CN111032023A - 用于靶向递送的磁性纳米颗粒 - Google Patents

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Abstract

一种能够穿过组织的纳米颗粒具有氧化铁核、第一治疗剂和聚合物包衣。纳米颗粒可以被灭菌或为冻干形成物的一部分。

Description

用于靶向递送的磁性纳米颗粒
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年6月30日提交的美国临时专利申请号62/527,274的优先权和权益，其全部公开内容通过引用并入文中。
发明领域
本申请大体上涉及使用治疗性磁性颗粒的靶向药物递送。更具体地，本申请涉及用药剂配制并被磁性装置靶向的改性铁磁纳米颗粒。
背景技术
纳米颗粒正在作为一种新型的治疗方法出现，因为它们可以以其他治疗方式无法实现的方式发挥作用。尽管存在多种类型的纳米粒子，但由于将研究级纳米颗粒转换为临床级纳米颗粒所涉及的问题，因此很少具有适当属性以达到临床用途。
许多先前公开的磁性纳米颗粒不具有几何形状、构型、粒度或氧化铁核尺寸、核尺寸分布以及电荷和涂层弹性，来允许通过组织屏障安全有效地移动至靶标。许多先前公开的颗粒也不具有必要的稳定性、无菌性、保质期或携带多种药物或其他治疗有效载荷的能力。
先前公开的磁性纳米颗粒通常旨在注入体内或身体部位。例如，Asmatulu等人(US2012/0265001A1)教导必须利用注射器通过侵入性注射将磁性颗粒放置在疾病部位，并且教导需要生物靶向剂(例如人血清白蛋白)以通过肿瘤摄取白蛋白以支持其代谢的机制有效地到达疾病(例如癌症)靶标。这样的技术可以分散用于铁氧化物核的药剂。这些技术不适合穿过组织。
因此，始终需要改进的纳米颗粒。需要磁性纳米颗粒，其可以响应于磁梯度(例如，从沉积部位)穿过组织屏障，并且可以在没有生物靶向剂(例如白蛋白、抗体、基因、核苷酸或其他靶向剂)的情况下有效地递送。这些公开尤其针对这些需求。
发明内容
一方面包括纳米颗粒，其可以将治疗或多种治疗跨组织屏障递送至其后的靶标。这些纳米颗粒包括具有孔的载体和小于孔的治疗剂。例如，纳米颗粒可以通过组织屏障将大分子(大分子疗法、蛋白质、抗体、核苷酸或基因疗法)递送至靶标。这样的大分子通常太大而无法通过扩散穿过组织屏障，并且纳米颗粒可以响应于施加的磁梯度或在施加的磁梯度的作用下将它们穿过组织屏障传递。
另一方面是负载有多种药物或疗法的纳米颗粒，因此能够将不止一种药剂递送至靶位。
另一方面包括在聚合物涂层或基体内部具有磁性或超顺磁性氧化铁核(例如磁铁矿、磁赤铁矿或其他氧化铁)的颗粒或纳米颗粒。铁是在人体中自然发现的，铁很容易被人体吸收以用于红细胞。这些纳米颗粒可以是生物相容的，并且在示例性颗粒中仅包含先前被FDA批准可安全注射到人体内的材料。
另一方面包括可以通过施加的磁梯度有效地通过或穿过组织屏障移动的纳米颗粒。通常，组织会将材料拒之门外。例如，皮肤的上皮阻止了材料通过皮肤进入体内，或者眼睛的外部巩膜阻止了材料进入眼睛。在耳鼓、窗膜、器官之间或周围的膜、液体屏障(例如眼玻璃体或在分泌性中耳炎中填充或部分填充中耳的积液)、或由于肌肉、脂肪、骨骼或其他组织类型引起的组织屏障中发现其他组织屏障。
另一方面包括具有基本上单分散或具有窄粒度分布的颗粒的组合物或药物组合物。在示例性颗粒中，氧化铁核是单分散的，具有窄尺寸分布。
另一方面包括具有可生物降解的(例如，在约37度的水中)聚合物涂层并且能够容纳多种生物活性剂的纳米颗粒。在一实例中，涂层可包括PLGA，并允许多种疗法/治疗剂(例如负载有疏水性、亲水性和亲脂性分子)。可以同时存在多种疗法(例如，使用抗生素和抗炎药)，并允许顺序释放疗法。这使得可以按需定时释放一种或多种不同的疗法。该方法允许将具有不同化学特征(例如溶解度(亲水和疏水)、电荷(阳离子、阴离子和/或两性离子)、pH依赖性、亲脂性等)的两种或更多种药物同时封装到单个纳米颗粒中。在一些实例中，药物在化学上不被改变和/或与其他试剂缀合，并且以其天然形式负载。
另一方面，具有多种药剂的纳米颗粒和用于使纳米颗粒负载多种药剂的方法。某些实例包括具有不同pKa值的药剂的药剂。这样的两性离子药物在更宽的pH范围内表现出溶解性，并且由于泄漏而常常导致低的封装效率。在一个实例中，环丙沙星的pH依赖性溶解度通过在目标药物与表面活性剂之间形成疏水离子复合物(HIP)而降低/抑制。另一方面，类固醇是高度疏水的，并且表现出极低的至没有水溶性。否则，这些化合物可溶于通常不具有生物相容性的有机溶剂中，并具有高健康风险。具体实例包括具有中等和大分子量药物和生物分子的纳米颗粒。
在生理条件下聚合物涂层(例如PLGA)的降解速度和孔的大小允许快速“爆发式”释放疗法(数分钟或数小时)或缓慢持续疗法(数周或数月)。可以选择聚合物和药剂以治疗特定疾病靶标(例如更快的分布以快速杀死感染，或更慢的分布以提供对慢性或持久性病症的持续治疗)。
另一方面包括具有变化的粒度范围的纳米颗粒。颗粒的尺寸可以为10nm至450nm直径，内部氧化铁核的尺寸可以为1nm至50nm。已经选择了铁含量(5-40％)，以最大程度地通过组织屏障将疗法递送到其后的靶标。
另一方面包括无菌的纳米颗粒或其组合物。通过γ射线或电子束射线或通过过滤实现无菌。
另一方面包括纳米颗粒的药物制剂或组合物，其通过冻干(冷冻干燥)具有更长的保存期限。可以将颗粒和治疗制剂安全地保存在架子上，然后在使用前立即通过添加水或盐水或其他缓冲液进行重构。
另一方面包括可以包含在缓冲水溶液中的纳米颗粒。对于在施加磁场之前首先将该溶液置于非水环境中(例如油性皮肤表面)的情况下，对于那些情况，有效的表面活性剂(例如示例性表面活性剂西曲氯铵、十二烷基硫酸钠、泊洛沙姆、Triton X-100、羧甲基纤维素钠、聚山梨酯(20、40、60、80)、苄醇等，它们之前已获FDA批准使用)可包含在含有颗粒的缓冲液中。这降低了缓冲液的表面张力，并使颗粒容易离开缓冲液，进入然后穿过组织屏障(例如，容易进入并穿过油性皮肤)。示例性表面活性剂或其他添加剂还可以通过本领域公认的其他方式来改善通过组织屏障的传递，例如通过改善与细胞和组织的表面电荷的相互作用，通过修饰紧密的细胞连接，或通过在细胞之间以及穿过膜网络的更好传递。向颗粒周围的液体中添加表面活性剂或其他化学物质的另一个原因是改变组织屏障的强度(例如，降低屏障细胞之间紧密连接的强度)。
