抗高血压剂、镇静剂、节育剂、促孕剂、抗胆碱能剂、止痛剂、抗抑郁剂、抗精神病剂、β-肾上腺素能阻滞剂、利尿剂、心血管活性剂、血管活性剂、抗青光眼剂、神经保护剂、血管生成抑制剂等。
示例性抗癌剂包括(但不限于)细胞因子、趋化因子、生长因子、光增敏剂、毒素、抗癌抗生素、化学治疗化合物、放射性核素、血管生成抑制剂、信号传导调节剂、抗代谢物、抗癌疫苗、抗癌寡肽、有丝分裂抑制蛋白、抗有丝分裂寡肽、抗癌抗体、抗癌剂、抗生素、免疫治疗剂、高温或高温疗法、细菌、辐射疗法以及此类试剂的任何组合。在一些实例中，抗癌剂为顺铂(cisplatin)、卡铂(carboplatin)、吉西他滨(gemcitabine)、伊立替康(irinotecan)、抗EGFR抗体、抗VEGF抗体以及其任何组合。
根据本申请案使用的治疗剂可为或可包含适用于对抗发炎和/或感染的试剂。治疗剂可为抗生素。示例性抗生素包括(但不限于)β内酰胺抗生素、大环内酯、单菌霉素、利福霉素(rifamycins)、四环素、氯氨苯醇、克林达霉素(clindamycin)、林可霉素(lincomycin)、夫西地酸(fusidic acid)、新生霉素(novobiocin)、磷霉素(fosfomycin)、夫西地酸钠、卷曲霉素(capreomycin)、多粘菌素(colistimethate)、短杆菌肽(gramicidin)、米诺环素(minocycline)、多西环素(doxycycline)、杆菌肽(bacitracin)、红霉素(erythromycin)、萘啶酸(nalidixic acid)、万古霉素(vancomycin)以及甲氧苄氨嘧啶(trimethoprim)。举例来说，β-内酰胺抗生素可为安比西林(ampicillin)、阿洛西林(aziocillin)、氨曲南(aztreonam)、卡本西林(carbenicillin)、头孢哌酮(cefoperazone)、头孢曲松(ceftriaxone)、头孢噻啶(cephaloridine)、先锋霉素(cephalothin)、氯唑西林(cloxacillin)、拉氧头孢(moxalactam)、青霉素G、哌拉西林(piperacillin)、替卡西林(ticarcillin)以及其任何组合。例如铜等其它抗菌剂也可以根据本发明的一些实施例使用。举例来说，可使用抗病毒剂、抗原生动物剂、抗寄生虫剂等。另外或或者，治疗剂可为消炎剂。
治疗剂可为药学活性剂的混合物。举例来说，局部麻醉剂可与例如类固醇等消炎剂组合传递。局部麻醉剂还可以与例如肾上腺素等血管活性剂一起投予。在一些实施例中，抗生素可与通常通过细菌产生的酶的抑制剂组合以使抗生素(例如青霉素和克拉维酸(clavulanic acid))失活。
在一些实施例中，治疗剂可包括例如本领域中已知的治疗基因。在一些实施例中，治疗剂为或包括非病毒载体。典型的非病毒基因传递载体包含DNA(例如在细菌中产生的质粒DNA)或RNA。在某些实施例中，借助于传递媒剂根据本发明使用非病毒载体。传递媒剂可基于脂质(例如脂质体)，其与细胞膜融合将核酸释放到细胞的细胞质中。或者或替代地，肽或聚合物可用于形成具有核酸的络合物(例如呈粒子形式)，所述核酸在试图到达靶向目标时可以缩合且保护治疗活性。
用途和应用
提供了可用于包括医学和非医学应用的多种应用的粒子和方法。可受益于本文所述的方法的非医学(例如临床)应用为例如生物医学研究方法(例如(但不限于)细胞示踪、细胞分选、西方印迹法)、太阳电池、基于量子计算的应用/方法、防伪应用/方法、条形码、光学、(纳米)光子学。
本领域的技术人员将了解粒子的设计/结构可选择和/或包括针对具体用途调适的特征。仅给出几个实例，图12-18中所描绘和/或实例4和5中所述的代表性示例性粒子结构可尤其适用于体内成像。
在一些实施例中，本文所述的组合物和方法适用于非恶性疾病，例如阿茲海默氏病(Alzheimer's disease)、帕金森氏病(Parkinson's disease)、发炎疾病、自体免疫疾病、传染病，和其它非恶性疾病。
在一些实施例中，本文所述的组合物和方法适用于恶性疾病。在本发明的一些实施例中所述的粒子可用于成像、检测、研究、监测和/或评估任何恶性或非典型细胞或组织，包括例如癌症前期组织、癌症或肿瘤等病状或疾病。在一些实施例中，本文所述的组合物和方法尤其适用于实体肿瘤。示例性实体肿瘤包括(但不限于)脑、肺、乳房、卵巢、胃、胰脏、喉、食道、睪丸、肝脏、腮腺、胆道、结肠、直肠、子宫颈、子宫、子宫内膜、肾脏、膀胱、前列腺、甲状腺、头部和颈部的恶性肿瘤；黑色素瘤；神经胶质瘤；神经母细胞瘤；神经内分泌肿瘤等。
在一些实施例中，所提供的粒子可与细胞结合(例如位于细胞内或附着于细胞表面上)以便细胞示踪。
粒子的示例性投予包括(但不限于)经口、静脉内、舌下(即在舌头下)、呼吸道或手术中投予。在本申请案中认为，所提供的粒子和方法可能尤其对检测手术中的残余肿瘤有意义并且出人意料地适用于检测手术中的残余肿瘤。
在一些实施例中，粒子可用于成像、检测、研究、监测、评估和/或筛选样品或个体(例如全身或其一部分)。本发明的实施例包括规划肿瘤切除、评估肿瘤、手术中引导肿瘤切除、体内或离体检验边缘等中的一或多者涉及的方法。在一些实施例中，所提供的方法可包括手术前和手术中程序时间范围并且还可包括手术后程序时间范围以研究去除的组织。在一些实施例中，所提供的方法可包括投予适当量的粒子组合物(例如有效剂量)使得持续几天到一周或十天在肿瘤中或肿瘤附近可检测到所投予的粒子。需要时，可以投予较大剂量来维持肿瘤中可检测量的粒子。或者或另外，在程序时间范围期间可投予多种剂量的粒子。
在一些实施例中，例如包括某在所提供的在投予后评估肿瘤的方法，粒子可在手术前、手术中和/或手术后时间范围的一或多者的期间和/或通过一或多种成像模态，例如通过检测MRI信号、光声信号、拉曼信号以及其任何组合来成像。每一种此类信号都可以包括于可以分析的信息集(例如信号、信号的位置、信号的时间、信号的强度等，其中这些中的一或多者或组合可以称为如下文所述的“数据”)中。如美国专利申请公开案第20120179029号中更详细地描述，可使用适当能量来产生光声和拉曼信号，所述公开案的全部内容通过引用并入本文中。
在一些实施例中，MRI信号可用于产生与以下中的一或多者相对应的图像：整个肿瘤的定位、整个肿瘤的宏观定界以及肿瘤的残余部分。可以在程序的手术前时间范围期间测量或检测前两者，而在程序的手术后时间范围期间测量或检测最后一者。可以使用MRI系统，例如本领域熟知的15T、11T、9.4T、7T、3T、1.5T或0.5T或0.5T以下，测量或检测MRI信号。
在一些实施例中，使用光声信号产生与具有较深组织渗透(例如约4cm到10cm)的肿瘤相对应的图像。可使用美国专利申请公开案第20120179029号所述的光声系统测量光声信号，所述公开案的全部内容通过引用并入本文中。
在一些实施例中，拉曼振动信号可用作界定肿瘤边缘的导引物以及用于产生脑部分(例如肿瘤到脑组织的过渡边缘)的图像。可以使用如本文所述的拉曼系统(例如光栅扫描或逐点扫描)测量拉曼振动信号。
在一些实施例中，MRI信号、光声信号以及拉曼信号(或相对应的信息集)可以用于在手术程序期间成像和/或确定特定位置处的粒子的位置、相对位置和/或存在，粒子的特定位置为以下中的一或多者：肿瘤和肿瘤边缘。在程序期间的任何给定时刻，信号(或相对应的信息集)可以单独或组合使用。信号(或相对应的信息集)全部可以用于促进优良的切除程序，因为在程序的某一时刻，单一类型的粒子可以用于获得每种类型的信号。这是有利的，因为重复注射造影剂可显示功效降低并且可能诱发毒性。
在一些实施例中，例如包括在所提供的某些规划例如在投予后切除肿瘤的方法，粒子可在手术前、手术中和/或手术后时间范围的一或多者的期间和/或通过一或多种成像模态，例如利用MRI数据、光声数据、拉曼数据以及其组合来成像。可以通过适当处理所接收到的每种类型的信号产生图像来获得数据，或虽然未将数据处理成图像但对其进行监测。在一些实施例中，一或多种类型的数据可以用于观察(例如成像)肿瘤。可以合并两种或两种以上类型的数据以观察肿瘤(例如产生肿瘤的图像)。处理信号产生数据在本领域中为已知(例如MRI数据处理)。
在一些实施例中，MRI数据与以下中的一或多者相对应：肿瘤定位和肿瘤的宏观定界。在一些实施例中，MRI数据可用于获得手术前时间范围内的整个肿瘤以及获得关于任何残存肿瘤的手术中或手术后数据。
在一些实施例中，光声数据与具有较深组织渗透(例如个体体内深约5cm到10cm)的肿瘤相对应。在一些实施例中，光声数据与程序的手术中时间范围相对应。
在一些实施例中，拉曼数据与肿瘤边缘相对应。在一些实施例中，拉曼数据与程序的手术中时间范围相对应并且还可以用于程序的手术后时间范围。
在一些实施例中，MRI数据、光声数据以及拉曼数据可以用于在手术程序期间确定以下中的一或多者的位置：肿瘤和肿瘤边缘。数据(每一种类型，例如MRI数据、光声数据和/或拉曼数据)可在程序的任何给定时刻单独或组合使用。数据全部可以用于促进优良的切除程序，因为在程序的某些时刻，单一类型的粒子可以用于获得每种类型的信号。这是有利的，因为三种模态的每一者都具有一或多个补充强度，例如较深渗透深度、较大空间分辨率、较高灵敏度和较高特异性。
