CN105121068A - 颗粒功能化 - Google Patents

颗粒功能化 Download PDF

Info

Publication number
CN105121068A
CN105121068A CN201480021374.XA CN201480021374A CN105121068A CN 105121068 A CN105121068 A CN 105121068A CN 201480021374 A CN201480021374 A CN 201480021374A CN 105121068 A CN105121068 A CN 105121068A
Authority
CN
China
Prior art keywords
particle
functionalization
base material
polymer
target
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.)
Pending
Application number
CN201480021374.XA
Other languages
English (en)
Inventor
王建平
C·霍夫兰
T·布卢姆奎斯特
靖瀛
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.)
University of Minnesota
Original Assignee
University of Minnesota
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 University of Minnesota filed Critical University of Minnesota
Publication of CN105121068A publication Critical patent/CN105121068A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/02—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/02—Inorganic compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/14—Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/02—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
    • B01J2/04—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops in a gaseous medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/102—Metallic powder coated with organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/12—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from gaseous material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2202/00—Treatment under specific physical conditions
    • B22F2202/05—Use of magnetic field
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Glanulating (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

颗粒功能化系统包含下述的一种或多种：材料的靶；向靶提供加速的离子和电子的高能离子和/或电子源；施加到至少靶的电压，且该电压导致来自离子化气体的离子和/或电子撞击靶的表面和释放所述材料的原子；至少一种磁体，其提供控制离子和电子运动以及源自释放的原子的颗粒的成核,形成和生长的磁场；和颗粒收集装置,其收集颗粒，该收集装置包含基材和设置在基材上的聚合物功能化涂层,其中颗粒冲击功能化涂层的分子并与该功能化涂层的分子形成连接。还描述了制备功能化的颗粒的方法,功能化的颗粒组合物,以及包含功能化的颗粒的试剂盒。