根据又另一方面，提供了一种试剂盒，其包含根据本公开的纳米颗粒。
根据以下描述和所附权利要求，本发明的其他方面和实施例将变得显而易见。
附图说明
图1显示了磁性纳米颗粒，其示意性地穿过组织并且将疗法(药物、蛋白质、核苷酸)递送在组织屏障之后或其中。
图2A显示了由单个Fe2O3或Fe3O4核组成的纳米颗粒系统的示例性设计，其包衣有小分子配体，诸如PEG的聚合物配体和/或嵌段共聚物。
图2B显示了未官能化的PLGA磁性纳米颗粒的另一示例性设计。
图2C显示了用于通过组织屏障传输药剂的未官能化的PLGA磁性纳米颗粒的另一示例性设计。
图2D显示了负载有药物PSA的阳离子PLGA纳米颗粒的另一示例性设计。
图2E显示了负载有药物PSA的阳离子PLGA纳米颗粒的另一种设计。
图2F显示了负载有药物PSA的阳离子PLGA纳米颗粒的另一示例性设计。
图2G为封装PSA的阳离子PLGA纳米颗粒的另一示意设计。
图3A显示了能够穿过组织屏障的具有5nm氧化铁核的示例性磁性PLG包衣的纳米颗粒。
图3B显示了能够穿过组织屏障的具有10m氧化铁核的示例性PLGA包衣的纳米颗粒。
图3C显示了能够穿过组织屏障的具有20m氧化铁核的磁性PLGA包衣的纳米颗粒。
图4显示了在水性缓冲液中在玻璃载玻片上的示例性纳米颗粒。
图5A至5C显示了图像处理的结果，以确定通过介质的颗粒速度。
图6显示了示例性纳米颗粒的制造过程的示意图。
图7A显示了递送到牛眼中后的氧化铁的普鲁士染色，并证实了示例性PLGA氧化铁纳米颗粒可以穿过眼睛的上皮层。
图7B显示了递送到牛眼中后的氧化铁的普鲁士染色，并证实了示例性PLGA氧化铁纳米颗粒可以穿过眼睛的上皮层。
具体实施方式
公开了用于递送多种治疗剂的纳米颗粒制剂。具体的实施例包括具有单一治疗剂或多种治疗剂的磁性纳米颗粒。这些颗粒可以具有约3纳米、约10纳米、100纳米或更大中的至少一个尺寸。此类磁性纳米颗粒可以通过使用外部施加的磁梯度来控制其运动，从而提供医疗选择，更具体地说，通过在磁场的作用下使粒子穿过(通过)完整的组织屏障。某些纳米颗粒可用于治疗和/或诊断临床程序。
图1示意性地显示了穿过或通过组织屏障以将治疗(药物、蛋白质、核苷酸)递送在那些组织屏障后面的疾病靶标处的磁性纳米颗粒。该图显示了一种治疗洗脱的纳米颗粒，该颗粒可以在施加的磁梯度的作用下穿过组织屏障。
在实施例中，能够穿过组织的纳米颗粒具有氧化铁核(例如，单核或多核)、第一治疗剂和聚合物包衣或基质，其中在约37度的水中降解。
一个实例包括具有氧化铁纳米核的PLGA(乳酸-乙醇酸共聚物)纳米颗粒。纳米颗粒可以在聚合物基质(PLGA或PEG或由(聚(环氧丙烷))的中心疏水链组成的泊洛沙姆非离子三嵌段共聚物)中负载有治疗剂，该聚合物基质两侧为由PVA(聚乙烯醇)和/或壳聚糖稳定的聚氧乙烯(聚(环氧乙烷))(或聚己内酯或聚维酮等)的亲水链，并冻干(速冻)。
在一个实施例中，可以对纳米颗粒进行过滤或用γ射线或电子束射线进行灭菌。颗粒通常由一个或多个磁性核(磁铁矿Fe3O4、磁赤铁矿γ-Fe2O3和/或其他铁氧化产物)和周围的聚合物基质组成。在一个实例中，核可以是磁铁矿或磁赤铁矿，它们是天然存在的氧化铁。在一个实例中，纳米颗粒具有中性表面电荷的单个氧化铁核，相对坚硬，具有约5-50nm或30-250nm的尺寸，被冻干，灭菌。使用多种基于聚合物的包衣或基质材料(PEG、透明质酸盐、泊洛沙姆等)来(a)封装药物并进一步制成纳米颗粒-阳离子、亲水、阴离子等。对于生物相容性、生物降解性和治疗释放特性以及速率，可以根据分子量、密度和官能端基定制聚合物。纳米颗粒的多分散指数(PDI)为约0.1-0.5。这意味着纳米颗粒分布均匀，几乎没有尺寸变化或颗粒异质性。
在另一个实例中，纳米颗粒具有正表面电荷，具有多个核，相对坚硬，具有约10-400或180-350nm(纳米)的尺寸，被冻干，灭菌。在另一个实例中，纳米颗粒可以主要由聚合物PLGA(乳酸-乙醇酸共聚物)组成。在示例性颗粒中，PLGA可以具有L：G＝50：50并且分子量(Mw)＝30kDa-50kDa。在其他实例中，PLGA分子量范围为10kDa至100kDa。PLGA可具有官能端基-羧基、-胺、-酯。丙交酯：乙交酯的比率可以变化(50∶50、65∶35、75∶25、85∶15)。
在另一个实施例中，可以在糖(例如海藻糖、甘露醇、蔗糖或葡萄糖)存在下冻干纳米颗粒。这导致纳米颗粒以冻干状态被糖包衣。对于生物相容性以及生物降解性和治疗释放特性和速率，可以通过选择分子量、组成比(例如丙交酯与乙交酯)、密度和功能性端基来调节颗粒PLGA。纳米颗粒可具有约0.1-0.5的多分散指数(PDI)。这意味着纳米颗粒分布均匀，几乎没有尺寸变化或颗粒异质性。
图2A、2B、2C、2D、2E和2F显示了磁性纳米颗粒的实例，所述磁性纳米颗粒能够在磁梯度的作用下穿过组织屏障，并且能够将疗法运送和递送至那些屏障后面的靶标。
图2A显示了由单个Fe2O3或Fe3O4核组成的纳米颗粒系统的另一示意图设计，其包衣有封封单种或多种药物的小分子配体、诸如PEG的聚合物配体和或诸如泊洛沙姆的嵌段共聚物(F68、F127等)，并经过验证可在磁梯度的作用下通过组织屏障输送。这些药剂可以在用聚合物配体包衣或基质之前与氧化铁核预混合，或者可以在单个步骤中包衣或基质氧化铁核时同时负载。对于当前系统，氧化铁核的尺寸在5与30nm之间。基于本文公开的概念，已经选择了该颗粒的组成、特征和性质，以允许通过组织屏障将疗法递送至它们后面的靶标。PLGA基质还可以负载有各种疗法、小分子或大分子药物、蛋白质或抗体或核苷酸(基因、DNA、RNA、mRNA、siRNA等)。
图2B显示了未官能化的PLGA磁性纳米颗粒的另一示意性设计，该磁性纳米颗粒在磁梯度的作用下通过组织屏障输送。PLGA纳米颗粒带负电，并与一种以上具有不同化学特征(溶解性、亲水性和疏水性、电荷(阳离子、阴离子和/或两性离子)、pH依赖性、亲脂性等)的药物或疗法共同负载。可以看出，将两种不同类别的药物，例如(1)两性离子抗生素(环丙沙星)和(2)脂质/疏水类固醇(氟轻松)共同负载到单个纳米颗粒中。环丙沙星可在宽pH范围内溶解(酸性pKal＝6.2和碱性pKa2＝8.8)，环丙沙星的这种pH依赖性溶解度因环丙沙星和表面活性剂硫酸葡聚糖之间形成疏水离子复合物(HIP)而降低/抑制。将复合物与氟轻松和磁性氧化铁核(10nm)一起引入纳米颗粒。PLGA基质还可以负载有多种疗法、一种或多种药剂、小分子或大分子药物、蛋白质或抗体或核苷酸(基因、DNA、RNA、mRNA、siRNA等)。