在一些实施例中，放射性示踪剂可引起发射契伦科夫信号。在一些实施例中，因为同一粒子内存在放射性示踪剂和例如荧光染料两者，所以放射性示踪剂可诱发二级契伦科夫诱发的荧光信号。在一些实施例中，所提供的粒子包含至少两种成像模态，其中两种模态的随给定表面以下的深度变化的灵敏度依赖性不同，使得模态产生的信号的比率与深度成比例的变化。这一比率的校准可以使能够以三维形式判断断层摄影应用的粒子位置。
一般来说，在一些实施例中，本发明提供向个体(例如患有肿瘤或供检测和/或去除的其它实体的个体)投予粒子和/或使所投予的粒子成像的方法。在一些实施例中，所投予的粒子对多种不同成像模态敏感和/或用多种不同成像模态成像，所述成像模态例如选自由以下组成的群组：SE(R)RS、MRI、PET、SPECT、CT、X射线、超声波、光声检测、拉曼光谱法和其任何组合。在一些实施例中，不同成像模态实质上同时利用；在一些实施例中，不同成像模态在一或多种不同时间和/或一或多种不同情况(例如手术前、手术中和/或手术后)利用。在一些实施例中，至少一种成像模态在多种不同时间和/或多种不同情况利用。
虽然上文所述的方法是针对肿瘤的，但是其它组织类型也可以取代肿瘤。举例来说，可以类似方式治疗癌症前期细胞或癌细胞或甚至非癌性细胞，例如发炎或感染。
本发明的实施例可使用的设施的一些实施例可包括执行软件(例如非临时性计算机可读媒体)的计算机，所述软件控制一或多个工具的操作和/或处理信号或其它所获得的数据。软件可包括机器可读媒体上记录的一或多个模块，所述媒体例如磁盘、磁带、CD-ROM和半导体存储器。机器可读媒体可驻留在计算机内或可通过通信链路连接到计算机(例如通过互联网链路获取)。然而，在替代实施例中，可用硬接线逻辑形式的计算机指令代替软件，或可用固件(即例如PROM、EPROMS、EEPROM等装置上记录的计算机指令)代替软件。如本文所用的术语机器可读指令打算涵盖软件、硬接线逻辑、固件、目标代码等。
计算机可为通用计算机。计算机可为例如嵌入式计算机、个人计算机(例如膝上型电脑或台式计算机)、移动装置，或另一种类型的计算机，其能够运行软件、发布适合控制命令和/或实时记录信息。计算机可包括向仪器操作员报告信息(例如展示所获取的图像)的显示器、使操作员能够键入信息和命令的键盘和/或提供系统制成的图像或测量值的打印输出或永久记录并且打印结果的打印机。在某些实施例中，键盘键入的一些命令使用户能够执行某些数据处理任务。在某些实施例中，数据获取和数据处理是自动的并且在系统初始化之后几乎不需要或不需要用户输入。
本文所述的实施例可以在计算系统中执行，所述计算系统包括后端组件(例如数据服务器)，或包括中间件组件(例如应用服务器)，或包括前端组件(例如具有图形用户接口或网络浏览器的客户端计算机，用户可通过网络浏览器与本文所述的系统和方法的执行互动)，或此类后端、中间件或前端组件的任何组合。所述系统的组件可通过任何形式或媒体的数字数据通信(例如通信网络)互连。通信网络的实例包括局域网(LAN)、广域网(WAN)和因特网。本文利用的实施例可利用基于云端的计算。
范例
以下实例表明多模态(例如治疗诊断学)纳米粒子的开发，其使能够在手术前分级并且规划、图像引导手术、手术中肿瘤定界(宏观)和残余单个肿瘤细胞检测(微观)，其全部通过一个单次静脉内注射进行，通过允许控制多层二氧化硅形成的新颖合成策略实现。
实例1：合成SE(R)RS粒子
通过在4℃下将20mM HAuCl4快速添加到40mM抗坏血酸中来合成金纳米星形衬底。通过离心(3,500×g，15min)收集如此合成的经抗坏血酸酯稳定的金纳米星(约75nm，1nM)并且渗析隔夜。通过典型的施托贝尔方法用嵌有染料的二氧化硅涂布经渗析的金纳米星。简单来说，将渗析的金纳米星添加到乙醇(添加有共振拉曼染料、TEOS以及氨)中并且使其反应1小时。通过离心(3,500×g，15min)分离粒子并且用乙醇洗涤。为了实现PEG化，通过在72℃下，在含有1％(v/v)MPTMS的乙醇中加热经二氧化硅涂布的纳米星持续1小时，用巯基改性二氧化硅表面。用乙醇洗涤纳米星以除去MPTMS并且再分散于含有1％(w/v)甲氧基封端的(m)PEG2000-顺丁烯二酰亚胺的10mM MES缓冲液(pH7.1)中。使顺丁烯二酰亚胺-mPEG2000与巯基改性的二氧化硅表面在环境条件下反应2小时。洗涤PEG化共振拉曼活性纳米星并且再分散于过滤灭菌的10mM MES缓冲液(pH7.3)中并且在注射之前储存在4℃下。所得粒子在图1中说明。
SE(R)RS粒子在几个方面独一无二，包括如下文所述。1)其对在世界范围内报告的任何类似粒子具有最高检测灵敏度。2)其允许观察肿瘤而不需要特异性靶向其表面上的部分，这依赖于“强化渗透性和滞留”(EPR)作用。3)其具有独特的“指纹”拉曼光谱，允许具有明确特异性的检测。4)其将全身3D成像方法与最佳识别肿瘤边缘的超高灵敏度检测方法组合。5)其稳定地截留在肿瘤内，允许用一个单次静脉内注射进行手术前分期以及手术中的切除。6)非常类似的基于金-二氧化硅的粒子的严格毒性评估已发现其在体内是安全的。
实例2：表征
超高灵敏度：如图2中所示，在实例1中合成的SE(R)RS粒子通过透射电子显微法(TEM；吉尔1200EX(JEOL 1200EX)；美国)、尺寸分布来表征，并且通过纳米粒子示踪分析(NTA；纳米检视(Nanosight)，英国)来测定浓度。在配备有300mW 785nm(近IR)二极管激光器和1英寸电荷耦接装置检测器(频谱分辨率为1.07cm-1)的雷尼绍InVIA拉曼显微镜(Renishaw InVIA Raman microscope)上测定等摩尔量的粒子的拉曼活性。用WiRE 3.4软件(雷尼绍，英国)分析拉曼光谱。
纳米粒子示踪分析(NTA)：如图3中所示，通过NTA测定水中1pM粒子的尺寸分布。
实例3：动物测试
参考图4-10，用在实例1中合成的150μL 2.5nM SE(R)RS粒子注射携有肿瘤的小鼠(去分化脂肉瘤模型、PyMT-MMTV(fvb)转基因乳癌模型、Hi-MYC转基因前列腺癌模型、RCAS/TV-a转基因神经胶质瘤模型)。18小时后或更迟处死动物，并且在上文所述的系统上扫描拉曼活性。采集肿瘤、器官和淋巴结并且另外进行离体成像并且随后嵌入蜡。处理嵌入的组织用于组织学(H&E染色、肿瘤标记物染色、巨噬细胞染色)。
体内-离体多模态MRI-拉曼组织学相关性：如通过下文所述的实验结果所确认，SE(R)RS粒子能够可靠地并且用显微精度描绘三种不同异种移植小鼠肉瘤模型(每种模型n＝5)中肿瘤的存在。植入这些小鼠模型中的细胞来源于实际人类肿瘤。1号小鼠模型为去分化脂肉瘤模型，2号小鼠模型为粘液纤维肉瘤模型并且3号小鼠模型为多形恶性纤维组织细胞瘤(FMH)模型。已知所有3种模型都产生局部肿瘤浸润以及在原发性肿瘤周围的卫星微小转移灶。已知2号和3号模型还产生到肺和骨骼的癌转移，并且也对本文所述的实施例检测这些远距离癌转移的能力进行评定。将用SE(R)RS粒子(150μl，5nM)静脉内注射携有肿瘤的小鼠；在24小时之后进行MRI；随后处死动物并且使用大切片刀(与MRI相同的片层厚度)进行全身组织学切片；随后用拉曼显微镜(雷尼绍)使这些片层成像；以及最终对相同的片层进行在组织学处理(H&E染色、肿瘤标记物染色、巨噬细胞染色)。这允许评定这一多模态SE(R)RS粒子方法的精确度，且对相同片层进行拉曼信号与MRI信号的比较；并且评定如组织学所证明的肿瘤细胞的存在。
小鼠中的生物分布和剂量发现研究：使用标记有PET示踪剂(锆-89，89Zr)的SE(R)RS粒子进行体内PET-CT研究。与MSKCC的路易斯(Lewis)实验室合作进行用89Zr标记SE(R)RS粒子。将89Zr-SE(R)RS粒子静脉内注射到携有肉瘤的小鼠(每种上述肿瘤类型n＝3)并且在0、1小时、2小时、4小时、8小时、12小时、18小时、24小时、48小时、5天、7天、10天和14天进行动态PET-CT成像。PET数据将提供A)肿瘤内的SE(R)RS粒子的准确浓度以允许计算目标3所使用的粒子剂量，以及B)测定SE(R)RS粒子的肿瘤内积聚和滞留的动力学。
在患有骨肉瘤的狗中测试拉曼引导的肉瘤手术：可使用SE(R)RS粒子和手持式拉曼检测器切除大型动物体内的肉瘤。手持式扫描仪的规格与雷尼绍台式拉曼显微镜非常类似，包括使用在近红外(785nm)中具有相同波长和相同激光功率(300mW)的激光器。手持式粒子可保持直接抵靠所关注的组织，并且当其检测到根据本文的一些实施例所述的SE(R)RS粒子时用声音(或光学信号，如果优选)指示。
这一目标与位于曼哈顿62号大街的动物医疗中心(Animal Medical Center，AMC)(http://www.amcny.org)合作进行。这一动物诊所为通常对动物进行手术(包括肉瘤手术)的高度专业化机构。骨肉瘤在狗中的发病率很高。
