CN106232146B - 纳米结构及其应用 - Google Patents

纳米结构及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106232146B
CN106232146B CN201580020513.1A CN201580020513A CN106232146B CN 106232146 B CN106232146 B CN 106232146B CN 201580020513 A CN201580020513 A CN 201580020513A CN 106232146 B CN106232146 B CN 106232146B
Authority
CN
China
Prior art keywords
group
nanostructure
radionuclide
central part
polymer frame
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
CN201580020513.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106232146A (zh
Inventor
O·阿克塞尔森
萨尼亚·贝克斯托姆
罗德里戈·小派特奥瑞欧
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.)
Sipaguo Nano Medicine Co Ltd
Original Assignee
Sipaguo Nano Medicine Co Ltd
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 Sipaguo Nano Medicine Co Ltd filed Critical Sipaguo Nano Medicine Co Ltd
Publication of CN106232146A publication Critical patent/CN106232146A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106232146B publication Critical patent/CN106232146B/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
    • A61K51/00—Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo
    • A61K51/02—Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo characterised by the carrier, i.e. characterised by the agent or material covalently linked or complexing the radioactive nucleus
    • A61K51/04—Organic compounds
    • A61K51/06—Macromolecular compounds, carriers being organic macromolecular compounds, i.e. organic oligomeric, polymeric, dendrimeric molecules
    • A61K51/065—Macromolecular compounds, carriers being organic macromolecular compounds, i.e. organic oligomeric, polymeric, dendrimeric molecules conjugates with carriers being macromolecules
    • 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
    • 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
    • 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
    • A61K51/1251—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 micro- or nanospheres, micro- or nanobeads, micro- or nanocapsules
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00—Antineoplastic agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/22—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C08G77/30—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen phosphorus-containing groups

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

在此披露了多种球形纳米结构，这些球形纳米结构具有8‑100nm的流体动力学直径(Dh)，包含一个中心部和一个外周部，其中所述中心部具有6‑90nm的计算直径(Dc)，并且所述外周部具有使得Dh＝Dc+2Tp的估算厚度(Tp)，其中所述中心部包含：(i)一种交联聚合物框架，该交联聚合物框架包含多种单体残基，其中这些单体残基中按数目计至少30％已交联，从而形成该交联聚合物框架和/或(ii)一种分支聚合物框架，该分支聚合物框架包含多种单体残基，其中分支点的数目为单体残基的数目的至少30％，其中所述中心部包含其中至少4个允许至少一个多电荷阳离子的螯合的螯合基团，其中所述螯合基团独立地选自下组，该组由以下各项组成：‑COOR1、‑P＝O(OR1)(OR2)和‑S(＝O)2OR1，其中R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H和低级烷基，并且其中所述外周部包含共价地附接至该中心部的一种合成聚合物材料，其中该合成聚合物材料是亲水和生物惰性以及电中性或两性离子的。还披露了包含这种纳米颗粒并且还有任选地包含一种放射性核素的组合物、这种组合物的用途、含有这种组合物的多个试剂盒以及用于获得这种组合物的方法。