Description

颗粒功能化
相关申请的交叉参考
本申请要求2013年02月15日提交的、题为“纳米颗粒功能化(NANOPARTICLEFUNCTIONALIZATION)的美国专利申请号61/765,444的优先权，其全文通过引用结合入本文。
技术领域
本发明涉及颗粒。
背景技术
颗粒在工业、研究和药学等领域中具有许多应用。可赋予颗粒多种物理或化学性质(例如体积或质量)。随着颗粒尺寸减小，与大体积的金属相比，这些性质发生变化。颗粒的尺寸以及由此颗粒的表面积可影响形成颗粒的材料的物理、化学和/或药物学性质。
在这个广阔的舞台上，微米尺度和纳米尺度尺寸的颗粒可用于多种应用。纳米颗粒通常理解为包括至少一个维度小于100nm的微观颗粒,而微米颗粒通常理解为包括尺寸为0.1-100μm的颗粒。在其它领域中，由磁性材料制造的纳米颗粒已引起许多领域的研究者的日益增加的兴趣，因为它们有望用于多种领域例如生物医学、磁性共振成像(MRI),细胞和DNA分离，药物输送，基因克隆，用于癌症治疗的热疗和磁性记录介质。
裸露金属颗粒是高度化学活性的，在空气中易于氧化，这可导致损失磁性和/或分散能力。具有小尺寸例如小于10nm的颗粒具有更多的活性表面，并可容易地与任意基质材料(例如,在它们的制造过程中在它们周围的H2O和/或化学品)相互作用。因此，在没有聚集或沉淀的情况下，将金属颗粒的稳定性保持延长的时间段是重要的问题。几乎对于金属颗粒的任何应用而言，稳定性都是关键要求。特别是纯金属例如Fe,Co,Ni,Mn,Ti,Cr,CaAl,Ag和Zn和它们的金属合金对空气非常敏感。因此，使用纯金属或合金的显著难度源自它们在空气中氧化的不稳定性；此外，颗粒越小，越容易发生氧化。微米尺度和纳米尺度范围的颗粒固有地呈现长期不稳定性。这种小的颗粒趋于形成聚集体，来降低与微米尺寸和纳米尺寸颗粒的高表面积和体积比例相关的能量。
概述
本文描述了颗粒功能化系统、用于制备功能化的颗粒的方法、包含这种颗粒的组合物、包含颗粒的试剂盒和它们的应用。颗粒包括金属颗粒。在一些实施方式中,金属颗粒是磁性颗粒。与其它金属颗粒制备相比，根据本发明原理的新颖的功能化的金属颗粒可呈现改善的性质。具体来说,本发明概念提供新颖的颗粒，其包含金属核，该金属核具有用一种或多种聚合物以向整体颗粒提供改善的或增强的能力的方式功能化的表面。根据本发明概念制备的金属颗粒可用于不同的医学、工业和研究应用。
在一些方面中,可在形成颗粒时对颗粒进行功能化，这可消除在颗粒表面处的不利的反应。例如,当在真空或超高真空(UHV)环境中产生颗粒时,可在该真空环境之内提供表面功能化，然后将颗粒暴露于真空以外的环境条件。可最小化或避免在空气中的潜在的氧化。因此，本发明方法可提供用于颗粒的流线型、一步法功能化方法。
实施方式可提供下述的任意或全部优势。可改善金属颗粒的构建。可在构建颗粒时，将该颗粒功能化。可更有效地形成具有非均相结构的颗粒。根据本发明概念的功能化的表面可改变或改善颗粒表面的性质。在一些实施方式中,本发明功能化的表面可提供涂覆的层，其可用于固定其它试剂例如化学部分或生物试剂，例如小分子、蛋白质、核酸或细胞。根据本发明原理的功能化的颗粒可提供例如高分散性、高反应性和易于分离的优势。
在第一方面中,颗粒功能化系统包含:材料的靶；向靶提供溅射气体的气体源；至少施加到靶的电压，且该电压导致来自离子化气体的离子撞击靶的表面和释放所述材料的原子；至少一种磁体，其提供控制离子和电子运动以及源自释放的原子的颗粒的成核,形成和生长的磁场；和颗粒收集装置,其收集刚制备的颗粒，该收集装置包含基材和设置在基材上的聚合物功能化涂层,其中颗粒冲击涂层并与功能化涂层的分子形成连接。
实施方式可包括下述的任意或全部特征。颗粒可为金属颗粒。颗粒可包括FeCo,FeCo-FeCoO,FeCo-Au,FeCo-Ag,FeCo-SiO2,FeCo-TiO2,Fe-Ag,Co-Au,C,和Fe-Au,Fe-TiO2,Fe5Si3,Fe3Si,Fe16N2,FeN,FeSi3-Au,Fe5Si3-SiO2,Fe5Si3-Au,Fe16N2-Fe(N),Fe16C2,Fe16C2-Au,Fe16N2-Au,Fe16N2-Ag,Fe16N2-Al2O3,Fe16N2-TiO2,或Fe16N2-SiO2。功能化聚合物可选自乙烯基聚合物、脂肪酸、聚醚、聚酯、丙烯酸类聚合物和芳香族聚合物。在一种实施方式中,功能化聚合物是单官能度聚合物，其包含选自羟基(-OH),羧基(-COOH),巯基(-SH),磷酸根(-PO4 3-),硫酸根(-SO4 2-),醛基(-CHO),和硫离子(S2-)的官能团。在另一种实施方式中,功能化聚合物包含双官能度聚合物,其包含第一官能团和第二官能团。第二官能团可与第一官能团相同或不同。第二官能团独立地选自羟基(-OH),羧基(-COOH),巯基(-SH),磷酸根(-PO4 3-),硫酸根(-SO4 2-),醛基(-CHO)和硫离子(S2-)。
在另一方面中,一种制备功能化颗粒的方法包括:在超高真空条件下，将溅射气体(例如,Ar,Ne,Kr和/或与He的混合物)引入颗粒源；对所述气体进行离子化；使该离子化的气体通过靶之间的开口中的等离子体区域或通过靶来从靶释放原子,由此形成包含释放的原子的等离子体；对包含释放的原子的等离子体进行冷凝来得到颗粒；在收集装置上收集颗粒，该收集装置包含基材和设置在基材上的聚合物功能化涂层,其中该颗粒冲击功能化涂层的分子并与之形成连接。
实施方式可包括下述的任意或全部特征。所述方法还可包含对沉积的颗粒进行干燥,由此得到干燥形式的功能化的金属颗粒。在一些实施方式中,所述方法还可包含在合适的溶剂中溶解含沉积的颗粒的载体，由此在水或有机溶剂中分散颗粒。可基于用来形成载体的材料来选择合适的有机溶剂。示例性有机溶剂包括但不限于氯仿、2-丁酮、甲醇、乙醇、苯等。可对包含沉积的颗粒的载体进行洗涤，由此从收集装置释放功能化的颗粒。
在其它方面中,功能化的颗粒包含:金属核和涂层,所述涂层包含至少一种聚合物,其中聚合物直接连接到金属核的表面。
在其它方面中,功能化的颗粒包含:多个金属核(或许多金属核的簇)和涂层,所述涂层包含至少一种聚合物,其中聚合物直接连接到该多个金属核的表面。
实施方式可包括下述的任意或全部特征。金属核可包含磁性颗粒。在一些方面中,金属核包含超顺磁颗粒核。用于金属颗粒的示例性材料可包括下述的一种或多种：铁、硅、氮、碳和/或钴。超顺磁颗粒材料的示例包括但不限于FeCo,FeCo-FeCoO,FeCo-Au,FeCo-Ag,FeCo-SiO2,FeCo-TiO2,Fe-Ag,Co-Au,C,和Fe-Au,Fe-TiO2,Fe5Si3,Fe3Si,Fe16N2,FeN,FeSi3-Au,Fe5Si3-SiO2,Fe5Si3-Au,Fe16N2-Fe(N),Fe16C2,Fe16C2-Au,Fe16N2-Au,Fe16N2-Ag,Fe16N2-Al2O3,Fe16N2-TiO2,或Fe16N2-SiO2。
可为颗粒核提供一种或多种聚合物的涂层。在一些方面中,聚合物包含惰性和无毒聚合物。聚合物的例子包括但不限于乙烯基聚合物、脂肪酸、聚醚、聚酯、丙烯酸类聚合物和芳香族聚合物。
聚合物可包含一种或多种官能团来促进与颗粒核的连接。在一些方面中,第一官能团是能向颗粒贡献电子来与颗粒表面形成连接的部分,由此在聚合物和颗粒表面之间形成连接。例如,在一些实施方式中,聚合物可包含第一官能团例如羟基(-OH)，羧基(-COOH),巯基(-SH),磷酸根(-PO4 3-),硫酸根(-SO4 2-),醛基(-CHO),硫离子(S2-)等，该官能团能结合金属颗粒。
任选地,聚合物可包含第二官能团，其能将化合物结合到颗粒。根据这些方面,功能化的颗粒可提供可定制的颗粒，通过将选定的化合物结合到第二官能团可将该颗粒调节用于特定的应用。因此，将特定化合物的选择留给终端用户。可结合到本发明颗粒的说明性化合物可包括但不限于小分子、蛋白质、核酸、靶向配体、多肽、抗体、抗体片段、可检测的部分、生物活性试剂(如药物)、成像剂等。
在一些实施方式中,功能化的颗粒为基本上干燥的形式。
在其它实施方式中，还提供功能化的颗粒的水性分散体。如有需要，可将颗粒分散在水中或缓冲液中。
还在其它实施方式中，提供试剂盒(kit)，其包含干燥形式的功能化的金属颗粒,和/或更多的其它的组分例如用于分散颗粒的溶剂、要结合到功能化的颗粒的其它的化合物、缓冲液、其它的试剂等。任选地,试剂盒可包含功能化的金属颗粒的分散体,该分散体包含水性的或有机的溶剂或缓冲液。
在其它实施方式中，提供试剂盒，其包含干燥形式的功能化的颗粒和/或颗粒组装件,和一种或多种其它的组分例如用于分散颗粒的溶剂和/或要结合到功能化的颗粒的其它化合物。颗粒和/或颗粒组装件的尺寸可为10纳米到最高达几百纳米。颗粒和/或颗粒的团簇可为非磁性材料和/或磁性材料与非磁性材料的混合物。任选地,试剂盒可包含功能化的颗粒和/或颗粒组装件的分散体,该分散体包含水性的或有机的溶剂或缓冲液。
在一些方面中,药物组合物包含:功能化的颗粒和药学可接受的载体。
在附图和以下描述中详细说明了一种或多种实施方式。通过说明书、附图和权利要求书，不难了解其它的特征和优点。
附图说明
图1显示示例系统，其可用于颗粒的喷涂功能化。
图2显示示例系统，其可用于颗粒的连续或分步的间隔收集功能化。
图3显示图2中系统的另一视图。
图4是FeCo纳米颗粒的照片，其用油酸功能化并通过用氯仿洗涤从收集基材移除。
图5示意性地显示用聚苯乙烯功能化的纳米颗粒。
图6是几种在聚苯乙烯聚合物缠绕之内的铁钴纳米颗粒的透视电子显微镜(TEM)图象；标尺(左上角)是10nm。
图7示意性地显示纳米颗粒核，其用杂双官能聚乙二醇(PEG)功能化。
图8是根据图7的功能化的超顺磁纳米颗粒的TEM图象；标尺(左上角)是20nm。
图9示意性地显示基材表面上颗粒团簇的形成。
图10示意性地显示颗粒组装件团簇形成，然后将颗粒沉积到基材表面上。
不同附图中的相同附图标记表示相同的元件。
具体描述
本发明描述用于颗粒功能化的系统和技术。本发明系统和技术可放大用于大量生产，并提供可直接使用或可由用户进一步定制的用于各种应用的功能化的颗粒。因此，在一些实施方式中,设想了功能化的颗粒，与裸露颗粒或使用材料通过其它方法(例如在真空条件以外实施的乳液或偶联方法)涂覆的颗粒相比，本发明的功能化的颗粒可提供增强或改善的性质。在其它实施方式中,功能化的颗粒提供可定制的工具，其可向终端用户提供平台来连接选定用于特定应用的其它的所需的化合物。