图2C为未官能化的PLGA磁性纳米颗粒的另一示意性设计，该磁性纳米颗粒用于在磁梯度的作用下通过组织屏障运输药剂。PLGA纳米颗粒带负电，并负载有药物PSA(醋酸泼尼松龙)和磁性氧化铁核(5nm)，以允许通过组织屏障将疗法递送到它们后面的靶标。PLGA基质还可以负载有多种疗法、小分子或大分子药物、蛋白质或抗体或核苷酸。
图2D显示了负载有药物PSA和磁性氧化铁核(10nm)的阳离子PLGA纳米颗粒的另一示意性设计。纳米颗粒包括阳离子磷脂、N-[l-(2,3-二油酰氧基)丙基]-N,N,N-甲基硫酸三甲基铵(DOTAP)，以提供正表面电荷。PLGA中的孔可以负载有各种疗法、一种或多种药物、小分子或大分子药物、蛋白质或抗体或核苷酸。
图2E显示了负载有药物PSA和磁性氧化铁核(20nm)的阳离子PLGA纳米颗粒的另一示意性设计。纳米颗粒包括阳离子磷脂、DOTAP，以提供正表面电荷。PLGA中的孔可以负载有各种疗法、一种或多种疗法、小分子或大分子药物、蛋白质或抗体或核苷酸(基因、DNA、RNA、mRNA、siRNA等)。
图2F显示了负载有药物PSA和一个或多个磁性氧化铁核(20nm)的阳离子PLGA纳米颗粒的另一示意性设计。纳米颗粒由具有胺(NH2)官能团的PLGA(PLGA-NH2)制成，以提供正表面电荷。PLGA中的孔可以负载有各种疗法、小分子或大分子药物、蛋白质或抗体或核苷酸(基因、DNA、RNA、mRNA、siRNA等)。
图2G为封装PSA和磁性氧化铁核(20nm)的阳离子PLGA纳米颗粒的另一示意性设计。纳米颗粒基质是PLGA和含有胺(NH2)端基的Eudragit(RL PO)聚合物的共混物，以提供正表面电荷。PLGA中的孔可以负载有各种疗法、小分子或大分子药物、蛋白质或抗体或核苷酸(基因、DNA、RNA、mRNA、siRNA等)。
图3A-3C显示了TEM(透射电子显微镜)图像，其显示了负载有氧化铁核的PLGA纳米颗粒，并且还提供了粒度的量度(参见粒度与比例尺)。图3A显示了，示例性具有5nm氧化铁核的磁性PLG包衣的纳米颗粒在磁梯度的作用下穿过组织屏障并且能够将疗法运送和递送到那些屏障后面的靶标。图3B显示了具有10nm氧化铁核的PLGA包衣的磁性纳米颗粒，其能够在磁梯度的作用下穿过组织屏障，并且能够将药剂运送和递送至那些屏障后面的靶标。图3C显示了具有20nm氧化铁核的PLGA包衣的磁性纳米颗粒，其能够在磁梯度的作用下穿过组织屏障，并且能够将药剂运送和递送至那些屏障后面的靶标。TEM图像显示了粒度的度量(参见粒度与比例尺)。
该方法提供了颗粒和颗粒内部的铁氧化物核的单分散性，窄尺寸分布。在一个示例性实例中，我们的颗粒被制成具有直径200-250nm(纳米)的窄尺寸分布。在其他示例性实例中，颗粒较小，尺寸范围为20-50nm或20-100nm。
在一个实施例中，纳米颗粒可以包含药剂。所述药剂可以是药物、蛋白质或核苷酸物质(例如，DNA、mRNA、siRNA)。磁性颗粒可以采取各种形式。磁性颗粒可以包括磁核和其中包含治疗剂的基质。
药剂可以包括DNA、RNA、干扰RNA(RNAi)、siRNA、肽、多肽、适体、药物、小分子或大分子。小分子可以包括但不限于蛋白质、肽、肽模拟物(例如拟肽)、药物、类固醇、抗生素、氨基酸、多核苷酸、分子量小于约10,000克/摩尔的有机或无机化合物(即包括杂有机和有机金属化合物)、分子量小于约5,000克/摩尔的有机或无机化合物、分子量小于约1,000克/摩尔的有机或无机化合物、分子量小于约500克/摩尔的有机或无机化合物、以及这些化合物的盐、酯和其他医药可接受形式。
治疗剂可以包括用于预防或治疗耳朵或眼睛或皮肤疾病或损伤的治疗剂，并且目标位置可以包括耳朵或眼睛组织或皮肤内或皮肤下的组织。该治疗剂可包含类固醇，例如抗炎类固醇，用于递送到作为目标位置的内耳(耳蜗和/或前庭系统)，以治疗例如听力下降、耳鸣、眩晕、美尼尔氏症的病症，以保护听力免受化学疗法或其他损害听力的药物疗法(例如袢利尿剂、某些抗生素，例如氨基糖苷、非甾体类抗炎药等)，并治疗内耳的其他病症。治疗剂还可以包括药物、蛋白质、生长因子(包括干细胞衍生因子)或核苷酸或基因，用于递送至内耳，例如保护、恢复或复原听力(例如通过递送生长因子以引起耳蜗毛细胞和支持细胞生长，从而恢复听力，或者通过递送核苷酸或基因以引起机体启动耳蜗毛细胞并支持细胞生长)。治疗剂可以包括泼尼松龙、地塞米松、STS(硫代硫酸钠)、D-甲硫氨酸、曲安奈德乙酰、CHCP 1或2、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、谷胱甘肽、谷胱甘肽还原酶等。为了将颗粒和治疗剂递送到内耳，颗粒将在磁场的作用下穿过(通过)完整的椭圆形和/或圆形窗膜以将疗法递送到内耳。
治疗剂可包含抗炎类固醇和抗生素，以递送至作为目标部位的中耳，以治疗诸如中耳感染和炎症(中耳炎)的病症。治疗剂可以包括环丙沙星和氟轻松或环丙沙星和地塞米松。治疗剂还可以包括药物、蛋白质、核苷酸或基因或其他药剂，以治疗中耳感染和炎症。为了将颗粒和治疗剂递送到中耳，颗粒将在磁场的作用下通过(穿过)耳鼓(鼓膜)以将疗法递送到中耳。这样的穿越和治疗递送不需要打开，通过外科手术刺破或意外破裂耳鼓(鼓膜)。
在一个实例中，治疗剂可具有基于组织性质的包衣或基质(例如壳聚糖)，例如用于粘液溶解、粘膜粘附等。通过使用单分子配体、低聚物、生物/聚合物(具有宽泛的分子量范围(100Da-300,000Da))在纳米颗粒表面引入电荷或不带电(例如，阳离子、阴离子和中性)，可以控制颗粒移动的难易程度。诸如纳米颗粒使用Pluronics(F127、F68等)的亲水包衣或对于粘液惰性纳米颗粒使用聚乙二醇(PEG)的纳米颗粒的聚乙二醇化的其他包衣也可以控制此类特性。
在一个实例中，纳米颗粒具有用于乳液聚合的改性。这包括引入助溶剂以减小纳米颗粒尺寸和固体/油/水乳液。在油/水界面使用表面活性剂/脂质作为乳液稳定剂。
取决于要封装的分子的性质，可以使用多种制备方法，例如去溶剂化、热变性、凝聚、交联、纳米沉淀乳化等。系统的粒度可以通过诸如温度、pH等合成参数的微小变化来进行细微调节。此外，纳米颗粒在储存期间或施用后在体内具有更大的稳定性，并提供用于与癌症靶向配体缀合的表面官能团。它们也适合通过不同途径进行施用。