Description

纳米结构及其应用
技术领域
本发明涉及多种生物惰性螯合聚合物纳米结构以及在系统性放射疗法和癌症成像中的多种应用。
背景技术
癌症治疗的金标准是手术。在仅手术不能治愈的情况中，使用了包括化疗和放射治疗的多元方案。现今所有癌症病人中大约一半使用放射疗法治疗，单独地或与其他治疗相结合。作为外粒子束递送的放射提供了引起肿瘤的放射损伤的一种相对简单和实用的方法。虽然可良好地控制和调整外放射的强度、位置和定时，但与这种技术相关联的缺点包括在束流的途径中正常组织的破坏以及对围绕肿瘤的组织的损伤。针对较深位置处的肿瘤和位于邻近生命器官的肿瘤，损伤周围健康组织的风险作不利于外放射疗法的陈述。此外，频繁需要高放射剂量来贯穿组织。此外，为了有效性，外部放射疗法通常要求病人在较长的时间段内服从每天去医院就诊。
内在地将放射性物质递送到肿瘤的系统性放射疗法为许多与外部放射疗法相关的上述缺点提供解决方案。
现在在临床中，系统性放射疗法中最常用的放射性核素是β发射颗粒。具有在0.1-2.2MeV之间的能量的β发射体对于小簇至大簇的肿瘤细胞的治疗是理想的(米尔尼克(Milenic)等人，自然评论药物发现(Nature Reviews Drug Discovery)2004，3)。因此最大组织贯穿范围(1-10mm)和交叉射击效应，即具有此类能量的β颗粒沿更长的途径长度间接杀死细胞的能力，允许在极接近于新血管系统之处靶向肿瘤细胞。如在甲状腺癌的治疗中，放射性核素诸如131I单独或与单克隆抗体或肽偶联使用以允许肿瘤靶向的放射免疫治疗。具有90Y的替伊莫单抗(Ibritumomab tiuexan)和与131I偶联的托西莫单抗是均靶向B淋巴细胞以治疗B细胞非霍奇金淋巴瘤的被认可的放射免疫疗法方案的两个实例(夏基(Sharkey)和登堡(Goldenberg)，免疫疗法(Immunotherapy)，2011，3:3)。
α发射体的临床使用较不普遍，但一些显示了临床潜能。作为举例，α发射体223Ra近来已被FDA核准以用于转移性骨癌的治疗（谢利（Shirley）和麦科马克（McCormack），药物（Drugs），2014）。
纳米技术的近来进展已引起设计用于癌症检测和筛选、体内分子和细胞成像以及治疗剂的递送的新型纳米载体的发展。然而，尽管存在涵盖用于癌症治疗剂的纳米尺寸的载体的大量的公布物质（publication），但相对较少已达到临床试验，并且仅少数被FDA核准（陶林（Taurin）等人，控制释放期刊（J.Controlled release）2012，164）。在用作药物运载体的纳米结构中，大多数建立了脂质体。分别是多柔比星和柔红霉素的两个脂质体制剂的盐酸多柔比星脂质体 和枸橼酸柔红霉素脂质，分别在1995年和1996年被核准。相比于脂质体，由于更高的稳定性、更清楚的尺寸分布和更可控的物理化学和药物释放特性，聚合物药物载体作为药物载体应当是有优势的。在由FDA核准用于癌症治疗剂的聚合物材料的表中，仅提及聚乙二醇化的蛋白例如培加帕和净司他丁司替（Zinostatin）（SMANCS）和为结合至白蛋白的紫杉醇（paciitaxei）的（韦迪托（Venditto）和小斯左卡（Szoka Jr），高级药物综述（Adv Drug Rev.）2013，65:1）。
在癌症护理中，装载设计用于使用除适用于放射疗法的放射性核素或适用于两者的放射性核素之外的适用于医学成像的放射性核素的系统性放射疗法的纳米载体提出用于多个纳米载体的治疗诊断学应用的可能性。具有在大约75至360keV范围内的能量的γ发射体适用于γ检测器和单光子发射计算机断层术（SPECT），而收获具有511keV的γ光子的高能量的正电子发射的放射性核素可应用于正电子发射断层术（PET）（科尔曼（Coleman），癌症（Cancer），1991，67:4）。创建治疗诊断学纳米载体的成就在卢库（Luk）等人，治疗诊断学（Theranostics），2012，2:12中进行了综述。
本发明涉及多种球形、生物惰性的螯合聚合物纳米结构以及在放射性同位素疗法和癌症诊断中的多种应用。以下文献实例是相关背景公布的实例，这些实例无论如何也不被理解为在本发明的范围内。
国际公布WO 2009/124388披露了与本发明的中心部有共同之处的一些特征的具有共价交联的聚合物基质核的一种水凝胶系统。然而，它描述了比本发明的纳米结构大得多的微珠粒，因此落在我们的范围外。
美国专利申请20140004048描述了与在一些实施例中本披露中呈现的纳米结构一致的具有一个中心部和一个外周部的一种纳米结构，但其中外周部包含严格定义的树状结构而不是对本发明有利的无规聚合物。
具有设计用于携带例如化疗剂的核-壳结构的材料一般不适用于本发明的应用，例如描述了其中中心部是可生物降解的纳米构造的美国专利8592036，并且因此在本发明的范围外。
欧洲专利申请EP1500670描述了在某些实施例中具有与本发明有共同之处的特征的一种材料，但其中交联程度低，并且因此落在本发明的范围外。
WO 2003/089106A2中的结构落在本发明的范围外，因为它覆盖其中在一些实施例中这些结构的中心部是分支的材料。它们也具有外周部，但是这些结构缺乏携带螯合基团的特征，这是本发明的中心。
此外，文献中描述的若干方法(例如欧考(Ocal)H.等人，药物发展和工业药学(Drug Development and Industrial Pharmacy)2014，40:4；WO/2009115579；WO 2011/078803)，涉及允许携带的治疗剂的快速或缓慢释放的可生物降解的材料。本发明中呈现的结构是生物惰性的，因为生物可降解性将引起来自纳米结构的放射性同位素不希望和不可控制的损耗并且因此在重要器官中引起放射损伤。
多个基于纳米颗粒的放射释放剂是本领域中已知的(例如庭(Ting)G等人，生物医学和生物技术期刊(Journal of Biomedicine and Biotechnology)2010；卢克(Luk)等人，治疗诊断学(Theranostics)2012，2:12)。若干方法涉及活性靶向的材料，其中该纳米结构连接至一种生物偶联物例如允许通过分子相互作用的靶向肿瘤的递送的一种抗体或一种肽。由于肿瘤特异性靶的相对低和不均匀的表达，活性靶向的方法通常受到治疗剂不充分地递送至肿瘤位点限制。此外，非肿瘤发生细胞上靶蛋白质的表达将引起全身性毒性。有时，引入该生物偶联物导致肝摄取增加。
涉及该文献中表明的多个纳米载体(例如基于脂质体的纳米载体)(玛拉木(Malam)等人，药理科学趋势(Trends Pharmacol Sci.2009，30:11))的放射疗法的许多方法遭受放射性同位素必须通过一个或多个化学步骤，通过或共价地结合至纳米载体以被并入或封装的缺点。因此正常地放射性同位素将由第三方供应并且在具有受限的实验室设施的医院中被并入到该纳米载体中，所以这通常不是可取的。当同位素以多价阳离子形式供应时，更具体地具有+2、3或4的电荷的每种放射性同位素离子，本发明的材料通过能够快速结合这些同位素，克服了这个问题。美国专利申请20040258614披露了一种材料，其中该放射性同位素共价地结合至该载体。在本发明中，选择该放射性同位素，从而它可通过静电作用与该纳米载体结合，不同于共价地结合，该静电作用结合具有使得治疗剂的制备更简单并且更用户友好的优点。因此，以上提及的专利申请中的材料落在本发明范围外。
同样，涉及该文献中提及的宣称的纳米载体的许多用于放射性同位素疗法的方法遭受因为该纳米载体大于100nm，所以它不真正是纳米载体的缺点，并且由于它的大尺寸，遭受不能以有效的方式将该放射性同位素递送至该肿瘤组织的缺点。本发明中披露的材料聚焦于纳米载体或纳米材料，该纳米载体或纳米材料高于它们将通过肾分泌并且因此引起损伤和/或从身体丢失的阈值，而同时足够小(直径100nm以下)以能够通过损坏的毛细管泄漏并且通过细胞内基质扩散并且将放射性活性递送至肿瘤细胞。WO 2004/040972是大于100nm的一种载体的一个实例并且因此落在本发明的范围外。此外，纳米尺寸的材料适合用作靶向肿瘤的放射载体的基本原理与增强的渗透和滞留(EPR)效应相关。该EPR效应是以鉴于健康组织的毛细管对大于3-4nm的分子几乎不可渗透，则快速生长的肿瘤组织的毛细管是更易渗漏的事实为根据。此外，实体肿瘤趋于缺乏功能性淋巴。总而言之，这些特征限制了外渗纳米材料从大多数实体肿瘤移除。因为EPR介导的药物寻靶排他地依赖靶组织的病理特性，即增强的泄露程度和不佳的淋巴排液，通常它被称为被动肿瘤靶向。
尽管决不是确定的或限制性的，但可想到的是该EPR效应是本发明的有利肿瘤递送特性的基础。
发明内容
相比于现有技术，本文披露的纳米结构的一些优点包括其中该纳米结构可用于诊断癌症、递送肿瘤靶向疗法以及监测对疗法的反应的“治疗诊断学”应用。如通过本发明使用的被动靶向方法，能够治疗和检测较大的肿瘤质量以及较小的肿瘤负荷和转移性疾病。披露的纳米结构能够使得较高的有效剂量被递送至肿瘤并且因此降低放射剂量以及限制如使用系统性化疗和外粒子束放射疗法频繁所见的对外围组织的全身毒性和损伤。本发明的设计允许简化在医院处的管理和处理并且因此改善在临床实践中的效用。
本发明的第一主要方面涉及包含一个中心部和一个外周部的一种球形纳米结构，该球形纳米结构具有8-100nm的流体动力学直径(Dh)，其中所述中心部具有6-90nm的计算直径(Dc)并且所述外周部具有使得Dh＝Dc+2Tp的估算厚度(Tp)，
其中所述中心部包含：
(i)一种交联聚合物框架，该交联聚合物框架包含单体残基，其中按数目计至少30％的单体残基已交联，从而形成该交联的聚合物框架，和/或
(ii)一种分支的聚合物框架，该分支的聚合物框架包含单体残基，其中分支点的数目为单体残基的数目的至少30％，
其中所述中心部包含其中至少4个允许至少一个多电荷阳离子的螯合的螯合基团，其中所述螯合基团独立地选自下组，该组由以下各项组成：-COOR1、-P＝O(OR1)(OR2)和-S(＝O)2OR1，其中R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基
并且其中所述外周部包含共价地附接到该中心部的合成聚合物材料，其中该合成聚合物材料是亲水的和生物惰性的、以及电中性或两性离子的。
本发明的第二主要方面是产生所述纳米结构的一种方法。在其最广义的意义上来说，它首先涉及球形、纳米尺寸的聚合物实体的形成或获得(001)，随后包含所述纳米结构的所述中心部结束，并且无特定次序之后是步骤(002)，当所述单体已携带螯合基团或所述螯合基团的前体，从而引入众多的螯合基团时，该步骤(002)有时可被包括在该第一步骤(003)中，并且无特定次序之后是步骤(004)，其中该或这些第一步骤的产物接触所述外周部的前体。
本发明的第三主要方面涉及多种组合物，其中根据第一主要方面的纳米结构或根据第二主要方面获得的纳米结构与放射性核素具体地用于治疗和/或诊断应用的放射性核素合并。
本发明的第四主要方面涉及获得根据本发明的第三主要方面的组合物的方法。
本发明的第五主要方面涉及一种组合物作为诊断和/或放疗程序的成像和/或放疗剂的用途，该组合物包含多个所述纳米结构，这些多个所述纳米结构包含用于成像和/或放射疗法的放射性核素。包含含有用于成像和/或疗法的一种放射性核素的多个所述纳米结构的组合物可用于诊断、递送放射疗法以及监测对放射疗法的反应。
本发明的第六主要方面涉及一种试剂盒，该试剂盒包含根据第一主要方面所述的纳米结构或根据第二主要方面获得的纳米结构，并且在一些实施例中包含用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素。
术语的定义
如在此所使用，术语“纳米结构”涉及具有纳米范围即高达100nm的总尺寸的一个实体。如在此所使用，该术语排除了通常具有一个无机核和一个有机涂层的经常称为“核-壳型纳米颗粒”或仅称为"纳米颗粒"的结构。
如在此所使用，术语“球形”意在描述使得次轴是不少于主轴的一半，即穿过该结构的中心(重量点)的最长轴不超过穿过同一点的最短轴的长度的两倍的形状。参见图1，说明性图解，不限制此定义。
如在此所使用，术语“球形纳米结构”涉及具有大致球形形式或形状的如上所述的一种纳米结构。这意指多个形状诸如薄片、杆、管、圆环、链以及带被排除。
如在此所使用，术语“流体动力学直径”是指以与颗粒相同的速度扩散的假设的硬球的直径，即如根据斯托克斯-爱因斯坦方程式(Stokes-Einstein equation)从扩散系数计算的等同的硬球的直径。该术语又称为“斯托克斯直径(Stokes diameter)”或“斯托克斯-爱因斯坦直径(Stokes-Einstein diameter)”。水合作用和形状被包括在该球的行为中。该扩散系数继而例如由通过动态光散射(DLS)技术获得的依赖于时间的光散射数据计算的。测量纳米结构的扩散系数的其他技术方法是本领域技术人员已知的并且可替代使用。在这些情况中，测量需要参照DLS测量。作为一个比较，在pH 7的盐水溶液和室温中，通过DLS测量出牛血清白蛋白具有6.5nm的流体动力学直径。取决于使用的数量平均值、体积平均值或散射强度平均值，所计算的值可能略有不同。体积平均值一般是最有用的，因为它显示了材料主体所具有的颗粒尺寸。在本文中提到的平均直径是指如在pH 7的盐水溶液和室温中测量的体积平均值。
如在此所使用，术语“DLS”是动态光散射(一种微粒大小测定方法)的缩写词，并且也可以称为光子相关光谱法或准弹性散射。如果没有具体说明任何别的事物，那么如本文中和权利要求书中陈述的，所给出的DLS尺寸是指在25℃下于离子强度对应于150mM NaCl的中性水溶液(也称为盐水)中所测量的样品的体积平均峰值最大值的位置。
术语“计算直径”是指类似于在该纳米结构的装配后通常不能测量的本发明的中心部的直径的直径。它以本领域的技术人员清楚的方式，从可测量的特性像流体动力学直径、密度和化学组成来计算。可替代地，计算可根据关于至中心部的前体的尺寸的知识或通过建造分子模型例如所述纳米结构的电脑模型并且计算它们对总直径的共量来进行。所述中心部的直径被理解为在所述中心部与所述外周部之间的整个界面上估算或计算的平均直径。
术语“计算厚度”是指类似于在纳米结构的装配后通常不能测量的本发明的外周部的厚度的厚度。它以本领域的技术人员清楚的方式，从可测量的特性像流体动力学直径、密度和化学组成来计算。可替代地，计算可根据关于至外周部的前体的尺寸的知识或通过建造分子模型例如所述纳米结构的电脑模型并且计算它们对总直径的共量来进行。所述外周部的厚度被理解为在所述中心部与所述外周部之间的整个界面上估算或计算的平均厚度。
“单体”是可共价地结合至相同种类(以及任选地，其他类型)的其他分子以形成聚合物的一种分子，即由若干单体残基构成的一种大分子。术语“单体残基”是指衍生自如被并入至较大的聚合物中的一个单体的那些原子。
“交联”是指聚合物中两种不同的链之间的连接。这通常由当形成该聚合物时所添加的多官能单体(即交联剂)的反应形成。还可例如放射处理、化学手段或热来引入交联。
术语“交联”是指在至少一个交联形成后所形成的一种结构。
“分支点”是其中聚合物链分支为两个或更多个分支的树状聚合物中的位置。
如在此所使用，术语“聚合物框架”涉及了形成多分支树状结构或具有多个交联的网络结构的一个共价结合的原子团。这种聚合物框架是由合适的单体和/或低聚物(即由几个单体残基组成的分子络合物)经由共价键连接而形成的。典型的单体可见于聚合物化学的教科书中，诸如J.R.弗雷德(J.R.Fried)，“聚合物科学与技术(Polymer Science andTechnology)”，普林提斯霍尔(Prentice Hall)1995。单体的一些实例是苯乙烯、丙烯、乙烯、四氟乙烯、三氟乙烯、二氟乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、H2N-(CH2)p-COOH(其中p是1-10)、3-氨基苯甲酸、4-氨基苯甲酸、N-乙烯吡咯烷酮和硅酮前体如(CH3COO)2Si(CH3)2。聚合物框架的一些实例是由如对苯二甲酸+1,4二氨基苯、对苯二甲酸+乙二醇和HCOO-(CH2)pCOOH+H2N-(CH2)q-NH2(其中p和q独立地为1-10)的单体的匹配对形成。连接有2-10个单体单元的低聚物可以用作前体。与以上单体的连接基团不同的低聚物的一些实例是环状或多环状硅烷，诸如六甲基环三硅氧烷、2,4,6,8-四甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷。典型的交联剂可见于聚合物化学的教科书中，诸如J.R.弗雷德(J.R.Fried)，“聚合物科学与技术(Polymer Science and Technology)”，普林提斯霍尔(Prentice Hall)1995。交联剂的一些实例是N,N'-亚甲基双(丙烯酰胺)、O,O'-亚甲基双(丙烯酸)、表氯醇、二乙烯基苯、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、1,3-亚苯基二异氰酸酯、3,3"-联苯基四羧酸二酐、1,4-丁二醇二乙烯基醚、四乙氧基硅烷、低聚硅酸酯诸如偏硅酸酯或倍半硅氧烷、有机硅烷诸如双(三乙氧基硅烷基)甲烷、双(三乙氧基硅烷基)乙烷、双(三乙氧基硅烷基)丙烷、双(三乙氧基硅烷基)丁烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷以及丙基三乙氧基硅烷。
该聚合物框架构成了该纳米结构的中心部的骨架。熟练的业内人士认识到，聚合过程的随机性使这些材料成为具有许多类似但在多数情况下不相同的分支模式、交联位置及分子量的混合物。
在根据本发明的中心部的聚合物框架的上下文中的术语“分支”是指组成上与常规树状体相去不远但表现出更少的规则架构和通常更低的分支度的聚合物材料。分子具有带有众多分支的分形结构。分形结构在一锅合成法中产生而无需传统树状体所需要的逐步反应和纯化的超长阶段(派勒夏科S.(Peleshanko,S.)和图库科V.V.(Tsukruk，V.V.)，聚合物科学进展(Prog.Polym.Sci.)2008，33:523)。术语包括所谓多分支聚合物框架和所谓的超分支聚合物框架两者。然而，根据本发明的规范是分支的聚合物框架包含单体残基，其中分支点的数目为单体残基的数目的至少30％。
术语“螯合基团”是指具有成功地与水在静电结合带正电的离子竞争的能力的化学基团。单个螯合基团不结合得非常强，但如果它们中的若干个围绕一个带正电的离子，则结合的协同增强发生。这被称为螯合作用。
表述“以允许螯合作用的方式布置”意指如上所述布置螯合基团的数目，这样使得带正电的离子的结合的协同增强可发生。这可通过统计方法获得；当大数目的螯合基团以它们中的至少几个发现它们以它们可结合相同的带正电的离子的接近度的这样的密度并入无规聚合物时；或通过并入其中这些螯合基团已位于紧密接近处的预成型的单元。后者的一个实例是著名的螯合剂DOTA。
如在此所使用，术语“共价地附接”、“共价地连接”和“共价地结合”是同义的，并且它们的意义对熟练人员是熟知的。
如在此所使用，术语“独立地选自”意指术语之前提及的不同成分的每一个与其他提及成分的选择单独地或分开地选自术语之后的组。
术语“孪位双膦酸酯基团”是指由一个碳原子分隔的两个膦酸酯基团，即，这些膦酸酯基团结合到同一碳原子。包含此类孪位双膦酸酯基团的化合物经常称为1,1-双膦酸酯(或1,1-二膦酸酯)。该孪位双膦酸酯基团中的膦酸酯基团可以被取代。在一些实施例中，这些膦酸酯基各自具有化学式-P＝O(OR1)(OR2)，其中R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基和芳基。
术语“放射性核素”是指放射性地衰变，从而导致α、β和/或γ放射的发射的一种化学元素的不稳定的形式。
如在此所使用，表述“用于成像和/或放射疗法的放射性核素”是指锕-225(225Ac)；铜-62(62Cu)；铜-64(64Cu)；铜-67(67Cu)；镓-67(67Ga)；镓-68(68Ga)；钬-166(166Ho)；铟-111(111In)；铅-212(212Pb)；镥-177(177Lu)；镭-223(223Ra)；铼-186(186Re)；铼-188(188Re)；铷-82(82Rb)；钐-153(153Sm)；锶-89(89Sr)；锝-99m(99mTc3+)；铊-201(201TI)；钍-227(227Th)；钇-86(86Y)；钇-90(90Y)；以及锆-89(89Zr)。表述“用于成像和/或放射疗法的放射性核素”还涵盖上述放射性核素中两种或更多种的组合。
如在此所使用，表述“用于成像的放射性核素”是指铜-62(62Cu)；铜-67(67Cu)；镓-67(67Ga)；镓-68(68Ga)；铟-111(111In)；镥-177(177Lu)；铼-186(186Re)；铷-82(82Rb)；锝-99m(99mTc3+)；铊-201(201TI)；钇-86(86Y)以及锆-89(89Zr)。表述“用于成像的放射性核素”还涵盖上述放射性核素中两种或更多种的组合。
如在此所使用，表述“用于PET成像的放射性核素”是指铜-62(62Cu)；镓-68(68Ga)；铷-82(82Rb)；钇-86(86Y)以及锆-89(89Zr)。表述“用于PET成像的放射性核素”还涵盖上述放射性核素中两种或更多种的组合。
如在此所使用，表述“用于SPECT成像的放射性核素”是指镓-67(67Ga)；铟-111(111In)；锝-99m(99mTc3+)和铊-201(201TI)。表述“用于SPECT成像的放射性核素”还涵盖上述放射性核素中两种或更多种的组合。
如在此所使用，表述“用于放射疗法的放射性核素”是指锕-225(225Ac)；铜-64(64Cu)；铜-67(67Cu)；钬-166(166Ho)；铅-212(212Pb)；镥-177(177Lu)；镭-223(223Ra)；铼-186(186Re)；铼-188(188Re)；钐-153(153Sm)；锶-89(89Sr)；钍-227(227Th)以及钇-90(90Y)。表述“用于放射疗法的放射性核素”还涵盖上述放射性核素中两种或更多种的组合。
如在此所使用，表述“用于PET成像和放射疗法的放射性核素”是指锕-225(225Ac)；铜-62(62Cu)；铜-64(64Cu)；铜-67(67Cu)；镓-68(68Ga)；钬-166(166Ho)；铅-212(212Pb)；镥-177(177Lu)；镭-223(223Ra)；铼-186(186Re)；铼-188(188Re)；铷-82(82Rb)；钐-153(153Sm)；锶-89(89Sr)；钍-227(227Th)；钇-90(90Y)以及锆-89(89Zr)。表述“用于PET成像和放射疗法的放射性核素”还涵盖上述放射性核素中两种或更多种的组合。
如在此所使用，表述“用于SPECT成像和放射疗法的放射性核素”是指锕-225(225Ac)；铜-64(64Cu)；铜-67(67Cu)；镓-67(67Ga)；钬-166(166Ho)；铟-111(111In)；铅-212(212Pb)；镥-177(177Lu)；镭-223(223Ra)；铼-186(186Re)；铼-188(188Re)；钐-153(153Sm)；锶-89(89Sr)；锝-99m(99mTc3+)；铊-201(201TI)；钍-227(227Th)以及钇-90(90Y)。表述“用于SPECT成像和放射疗法的放射性核素”还涵盖上述放射性核素中两种或更多种的组合。
如在此所使用，术语“生物惰性”是指生物可相容，即对哺乳动物和哺乳动物细胞无害并且同时在人体中对体内降解稳定(小于10％降解)持续一周或更多的时间段的一种材料。
如在此所使用，“氧基硅烷”是指一个或多个氧原子附接到硅原子的任何有机化合物。它的非限制实例为：
如在此所使用，术语“有机硅烷”是指包含了一个或多个碳硅键的有机化合物。
术语“烃”和“烃链”在此用于表示由氢和碳组成的一种有机残基。该烃可以是完全饱和的或它可以包含一个或多个不饱和度。根据本发明的烃可以包含在1与50之间的任何数量的碳原子。
如在此所使用，术语“烷基”是指直链或分支烃链完全饱和(无双键或三键)的烃基基团。该烷基在本文中可以具有1-15个碳原子。典型的烷基基团包括但决不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基等。
如在此所使用，术语“低级烷基”是指具有1-8个碳原子的一种烷基。如在此所使用，术语“低级醇”是指具有1-8个碳原子的一种醇。
无论何时当它在此使用时，除非另作陈述，否则数值范围诸如“1到8”或“1-8”是指在该给定的范围中的每个整数；例如“1到8个碳原子”和“1-8个碳原子”意思指该烷基基团可以由1个碳原子、2个碳原子、3个碳原子等，至多并且包括8个碳原子组成。然而，存在一些例外，这些例外是熟练的业内人士所清楚的。具体说来，无论何时当在此给定摩尔比诸如纳米结构中的P/N摩尔比或Si/P摩尔比、直径或尺寸、pH、时间段、浓度、摩尔渗透压浓度或温度的范围时，该范围还包括落在该范围内的所有十进位数，包括上限和下限。
如在此所使用，术语“烷氧基”是指化学式-OR，其中R是低级烷基，例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、1-甲基乙氧基(异丙氧基)、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、异戍氧基等。根据本发明的烷氧基基团可以任选地被取代。
如在此所使用，术语“芳基”是指具有一个完全离域π电子系统的碳环(全碳)环或者两个或更多个稠合环(即共用两个相邻碳原子的环)。芳基基团的实例包括但不限于苯、萘和甘菊环。根据本发明的芳基基团可以是任选被取代的，例如苯氧基、萘氧基、甘菊环基氧基、蒽氧基、萘硫基、苯硫基等。芳氧基可以任选地被取代。
如在此所使用，术语“酰基”是指官能团RC(＝O)-，其中R为有机残基。
如在此所使用，术语“偶联物”是指这样一种分子实体，它是一种荧光标志物、染料、自旋标记、放射性标志物、肽、针对一种生物受体的配体、螯合物、酶抑制剂、酶底物、抗体或抗体相关结构。有关该主题的背景，参看例如，“生物偶联技术(BioconiugateTechniques)”，格雷戈T.赫曼森(Greg T.Hermanson)第二版，爱思唯尔(Elsevier)2008，ISBN 978-0-12-370501-3。
附图说明
图1是一个球形形状的说明性图解。
图2是示出了如何测量距离Dh、Dc和Tp的一个纳米结构的示意图。
图3示出了如何随机放置的螯合基团(杆上半圆)可分布在所述中心部并且偶然形成良好的结合位点以用于多电荷阳离子。
图4示出了如何预成型的螯合剂(杆上的圆)可并入在所述中心部中。
图5示出了具有标记为白色的中心部和标记为黑色的外周部的共价地连接的线性聚合物链的一个纳米结构。
图6示出了具有标记为白色的中心部和标记为黑色的外周部的共价地连接的分支聚合物链的一个纳米结构。
图7示出了具有标记为白色的中心部和标记为黑色的外周部的共价地连接的交联聚合物链的一个纳米结构。
图8是可用于产生这些纳米结构的工艺的示意图。
图9示出了硅氧烷相关的FTIR峰值和峰值强度对114℃下加热时间的变化。
图10示出了膦酸酯相关的FTIR峰值和峰值强度对114℃下加热时间的变化。
图11示出了PEG-硅烷(9-12)单体(黑线)和加热的PEG-硅烷(9-12)单体(黑色虚线)的FTIR光谱。
图12示出了加热该PEG-硅烷单体7h后归一化的峰值强度。针对2868cm-1，它们被归一化以给予相同峰值强度(归因于对称的CH2拉伸)。
图13是纳米结构的TEM图像，该纳米结构涂布有130摩尔％PEG9-12并且通过在室温使用醋酸氧铀搅拌空的涂布纳米颗粒24h而并且填充有醋酸氧铀。纳米结构浓度29.2mMP。以10P/U的比率装载有铀酰。pH＝2.97。使用Tris缓冲液pH调整至9.07。GPC停留时间：13.11。白蛋白停留时间：12.52。DLS dH＝6.56加上或减掉1.78nm。TEM图像显示这些纳米结构是球形并且具有大约6nm的直径。这些纳米结构的中间的黑色圆归因于铀酰装载的核纳米颗粒并且这些白色圈被解释为PEG涂层。
具体实施方式