SE(R)RS粒子静脉内注射到狗(n＝10)体内。24小时之后，用异氟烷麻醉法来麻醉动物。在动物的无菌准备之后，将以手术方式使肿瘤暴露并且切除外科医生用肉眼可明确识别的大部分肿瘤。当切除进行到靠近肿瘤边缘时，使用手持式拉曼粒子来验证残余肿瘤的存在并且搜索手术床中局部微小转移灶的存在。如果SE(R)RS粒子仍存在，那么拉曼扫描仪将用“哔哔”的声音通知外科医生(参看图11)。随后继续切除直到切除所有拉曼阳性病灶；被切除的组织标本将送去进行病理学评估(组织学和肿瘤标记物)。
实例4：合成二氧化硅涂布的粒子
在一些实施例中，例如(但不限于)SE(R)RS-和/或光声活性染料等掺杂剂实体可置于第一压缩层中，所述第一压缩层从衬底延长例如高达10nm。可在第一掺杂压缩层顶部铺设厚度为5nm的第二“缓冲”压缩层。可在第二层上铺设掺杂有(但不限于)(近红外)荧光染料的第三压缩层，因此从衬底延长15nm到例如100nm。这一实例说明各掺杂剂实体的强化如何用本文所述的方法最佳化，所述方法允许精确控制多个层的层厚度。举例来说，其防止例如如果(近红外)荧光染料的位置与衬底太接近将会出现的荧光淬灭，和如果拉曼染料的位置与衬底太远将会出现的拉曼强化降低等不希望的作用。
与实例1类似，通过如本领域中已知在4℃下向抗坏血酸中快速添加HAuCl4来合成金衬底。通过离心收集如此合成的经抗坏血酸酯稳定的金衬底并且渗析隔夜。通过典型的施托贝尔方法用嵌有染料的二氧化硅涂布经渗析的金衬底。简单来说，将渗析的金衬底添加到乙醇(添加有共振拉曼染料、TEOS、氨以及去离子水)中并且使其反应小于1小时。通过离心(3,500×g，15min)分离粒子并且用乙醇洗涤。粒子制备的示意图显示于图15中。
在施托贝尔合成期间使用不同量的去离子水制备一系列二氧化硅涂布的粒子。参看图14，展示可调超薄二氧化硅壳体。通过调整含水量，可精确调节二氧化硅壳体厚度，这使能够并入多种根据本发明的掺杂剂实体。
涂布有二氧化硅层的粒子可通过重复施托贝尔合成另外涂布其它二氧化硅层。
图16中说明示例性粒子。第一层为表面强化共振拉曼散射(SERRS)层，第二层为分隔SERRS层与第三近红外(NIR)荧光层的“缓冲”层。插图显示通过透射电子显微法(TEM；比例尺＝20nm)成像的实际分层。
实例5：光学表征
此实例中使用的示例性粒子如实例4中所述合成。在图17中，展示了添加近红外(NIR)荧光层如何大大提高SERRS粒子的(NIR)荧光特性。这允许使用这些多层粒子宏观定界手术床中的大部分肿瘤。
如图18所示，如通过多模态粒子(中间)的拉曼光谱(洋红色)所指示，SERRS层(绿色)的信号强度不受添加(近红外)荧光层(红色)影响。因为拉曼可用于检测细微病灶，这一纳米粒子可用于在大部分肿瘤切除之后鉴别手术床中的残余细微肿瘤种植结节。
图19示出了在乳癌小鼠模型(PyMT)中静脉内注射24小时后多模态多层SERS和荧光纳米粒子的体内实验，说明肿瘤观测到两种模态。
其它实施例和等效物
本领域的技术人员最多使用常规实验即可识别或能够确定本文所述的本发明的特定实施例的许多等效物。本发明的范围不打算限于上述说明，而是如随附权利要求书中所述。

Claims (23)

1.一种包含至少一种粒子的组合物，所述粒子包含：
纳米级金属或金属合金衬底，其包含选自由以下组成的群组的金属：Au、Ag、Cu、Na、K、Cr、Al和Li；
第一压缩层，其从所述纳米级金属或金属合金衬底延长一距离，其中所述距离高达10nm，且其中所述第一压缩层包含第一掺杂剂实体，所述第一掺杂剂实体是SE(R)RS活性剂或包含SE(R)RS活性剂；
第二压缩层，其由多个前驱单元装配且包含第二掺杂剂实体，其中所述第二掺杂剂实体不是所述第二压缩层的本质部分，并且包埋于、配位于或结合于所述第二压缩层，所述第二掺杂剂实体为选自由以下组成的群组的可检测实体：荧光染料、MRI试剂、光声活性染料、上转换材料、正电子发射断层摄影术PET示踪剂、单光子发射断层摄影术SPECT示踪剂、计算机断层扫描CT试剂、X射线试剂、超声波US试剂以及其组合，以便所述第一掺杂剂实体和所述第二掺杂剂实体通过不同成像模态检测；以及
缓冲层，其不具有掺杂剂实体，所述缓冲层位于所述第一压缩层和所述第二压缩层之间。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述第二压缩层的厚度在约0.5nm到约5μm的范围内和/或所述第一掺杂剂实体位于所述纳米级金属或金属合金衬底的表面内5nm或10nm。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述第一压缩层和/或所述第二压缩层包含选自由以下组成的群组的材料：金属、半金属、非金属、所述金属、半金属或非金属的氧化物、硼化物、碳化物、硫化物和氮化物、寡聚物、多肽、聚合物以及其组合。
4.根据权利要求3所述的组合物，其中所述金属、半金属或非金属为或包含二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化锗、氧化铝、五氧化二钽或其组合。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述第一压缩层和所述第二压缩层包含相同材料和/或其中所述第一压缩层和/或所述第二压缩层包含二氧化硅层。
6.根据权利要求3所述的组合物，其中所述第一压缩层和/或所述第二压缩层包含寡聚物、多肽、聚合物或其任何组合。
7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的组合物，其中所述第二可检测实体为NIR荧光剂。
8.根据权利要求7所述的组合物，其另外包含第三可检测实体。
9.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的组合物，其中所述第一掺杂剂实体和所述第二掺杂剂实体的每一者在所述第一压缩层和所述第二压缩层的每一者内直接结合。
10.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的组合物，其中所述第一掺杂剂实体和所述第二掺杂剂实体的每一者在在所述第一压缩层和所述第二压缩层的每一者内经连接剂或螯合剂间接结合。
11.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的组合物，其中所述纳米级金属或金属合金衬底是球形的。
12.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的组合物，其中所述纳米级金属或金属合金衬底是非球形的。
13.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的组合物，其中所述纳米级金属或金属合金衬底包含金属氧化物、脂质体、上转换材料、半导体和/或其组合。
14.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的组合物，其中所述纳米级金属或金属合金衬底与表面底涂剂结合和/或与封端剂实体结合。
15.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的组合物，其中所述至少一种粒子实质上不含表面底涂剂。
16.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的组合物，其中所述至少一种粒子的直径为约5nm到约1000nm或约5nm到约200nm。
17.一种制备权利要求1限定的所述粒子的方法，其包含：
提供第一压缩层于水和醇中的第一前驱体溶液，其中所述第一前驱体溶液具有预定含水量；
提供第二压缩层于水和醇中的第二前驱体溶液；
使所述第一前驱体溶液与纳米级金属或金属合金衬底在向所述纳米级金属或金属合金衬底上施加第一压缩层的条件下和向所述衬底上施加第一压缩层所必需和足够的时间下组合，所述纳米级金属或金属合金衬底包含选自由以下组成的群组的金属：Au、Ag、Cu、Na、K、Cr、Al和Li，所述第一压缩层从所述纳米级金属或金属合金衬底延长高达10nm的距离，产生粒子；
使所述第二前驱体溶液与所述粒子在向所述粒子上施加第二压缩层的条件下和向所述粒子上施加第二压缩层所必需和足够的时间下组合，所述第二压缩层具有第二预定厚度；
组合第一掺杂剂实体与所述第一前驱体溶液；
组合第二掺杂剂实体与所述第二前驱体溶液，其中所述第一掺杂剂实体为或包含SE(R)RS活性剂，且
其中所述第二掺杂剂实体为选自由以下组成的群组的可检测实体：荧光染料、MRI试剂、光声活性染料、上转换材料、正电子发射断层摄影术PET示踪剂、单光子发射断层摄影术SPECT示踪剂、计算机断层扫描CT试剂、X射线试剂、超声波US试剂以及其组合，以便所述第一掺杂剂实体和所述第二掺杂剂实体通过不同成像模态检测。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述纳米级金属或金属合金衬底另外包含至少一个层。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中所述提供和组合步骤同时进行，使得所述第一前驱体溶液和所述纳米级金属或金属合金衬底同时彼此混合。