在一些实施方式中,可在形成颗粒时将颗粒功能化，这可消除在颗粒和空气之间的不利的相互作用。例如,当颗粒在移动时,可喷涂涂层材料来形成薄雾或气溶胶，且颗粒在通过时可与涂层材料的分子反应。或者，可共溅射涂层材料来涂覆初始形成的颗粒。例如,可蒸发聚合物或其它化学品来涂覆飞行中的颗粒。作为另一示例,可将涂层材料沉积在基材上,该基材位于真空溅射环境之内。在这些方面中,可使颗粒冲击基材,由此与涂层材料的分子反应。
就尺寸、材料和形状而言，本发明方法和系统可用于形成多种颗粒。在一些实施方式中,本发明方法和系统可用于制备纳米颗粒。如本文所使用，术语“纳米颗粒”指直径小于约100纳米的微观颗粒，其中就传输特征和物理和化学性质而言，各纳米颗粒作为完整的单元起作用。虽然使用纳米颗粒来说明本发明概念的许多优势,但是很容易理解，本发明概念不限于形成纳米尺度的颗粒，而是如有需要的话可用于各种粒度。因此，纳米颗粒实施方式的讨论只是说明性的，并不限制本发明概念的范围。
本发明方法和系统尤其可用于制备金属颗粒,因为这些颗粒可在真空环境(例如,UHV)中形成。在一些方面中,本发明方法和系统可用于制备磁性颗粒。还在其它实施方式中，本发明方法和系统可用于形成超顺磁颗粒。
在一些方面中,颗粒的形状可提供所需的特征。可提供各种形状的颗粒,例如球形、棒状(纳米棒)、立方体和其它几何形貌。在一些实施方式中,以及如本文所述，提供具有立方体形状的颗粒。还可提供具有面心或体心晶体结构的颗粒。
总的来说，可如下所述进行形成颗粒的过程。因为可通过气体(例如,供应的溅射气体)的离子化来形成的离子(例如,氩离子)的轰炸，靶原子可从一种或多种靶射出。溅射的原子形成原子气体,该气体冷凝来形成颗粒。可使用载气来携带形成的颗粒，并沉积在任意合适的基材上。任选地,一种或多种磁体可绕着各靶构建磁场，控制颗粒的形成。载气还可用作冷却气体。具体来说，系统可使用基于一种或多种溅射源的气相冷凝技术来制造多种颗粒,包括但不限于包含金属的颗粒。在一些方面中,金属的例子可为铁、钴、金、银、锆中的任一种，但这只是列举的几个示例。在一些实施方式中,气相冷凝技术可用来制造杂结构颗粒例如FeCo,FeCo-FeCoO,FeCo-MgO,Fe-MgO,FeCo-ZnO,Fe-ZnO,FeZn,FeCo-Au,FeCo-Ag,FeCo-SiO2,FeCo-TiO2,Fe-Ag,Co-Au,C,和Fe-Au,Fe-TiO2,Fe5Si3,Fe3Si,Fe16N2,FeN,FeSi3-Au,Fe5Si3-SiO2,Fe5Si3-Au,Fe16N2-Fe(N),Fe16C2,Fe16C2-Au,Fe16N2-Au,Fe16N2-Ag,Fe16N2-Al2O3,Fe16N2-TiO2,或Fe16N2-SiO2,以上只是列举的几个示例。
本文所述的示例颗粒沉积系统用于阐述本发明本发明的概念。然而,应易于理解可使用其它类似的气相冷凝技术,或颗粒形成技术例如热蒸发、离子束和或电子束来形成功能化的颗粒。
图1显示示例性系统100的横截面视图，其可用于纳米颗粒的喷涂功能化。腔室102包含一个或多个溅射靶104。可使得来自气体进口106的溅射气体(例如,氩)接触靶。在一些实施方式中,系统可包含软铁环和/或圆锥体108。可通过由流体进口110提供的流体(例如,水)冷却腔室。
操作时,可形成离子电流112(例如,Ar+离子)。结果，可进行成核，例如通常在区域114之内进行成核。任选地,形成的纳米颗粒可在腔室102中例如在区域116中进行生长。纳米颗粒可例如通过一个或多个孔口118排出腔室102。
系统100可包含一个或多个喷涂器120,这里设置成与孔口118连接。喷涂器可包括任意合适的喷涂设备，例如与增压容器连接的喷嘴。这里通过一个或多个进口122提供一种或多种功能分子的薄雾。因此,在形成纳米颗粒之后，纳米颗粒的一些或全部路径可移动通过薄雾(例如,等离子体)。这可允许纳米颗粒和涂层材料相互反应，并使得纳米颗粒功能化。例如,可使用一种或多种功能层涂覆纳米颗粒。通常可通过例如用真空泵经过出口124移除气体来使纳米颗粒移动。
系统100可包含用于接收一些或全部纳米颗粒的基材126。可将任意合适的材料用作基材,包括但不限于聚合物,金属,和/或玻璃。任选地,可使用某些材料预涂覆基材,包括但不限于,小分子或大分子，用于对纳米颗粒进一步改性。因此,可在基材上形成表面改性的纳米颗粒的层128。例如,取决于喷涂到纳米颗粒上的涂层材料和/或在基材126上提供的涂层材料，这样沉积的纳米颗粒可具有特定的功能化。
操作时,可将气体(例如,氩)引入腔室102(例如,真空腔室)。气体可被离子化并穿过等离子体区域(例如,形成纳米颗粒的区域)，其由靶的中空区域形成。例如,可通过靶处的负电压对气体中带正电的离子加速，并将原子撞击出靶,导致形成原子气体。然后，原子气体可冷凝来形成纳米颗粒。可在等离子体的热环境中实施纳米颗粒的成核,形成和生长。“等离子体”可指包含形成的纳米颗粒的气体。磁场可用于控制带正电荷的离子的运动以及纳米颗粒的成核,形成和生长。结果,可将靶以外的腐蚀，例如在靶的出口端部的腐蚀尽可能减小。
在一些实施方式中,磁场(或H-场)的强度可为970-2000Oe，并可例如取决于颗粒生长条件的要求。磁体的选择也可取决于形成的颗粒所需的粒度。更长的靶可增加结晶时间，制备更大的颗粒。更厚的磁体可增加生长时间，制备更大的颗粒。
图2显示示例系统200，其可用于纳米颗粒的连续或分步式间隔功能化。类似于如上所述的示例,这里的系统包括腔室102和溅射靶104,进口106和110,孔口118,和任选的软铁环和/或圆锥体108。操作时,可形成离子电流114，导致在区域114中的成核和在区域116中的纳米颗粒生长。
在系统200中,将基材202设置成与孔口118连接。在开始形成纳米颗粒之前，用至少一种涂层204涂覆基材。涂层可包含提供作为纳米颗粒上的功能化涂层的一种或多种聚合物。
在一些方面中,基材202可具有任意合适的形式，其提供用于形成的纳米颗粒的收集和功能化的表面。基材202可为易于从系统200移除的形式。根据需要，所述基材202可以是刚性的或柔性的。例如,在一些方面中,基材202可包含板、平台或其它平坦的表面。在其它方面中,可以带材、薄膜或片的形式提供柔性基材202，并可用聚合物涂覆。操作时,在基材202上收集尚未接触系统200以外的环境的形成的纳米颗粒206，形成收集的纳米颗粒208。例如,可因为存在在基材202上的所需涂层材料204的薄膜进行收集。在一些实施方式中,可获得单层沉积颗粒。在一些实施方式中,可实现颗粒的单层沉积和直接功能化。
因此，基材202可在表面上包含涂层材料204。涂层材料204可包含一种或多种聚合物。在一些方面中,合适的聚合物是惰性和/或无毒的。聚合物可以是取代或未取代的。聚合物可包含一种或多种官能团，其用于连接到颗粒表面以及,任选地连接到另一化合物。
当涂层材料204中包含两种或更多种聚合物时,可将涂层称作混合的基质。例如,混合的基质可包含用于连接到纳米颗粒核的功能化聚合物，其与非反应性聚合物混合。这可提供优势，例如当需要对在基材202上提供的功能化聚合物的量进行稀释时和/或当存在非反应性聚合物时，可提供混合的基质的增强性质例如溶解度(并由此提供在纳米颗粒上的改善的涂层)时。在一些实施方式中,混合的基质可增强功能化的颗粒的尺寸生长的控制。在这些方面中,混合的基质可有助于功能化的颗粒的壳部分中的聚合物的交联。
适用于根据本发明概念的聚合物包含基本上任何聚合物，其包含或可改性来包含用于连接到颗粒表面的官能团。可选择聚合物来向颗粒表面提供所需的特征,例如覆盖的量(例如,钝化)、亲水或疏水特征、表面电荷等。说明性聚合物包括但不限于乙烯基聚合物、脂肪酸、聚醚、聚酯、丙烯酸类聚合物和芳香族聚合物。
说明性乙烯基聚合物包括聚苯乙烯((C8H8)n)、聚乙烯醇(PVA,[CH2CH(OH)]n)、聚乙烯(PEG(H-(O-CH2CH2)n-OH)或聚乙烯亚胺(PEI))、聚(亚甲基丙二酸酯)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚异丁烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚硫醚等。
合适的脂肪酸可为不饱和的或饱和的。说明性不饱和的脂肪酸包括但不限于,油酸、亚油酸、肉豆蔻烯酸、棕榈油酸(palmitoleicacid)、顺6-十六碳烯酸(sapienicacid)、反油酸、异油酸(vaccenicacid)、反亚油酸(linoelaidicacid)、α-亚麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸、芥酸、二十二碳六烯酸等。说明性饱和的脂肪酸包括但不限于辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、二十二烷酸、二十四烷酸、蜡酸(ceroticacid)等。
合适的聚醚可包含,例如PEG、聚丙二醇(PPG)、多聚甲醛、聚四亚甲基二醇(PTMG)、聚亚四甲基醚乙二醇(PTMEG)、聚甲醛(POM)、聚环氧乙烷(PEO)、聚氧乙烯(POE)、聚环氧丙烷(PPO)、聚氧化丙烯(POP)、聚四氢呋喃(PTHF),或芳香族聚醚如聚苯醚(PPE)或聚(对苯醚)(PPO)。
合适的聚酯包含聚乳酸、聚乙醇酸、聚(ε-己内酯),和它们的共聚物。
说明性丙烯酸类聚合物可包含例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯酸酯-丙烯酰胺和包括丙烯酰基团的任何合适的聚合物。
说明性芳香族聚合物包含聚吡咯、聚苯胺。其它合适的聚合物包含聚氰基丙烯酸烷基酯。
还设想了嵌段共聚物。
在一些方面中,聚合物包含官能团，该官能团被选定来与颗粒的表面相互作用以形成连接。在一些实施方式中,第一官能团是能向颗粒表面贡献电子的部分,由此在聚合物和颗粒表面之间形成连接。例如,在一些实施方式中,聚合物可包含第一官能团例如羟基(-OH)，羧基(-COOH),巯基(-SH),磷酸根(-PO4 3-),硫酸根(-SO4 2-),醛基(-CHO),硫离子(S2-)等，该官能团能结合金属颗粒。这种官能团可为末端的或内部的官能团。
在一些方面中,聚合物可包含双官能度聚合物，其包含第一官能团和第二官能团。双官能度聚合物可为杂双官能度的(第一官能团不同于第二官能团)。在这些方面中,可选择第二官能团来与对象化合物相互作用。任选地,聚合物可为单一双官能度的(第一官能团和第二官能团相同)。这些实施方式可用于例如当需要交联颗粒涂层情况。