任何表面活性剂均可用于本申请的纳米颗粒和生产方法中，包括例如一种或多种阴离子、阳离子、非离子(中性)和/或两性离子表面活性剂。阴离子表面活性剂的实例包括但不限于十二烷基硫酸钠(SDS)、月桂基硫酸铵、其他烷基硫酸盐、月桂基硫酸钠(也称为月桂基醚硫酸钠：SLES)或烷基苯磺酸盐。阳离子表面活性剂的实例包括但不限于烷基三甲基铵盐、氯化十六烷基吡啶鎓(CPC)、聚乙氧基牛脂胺(POEA)、苯扎氯铵(BAC)和苄索氯铵(BZT)。两性离子表面活性剂的实例包括但不限于十二烷基甜菜碱、十二烷基二甲基氧化胺、椰油酰胺基丙基甜菜碱和椰油两性甘氨酸酯。非离子表面活性剂的实例包括但不限于烷基聚(环氧乙烷)或烷基聚葡糖苷(辛基葡糖苷和癸基麦芽糖苷)。非离子表面活性剂的实例包括但不限于聚甘油烷基醚、葡糖基二烷基醚、冠醚、酯连接的表面活性剂、聚氧乙烯烷基醚、Brij、Spans(山梨糖醇酯)和Tweens(聚山梨酯)。
在实施例中，纳米颗粒在纳米颗粒内包括疏水离子对(HIP)。在带电/两性离子药物、蛋白、生物分子(RNA、DNA等)和表面活性剂(包括脂质、聚合物、单分子)之间形成HIP复合物。HIP复合表面活性剂：SDS、多库酯钠、脱氧胆酸钠、硫酸葡聚糖等。一步(原位)HIP复合。两步(改性后)HIP复合。例如，用于制备具有第一药剂和第二药剂的纳米颗粒组合物的方法，包括在第一药剂之间形成疏水离子复合物，并在形成疏水离子复合物之后添加第二药剂。
纳米颗粒的形态可以变化。在一些实例中，纳米颗粒可以是单磁性的(Fe2O3/Fe3O4核-PLGA壳)。在其他实例中，纳米颗粒可以是多核团簇磁性的(Fe2O3/Fe3O4-PLGA壳)。在其他中，纳米颗粒可以是壳聚糖或Pluronics(F68，F127)或PEG包衣的Fe2O3/Fe3O4核。
该组合物可以包含赋形剂。这样的赋形剂包括稳定剂、化学渗透促进剂、防腐剂、抗微生物剂和pH稳定剂。在缓冲液中重新配制时示例性稳定剂增强纳米颗粒分散性并减少/限制纳米颗粒聚集或沉淀。可以使用离子型、非离子型(空间)、单分子、聚合物基赋形剂。化学渗透促进剂增强/促进纳米颗粒通过组织屏障的渗透和运动，并且是可逆的。小分子：溶剂、脂肪酸、表面活性剂、萜烯等。也可以添加基于大分子的：聚合物、生物聚合物、单分子配体。
在实施例中，纳米颗粒包括活性剂的负载或共同负载。例如，纳米颗粒可以在纳米颗粒上负载有氟轻松，在MNP上共同负载环丙沙星和氟轻松，在纳米颗粒上共同负载环丙沙星和地塞米松。在一个实例中，纳米颗粒包含选自环丙沙星、氟轻松或地塞米松的治疗剂。在另一个实例中，纳米颗粒包含两种或更多种选自由环丙沙星、氟轻松、地塞米松或其组合组成的群组的治疗剂。在又一个实例中，纳米颗粒包含环丙沙星、氟轻松、地塞米松。剂量或比例可以大范围变化(例如，单剂量与多剂量)。
药物释放曲线可能显示各种药代动力学、药效学(例如，快速爆发释放与缓慢持续释放)。我们现在进一步公开用于快速(爆发)或缓慢(持续)释放疗法的孔的大小的选择。大孔可使疗法更快地释放(爆发释放)；小孔更缓慢地释放疗法(持续释放)。我们进一步公开了针对生理条件调节聚合物的生物降解速率。通过选择具有高密度交联的聚合物或PLGA，该聚合物将在体内缓慢降解并缓慢释放疗法。通过选择具有低密度交联的聚合物或PLGA，该聚合物或PLGA将迅速降解并迅速释放疗法。可以通过增加乙交酯含量，通过使用低分子量PLGA减小纳米颗粒的大小以及通过施用亲水性稳定剂包衣纳米颗粒表面来使PLGA聚合物更具亲水性，从而实现药物或疗法的爆发释放。可以通过增加PLGA的疏水性，通过减少或限制药物或疗法在纳米颗粒表面上的定位以及通过增加纳米颗粒的大小来阻止水扩散到纳米颗粒中的速率，从而实现药物或疗法的缓慢和持续释放。在某些实例中，示例性颗粒可以快速(数小时)或缓慢(数周或数月)释放疗法。选择的PLGA属性(分子量和L：G比)、药物类型(疏水、亲水或亲脂)和稳定剂化学性质可定制磁性颗粒，以实现药物的爆发和/或持续释放。
治疗剂可以包括用于治疗眼病例如VEGF(血管内皮生长因子)的药剂或用于黄斑变性的相关化合物，或用于治疗青光眼或其他眼病的药物或蛋白质或其他疗法。为了将颗粒和治疗剂递送到眼睛的各个组织中，在磁场的作用下，颗粒将穿过(通过)巩膜和/或角膜上皮和/或玻璃体液和/或眼睛的其他部位，以达到眼睛的目标组织，例如视网膜、眼基质、眼睛的前房或眼睛内的其他靶标。
治疗剂可包括用于治疗皮肤疾病、用于治疗烧伤或伤口、或治疗褥疮或溃疡(包括糖尿病性溃疡)的药剂，或用于治疗身体其他疾病但目前通过皮肤递送的药剂(例如疫苗、肉毒杆菌素等)。该药剂可以是药物、蛋白质或核苷酸、或其他治疗剂。目标位置可能是皮肤深层、表皮、真皮、皮下组织或下面的组织或血管。在磁场的作用下，颗粒将穿过(通过)皮肤各层，以到达下面的目标皮肤层或其他组织。
治疗剂通常可以是药物、蛋白质、因子(例如衍生自干细胞或其他细胞)、或核苷酸(基因、DNA、RNA、mRNA、siRNA等)。在磁场的作用下，颗粒可以穿过组织屏障到达这些屏障后面的疾病或损伤靶标并递送一种或多种治疗剂。
可以根据颗粒内部所含疗法的释放速率对颗粒进行调整。药物递送领域的技术人员将认识到，在某些情况下，可能需要快速的“爆发”释放(例如数分钟或数小时)，例如以快速抑制急性炎症或快速消除感染。在其他情况下，可能希望缓慢或持续释放治疗(数周或数月)，例如为慢性病提供治疗或长期缓解(例如，治疗复发性或慢性中耳感染或发炎；保护听力免受长期化疗方案的影响；或为诸如黄斑变性或青光眼的持久性眼部疾病提供持续的治疗释放)。在某些情况下，需要在爆发释放后进行持续治疗。
在其他情况下，可能希望同时或顺序释放一种以上的疗法。为了同时释放多种疗法，可将一种以上的疗法负载在我们颗粒的孔中。此外，为了顺序释放疗法，我们公开了杂化PLGA纳米颗粒，它们提供了将两种不同药物负载到同一纳米颗粒系统中的可能性。例如，我们示例性的PLGA-脂质核-壳杂化纳米颗粒可以在PLGA核内携载疏水性药物，而更具亲脂性的药物可以负载在周围脂质壳的双层中。
已经发明了特定的颗粒，以使治疗能够磁性地递送到患者组织屏障后面的疾病靶标。要使患者得到安全有效地治疗，必须实现许多因素(如前所述，迄今为止，只有一种磁性纳米颗粒已被FDA批准用于治疗患者，并且该颗粒除氧化铁核外不能携载任何疗法，氧化铁核使其具有磁性并可以提供铁来治疗患者的缺铁性贫血)。我们颗粒的方面包括达到可以安全有效地治疗患者的标准，并且有望获得FDA批准和/或其他监管机构批准。