20.一种权利要求1限定的所述粒子的集合在用于制备向所关注部位提供粒子集合的药物的用途，所述粒子各自包含：
纳米级金属或金属合金衬底，其包含选自由以下组成的群组的金属：Au、Ag、Cu、Na、K、Cr、Al和Li；
第一压缩层，其包含第一掺杂剂实体；以及
第二压缩层，其包含第二掺杂剂实体，其中所述第一掺杂剂实体为或包含SE(R)RS活性剂，且
其中所述第二掺杂剂实体为选自由以下组成的群组的可检测实体：荧光染料、MRI试剂、光声活性染料、上转换材料、正电子发射断层摄影术PET示踪剂、单光子发射断层摄影术SPECT示踪剂、计算机断层扫描CT试剂、X射线试剂、超声波US试剂以及其组合，以便所述第一掺杂剂实体和所述第二掺杂剂实体通过不同成像模态检测。
21.根据权利要求20所述的用途，其中所述所关注部位为或包含实体肿瘤。
22.根据权利要求20所述的用途，其中所述粒子另外包含靶向实体；和/或
其中所述第二掺杂剂实体包含选自由以下组成的群组的实体：放射性核素、荧光染料以及其组合。
23.根据权利要求20到22中任一权利要求所述的用途，其中所述第二掺杂剂实体包含选自由以下组成的群组的实体：放射性核素、荧光染料以及其组合，其中所述放射性核素产生契伦科夫信号。
CN201380066653.3A 2012-12-19 2013-12-19 多模态粒子、其方法和用途 Active CN105073142B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261739556P 2012-12-19 2012-12-19
US61/739,556 2012-12-19
PCT/US2013/076475 WO2014100380A2 (en) 2012-12-19 2013-12-19 Multimodal particles, methods and uses thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105073142A CN105073142A (zh) 2015-11-18
CN105073142B true CN105073142B (zh) 2019-12-10

Family

ID=50979398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380066653.3A Active CN105073142B (zh) 2012-12-19 2013-12-19 多模态粒子、其方法和用途

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10105456B2 (zh)
EP (1) EP2934600A4 (zh)
JP (1) JP6465811B2 (zh)
CN (1) CN105073142B (zh)
AU (1) AU2013361366B2 (zh)
CA (1) CA2894719C (zh)
HK (1) HK1216143A1 (zh)
WO (1) WO2014100380A2 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2882388C (en) 2012-08-31 2020-10-20 Sloan-Kettering Institute For Cancer Research Particles, methods and uses thereof
US10105456B2 (en) 2012-12-19 2018-10-23 Sloan-Kettering Institute For Cancer Research Multimodal particles, methods and uses thereof
EP2958481A4 (en) 2013-02-20 2017-03-08 Sloan-Kettering Institute for Cancer Research Wide field raman imaging apparatus and associated methods
KR102143381B1 (ko) * 2013-05-30 2020-08-11 삼성메디슨 주식회사 초음파 영상 처리 장치 및 방법
WO2015051465A1 (en) * 2013-10-11 2015-04-16 Héma-Québec Nanoparticular antibodies and uses thereof as contrast agents
US10912947B2 (en) 2014-03-04 2021-02-09 Memorial Sloan Kettering Cancer Center Systems and methods for treatment of disease via application of mechanical force by controlled rotation of nanoparticles inside cells
CA2956210A1 (en) 2014-07-28 2016-02-04 Memorial Sloan Kettering Cancer Center Metal(loid) chalcogen nanoparticles as universal binders for medical isotopes
WO2016134164A1 (en) * 2015-02-18 2016-08-25 Memorial Sloan Kettering Cancer Center Methods of enhancing cerenkov luminescence using nanoparticles, and compositions related thereto
CA2990223A1 (en) 2015-07-01 2017-01-05 Memorial Sloan Kettering Cancer Center Anisotropic particles, methods and uses thereof
CN105670618B (zh) * 2016-02-25 2018-03-09 浙江理工大学 一种硫掺杂石墨烯量子点及其制备方法和检测银离子的应用
US11219207B1 (en) 2018-03-28 2022-01-11 Scientific Pest Solutions, LLC Polymeric compositions for rodenticides
US11185234B2 (en) 2019-05-02 2021-11-30 Hugh Beckman System and method of using ultrafast Raman spectroscopy and an ablative laser for quasi-real time removal of skin cancer and other anomalous tissues with clear tissue margins formed by array created displays

Family Cites Families (134)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60137342A (ja) 1983-12-27 1985-07-20 オリンパス光学工業株式会社 電子スコ−プ
US4669467A (en) 1985-03-22 1987-06-02 Massachusetts Institute Of Technology Mode mixer for a laser catheter
US4938205A (en) 1988-05-27 1990-07-03 The University Of Connecticut Endoscope with traced raster and elemental photodetectors
JPH04501265A (ja) 1988-10-14 1992-03-05 マリンクロッド・インコーポレイテッド ラジオ標識粒状組成物
US5275594A (en) 1990-11-09 1994-01-04 C. R. Bard, Inc. Angioplasty system having means for identification of atherosclerotic plaque
US5300097A (en) 1991-02-13 1994-04-05 Lerner Ethan A Fiber optic psoriasis treatment device