可选择聚合物链的长度，来向颗粒提供所需的特征。聚合物链可短可长。聚合物可以是直链或支链的。例如,当需要提供可相互缠绕的功能化涂层时可使用长链聚合物，由此提供团簇的功能化的颗粒。这些方面的一种示例可参见实施例4。
操作时,尚未接触系统202以外的环境的形成的纳米颗粒206以一定速度朝向基材202移动。纳米颗粒206冲击涂层材料204，并至少部分地嵌入涂层材料。在接触涂层材料之后,颗粒表面与涂层材料的官能团反应,并在涂层材料和纳米颗粒表面之间形成键(连接)。
在一些实施方式中,例如,纳米颗粒206可包含FeCo。FeCo纳米颗粒提供原始的表面，其容易与官能团(例如羧基和本文所述的其它官能团)反应，以形成稳定的键。结果是形成由磁性核和稳定的功能化涂层组成的功能化的纳米颗粒。因此，功能化的纳米颗粒稳定地结合到功能化涂层,但可移除地与基材202结合。可移除的结合用来表示将颗粒以使得可通过例如洗涤或溶解基材材料的方法移除该颗粒的方式设置在基材表面上。然后，可通过下述将功能化的纳米颗粒从载体移除：在合适的溶剂中溶解基材202,或通过从基材表面洗涤除去纳米颗粒。
在一些实施方式中,可出现来自金属颗粒表面的金属原子和来自预涂覆的基材聚合物或生物分子的H,或N,或P或C或F或Si或S或F或B或Al或Ga或Ge或Zn或Mg原子之间的共价连接(键合)，这将抑制或防止那些金属颗粒在从真空腔室取出时发生氧化。
在一些实施方式中,可出现来自颗粒表面的原子和来自预涂覆的基材聚合物或生物分子的O,或S或F或Cl或Li或Na或K或Be或Mg或Ca或Fe原子之间的离子连接(键合)，这将抑制或防止那些金属颗粒在从真空腔室取出时性质发生劣化。
在其它实施方式中,预涂覆的基材聚合物通过范德华力连接颗粒。
可控制在基材202上提供的涂层材料204的厚度落在有用的范围中。例如,纳米颗粒以一定速度从腔室102排出。可给涂层材料204提供足够的厚度，来防止纳米颗粒表面和用于涂层材料的载体表面202之间的反应或将这种反应最小化。同时，涂层材料不应太厚而导致需要采用过量的涂层材料。在一些方面中,在后续的加工步骤中，应从纳米颗粒表面洗涤去除过量的(未结合的)涂层材料。
在一些实施方式中,基材204包含一卷材料。例如,可从卷轴展开卷，以允许将新的基材表面连续地暴露于纳米颗粒轨迹。例如，可通过连续地将基材卷绕到另一卷轴上，来展开基材。在一些实施方式中,基材是连续的回路，其可推进从而新的基材区域面向纳米颗粒。
图3显示图2中系统200的另一视图。这里，将腔室102设置成与装真空进样(loadlock)室300连接，所述真空进样室具有机动化传输件302(例如,旋转轴)。旋转杆304连接到机动化传输件302并延伸通过真空进样室300进入腔室102,在该腔室102中为所述旋转杆提供轴承306。例如,轴承促进旋转杆可沿着任一方向或两个方向旋转。
在旋转杆304上提供携带基材202的一个卷轴。例如,杆可至少部分地轴向延伸进入卷轴，并可促进卷轴的旋转。用于基材的另一卷轴具有支撑卷轴308，该支撑卷轴308允许所述卷轴旋转。例如,来自机动化传输件302的驱动移动可转移到卷轴之一，然后基材的运动可导致支撑卷轴308旋转。例如，支撑卷轴可具有用于支撑的固定件310。
根据本发明概念,方法提供具有金属核和涂层的功能化的颗粒,该涂层包含至少一种聚合物,其中聚合物直接连接到金属核表面(例如通过共价键、范德华力或离子键)。如本文所使用，术语"层"或"涂层"表示一种或多种涂覆的材料的层，其具有足以用于预期在整个或小于整个颗粒表面部分上使用的尺度(例如,厚度和面积)。在一些方面中,在足够的颗粒表面部分上提供涂层来抑制或防止颗粒的氧化。
有些实施方式涉及用于直接功能化颗粒的方法和工艺。例如,可在真空或超高真空(UHV)腔室中实施一步法工艺。就用于这种实施方式的示例动机而言，存在许多应用需要将颗粒分散在溶液中。这种应用的非限制性例子包括但不限于,生物医学、磁性共振成像(MRI)、热疗、生物标记物检测、细胞分离、药物输送、催化、等离子体共振和记录介质。化学合成为制造颗粒分散体构建了相对成熟的步骤，但用物理方法合成颗粒尚不成熟。
可使用任意几种不同类型的颗粒。颗粒的示例包括但不限于,金属颗粒、磁性颗粒、铁氧体氧化物、金属合金和半导体。
例如,在真空环境中制备包含Fe或FeCo的颗粒可得到对氧、氮或其它元素的具有高亲和性的颗粒表面，当将颗粒从真空移除并暴露于大气时，它们可能会污染表面。在从真空环境移出之后，金属颗粒的表面状态逐渐改变。当暴露于水性环境时，颗粒容易形成聚集体或团聚体。因为致密的堆积，颗粒有时在真空中形成聚集体。在有些应用中，例如当具有选定尺寸的单独颗粒对应用至关重要,和/或当颗粒的尺寸对应用很关键时，这种聚集体或组装件可能是不利的。
在一些实施方式中,本发明概念可用来形成功能化的颗粒组装件。这些组装件可在真空环境之内形成，并可作为一个单元用功能化聚合物涂覆。这种组装件可有益地，例如,用来实现更大的总体粒度,来增加磁性性质(当使用磁性材料时),来提供更高含量的选定化合物等。
在一些实施方式中,一旦颗粒接触收集基材，颗粒可形成颗粒组装件。这些实施方式的一种具体实施见图9。如图所示，形成的颗粒930可作为单独的单元接近基材902。为基材902提供涂层材料904(在这种情况下是杂双官能PEG,羧基-PEG-巯基)。一旦颗粒接触基材902,所述颗粒可迁移来形成团簇或组装件940。例如,如果当颗粒冲击基材时颗粒足够热,颗粒可在收集装置上迁移并形成颗粒组装件。可能影响收集基材上颗粒组装件形成的因素包括例如颗粒的能量、电荷和基材表面上的聚合物的选择。如有需要，可控制真空系统和/或颗粒收集装置的温度来鼓励或抑制颗粒组装件的形成。可通过操控来影响颗粒组装件形成的聚合物的特征可包括例如,聚合物分子的尺寸,聚合物的温度敏感性等。
在一些实施方式中,颗粒可在沉积过程中形成颗粒组装件。一个实施方式见图10。如图所示，形成的纳米颗粒1030可形成颗粒组装件1040，然后接触收集装置的基材1002。基材1002包含涂层材料1004(这里显示为杂双官能PEG)，用于颗粒组装件1040的功能化。
在这些方面中,正是形成的颗粒组装件940和1040形成连接，并被功能化涂层功能化。
在一些实施方式中,可对在真空环境中从沉积源沉积的颗粒(例如,金属颗粒)原位地进行表面改性和收集。例如,改性过程可涉及喷涂涂层材料来形成分子云或气溶胶，颗粒移动通过所述分子云或气溶胶并与它们反应。作为另一示例,可在基材上收集颗粒，该基材用所需的涂层材料的薄膜涂覆。所需的涂层材料的分子结构可包含共价地结合到颗粒表面上的原子的官能团。涂层材料可包含一种或多种其它的官能团，来制备可直接用于应用的表面。可与金属颗粒形成连接的示例化学基团包括但不限于,COOH和–OH。可与具有Au表面的颗粒形成连接的示例化学基团包括但不限于,-SH和–NH2。
任选地,聚合物可包含第二官能团，其能将化合物结合到颗粒。根据这些方面,功能化的颗粒可提供可定制的磁性颗粒，通过将选定的化合物偶联到第二官能团可将该颗粒调节用于特定的应用。因此，将特定化合物的选择留给终端用户。可结合到第二官能团的化合物的例子可包括但不限于小分子、蛋白质、核酸、靶向配体、多肽、抗体、抗体片段、可检测的部分、生物活性试剂(如药物)、成像剂等。根据本发明原理，可使用能与由功能化聚合物提供的第二官能团反应的化合物(或者能改性来与之反应的化合物)。
合适的成像剂包括但不限于,用于PET成像的辐射标记物、适用于MRI成像的诊断剂(例如钆),香豆素-6,罗丹明衍生物,DSB5491,cy5.5,表面增强拉曼光谱(SERS)试剂,例如巯基吡啶等。
在一些实施方式中,功能化的颗粒可结合到可通过视觉视觉或以其它方式检测的部分，例如发色团或荧光团。
如本文所使用，术语“肽”指2-25个氨基酸或肽基残基的序列。
如本文所使用，术语“生物活性试剂”指无机或有机分子，其可为合成的或天然存在的，当以体内给药方式给予包括但不限于人类的动物时，其可产生生理学效应。生物活性试剂包括大分子(即，分子量为至少约1000Da的分子)例如肽、蛋白质、碳水化合物、核酸、脂质、多糖或它们的组合；或有机或无机分子。示例性的生物活性试剂如下所述。生物活性试剂的全面列表可参见《默克索引(MerckIndex)》,第14版，默克公司(Merck&Co.)(2006)。
本发明颗粒可包含属于一种或多种分类的一种或多种生物活性试剂，该分类包括但不限于:ACE抑制剂、肌动蛋白抑制剂、止痛剂、麻醉剂、抗高血压、抗聚合酶、抗分泌药、抗艾滋病物质、抗生素、抗癌物质、抗胆碱剂、抗凝剂、抗惊厥药物、抗抑郁药、止吐药、抗真菌剂、抗微生物剂、抗青光眼溶质、抗组胺药、抗高血压药物、抗炎药物(例如非甾体类抗炎药NSAID)、抗代谢物、抗有丝分裂剂、抗氧化剂、抗寄生虫剂和/或抗帕金森(Parkinson)物质、抗增殖剂(血管形成抑制剂)、抗原虫溶质、抗精神病物质、退热剂、防腐剂、抗痉挛剂、抗病毒剂、钙通道阻滞剂、细胞响应改性剂、螯合剂、化疗药物、多巴胺受体激动剂、细胞外基质组分、纤维蛋白溶解剂、自由基捕捉剂、生长激素拮抗剂、催眠药，免疫调制剂(包含免疫抑制剂和皮质类固醇)、抗毒素、表面糖蛋白受体抑制剂、微管抑制剂、缩瞳剂、肌肉收缩剂、肌肉松弛剂、神经毒素、神经递质、多聚核苷酸及其衍生品、类鸦片药物、光动力治疗药物、前列腺素、重塑抑制剂、他汀类药物、类固醇、溶栓药物、镇静剂、血管舒张剂和血管痉挛抑制剂。
如本文所使用，术语“抗微生物剂”意味着抗生素、防腐剂、消毒剂和其他合成部分及其组合。抗生素的分类包括四环素、利福霉素、大环内酯类、青霉素、头孢菌素、其他β-内酰胺抗生素、氨基甙类抗生素、氯霉素、磺胺剂、糖肤、喹诺酮类、梭链孢酸、甲氧苄氨嘧啶、甲硝哒唑、克林霉素、莫匹罗星、多烯、唑类和β-内酰胺抑制剂。可以使用的抗生素的其它示例包括替考拉宁、阿奇霉素、克拉霉素、氧氟沙星、洛美沙星、诺氟沙星、萘啶酸、司帕沙星、培氟沙星、氨氟沙星、依诺沙星、氟罗沙星、替马沙星、妥舒沙星、克林沙星、克拉维酸、伊曲康唑、酮康唑和制霉菌素。
防腐剂公认为通常以非特异性的方式,防止或阻止微生物的增长或作用的物质,例如,通过抑制微生物的活性或摧毁微生物。防腐剂的例子包括磺胺嘧啶银盐、过醋酸、次氯酸钠、酚类、酚类化合物、碘载体化合物、季铵化合物和氯的化合物。防腐剂和消毒剂的额外的例子包括麝香草酚、a-松油醇、甲基异噻唑啉酮、十六烷吡啶、氯二甲苯酚、六氯酚、阳离子双胍类(即氯己定、环氯己定)、二氯甲烷、碘和碘载体(即聚乙烯吡咯酮碘)、三氯生、呋喃医药制剂(如呋喃妥英、呋喃西林)、六亚甲基四胺、醛(戊二醛、甲醛)和醇。防腐剂和消毒剂的其它示例自身对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。