本发明的第一主要方面涉及具有如上所述限定和测量的流体动力学直径Dh的一种球形结构，该流体动力学直径Dh在一些至若干纳米的尺寸范围内，诸如8至100nm、或8至50nm、或8至20nm，该球形结构从今以后被称为纳米结构。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与100nm之间。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与50nm之间。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与20nm之间。
在本发明的一些实施例中，在一种组合物中用作一种静脉显像剂和/或放疗剂的非限制性实例，纳米结构的平均流体动力学直径在8与100nm之间，或在8与50nm之间或在8与20nm之间。
通常将所述纳米结构作为多个所述纳米结构制备和/或使用。
包含本发明的纳米结构的组合物将总是包含多个所述纳米结构并且它们可通过统计测量值来表征，诸如但不限于平均直径、分子量、单分散性指数、密度、浓度，或尺寸测量值诸如通过用于分子量的具有标称截止值的某些校正的过滤器的百分比。
本发明的纳米结构的尺寸的可用范围受从下面生物体诸如人的肾的生理学限制。具有大于8nm的流体动力学直径的紧密结构具有通过肾的可忽略不计的分泌物并且因此具有在通过例如静脉注射施用后在血流中长期循环的潜能(旺迪尔蒂(Venturoli)和里普(Rippe)，美国生理学杂志(American Journal of Physiology)，2005，288)。长期循环的特性对于本发明的第四方面是有利的。可用于本发明的本发明的纳米结构的尺寸的上限是通过在生物体的身体中从血流穿透至肿瘤组织的需要来设定的，如以下本发明的第五方面中所述。虽然在用于将有效载荷递送至肿瘤组织的不同微构造和纳米构造方面存在许多文献，但本发明的发明人已发现因为组织中的扩散阻力较高，对于这个目的，使用小的实体更有利，并且对于100nm直径以上的实体，扩散阻力足够高以至于局部地递送至肿瘤的剂量太小以至于不能用于本发明的第五方面。
虽然本发明的主要推力是依靠EPR效应以将这些放射性同位素选择性递送至肿瘤，但是如果某些阻碍被克服，则可考虑使用本发明的纳米结构的特异性靶向。由于例如肿瘤特异性靶标的相对低和非均匀的表达以及由于非肿瘤发生细胞上靶标蛋白质的表达的系统性毒性的原因，所以现今纳米载体的特异性肿瘤靶向是有问题的，该区域在快速发展。因此，将来可以设想将特异性肿瘤靶向基团引入到本发明的纳米结构中将增强抗肿瘤治疗活性和成像效力两者，同时对健康组织的不良作用减少。这种想得到的肿瘤靶向基团包括但不限于肽、类肽、蛋白质、抗体、DNA片段、RNA片段以及PNA片段。
本发明的纳米结构具有中心部和附接至并且围绕该中心部的外周部。该中心部和该外周部构成整个所述纳米结构。该中心部的总体形状是球形，但是该中心部与该外周部之间的界面可以是卷曲的。该中心部的直径(Dc)和该外周部的厚度(Tp)可基于它们对总体直径的供量来计算，如上所述。
实际上，它采用围绕该中心部的外周部的一纳米或更多的厚度以给予纳米结构生物惰性，并且因为该外周部存在于该中心部的所有边上，这将对总直径贡献2次，因此：
Dh＝Dc+2TP(Eq.1)
Tp＝(Dh-Dc)/2(Eq.2)
图2中示出了如何测量Dh、Dc和Tp。
因为本发明涉及具有8-100nm的总流体动力学直径的纳米结构，因此中心部的合适的计算尺寸为6-90nm或6-45nm或6-15nm，并且外周部(Tp)的合适的厚度范围是从Eq.2得出的。
在一些实施例中，所述流体动力学直径Dh为8-20nm，中心部的计算直径Dc为6-15nm，并且外周部的厚度为1-2.5nm。
为了可用于本发明的第五方面中，外周部必须覆盖该中心部以保护它不与生物系统相互作用。根据用于获得这种覆盖的技术解决方案，可以不同的方式定量地说明这种必要；
对于其中所述外周部包含线性聚合物诸如A-(O-CH2CH2)mOR9基团的情况，其中A、m和R9如以下所限定，从所述中心部的表面向外延伸，0.1-3μmol/m2或0.5-2μmol/m2的表面密度是合适的。在此上下文中提及的表面区域是所述中心部与所述外周部之间的界面的区域。
在一些实施例中，所述外周部包含以0.5-2μmol/m2的表面密度共价地连接至所述中心部的A-(O-CH2CH2)mOR9。
对于其中所述外周部包括分支聚合物残基的情况，应用相同范围的表面密度，但除以每种单个分支聚合物的分支的数目，因此例如，对于包含共价地结合至该表面的聚合物的外周部，一个点上的每个分支从今以后被称为两分支聚合物，0.05-1.5μmol/m2或0.25至1.0μmol/m2的表面密度是合适的。类似地，对于包含共价地结合至表面的n-分支聚合物的一个外周部，0.1/n-3/nμmol/m2或0.5/n至2.0/nμmol/m2的表面密度是合适的。
对于其中所述外周部包含一种交联聚合物的情况，如上表述所述外周部的表面密度不是合适的，而宁可说是要求所述外周部覆盖该中心部并且在任何位置处所述外周部的厚度都不小于1nm。
该外周部的表面密度通常不能直接测量，但是必须根据其他参数计算。经常必须根据本领域的技术人员熟知的方法，从关于总流体动力学直径和该中心部的计算尺寸和该中心部的密度或该外周部的密度和组成的数据计算。
所述中心部包含一个交联和/或分支聚合物框架，该聚合物框架包含或修饰有众多的螯合基团。所述聚合物框架可以是具有单个单体的一种均聚物或具有两种或更多种不同的单体的一种共聚物。本发明涉及多个中心部，这些中心部包含无规聚合物，不同于串级聚合物诸如树状体或树枝醇、或大分子诸如蛋白质，所有均具有分子严格定义的结构，其中实质上所有分子实体是相同的。这种方法的优点在于，虽然对于具有多个严格定义的分子实体的所述中心部，可能达到希望的最小尺寸6nm，但这样做非常昂贵并且难处理。一个实例将可以是树状体PAMAM-G7，其中根据供应商，对于100mg的研究样品，该树状体PAMAM-G7具有8.1nm的流体动力学直径并且成本大约$7850。本发明的无规聚合物的典型的材料成本小于这个的1％。看起来商业上可获得的最大的树状体是PAMAM-G10，并且据说具有13.5nm的流体动力学直径，从而仅达到根据本发明的纳米结构的所述中心部的具有6-90nm的希望的尺寸范围的较低部分。
根据本发明的聚合物框架可从大数目的众所周知的单体构造，这些单体如可见于关于高分子化学的任何书(例如弗雷德(Fried)，“聚合物科学技术(Polymer Science andTechnology)”，普林提斯霍尔(Prentice Hall)1995)。一些非限制性实例为聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚二甲基硅氧烷(硅酮)、聚有机硅氧烷、多胺诸如聚乙亚胺、或碳水化合物；尤其是高度分支或交联结构。
在一些实施例中，所述聚合物框架衍生自聚乙烯。
在一些实施例中，所述聚合物框架衍生自聚苯乙烯。
在一些实施例中，所述聚合物框架衍生自聚丙烯酸。
通过操纵本领域中已知的工艺参数，调节所述中心部的聚合度(单体残基的平均数目)以获得具有希望的尺寸的产物。通过聚合度描述尺寸不如流体动力学直径有用，但它是使这些结构概念化的另一种方式。范围不是作为限制而是作为参考包括在内。例如，对于一种密度接近于1g/ml的聚合物，典型聚合度范围在从100-2 000 000个单体的范围内。
可想到的是通过在聚合之前混合这些单体，或通过将一种聚合物接枝到另一种聚合物，以任何化学上可相容的单体组合来混合两种、三种或若干种所述聚合物框架。
实现具有一种网络结构的一种聚合物框架的一种建立方法是在聚合过程中经由并入双或多官能单体的一部分通过引入交联。用于本发明中的高度交联和/或分支的优点在于使所述中心部刚性并且在不同含盐浓度的介质中更不倾向于膨胀。膨胀将影响材料在组织中扩散的能力并且在许多情况中诸如其中螯合基团无规地分布在聚合物中的那些情况中，导致材料螯合所述多电荷阳离子的能力的不希望的降低。典型的交联剂的非限制性列表为N,N'-亚甲基双(丙烯酰胺)、表氯醇、二乙烯基苯、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、1,3-亚苯基二异氰酸酯、3,3'-联苯基四羧酸二酐、双(三甲氧基甲硅烷基)甲烷、双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷以及1,4-丁二醇二乙烯基醚。
对于无规聚合物，本发明的所述中心部的所述聚合物的交联或分支的程度显著地高，诸如平均每个单体多于一个交联即>100％交联或分支；或50％交联或分支；或30％交联。对于本发明的一些聚合物框架，甚至可以考虑这种高程度如300％-400％或小于但接近600％。对本领域的技术人员清楚的是，即使具有用于交联或分支的潜能的单体被用作用于产生所述中心部的单体，但在实践中将不能完成所有的潜能，因此一些具有用于交联或分支的潜能的残基基团将被留在所述中心部的结构中。在聚合物文献中，通常未陈述交联的程度是实际的、完成的或用于交联的潜能。在本披露中，通过清楚地陈述“添加交联剂％”是针对用于交联的潜能的情况并且“完成交联％”是针对实际测量值，陈述了发明人所提及的情况。
在一些实施例中，所述中心部包含一种均聚物，其中该单体中存在具有用于交联的潜能的6个基团，这对应于添加的交联剂的600％，并且这些基团中的2-5个实际形成交联，这对应于200％-500％完成交联。
在一些实施例中，添加的交联剂百分比在30％与100％之间。
在一些实施例中，获得的交联度在30％与100％之间。
在一些实施例中，获得的分支度在30％与100％之间。
在一些实施例中，获得的交联度在200％与400％之间。
在一些实施例中，添加的交联剂百分比在500％与600％之间。
对于本发明的一些实施例可以是有利的一个具体框架可通过三烷氧基有机硅烷R12-Si(OR13)3的缩聚形成，其中R12是H或有机残基并且R13独立地是低级烷基或芳基。这种框架具有高度极性的特性，因此可与水相容，并且可以在制造期间通过工艺参数来控制交联程度。有益的是，使用存在超过一个三烷氧基硅烷基基团的单体。
在本发明的一些实施例中，在该单体中存在两个烷氧基硅烷基团。
在本发明的一些实施例中，所述烷氧基硅烷由1-10个碳原子或3-9个碳原子分隔。
在本发明的一些实施例中，所述烷氧基硅烷由7个碳原子分隔。
在本发明的一些实施例中，这两个膦酸酯基基团是基团R12的一部分。
在本发明的一些实施例中，所述两个硅烷是由7个碳原子分隔并且这两个膦酸酯基基团是基团R12的一部分。
在本发明的一些实施例中，所述硅烷具有以下一般结构：
{(R1)(R2)PO}2-(C){(CH2)nSi(OR14)(OR15)(OR16)}{(CH2)nSi(OR17)(OR18)(OR19)}
其中
R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基，并且
R14、R15、R16、R17、R18以及R19独立地选自下组，该组由以下各项组成：低级烷基和芳基；
并且
n＝1-5。
在一些实施例中，所述单体残基包括具有结构(R3O)(R4O)(R5O)Si-(CH2)nC(P＝O(OR1)(OR2))2-(CH2)n-Si(OR6)(OR7)(OR8)的单体残基，其中R3、R4、R5、R6、R7以及R8独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及至聚合物框架的键，并且n＝1-5
并且其中所述单体残基借助-O-Si键并入到所述聚合物框架中，其中该硅原子是以上结构中的硅原子。
以上单体中三烷氧基硅烷朝向聚合作用的反应性根据R14-19基团的身份而变化。本发明者已经发现这是在制造期间控制分子尺寸的一个关键因素并且发现甲基和乙基，特别是后者，适用于得到本发明的结构，不过可想到的是使用任何其他低级烷基基团、芳基、硅烷基酰胺、酰基、氟硅烷基或氯硅烷基。
在本发明的一些实施例中，所述单体中的R14-19是乙基基团。
三烷氧基硅烷可以经由Si-O-Si键彼此连接存在许多不同的方式。二聚物结构元件以及线性、分支和环状是已知的(费森顿(Fessenden)和费森顿(Fessenden)，“有机硅生物研究的趋势(Trends in Organosilicon Biological Research)”；有机金属化学进展(Advances in Organometallic Chemistry)，1980，18)。根据文献，不同尺寸的硅-氧笼形结构也是众所周知的(汉森(Hanssen)，欧洲无机化学杂志(Eur.J.Inorg.Chem)，2004，675)并且还可以在不同程度上存在残留烷氧基基团或游离硅烷醇基团。可以存在于这种结构中的一些结构元件(虽然无论如何也不应解释为限制性的)：
其中R是任何有机残基。
分支构造可通过在这些单体中具有多于一个的反应位置形成(派勒夏科(Peleshanko)和图库科(Tsukruk)，聚合物科学进展(Prog.Polym.Sci.)，2008，33)。
在一些实施例中，所述聚合物框架包含分支单体残基。
在一些实施例中，所述聚合物框架包含终端连接至多于一个其他单体的单体残基。
在一些实施例中，所述聚合物框架包含分支聚合物框架，该分支聚合物框架选自下组，该组由以下各项组成：聚乙亚胺、改性的聚乙亚胺、超分支多元醇以及超分支的三嗪。
分支无规聚合物的一个众所周知的实例是通过氮丙啶的聚合作用形成的聚乙亚胺。聚乙亚胺包含伯、仲和叔氨基基团并且它具有一种分支的无规结构，如以下方案中所指示。确切结构图仅被理解为典型的并且决不是对本发明的限制。对于本发明至关重要的螯合基团诸如双膦酸酯可以附接到伯和/或仲氨基基团，如以下所展开。
在本发明的一些实施例中，所述聚合物框架是聚乙亚胺。
在本发明的一些实施例中，所述聚合物框架是具有40％-60％的分支度的聚乙亚胺。
以下示出了一个典型的聚乙亚胺结构片段，其中虚线的键指示该聚合物网络继续：
对于本发明的一些实施例可以是有利的一种结构的一个非限制性实例是具有所述中心部的一个实例，所述中心部包含被螯合基团修饰的聚乙亚胺的分支聚合物框架，该螯合基团独立地选自下组，该组由以下各项组成：-COOR1、-P＝O(OR1)(OR2)和-S(＝O)2OR1，其中R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基。引入呈羧酸盐的形式的螯合基团的可用的方法是经由酰胺连接引入一种DOTA螯合剂，如以下方案1中所示。
为了进一步优化基于聚乙亚胺的纳米结构的生物惰性特性，可引入多个带负电荷的基团诸如羧酸基以使得在生理学pH下整个纳米结构为中性。如此做的一个已建立的方法是经由使用琥珀酐处理引入羧酸酯(温(Wen)等人，应用聚合物科学杂志(J.Appl.Polym.Sci.)2013，3807)。
在下方进一步展开的所述外周部包含众多聚乙二醇残基，这些聚乙二醇残基共价地附接至所述中心部的外部部分。该附接可采用许多形式，如本领域的技术人员所熟知。关于该主题的背景，参见例如赫曼森(Hermanson)，第二版，生物结合技术(BioconjugateTechniques)，格雷戈T.爱思唯尔(Greg T.Elsevier)2008。结合所述p部分的一些具体方法为：
其中R是具有适用于附接至所述外周部的氮原子的所述中心部，n＝6-100，m＝1-10，Q＝O或NH，并且所述外周部与所述中心部之间的共价键以粗体标记。R1是H或低级烷基。
分支与交联结构之间的任何混合也可用于本发明中考虑的应用。一个非限制性实例是通过添加戊二醛交联的超分支聚乙亚胺。
在每种纳米结构中，所述螯合基团中至少四个以允许一个或多个多电荷阳离子螯合的方式布置。四个或更多个螯合基团可形成已有利于多电荷阳离子的螯合的预组织的共价地结合单元并且通过一个或多个共价键附接至该聚合物框架，任选地中间具有间隔基团(参见图4)或；所述螯合基团可无规分布通过所述中心部并且依靠机会将它们自己以允许所述多电荷阳离子的螯合的方式布置(参见图3)。当依靠机会时，需要将极过量的螯合基团并入到该中心部中以获得形成具有螯合能力的螯合基团簇的合理的可能性。
发明人已发现当螯合基团诸如双膦酸酯基结构R3R4C(P＝O(OR1)(OR2))2，被并入到一个聚合物框架中并且允许结合多电荷阳离子时，它们强力地结合所述阳离子，其中R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基。
这些膦酸酯基基团可以完全地以它们的酯形式存在，完全地或部分地水解成它们的酸形式并且随后根据周围介质的PH值而离子化达到从部分到完全的某种程度，或其任何混合物。最佳地是在中性或碱性pH下，包含所述膦酸酯基基团的这些纳米结构结合所述多价阳离子。这指示它至少部分或者有时或甚至完全地为水解的膦酸酯的阴离子形式，该形式在金属离子的结合中起到重要作用。不仅膦酸酯或酸而且膦酰胺都可以被考虑作为该材料的一部分或用作起始材料。
螯合基团的数目可在仅四个至由所述中心部中单体残基的数目所确定的较大数目的范围内。在表1中显示了当所述中心部具有不同尺寸时，有多少单体并且因此有多少实际上可被封装到所述中心部中的螯合基团的非限制性实例。为了简单起见，将单体片段的典型的分子量的非限制性实例选为200g/mol并且将假设材料的密度设定为1g/mi。
表1：
中心部的直径(nm) 螯合基团的最大数目
6 341
10 1580
15 5320
20 12600
50 39400
70 541000
90 1150000
当预组织的基团连接至所述聚合物网络时，它可从多个已知的螯合基团选择，最众所周知的为EDTA、DTPA和DOTA，但是在例如瓦达斯(Wadas)等人，化学综述(Chem.Rev.)2010，110的图2和图3中示出了大数目的预组织的可用于本发明的螯合剂。它们中的许多可以本领域的技术人员清楚的方法共价地连接至所述聚合物框架。有利于螯合的共价结合单元的一个具体非限制性实例为众所周知的螯合剂DOTA，该螯合剂DOTA可通过酰胺键共价地结合至聚合物网络，如以下所示，其中R是所述中心部：
在一些实施例中，通过酰胺键附接至聚合物网络的DOTA被用作有利于螯合的所述共价结合单元。
当所述螯合基团无规地分布在中心部时，酸性基团像碳酸基、磷酸基、膦酸基或磺酸基是可用的。
在一些实施例中，所述螯合基团独立地选自下组，该组由以下各项组成：-COOR1、-P＝O(OR1)(OR2)和-S(＝O)2OR1，其中R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基。
在一些实施例中，所述螯合基团包含孪位双膦酸酯基基团，其中所述孪位膦酸酯基基团各自独立地作为
>C(P＝O(OR1)(OR2))2被并入
其中：
R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基，并且
>C表示连接至所述中心部的所述交联或分支聚合物框架或形成所述中心部的所述交联、分支或分支聚合物框架的一部分的碳原子。
当所述螯合基团并入聚丙烯酸酯框架中时，可用设想通过短连接基将所述螯合基团附接至酰胺氮。来自这种材料的一种结构片段的一个典型但非限制性实例为以下结构，其中R1和R2如早先在本文中所定义的，n从1-5，并且虚线的键指示该片段属于一种聚合物。还可设想将双膦酸酯基直接附接至碳骨架：
也可以预想基于如聚苯乙烯或聚乙烯基吡啶的多环芳香烃的框架。然后螯合基团诸如双膦酸酯附接至芳香系。聚酰胺如聚乙烯吡咯烷酮也是可想到的。
在一些实施例中，所述螯合基团包含众多的膦酸酯基基团-P＝O(OR1)(OR2)，其中R1和R2独立地选自负电荷、H、烷基或芳基。当R1或R2中至少一个是H时，所得膦酸被离子化至取决于pH的程度。
在本发明的一些实施例中，R1和R2独立地是负电荷、H或甲基。
在一些实施例中，所述膦酸酯基团作为孪位双膦酸酯，也被称为1,1-双膦酸酯成对并入。
对于分隔这些双膦酸酯基基团的碳原子即介入的碳原子来说，存在一个或多个到该聚合物框架的键。特别值得关注的是类型(R20R21C(P＝O(OR1)(OR2))2的结构，其中R1和R2独立地选自H或烷基或芳基，并且R20和R21中至少一个是能够连接至该材料的聚合物框架的基团。在R20和R21中仅一个是这种基团的情况中，剩余基团选自H、OH、OR22(其中R22是低级烷基)或低级烷基。
在本发明的一些实施例中，R20是-(CH2)nCO-(其中羰基基团形成到该聚合物框架的键)，并且R21是H或OH，并且n＝1-5。在这些实施例的一些中，n＝1。
在本发明的一些实施例中，R20和R21独立地是-(CH2)n-SiO3，其中n＝1-5并且硅烷通过形成Si-O-Si键而是聚合物框架的一部分，如在本文稍后扩展所述。
在本发明的一些实施例中，R20和R21均是-(CH2)n-SiO3，其中n＝3并且硅烷是按以上方式为所述聚合物框架的一部分。
还可想到的是，使用膦酰胺、氯化物或氟化物代替膦酸酯或酸作为在此描述的化合物的组分或起始材料。这些膦酸酯可以呈它们的游离形式或作为酯或作为酰胺或其任何混合物存在。
在本发明的一些实施例中，这些膦酸酯是游离膦酸酯与所述膦酸酯的甲基酯的混合物。
当将所述螯合基团并入在一个聚乙烯框架中时，可以想到的是将所述螯合基团直接获通过短连接基经由初次引入杂原子诸如伯胺或仲胺氮来附接至烃基网络。当该螯合基团为孪位双膦酸酯时，来自这种材料的结构片段的典型但非限制性实例为以下结构，其中R1和R2如早先在本文中所定义的，n从1-5，并且R是所述聚乙亚胺的聚合物框架：
该外周部的目的是赋予整个纳米结构生物惰性的特性，即不与生物体诸如哺乳动物例如人类相互作用。令人希望的是这些纳米结构当被引入到所述生物体中时不降解至任何实质性程度以避免该材料的部分的损耗。
所述纳米结构的所述外周部包含一种聚合物材料，该一种聚合物材料选自下组，该组由以下各项组成：合成聚合物材料和碳水化合物材料，其中所述聚合物材料是亲水和生物惰性的，并且其中所述聚合物材料进一步是电中性或两性离子的，并且其中所述聚合物材料共价地连接至所述中心部。所述外周部可包含线性、分支或交联聚合物，参见图5-7。
在一些实施例中，所述外周部包含聚合物材料，这些聚合物材料独立地由A-(O-CH2CH2)nOR9组成的组，其中n＝2-100，并且R9是H或低级烷基，并且A是连接至或并入所述聚合物框架中的基团，并且所述基团选自下组，该组由以下各项组成：
-OSi(R10)2(CH2)m-，其中R10选自下组，该组由以下各项组成：H或C1-C8烃类，并且m＝2-5；
-OSi(OR11)2(CH2)m-，其中R11独立地选自下组，该组由以下各项组成：至聚合物框架的共价键、H和C1-C8烃类，并且m＝2-5；
-NR11-C＝O-(CH2)m-，其中R11如上所述，并且m＝2-5
-O-C＝O-(CH2)m-，其中m＝2-5；
-NR11-(CH2)m-，其中R11如上所述，并且m＝2-5；
-(CH2)m，其中m＝2-5；
-O-(CH2)m-，其中m＝2-5；以及
-SX2-(CH2)m-，其中X独立地是空或O并且m＝2-5。
在一些实施例中，外周部包含共价地附接的线性、中性、合成的、生物惰性、亲水的聚合物。
在一些实施例中，外周部包含聚乙二醇的一种共价附接的衍生物。
在一些实施例中，外周部包含甲基封端的聚乙二醇的一种共价附接的衍生物。
在一些实施例中，外周部包含聚乙二醇的一种共价附接的分支衍生物。
在一些实施例中，外周部包含聚乙二醇的一种共价附接的分支衍生物，诸如：
其中R是所述中心部并且m独立地为3-100。
在一些实施例中，所述外周部是两性离子的，即以1:1的比率含有众多正电荷和负电荷，从而致使完全电中性。
在一些实施例中，所述外周部包含交联的聚丙烯酰胺。
在一些实施例中，所述外周部包含右旋糖苷。
本发明的第二主要方面是产生所述纳米结构的一种方法。图8中示出了这种方法的示意图。在其最广义的意义上来说，它首先涉及球形、纳米尺寸的聚合物实体的形成或获得(图8中001)，随后包含所述纳米结构的所述中心部结束，并且无特定次序之后是步骤(图8中002)，当所述单体已携带螯合基团或所述螯合基团的前体，从而引入众多的螯合基团时，该步骤(图8中002)有时可被包括在该第一步骤(图8中003)中，并且无特定次序之后是步骤(图8中004)，其中该或这些第一步骤的产物使前体接触所述外周部。任选地，这三个步骤虽然化学上不同，但可在相同的反应器中同时进行。在该方法的一种或多种情形中，并入了通过超滤进行的尺寸选择或纯化步骤(图8中005)或一些其他尺寸选择方法。该步骤(图8中004)有时可在该步骤(图8中002)前进行。为了获得优质的产物，通常从在工艺中使用的反应器排除空气是有益的。用氮气填充该工艺设备是排除空气的一种有用的方法。
包含众多的螯合基团诸如双膦酸酯的一种纳米尺寸的聚合物小球是经由接枝(图8中002)到现有的聚合物小球(通过聚合步骤图8中001获得)或通过包含螯合基团诸如双膦酸酯的单体混合物的聚合(图8中004)来获得。取决于希望何种聚合物框架，可以考虑许多不同的聚合引发剂。对于像苯乙烯和丙烯酸酯的不饱和单体来说，不同的自由基引发剂，诸如过氧化苯甲酰或偶氮双异丁腈或它们的水溶性类似物，是优选的。对于本发明的一个优选的实施例的基于三烷氧基硅烷的单体来说，有可能使用自发水解和缩合来影响聚合或使用酸或碱催化。
通常对于步骤003，一种溶剂是所希望的，并且虽然本领域的技术人员可预想许多不同的溶剂，但希望避免有毒溶剂，因此水或低级醇诸如丙醇、丁醇、乙二醇或1,3-丙二醇是优选的。通过使用溶剂的混合物来优化产物的产率和质量经常是所希望的。
在该方法的一些实施例中，在步骤003中使用了5％-25％的水在低级醇中的混合物。
在该方法的一些实施例中，在步骤003中使用了5％-25％的水在乙醇、1-或2-丙醇或1,2-或1,3-丙二醇或乙二醇中的混合物。
在本发明的一些实施例中，已经发现，对于步骤003使用高于室温的温度，如40℃与130℃之间、或80℃与120℃之间、或100℃与120℃之间的温度是有益的。当使用低级醇时，有必要用封闭的耐压容器工作以达到希望的反应温度。
步骤003的持续时间取决于聚合物框架和引发模式，并且可以在从数秒到数天或数周的范围内。对于本发明的一个优选实施例中的三烷氧基硅烷来说，已经证明在步骤003中使用从6小时至48小时或从12至36小时或约24小时的时间是有利的。
在本发明的一些实施例中，步骤003的条件是105℃-115℃的温度和20-30小时的持续时间。
在本发明的一些实施例中，步骤003的条件是105℃-115℃的温度和30-60小时的持续时间。
在本发明的一些实施例中，步骤003的条件是首先90℃-100℃的温度持续40-50小时，并且然后105℃-115℃再持续20-30小时。
步骤003中单体的浓度取决于希望何种聚合物框架并且可以在从一个摩尔浓度到无溶剂条件的范围内。然而，对于本发明的一个优选实施例中的三烷氧基硅烷来说，已经证明以10mM至500mM或20-100mM并且特别是40-80mM的单体浓度工作是有利的。
在本发明的一些实施例中，步骤003的条件是首先90℃-100℃的温度持续20-50小时，随后105℃-125℃持续20-30小时，并且单体浓度为40-60mM。
在涉及双膦酸酯试剂接枝到聚合物框架的步骤002中，这些条件略有不同。尤其是温度和浓度要求更宽松。发明人已经发现，在与液体水可相容的温度诸如室温下，以聚乙亚胺在任选地掺合有共溶剂的水中的溶液起始，并且在一定温度诸如室温下，在偶合剂诸如N-(二甲基氨基丙基)-N"-乙基碳化二亚胺的存在下，能够形成反应性酯中间物的化合物诸如N-羟基磺基琥珀酰亚胺钠盐的存在下，使其与能够与所述聚乙亚胺反应的双膦酸酯诸如3,3-双(二甲氧基磷酰基)丙酸接触1-48小时诸如20-24小时的时间段，产生了双膦酸酯接枝到聚合物框架的一种材料。
尺寸选择步骤(005)是针对纳米结构的溶液进行以移除不希望的较大或较小实体。反应混合物中的起始材料和溶剂残留物也在这一阶段被移除。超滤是一种优选的纯化方法，尤其是当以通常标记的层流过滤或透滤形式使用时。优选的是，通过使该溶液穿过具有相当大的孔的过滤器来移除不希望的较大纳米结构和/或聚集体，步骤005a。这些过滤器的优选标称截止值是0.2um、1000kDa或300kDa。在步骤005b中，希望的材料被收集在具有更小孔径的过滤器上。对于步骤005b来说，优选的孔径具有的标称截止值是300kDa、100kDa、50kDa、30kDa或10kDa，其条件是当步骤005b中使用300kDa过滤器时，步骤005a中使用的过滤器必须具有更大的孔。