US5293872A (en) 1991-04-03 1994-03-15 Alfano Robert R Method for distinguishing between calcified atherosclerotic tissue and fibrous atherosclerotic tissue or normal cardiovascular tissue using Raman spectroscopy
AU2519892A (en) 1991-08-20 1993-03-16 Douglas C.B. Redd Optical histochemical analysis, in vivo detection and real-time guidance for ablation of abnormal tissues using a raman spectroscopic detection system
US5306403A (en) 1992-08-24 1994-04-26 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Raman-based system for DNA sequencing-mapping and other separations
ATE177278T1 (de) 1993-04-07 1999-03-15 John M Ahern Endoskop mit einem an seiner spitze angeordneten ccd-farbsensor
US6025202A (en) 1995-02-09 2000-02-15 The Penn State Research Foundation Self-assembled metal colloid monolayers and detection methods therewith
US5609907A (en) 1995-02-09 1997-03-11 The Penn State Research Foundation Self-assembled metal colloid monolayers
JPH095666A (ja) 1995-06-15 1997-01-10 Olympus Optical Co Ltd 頭部装着型映像表示装置
GB9517955D0 (en) 1995-07-25 1995-11-08 Univ Strathclyde Nucleotide sequence detection and analysis
US5713364A (en) 1995-08-01 1998-02-03 Medispectra, Inc. Spectral volume microprobe analysis of materials
US5813987A (en) 1995-08-01 1998-09-29 Medispectra, Inc. Spectral volume microprobe for analysis of materials
US6174677B1 (en) 1995-10-13 2001-01-16 Ut-Battelle, Llc Advanced surface-enhanced Raman gene probe systems and methods thereof
US5814516A (en) 1995-10-13 1998-09-29 Lockheed Martin Energy Systems, Inc. Surface enhanced Raman gene probe and methods thereof
WO1998010289A1 (en) 1996-09-04 1998-03-12 The Penn State Research Foundation Self-assembled metal colloid monolayers
US6002471A (en) 1996-11-04 1999-12-14 California Institute Of Technology High resolution scanning raman microscope
DE19647855B4 (de) 1996-11-19 2007-09-27 Henke-Sass Wolf Gmbh Voll autoklavierbares elektronisches Endoskop
US6008889A (en) 1997-04-16 1999-12-28 Zeng; Haishan Spectrometer system for diagnosis of skin disease
US6251127B1 (en) 1997-08-25 2001-06-26 Advanced Photodynamic Technologies, Inc. Dye treatment solution and photodynamic therapy and method of using same
JPH1184307A (ja) 1997-09-01 1999-03-26 M R Syst Kenkyusho:Kk 頭部装着型の光学装置
US6174291B1 (en) 1998-03-09 2001-01-16 Spectrascience, Inc. Optical biopsy system and methods for tissue diagnosis
US6219137B1 (en) 1998-12-03 2001-04-17 Lockheed Martin Energy Research Corporation Nanoprobe for surface-enhanced Raman spectroscopy in medical diagnostic and drug screening
US6228076B1 (en) 1999-01-09 2001-05-08 Intraluminal Therapeutics, Inc. System and method for controlling tissue ablation
AU5783900A (en) 1999-07-02 2001-01-22 Hypermed, Inc. Integrated imaging apparatus
US6254852B1 (en) 1999-07-16 2001-07-03 Dupont Pharmaceuticals Company Porous inorganic targeted ultrasound contrast agents
EP1212458A4 (en) 1999-07-30 2005-01-05 Surromed Inc INSTRUMENTS, METHODS AND REAGENTS FOR PLASMON SURFACE RESONANCE
JP4786096B2 (ja) 1999-10-06 2011-10-05 サーロメッド・インコーポレーテッド 表面増強分光法−活性複合体ナノ粒子
US8497131B2 (en) 1999-10-06 2013-07-30 Becton, Dickinson And Company Surface enhanced spectroscopy-active composite nanoparticles comprising Raman-active reporter molecules
US7192778B2 (en) 1999-10-06 2007-03-20 Natan Michael J Surface enhanced spectroscopy-active composite nanoparticles
EP1248672A4 (en) 1999-12-03 2004-08-11 Surromed Inc HYDROXYLAMINE SEEDING OF COLLOIDAL METAL NANOPARTICLES
AU2001259435A1 (en) 2000-05-03 2001-11-12 Stephen T Flock Optical imaging of subsurface anatomical structures and biomolecules
US6748259B1 (en) 2000-06-15 2004-06-08 Spectros Corporation Optical imaging of induced signals in vivo under ambient light conditions
US20030158545A1 (en) 2000-09-28 2003-08-21 Arthrocare Corporation Methods and apparatus for treating back pain