特别是，为了确保人体安全，我们选择了氧化铁作为使我们的颗粒具有磁性的材料。与现有技术中也具有磁性并已用于磁性纳米颗粒的其他材料(钴、镍、铝、铋)相比，与这些氧化铁相反，它是人体中天然存在的材料，容易被人体吸收以用于红细胞，并且FDA先前已批准氧化铁作为可注射到人体中的安全材料。
在使用中，磁性系统可用于向颗粒施加磁力，从而趋于使颗粒在朝向或远离磁性系统的方向上移动。具体而言，颗粒可以穿过组织屏障以移动到它们后面的疾病或损伤靶标。具体实例和实施例提供了氧化铁纳米颗粒，其向体内的靶标提供安全有效的磁性递送(例如，磁性注射)。在一种情况下，这些颗粒可以负载有抗生素和/或抗炎药，并放置在外耳中。然后，磁梯度会将它们通过耳鼓递送到中耳，以清除中耳感染并减少中耳发炎。这将使中耳感染得到治疗无需全身性抗生素(用于急性感染)或无需进行鼓膜置管手术，该手术需要通过耳鼓插入导管(通常用于治疗儿童的复发性或慢性中耳感染和炎症)。在另一实例中，可以将这些颗粒放置在眼睛的表面上，然后可以施加磁梯度以将这些颗粒通过巩膜输送到眼睛内部的靶标，例如到晶状体后面、玻璃体或视网膜。这可以消除对眼睛进行针头注射的需要。在又一实例中，可以将这些颗粒放置在皮肤上，并且可以施加磁梯度以将它们穿过皮肤的表皮运输到表皮下面的靶标层。可以通过一个或多个磁体将颗粒拉向它们(磁梯度朝向磁体)或通过磁注入装置(磁梯度远离装置)来施加磁梯度。在这两种情况下，颗粒将对所施加的磁梯度的方向起反应(例如，图1)。
磁性颗粒可以以许多合适方式中的任一种来形成。颗粒可以通过试剂制备和混合，乳化和溶剂蒸发以及洗涤和冻干的步骤形成。例如，可以形成具有基质的颗粒，其中磁性材料作为氧化铁纳米核被携载并且其中还携载有治疗剂。磁性颗粒具有基质，例如PLGA聚合物基质，其携载磁性材料作为氧化铁纳米核。治疗剂也可以携载在基质中。这种颗粒可以以各种方式来制造。
在一些实例中，PLGA纳米颗粒的直径在约100与约400nm之间。在另一个实例中，直径在约130与约400之间。在又一个实例中，直径在约130与约220nm之间。在其他实例中，直径在20与约100nm之间。
另一个实施例包括一种产生无菌纳米颗粒形成物的方法。通过伽马射线或电子束(电子束)射线对磁性纳米颗粒进行照射，剂量范围为5kGy至22kGy。此类辐射会破坏并杀死微生物，并提供无菌制剂，选择颗粒性质(大小、聚合物、组成)和辐射剂量以及验证实验，以确保可靠地破坏任何微生物，但不会破坏包含在颗粒内的疗法。在第二种情况下(另一种杀菌程序)，将颗粒的尺寸选择为直径小于220nm，在某些情况下直径小于180nm，以提高杀菌过滤的产量。在第二种情况下，纳米颗粒通过FDA指导文件中建议的0.22um(220nm)微米级过滤器，以滤出微生物并确保制剂无菌。
另一个实施例包括冻干制剂，其增加了保质期。冻干或冷冻干燥是其中将材料冷冻(例如在-80℃下24小时或使用液氮(N2)快速冷冻)并在高真空下干燥的过程。在糖(例如海藻糖、甘露醇、蔗糖、葡萄糖)存在下将纳米颗粒冻干，并在冻干期间使纳米颗粒被此类糖包衣。结果是，稳定的粉末具有长的货架寿命(例如两年或更长时间)，包括在室温条件下。储存冻干制剂时，治疗(药物、蛋白质或基因)不会从颗粒中逸出或泄漏(治疗负荷随时间保持稳定)。使用时，我们的颗粒可以通过添加水、盐水或缓冲液来重构。可以在易于使用的小瓶中进行重构。在一个实例中，可以有一个双室小瓶，其中一个扭曲并且缓冲液从顶室注入，然后使用者将小瓶混合以重构制剂。在一个实例中，在该过程中可以使用糖、多元醇、甘露醇和/或山梨醇。稳定剂的其他实例包括蔗糖、海藻糖、甘露醇、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、右旋糖和甘氨酸。这些药剂可以组合使用，例如蔗糖和甘露醇，以产生无定形和晶体结构。另一个实施例包括一种用于治疗患者的方法，该方法包括提供纳米颗粒的冻干组合物，重构纳米颗粒，将纳米颗粒施加到部位以及使用磁梯度将纳米颗粒移动到目标部位。
实例
实例1
为了在施加的磁梯度的作用下安全有效地穿过组织屏障，这些颗粒由可生物降解和生物相容性材料(例如PLGA)组成(特别是，示例性颗粒仅由FDA先前批准用于体内施用的材料组成)。示例性纳米颗粒表现出包封宽尺寸范围(2-50nm)的磁核的能力。可以基于预期的应用来定制纳米颗粒的尺寸，并且示例性颗粒的尺寸范围为直径100-450nm。通过掺入选择性添加剂，纳米颗粒也被制成阳离子、阴离子或中性的。图3(A-E)显示了示例性纳米颗粒的样品的电子显微镜图像。每个示例性纳米颗粒表现出包封各种尺寸(尺寸为2-50nm，例如5nm、10nm或20nm)的磁核的能力，同时保持最终粒度＜450nm。示例性颗粒的相应设计在图2A至2G中示出。
图4显示了在水性缓冲液(1％SDS)中在玻璃载玻片上的示例性纳米颗粒，并显示了颗粒对磁梯度的响应。上面示出了示例性实例。
图5A至5C显示了图像处理的结果，以确定颗粒通过介质的速度。图5A显示了PLGAMNP的原始快照，图5B显示了PLGA MNP的平均背景，图5C显示了PLGA MNP的快照。在倒置的表荧光显微镜(Zeiss Axiostar plus)下使用10倍变焦物镜光学透镜观察MNP。从如这些的图像中看，纳米颗粒对磁梯度做出了响应。
实例2
图7A和7B显示了氧化铁递送到牛眼中后的普鲁士染色，并证实示例性PLGA氧化铁纳米颗粒可以穿过眼睛的上皮层(类似于皮肤的上皮层，起到屏障的作用)，并且进入该层后面的目标组织。通常通过ICP-MS或ICP-OES(电感耦合等离子体质谱或光学发射光谱法)测量定量的递送的氧化铁，并提供了多少颗粒被递送至靶标的度量(因为先前已经测量了每个颗粒的氧化铁量)。可以通过多种方法来测量递送至靶标的治疗量，并且在示例性实例中，我们使用UPLC-MS(高效液相色谱质谱法)来测量所递送的药物量。由于先前已经测量了每个颗粒的治疗量，因此这也提供了多少颗粒被递送至靶标的度量。