如果起始材料具有较窄的尺寸分布，那么可能不需要尺寸选择步骤(004)。
在本发明的一些实施例中，使从方法步骤002或003获得的溶液首先穿过500kDa过滤器(步骤004a)并且随后收集于100kDa过滤器上(步骤004b)。
在本发明的一些实施例中，使从方法步骤002或003获得的溶液首先穿过300kDa过滤器(步骤004a)并且随后收集于100kDa过滤器上(步骤004b)。
在步骤004b之后，用若干份水洗涤该材料以进一步移除来自步骤001、002或003的单体或溶剂残留物是有利的。
也可以使用其他超滤方法，诸如自旋过滤器或透析，虽然过它们是不易缩放的。
具有希望的尺寸范围的颗粒还可以通过尺寸排阻色谱法(又称凝胶过滤)进行选择。
任选地，所述纳米结构可在步骤007中纯化。步骤007可以具有若干子步骤007a、007b等等，或对于无特定次序的子步骤，007x。
纯化步骤007x的一个优选的方法是用少量的二氧化硅处理以移除所述外周部的未反应前体。
在本发明的一些实施例中，步骤007x涉及又另一透滤，将该材料收集于一个过滤器上。
还可以添加随后的纯化步骤007x以移除亲脂性杂质诸如痕量的内毒素(死细菌的残留物)。
在该方法的一些实施例中，用活性炭对步骤006的产物进行处理。
在该方法的一些实施例中，使步骤006的产物通过聚乙烯，或聚丙烯，或PVDF过滤器。
在该方法的一些实施例中，用固定的多粘菌素B对步骤006的产物进行处理。
在一些实施例，球形纳米结构可通过一个过程产生，该过程包括以下步骤：
1)通过具有结构
{(R1)(R2)PO}2-(C){(CH2)nSi(OR14)(OR15)(OR16)}{(CH2)nSi(OR17)(OR18)(OR19)}的二硅烷的水解聚合形成中心部，其中
R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基，并且
R14、R15、R16、R17、R18以及R19独立地选自下组，该组由以下各项组成：低级烷基和芳基；
并且
n＝1-5；和
2)在有益于所述部分共价地连接至所述中心部的条件下，使所述中心部与该外周部的前体接触。
在本发明的第三主要方面中，所述纳米结构螯合一种放射性核素。
在一些实施例中，为本发明的第一方面的直径的所述纳米结构的流体动力学直径在8与100nm之间，并且所述纳米结构螯合用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与100nm之间，并且所述纳米结构螯合用于成像的一种放射性核素。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与100nm之间，并且所述纳米结构螯合用于放射疗法的一种放射性核素。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与50nm之间，并且所述纳米结构螯合用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与50nm之间，并且所述纳米结构螯合用于成像的一种放射性核素。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与50nm之间，并且所述纳米结构螯合用于放射疗法的一种放射性核素。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与20nm之间，并且所述纳米结构螯合用于PET成像的一种放射性核素。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与20nm之间，并且所述纳米结构螯合用于PET成像的一种放射性核素诸如镓-68(68Ga)。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与20nm之间，并且所述纳米结构螯合用于SPECT成像的一种放射性核素。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与20nm之间，并且所述纳米结构螯合用于SPECT成像的一种放射性核素诸如呈其三阳离子形式的锝-99m(99mTc3+)。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与20nm之间，并且所述纳米结构螯合用于放射疗法的一种放射性核素。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与20nm之间，并且所述纳米结构螯合钇-90(90Y)。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与20nm之间，并且所述纳米结构螯合用于PET成像的一种放射性核素诸如镓-68(68Ga)和用于放射疗法的一种放射性核素诸如钇-90(90Y)。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与20nm之间，并且所述纳米结构螯合用于SPECT成像的一种放射性核素诸如锝-99m(99mTc3+)和用于放射疗法的一种放射性核素诸如钇-90(90Y)。
在一些实施例中，所述纳米结构的流体动力学直径在8与20nm之间，并且所述纳米结构螯合用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素诸如镥-177(177Lu)。
在一些实施例中，本发明的第一方面的所述纳米结构的中心部包含一种聚合物框架，其中所述聚合物框架衍生自聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚二甲基硅氧烷(硅氧烷)、聚有机硅酮、多胺诸如聚乙亚胺、或碳水化合物、用于成像和/或放射疗法的螯合放射性核素。
在一些实施例中，所述纳米结构的中心部包含一种聚合物框架，其中所述聚合物框架衍生自聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚二甲基硅氧烷(硅氧烷)、聚有机硅酮、多胺诸如聚乙亚胺、或碳水化合物、用于成像的螯合放射性核素。
在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种聚合物框架，其中所述聚合物框架衍生自聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚二甲基硅氧烷(硅氧烷)、聚有机硅酮、多胺诸如聚乙亚胺、或碳水化合物、用于放射疗法的螯合放射性核素。
在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种聚合物框架，其中所述聚合物框架是一种聚有机硅酮，并且所述纳米结构螯合用于PET成像的一种放射性核素诸如镓-68(68Ga)。
在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种聚合物框架，其中所述聚合物框架是聚有机硅酮，并且所述纳米结构螯合用于SPECT成像的一种放射性核素诸如锝-99m(99mTc3+)。
在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种聚合物框架，其中所述聚合物框架是聚有机硅酮，并且所述纳米结构螯合用于放射疗法的一种放射性核素诸如钇-90(90Y)。
在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种聚合物框架，其中所述聚合物框架是一种聚有机硅酮，该聚有机硅酮螯合用于PET成像的一种放射性核素诸如镓-68(68Ga)和用于放射疗法的一种放射性核素诸如钇-90(90Y)。
在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种聚合物框架，其中所述聚合物框架是一种聚有机硅酮，该聚有机硅酮螯合用于SPECT成像的一种放射性核素诸如锝-99m(99mTc3+)和用于放射疗法的一种放射性核素诸如钇-90(90Y)。
在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种聚合物框架，其中所述聚合物框架是螯合用于成像和/或放射疗法的多种放射性核素诸如镥-177(177Lu)的一种聚有机硅酮。
在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种分支聚合物框架，该分支聚合物框架螯合用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素。
在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种分支聚合物框架，该分支聚合物框架螯合用于成像的一种放射性核素。
在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种分支聚合物，该分支聚合物螯合用于放射疗法的一种放射性核素。
在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种分支聚合物框架，该分支聚合物框架包含聚乙亚胺，该聚乙亚胺包含用于PET成像的一种螯合放射性核素诸如镓-68(68Ga)。
在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种分支聚合物框架，该分支聚合物框架包含聚乙亚胺，该聚乙亚胺包含用于SPECT成像的一种螯合放射性核素诸如锝-99m(99mTc3+)。在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种分支聚合物框架，该分支聚合物框架包含聚乙亚胺，该聚乙亚胺包含用于放射疗法的一种螯合放射性核素诸如钇-90(90Y)。
在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种分支聚合物框架，该分支聚合物框架包含聚乙亚胺，该聚乙亚胺包含用于PET成像的一种螯合的放射性核素诸如镓-68(68Ga)和用于放射疗法的一种螯合放射性核素诸如钇-90(90Y)。
在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种分支聚合物框架，该分支聚合物框架包含聚乙亚胺，该聚乙亚胺包含用于SPECT成像的一种螯合放射性核素诸如锝-99m(99mTc3+)和用于放射疗法的一种放射性核素诸如钇-90(90Y)。
在一些实施例中，所述纳米结构的所述中心部包含一种分支聚合物框架，该分支聚合物框架包含聚乙亚胺，该聚乙亚胺包含用于成像和/或放射疗法的一种螯合放射性核素诸如镥-177(177Lu)。
在一些实施例中，所述中心部螯合用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素，其中所述外周部包含多种聚合物材料，这些聚合物材料独立地选自下组，该组由A-(O-CH2CH2)mOR9组成，其中m＝2-100，并且R9是H或低级烷基，并且A是连接至或并入到所述聚合物框架中的基团，并且所述基团选自下组，该组由以下各项组成：
-OSi(R10)2(CH2)o-，其中R10选自下组，该组由以下各项组成：H或C1-C8烃类，并且o＝2-5；
-OSi(OR11)(CH2)0-，其中R11独立地选自下组，该组由以下各项组成：至该聚合物框架的共价键、H和C1-C8烃类，并且o＝2-5；
-NR10-C＝O-(CH2)m-，其中R10如上所述，并且m＝2-5
-O-C＝O-(CH2)m-，其中m＝2-5；
-NR10-(CH2)m-，其中R10如上所述，并且m＝2-5；
-(CH2)m-，其中m＝2-5；
-O-(CH2)m-，其中m＝2-5；以及
-SX2-(CH)m-，其中X独立地是空或O并且m＝2-5。在包含多个所述纳米结构的一些实施例中，螯合至所述纳米结构中的每个的放射性核素的平均数目在0.1-20 000/纳米结构之间，其中所述放射性核素是用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素。
在包含多个所述纳米结构的一些实施例中，所述纳米结构的平均分子量在50 000与300 000 000Da之间，其中所述纳米结构螯合用于成像和/或放射疗法的放射性核素，其条件是所述纳米结构的平均流体动力学直径为8-100nm。
在本发明的第四方面中，提供了获得一种包含纳米结构的组合物的一种方法，该纳米结构包含放射性核素，其中根据本发明的第一方面的多个纳米结构与至少一种放射性核素接触。
在本发明的第五主要方面中，包含多个所述纳米结构的一种组合物被用做诊断和/或放疗程序的成像和/或放疗剂，该纳米结构包含用于成像和/或放射疗法的放射性核素。包含含有用于成像和/或疗法的一种放射性核素的多个所述纳米结构的组合物可用于诊断、递送放射疗法以及监测对放射疗法的反应。
可考虑将本文所述的包含用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素的所述组合物用于治疗和/或诊断特征在于有渗漏的微脉管系统的任何疾病、病征和/或病症，诸如癌症和炎性病症。
根据本发明的包含用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素的纳米结构的组合物可用于治疗、缓解、改善、减轻、延缓那种疾病、病征和/或病症的一种或多种症状或特征的发作、抑制其的进展、减少其的严重性、减少其的联合疗法的不良作用以及/或减少其的发病率，该物种包括但不限于人类和/或其他灵长类动物；哺乳动物，包括商业相关的哺乳动物诸如牛、猪、马、绵羊、猫以及/或狗；和/或鸟。本发明的此方面还涉及用于将根据本发明的组合物施用至患有癌症的受试者的一种方法，该组合物包含用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素。这种方法包括将治疗有效量的本发明的纳米结构，以需要实现希望的结果的这种量并且维持需要实现希望的结果的这种时间，施用至受试者(即治疗、缓解、改善、减轻、延缓癌症的一种或多种症状或特征的发作、抑制其的进展、减少其的严重性、减少其的联合疗法的不良作用以及/或减少其的发病率)，该纳米结施包含用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素。
在一些实施例中，包含用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素的所述纳米结构的所述组合物可用于诊断和/或治疗软组织肿瘤。
在一些实施例中，包含用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素的所述纳米结构的所述组合物可用于诊断和/或治疗转移性疾病。
在一些实施例中，施用包含用于成像的一种放射性核素的所述纳米结构的组合物来用于诊断疾病，并且然后施用包含用于放射疗法的一种放射性核素的所述纳米结构的所述组合物来用于治疗软组织肿瘤。
本发明的纳米结构的体内使用要求根据本领域中技术人员熟知的最佳惯例，将它们以药理学上可接受的方式被配制成一种组合物。根据本发明，可将包含这些纳米结构的一种组合物以确保这些纳米结构递送至包含有渗漏的微脉管系统的组织的方式施用至有需要的受试者。这种施用可确保这些纳米结构在血液或淋巴中开始循环。因此优选的施用模式为胃肠外并且确切地静脉注射，然而可考虑其他施用途径，诸如口服、经皮肤、粘膜吸收、腹膜内，头颅内、眼内、硬膜外、鞘内、鼻内、局部、直肠、阴道、肺部途径。肠胃外施用通常要求液体配制品。水是将本发明的纳米结构带入溶液中的优选溶剂，但是可以0.1％-10％添加一种或多种共溶剂或添加剂以改善溶液中的稳定性。可接受的共溶剂是醇类像乙醇或甘油、生物相容聚合物像聚乙二醇或聚乙烯醇、二甲亚砜或N-甲基吡咯烷酮。添加一种或多种渗压调变生器像甘露醇、山梨醇、乳糖、葡萄糖或其他糖或糖醇也可以是有利的。令人希望的是该配制品与体液是等渗的。优选地，用于静脉注射的溶液具有从270-2000mOsm或280-1000mOsm或280-500mOsm或具体地280-300mOsm的重量摩尔渗透压浓度。所述添加剂中的许多还可实现冷冻保护剂的功能，从而增强冷冻干燥后重构的功效。添加电解质以降低注射溶液的生理影响也可以是有利的。优选的电解质可以是钠、钙或和/或镁的无毒盐的组合。调整注射溶液的pH是优选的，并且可考虑适用于注射的任何缓冲液，但是Tris-HCl是优选的。
可直肠施用的配制品或直肠施用配制品可与生物学流体等渗，典型地290mOsm。通过添加小分子渗压调变生器诸如氯化钠或甘露醇，调整渗透势。该配制品具有足以填充所关注的结肠的部分的容积并且可以是自由流动的液体或它可具有粘度，从而使添加剂像高分子量聚乙二醇(PEG)改性以改善处理。它可被配制为泡沫或可发泡的制备物以实现大体积而无需大容量的液体。
在一些实施例中，该组合物被配制用于肠胃外注射。
在一些实施例中，该组合物被配制用于静脉注射。
在一些实施例中，该组合物被配制呈液体的形式诸如滞留型灌肠剂以用于直肠给药。将理解鉴于待治疗的患者，该纳米结构或其组分诸如放射性核素的准确剂量可由医师确定。一般来说，调节剂量和施用以将有效量的本发明的偶联物提供至待治疗的患者。如在此所使用，“有效量”是指引起所希望的生物响应需要的量。如本领域的普通技术人员将理解，有效量可根据此类因素变化，这些此类因素如希望的生物终点、待递送的放射性核素、靶组织、施用途径等。考虑在内的另外因素包括疾病状态的严重性；待治疗的患者的年龄、体重和性别；饮食、施用的时间和频率；放射性核素组合；对放射疗法的耐受/响应。
对于任何组合物，最初可在细胞培养测定或在动物模型通常小鼠、兔、狗或猪中，通过计算估算治疗有效剂量。动物模型还可用于实现希望的施用浓度范围和途径。然后这种信息可被用于确定用于在人类中施用的有用的剂量和途径。可在细胞培养或实验动物中，通过标准药物步骤确定组合物的治疗效果和毒性，例如ED50和LD50。毒性与疗效的剂量比为治疗指数，并且它可以被表示为比率LD50/ED50。
出于任何成像目的，可考虑任何放射性核素；然而，在本发明中，优选满足发射具有合适的半衰期尤其适用于诊断性成像应用的合适的辐射类型的标准的放射性核素。用于诊断应用的理想的放射性同位素是具有相对短的半衰期的那些放射性同位素和具有高贯穿辐射的那些放射性同位素以被成像技术诸如PET和/或SPECT检测。该放射性核素的半衰期必须允许在患者的靶组织中的积聚，同时允许通过非靶组织的清除。成像包括用于诊断、监测治疗的效果或监测用于放射疗法的纳米结构的位置和剂量的成像。将用于成像的放射性同位素并入在纳米结构中具有允许在受试者中纳米结构的体内追踪和剂量测定的优点。例如，可研究这些纳米结构的体内分布和/或消除。更好理解对这些纳米结构的体内分布或消除可用于改变对患者的治疗。例如，更多或更少纳米结构可能需要用在受试者的治疗中。如果该或这些肿瘤中纳米结构的积聚非常好，则需要更少的包含所述放射性核素的所述纳米结构。如果特定患者中的积聚不佳，则可能需要更多纳米结构或主治医生可完全藉助于不同的治疗。
在一些实施例中，将包含用于成像的放射性核素的纳米结构的组合物用于受试者的成像。
在本发明的一些实施例中，所述纳米结构的组合物中用于成像的放射性核素包含呈三价阳离子形式(99mTc3+)的锝-99m并且用于受试者的成像。
在本发明的一些实施例中，所述纳米结构的组合物中用于成像的放射性核素包含用于PET成像的放射性核素并且用于受试者的成像。
在本发明的一些实施例中，所述纳米结构的组合物中用于成像的放射性核素包含镓-68(68Ga)并且用于受试者的成像。
在本发明的一些实施例中，所述纳米结构的组合物中用于成像的放射性核素包含用于SPECT成像的放射性核素并且用于受试者的成像。
在一些实施例中，所使用的成像技术是正电子发射断层术(PET)。
在一些实施例中，所使用的成像技术是单光子发射计算机断层术(SPECT)。
可将任何放射性核素用于放射疗法；然而，在本发明中，优选满足发射具有合适的半衰期，尤其适用于放射疗法应用的合适的辐射类型的标准的放射性核素。用于治疗应用的理想放射性核素是具有低贯穿辐射的那些放射性核素诸如β和α发射器。当发射的呈放射性药品形式的放射性同位素到达靶位点时，发射的能量仅沉积在靶位点并且附近正常组织受到极小辐射。来自不同放射性同位素的发射颗粒的能量和它们在组织中的范围组织以及它们的半衰期将变化，并且最适当的放射性同位素将根据应用、疾病和疾病组织的可及性而不同。
在本发明的一些实施例中，所述纳米结构的组合物中用于放射疗法的放射性核素包含用于放射疗法的放射性核素并且用于治疗受试者。
在本发明的一些实施例中，所述纳米结构的组合物中用于放射疗法的放射性核素包含钇-90(90Y)并且用于治疗受试者。
可将许多放射性核素设想用于组合诊断性成像和治疗目的；然而，在本发明中，满足发射具有合适的半衰期的合适的辐射类型的标准的放射性核素尤其适用于本发明的组合诊断性成像和治疗应用。用于诊断性成像和治疗应用的理想的放射性核素是具有相对低贯穿辐射的那些放射性核素，诸如与具有相对高贯穿辐射以被成像技术诸如PET和/或SPECT检测的放射性核素组合的β和α发射器。还可考虑发射高和低贯穿辐射两者的放射性核素。该放射性核素/这些放射性核素的半衰期必须允许在患者的靶组织中的积聚，同时允许通过非靶组织的清除。
在一些实施例中，将包含用于成像/或治疗的放射性核素的纳米结构的组合物用于受试者的成像/或治疗。
在一些实施例中，将包含所述放射性核素以及用于成像/或治疗的放射性核素的非放射性同位素的纳米结构的组合物用于受试者的成像/或治疗。在一些实施例中，所述纳米结构的组合物中用于成像和/或放射疗法的放射性核素包含用于PET成像和放射疗法的放射性核素并且用于成像和/或放射疗法。
在一些实施例中，所述纳米结构的组合物中用于PET成像和放射疗法的放射性核素包含镓-68(68Ga)和钇-90(90Y)并且用于成像和/或放射疗法。
在一些实施例中，所述纳米结构的组合物中用于成像和/或放射疗法的放射性核素包含用于SPECT成像和放射疗法的放射性核素并且用于成像和/或放射疗法。
在一些实施例中，所述纳米结构的组合物中用于成像和/或放射疗法的放射性核素包含锝-99m(99mTc3+)和钇-90(90Y)并且用于成像和/或放射疗法。
在一些实施例中，所述纳米结构的组合物中用于成像和/或放射疗法的放射性核素包含镥-177(177Lu)并且用于成像和/或放射疗法。
根据本发明的第六方面，多个所述纳米结构提供在一个试剂盒中。这些试剂盒典型地包括本发明的颗粒的使用说明书。说明书可例如包含用于产生本发明的纳米结构和将本发明的结构施用至有此需要的受试者的方案和/或描述关于此的条件等。多个试剂盒通常包括一个或多个器皿或容器，从而可分开包含一些或全部单独组分和试剂。多个试剂盒还可包括用于在商业销售的相对封闭限制中密封单个容器的手段，例如塑料盒。识别器诸如条形码可存在于该试剂盒中或上，或存在于被包括在该试剂盒中的一个或多个器皿或容器中。识别器是用于独特地识别用于质量控制或发明控制的目的的试剂盒。
在本发明的第六主要方面的一些实施例中，本发明涉及一种试剂盒，该试剂盒包含：
-a.多个纳米结构；和
-b.具有6-7.5的pH和500-2000mOsm/kg的重量摩尔渗透压浓度的水性缓冲液，该水性缓冲液包含一种或多种pH调节剂，以及
-c.含有呈阳离子形式的一种放射性核素的组合物。
在所述试剂盒的一些实施例中，所述试剂盒是用于制备包含多种放射性核素的纳米结构，并且所述放射性核素与该试剂盒分开提供。因此所述试剂盒包含：
-a.多个纳米结构和
-b.具有6-7.5的pH和500--2000mOsm/kg的重量摩尔渗透压浓度的水性缓冲液，该水性缓冲液包含一种或多种pH调节剂。
在一些实施例中，根据具体放射性核素的特征，含有该放射性核素的组合物在库存中或从生产厂商递送。
如果该放射性核素是例如正电子发射器64Cu，则所述放射性核素在使用前，呈(冻干)盐或水性溶液的形式，立即直接从回旋加速器设施递送至治疗或诊断的发生地点。在施用含有放射性核素的纳米结构前，混合部分a、b和c并且测试结合的功效，优选地使用该试剂盒提供的简单的试验程序。在施用后，该患者可接受PET-或SPECT扫描。施用后1-24小时，最佳的可视化可完成。
在本文所述的本披露的试剂盒的一些实施例中，该试剂盒包含用于放射疗法的一种放射性核素。
在本披露的试剂盒的一些实施例中，具有多个部分的试剂盒包含用于放射疗法的一种放射性核素，诸如钇-90(90Y)。
在本发明的一些实施例中，该试剂盒包含用于成像的一种放射性核素。
在本披露的试剂盒的一些实施例中，该试剂盒包含用于成像的一种放射性核素，诸如锝-99m(99mTc3+)。
在本披露的试剂盒的一些实施例中，该试剂盒包含用于PET成像的一种放射性核素。
在本披露的试剂盒的一些实施例中，该试剂盒包含用于PET成像的一种放射性核素，诸如镓-68(68Ga)。
在本披露的试剂盒的一些实施例中，该试剂盒包含用于SPECT成像的一种放射性核素。
在本披露的试剂盒的一些实施例中，该试剂盒包含用于SPECT成像的一种放射性核素，诸如锝-99m(99mTc3+)。在上述本披露的试剂盒的一些实施例中，该试剂盒包含用于成像的一种放射性核素诸如锝-99m(99mTc3+)和用于放射疗法的一种放射性核素诸如钇-90(90Y)。
在上述本披露的试剂盒的一些实施例中，该试剂盒包含用于PET成像的一种放射性核素和用于放射疗法的一种放射性核素。
在上述本披露的试剂盒的一些实施例中，该试剂盒包含用于PET成像的一种放射性核素诸如镓-68(68Ga)和用于放射疗法的一种放射性核素诸如钇-90(90Y)。
在上述本披露的试剂盒的一些实施例中，该试剂盒包含用于SPECT成像的一种放射性核素和用于放射疗法的一种放射性核素。
在上述本披露的试剂盒的一些实施例中，该试剂盒包含用于SPECT成像的一种放射性核素诸如锝-99m
(99mTc3+)和用于放射疗法的一种放射性核素诸如钇-90(90Y)。
在上述本披露的试剂盒的一些实施例中，该试剂盒包含用于成像和放射疗法的一种放射性核素诸如Iutetium-177(177Lu)。
实例
实例1a：
聚合1,1-双(三乙氧基硅烷基丙基)-1,1-双(二甲基膦酸基)甲烷(cpd 1)以获得中心部Xa
将Cpd 1(640.8mg，1mmol，如EP2572736A1的实例1中所述合成)溶解于三颈圆底烧瓶中的20ml的80％乙二醇水溶液。通过将真空施加至反应烧瓶并且随后使用氮气填充来使反应混合物脱气。将此步骤重复三次。随后在114℃下搅拌该反应混合物持续24小时。在允许该澄清溶液冷却至室温后，使它通过0.45pm无菌过滤器(颇尔公司(Pall Corporation))过滤。
实例1a1. GPC停留时间：14.16分
·0.5mg/ml白蛋白(来自鸡蛋清)溶液产生尺寸：DLS＝7.0nm和GPC峰值停留时间＝12.52min。
·GPC停留时间-Superose 12 10/300GL，100mM NH4CO3，pH＝7.4，流量1ml/min。
实例1b：缓慢聚合cpd 1以获得中心部Xb
将20ml的中心部Xa与32ml MilliQ水在三颈圆底烧瓶中混合。通过将真空施加至反应烧瓶并且随后使用氮气填充来使反应混合物脱气。将此步骤重复三次。随后在114℃下搅拌该反应混合物持续24小时。将Cpd1(5.126g，8mol)溶解于128ml乙二醇，并且使用注射泵注射到反应烧瓶中至100mM磷的最终浓度。使泵注射设定为200μl/min，选择50号注射器，并且所用的注入器为50ml。将定时器连接至该泵，从而使它每小时仅注射该溶液15min。搅拌该反应混合物并且在122℃的设定温度下加热49h。该反应烧瓶中的实际温度为100℃(当添加了0ml的cpd 1溶液时)、103℃(在添加了50ml的cpd 1溶液后)、106℃(在添加了100ml的cpd 1溶液后)、112℃(在添加了全部cpd 1溶液后)。在允许该澄清溶液冷却至室温后，使用速度5.0的沃森马洛(Watson Marlow)泵使它通过沃特曼(Whatman)玻璃微纤维过滤器(50mm直径，西格玛奥德里奇(Sigma-Aldrich))过滤。
实例1b1. GPC停留时间：14.02分
实例1c：聚合1,1-双(三乙氧基硅烷基丙基)-1,1-双(二甲基膦酸基)甲烷(cpd 1)以获得中心部Xc
将Cpd 1(48.36g，75mmol，如EP2572736A1的实例1中所述合成)溶解于800ml的乙二醇水溶液，并且然后在夹套的2L反应器中用200ml MilliQ水稀释，该夹套的2L反应器装配有循环油温度控制器(休伯(Huber)ministat 240)。通过将真空施加至反应烧瓶并且随后使用氮气填充来使反应混合物脱气。将此步骤重复三次。搅拌该反应混合物并且在120℃下加热33h。在允许该澄清溶液冷却至室温后，使用MilliQ水稀释至2L。使用1M Trizma碱将pH调节至7.4，并且使溶液通过0.2μm无菌急流过滤器(乐基因(Nalgene))过滤。
实例1c1. GPC停留时间：10.28分
DLS流体动力学直径：15.3nm
·0.5mg/ml白蛋白(来自鸡蛋清)溶液产生尺寸：
DLS＝7.0nm和GPC峰值停留时间＝12.52min。
GPC停留时间-Superose 12 10/300GL，50mM NH4CO3，pH＝7.4，流量1ml/min。
实例2：将聚(氧化乙烯)-硅烷的外周部添加至中心部X。
通用程序：将中心部X的80％乙二醇水溶液(20ml，100mM P)放置在三颈圆底烧瓶中，并且通过三次真空-氮循环使该溶液脱气。随后搅拌溶液并且加热至114℃。然后，经由注射泵添加如以下单个实例2a-e中详细说明的外周部的三烷氧基硅烷-PEG前体溶液。使泵注射设定为150μl/min，选择50号注射器，并且所用的注入器为5ml。搅拌该反应混合物并且在114℃下加热6h。
实例2a：外周部衍生自2-[甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基]三甲氧基硅烷，6-9EG-单元
使用注射泵，将由2-[甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基]三甲氧基硅烷(90％，6-9EG-单元，508μl，1mmol，656mM)的1016μl 100％乙二醇溶液组成的溶液注射在反应混合物中至46.4mM的最终浓度。
实例2a1. GPC停留时间(产物)：14.27min
实例2b：外周部衍生自甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基三甲氧基硅烷；90％9-12EG-单元
使用注射泵，将甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基三甲氧基硅烷(90％9-12EG-单元，616μl，1mmol，541mM)的1232μl 100％乙二醇溶液注射在反应混合物中至45.8mM的最终浓度。
实例2b1. GPC停留时间(产物)：14.37min
实例2b2. GPC停留时间(产物)：14.65min
2c.预示实例：外周部衍生自甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基三甲氧基硅烷；
16EG-单元。
使用注射泵，将溶解于26ml乙二醇和1,4二噁烷(11:15)的混合物中的甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基三甲氧基硅烷的溶液；16EG-单元(1mmol，38mM)注射在反应混合物中至21.7mM的最终浓度。在这种情况中，搅拌该反应混合物并且在114℃下加热24h。
实例2d：外周部衍生自甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基三甲氧基硅烷；44EG-单元。
使用注射泵，将溶解于26ml乙二醇和1,4二噁烷(11:15)的混合物中的甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基三甲氧基硅烷的溶液；44EG-单元(2.133g，1mmol，38mM)注射在反应混合物中至21.7mM的最终浓度。在这种情况中，搅拌该反应混合物并且在114℃下加热24h。
GPC停留时间(产物)：13.05min
实例2e：外周部衍生自甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基三乙氧基硅烷，44EG-单元。
使用注射泵，将溶解于26ml乙二醇和1,4二噁烷(11:15)的混合物中的甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基三乙氧基硅烷，44EG-单元(2.175g，1mmol，38mM)注射在反应混合物中至21.7mM的最终浓度。使泵注射设定为150μl/min，选择50号注射器，并且所用的注入器为50ml。在这种情况中，搅拌该反应混合物并且在114℃下加热24h。
GPC停留时间(产物)：13.16min
2f.预示实例：外周部衍生自甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基三甲氧基硅烷；
44EG-单元和2-[甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基]三甲氧基硅烷；6-9EG-单元的组合
将中心部X的80％乙二醇水溶液(20ml，100mM P)放置在三颈圆底烧瓶中，并且通过将真空施加至该反应烧瓶并且随后填充氮气来使该溶液脱气。将此步骤重复三次。随后搅拌该溶液并且加热至114℃的温度。然后使用注射泵，将溶解于26ml乙二醇:1,4二噁烷(11:15)的混合物中的甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基三甲氧基硅烷的溶液；44EG-单元(2.133g，1mmol，38mM)注射在反应混合物中至21.7mM的最终浓度。泵注射设定应当为150μl/min，选择50号注射器，并且所用的注入器为50ml。搅拌该反应混合物并且在114℃下加热24h。使用注射泵，将2-[甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基]三甲氧基硅烷(90％，6-9EG-单元，254μl，0.5mmol，656mM)的508μl 100％乙二醇的溶液注射在反应混合物中至10.7mM的最终浓度。泵注射设定应当为150μl/min，选择50号注射器，并且所用的注入器为5ml。搅拌该反应混合物并且在114℃下加热6h。
实例3：硅胶处理纳米结构以移除粘着但非共价地结合至这些纳米结构的外周部单体。
将来自实例2b的纳米结构放置在三颈圆底烧瓶中，并且该溶液通过三次真空-氮循环被脱气。随后搅拌该溶液并且加热至114℃的温度。增加该氮气流以产生轻微向外的压力，并且将250mg的硅胶(孔径尺寸60A，颗粒尺寸40-63μm，西格玛奥德里奇)添加至该三颈圆底烧瓶。搅拌该反应混合物并且在114℃下加热1h。在允许该澄清溶液冷却至室温后，使它通过0.45μm无菌过滤器(颇尔公司(Pall Corporation))过滤。
试验1：0.37mmol cpd 1.1.79mmol PEG9-12.来自ICP 3.39的预期的Si/P比率。来自ICP 1.71的最终Si/P比率，从而指示添加的PEG的70％被移除。清除336mol％PEG。142％mol PEG剩余。
试验2：1.12mmol cpd 1.1.79mmol PEG9-12.来自ICP 1.80的预期的Si/P比率。来自ICP 1.45的最终Si/P比率，从而指示添加的PEG的44％被移除。清除70mol％PEG。90mol％PEG剩余。
实例4：超滤根据实例2合成的纳米结构
使用MilliQ H2O(20ml)稀释来自实例2的纳米结构的溶液。使用1M Tris碱将pH从pH 2调节至pH 7.0-7.5。将该溶液转移至300kDa自旋过滤器(20，赛多利斯(Sartorius))并且在3500rpm和25℃下离心30min。将收集的渗透物转移至50kDa自旋过滤器(密理博(Millipore))并且在3500rpm和25℃下离心30min以移除游离的PEG-硅烷单体和未附接至这些纳米结构的小交联的PEG-硅烷低聚物。进行MilliQ水的重复添加和收集的渗余物的过滤。每次添加后的离心时间分别为15min、10min、5min、5min以及5min。
试验1：1.12mmol cpd 1.1.80mmol PEG9-12.来自ICP 1.806的预期的Si/P比率。来自ICP 1.646的最终Si/P比率，从而指示添加的PEG的20％被移除。清除32mol％PEG。129％mol PEG剩余。洗涤后收率(来自ICP):P:20.7％。
GPC停留时间(产物)：12.82min
试验2：1.12mmol cpd 1.1.80mmol PEG9-12.来自ICP 1.806的预期的Si/P比率。来自ICP 1.634的最终Si/P比率，从而指示添加的PEG的21％被移除。清除34mol％PEG。127％mol PEG剩余。洗涤后收率(来自ICP):P:29％。
GPC停留时间(产物)：13.20min
实例4b.含有纳米结构的溶液的超滤和渗滤
使用5L MilliQ水稀释根据实例1c合成的1L的纳米结构。使含有纳米结构的溶液通过切向流过滤，穿过300kDa Centramate T系列盒(颇尔)过滤并且在100kDa CentramateT系列盒(颇尔)上收集。
4b1:75mmol cpd 1.过滤后收率(来自ICP):P:27.5％。
GPC停留时间(产物)：10.32min
DLS流体动力学直径：12.7nm
实例5：纳米结构的钇-89装载和通过超滤的纯化。
将氯化钇六水合物(521.8mg，1.72mmol)溶解在10ml MilliQ水中至172mM的浓度。搅拌根据实例4所述的10ml超滤纳米结构的溶液并且在搅拌下将600μl的172mM氯化钇六水合物溶液添加在100μl等分试样中。允许该溶液在室温下混合24h。随后将该溶液转移至300kDa自旋过滤器(20，赛多利斯)并且在3500rpm和25℃下离心30min。将收集的渗透物转移至100kDa自旋过滤器(密理博)并且在3500rpm和25℃下离心30min以移除任何游离的钇离子。添加MilliQ水并且在3500rpm和25℃下将该收集的渗余物的过滤进行5min。该收集的渗余物的最终体积是约5ml。
1.12mmol cpd 1.1.80mmol PEG9-12.0.114mmol Y.洗涤后收率(ICP)P:46.9％Y:45.9％。实例4中洗涤后总收率P和5:12.9％。
添加Y后GPC峰值。GPC停留时间：10.58min(产物)，18.54min(盐)
超滤后GPC峰值。GPC停留时间：10.76min(产物)。18.54min处峰值高度减少，从而指示99％的游离钇离子被移除。
实例6：在氯化钙的存在下纳米结构的钇-89装载和通过超滤的纯化。
将氯化钇六水合物(521.8mg，1.72mmol)溶解在10ml MilliQ水中至172mM的浓度。将氯化钙(190.9mg，1.72mmol)溶解在10ml MilliQ水中至172mM的浓度。将116μl(19.7μmolCa)的172mM氯化钙溶液添加至根据实例4所述的10ml超滤纳米结构的溶液，并且将该混合物搅拌并且加热至56℃。在搅拌下添加175μl(30.1μmol)的172mM氯化钇六水合物溶液。允许该溶液在56℃下混合1h。在允许该澄清溶液冷却至室温后，将该溶液转移至300kDa自旋过滤器(20，赛多利斯)并且在3500rpm和25℃下离心30min。
将收集的渗透物转移至100kDa自旋过滤器(密理博)并且在3500rpm和25℃下离心30min以移除任何游离的钇离子。添加MilliQ水并且在3500rpm和25℃下将该收集的渗余物的过滤进行5min。该收集的渗余物的最终体积是约5ml。
(相比于添加的起始材料)超滤后的收率(来自ICP)：P：5.8％。Si：6.2％。Y：23.9％。
添加Y后GPC峰值。GPC停留时间：11.00min(产物)，18.68min(盐)
超滤后GPC峰值。GPC停留时间：10.98min(产物)，18.57min(盐)。18.57min处峰值高度减少，从而指示96％的游离钇离子被移除。
实例7：将其他金属离子装载至纳米结构X。
实例7a：将镥装载至纳米结构X。
使用18ml MilliQ水稀释根据实例2a的纳米结构的溶液(18ml，1.22mmol P)。将氯化镥六水合物(669.8mg，1.72mmol)溶解在10ml40％乙二醇水溶液中至172mM的浓度。将氯化镥溶液(568μl，97.7μmol)添加至该纳米结构Xb并且在室温下搅拌24h。pH＝1.93。使用1MTris碱将pH调节至7.31。将该澄清溶液转移至300kDa自旋过滤器(20，赛多利斯)并且在3500rpm和25℃下离心30min。将收集的渗透物转移至100kDa自旋过滤器(密理博)并且在3500rpm和25℃下离心30min以移除任何游离的镥离子。进行MilliQ水的重复添加和收集的渗余物的过滤。每次添加后的离心时间分别为5min、5min、3min、3min以及3min。该收集的渗余物的最终体积是约6ml。
组成(ICP，摩尔比率)：P/Lu＝7.04，P/Si＝1.53，Si/Lu＝10.79。收率(百分比)：P＝17.1，Lu＝29.6。
GPC停留时间：11.42min(产物)，18.69min(盐)。
实例7b：将铀装载至纳米结构X。
使用72ml MilliQ水稀释根据实例2b的纳米结构的溶液(72ml，5.53mmol P)(pH＝2.32)。将6ml的这种溶液与2wt％的醋酸氧铀(21.8μmol)一起在室温下搅拌18h。使用6mlMilliQ水稀释该溶液。将该澄清溶液转移至300kDa自旋过滤器(20，赛多利斯)并且在3500rpm和25℃下离心30min。将收集的渗透物转移至50kDa自旋过滤器(密理博)并且在3500rpm和25℃下离心30min以移除任何游离的铀离子。进行MilliQ水的重复添加和收集的渗余物的过滤。每次添加后的离心时间分别为15min、10min、5min、5min以及5min。该收集的渗余物的最终体积是7ml。
GPC停留时间：13.11min(产物)
实例7c：将钡装载至纳米结构X。
使用1M Tris碱将根据实例2a的纳米结构Xa的溶液(20ml，2mmol P)的pH调节至5.15。将该溶液放置在反应烧瓶中，并且通过将真空施加至反应烧瓶并且随后使用氮气填充来脱气。将此步骤重复三次。将硝酸钡(38.4mg，146.9μmol)溶解在0.847ml 40％乙二醇水溶液中至173mM的浓度。将硝酸钡溶液(847μl，146.9μmol)添加至该纳米结构Xa并且在室温下搅拌112h。随后将该溶液加热至100℃，并且使用注射泵注射交联剂正硅酸乙酯(669μl，3.0mmol)的1831μl的混合物(乙二醇:99.5％乙醇(4mol:5mol))溶液。将定时器连接至该泵，从而使它每2小时仅注射该溶液15min。使泵注射设定为150μl/min，选择100号注射器，并且所用的注入器为2ml。搅拌该反应混合物并且在100℃下加热48h，然后114℃下24h。在冷却至室温后，使用25mlMilliQ水稀释该澄清溶液。pH＝3.44。使用1M Tris碱将该pH调节至7.06。将该溶液转移至100kDa自旋过滤器(密理博)并且在3500rpm和25℃下离心60min。将收集的渗透物转移至10kDa自旋过滤器(密理博)并且在3500rpm和25℃下离心30min以移除游离的钡离子。进行MilliQ水的重复添加和收集的渗余物的过滤。每次添加后的离心时间分别为30min、30min、15min、15min以及15min。该收集的渗余物的最终体积是17ml。
组成(ICP，摩尔比率)：Si/P＝1.42，P/Ba＝10.67，Si/Ba＝15.12。
GPC停留时间：14.26min(产物)
实例7d：将镓装载至中心部Xc。
使用MilliQ水将根据实例1c的纳米结构的溶液(5ml，0.324mmol P)稀释至64.74mM P。将镓标准(1000mg/L，Fluka)溶解在MilliQ水中至3.2mM的浓度。将镓溶液(920μl，13.2μmol)添加至该中心部Xc并且在室温下搅拌1h。使用1M Tris碱将该pH调节至7.4。将该澄清溶液转移至10kDa自旋过滤器(20，赛多利斯)并且在3500rpm和25℃下离心15min。将MilliQ水添加至该渗余物，并且对该收集的渗余物进行过滤。之后的离心时间为15min。该收集的渗余物的最终体积是约3ml。
组成(ICP，摩尔比率)：P/Ga＝27.47，P/Si＝0.926，Si/Ga＝29.67。
收率(百分比)：P＝100％，Ga＝80％。
GPC停留时间：10.23min(产物)，19.17min(盐)。
实例8a：对含钇-89的纳米结构的稳定性测量
使用MilliQ水将含钇的纳米结构稀释至1mM钇的浓度。将150μl纳米结构溶液与150μl 1mM EDTA 50mM Tris-HCl pH 7.5混合并且允许在室温下静置1h。移除该混合物的100μl并且标记XXX-前。将剩余的200μl溶液放置于0.5ml Amicon 10kDa自旋过滤器中并且在13.4krpm下离心10min。移除渗透物中的100μl并且标记XXX-后。通过ICP-AES测量样品xxx-前和xxx-后post中的钇浓度。使用以下等式计算钇稳定性，其中计算的稳定性是指在EDTA处理后剩余在纳米结构中的钇％。
根据Xb-2a的纳米结构。钇稳定性94.6％。
根据Xc的纳米结构。钇稳定性98.85±0.75％
实例8b：对含镓-89的纳米结构的稳定性测量
稳定性测量的步骤与实例8a中相同。根据Xc的纳米结构。镓稳定性91.9±2.8％。
实例9：根据实例1、2、4、5、7的纳米结构的特征
表2.
注意：
·0.5mg/ml白蛋白(来自鸡蛋清)溶液产生尺寸：DLS＝7.0nm(150mM NaCl中的白蛋白，获自体积psd的流体动力学直径)和GPC峰值停留时间＝12.52min。纳米结构的流体动力学直径获自根据蛋白质标准校正的GPC停留时间。
·Mol％PEG从ICP Si/P比率(Mol％PEG＝(Si/P比率-1)·2·-100％)获得
实例10：粘度
根据实例2b的具有一个外周部的纳米结构Xb的溶液装载有5.9mM钇，其中装载量为10P/Y。在毛细管粘度计中测量的粘度。装载钇的纳米结构所测量的粘度为1.603±0.070mPa.s。
实例11：cpd 1交联以形成裸(naked)纳米结构和在加热后PEG-硅烷外周部的化学改性的证据。
实例11a：FTIR指示在加热后cpd 1的化学改性
如在实例1中，将Cpd 1的80％乙二醇水溶液在114℃下加热20h并且在若干个时间点通过傅里叶变换红外光谱学进行分析。将FTIR峰值归一化以给出在898cm-1处峰值的相等的峰值高度(C-C烃骨架振动)。用于硅氧烷基团的相关峰值波数为1101cm-1(Si-OEt)、1070cm-1(Si-OEt)、954cm-1(Si-OEt)以及835cm-1(Si-OH)。观察到所有这些峰值的峰值强度随时间降低，从而指示乙氧基硅烷基团的数目和羟基硅烷基团的数目的降低，这与以形成交联聚合物网络的cpd 1的交联一致。在完成交联后，剩余25％-35％未反应的乙氧基硅烷基团以及小部分的羟基硅烷，这对应于390％-450％的交联程度。见图9。
用于膦酸酯基基团的相关峰值波数为1246cm(R-P＝O(OCH3)2P-O振动)、1023cm-1(P-OMe)、1013cm-1(P-OH)、791cm-1(P-OMe)以及757cm-1(P-OMe)。观察到所有这些峰值的峰值强度随时间降低，从而指示甲氧基膦酸酯基基团的数目降低。1013cm-1处的峰值与硅烷峰值重叠，并且因此指示羟基膦酸酯基基团的存在，但它们不可能被量化。在完成交联后，剩余10％-50％未反应的甲氧基膦酸酯基基团。见图10。
实例11b：FTIR指示在加热后PEG-硅烷单体的化学改性。
将PEG-硅烷单体2-[甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基]三甲氧基硅烷；90％6-9EG-单元(PEG6-9)和甲氧基(聚亚乙基氧基)丙基三甲氧基硅烷；90％9-12EG-单元(PEG9-12)的FTIR光谱与在114℃下加热7h的PEG-硅烷单体的80％乙二醇水溶液的FTIR光谱进行对比。FTIR光谱显示化学上这些物质在波数1093cm-1(Si-O-Si)、1083cm-1(Si-O-CH3)、1040cm-1(Si-O-Si)以及848cm-1(Si-OH)下的峰值不同。当加热PEG-硅烷单体时，峰值在1093cm-1和1040cm-1处出现，从而表明开链硅氧烷Si-O-Si基团的存在。在加热的PEG-硅烷单体中848cm-1处峰值的出现指示Si-OH基团的存在，而在加热后1083cm-1处峰值的消失表明PEG-硅烷单体中Si-OCH3甲氧基硅烷基团的损失。Si-OCH3甲氧基硅烷基团的这个消失和Si-O-Si基团的出现从形成至该中心部的共价键的PEG-硅烷所期望的。参见图11和图12
实例12：装载有铀的纳米结构X的TEM成像
使用MilliQ水将这些纳米结构稀释30x，并且将3μl的样品施加在已经受辉光放电的碳400目铜载网上。使用UAR-EMS将样品阴性地染色。随后，使用超纯水洗涤这些载网，并且使用以100keV加速电压运行的FEI Tecnai 10电子显微镜成像。使用2kx2k Veleta CCD相机(奥林巴斯(Olympus)软成像系统)获得图像。观察到若干具有大于8nm的直径的球形纳米结构。这些纳米结构含有一个中心部(黑色核心)和一个外周部(白色环)。参见图13
实例13：体内：小鼠模型中的药物代谢动力学研究。
在5s的期间内，将纳米结构X溶液以20μmol Y/kg或20μmol Lu/kg和10ml/kg静脉内*施用至小鼠(N＝2/测试项目)。在施用后，使动物经受血液采样。在实验结束后，收集肾和肝。针对钇或镥和硅含量，通过ICP-AES分析注射的纳米结构溶液、血浆样品和消化组织样品。
表3.
*使用血液，这些溶液被配制为中性(pH 7.4)、电解质平衡(1.4当量添加的CaCl2/当量Y)以及等渗的(添加甘露醇)。**由于实验的不确定性，注射剂量％超过100％
含有缺少外周部的纳米结构的阴性对照样品显示了外周部对于在血液中获得长循环时的重要性。
表4.
*使用血液，这些溶液被配制为中性(pH 7.4)、电解质平衡(1.4当量添加的CaCl2/当量Y)以及等渗的(添加甘露醇)。
仅一小部分的纳米结构X分布至肾。
实例14：大鼠模型中的分泌研究
调研大鼠中静脉注射后纳米结构X溶液的分泌模式。在20s的期间内，以10μmol Y/kg和3.3ml/kg静脉内施用纳米结构溶液。然后将这些大鼠放到分隔的代谢笼中24h(N＝3)或72h(N＝3)。将两个动物用作对照动物并且不给药。在整个研究中，每24h收集尿和排泄物。在尿和排泄物采样后，收集剩余在膀胱中的尿和剩余在结肠和肠中的排泄物。针对钇、硅和磷含量，通过ICP-AES分析所注射的纳米结构溶液。针对钇和硅含量，通过ICP-AES分析尿和排泄物样品。
表5.
纳米结构X主要经由排泄物分泌，其中极少经由尿分泌。
15.预示性实例.使用锕-225(225Ac)、铜-62(62Cu)、铜-64(64Cu)、铜-67(67Cu)、镓-67(67Ga)、镓-68(68Ga)、钬-166(166Ho)、铟-111(111In)、铅-212(212Pb)、镥-177(177Lu)、镭-223(223Ra)、铼-186(186Re)、铼-188(188Re)、铷-82(82Rb)、钐-153(153Sm)、锶-89(89Sr)、锝-99m(99mTc3+)、铊-201(201Ti)、钍-227(227Th)、钇-86(86Y)、钇-90(90Y)或锆-89(89Zr)的纳米结构的放射性装载。
制备20ml的空纳米结构Xb(起始材料2mmol P)，该空纳米结构Xb具有根据实例2b的外周部，根据实例5在300kDa与50kDa之间超滤并且具有使用1M Tris碱被调节至7.0-7.5的pH。将纳米结构溶液稀释至20mM P。通过将143.8ng钇-90溶解在4ml MilliQ水中制备0.4μM阳离子的钇-90溶液。通过以下制备0.4μM阳离子的镥-177水溶液：将283.2ng镥-177溶解在4ml MilliQ水(或0.4μM阳离子的锕-225(225Ac)、铜-62(62Cu)、铜-64(64Cu)、铜-67(67Cu)、镓-67(67Ga)、镓-68(68Ga)、钬-166(166Ho)、铟-111(111In)、铅-212(212Pb)、镭-223(223Ra)、铼-186(186Re)、铼-188(188Re)、铷-82(82Rb)、钐-153(153Sm)、锶-89(89Sr)、锝-99m(99mTc3+)、铊-201(201TI)、钍-227(227Th)、钇-86(86Y),或锆-89(89Zr))中。
通过以下制备混合的纳米结构+放射性核素溶液1和2：使用磁性搅拌棒，分别在室 温或在50℃下，将4ml的空纳米结构(20mM P)与4ml的放射性核素溶液(0.4μM)混合。
因此该混合溶液将含有10mM P和0.2μM放射性核素(50000P/放射性核素)。
如下过滤每个溶液：在1h后，使用300kDa自旋过滤器(20，赛多利斯)，在3500rpm和25℃下离心30min来过滤该纳米结构。将该渗透物转移至10kDa自旋过滤器(密理博)并且在3500和25℃下离心30min。进行MilliQ水的重复添加和收集的渗余物的过滤。每次添加后的离心时间分别为10min、10min以及10min。使用MilliQ水将剩余渗余物稀释至4ml。
16.预示性实例.对含锕-225(225Ac)、铜-62(62Cu)、铜-64(64Cu)、铜-67(67Cu)、镓-67(67Ga)、镓-68(68Ga)、钬-166(166Ho)、铟-111(111In)、铅-212(212Pb)、镥-177(177Lu)、镭-223(223Ra)、铼-186(186Re)、铼-188(188Re)、铷-82(82Rb)、钐-153(153Sm)、锶-89(89Sr)、锝-99m(99mTc3+)、铊-201(201TI)、钍-227(227Th)、钇-86(86Y)、钇-90(90Y)或锆-89(89Zr)的纳米结构的稳定性测量
针对根据实例15的每种纳米结构X/放射性核素溶液，混合250μl溶液与250μlMilliQ水或大鼠血浆并且在室温下温育6h或24h(来自实例15的每种溶液，4个样品)。在温育后，针对每个样品，移除该混合物中的100μl并且标记xxx-前。将200μl溶液放置在0.5mlAmicon 10kDa自旋过滤器中并且在13.4krpm下离心10min。移除该渗透物中的100μl并且标记xxx-后。在xxx-前和xxx-后中测量α放射、β放射或γ放射。使用以下等式计算放射性核素稳定性(在过滤后剩余在纳米结构中的放射性核素的百分比)。
17.预示性实例.使用90Y装载的纳米结构的实体瘤的治疗
在能够满足用于使用非密封的放射源并且根据国家规范许可的治疗的标准的设备上进行使用放射性核素的疗法。涉及制备和施用步骤的人员应当具有使用放射性核素的资格和适当的授权。用于制备和施用放射性核素的所有一次性设备应当作为放射废物处理，并且将剩余的放射性核素放回放射性衰变的经授权的接收者。
装载有放射物质(radioloaded)的纳米结构的制备：制备这些纳米结构的人员应当佩戴塑料手套、一次性防水外长衣和护目用具。使用至少1cm-厚的有机玻璃或装载铅的有机玻璃防护罩，将镊子和夹子作为用作夹持工具，进行制备步骤。将纳米结构作为试剂盒提供，该试剂盒包含用于产生单个剂量的装载有90Y的纳米结构所需的非放射性组分以及在瓶中的配制的缓冲液和空的反应小瓶。根生产厂家的规定，分别获得该放射性组分，无载体的药物级90Y。根据该试剂盒提供的详细说明，在所提供的空反应小瓶中，将该无载体90Y添加至这些纳米结构和缓冲液。无菌技术应用在制备的所有阶段。在装载后，将这些纳米结构储存在2℃-8℃并且在8小时内施用。
施用：在施用该装载有放射物质的纳米结构前，测量用于施用的溶液的活性。将装载有90Y的纳米结构作为静脉注入物直接通过三通阀管线或施用防护的远程输注系统施用。使用了管线过滤器。在输注后，使用至少10ml的氯化钠(0.9％)溶液冲洗该管线以确保放射性药剂的全部剂量的施用。在完成输注并且对副作用进行足够时间(20-30分钟)的观察后，让患者离开。由于注射的放射性核素的短的半衰期，在施用后不久患者可离开而不对他们附近的那些人造成显著危险。
18.预示性实例.使用装载有99mTc3+的纳米结构的实体肿瘤的诊断性成像
以类似于用于放射疗的装载有90Y的纳米结构的制备和施用的无菌方式，进行用于γ成像的作为试剂盒供应的装载有99mTc3+的纳米结构的制备和施用。然而，当处理发射γ的放射性核素时，某些预防措施和规范适合于患者和人员安全指标引导。将所制备的装载有99mTc3+的纳米结构作为静脉导管输注注射，之后使用生理盐水冲洗。在注射后1-12小时后，进行成像。
实例19：体内实验，Y至肿瘤的局部化。
将根据实例Xb-2b的纳米结构以10μmol Y/kg*和2.5ml/kg静脉内施用至小鼠(N＝3)，这些小鼠先前已使用永生化肿瘤细胞系PC-3接种。这些肿瘤的直径为约7mm。在24h后，杀死动物并且收集这些肿瘤。针对钇、硅和磷含量，通过ICP-AES分析试注项目。针对钇和硅含量，通过ICP-AES分析消化的肿瘤样品。在24h后，在肿瘤中发现Y的注射剂量的0.8％的一部分。
*使用血液，这些溶液被配制为中性(pH 7.4)、电解质平衡(1.4当量添加的CaCl2/当量Y)以及等渗的(添加甘露醇)。
20.预示性实例.具有基于聚乙烯亚胺的分支中心部的纳米结构的制备，其中DOTA作为螯合基团的并且聚(乙二醇)作为外周部。
将m-PEG-COOH(平均Mw 5000g/mol，约100个单体单元，100mg，20μmol)溶解在水(2ml)中，此后添加N-羟基硫代琥珀酰亚胺钠盐(Mw 217g/mol，10mg，46μmol)和N-(3-二甲基氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺盐酸盐(Mw 192g/mol，10mg，52μmol)。留置该反应混合物搅拌2天。然后将聚乙亚胺添加至此溶液(在水中按重量计50％，Mw 300 000，在pH 7下流体动力学直径测量为34nm，对应于一种纳米结构的3631nm2的“表面面积”，因此用于1PEG/nm2的覆盖，需要5nmol(＝1.5mg)的PEI)。留置该反应混合物搅拌2天。添加DOTA-单-NHS-三(t-Bu酯)HPF6盐(Macrocyclics，USA，Mw 815，0.8mg，1μmol)并且将该混合物再搅拌2天。测量该材料的ζ电位并且如果添加希望的少量的琥珀酐，直到ζ电位接近零。
实例21：放射性90Y结合至根据实例2a的纳米结构。
将钇-90作为150μL的水溶液递送并且为了达到可接受的放射性活度水平，使用400mL 0.4μM在水中的钇-89稀释此溶液。认为此稀释不干扰实验结果。将此溶液中的4mL溶液与4mL的根据实例2b的纳米结构的ta溶液以20mM磷的浓度混合。将此进行两次，随后将一个混合物在室温(r.t.)下搅拌1小时(溶液1)，并且将另一个在50℃下搅拌1小时(溶液2)。对于两个溶液，均测量β辐射。为此，采取100μL的等分试样并且稀释至20mL以得到适当的放射水平以用于可靠的测量。这些结果显示在表6中。
表6.这些混合溶液的β放射
溶液 活性
溶液1 3.19x 105cpm
溶液2 3.32x 105cpm
使用15mL 10kDa自旋过滤器过滤两个溶液。由于实际限制，将溶液在1000g下过滤1小时，移除渗透物并且将该渗余物稀释至15mL并且进行另一次过滤。还在1000g下进行此次过滤并且在20分钟后判断完成。将此最后洗涤和过滤步骤重复三次。在过滤后，将剩余溶液稀释至4mL并且再次采取100μL的等分试样，稀释至20mL，并且测量β辐射。测量的活性显示在表7中。
表7.过滤后β辐射
溶液 活性 已被校正的活性
溶液1 5.05x 105cpm 2.59x 105cpm
溶液2 5.99x 105cpm 3.04x 105cpm
这些溶液是表6中的溶液的浓缩两倍，因此为了对比，将活性除以二。比表6中的溶液1晚128分钟，进行溶液1的测量，因此关于钇-90的快速衰变，数字应当被校正为2.59x105cpm。这是原始溶液的81.2％。比表1中的原始溶液晚88分钟，进行溶液2的测量，并且在此校正的活性为3.04x 105cpm。这是原始溶液的91.3％。还测量空白试验，该空白试验为55.1cpm并且因此判断可忽略不计。
在随后的一天，通过将250μl的溶液1或2添加至250μl水或人血浆制作8个混合物。然后将这些混合物温育6h或24h并且如表8中所示标记。
表8.钇-90和纳米颗粒的不同制备溶液
在温育后，移除100μL并且稀释至20mL以获得用于预过滤测量的样品。将300μL的混合物通过0.5mL Amicon 10kDa自旋过滤器过滤。还采取100μL的过滤物并且稀释至20mL以获得过滤后样品。测量所有样品并且将结果示于表9中。然后可计算每个溶液的放射性同位素稳定性并且也给出。
表9.过滤前后放射的测量和之后的稳定性
如表9中所示，过滤后与过滤前样品之间的差别非常大。在几乎一切情况中，计算的放射性同位素稳定性接近100％。在相互1小时内，测量这些过滤前和过滤后样品并且不是衰变调节的。仅对于溶液2a，在过滤后样品中测量一些显著活性；对此异常无解释，并且好像是测量误差。然而，甚至此例外给出了99.6％的放射性同位素稳定性。
放射性同位素钇-90作为来自珀金埃尔默(Perkin Elmer)的在0.05M HCl中的氯化钇(III)获得。比活性为500Ci/mg。冷氯化钇(III)购自西格玛奥德里奇。使用贝克曼(Beckman)LS 6500液体闪烁计数器量化β辐射。使样品运行20分钟并且给出两次运行的平均值。
具体实施方式
1.一种球形纳米结构，该球形纳米结构具有8-100nm的流体动力学直径(Dh)，包含一个中心部和一个外周部，并且其中所述中心部具有6-90nm的计算直径(Dc)并且所述外周部具有使得Dh＝Dc+2Tp或Tp＝(Dh-Dc)/2)的估算厚度(Tp)，
其中所述中心部包含：
(i)一种交联聚合物框架，该交联聚合物框架包含多个单体残基，其中这些单体残基中按数目计至少30％已交联，从而形成该交联聚合物框架和/或
(ii)一种分支聚合物框架，该分支聚合物框架包含多个单体残基，其中分支点的数目为多个单体残基的数目的至少30％
其中所述中心部包含螯合基团，其中这些螯合基团中至少4个允许至少一个多电荷阳离子的螯合，其中所述螯合基团独立地选自下组，该组由以下各项组成：-COOR1、-P＝O(OR1)(OR2)和-S(＝O)2OR1，其中R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基，
并且其中所述外周部包含共价地附接至该中心部的一种合成聚合物材料，其中该合成聚合物材料是亲水和生物惰性以及电中性或两性离子。
2.根据实施例1所述的球形纳米结构，其中
(i)一种交联聚合物框架，该交联聚合物框架包含多个单体残基，其中这些单体残基中按数目计至少50％已交联，从而形成该交联聚合物框架和/或
(ii)一种分支聚合物框架，该分支聚合物框架包含多个单体残基，其中多个分支点的数目为多个单体残基的数目的至少50％。
3.根据实施例1或2所述的球形纳米结构，其中R1和R2独立地是负电荷、H或甲基。
4.根据实施例1-3中任一项所述的球形纳米结构，具有8-50nm的流体动力学直径。
5.根据实施例1-4中任一项所述的球形纳米结构，具有8-20nm的流体动力学直径。
6.根据实施例1-5中任一项所述的球形纳米结构，其中该流体动力学直径Dh为8-20nm，该中心部的该估算直径Dc为6-15nm并且该外周部的厚度为1-2.5nm。
7.根据实施例1-6中任一项所述的球形纳米结构，其中所述螯合基团包含孪位双膦酸酯基基团。
8.根据实施例1-7中任一项所述的球形纳米结构，其中所述螯合基团包含孪位双膦酸酯基基团，这些孪位双膦酸酯基基团彼此独立地作为
>C(P＝O(OR1)(OR2))2并入，
其中：
R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基，并且
>C表示连接至或形成所述交联或分支聚合物框架的一部分的碳原子。
9.根据实施例1-7中任一项所述的球形纳米结构，其中所述螯合基团包含众多的膦酸酯基基团
-P＝O(OR1)(OR2)，其中R1和R2独立地选自负电荷、H、烷基或芳基，其条件是当R1或R2中至少一个是H，所得膦酸被离子化至取决于pH的程度。
10.根据实施例1-9中任一项所述的球形纳米结构，包含膦酸酯，其中这些膦酸酯是游离膦酸酯与所述膦酸酯的甲基酯的混合物。
11.根据实施例1-10中任一项所述的球形纳米结构，其中该交联聚合物框架衍生自聚乙烯。
12.根据实施例1-10中任一项所述的球形纳米结构，其中该交联聚合物框架衍生自聚苯乙烯。
13.根据实施例1-10中任一项所述的球形纳米结构，其中该交联聚合物框架衍生自聚丙烯酸。
14.根据实施例1-10中任一项所述的球形纳米结构，其中该交联聚合物框架衍生自一种烃网络。
15.根据实施例14所述的球形纳米结构，其中该烃网络包含交联聚乙烯。
16.根据实施例14所述的球形纳米结构，其中该烃网络包含交联聚苯乙烯。
17.根据实施例1-16中任一项所述的球形纳米结构，其中所述中心部包含一种均聚物，其中该单体中存在具有用于交联的潜能的6个基团，这对应于添加的交联剂的600％，并且它们中的2-5个实际形成交联，这对应于200％-500％完成交联。
18.根据实施例1-16中任一项所述的球形纳米结构，其中添加的交联剂的百分比为30％-100％。
19.根据实施例1-16或17中任一项所述的球形纳米结构，其中完成的交联程度为30％-100％。
20.根据实施例1-16中任一项所述的球形纳米结构，其中完成的分支程度为30％-100％。
21.根据实施例1-16中任一项所述的球形纳米结构，其中完成的交联程度为200％-400％。
22.根据实施例1-16中任一项所述的球形纳米结构，其中添加的交联剂％为500％-600％。
22.根据实施例1-21中任一项所述的球形纳米结构，其中该聚合物框架通过三烷氧基有机硅烷R12-Si(OR13)3的缩聚形成，其中R12是H或有机残基，并且R13独立地是低级烷基或芳基。
23.根据实施例22所述的球形纳米结构，其中在该单体中存在两个烷氧基硅烷基团。
24.根据实施例23所述的球形纳米结构，其中所述烷氧基硅烷被1-10个碳原子分隔。
25.根据实施例23或24所述的球形纳米结构，其中所述烷氧基硅烷被3-9个碳原子分隔。
26.根据实施例23-25中任一项所述的球形纳米结构，其中所述烷氧基硅烷被7个碳原子分隔。
27.根据实施例23-26中任一项所述的球形纳米结构，其中该两个膦酸酯基基团是该R12基团的一部分。
28.根据实施例23-27中任一项所述的球形纳米结构，其中所述两个烷氧基硅烷被7个碳原子分隔，并且该两个膦酸酯基基团是该R12基团的一部分。
29.根据实施例23-28中任一项所述的球形纳米结构，其中形成该聚合物框架的这些单体具有以下一般结构：
{(R1)(R2)PO}2-(C){(CH2)nSi(OR14)(OR15)(OR16)}{(CH2)nSi(OR17)(OR18)(OR19)}，
其中
R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基，并且
R14、R15、R16、R17、R18以及R19独立地选自下组，该组由以下各项组成：低级烷基和芳基；
并且
n＝1-5。
30.根据实施例1-29中任一项所述的球形纳米结构，其中所述单体残基包括具有结构(R3O)(R4O)(R5O)Si-(CH2)nC(P＝O(OR1)(OR2))2-(CH2)n-Si(OR6)(OR7)(OR8)的多个单体残基，其中R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基，并且R3、R4、R5、R6、R7以及R8独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及至该聚合物网络的键，并且n＝1-5，
这样使得该聚合物框架借助-O-Si键形成，其中该硅原子是上述结构中的硅原子。
31.根据实施例30所述的球形纳米结构，其中R3、R4、R5、R6、R7以及R8均为乙基基团。
32.根据实施例29-31中任一项所述的球形纳米结构，其中n＝3。
33.根据实施例1-32中任一项所述的球形纳米结构，其中形成该分支聚合物框架的这些单体残基独立地选自下组，该组由以下各项组成：聚乙亚胺、改性聚乙亚胺、超分支多元醇以及超分支三嗪。
34.根据实施例33所述的球形纳米结构，其中形成该分支聚合物框架的这些单体残基是聚乙亚胺。
35.根据实施例35所述的球形纳米结构，其中该聚乙亚胺具有40％-60％的分支度。
36.根据实施例34或35所述的球形纳米结构，其中聚乙亚胺修饰有螯合基团，该螯合基团独立地选自下组，该组由以下各项组成：-COOR1、-P＝O(OR1)(OR2)和-S(＝O)2OR1，其中R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基。
37根据实施例34-36所述的球形纳米结构，其中多个带负电荷的基团诸如羧酸基可被引入以使得在生理学pH下整个纳米结构为中性。
38.根据实施例1-37中任一项所述的球形纳米结构，其中所述外周部包含一种电中性合成聚合物材料。
39.根据实施例1-38中任一项所述的球形纳米结构，其中所述外周部包含一种合成聚合物材料，该合成聚合物材料选自下组，该组由A-(O-CH2CH2)mOR9组成，其中m＝2-100，R9是H或低级烷基，并且A、m和R9是连接至所述聚合物框架的基团，其中A选自下组，该组由以下各项组成：
-OSiR10(CH2)o-，其中R10选自下组，该组由以下各项组成：H或C1-C8烃类并且o＝2-5；
-OSi(OR11)2(CH2)o-，其中R11选自下组，该组由以下各项组成：至该聚合物框架的共价键、H和C1-C8烃类，并且o＝2-5；
-NR10-C＝O-(CH2)n-，其中R10如上所述并且n＝1-5
-O-C＝O-(CH2)n-，其中n＝2-5；
-NR10-(CH2)o-，其中R10如上所述并且o＝2-5；
-(CH2)o--，其中o＝2-5；
-O-(CH2)0-，其中o＝2-5；以及
-SX2-(CH2)n-，其中X独立地为空或O并且n＝1-5。
40.根据实施例39所述的球形纳米结构，其中所述中心部与所述外周部之间的界面的每平方纳米附接有0.5-2个A-(O-CH2CH)nOR9基团。
41.根据实施例39或40所述的球形纳米结构，其中所述中心部与所述外周部之间的界面的每平方附接有0.5-2μmol的所述A-(O-CH2CH2)nOR9基团。
42.根据实施例39-41中任一项所述的球形纳米结构，其中A-(O-CH2CH2)nOR9共价地连接至该中心部。
43.根据实施例1-37中任一项所述的球形纳米结构，其中所述外周部包含一种两性离子合成聚合物材料。
45.根据实施例1-43中任一项所述的球形纳米结构，其中这些螯合基团包含通过酰胺键附接至该聚合物框架的DOTA。
46.根据实施例1-22和30中任一项所述的球形纳米结构，其中所述单体残基包括具有结构(R20)(R21)C(P＝O(OR1)(OR2))2的单体残基，其中：
R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基；
R20是-(CH2)nCO-(具有形成至该聚合物框架的键的羰基基团)；
R21是H或OH；并且
n＝1-5。
47.根据实施例46所述的球形纳米结构，其中n＝1。
48.根据实施例46或47所述的球形纳米结构，其中R20和R21独立地是-(CH2)n-SiO3，其中n＝1-5，并且该硅烷通过Si-O-Si键的形成为所述聚合物框架的一部分。
49.根据实施例48所述的球形纳米结构，其中R20和R21独立地为-(CH2)n-SiO3，其中n＝3。
50.根据实施例1-49中任一项所述的球形纳米结构，其中所述外周部包含一种共价附接的线性、中性、合成、生物惰性、亲水性聚合物。
51.根据实施例1-50中任一项所述的球形纳米结构，其中该外周部包含聚乙二醇的一种共价附接的衍生物。
52.根据实施例51所述的球形纳米结构，其中该外周部包含甲基封端的聚乙二醇的一种共价附接的衍生物。
53.根据实施例51或52所述的球形纳米结构，其中该外周部包含聚乙二醇的一种共价附接的分支衍生物。
54.根据实施例53所述的球形纳米结构，其中聚乙二醇的该共价附接的分支衍生物是：
其中R是所述中心部并且m独立地为3-100。
55.根据实施例1-49中任一项所述的球形纳米结构，其中该外周部包含交联的聚丙烯酰胺。
56.根据实施例1-49中任一项所述的球形纳米结构，其中该外周部包含右旋糖苷。
57.一种组合物，该组合物包含根据实施例1-56中任一项所述的球形纳米结构，其中数均分子量为50 000-300 000 000Da，并且所述纳米结构的平均流体动力学直径为8nm以上。
58.根据实施例57所述的组合物，其中该平均分子量为50 000-50 000 000Da。
59.根据实施例57或58所述的组合物，其中所述纳米结构的平均流体动力学直径为8-100nm。
60.根据实施例57-59中任一项所述的组合物，其中所述纳米结构的平均流体动力学直径为8-50nm。
61.根据实施例57-60中任一项所述的组合物，其中所述纳米结构的平均流体动力学直径为8-20nm。
62.根据实施例57-61中任一项所述的组合物，其中这些纳米结构中按数目计不超过10％小于8nm。
63.根据实施例57-62中任一项所述的组合物，其中这些纳米结构中按数目计不超过1％小于8nm。
64.根据实施例57-63中任一项所述的组合物，其中这些纳米结构中按数目计不超过0.1％小于8nm。
65.根据实施例57-64中任一项所述的组合物，其中这些纳米结构中按重量计不超过10％在24小时内，在哺乳动物的尿中被排出，该24小时是静脉注射有所述组合物的所述哺乳动物的24小时。
66.根据实施例57-65中任一项所述的组合物，其中这些纳米结构中按重量计不超过1％在24小时内，在哺乳动物的尿中被排出，该24小时是静脉注射有所述组合物的所述哺乳动物的24小时。
67.根据实施例57-66中任一项所述的组合物，其中这些纳米结构中按重量计不超过0.1％在24小时内，在哺乳动物的尿中被排出，该24小时是静脉注射有所述组合物的所述哺乳动物的24小时。
68.根据实施例57-67中任一项所述的组合物，其中所述哺乳动物时小鼠、大鼠或人类。
69.根据实施例57-68中任一项所述的组合物，其中所述组合物是一种药用组合物，该药用组合物除这些纳米结构外包含一种药学上可接受的载体和/或辅助剂。
70.根据实施例57-69中任一项所述的组合物，进一步包含至少一种螯合至所述纳米结构的放射性核素。
71.根据实施例70所述的组合物，其中平均数目比(结合的放射性核素):纳米结构为0.1-20 000/纳米结构，其条件是该中心部包含至少4个可用于每种放射性核素的螯合基团。
72.根据实施例70或71所述的组合物，其中所述放射性核素包含用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素。
73.根据实施例72所述的组合物，其中用于成像和/或放射疗法的所述放射性核素选自下组，该组由以下各项组成：锕-225(225Ac)、铜-62(62Cu)、铜-64(64Cu)、铜-67(67Cu)、镓-67(67Ga)、镓-68(68Ga)、钬-166(166Ho)、铟-111(111In)、铅-212(212Pb)、镥-177(177Lu)、镭-223(223Ra)、铼-186(186Re)、铼-188(188Re)、铷-82(82Rb)、钐-153(153Sm)、锶-89(89Sr)、锝-99m(99mTc3+)、铊-201(201TI)、钍-227(227Th)、钇-86(86Y)、钇-90(90Y)以及锆-89(89Zr)。
74.根据实施例72或73所述的组合物，其中所述放射性核素包含用于成像的一种放射性核素。
75.根据实施例74所述的组合物，其中所述放射性核素包含用于PET成像的一种放射性核素。
76.根据实施例75所述的组合物，其中用于PET成像的所述放射性核素是镓-68(68Ga)。
77.根据实施例74所述的组合物，其中所述放射性核素包含用于SPECT成像的一种放射性核素。
78.根据实施例77所述的组合物，其中用于SPECT成像的所述放射性核素是呈其三阳离子形式的锝-99m(99mTc3+)。
79.根据实施例72-78中任一项所述的组合物，其中所述放射性核素包含用于放射疗法的一种放射性核素。
80.根据实施例79所述的组合物，其中用于放射疗法的所述放射性核素是钇-90(90Y)。
81.根据实施例72或73所述的组合物，其中用于成像和/或放射疗法的所述放射性核素是镥-177(177Lu)。
82.根据实施例70-81中任一项所述的组合物，当根据权利要求69时，其中该药用组合物被配制为用于肠胃外注射。
83.根据实施例70-81中任一项所述的组合物，当根据权利要求69时，其中该药用组合物被配制为用于静脉注射。
84.根据实施例70-81中任一项所述的组合物，当根据权利要求69时，其中该药用组合物被制定为用于直肠给药。
85.根据实施例70-84中任一项所述的组合物，供诊断和/或治疗软组织肿瘤的一种方法之用。
86.根据实施例70-84中任一项所述的组合物，供诊断和/或治疗转移性疾病的一种方法之用。
87.根据实施例70-84中任一项所述的组合物的用途，用于产生用于诊断和/或治疗软组织肿瘤的药用组合物。
88.根据实施例70-84中任一项所述的组合物的用途，用于产生用于诊断和/或治疗转移性疾病的药用组合物。
89.根据实施例1-56中任一项所述的球形纳米结构和放射性核素的用途，用于产生用于诊断和/或治疗软组织肿瘤的药用组合物。
90.根据实施例1-56中任一项所述的组合物和放射性核素的用途，用于产生用于诊断和/或治疗转移性疾病的药用组合物。
91.根据实施例88或90所述的用途，其中所述放射性核素包含用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素。
92.根据实施例89-91中任一项所述的用途，其中所述放射性核素选自下组，该组由以下各项组成：锕-225(225Ac)、铜-62(62Cu)、铜-64(64Cu)、铜-67(67Cu)、镓-67(67Ga)、镓-68(68Ga)、钬-166(166Ho)、铟-11 1(111In)、铅-212(212Pb)、镥-177(177Lu)、镭-223(223Ra)、铼-86(186Re)、铼-188(188Re)、铷-82(82Rb)、钐-153(153Sm)、锶-89(89Sr)、锝-99m(99mTc3+)、铊-201(201TI)、钍-227(227Th)、钇-86(86Y)、钇-90(90Y)以及锆-89(89Zr)。
93.一种治疗在对这种治疗有需要的患者中的肿瘤和/或转移性疾病的方法，包括将治疗有效量的根据实施例1-56中任一项所述的球形纳米结构和一种放射性核素施用至该患者。
94.根据实施例93所述的方法，其中所述放射性核素是用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素。
95.根据实施例94所述的方法，其中所述放射性核素选自下组，该组由以下各项组成：锕-225(225Ac)、铜-62(62Cu)、铜-64(64Cu)、铜-67(67Cu)、镓-67(67Ga)、镓-68(68Ga)、钬-166(166Ho)、铟-111(111In)、铅-212(212Pb)、镥-177(177Lu)、镭-223(223Ra)、铼-186(186Re)、铼-188(188Re)、铷-82(82Rb)、钐-153(153Sm)、锶-89(89Sr)、锝-99m(99mTc3+)、铊-201(201TI)、钍-227(227Th)、钇-86(86Y)、钇-90(90Y)以及锆-89(89Zr)。
96.一种治疗在对这种治疗有需要的患者中的肿瘤的方法，包括施用治疗有效量的根据实施例70-84中任一项所述的组合物。
97.根据实施例93-96中任一项所述的方法，其中所述肿瘤是软组织肿瘤。
98.一种诊断受试者中肿瘤的存在的方法，包括将诊断有效量的根据实施例1-56中任一项所述的球形纳米结构和一种放射性核素施用至该患者。
99.根据实施例98所述的方法，其中所述放射性核素是用于成像和/或放射疗法的一种放射性核素。
100.根据实施例99所述的方法，其中所述放射性核素选自下组，该组由以下各项组成锕-225(225Ac)、铜-62(62Cu)、铜-64(64Cu)、铜-67(67Cu)、镓-67(67Ga)、镓-68(68Ga)、钬-166(166Ho)、铟-11(111In)、lead-212(212Pb)、镥-177(177Lu)、镭-223(223Ra)、铼-186(186Re)、铼-188(188Re)、铷-82(82Rb)、钐-153(153Sm)、锶-89(89Sr)、锝-99m(99mTc3+)、铊-201(201TI)、钍-227(227Th)、钇-86(86Y)、钇-90(90Y)以及锆-89(89Zr)。
101.一种诊断受试者中肿瘤的存在的方法，包括施用诊断有效量的根据实施例70-84中任一项所述的组合物。
102.根据实施例98-101中任一项所述的方法，其中所述肿瘤是软组织肿瘤。
103.一种获得根据实施例70-86中任一项所述的组合物的方法，包括使根据权利要求1-56中任一项所述的纳米结构与至少一种放射性核素接触。
104.一种用于制备根据实施例57-69中任一项所述的组合物的试剂盒，包含根据权利要求1-56所述的多个纳米结构，这些多个纳米结构溶解在具有6-7.5的pH和具有500-2000mOsm/kg的重量摩尔渗透压浓度的水性缓冲液中。
105.一种用于制备根据实施例70-86中任一项所述的组合物的试剂盒，包含根据权利要求1-56所述的多个纳米结构和一种放射性核素，这些多个纳米结构溶解在具有6-7.5的pH和具有500-2000mOsm/kg的重量摩尔渗透压浓度的水性缓冲液中。
106.根据实施例105所述的试剂盒，其中该放射性核素以阳离子的形式存在于溶液中。
107.根据实施例104-106中任一项所述的试剂盒，其中该水性缓冲液包含pH调节剂。
108.根据实施例107所述的试剂盒，其中该pH调节剂选自下组，该组由以下各项组成：醋酸盐、碳酸氢盐、乳酸、柠檬酸、苹果酸以及丙酸。
109.根据实施例104-108中任一项所述的试剂盒，进一步包含渗压调变生器。
110.根据实施例109所述的试剂盒，其中该渗压调变生器选自下组，该组由以下各项组成：氯化钠、甘露醇、山梨醇、氯化钙、氯化镁以及甘油。
111.通过一个过程产生的一种球形纳米结构，该过程包括以下步骤：
1)通过具有结构{(R1)(R2)PO}2-(C){(CH2)nSi(OR14)(OR15)(OR16)}{(CH2)nSi(OR17)(OR18)(OR19)}的二硅烷的水解聚合形成一个中心部
其中
R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基，并且
R14、R15、R16、R17、R18以及R19独立地选自下组，该组由以下各项组成：低级烷基和芳基；
并且
n＝1-5；和
2)在有益于所述部分共价地连接至所述中心部的条件下，使所述中心部与该外周部的前体接触。

Claims (11)

1.一种球形纳米结构，该球形纳米结构具有8-100nm的流体动力学直径Dh，包含一个中心部和一个外周部，其中所述中心部具有6-90nm的计算直径Dc并且所述外周部具有使得Dh＝Dc+2Tp的估算厚度Tp，
其中所述中心部包含：
(i)一种交联聚合物框架，该交联聚合物框架包含多个单体残基，其中这些单体残基中按数目计至少30％已交联，从而形成该交联聚合物框架，和/或
(ii)一种分支的聚合物框架，该分支的聚合物框架包含多个单体残基，其中多个分支点的数目为多个单体残基的数目的至少30％，
其中所述中心部包含多个螯合基团，该多个螯合基团中的至少4个允许与至少一个多电荷阳离子螯合，其中所述螯合基团独立地选自下组，该组由以下各项组成：-COOR1、-P＝O(OR1)(OR2)和-S(＝O)2OR1，其中R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基、芳基，
并且其中所述外周部包含共价地附接到该中心部的一种合成聚合物材料，其中该合成聚合物材料是亲水的和生物惰性的、以及电中性或两性离子的，
并且进一步包含螯合至所述纳米结构的一种放射性核素，
其中所述单体残基包括具有结构(R3O)(R4O)(R5O)Si-(CH2)nC(P＝O(OR1)(OR2))2-(CH2)n-Si(OR6)(OR7)(OR8)的多个单体残基，其中R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基，并且R3、R4、R5、R6、R7以及R8独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H和低级烷基或至该交联聚合物框架或分支的聚合物框架的键，并且n＝1-5，这样使得该交联聚合物框架或分支的聚合物框架已经借助多个-O-Si键形成，其中该硅原子是上述结构中的一个硅原子；或者
该分支的聚合物框架独立地选自下组，该组由以下各项组成：聚乙亚胺、改性聚乙亚胺、超分支多元醇以及超分支三嗪；或者
该中心部的该分支的聚合物框架是聚乙亚胺，并且该外周部包含-NH(C＝O)(CH2)n-(O-CH2CH2)mOR9，其中n＝1-5，m＝2-100，R9是H或低级烷基；并且这些螯合基团包含多个DOTA基团，
其中所述外周部包含一种合成聚合物材料，该合成聚合物材料选自下组，该组由A-(O-CH2CH2)mOR9组成，其中m＝2-100，R9是H或低级烷基，并且A是连接至所述交联聚合物框架或所述分支的聚合物框架的基团，其中A选自下组，该组由以下各项组成：
-OSi(R10)2(CH2)o-，其中R10选自下组，该组由以下各项组成：C1-C8烃类，并且o＝2-5；
-OSi(OR11a)(OR11b)(CH2)o-，其中R11a和R11b相同或不同，并且每个独立地选自下组，该组由以下各项组成：至该交联聚合物框架或分支的聚合物框架的共价键、H和C1-C8烃类，并且o＝2-5；
-NR10-C＝O-(CH2)n-，其中R10如上所述并且n＝1-5；
-O-C＝O-(CH2)n-，其中n＝1-5；
-NR10-(CH2)o-，其中R10如上所述并且o＝2-5；
-(CH2)o-，其中o＝2-5；
-O-(CH2)o-，其中o＝2-5；以及
-SX2-(CH2)n-，其中X独立地为空或O并且n＝1-5。
2.根据权利要求1所述的纳米结构，其中所述螯合基团包含多个孪位双膦酸酯基基团，这些孪位双膦酸酯基基团彼此独立地作为
>C(P＝O(OR1)(OR2))2并入
其中：
R1和R2独立地选自下组，该组由以下各项组成：负电荷、H、低级烷基以及芳基，并且
>C表示连接至或形成所述交联聚合物框架或分支的聚合物框架的一部分的碳原子。
3.根据权利要求1所述的纳米结构，其中所述中心部与所述外周部之间的界面的每平方纳米附接有0.5-2个A-(O-CH2CH2)mOR9基团。
4.根据权利要求1或2所述的纳米结构，其中螯合至这些纳米结构的该或这些放射性核素包含90Y。
5.根据权利要求1或2所述的纳米结构，其中螯合至这些纳米结构的该或这些放射性核素包含99mTc3+。
6.根据权利要求1或2所述的纳米结构，其中螯合至这些纳米结构的该或这些放射性核素包含177Lu。
7.一种组合物，该组合物包含根据权利要求1-6中任一项所述的纳米结构，其中该纳米结构的数均分子量为50000-300000000Da，并且所述纳米结构的平均流体动力学直径为8-100nm。
8.根据权利要求7所述的组合物，其中这些纳米结构中按数目计不超过10％小于8nm。
9.根据权利要求7或8所述的组合物，其中结合的放射性核素:纳米结构的平均数目比为0.1-20000，其条件是该纳米结构的该中心部包含至少4个能用于每种放射性核素的螯合基团。
10.根据权利要求7或8所述的组合物，供在成像和/或放射疗法中使用。
11.一种试剂盒，该试剂盒用于制备根据权利要求7-10中任一项所述的组合物，包含根据权利要求1-6中任一项所述的众多纳米结构，这些众多纳米结构溶解在具有6-7.5的pH和具有500-2000mOsm/kg的重量摩尔渗透压浓度的一种水性缓冲液中。
CN201580020513.1A 2014-03-28 2015-03-27 纳米结构及其应用 Active CN106232146B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14162399.1A EP2923712A1 (en) 2014-03-28 2014-03-28 Nanostructures and applications thereof
EP14162399.1 2014-03-28
PCT/EP2015/056739 WO2015144891A1 (en) 2014-03-28 2015-03-27 Nanostructures and applications thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106232146A CN106232146A (zh) 2016-12-14
CN106232146B true CN106232146B (zh) 2019-07-30

Family

ID=50478704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580020513.1A Active CN106232146B (zh) 2014-03-28 2015-03-27 纳米结构及其应用

Country Status (14)

Country Link
US (1) US9999693B2 (zh)
EP (2) EP2923712A1 (zh)
JP (1) JP6707074B2 (zh)
KR (1) KR102347377B1 (zh)
CN (1) CN106232146B (zh)
AU (1) AU2015238208B2 (zh)
CA (1) CA2943852C (zh)
DK (1) DK3122383T3 (zh)
ES (1) ES2715885T3 (zh)
IL (1) IL248014B (zh)
PL (1) PL3122383T3 (zh)
RU (1) RU2684777C2 (zh)
TR (1) TR201903815T4 (zh)
WO (1) WO2015144891A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3348560A1 (en) 2017-01-16 2018-07-18 Spago Nanomedical AB Chemical compounds for coating of nanostructures
CN112316151B (zh) * 2020-10-30 2023-01-13 天津大学 一种基于共价三嗪环骨架化合物的纳米载体及其制备方法
EP4241792A1 (en) 2022-03-08 2023-09-13 Spago Nanomedical AB Nanostructures and applications thereof
EP4242250A1 (en) * 2022-03-08 2023-09-13 Spago Nanomedical AB Compounds for coating of nanostructures
EP4241765A1 (en) 2022-03-08 2023-09-13 Spago Nanomedical AB Globular nanostructures having an anchoring layer
EP4241793A1 (en) 2022-03-08 2023-09-13 Spago Nanomedical AB Globular nanostructures

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2572736A1 (en) * 2011-09-23 2013-03-27 Spago Imaging AB Nanostructures comprising manganese

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6803106B2 (en) 2002-04-16 2004-10-12 William Henry Campbell Multi-layered macromolecules and methods for their use
JP2004067703A (ja) 2002-04-24 2004-03-04 Japan Science & Technology Corp 架橋ポリマー、微粒子および製造方法
CA2507404A1 (en) 2002-11-04 2004-05-21 Biosphere Medical Radioisotope-associated polymeric hydrogel microspheres and methods for producing and using the same
US20040258614A1 (en) 2003-06-20 2004-12-23 University Of Maryland, Baltimore Microparticles for microarterial imaging and radiotherapy
US20080095699A1 (en) * 2006-10-20 2008-04-24 Shiying Zheng Imaging contrast agents using nanoparticles
US8017237B2 (en) 2006-06-23 2011-09-13 Abbott Cardiovascular Systems, Inc. Nanoshells on polymers
ZA200905420B (en) * 2007-02-07 2010-10-27 Spago Imaging Ab Visualization of biological material by the use of coated contrast agents
US9468607B2 (en) * 2007-10-09 2016-10-18 Washington University Ligand directed toroidal nanoparticles for therapy and diagnostic imaging
US20110027172A1 (en) * 2007-12-10 2011-02-03 Zhuang Wang Drug delivery system for pharmaceuticals and radiation
WO2009110936A2 (en) 2007-12-28 2009-09-11 Spring Bioscience Corporation Antigen retrieval methods for immunohistochemistry
IE20080211A1 (en) 2008-03-20 2009-11-25 Nat Univ Ireland Biodegradable nanoshells for delivery of therapeutic and/or imaging molecules
CA2721045A1 (en) 2008-04-09 2009-10-15 Mcmaster University Hydrogel with covalently crosslinked core
EP2210616A1 (en) * 2009-01-21 2010-07-28 Centre National de la Recherche Scientifique Multifunctional stealth nanoparticles for biomedical use
US8470891B2 (en) 2009-12-23 2013-06-25 International Business Machines Corporation Biodegradable block polymers for drug delivery, and methods related thereto
WO2013055791A1 (en) * 2011-10-10 2013-04-18 The Regents Of The University Of Michigan Polymeric nanoparticles for ultrasound imaging and therapy
US9555132B2 (en) 2012-06-20 2017-01-31 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Water-soluble nanoparticles

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2572736A1 (en) * 2011-09-23 2013-03-27 Spago Imaging AB Nanostructures comprising manganese
WO2013041623A1 (en) * 2011-09-23 2013-03-28 Spago Imaging Ab Novel manganese comprising nanostructures

Also Published As

Publication number Publication date
RU2684777C2 (ru) 2019-04-15
PL3122383T3 (pl) 2019-08-30
EP3122383B1 (en) 2018-12-26
CA2943852A1 (en) 2015-10-01
US9999693B2 (en) 2018-06-19
AU2015238208A1 (en) 2016-09-29
BR112016022054A2 (pt) 2017-08-15
EP2923712A1 (en) 2015-09-30
EP3122383B8 (en) 2019-03-13
ES2715885T3 (es) 2019-06-06
KR20160137634A (ko) 2016-11-30
EP3122383A1 (en) 2017-02-01
US20170106105A1 (en) 2017-04-20
WO2015144891A1 (en) 2015-10-01
RU2016140159A (ru) 2018-04-28
DK3122383T3 (en) 2019-04-08
RU2016140159A3 (zh) 2018-10-08
CA2943852C (en) 2022-07-19
CN106232146A (zh) 2016-12-14
IL248014B (en) 2018-07-31
KR102347377B1 (ko) 2022-01-07
JP2017509708A (ja) 2017-04-06
AU2015238208B2 (en) 2019-11-07
TR201903815T4 (tr) 2019-04-22
JP6707074B2 (ja) 2020-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106232146B (zh) 纳米结构及其应用
Tham et al. Microneedle-assisted topical delivery of photodynamically active mesoporous formulation for combination therapy of deep-seated melanoma
Ruiz-de-Angulo et al. Microdosed lipid-coated 67Ga-magnetite enhances antigen-specific immunity by image tracked delivery of antigen and CpG to lymph nodes
Huang et al. Calcium phosphate nanocarriers for drug delivery to tumors: imaging, therapy and theranostics
Patra et al. New insights into the pretargeting approach to image and treat tumours
Suarez-Garcia et al. Coordination polymers nanoparticles for bioimaging
US10130588B2 (en) Functionalised silicon nanoparticles
Wang et al. Advances in Prostate‐Specific Membrane Antigen (PSMA)‐Targeted Phototheranostics of Prostate Cancer
CN103127521B (zh) 具有螯合型复合微胞的药物载体及其应用
CN103079642A (zh) 纳米颗粒引导的放射疗法
Marciello et al. Recent advances in the preparation and application of multifunctional iron oxide and liposome-based nanosystems for multimodal diagnosis and therapy
Xia et al. Multimodality imaging of naturally active melanin nanoparticles targeting somatostatin receptor subtype 2 in human small-cell lung cancer
Tang et al. Bioorthogonal oxime ligation mediated in vivo cancer targeting
de Patricio et al. Development of novel nanoparticle for bone cancer
JP2020523404A (ja) ビリルビン誘導体及び金属を含む粒子
Kallinen et al. In vivo evaluation of porous silicon and porous silicon solid lipid nanocomposites for passive targeting and imaging
Meher et al. Synthesis and preliminary biological assessment of carborane-loaded theranostic nanoparticles to target prostate-specific membrane antigen
Liu et al. Magnetic resonance imaging-guided multi-stimulus-responsive drug delivery strategy for personalized and precise cancer treatment
Wang et al. Immune-stealth carboxymethyl chitosan-based nanomaterials for magnetic resonance imaging-guided photothermal therapy
Kozlovskaya et al. Direct Radiolabeling of Trastuzumab-Targeting Triblock Copolymer Vesicles with 89Zr for Positron Emission Tomography Imaging
Quatre et al. Evaluation of the theranostic properties of gadolinium‐based nanoparticles for head and neck cancer
EP4149551A1 (en) Methods for image-guided radiotherapy
TWI833803B (zh) 含有高ｚ元素之奈米顆粒在製備用於治療腫瘤之藥物之用途
BR112016022054B1 (pt) Nanoestrutura globular, composição, e estojo para preparação de uma composição
Buckway et al. Nanotheranostics and in-vivo imaging

Legal Events

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