US9295391B1 (en) 2000-11-10 2016-03-29 The General Hospital Corporation Spectrally encoded miniature endoscopic imaging probe
WO2002089750A2 (en) 2001-01-19 2002-11-14 Advanced Photodynamic Technologies, Inc. Apparatus and method of photodynamic eradication of organisms utilizing pyrrolnitrin
US6861263B2 (en) 2001-01-26 2005-03-01 Surromed, Inc. Surface-enhanced spectroscopy-active sandwich nanoparticles
US20030103995A1 (en) 2001-06-04 2003-06-05 Hamblin Michael R. Detection and therapy of vulnerable plaque with photodynamic compounds
CA2486525C (en) 2001-06-13 2009-02-24 Volume Interactions Pte. Ltd. A guide system and a probe therefor
US7076092B2 (en) 2001-06-14 2006-07-11 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High-throughput, dual probe biological assays based on single molecule detection
US7214428B2 (en) 2001-09-17 2007-05-08 Invitrogen Corporation Highly luminescent functionalized semiconductor nanocrystals for biological and physical applications
US8808268B2 (en) 2002-02-14 2014-08-19 Gholam A. Peyman Method and composition for hyperthermally treating cells
US6959024B2 (en) 2002-02-28 2005-10-25 Picarro, Inc. Laser Tuning by spectrally dependent spatial filtering
US20040073120A1 (en) 2002-04-05 2004-04-15 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for spectroscopy of biological tissue
US6711426B2 (en) 2002-04-09 2004-03-23 Spectros Corporation Spectroscopy illuminator with improved delivery efficiency for high optical density and reduced thermal load
US8697029B2 (en) 2002-04-18 2014-04-15 The Regents Of The University Of Michigan Modulated physical and chemical sensors
DE10249674B4 (de) 2002-10-24 2014-12-24 Carl Zeiss Meditec Ag Operationsinstrument zum Schneiden, Abtragen oder Absaugen von Material in einem Operationsgebiet
US20040254419A1 (en) 2003-04-08 2004-12-16 Xingwu Wang Therapeutic assembly
US20040225222A1 (en) 2003-05-08 2004-11-11 Haishan Zeng Real-time contemporaneous multimodal imaging and spectroscopy uses thereof
US20050014851A1 (en) 2003-07-18 2005-01-20 Eastman Kodak Company Colloidal core-shell assemblies and methods of preparation
US6977143B1 (en) 2003-09-08 2005-12-20 Quest Diagnostics Investments Incorporated Determination of testosterone by mass spectrometry
US20050074779A1 (en) 2003-10-02 2005-04-07 Tuan Vo-Dinh SERS molecular probe for diagnostics and therapy
NZ546918A (en) 2003-10-03 2009-01-31 Amc Amsterdam System and method for imaging the reflectance of a substrate
AU2004279443A1 (en) 2003-10-08 2005-04-21 Nomir Medical Technologies, Inc. Use of secondary optical emission as a novel biofilm targeting technology
US20080118912A1 (en) 2004-03-10 2008-05-22 Robert Martin Dickson Raman-Enhancing, and Non-Linear Optically Active Nano-Sized Optical Labels and Uses Thereof
JP2005306827A (ja) 2004-04-17 2005-11-04 Isao Shimizu 生体高分子結晶迅速精製・計測の方法および装置
US8128908B2 (en) 2004-04-30 2012-03-06 University Of Florida Research Foundation, Inc. Nanoparticles and their use for multifunctional bioimaging
US20050251116A1 (en) 2004-05-05 2005-11-10 Minnow Medical, Llc Imaging and eccentric atherosclerotic material laser remodeling and/or ablation catheter
US20070238953A1 (en) 2004-06-17 2007-10-11 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Combined ultrasonic imaging and spectroscopic molecular analysis
US20080089839A1 (en) 2004-09-16 2008-04-17 Guo-Quan Lu Preparation of Stable High Concentration Coloidal Metal Particulate System
US7738096B2 (en) 2004-10-21 2010-06-15 University Of Georgia Research Foundation, Inc. Surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) systems, substrates, fabrication thereof, and methods of use thereof
US7656525B2 (en) 2004-10-21 2010-02-02 University Of Georgia Research Foundation, Inc. Fiber optic SERS sensor systems and SERS probes
MX2007009780A (es) 2005-02-14 2007-09-26 Australian Nuclear Science Tec Nanoparticulas estratificadas.