在多个不同的活体动物研究中测试了颗粒通过组织屏障的运动。在第一组研究中，将待测试的颗粒放置在大鼠的外耳道中，然后用推动装置施加磁梯度，以测试颗粒通过耳鼓(组织屏障)到中耳组织(靶标)的运动。在第二组研究中，通过注射器将待测颗粒放置在大鼠和小鼠的中耳中，然后用推动装置施加磁梯度以测试颗粒通过窗膜(组织屏障)到耳蜗(靶标)的运动。在第三组研究中，将待测试的颗粒置于大鼠眼表面，然后通过拉力磁体施加磁梯度，以测试颗粒通过巩膜(组织屏障)进入眼睛并到达视网膜(靶标)的运动。在第四组研究中，将待测试的颗粒放置在大鼠爪子的皮肤表面上，然后通过拉力磁体施加磁梯度，以测试颗粒穿过皮肤顶部上皮层(组织屏障)进入下层皮肤层并一直到皮下组织(靶标)的运动。
还对大型动物和人类尸体进行了测试。在第一\第二和第三组尸体研究中，将要测试的颗粒放置在猪、绵羊和猫的中耳中，然后用推力装置施加磁梯度来测试颗粒通过窗膜(组织屏障)到达耳蜗(靶标)的运动。在第四组研究中，在人体尸体研究中还测试了颗粒穿过窗膜并进入耳蜗的能力。在第五组研究中，将要测试的颗粒放在牛眼的表面，然后通过拉力磁体施加磁梯度，以测试颗粒穿过巩膜(组织屏障)并进入眼睛(靶标)的运动。
在所有用于活体动物和尸体研究的情况下，通过提取目标组织(在对活体动物牺牲动物后)，然后测量递送到目标组织的氧化铁和治疗的存在和量来确定氧化铁纳米颗粒是否达到其靶标。通过组织的普鲁士蓝染色定性地评估了目标组织中颗粒的存在。普鲁士蓝是对氧化铁的染色，显示颗粒是否已经(或尚未)到达目标组织。
实例3
该实例包括PLGA分子的重量范围为30-60g/mol的颗粒。该分子量范围可以在7天到3个月内达到所需的药物释放。PLGA粘度为约0.55-0.75dL/g。纳米颗粒的尺寸范围为约100至500nm，并且在10天至1个月内释放疗法。PLGA具有官能团：A＝羧酸(COOH)，以实现更快的药物/疗法释放(<3个月)，B＝酯，以开发用于长效释放(LAR)系统(>3个月)的纳米颗粒，LGA zeta电位：-5至-30mV。这归因于纳米颗粒的有效胶体稳定性。
氧化铁核的直径为约3-50nm。在此范围内的氧化铁核表现出优异的磁性，并且可以实现PLGA纳米颗粒中核的有效负载。
PLGA基质中氧化铁核的浓度：[Fe]＝0.06-0.30mg(铁)/mg(PLGA)。氧化铁核(3-50nm)的磁核负载非常有效，而不会不利地影响PLGA纳米颗粒的尺寸。
纳米颗粒由Fe2O3组成并且被油酸稳定。需要单分散的和超顺磁性的氧化铁核。多分散指数(PDI)为约0.01-0.2。高度单分散且尺寸分布均匀，核间差异很小(均匀性)。
核中的铁浓度为约15％至20％。实现超顺磁性和高磁含量。磁化率：1×10-5至3×10-5。此范围可确保3至20nm的氧化铁纳米核尺寸的最大封装。
磁响应性：在3T/m磁梯度下，在水中以50-100μm/s的速度传播。速度范围使PLGA纳米颗粒能够有效地穿过生物屏障。
聚乙烯醇(PVA)：Mw＝31,000-50,000g/mol，(水解度：98-99％)。所用的PVA可生产所需尺寸范围为200-280nm的PLGA纳米颗粒，其释放曲线介于7天与3个月之间。
颗粒负载有药物、蛋白质或基因。
实例4
此实例包括具有氧化铁纳米核的阳离子PLGA(乳酸-乙醇酸共聚物)纳米颗粒，其在PLGA基质中负载有疗法，通过带正电的磷脂和表面活性剂PVA(聚乙烯醇)稳定并冻干(速冻)，并进行γ射线或电子束射线灭菌。
PLGA纳米颗粒直径：180-280nm。由于PLGA具有生物相容性，可生物降解性，因此可以通过选择合适的分子量、组成比(丙交酯：乙交酯)、密度和官能端基来轻松调节其释放特性。
多分散指数(PDI)：0.1-0.5。表示纳米颗粒分布均匀，因此没有尺寸变化或颗粒异质性。颗粒之间的变化很小。
PLGA分子量范围：30-60g/mol。该分子量范围是在7天至3个月内达到所需药物释放的最佳范围。
PLGA粘度：0.55-0.75dL/g。是获得所需大小范围(100-500nm)的纳米颗粒的最佳粘度，并在10天至1个月内释放治疗。
PLGA具有官能基：
A＝羧酸(COOH)，以实现更快的药物/疗法释放(<3个月)
B＝酯，以开发用于长效释放(LAR)系统(>3个月)的纳米颗粒，PLGA zeta电位：+10至+30mV。这归因于纳米颗粒的有效胶体稳定性
阳离子脂质：使用阳离子脂质产生带正电的PLGA纳米颗粒，以增强通过生物膜的渗透。
表面活性剂添加剂，以能够通过油性屏障：
DOTAP：l,2-二油酰基-3-三甲基铵丙烷(氯化物盐)
DOTMA：1,2-二-O-十八烯基-3-三甲基铵丙烷(氯化物盐)
DC-胆固醇：3β-[N-(N',N'-二甲氨基乙烷)-氨基甲酰基]胆固醇盐酸盐
DOPE：1,2-二油酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺
氧化铁核直径：3-50nm。在此范围内的氧化铁核表现出优异的磁性，并且可以实现PLGA纳米颗粒中核的有效负载。PLGA基质中氧化铁核的浓度：[Fe]＝0.06-0.30mg(铁)/mg(PLGA)。氧化铁核(3-50nm)的磁核负载是非常有效的，而不会不利地影响PLGA纳米颗粒的尺寸。纳米颗粒由Fe2O3组成，并由油酸稳定。为了获得高质量的单分散超顺磁性氧化铁核。
多分散指数(PDI)在约0.01-0.2之间。高度单分散，尺寸分布均匀。核中的铁浓度在15％与20％之间。实现超顺磁性和高磁含量。
磁化率：1×10-5至3×10-5。此范围可确保3至20nm的氧化铁纳米核尺寸的最大封装。
磁响应性：纳米颗粒在3T/m磁梯度下，在水中以50-100μm/s的速度传播。速度范围使PLGA纳米颗粒能够有效地穿过生物屏障。
聚乙烯醇(PVA)：Mw＝31,000-50,000g/mol，(水解度：98-99％)。所用的PVA可生产所需尺寸范围为200-280nm的PLGA纳米颗粒，其释放曲线介于7天与3个月之间。
疗法：颗粒可以负载有药物、蛋白质或基因。
实例5
此实例包括具有氧化铁纳米核的作为PLGA(乳酸-乙醇酸共聚物)+聚甲基丙烯酸酯基共聚物(Eudragit，RLPO)的混合物的纳米颗粒，其在PLGA基质中负载有疗法，通过表面活性剂PVA(聚乙烯醇)稳定并冻干(速冻)，并进行γ射线或电子束射线灭菌。
PLGA纳米颗粒直径：160-250nm。由于PLGA具有生物相容性，可生物降解性，因此可以通过选择合适的分子量、组成比(丙交酯：乙交酯)、密度和官能端基来调节其释放特性。
Eudragit(RL PO)，具有季铵基团的丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和低含量的甲基丙烯酸酯的共聚物，分子量为32,000g/mol。
RL PO与PLGA组合使用以达到，
带正电的纳米颗粒。正电荷可更好地通过组织屏障。
定制的疗法释放。允许以期望的速率释放疗法。
多分散指数(PDI)为约0.1-0.5。纳米颗粒的分布在该范围内是均匀的，并且没有尺寸变化或颗粒异质性。
PLGA的分子量范围是30-60g/mol。分子量范围对于在7天至3个月内达到所需的药物释放是最佳的。
PLGA粘度：0.55-0.75dL/g。纳米颗粒的尺寸范围为约100-500nm，并且其疗法释放曲线介于10天与1个月之间。氧化铁核的直径为约3-50nm。在此范围内的氧化铁核表现出优异的磁性，并且可以实现PLGA纳米颗粒中核的有效负载。
PLGA基质中氧化铁核的浓度：[Fe]＝0.06-0.30mg(铁)/mg(PLGA)。氧化铁核(3-50nm)的磁核负载是非常有效的，而不会不利地影响PLGA纳米颗粒的尺寸。
由Fe2O3组成，并由油酸稳定。为了获得高质量的单分散超顺磁性氧化铁核。
多分散指数(PDI)：0.01-0.2。高度单分散，尺寸分布均匀。核之间的变化很小。
核中的铁浓度：铁(Fe)的范围为15％至20％。实现超顺磁性和高磁含量。
磁化率：1×10-5至3×10-5。此范围可确保3至20nm的氧化铁纳米核尺寸的最大封装。
磁响应性：在3T/m磁梯度下，在水中以50-100μm/s的速度传播。速度范围使PLGA纳米颗粒能够有效地穿过生物屏障。
聚乙烯醇(PVA)：Mw＝31,000-50,000g/mol，(水解度：98-99％)。所用的PVA可生产所需尺寸范围为200-280nm的PLGA纳米颗粒，其释放曲线介于7天与3个月之间。
颗粒可以负载有药物、蛋白质或基因。
实例6
图6显示了示例性纳米颗粒的制造过程的示意图，其包括以下步骤。
步骤1：使用包含磁性氧化铁核的可生物降解的聚(D,L-丙交酯-乙交酯)(PLGA)聚合物基质，阳离子脂质表面活性剂DOTAP(1,2-二油酰基-3--三甲基铵丙烷(氯化物盐)和药物(醋酸泼尼松龙，PSA)，使用单乳液溶剂蒸发(SESE)程序配制阳离子聚合物纳米颗粒。
步骤1a.在典型程序中，通过间歇性涡旋循环将10mg PSA(泼尼松龙21-醋酸盐)溶于5ml氯仿(CHL)中，并在保持在37℃的温水浴中温育。
步骤1b.一旦获得澄清的药物溶液，则在室温下，添加12.5mgDOTAP(1,2-二油酰基-3-三甲基铵-丙烷(氯化物盐)，Avanti Biolipids)，然后添加50mgPLGA(丙交酯：乙交酯(50：50)30,000-60,000Da)。剧烈混合有机相以确保所有成分溶解并获得澄清溶液。最后，将800μl磁核添加到获得的有机相中。
步骤1c.将有机相在水浴中涡旋并脉冲超声处理10秒。
步骤1d.在连续磁力搅拌下，将获得的有机相滴入50ml PVA溶液(2％聚乙烯醇，31,000-60,000Da)中，并在冰/水浴中进行探针超声处理5分钟。
步骤le.将以上获得的光滑乳状乳液在磁力搅拌板上搅拌18小时，以确保有机溶剂完全蒸发。
步骤2：将以上获得的纳米颗粒乳液分成两个50ml falcon离心管，并以12000rpm离心60分钟以收集纳米颗粒沉淀。将沉淀物重新分散(涡旋超声处理循环)在15ml去离子水中，并如上所述进行离心。重复离心过程两次以除去任何游离和过量的试剂。然后使用塔式冻干机将所得沉淀物冷冻干燥，如下所述。
步骤3：冻干：在典型的程序中，将以上获得的纳米颗粒沉淀物再分散在含有3ml糖溶液(2％海藻糖)的玻璃小瓶中。然后将样品冷冻(-80℃冷冻24小时(或)在液氮N2中快速冷冻3分钟)，然后放入冻干机中48小时。获得的最终产物是细小的自由流动的粉末。
实例7-药物负载方法
(A)将药物组合(类固醇和抗生素)共同负载到磁性PLGA纳米颗粒中
表面活性剂类型：十二烷基硫酸钠(SDS)、多库酯钠(Doc Na)、脱氧胆酸钠(NaDeOxyChol)、硫酸葡聚糖(DS)等。
抗生素：环丙沙星/盐酸环丙沙星(CIP.HC1)、左氧氟沙星(LVFX)、氧氟沙星(OFLX)等。
类固醇：醋酸泼尼松龙21(PSA)、醋酸地塞米松21(DexA)、氟轻松(FA)、地塞米松(Dex)、泼尼松龙(PS)等。
一步：在抗生素和表面活性剂之间原位形成疏水离子对(HIP)复合物，然后共同负载有类固醇。通过间歇性涡旋循环将氟轻松(FA)溶于DCM中，并在保持在37℃的温水浴中温育。将100mg PLGA-COOH和随后的600ul氧化铁核溶解在上述油相(O)中。
将5mg CIP.HCl溶于0.5ml水中，并在37℃(水浴)下温育10分钟，以确保完全溶解。这称为水相(Wl.1)
将25mg DS溶解于0.5ml水中并涡旋。这称为水相(W1.2)
将W1.1与(O)相混合，并在冰/水浴中以30％振幅进行超声处理1分钟(1/8”固体探针，QSonica Q500，500瓦，20kHz)。得到Wl.l/O乳液。
向上述Wl.l/O乳液中加入0.5ml水相W1.2，然后在冰/水浴中以30％振幅进行探针式超声处理1分钟(1/8"固体探针，QSonica Q500，500瓦，20kHz)。得到Wl.l/O/W1.2乳液。
向上述Wl.l/O/Wl.2乳液中加入5ml 1％PVA(W2)，然后涡旋20秒。然后将混合物在冰/水浴中以30％振幅进行探针式超声处理3分钟(1/8"固体探针，QSonica Q500，500瓦，20kHz)。得到(Wl.l/OAV1.2)/W2乳液。
将上面的乳液用40ml 1％PVA稀释，并转移到100ml烧杯中。将稀释的乳液在磁力搅拌板上搅拌4小时，以确保有机溶剂的完全蒸发并导致形成聚合物纳米颗粒。
将以上获得的纳米颗粒溶液分成两个50ml falcon离心管，并以13500rpm离心30分钟以收集纳米颗粒沉淀。将沉淀物重新分散(涡旋超声处理循环)在15ml水中，并如上所述进行离心。重复离心过程两次以除去任何游离和过量的试剂。使用塔式冻干机将所得沉淀物冷冻干燥，如下所述。
冻干：在典型程序中，将以上获得的纳米颗粒沉淀物重新分散在3ml糖溶液(2％海藻糖)中，并转移至20ml玻璃小瓶中。将纳米颗粒糖悬浮液在液体N2中快速冷冻2分钟并冻干48小时。得到的最终产物是细小的自由流动的粉末。
(II)两步：在抗生素和表面活性剂之间预先形成HIP复合物，然后共同负载有类固醇
将5mg CIP.HCl溶于0.5ml水中，并在37℃(水浴)下温育10分钟，以确保完全溶解。
将3mg DS溶解在0.5ml水中并涡旋。
将0.5ml CIP.HCl溶液逐滴引入0.5mlDS中，然后将混合物涡旋。
然后将混合物在室温下在摇杆上混合10分钟，然后以14000rpm离心5分钟。
通过涡旋将所得的CIP-DS HIP复合物(S)沉淀物重新分散在水中，并离心，得到沉淀物。洗涤步骤重复两次。
将复合物在真空离心机中于30℃干燥4小时，得到干燥的沉淀，也称为固(S)相。
通过间歇性涡旋循环将5mg氟轻松(FA)溶解在2ml DCM中，并在保持在37℃的水浴中温育。这被称为油相(O)。将100mg PLGA-COOH和随后的600ul氧化铁核溶解在以上获得的油相(O)中。
将CIP-DS复合物(S)重新分散在FA+PLGA-COOH溶液(O)中并涡旋20秒。然后将混合物在冰/水浴中以30％振幅进行探针式超声处理1分钟(1/8"固体探针，QSonica Q500，500瓦，20kHz)。得到S/O乳液。向S/O乳液加入5ml 1％PVA(W)，然后涡旋20秒钟。然后将混合物在冰/水浴中以30％振幅进行探针式超声处理3分钟(1/8"固体探针，QSonica Q500，500瓦，20kHz)。得到S/O/W乳液。将上面的S/O/W乳液用25ml 1％PVA稀释，并转移到100ml烧杯中。将稀释的乳液在磁力搅拌板上搅拌4小时，以确保有机溶剂的完全蒸发并导致形成聚合物纳米颗粒。
将以上获得的纳米颗粒溶液分成两个50ml falcon离心管，并以13500rpm离心30分钟以收集纳米颗粒沉淀。将沉淀物重新分散(涡旋超声处理循环)在15ml水中，并如上所述进行离心。重复离心过程两次以除去任何游离和过量的试剂。使用塔式冻干机将所得沉淀物冷冻干燥，如下所述。
冻干：在典型程序中，将以上获得的纳米颗粒沉淀物重新分散在3ml糖溶液(2％海藻糖)中，并转移至20ml玻璃小瓶中。将纳米颗粒糖悬浮液在液体N2中快速冷冻2分钟并冻干48小时。得到的最终产物是细小的自由流动的粉末。
(B)负载有药物(类固醇和抗生素)的聚合物包衣的磁性纳米颗粒
在室内合成了油酸稳定的磁性氧化铁核(10、20、30nm)。将10mg类固醇溶解在5ml氯仿中，并与氧化铁纳米颗粒混合。
将纳米颗粒-药物溶液在室温下混合3-5小时，并磁性分离并用乙醇洗涤以除去任何游离的药物分子。将所得的类固醇-氧化铁复合物重新分散在己烷中。
嵌段共聚物Pluronics(F68、F127等)用于稳定以上获得的类固醇-氧化铁复合物。将不同量的嵌段共聚物溶解在PBS缓冲液中，并与等体积的含药物-氧化铁复合物的己烷混合。将上述反应混合物在30℃下混合12小时，并用己烷：水(1∶1)洗涤两次。
在Pluronic聚合物官能化后，实现了氧化铁核从有机溶剂到水相的完全相转移。
实例8
在一种用于测量药物从示例性颗粒中释放的示例性方法中，将冻干颗粒的储备溶液(1mg/ml)置于人工脑脊髓液(aCSF，pH 7.4)中，并立即以等体积转移至玻璃小瓶中(1ml)。然后将样品置于37℃恒温振荡器/恒温箱中。在示例性的时间间隔(例如，在0、0.5、1、4、9、24、48和72小时)，取出配制小瓶(例如，一式两份：n＝2)，并以18,000g离心10分钟。从沉淀中分离出上清液，并与等体积的乙腈混合以进行HPLC分析。已经设计并合成了示例性颗粒，以快速释放疗法(数分钟或数小时内)或缓慢释放疗法(数周或数月内)。
出于说明的目的，已经给出了几种方法和实施例的前述描述。并不旨在穷举或将权利要求限制为所公开的精确步骤和/或形式，并且显然可以根据上述教导进行许多修改和变化。

Claims (18)

1.一种能够穿过组织3的纳米颗粒，其包括
氧化铁核，
第一治疗剂，和
聚合物包衣，其中所述包衣在约37度的水中降解。
2.如权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述核的直径为3至30纳米。
3.如权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述核的直径为10至100纳米。
4.如权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述包衣是PLGA。
5.如权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述包衣是泊洛沙姆包衣。
6.如权利要求1所述的纳米颗粒，其进一步包含第二治疗剂。
7.如权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述第一治疗剂是环丙沙星。
8.如权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述第一治疗剂是氟轻松。
9.如权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述第一治疗剂是地塞米松。
10.一种治疗患者的方法，其包括：
提供纳米颗粒的冻干组合物，
重构所述纳米颗粒，
将所述纳米颗粒施加到部位，以及
使用磁梯度将所述纳米颗粒移动到目标部位。
11.一种用于向受试者提供治疗剂的方法，其包括向需要其的受试者施用包含第一治疗剂和磁核的磁性纳米颗粒，并使用磁梯度将所述纳米颗粒移动至目标部位。
12.如权利要求1所述的方法，其进一步包括使用磁体在所述受试者体内引导所述颗粒。
13.一种纳米颗粒的组合物，其中所述纳米颗粒被冻干。
14.一种用于制备具有第一药剂和第二药剂的纳米颗粒组合物的方法，其包括
a.在所述第一药剂之间形成疏水离子复合物
b.形成所述疏水离子复合物后加入所述第二药剂。
15.一种冻干的药物组合物，其包含
a.能够穿过组织的纳米颗粒，其具有氧化铁核、第一治疗剂和聚合物包衣，其中所述包衣在约37度的水中降解，
b.包围所述纳米颗粒的糖。
16.一种包含乳化的聚合物、表面活性剂、磁核、第一生物活性剂和第二生物活性剂的纳米颗粒，其中将所述第一生物活性剂复合以形成疏水离子复合物。
17.如权利要求14所述的方法，其进一步包括冻干所述组合物。
18.如权利要求14所述的方法，其进一步包括使用辐射灭菌所述组合物。
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