抗病毒剂是能破坏或抑制病毒的复制的物质。抗病毒剂的例子包括α-甲基-P-金刚烷甲胺、羟基-乙氧基甲基鸟嘌呤、金刚烷胺、5-碘代-2'-脱氧尿苷、三氟胸苷、干扰素和阿糖腺苷。
退热剂是能缓解或减少发热的物质。抗炎剂是能够抵消或抑制炎症的物质。这些药物的示例包括阿司匹林(水杨酸)、吲哚美辛、三水吲哚美辛钠、水杨酰胺、萘普生、秋水仙碱、非诺洛芬、苏灵大、二氟尼柳、双氯芬酸、吲哚布洛芬和水杨酰胺钠。局部麻醉剂是在局部区域有麻醉作用的物质。这种麻醉剂的例子包括普鲁卡因、利多卡因、盐酸丁卡因和二丁卡因。
在这些方面中,本发明概念提供可定制的功能化的颗粒。用户还可将任意所需的化合物连接到功能化的颗粒。说明性化合物包括催化活性的物质、生物活性试剂(例如药物)、特殊的结合位点或其它官能团。可由用户根据功能化的颗粒的最终应用来选择这些化合物。
在一些实施方式中,可以基本上干燥形式提供功能化的颗粒。例如,本发明概念提供颗粒组合物，其以干燥形式包含基材、基材表面上的聚合物层,和基材表面可移除地结合的颗粒，其中颗粒被聚合物层之内存在的聚合物分子功能化。
用“干燥形式”来指功能化的颗粒的一种形式，其中功能化颗粒是基本上干燥的，即它未溶于液体组合物，例如水性组合物中。然而，干燥形式不意味着功能化的颗粒是完全干燥的，即并不意味着完全不含液体。功能化的颗粒(或基材表面上的聚合物层)可从周围环境吸收少量的水。因此，干燥形式的功能化的颗粒可包含最高达10％(重量/重量)水,例如8％或6％或5％或4％或3％或2％或1％(重量/重量)的水。
干燥形式可在适当的条件(例如环境条件)下储存延长的时间段，直到需要使用。在一些实施方式中,可在合适的容器例如瓶子、试管或安瓿瓶中提供干燥形式的功能化的颗粒试剂盒。试剂盒的其它任选地组分可包括,例如用于分散颗粒的水性溶液，并因此原位地制备在水中或在适当的pH的缓冲液溶液中的水性分散体、用于施用或注射分散体的注射器、用于分离或隔离金属颗粒的磁体，用于后续反应的其它的试剂等。
因此，在一些实施方式中,提供的试剂盒包含下述的一种或多种:干燥形式的功能化的颗粒、一种或多种分散体溶液、洗涤溶液、结合溶液、注射器、磁体,和其它的试剂。在一些实施方式中,试剂盒的溶液是缓冲液。例如,提供用于细胞分离的试剂盒，其包含下述的一种或多种:干燥形式的功能化的颗粒、用于分散颗粒的水性溶液、磁体和其它的试剂例如细胞特异性的靶向配体。在另一示例中，提供用于MRI的试剂盒，其包含下述的一种或多种:干燥形式的功能化的颗粒、用于分散颗粒的水性溶液,和装载试剂(例如含脂质的试剂)。
干燥形式的颗粒可提供一些优点，例如延长的稳定性。
在一些方面中,本发明概念提供功能化的颗粒的水性分散体,分散在水中或分散在具有合适的pH范围的缓冲液中(例如,约4.5-约8,或分散在pH为约7.3-7.4的生理学缓冲液中)。可基于下述因素来决定缓冲液的具体pH：例如颗粒核上提供的功能化层和颗粒的所需的应用(例如,给予病人，体外分析方法等)。
根据一些方面,可通过在水中或合适的溶剂中溶解基材来获得功能化的颗粒的水性分散体。在基材溶解之后,可任选地洗涤功能化的颗粒来从功能化的颗粒去除过量的、未连接的聚合物。
分散功能化的颗粒的水性溶液或包含该水性溶液的药物组合物可包含其它的组分，只要该其它的组分与分散体兼容即可,其中“兼容”理解成例如组分不导致颗粒沉淀或不导致颗粒团聚。
因此，本发明概念提供试剂盒，其包含下述的一种或多种：功能化的颗粒的分散体,化合物例如小分子、蛋白质、核酸、靶向配体、肽、抗体、抗体片段、可检测的部分、生物活性试剂(例如药物)、成像剂等。
在一些实施方式中,试剂盒可包含药物组合物，该药物组合物包含功能化的颗粒和药学上可接受的载体。在一些实施方式中,药物组合物和制剂可包含无菌水性溶液，该无菌水性溶液还可包含至少一种药学上可接受的添加剂，例如但不限于，渗透增强剂、载体化合物、缓冲液、稳定剂、稀释剂或其它药学上可接受的载体或赋形剂。
与根据现有方法制备的金属颗粒相比，根据本发明概念的功能化的颗粒可提供改善的稳定性。在本发明的语境中，可用各种化学和/或物理方法来测定“稳定性”,并应理解为没有观察到显著地形成功能化的颗粒的团聚体或沉淀。在一些实施方式中,“稳定性”可涉及小尺寸(例如纳米-或微米-)颗粒的保存。
以适应于所选择的给药途径(例如,非肠道地、通过静脉注射、肌内、局部或皮下途径)的形式，本发明颗粒和组合物可制造为药物组合物并给予哺乳类对象,例如人类患者。
在一些方面中,本发明颗粒可与药学上可接受的载剂例如惰性稀释剂或载体一起进行系统性给药。此外，颗粒可结合进入缓释的制备物和装置中。
颗粒还可以通过输液或注射进行静脉内或腹膜内给药。可在水中制备本发明颗粒的分散体,任选地与无毒表面活性剂或其它稀释剂混合。也可在甘油、液体聚乙二醇、三醋精、它们的混合物中以及在油中制备分散体。
可以通过比较体外活性和动物模型中的体内活性确定本发明颗粒的可用剂量。将小鼠(或其它动物)中的有效剂量外推到人类的方法是本技术领域所公知的。例如，参见美国专利4,938,949。
还在其它实施方式中，试剂盒可包含用于MRI对照的功能化的纳米颗粒。这种MRI对照试剂盒可包含,例如,干燥形式或为分散体的功能化的颗粒,以及一种或多种任选的组分，例如用于结合到功能化的颗粒的化合物,可用于MRI对照的一种或多种试剂(例如装载试剂和其它含脂质的试剂)、稳定剂、稀释剂和其它合适的试剂。
有些实施方式可提供下述的任意或全部优点。基材上的涂层材料的薄膜在溅射环境中可提供足够的保护来完全涂覆沉积的颗粒的表面。当颗粒从真空系统移出而暴露于大气时,颗粒的表面可已经被钝化来减少或消除与大气的相互作用。直接涂覆可防止进一步改变颗粒的表面状态。直接涂覆过程可简化制造过程，避免在中间过程中损失颗粒和/或节省劳动力。涂层材料可制备使用所需的官能团端接的颗粒表面，用于一种或多种特定的应用。
有些实施方式可涉及在真空腔室里面对功能化的纳米颗粒进行后处理。用于这种后处理的一种示例是通过在加热的基材上收集颗粒或使用辐射(例如灯泡)类加热器间接地加热基材，来加热功能化的颗粒。对于那些实施方式,耐高温的聚合物涂层(例如,聚氨酯、聚酯和包含环氧基团的聚合物)可能是理想的。在一些方面中,后处理过程可改善颗粒性能以及颗粒和聚合物涂层之间的连接。例如,通过对刚制备的无定形颗粒进行加热可改善颗粒的结晶度。用于另一示例,在对聚合物基质中刚制备的超顺磁纳米颗粒进行后退火之后，可形成铁磁性颗粒并良好地分散在聚合物基质中。用于另一示例,可通过在具有N连接位点的聚合物中加热刚制备的Fe颗粒的后退火过程来增强Fe-N键。用于另一示例,可使用UV辐射过程来改善围绕刚制备的颗粒的涂层聚合物。在一些实施方式中,在收集颗粒过程中和/或收集颗粒之后加热功能化聚合物，可使得功能化层中存在的聚合物交联。
此外,本发明方法和系统可放大颗粒,改变颗粒的表面化学性质,和提供用于其它的化合物的连接位置。需要时，可将长链聚合物或树枝状聚合物连接到颗粒表面来团聚颗粒。
根据本发明概念的功能化的颗粒可提供改善的在水性系统中的溶解度,改善的稳定性,降低的毒性，改善的生物可利用率(特别是当用于递送治疗剂时)，以及成本有效的生产(甚至在更大的工业规模时)。功能化的颗粒可允许连接多种生物活性试剂，其可进一步用于将生物活性试剂(例如药物)或其它物质递送到病人体内的特定位置。因此，与其它包含金属的颗粒相比，所述新颖的功能化的颗粒可实现降低的毒性和增强的生物学效应。
在一些实施方式中,可用溅射以外的技术形成颗粒。例如,热蒸发,离子束和/或电子束源也可用来形成材料的原子，其可进而形成颗粒。本领域普通技术人员容易理解，本文所述的技术可适应于这些其它颗粒形成系统。
因此,在一些实施方式中,一种颗粒功能化系统包含:在加热台中的固体材料源；蒸发固体材料并由此导致释放材料的原子的加热台；至少一种磁体，其提供控制原子和电子运动以及源自释放的原子的颗粒的成核,形成和生长的磁场；和颗粒收集装置，其收集颗粒和颗粒组装件,该收集装置包含基材和设置在基材上的聚合物功能化涂层,其中颗粒冲击功能化涂层的分子并与之形成连接。
在一些实施方式中,一种颗粒功能化系统包含:固体材料源；独立式高能颗粒源，例如电子束源或离子束源,其中高能颗粒源导致释放材料的原子；至少施加到靶的电压，该电压导致来自离子化气体的离子撞击靶的表面并释放材料的原子；至少一种磁体，其提供控制原子和电子运动以及源自释放的原子的颗粒的成核,形成和生长的磁场；和颗粒收集装置，其收集颗粒和颗粒组装件,该收集装置包含基材和设置在基材上的聚合物功能化涂层,其中颗粒冲击功能化涂层的分子并与之形成连接。
实施例
合成功能化的超顺磁纳米颗粒。
对于实施例1-3,使用PCT申请号PCT/US2012/021269(“纳米颗粒沉积系统(NanoparticleDepositionSystems),”王(Wang)等)所述的沉积系统来制备纳米颗粒。
对于实施例4-5,使用PCT申请号PCT/US2014/14264(“多表面纳米颗粒源和沉积系统(Multi-SurfaceNanoparticleSourcesandDepositionSystems),”王(Wang)等)所述的沉积系统来制备纳米颗粒。
功能化的超顺磁纳米颗粒的表征。
用透视电子显微镜(TEM)测量来测定超顺磁纳米颗粒的内部结构，为此将干燥的样品设置在石墨涂覆的铜TEM栅格上。
在实施例4-6中,通过X射线光电子谱/用于化学分析的电子谱(XPS/ESCA)来表征纳米颗粒结构和化学组成。XPS分析使用物理电子仪器公司(PHI)的Quantum2000X射线光电子谱仪来进行。通过单色的AlKα辐射(1486.6eV)，来激发光发射。这些方法允许到达约9纳米深度的定量元素和化学连接计算。
实施例1沉积进入PVA膜的纳米颗粒。
在本实施例中，样品收集基材是预形成的PVA膜。使用流量为20sccm(标准立方厘米/分钟)0.4安培(230瓦特(Watts))的溅射系统形成纳米颗粒,溅射持续时间是1分钟。
用氩气体将形成的纳米颗粒携带进入收集腔室，并沉积在表面上具有PVA膜的基材上。在过去足够的时间之后，从真空腔室移除包含PVA膜和沉积进入PVA膜的纳米颗粒的基材。
从真空腔室移出之后,将其中具有沉积的纳米颗粒的PVA膜溶解于蒸馏水。作为对照,还将不含纳米颗粒的PVA膜溶解于蒸馏水。PVA膜快速地溶解于水中，并在约20分钟之后完全溶解于水中。PVA膜的溶解度不受膜中存在的纳米颗粒的影响。
一旦溶解于水,表征所得溶液的纳米颗粒稳定性。通过对磁场的响应和通过纳米颗粒能在流体柱中悬浮的持续时间来表征稳定性。通过沉积进入膜用PVA改性的纳米颗粒在流体柱中保持分散至少60分钟,在施加15分钟之后响应永磁体,并在溶解之后的很长的时间段中仍然响应磁场。超声之后，还可再次分散溶液，并保持稳定。
结果表明，PVA膜可为用于将颗粒转移进入水中的良好介质。PVA膜可便于使用，与真空兼容和/或提供良好的颗粒溶液稳定性。如有需要，可通过合成使PVA膜包含一种或多种官能团，从而实现功能化的纳米颗粒与其它的配体的后续的反应(根据需要)。
实施例2纳米颗粒沉积进入油酸膜。
使用如实施例1所述的溅射系统形成纳米颗粒。
对于该实施例，使用Mylar膜作为基材，并用油酸涂覆。在涂覆Mylar膜载体之前,使用乙醇和异丙醇清洁载体，然后允许其干燥。使用Mayer棒将油酸膜施涂到Mylar膜，所述Mayer棒施涂均匀的涂层厚度。在异丙醇中提供油酸，其浓度是约0.1毫克/毫升-约0.8毫克/毫升。以与异丙醇的混合物的形式来施加油酸,其具有下述不同浓度:0.5毫克/毫升油酸,0.6毫克/毫升,0.7毫克/毫升和0.8毫克/毫升。在将膜施涂到Mylar膜载体之后，允许其干燥。
然后，这些样品使用溅射系统以流量为20sccm氩气体且总计暴露1分钟的条件将纳米颗粒沉积进入其中。在溅射之后,从真空腔室移出包含油酸膜和沉积进入油酸膜的纳米颗粒的基材。
在暴露之后，使用氯仿从Mylar膜载体洗掉油酸纳米颗粒层。在氯仿中悬浮的结果见图4。油酸的结构使得与纳米颗粒形成共价键。结果，纳米颗粒仍然在溶剂中悬浮更长的时间段，这与它们沉积进入的油酸浓度相关；0.5毫克/毫升油酸的浓度保持在溶液中的时间最短，而0.8毫克/毫升油酸的浓度保持在溶液中的时间最长。在将功能化的纳米颗粒洗涤进入氯仿溶液3小时后，拍摄图4的照片。在该照片中，浓度从左到右增加，最左边是0.1g/ml，逐渐增加到0.2毫克/毫升,0.3毫克/毫升,和在最右边的最终的0.4毫克/毫升。在3小时之后观察发现只有极少的聚集体至不明显的聚集体。因此,使用最高油酸浓度的样品显示更好的防止聚集效果。
因此,在作为基材的Mylar膜上使用油酸涂层，实现将纳米颗粒转移进入有机溶剂。结果表明高浓度油酸和低浓度颗粒可提供稳定溶液,例如稳定保持30分钟到1小时。
实施例3纳米颗粒沉积进入4-支化单官能PEG膜。
提供玻璃载体作为基材。为基材提供与未改性PEGMW2000混合的单官能羧酸封端的4-支化PEG的薄膜。
为了制备基材，首先用乙醇和异丙醇清洁载玻片，然后干燥。将0.2mlPEG2000溶液添加到0.8ml四臂-支化PEG-COOH。例如通过摇晃溶液，来均匀地混合溶液。
通过旋涂(4000rpm，30秒)，将PEG溶液(400微升)施涂到玻璃基材。水中支化PEG和未支化PEG的最终比例是4比1。施涂之后，允许膜干燥。然后，将涂覆的载体置于真空系统中，并如实施例1所述将纳米颗粒沉积进入样品，变化在于在流量为20sccm的氩气中进行沉积，沉积进行3个循环，每个循环25秒。
在沉积纳米颗粒结束之后，从真空系统取出样品。然后，使用蒸馏水和超声，将纳米颗粒从玻璃载体移除。一旦被移除，通过测定纳米颗粒在溶剂(在这种情况下为蒸馏水)中保持悬浮多长时间来表征纳米颗粒。未改性的纳米颗粒用作对照。结果表明，纳米颗粒在几小时之后仍然保持悬浮，而对照样只悬浮几分钟，这形成鲜明对照。观察到纳米颗粒在溶剂中仍然保持约30分钟，然后开始团聚。
通过将基材加热到约45℃的温度然后从收集腔室取出样品，来观察原位加热基材的影响。使用蒸馏水，如本实施例所述将纳米颗粒从基材移除。形成透明的溶液，其保持几小时。过夜后观察到形成聚集体。
结果表明，能通过在作为基材的玻璃上使用四臂-PEG-COOH涂层将颗粒转移进入水中。可使用高浓度的四臂-PEG-COOH。–COOH基团是官能团，并可有助于将颗粒转移进入水中。
实施例4纳米颗粒沉积进入羧酸改性的聚苯乙烯膜。
本实施例中的基材包含位于铝箔载体上的单官能度羧酸改性的聚苯乙烯的薄膜。
通过干燥2-丁酮中的40毫克/毫升聚合物浓缩物，将单官能度聚苯乙烯施涂到箔载体上。然后，将涂覆的基材设置进入真空腔室。
使用溅射系统在以下条件下形成纳米颗粒：氩气流量为305sccm,氩气压力为12毫托(mTorr),溅射电流为0.6安培,溅射持续时间为5分钟。
用氩气携带形成的纳米颗粒，并沉积在表面上具有单官能苯乙烯膜的铝基材上。在经过足够的时间之后，从真空腔室移出包含聚苯乙烯膜和沉积进入聚合物膜的纳米颗粒的基材。
将样品从腔室移出，并再次悬浮进入2-丁酮。通过以下方式反复洗涤该样品：使用磁场将纳米颗粒与溶液分离并去除溶剂。再次添加溶剂，从磁体释放纳米颗粒并再次悬浮。将该洗涤过程进行三次。在洗涤来制备用于分析的样品之后，将溶剂中的样品倒在铝箔上，并使用磁体从溶剂浓缩，然后允许其干燥。
通过XPS/ESCA分析样品。图5显示用聚苯乙烯功能化的纳米颗粒核502的示意图。如图所示，羧基朝着纳米颗粒502取向。比较羧基氧浓度以及铁加上钴浓度的XPS测量表明1-2个羧酸聚苯乙烯分子连接到每一个铁钴纳米颗粒。本实施例中所用的聚苯乙烯分子是200,000重复，长度估算约为450nm。尽管颗粒显示为具有立方体形状,可以任意合适的形状提供颗粒,例如球体等。
基于主要的烃线，来自该样品的碳–C1s–谱图与聚苯乙烯一致。C1s谱图还包括非常复杂的抖动(Shake-up)结构拟合，其具有通过峰解卷积的4个带。该谱图中的抖动峰表明羧基和铁钴纳米颗粒之间强力的金属-配体键合。解卷积的C1s谱图包含C-O带和更小的C＝O带，这表明羧基与FeCo纳米颗粒反应。XPS峰结合能也显示纳米颗粒中的钴和铁都被氧化。O1s谱图显示来自羧酸结构的氧。O1s峰的结合能和峰结构受到结合到FeCo纳米颗粒的羧基的影响。
连接到聚苯乙烯的FeCo纳米颗粒样品的元素组成见表1。表2显示通过解卷积确定的C1s峰的分数浓度。C-C,H峰来自聚苯乙烯主链。C-O来自羧酸基团之内的羟基,C＝O是羧基。C1s峰的抖动结构移动到更高的结合能。
考虑到羧酸结构，在表2中,C-O的碳浓度应等于C＝O中的碳。与C＝O相关的碳浓度移动到抖动结构表明涉及强力的配体-金属键合涉及羧基而不是羟基。
测量的低浓度的铁和钴是由覆盖纳米颗粒的致密聚合物和光电子的约6-9nm的逃逸深度造成的。
表1：原子浓度(％)
表2：碳化学状态(以％C总量计)
图6的TEM图象看起来显示几个纳米颗粒，其在聚苯乙烯聚合物的缠绕之内磁性地响应。颗粒显示为402,而更深色的区域(404)显示更厚的聚合物区域。成像的纳米颗粒/聚合物结构的直径是约45nm。
实施例5纳米颗粒沉积进入杂双官能羧酸-巯基PEG膜。
在如实施例4所述的UHV系统中制备纳米颗粒。
本实施例中的基材包含在铝箔载体上的杂双官能羧酸巯基PEG的薄膜。通过干燥在甲醇中的20毫克/毫升浓度的聚合物，将杂双官能PEG施涂到箔载体。然后，将样品设置进入真空腔室，并使用流量为305sccm的氩气进行5分钟的沉积操作，将纳米颗粒沉积进入涂覆的基材。
将样品从UHV腔室移除，并再次悬浮进入甲醇。然后，通过使用磁场将纳米颗粒与溶液分离并去除溶剂，反复洗涤该样品。再次添加溶剂，从磁体释放纳米颗粒并再次悬浮。将该洗涤过程进行三次。
在洗涤来制备用于分析的样品之后，将溶剂中的样品倒在铝箔上，并使用磁体从溶剂浓缩，然后允许其干燥。
通过XPS/ESCA分析样品。图7显示用羧基-PEG-巯基功能化的纳米颗粒核的示意图。如图所示，羧基朝着纳米颗粒取向。铁加上钴浓度的XPS测量表明致密的羧基-PEG-巯基分子涂层连接到各铁-钴纳米颗粒。空间位阻可防止连接其它的PEG分子。PEG分子包含约5000个重复单元，且长度估算为35nm。以克/克比例为基准计，对于每个纳米颗粒可利用约2900个羧基-PEG-巯基分子。通过羧基，将PEG连接到纳米颗粒。
FeCo纳米颗粒-PEG的C1s图谱的解卷积表明C-O峰是主要的，这与PEG主链一致。观察到小的C-C,H峰来自巯基，更小的C＝O带源自连接的羧酸基团。XPS峰结合能表明纳米颗粒核中的Co和Fe都被氧化。
O1s谱图显示PEG结构和羧酸结构中的氧。结合能以及O1sC＝O峰的峰值振幅受到结合到FeCo纳米颗粒的羧基的影响。
表3显示连接到羧酸-PEG-巯基的FeCo纳米颗粒的样品的元素组成。低浓度的铁和钴表明存在致密的聚合物覆盖纳米颗粒。
在4中,C1s峰解卷积表明C-C,H和C-O主要来自PEG主链。该样品中抖动结构没那么明显，可能是由覆盖在纳米颗粒上的致密聚合物和光电子的约6-9nm的逃逸深度造成的。表中没有包括少的杂质。
硫峰结解卷积显示3种化学形式，识别为硫离子、巯基和硫酸根,这可能表明有些硫与纳米颗粒连接；然而,巯基以约0.8原子％的量存在于样品中。
表4.原子浓度(％)
样品 C N O S Fe Co
NP-PEG 61.6 -- 34.5 0.3 0.2 0.5
表5.碳化学状态(以％C总量计)
表6.硫化学状态(以％S总量计)
样品 硫离子 巯基 硫酸根
NP-PEG 41 25 24
图8的TEM图像显示在磁性响应的FeCo纳米颗粒上的PEG聚合物致密涂层。成像的纳米颗粒-聚合物结构的直径是约85nm。已描述了多个实施方式。
然而，应理解，可进行各种改进而不背离本发明的精神和范围。
本文所述的实施方式无意于排他地限制到批露的精确形式。相反地，选择并描述这些实施方式从而使得本领域技术人员能了解并理解本文所要求保护的本发明的原理和实践。本申请旨在涵盖本发明的任何修改或变化。
本文引用的所有出版物和专利均通过引用全文纳入本文，如同专门和单独将各篇出版物或专利纳入本文作参考的程度一样。本文提供这些出版物和专利仅仅是由于其已公开。本文没有构造任何内容来承认任何出版物和/或专利是现有技术。
在本说明书和权利要求书中，术语“包括”和“包含”是开放式的术语，应认为其表示“包括，但不限于……”。这些术语涵盖了限定性更强的术语“主要由……组成”和“由……组成”。
本文和所附权利要求书所用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数含义，除非上下文另有明确说明。因此，术语“一个”(或“一种”)、“一种或多种”和“至少一种”在本文中可以互换使用。

Claims (24)

1.一种颗粒功能化系统，其包含:
(a)材料的靶；
(b)向靶提供离子化气体的气体源；
(c)施加到至少所述靶的电压，且该电压导致来自离子化气体的离子撞击靶的表面和释放所述材料的原子；
(d)至少一种磁体，其提供控制离子和电子运动以及源自释放的原子的颗粒的成核,形成和生长的磁场；和
(e)颗粒收集装置,其收集颗粒和颗粒组装件，该收集装置包含基材和设置在基材上的聚合物功能化涂层,其中颗粒冲击功能化涂层的分子并与该功能化涂层的分子形成连接。
2.一种制备功能化的颗粒的方法,所述方法包含:
(a)在超高真空条件下，将溅射气体引入颗粒源；
(b)对所述气体进行离子化；
(c)使该离子化气体通过靶之间的开口中的等离子体区域或通过靶，来从靶释放原子,由此形成包含释放的原子的气体；
(d)对包含释放的原子的气体进行冷凝来得到颗粒；
(e)在收集装置上收集颗粒，该收集装置包含基材和设置在基材上的聚合物功能化涂层,其中该颗粒冲击该功能化涂层的分子并与该功能化涂层的分子形成连接。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包含对步骤(e)中收集的功能化的颗粒进行干燥。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包含对步骤(e)中获得的收集的功能化的颗粒进行洗涤，由此将颗粒从基材移除。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包含将基材溶解,由此将功能化的颗粒从基材释放。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包含加热收集装置。
7.一种颗粒组合物，其以干燥形式包含基材、在基材表面上的功能化聚合物层以及磁性颗粒,其中该磁性颗粒连接到所述聚合物层中的分子并可移除地结合到基材表面。
8.如权利要求1-7中任一项所述的系统,方法或组合物，其特征在于，所述颗粒包含FeCo,FeCo-FeCoO,FeCo-MgO,Fe-MgO,FeCo-ZnO,Fe-ZnO,FeZn,FeCo-Au,FeCo-Ag,FeCo-SiO2,FeCo-TiO2,Fe-Ag,Co-Au,C,和Fe-Au,Fe-TiO2,Fe5Si3,Fe3Si,Fe16N2,FeN,FeSi3-Au,Fe5Si3-SiO2,Fe5Si3-Au,Fe16N2-Fe(N),Fe16C2,Fe16C2-Au,Fe16N2-Au,Fe16N2-Ag,Fe16N2-Al2O3,Fe16N2-TiO2,或Fe16N2-SiO2。
9.如权利要求1-8中任一项所述的系统,方法或组合物，其特征在于，所述功能化聚合物选自乙烯基聚合物、脂肪酸、聚醚、聚酯、丙烯酸类聚合物,和芳香族聚合物。
10.如权利要求1-9中任一项所述的系统,方法或组合物，其特征在于，所述功能化聚合物包含选自羟基、羧基、巯基、磷酸根、硫酸根、硫离子,和醛基的官能团。
11.如权利要求1-10中任一项所述的系统,方法或组合物，其特征在于，所述功能化聚合物包含第二官能团。
12.如权利要求11所述的系统,方法或组合物，其特征在于，第二官能团不同于第一官能团。
13.如权利要求11或12所述的系统,方法或组合物，其特征在于，第二官能团独立地选自羟基、羧基、巯基、磷酸根、硫酸根、硫离子,和醛基。
14.如权利要求11-13中任一项所述的方法或组合物，其特征在于，还包含连接到第二官能团的化合物。
15.如权利要求14所述的方法或组合物，其特征在于，所述化合物选自小分子、蛋白质、核酸、靶向配体、肽、抗体、抗体片段、可检测的部分、生物活性试剂和成像剂。
16.一种试剂盒，其包含干燥形式的如权利要求7所述的功能化的颗粒以及一种或多种分散体溶液、洗涤溶液、结合溶液或它们当中任意两种或更多种的组合。
17.如权利要求16所述的试剂盒，其特征在于，所述溶液是缓冲液。
18.一种如权利要求1所述的功能化的颗粒的水性分散体，其分散在水中或分散在缓冲液中。
19.一种试剂盒，其包含如权利要求18所述的功能化的颗粒的水性分散体和一种或多种结合溶液。
20.如权利要求16-19中任一项所述的试剂盒，其特征在于，还包含用于结合到所述功能化的颗粒的化合物，所述化合物选自一种或多种小分子、蛋白质、核酸、靶向配体、肽、抗体、抗体片段、可检测的部分、生物活性试剂和成像剂。
21.如权利要求16-20中任一项所述的试剂盒，其特征在于，还包括磁体。
22.一种药物组合物，其包含如权利要求9-13中任一项所述的颗粒和药学上可接受的载体。
23.如权利要求1-22中任一项所述的系统,方法,组合物或试剂盒，其特征在于，所述颗粒包括纳米颗粒。
24.如权利要求1-23中任一项所述的系统,方法,组合物或试剂盒，其特征在于，所述颗粒包括磁性颗粒。
CN201480021374.XA 2013-02-15 2014-02-14 颗粒功能化 Pending CN105121068A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361765444P 2013-02-15 2013-02-15
US61/765,444 2013-02-15
PCT/US2014/016473 WO2014127230A1 (en) 2013-02-15 2014-02-14 Particle functionalization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105121068A true CN105121068A (zh) 2015-12-02

Family

ID=50239965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480021374.XA Pending CN105121068A (zh) 2013-02-15 2014-02-14 颗粒功能化

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9597290B2 (zh)
EP (1) EP2956258A1 (zh)
JP (1) JP2016518240A (zh)
KR (1) KR20150119188A (zh)
CN (1) CN105121068A (zh)
WO (1) WO2014127230A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107715789A (zh) * 2017-10-23 2018-02-23 中国石油大学(北京) 一种制备聚合物颗粒的新方法及装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2543604A (en) * 2016-07-20 2017-04-26 Ubicoat Ltd Production of nanoscale powders of embedded nanoparticles
GB2560008B (en) * 2017-02-24 2020-03-25 Binns David An appratus and method related to core shell magnetic nanoparticles and structured nanoparticles
KR102037910B1 (ko) * 2017-03-27 2019-10-30 세메스 주식회사 코팅 장치 및 코팅 방법
EP3645092B1 (en) * 2017-06-30 2024-04-03 Avectas Limited Electrospray catheter
CN107596387B (zh) * 2017-08-24 2020-04-03 北京大学 金/碳化铁异质纳米颗粒及其制备和应用
EP3946708A1 (en) * 2019-03-30 2022-02-09 Dow Silicones Corporation Method of producing nanoparticles
WO2021030377A1 (en) * 2019-08-12 2021-02-18 David George Barlow Monitor and indicator system
JPWO2021100559A1 (zh) * 2019-11-18 2021-05-27

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005025508A2 (en) * 2003-09-12 2005-03-24 Bankruptcy Estate Of Ferx, Inc. Magnetically targetable particles comprising magnetic components and biocompatible polymers for site-specific delivery of biologically active agents
WO2011020294A1 (zh) * 2009-08-17 2011-02-24 中国人民解放军军事医学科学院毒物药物研究所 具有新颖核壳结构和ph响应性的磁性纳米粒子及用途
US20120181171A1 (en) * 2011-01-13 2012-07-19 Regents Of The University Of Minnesota Nanoparticle Deposition Systems

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3669860A (en) 1970-04-01 1972-06-13 Zenith Radio Corp Method and apparatus for applying a film to a substrate surface by diode sputtering
US4938949A (en) 1988-09-12 1990-07-03 University Of New York Treatment of damaged bone marrow and dosage units therefor
US5178739A (en) 1990-10-31 1993-01-12 International Business Machines Corporation Apparatus for depositing material into high aspect ratio holes
US5228963A (en) 1991-07-01 1993-07-20 Himont Incorporated Hollow-cathode magnetron and method of making thin films
US5482611A (en) 1991-09-30 1996-01-09 Helmer; John C. Physical vapor deposition employing ion extraction from a plasma
US5334302A (en) 1991-11-15 1994-08-02 Tokyo Electron Limited Magnetron sputtering apparatus and sputtering gun for use in the same
US5897945A (en) 1996-02-26 1999-04-27 President And Fellows Of Harvard College Metal oxide nanorods
JPH111770A (ja) 1997-06-06 1999-01-06 Anelva Corp スパッタリング装置及びスパッタリング方法
DE59702419D1 (de) 1997-07-15 2000-11-09 Unaxis Trading Ag Truebbach Verfahren und Vorrichtung zur Sputterbeschichtung
KR20010042128A (ko) 1998-03-31 2001-05-25 드로그.와이.윌렘스,렉토 2축으로 텍스처된 코팅의 침착 방법 및 장치
JPH11302839A (ja) 1998-04-17 1999-11-02 Toshiba Corp スパッタリング装置
SE521904C2 (sv) 1999-11-26 2003-12-16 Ladislav Bardos Anordning för hybridplasmabehandling
US6548264B1 (en) 2000-05-17 2003-04-15 University Of Florida Coated nanoparticles
US20060081467A1 (en) 2004-10-15 2006-04-20 Makoto Nagashima Systems and methods for magnetron deposition
CN101283114B (zh) 2005-10-07 2012-04-18 国立大学法人东北大学 磁控溅射装置
CN101297059A (zh) 2005-10-24 2008-10-29 索莱拉斯有限公司 结合固定或者旋转靶的阴极与移动磁体组件的组合及其应用
WO2007068133A1 (en) 2005-12-13 2007-06-21 Oc Oerlikon Balzers Ag Improved sputter target utilization
US7951276B2 (en) 2006-06-08 2011-05-31 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Cluster generator
EP2017367A1 (en) 2007-07-18 2009-01-21 Applied Materials, Inc. Sputter coating device and method of depositing a layer on a substrate
RU2361013C1 (ru) 2008-01-09 2009-07-10 Владимир Никитович Анциферов Способ получения износостойкого покрытия
US20090297615A1 (en) 2008-05-27 2009-12-03 The Chinese University Of Hong Kong Nanoparticles, methods of making same and cell labeling using same
CA2765337C (en) 2008-06-13 2016-05-17 Fablab Inc. A system and method for fabricating macroscopic objects, and nano-assembled objects obtained therewith
GB2461094B (en) 2008-06-20 2012-08-22 Mantis Deposition Ltd Deposition of materials
AU2009346580B2 (en) 2009-05-21 2014-01-23 Institute Of Life Sciences Water dispersible glyceryl monooleate magnetic nanoparticle formulation
EP2670549A4 (en) 2011-02-03 2017-10-25 Metallo Therapy Ltd Surface-modified heavy metal nanoparticles, compositions and uses thereof
US20130243699A1 (en) 2011-12-07 2013-09-19 Regents Of The University Of Minnesota Biodegradable Magnetic Nanoparticles and Related Methods
US20130195752A1 (en) 2012-02-01 2013-08-01 Regents Of The University Of Minnesota Functionalized nanoparticles and methods of use thereof
US20150376772A1 (en) 2013-02-01 2015-12-31 Regents Of The University Of Minnesota Multi-surface nanoparticle sources and deposition systems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005025508A2 (en) * 2003-09-12 2005-03-24 Bankruptcy Estate Of Ferx, Inc. Magnetically targetable particles comprising magnetic components and biocompatible polymers for site-specific delivery of biologically active agents
WO2011020294A1 (zh) * 2009-08-17 2011-02-24 中国人民解放军军事医学科学院毒物药物研究所 具有新颖核壳结构和ph响应性的磁性纳米粒子及用途
US20120181171A1 (en) * 2011-01-13 2012-07-19 Regents Of The University Of Minnesota Nanoparticle Deposition Systems

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MATTHIAS NEUBER ET AL: "Laser Welding of Transparent High Performance Polymer Foils by using Silver Nanoparticles as Absorption Layer", 《MRS PROCEEDINGS》 *
S OHNUMA ET AL: "Magnetic properties of amorphous FeCo base ultmftne particles", 《IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETIC》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107715789A (zh) * 2017-10-23 2018-02-23 中国石油大学(北京) 一种制备聚合物颗粒的新方法及装置
CN107715789B (zh) * 2017-10-23 2023-10-03 中国石油大学(北京) 一种制备聚合物颗粒的新方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2956258A1 (en) 2015-12-23
KR20150119188A (ko) 2015-10-23
WO2014127230A1 (en) 2014-08-21
US9597290B2 (en) 2017-03-21
JP2016518240A (ja) 2016-06-23
US20150352210A1 (en) 2015-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105121068A (zh) 颗粒功能化
Chandrakala et al. Review on metal nanoparticles as nanocarriers: Current challenges and perspectives in drug delivery systems
Alex et al. Development and evaluation of carboplatin-loaded PCL nanoparticles for intranasal delivery
Athar et al. Therapeutic nanoparticles: State-of-the-art of nanomedicine
Dzamukova et al. Enzyme-activated intracellular drug delivery with tubule clay nanoformulation
Sharma et al. Nano-technology for targeted drug delivery to combat antibiotic resistance
Grace et al. Antibacterial efficacy of aminoglycosidic antibiotics protected gold nanoparticles—A brief study
Averineni et al. PLGA 50: 50 nanoparticles of paclitaxel: development, in vitro anti-tumor activity in BT-549 cells and in vivo evaluation
Emanet et al. Evaluation of boron nitride nanotubes and hexagonal boron nitrides as nanocarriers for cancer drugs
Geisberger et al. Targeted delivery of polyoxometalate nanocomposites
Li et al. One-pot synthesis of diphenylalanine-based hybrid nanospheres for controllable pH-and GSH-responsive delivery of drugs
Allafchian et al. Synthesis, characterization and antibacterial effect of poly (acrylonitrile/maleic acid)–silver nanocomposite
Mugaka et al. Surface modification of gold nanoparticles for targeted drug delivery
Mishra et al. Nanosilver and its medical implications
Rathinaraj et al. Targeted images of KB cells using folate-conjugated gold nanoparticles
Nizamov et al. Effect of iron oxide nanoparticle shape on doxorubicin drug delivery toward LNCaP and PC-3 cell lines
Li et al. Novel strategy to fabricate PLA/Au nanocomposites as an efficient drug carrier for human leukemia cells in vitro
Shabatina et al. Hybrid systems of delivery of long-acting drugs based on gentamicin sulfate, silver, and copper nanoparticles, and gelatin biopolymer matrices
Mistry et al. Formulation and evaluation of tacrolimus-loaded galactosylated poly (lactic-co-glycolic acid) nanoparticles for liver targeting
Yang et al. Preparation, characterization, in vivo and in vitro studies of arsenic trioxide Mg-Fe ferrite magnetic nanoparticles
Kim et al. Fast dissolving nanofiber mat for the local antimicrobial application of roxithromycin in oral cavity
Kostova et al. Evaluation of poly (2-ethyl-2-oxazoline) containing copolymer networks of varied composition as sustained metoprolol tartrate delivery systems
Tamanna et al. Polydopamine nanoparticle as a stable and capacious nano-reservoir of rifampicin
Rarokar et al. Magnetic nanosystem a tool for targeted delivery and diagnostic application: Current challenges and recent advancement
Gao et al. Bio-inspired growth of silver nanoparticles on 2D material’s scaffolds as heterostructures with their enhanced antibacterial property

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20151202