WO2006135344A1 (en) 2005-06-13 2006-12-21 National University Of Singapore A photosensitising composition and uses thereof
WO2007016466A2 (en) 2005-07-29 2007-02-08 Sloan-Kettering Institute For Cancer Research Single wall nanotube constructs and uses therefor
JP4749805B2 (ja) 2005-09-05 2011-08-17 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 ラマン散乱光観測装置
ES2301296B1 (es) 2005-09-16 2009-05-29 Consejo Superior Investig. Cientificas Manoparticula biosensora, procedimiento de elaboracion y sus aplicaciones.
US8054463B2 (en) 2005-09-16 2011-11-08 The Regents Of The University Of Michigan Method and system for measuring sub-surface composition of a sample
JP2009512740A (ja) 2005-09-29 2009-03-26 ザ ディレクター ジェネラル ディフェンス リサーチ アンド ディベロップメント オーガニゼーション 表示器／バイオラベルのための半導体ナノ結晶及びド−プした半導体ナノ結晶を製造するための単一原料固体前駆物質マトリックス及びその製造方法
GB2431233A (en) 2005-10-14 2007-04-18 E2V Tech Molecular detector arrangement
EP1945794A2 (en) 2005-11-09 2008-07-23 Chemimage Corporation System and method for cytological analysis by raman spectroscopic imaging
US20070167838A1 (en) 2005-11-10 2007-07-19 Hubble Hugh W System and method for a Raman and/or fluorescence colposcope
US8409863B2 (en) 2005-12-14 2013-04-02 Becton, Dickinson And Company Nanoparticulate chemical sensors using SERS
EP1986545A2 (en) 2006-02-01 2008-11-05 The General Hospital Corporation Apparatus for applying a plurality of electro-magnetic radiations to a sample
EP2644615B1 (en) 2006-02-08 2017-04-05 Becton Dickinson and Company SERS nanotag assays
US7829140B1 (en) 2006-03-29 2010-11-09 The Research Foundation Of The State University Of New York Method of forming iron oxide core metal shell nanoparticles
JP4675812B2 (ja) 2006-03-30 2011-04-27 株式会社東芝 磁気記録媒体、磁気記録装置および磁気記録媒体の製造方法
US20090263485A1 (en) 2008-03-01 2009-10-22 Chun Li Targeted hollow gold nanostructures and methods of use
US20070255357A1 (en) 2006-04-28 2007-11-01 Ondine International, Ltd. Nasal decolonization of microbes
US8057464B2 (en) 2006-05-03 2011-11-15 Light Sciences Oncology, Inc. Light transmission system for photoreactive therapy
US8774902B2 (en) 2006-06-01 2014-07-08 Passive Imaging Medical Systems Engineering Ltd. (Pims) Method of infrared thermography for earlier diagnosis of gastric colorectal and cervical cancer
US20080119832A1 (en) 2006-11-16 2008-05-22 Molten Labs, Inc. Multi-Modal Scanning Confocal Adaptive-Optic Macroscope System and Associated Methods
EP2092297A4 (en) 2006-11-21 2018-01-17 California Institute of Technology Second harmonic imaging nanoprobes and techniques for use thereof
CN101679022A (zh) 2007-04-02 2010-03-24 爱默蕾大学 使用表面增强拉曼纳米粒子标记物的体内肿瘤靶向和光谱检测
US8376013B2 (en) 2008-03-11 2013-02-19 Duke University Plasmonic assisted systems and methods for interior energy-activation from an exterior source
WO2009020680A2 (en) 2007-05-04 2009-02-12 Stanford University Molecular imaging of living subjects using raman spectroscopy and labeled raman nanoparticles
US20080305045A1 (en) 2007-06-07 2008-12-11 Prabhakaran Kuniyil Methods of synthesis of non-toxic multifunctional nanoparticles and applications
KR20090001013A (ko) 2007-06-29 2009-01-08 주식회사 웰스킨 인돌-3-알킬카복실산을 함유하는 여드름 치료제 및 피지분비 억제제, 및 이를 포함하는 광역학적 치료용 키트
JP5222497B2 (ja) 2007-07-04 2013-06-26 日本発條株式会社 オットマン装置
US7939560B2 (en) 2007-09-22 2011-05-10 Boise State University Fluorescent particles comprising nanoscale ZnO layer and exhibiting cell-specific toxicity
US20090171330A1 (en) 2007-12-28 2009-07-02 Spectranetics Tunable nanoparticle tags to enhance tissue recognition
US20100279272A1 (en) * 2008-02-13 2010-11-04 Michael Craig Burrell Multiplexed analysis methods using sers-active nanoparticles
EP2249923B1 (en) 2008-02-13 2018-07-11 Andreas Rose Light delivery device that provides a radial light output pattern
US7760352B2 (en) 2008-03-18 2010-07-20 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Dual pulse single event Raman spectroscopy
CN105288619A (zh) 2008-04-04 2016-02-03 免疫之光有限责任公司 用于原位光生物调节的非侵入性系统和方法
CN102015020A (zh) 2008-05-09 2011-04-13 休·贝克曼 用于诊断和治疗异常组织的医疗设备及其使用方法
JP2011526693A (ja) 2008-06-26 2011-10-13 ディナ ファーバー キャンサー インスティチュート，インコーポレイテッド 転移に関連する徴候および決定因子、ならびにそれらの使用方法
WO2010009106A1 (en) 2008-07-14 2010-01-21 Bourke Frederic A Jr Advanced methods and systems for treating cell proliferation disorders
EP2153773A1 (en) 2008-08-15 2010-02-17 Technion Research and Development Foundation, Ltd. Vessel imaging system and method
KR20100030195A (ko) 2008-09-09 2010-03-18 서울대학교산학협력단 방사성 표지된 형광 실리카 나노파티클 및 이를 이용한 ｐｅｔ 및 형광 복합영상 측정방법
WO2010057212A1 (en) 2008-11-17 2010-05-20 Oxonica Materials, Inc. Melamine assay methods and systems
JP5500875B2 (ja) 2009-01-30 2014-05-21 キヤノン株式会社 新規化合物、該新規化合物を用いたプローブ及び該新規化合物もしくは該プローブを用いた蛍光イメージング用造影剤
WO2010096828A1 (en) 2009-02-23 2010-08-26 The Regents Of The University Of California Multi-modality nanoparticles having optically responsive shape
US8563043B2 (en) 2009-03-23 2013-10-22 The General Hospital Corporation Innately multimodal nanoparticles
WO2010123993A1 (en) 2009-04-21 2010-10-28 Tuan Vo-Dinh Non-invasive energy upconversion methods and systems for in-situ photobiomodulation
US8874230B2 (en) 2009-08-27 2014-10-28 New Jersey Institute Of Technology Integrated fiber optic raman spectroscopy and radio frequency ablation
JP6059533B2 (ja) 2009-11-09 2017-01-11 ユニバーシティ オブ ワシントン センター フォー コマーシャライゼーション 官能化発色性ポリマードットおよびその生物共役体
FR2952368B1 (fr) 2009-11-10 2012-01-13 Commissariat Energie Atomique Particule de silice incorporant une molecule d'interet, son procede de preparation et ses utilisations.
US8862206B2 (en) 2009-11-12 2014-10-14 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Extended interior methods and systems for spectral, optical, and photoacoustic imaging
EP2511231B1 (en) 2009-12-11 2015-03-11 Korea Research Institute Of Chemical Technology Heterodimer core-shell nanoparticle in which raman-active molecules are located at a binding portion of a nanoparticle heterodimer, use thereof, and method for preparing same
CA2784576C (en) 2009-12-15 2020-01-07 Shuming Nie System and methods for providing real-time anatomical guidance in a diagnostic or therapeutic procedure
AU2011229113A1 (en) 2010-03-17 2012-10-18 Yasser Fawzy Rapid multi-spectral imaging methods and apparatus and applications for cancer detection and localization
US8568878B2 (en) 2010-04-08 2013-10-29 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Directly fabricated nanoparticles for raman scattering
US8873038B2 (en) * 2010-10-27 2014-10-28 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Tailored raman spectrocopic probes for ultrasensitive and highly multiplexed assays
EP2637553A2 (en) 2010-11-12 2013-09-18 Emory University Additional systems and methods for providing real-time anatomical guidance in a diagnostic or therapeutic procedure
KR101352342B1 (ko) 2010-11-24 2014-02-17 서울대학교산학협력단 코어 물질과 쉘 물질 사이에 나노갭이 형성된 단일 나노입자 및 이의 제조방법
CN102175655B (zh) * 2010-12-24 2013-10-30 东南大学 一种双模式光学成像探针及其制备方法
US9833144B2 (en) 2011-01-07 2017-12-05 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Probes, methods of making probes, and methods of use
US20120251450A1 (en) * 2011-04-04 2012-10-04 Alex Punnoose Nanoparticles that preferentially associate with and kill diseased cells for diagnostic and therapeutic applications
US20120302940A1 (en) 2011-05-26 2012-11-29 Jackson State University Popcorn Shape Gold Nanoparticle For Targeted Diagnosis, Photothermal Treatment and In-Situ Monitoring Therapy Response for Cancer and Multiple Drug Resistance Bacteria
CA2836653C (en) 2011-05-27 2019-03-05 Colibri Technologies Inc. Medical probe with fluid rotary joint
DE102011103950B4 (de) 2011-06-06 2015-02-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zum Erfassen und Entfernen von schädlichem Gewebe
CN102410994B (zh) * 2011-07-27 2013-12-11 东南大学 一种磁性双模式光学探针及其制备方法
US20140316255A1 (en) 2011-09-02 2014-10-23 Ellis Garai Raman Imaging Devices and Methods of Molecular Imaging
CN102559190B (zh) 2012-01-12 2013-09-04 东南大学 一种双模式光学编码探针及其制备方法
CA2882388C (en) 2012-08-31 2020-10-20 Sloan-Kettering Institute For Cancer Research Particles, methods and uses thereof
WO2014089247A2 (en) 2012-12-04 2014-06-12 Sloan-Kettering Institute For Cancer Research Modular polymer hydrogel nanoparticles and methods of their manufacture
US10105456B2 (en) 2012-12-19 2018-10-23 Sloan-Kettering Institute For Cancer Research Multimodal particles, methods and uses thereof
US20140350534A1 (en) 2013-02-20 2014-11-27 Sloan-Kettering Institute For Cancer Research Raman based ablation/resection systems and methods
WO2016028749A1 (en) 2014-08-20 2016-02-25 Memorial Sloan Kettering Cancer Center Raman-triggered ablation/resection systems and methods
EP2958481A4 (en) 2013-02-20 2017-03-08 Sloan-Kettering Institute for Cancer Research Wide field raman imaging apparatus and associated methods

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"A brain tumor molecular imaging strategy using a new triple-modality MRI-photoacoustic-Raman nanoparticle";Moritz F Kircher等;《Technical reports》;20120415;第18卷(第5期);标题，摘要，第830页右栏第1段，第831页右栏第3段，figure 1 *
"Silver-coated dye-embeded silica beads:a core material of dual tagging senseors based on fluorescence and raman scattering";Kwan Kim等;《ACS Applied materials&interfaces》;20101229(第3期);第324-330页 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20150328346A1 (en) 2015-11-19
WO2014100380A2 (en) 2014-06-26
HK1216143A1 (zh) 2016-10-21
AU2013361366A1 (en) 2015-06-11
US10105456B2 (en) 2018-10-23
CA2894719C (en) 2019-10-22
AU2013361366B2 (en) 2018-10-18
WO2014100380A3 (en) 2014-08-14
JP2016503061A (ja) 2016-02-01
CN105073142A (zh) 2015-11-18
JP6465811B2 (ja) 2019-02-06
CA2894719A1 (en) 2014-06-26
EP2934600A4 (en) 2016-08-17
EP2934600A2 (en) 2015-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105073142B (zh) 多模态粒子、其方法和用途
US10322194B2 (en) Particles, methods and uses thereof
US11419955B2 (en) Multimodal silica-based nanoparticles
JP6635791B2 (ja) 広視野ラマン撮像装置および関連方法
Lane et al. SERS nanoparticles in medicine: from label-free detection to spectroscopic tagging
Gunasekera et al. Imaging applications of nanotechnology in cancer
Jain Recent advances in nanooncology
Xi et al. Image‐guided surgery using multimodality strategy and molecular probes
Colombé et al. Gold nanoclusters as a contrast agent for image-guided surgery of head and neck tumors
Chen Nanoplatform-based molecular imaging
Chavda et al. Conjugated Nanoparticles for Solid Tumor Theranostics: Unraveling the Interplay of Known and Unknown Factors
Biswal et al. Application of nanotechnology in cancer treatment
Mohandas et al. Cancer nanotechnology: A review.
Pal et al. DNA-functionalized Gold Nanorods for Targeted Triple-modal Optical Imaging and Photothermal Therapy of Triple-negative Breast Cancer
Jain Application of nanobiotechnology in cancer therapeutics
Tahiliani et al. Theranostic Applications of Functional Nanomaterials Using Microscopic and Spectroscopic Techniques
ES2929315T3 (es) Nanopartículas multimodales a base de sílice
Grosu et al. Nanoimaging and neurological surgery
Hollis Nanocrystals of Chemotherapeutic Agents for Cancer Theranostics: Development and In Vitro and In Vivo Evaluation
Poon Bioconjugation, peptide-based targeting, and imaging of ultrasmall gold nanoparticles for cancer treatment
Maged et al. Recent Advances of Magnetic Nanomaterials in Oncology

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant