CN117500483A - 作为栓塞和药物递送剂的具有流通空隙的微球 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适于诱导或导致微血管栓塞的新类别的微粒。

Description

作为栓塞和药物递送剂的具有流通空隙的微球

技术领域

本文公开的技术总体涉及具有流通空隙(flow-through voids)的微球及其用途。

背景

肝细胞癌(HCC)是全世界癌症相关死亡的第三大常见原因，每年造成超过600,000人死亡。HCC构成大多数原发性肝癌的发病，因为早期检测很困难，并且通常在诊断后几个月内导致死亡。然而，随着医疗技术的进步，早期诊断现在是可以实现的，并且由于HCC的复杂性质，对更敏感的治疗选择的需求是最重要的。对于中期和晚期不可切除的HCC，最常见的治疗策略是经动脉化疗栓塞(TACE)，一种由介入放射科医生进行的程序。在典型的治疗方案中，微导管将抗癌剂局部递送至肿瘤床，随后施用微球用于动脉堵塞，导致缺血性肿瘤坏死。虽然TACE程序可以用作新辅助疗法或作为肝移植或切除的过渡疗法，但它具有几个缺点，诸如非癌性肝组织无意中暴露于细胞毒性药物、不同的粒径和不能以受控的方式释放药物。这可能导致肝损伤，未受影响的肝组织坏死，甚至肝衰竭。当肿瘤的微循环被阻断时，氧气水平下降到非常低的水平，导致肿瘤变得缺氧。另外，已经揭示了由TACE诱导的急性缺氧的所得时间段上调促血管生成因子(例如，血管内皮生长因子(VEGF)、缺氧诱导因子1-α(HIF-1-α))。已知缺氧肿瘤具有化学抗性，并发送向外生长(outgrowth)因子信号，导致血管生成和向身体的其他部位的转移。

在过去的二十年中，已经努力改善化学治疗剂向肿瘤的递送。药物洗脱珠(DEB)是一种相对新的药物递送栓塞系统，可以以持续的方式释放抗癌剂。然而，这些珠的特征在于直径尺寸的高度可变性，导致错误或不充分的血管堵塞。此外，DEB与诱导恶劣的缺氧环境相关，这可能导致缺血引起的新血管生成反应。

Benny等人[1]教导了使用分批配制和流动聚焦微流体装置两者合成和优化的具有不同尺寸和形态的多孔聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)和聚(D,L-丙交酯)(PLA)微球(MP)。该MP可以包含活性剂，并且可以用于递送这样的剂。

出版物

[1]Benny等人，Polymers 2019,11,419

发明概述

鉴于现有技术，对生物相容的多功能栓塞剂存在需要，用于阻塞、堵塞或阻断血管，诸如微血管，并且该栓塞剂可以递送具有高靶特异性的各种活性剂，诸如抗癌药物。充当固体栓塞装置的本发明的栓塞剂被构造为半自由流动的多于一个微粒，这些微粒可以被提供为海绵状微粒、尖刺微球(spiked microspheres)或在其表面上具有通道的微球，其允许流体流过其中或在其表面上流动，并且被编程以施加部分栓塞限制，并且任选地在随后阶段施加完全限制，从而诱导血管缺氧。

虽然栓塞限制可以是非选择性的，但它实际上尤其依赖于所使用的微粒的尺寸和组成，并且因此可以被定制以提供顺序的、逐步的和可控的限制(即，从部分限制开始，并以完全限制结束)，由此可以施用几个剂量或量的各种微粒的群体，一些在尺寸和/或组成上不同，而另一些在包含抗癌药物上不同。因此，在最一般的意义下，提供了一种新的和独特的方法和工具的供给，用于栓塞限制血管，诸如毛细血管和微血管，作为将限制通往肿瘤部位的微循环的手段。

在其最一般的范围内，本发明涉及颗粒，例如微粒(或亚微米颗粒)，其具有多于一个表面特征，使得流体能够流过微粒或在其表面上流动，其中微粒被选择用作栓塞装置。

本发明还提供了用作栓塞装置(或用于在诱导受试者的血管栓塞的方法中使用)的微粒，该微粒被选择和构造成允许血液流过微粒或在其表面上流动，并且该微粒具有被选择成流入受试者体内的毛细血管或微血管中并堵塞、阻塞或限制血液流向靶组织的平均尺寸(或直径或尺寸分布)。

如下文将进一步详述的，本发明的微粒基于这样的认识，即立即完全限制流向靶组织(诸如癌症部位)的血液可能会适得其反，因为它可以刺激肿瘤分泌血管生成因子以绕过阻断。通过本发明的微粒可能实现的对肿瘤血流的部分阻断不会触发血管生成因子的释放。与抗癌治疗方案一起，它们可以降低肿瘤负荷。此外，允许部分血液流向肿瘤部位允许用血液携带的药物治疗肿瘤，可以是全身提供的药物，也可以是从颗粒本身释放的药物。

在最一般的意义下，并且如本文进一步阐述的，用作栓塞装置的颗粒可以是以下颗粒群体中的任何一种或更多种：

(1)具有流通特征的微粒或亚微米颗粒，其中微粒不含任何活性剂或诊断剂或不与任何活性剂或诊断剂缔合；

(2)具有流通特征的微粒或亚微米颗粒，其中微粒负载有一种或更多种活性剂或诊断剂或与一种或更多种活性剂或诊断剂缔合；

(3)具有表面特征诸如尖刺或凹槽的微粒或亚微米颗粒，其中微粒不含任何活性剂或诊断剂或不与任何活性剂或诊断剂缔合；

(4)具有表面特征诸如尖刺或凹槽的微粒或亚微米颗粒，其中微粒负载有一种或更多种活性剂或诊断剂或与一种或更多种活性剂或诊断剂缔合；

(5)核/壳微粒，每个微粒具有核和壳，其中核是固体材料，其可以是或可以不是可生物降解的，并且其中壳具有允许血液流过壳或在微粒表面上流动的流通特征或表面特征，其中微粒不含任何活性剂或诊断剂或不与任何活性剂或诊断剂缔合；

(6)核/壳微粒，每个微粒具有核和壳，其中核是固体材料，其可以是或可以不是可生物降解的，并且其中壳具有允许血液流过壳或在微粒表面上流动的流通特征或表面特征，其中微粒负载有一种或更多种活性剂或诊断剂或与一种或更多种活性剂或诊断剂缔合；

(7)表面修饰有一种或更多种纳米颗粒的微粒，其中微粒和/或纳米颗粒不含活性剂或诊断剂或不与活性剂或诊断剂缔合；

(8)表面修饰有一种或更多种纳米颗粒的微粒，其中微粒和/或纳米颗粒负载有一种或更多种活性剂或诊断剂或与一种或更多种活性剂或诊断剂缔合；

(9)上文定义的负载有一种或更多种活性剂或诊断剂或与一种或更多种活性剂或诊断剂缔合的颗粒；

(10)任何以上提及的微粒的可坍塌或可侵蚀形式；和/或

(11)以上微粒的群体的混合物。

本文制剂、装置和方法中使用的微粒不是脂质体、胶束结构，也不是具有任何囊泡结构的颗粒形式。也排除由磷脂和金属颗粒形成或包含磷脂和金属颗粒的任何颗粒。

在一些实施方案中，每个微粒都提供有流通特征，诸如通道，其允许部分血液流过颗粒体(particles body)。如本文将进一步解释的，流通特征不是表面孔。

在一些实施方案中，每个微粒都提供有表面修饰特征，诸如尖刺或通道或凹槽，其允许部分血液在颗粒表面上流动。

在一些实施方案中，每个微粒都提供有流通特征，诸如通道，和表面特征，诸如尖刺或通道或凹槽，其允许部分血液流过颗粒体以及在它们的表面上流动。

在一些实施方案中，每个微粒以可坍塌或可侵蚀的形式和/或组合物提供，其与微粒的原始或坍塌前的形式相比，允许将微粒的尺寸减小到允许更严格地限制(部分或完全)微血管的尺寸。

在一些实施方案中，微粒具有第一预定平均粒径，并且被配置成侵蚀(或坍塌)成小于第一预定平均粒径的第二平均粒径。在这样的配置中，当递送到血管的腔时，微粒具有平均粒径(第一预定尺寸)和结构孔隙率，其在具有第一宽度的血管的第一位置处部分中断通过血管的血流。然而，随着时间的推移，侵蚀导致粒径减小(到第二粒径)，这导致较小的颗粒被血流携带到血管中第二个更窄的位置，并完全堵塞血管，从而导致栓塞。

还提供了可坍塌微粒，其具有范围在10μm和500μm之间的第一尺寸(直径)，并且具有多于一个流通特征和/或表面特征，例如空隙或通道和/或尖刺或凹槽，使得血液能够流过这些特征和/或围绕这些特征流动，其中微粒被构造或配置成坍塌和/或侵蚀成具有在4μm和50μm之间的第二尺寸的微粒。

可以理解，具有10μm和500μm范围内的第一尺寸或直径的微粒可以侵蚀成具有4μm和50μm范围内的第二尺寸或直径的微粒。例如，具有100μm的第一尺寸或直径的微粒可以侵蚀或减小尺寸为具有第二尺寸或直径的微粒，该第二尺寸或直径在初始范围(即，第一尺寸)内，但也在4μm和50μm的第二范围内，例如40μm。类似地，具有45μm的第一尺寸或直径(在第一尺寸或直径的范围内)的微粒可以侵蚀到12μm的尺寸或直径(在第二尺寸或直径的范围内)。

在一些实施方案中，本发明的微粒是可坍塌颗粒，即它们被构造成在结构上分解以减小尺寸和/或体积。颗粒可选地或另外地被侵蚀，这意味着它们由于任何质量移动过程而磨损或失去材料或降解或生物降解，所述质量移动过程可能涉及机械或化学/生物过程、由微粒的流动和/或微粒与血液系统中存在的多种化学/生物组分(例如酶)的接触触发或导致。机械过程可能涉及摩擦，由于与血管壁或组织接触或由于任何接触-降解过程而导致的机械质量损失。化学降解过程可能涉及在体内具有预定溶解度或(生物)降解速率的微粒材料(例如聚合材料)的生物降解或水解降解或任何其他这样的降解。因此，术语“坍塌性和/或侵蚀”或该措辞的任何语言变化形式可以涵盖导致粒径减小的任何质量移动或质量减小或物理结构变形过程。

本发明的微粒可以是或可以不是多孔的。如果存在孔隙，它总是由流通特征和/或表面特征的存在间接导致的，为了允许部分受限的血液流过微粒或在其表面上流动，必须存在流通特征和/或表面特征。然而，微粒可以是海绵状球形颗粒，并且可以采用指定尺寸或直径范围内的任何形状和尺寸。在一些情况下，微粒具有无定形形状(即不规则的随机形状)，或者可以采用单一或基本上单一的非球形形状，诸如椭圆形或另一种不规则形状。

无论材料组成、质量降解或质量变化过程和颗粒形状如何，微粒可以具有范围在10μm和500μm之间的第一或初始平均尺寸或直径。在一些实施方案中，平均粒径或直径可以是在10μm和450μm、10μm和400μm、10μm和350μm、10μm和300μm、10μm和250μm、10μm和200μm、10μm和150μm、10μm和100μm、10μm和50μm、20μm和500μm、30μm和500μm、40μm和500μm、50μm和500μm、60μm和500μm、70μm和500μm、80μm和500μm、90μm和500μm、100μm和500μm、150μm和500μm、200μm和500μm、250μm和500μm、300μm和500μm之间或在350μm和500μm之间。

在一些实施方案中，根据本发明的方面和实施方案提供使用的微粒具有范围为50μm和150μm、60μm和150μm、70μm和150μm、80μm和150μm、80μm和200μm或在80μm和250μm之间的平均第一尺寸或直径。

在一些实施方案中，颗粒是具有范围在100nm和500nm之间的直径或尺寸的亚微米颗粒。在一些实施方案中，平均粒径或直径可以是在100nm和450nm、100nm和400nm、100nm和350nm、100nm和300nm、100nm和250nm、100nm和200 0m、100nm和150nm、200nm和500nm、300nm和500nm、400nm和500nm、250nm和500nm、300nm和500nm之间或在350nm和500nm之间。

在一些实施方案中，用于本文目的的颗粒不是纳米颗粒。

本发明微粒的直径或尺寸可以通过制造具有满足预期用途的尺寸分布限制的颗粒来确定。测量粒径或尺寸分布的制造过程以及工具是本领域熟知的。在微粒基本上是球形的情况下，可以从微粒的中心或通过微粒的中心测量尺寸或直径。在微粒是核/壳的情况下，它们的尺寸或直径可以类似地从或通过微粒的中心到最外面的颗粒表面或圆周来测量。当微粒是椭圆形或非球形时，本文提供的尺寸指的是它们的最长轴。在颗粒被尖刺化或具有表面钩或其他修饰的情况下，尺寸或直径将是从一个钩或尖刺端(spike end)通过微粒中心到另一个钩或尖刺端测量的距离。因此，在微粒被尖刺化的情况下，对其尖刺的侵蚀可以产生能够满足本文公开的预期目的的较小尺寸的颗粒。

在本发明的栓塞装置中，产生较小尺寸微粒的材料损失或侵蚀被设计成提供具有不限制或约束大血管中的血流，但限制较小的血管，特别是肿瘤中发现的毛细血管或微血管的平均尺寸的微粒。这样的毛细血管或微血管的内直径可以在4μm和10μm之间的范围。因此，预定尺寸的微粒或被配置成经受侵蚀或材料损失或降解或坍塌至预定尺寸的微粒应提供具有适合于收缩毛细血管或微血管导致缺血性组织(例如肿瘤坏死)的平均尺寸的栓塞微粒。

因此，在一些实施方案中，微粒可以具有小到足以导致毛细血管或微血管的阻塞或阻断的尺寸，在一些实施方案中，尺寸在4μm和50μm之间。在一些实施方案中，微粒具有在4μm和10μm、4μm和20μm、4μm和30μm、4μm和40μm、10μm和20μm、20μm和30μm、30μm和40μm、40μm和50μm、10μm和40μm、10μm和30μm、20μm和50μm、20μm和40μm、30μm和50μm之间、或4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm的平均尺寸。由于本发明的微粒可以被施用以满足一个或更多个临床目的，它们的尺寸，或者在一些实施方案中，它们的初始尺寸和最终尺寸(例如，在坍塌和/或侵蚀之前和之后)可以尤其通过选择微粒材料组成、它们的结构(核/壳、尖刺等)等来预先确定。执业医师将知晓施用特定组成和尺寸的微粒，充分知晓它们的尺寸可以减小到能够堵塞或封闭血管的尺寸，如本文所公开的。

本领域的技术人员将认识到，如本文公开的，具有流通特征或表面修饰的例如50μm尺寸的微粒可适合作为栓塞装置，即使没有材料坍塌、降解或侵蚀。

微粒通常是包括(composed of)、包含(comprised of)或由至少一种聚合材料组成的聚合物颗粒。然而，微粒可以由其他非聚合材料制成。在一些实施方案中，微粒包括或包含或由可生物降解材料或可生物降解的聚合材料组成。可由其制成本发明微粒的聚合材料的非限制性实例包括聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)、聚(D,L-丙交酯)(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(乙烯基乙酸酯)、聚苯乙烯二嵌段共聚物、聚合高内相乳液(聚HIPE)、聚乙烯醇(PVA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)和天然聚合物诸如胶原、纤维素、褐藻胶和明胶。

在一些实施方案中，使用微粒的群体，其中每个群体包含或由不同聚合材料的微粒组成。

在一些实施方案中，微粒包含或由PLGA、PLA或PCL组成。

对于一些应用，本发明的微粒可以被提供为核/壳结构，每个核/壳结构具有固体(无孔)核和壳，该壳提供多于一个流通空隙(其中壳是海绵状结构)和/或表面特征(如上描述的尖刺、通道/凹槽)，使得血液能够流过壳区域和/或其表面。在这样的情况下，核可以由非多孔和/或不可生物降解或不可生物降解的材料制成。这样的核材料在组成上可以是聚合的或非聚合的。非限制性实例包括聚苯乙烯、二氧化硅、玻璃、聚乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、高分子量的以上提及的聚合物或任何其他惰性材料。

在一些实施方案中，壳材料的侵蚀或降解可以产生更小的微粒(具有第二尺寸)，其可以进一步移动到血管中，并在途中导致更窄的血管的约束。在这样的实施方案中，壳的聚合物可以被选择为以大于核聚合物降解速率的速率经历侵蚀或质量损失。可选地，壳的聚合物可以被选择经历降解或质量损失，而核聚合物是不可生物降解的。

一般来说，在生理条件下，壳在核之前降解。降解速率可以通过选择聚合物的类型；聚合物链尺寸和聚合物分子量来定制。因此，核和壳区域可以包含相同的聚合材料，但是每个区域的特征在于不同的降解速率。在一些实施方案中，核和壳具有不同的聚合材料。核可以由不可降解的聚合物制成，例如聚苯乙烯或二氧化硅或其他惰性聚合物，并且外层可以具有可生物降解或可侵蚀的材料。在其他实施方案中，核和壳具有相同的聚合材料。

在一些实施方案中，核和壳具有相同或不同的聚合材料，但是壳被构造或定制以提供多孔性，而核可以不是多孔的。

因此，本发明的微粒可以以预选的尺寸和组成提供，并因此可以用作具有两种限定状态的栓塞装置或微粒：第一状态—允许血液流过血管的形式，该形式被施用到血流中，和第二状态—血流中断形式，其中微粒的尺寸减小。微粒在体内从第一形式转变为第二形式。当最初呈现给身体或血流(即通过肠胃外施用)时，具有流通空隙或微通道的微粒能够使流体，即血液组分、溶质、血清等部分或不间断地流过它们的表面并流过多于一个空隙。随着时间的推移，微粒的聚合物壳或聚合物表面被侵蚀或降解，失去其表面空隙或特征。这些尺寸较小的微粒，通常尺寸为5微米至50微米，能够随着血流流动或移动到窄的血管中，它们现在阻塞这些血管，从而导致肿瘤坏死。

图1中描绘了本发明的一般概念。

在一些实施方案中，本发明还涉及微粒，该微粒具有范围在10μm和500μm之间的尺寸(直径)，并且具有多于一个流通空隙，使得血液能够流过空隙或在微粒表面上流动，其中微粒包含可生物降解或可生物降解材料。

在一些实施方案中，微粒不是核/壳颗粒，而是包含单一聚合材料。在一些实施方案中，微粒不是核/壳颗粒，而是包含单一材料，其中微粒的外表面具有多于一个流通空隙。

在一些实施方案中，微粒不是核/壳颗粒，而是包含单一聚合材料或多于一种聚合材料的混合物，其中微粒的不同区域与其他区域不可分离；即没有核和/或壳特征。

在一些实施方案中，微粒是核/壳颗粒，其中核和壳区域由相同或不同的材料制成。在一些实施方案中，核和壳由不同的材料制成，每种材料如本文指示选择，并且其中壳包含流通空隙。在一些实施方案中，核不是多孔的，或者不是可生物降解的，或者不是可生物降解的。

在一些实施方案中，微粒是具有至少两种不同的物理或化学特性的Janus微球。Janus颗粒可用于药物组合，例如缺氧激活药物可以与化疗组合，或血管生成抑制剂可以与细胞毒性药物组合，或成像剂可以与药物组合。Janus颗粒的使用还允许在使用两种聚合物(例如具有不同分子量的聚合物，诸如PLGA)的情况下控制差异(different)或不同(distinct)的释放动力学。

本发明还涉及微粒，该微粒具有范围在10μm和500μm之间的尺寸(直径)，并且具有多于一个流通空隙，流通空隙被配置成允许液体流过(例如血液流动)该空隙或在微粒表面上流动，其中微粒包含允许尺寸在体内减小至尺寸在5微米和50微米之间的颗粒的可生物降解或可生物降解材料。在一些实施方案中，尺寸减小发生在几小时和几天之间的时间段内。

本发明的微粒可以被提供为具有一定程度的表面孔隙率和流通空隙的基本球形，或者另外地或可选地，被提供有多于一个表面特征，诸如锚定特征，例如尖刺。这些锚定表面特征或尖刺或钩允许锚定到血管壁上。尖刺将微粒的圆周延伸到通常在颗粒直径的至少约10％范围内的长度。尖刺的形状可以是针状、圆锥形或不规则的。尖刺可以是(固体)核的相同聚合物，或者可以包含第二聚合物。在一些实施方案中，尖刺元件可以是可生物降解的或可生物降解的。

通常，尖刺以可变且有时不受控制的密度布置在颗粒的圆周上。颗粒表面上的分布可能对微粒作为堵塞物的功能具有有限的影响。

无论微粒的形状和组成如何，微粒被构造或提供有多于一个表面特征和/或流通空隙特征，其允许血液连续流过颗粒基质或块体或在其表面上流动。这样的血流可以维持不间断，尽管血管中的血流受限，不期望或应避免完全阻塞或堵塞，例如大血管诸如动脉和静脉。因此，表面特征或空隙特征是使得血液或血液组分能够连续流过微粒或在其表面上连续流动的特征。这些特征可以是横穿微粒体积或主体的至少一部分的通道状空隙或结构。这些可以是相互连接的孔的形式，其允许连续的液体流过(曲折的)在孔之间延伸一定距离的通道。在具有表面尖刺的微粒中，可以通过以允许流体或血液在尖刺之间不间断流动的这样的表面密度提供尖刺来维持不间断流动。因此，变得锚定到血管内壁的微粒不会中断血液流动。在这样的配置中，尖刺之间的距离限定了流通空隙，这在一些情况下使得不必要地存在以上详述的通道状空隙或结构。

因此，术语“流通空隙”是指存在于微粒中或其表面上的任何这样的特征，其维持血液流过微粒或在其表面和血管内壁之间的区域上流动(尽管部分受到限制)。不相互连接的表面孔，即仅仅为表面齿痕(surface dentations)或洞的孔，不构成流通空隙。

本发明的颗粒可以被提供为携带或不含任何药物或诊断剂，或者可以以负载的形式提供，其中至少一种药物或诊断剂被提供、包含、包封在微粒块体材料或表面中或与微粒块体材料或表面缔合。由于本发明的微粒可以被构造成具有两种或更多种特征，例如壳、尖刺等，和/或两种或更多种材料，例如核材料和壳材料，和/或其中可以包含药物或诊断剂的腔或口袋，药物或诊断剂的选择可以在不稳定和稳定的活性材料、亲水性和亲脂性活性材料、低或高分子量的药物或剂、不同LogP值的药物或剂等中进行。

如本文所用，微粒可以“负载有”或“缔合到”一种或更多种药物或诊断剂。药物或诊断剂可以包含在微粒内，即在其核中或在构成微粒体的材料中，或者可以经由化学或物理锚定与其表面或块体材料缔合。无论微粒以何种手段或形式包含或携带药物或诊断剂，这些术语并不意味着表明特定量的活性剂或诊断剂的负载或缔合。可以使用任何量，所述量可以由多种因素确定，尤其包括微粒的尺寸、它们的材料组成、药物或剂属性(亲水性和亲脂性药物、低或高分子量的药物、不同LogP值的药物等)、期望的剂量、释放类型(缓慢、立即等)等。

在一些实施方案中，构造为具有单一材料(诸如聚合材料)的微粒包括包含在颗粒材料中的一种药物或药物的混合物。

在一些实施方案中，微粒是包含一种或更多种药物的核/壳结构。在一些实施方案中，一种药物可以包含在核中，而另一种不同的药物可以包含在壳中。

在一些实施方案中，微粒是核/壳结构，在核中和在壳区域中包含相同的药物，允许基于壳和核的相对降解概况的受控或定时释放。

在一些实施方案中，微粒被尖刺化或表面修饰有组织附接特征或钩，其中所述特征或钩可以包括快速降解材料。在这样的实施方案中，微粒核可以包含一种类型的药物，而特征或钩可以包含另一种类型的药物。

在一些实施方案中，微粒表面修饰有一个或多于一个纳米颗粒或表面缔合有一个或多于一个纳米颗粒。微粒和与微粒表面缔合的纳米颗粒可以具有相同或不同的材料。如本文定义的，它们的尺寸和形状可以变化。在一些实施方案中，修饰纳米颗粒包含不同于微粒的材料，因此允许例如负载不同药物实体的药物。

在一些实施方案中，微粒表面修饰有一个或多于一个纳米颗粒或表面缔合有一个或多于一个纳米颗粒，该微粒被配置成解离成主微粒和多于一个纳米颗粒，使得微粒和每个纳米颗粒被设计成原位提供不同的益处。例如，纳米颗粒可以将药物或诊断剂携带到供给肿瘤的较小血管中，而微粒可以用于诱导栓塞。

通常，纳米颗粒的修饰允许施用与大微粒的聚合物在化学上不相容的药物或诊断剂。通常，大微粒可以掺入疏水性药物或诊断剂，而较小的纳米颗粒可以掺入亲水性药物或诊断剂。

“药物”可以是任何活性剂，其递送到待堵塞的血管中可以促进、诱导、导致或提供医学益处。在一些实施方案中，药物任选地选自细胞毒性剂或细胞抑制剂，其中细胞毒性剂通过以下方式防止癌细胞繁殖：(1)干扰细胞复制DNA的能力；和(2)诱导癌细胞中的细胞死亡和/或凋亡，而细胞抑制剂通过调节、干扰或抑制调节细胞增殖的细胞信号转导过程来起作用。尽管作用机制不同，药物可以是任何抗癌药物、细胞毒性剂、选择性作用于缺氧肿瘤的药物、抗血管生成剂、抗VEGF剂、抗代谢药、拓扑异构酶抑制剂、蛋白酪氨酸激酶抑制剂、蛋白酶体抑制剂等。

适合用于本发明微粒的细胞毒性剂的非限制性实例包括

-抗代谢药，诸如卡培他滨、吉西他滨、5-氟尿嘧啶、甲酰四氢叶酸、氟达拉滨、阿糖胞苷、巯嘌呤、硫鸟嘌呤、喷司他丁和甲氨蝶呤；

-拓扑异构酶抑制剂，如依托泊苷、替尼泊苷、喜树碱、拓扑替康、伊立替康、多柔比星和柔红霉素；

-长春花生物碱，诸如长春新碱和长春碱；

-紫杉烷类，诸如紫杉醇(paclitaxel)和多西他赛；

-铂剂，诸如顺铂、卡铂和奥沙利铂；

-抗生素，诸如放线菌素D、博莱霉素、丝裂霉素C、阿霉素、柔红霉素、伊达比星、多柔比星和聚乙二醇化脂质体多柔比星；

-烷化剂，诸如美法仑、苯丁酸氮芥、白消安、塞替派、异环磷酰胺、卡莫司汀、洛莫司汀、司莫司汀、链佐星、达卡巴嗪和环磷酰胺；

-蛋白酪氨酸激酶抑制剂，诸如甲磺酸伊马替尼和吉非替尼；

-蛋白酶体抑制剂，诸如硼替佐米；

-抗体，诸如曲妥珠单抗、利妥昔单抗、西妥昔单抗和贝伐单抗；

-本领域已知的其它剂。

在一些实施方案中，治疗药物选自六甲蜜胺、苯达莫司汀、白消安、卡莫司汀、苯丁酸氮芥、甲川氯、环磷酰胺、达卡巴嗪、异环磷酰胺、英丙舒凡、对甲苯磺酸盐、洛莫司汀、美法仑、二溴甘露醇、二溴卫矛醇、尼莫司汀、雷莫司汀、替莫唑胺、塞替派、曲奥舒凡、氮芥、卡波醌；阿哌喹酮、福莫司汀、葡磷酰胺、帕利伐米、哌泊溴烷、曲磷酰胺、乌莫司汀、卡铂、顺铂、依铂、米铂(miriplatine)水合物、奥沙利铂、洛铂、奈达铂、吡铂、沙铂、洛铂、奈达铂、吡铂、沙铂、氨柔比星、比生群、地西他滨、米托蒽醌、丙卡巴肼、曲贝替定、氯法拉滨、安吖啶、溴他利星(brostallicin)、匹杉琼、拉莫司汀、依托泊苷、伊立替康、雷佐生、索布佐生、替尼泊苷、拓扑替康、氨萘非特、贝洛替康、依利醋铵、voreloxin、卡巴他赛、多西他赛、艾日布林、伊沙匹隆、紫杉醇、长春碱、长春新碱、长春瑞滨、长春地辛、长春氟宁；fosbretabulin、替司他赛、阿扎胞苷、左亚叶酸钙、卡培他滨、克拉屈滨、阿糖胞苷、依诺他滨、氟尿苷、氟达拉滨、氟尿嘧啶、吉西他滨、巯嘌呤、甲氨蝶呤、奈拉滨、培美曲塞、普拉曲塞、硫唑嘌呤、硫鸟嘌呤、卡莫氟、去氧氟尿苷、艾西拉滨、雷替曲塞、沙帕他滨(sapacitabine)、博来霉素、放线菌素、多柔比星、表柔比星、伊达比星、左旋咪唑、米替福新、丝裂霉素C、罗米地辛、链佐星、戊柔比星、净司他丁、佐柔比星、正定霉素(daunorubicin)、普卡霉素、阿柔比星、培洛霉素、吡柔比星、阿巴瑞克、阿比特龙、比卡鲁胺、布舍瑞林、卡普睾酮、氯烯雌醚、地加瑞克、地塞米松、雌二醇、氟他胺、氟维司群、戈舍瑞林、组胺瑞林、亮丙瑞林、甲地孕酮、米托坦、那法瑞林、诺龙、尼鲁米特、奥曲肽、泼尼松龙、雷洛昔芬、他莫昔芬、促甲状腺素α、托瑞米芬、曲洛斯坦、曲普瑞林、己烯雌酚、阿考比芬(acolbifene)、达那唑、地洛瑞林、环硫雄醇、orteronel、氨鲁米特、阿那曲唑、依西美坦、法曲唑、来曲唑、睾内酯、福美坦、克唑替尼、达沙替尼、埃罗替尼、伊马替尼、拉帕替尼、尼洛替尼、帕唑帕尼、瑞格非尼、鲁索替尼、索拉非尼、舒尼替尼、凡德他尼、维罗非尼、博舒替尼、吉非替尼、阿西替尼；阿法替尼、阿立塞替、达拉菲尼、达可替尼(dacomitinib)、dinaciclib、多韦替尼、恩扎妥林(enzastaurin)、尼达尼布(nintedanib)、乐伐替尼(lenvatinib)、利尼伐尼(linifanib)、linsitinib、马赛替尼、米哚妥林、莫替沙尼、来那替尼、orantinib、哌立福辛、帕纳替尼、拉多替尼、rigosertib、替吡法尼、tivantinib、tivosertib、曲美替尼、pimasertib、丙氨酸布立尼布(brivanibalaninate)、西地尼布、阿帕替尼、他拉泊芬、替莫泊芬、阿仑单抗、贝索单抗(besilesomab)、brentuximab vedotin、西妥昔单抗、地舒单抗(denosumab)、易普利姆玛(ipilimumab)、奥法木单抗、帕尼单抗、利妥昔单抗、托西莫单抗、曲妥珠单抗、贝伐单抗、帕妥珠单抗、卡妥索单抗、埃罗妥珠单抗(elotuzumab)、依帕珠单抗、farletuzumab、mogamulizumab、耐昔妥珠单抗(necitumumab)、尼妥珠单抗、奥滨尤妥珠单抗(obinutuzumab)、奥卡妥珠单抗(ocaratuzumab)、奥戈伏单抗(oregovomab)、雷莫芦单抗(ramucirumab)、利妥木单抗(rilotumumab)、司妥昔单抗(siltuximab)、托珠单抗(tocilizumab)、扎芦木单抗(zalutumumab)、扎木单抗(zanolimumab)、马妥珠单抗、dalotuzumab、纳武利尤单抗(nivolumab)、地尼白介素(denileukin diftitox)、替伊莫单抗(ibritumomab tiuxetan)、碘苄胍、泼尼莫司汀、恩美曲妥珠单抗(trastuzumabemtansine)、雌莫司汀、吉妥珠单抗、奥佐米星、阿柏西普、依多曲肽(edotreotide)、奥英妥珠单抗(inotuzumab ozogamicin)、埃托-那普妥莫单抗(naptumomab estafenatox)、莫妥珠单抗(oportuzumab monatox)等。

在一些实施方案中，药物是抗癌药物，诸如多柔比星。

在一些实施方案中，药物是选择用于作用于在缺氧状态(氧气剥夺状态)的肿瘤的缺氧细胞毒素。这样的药物可以选自替拉扎明(TPZ)、巴诺蒽醌(AQ4N)、泊非霉素、阿哌喹酮(EO9)、1,2-双(甲基磺酰基)-1-(2-氯乙基)-2-[[1-(4-硝基苯基)乙氧基]羰基]肼(KS119)、二硝基苯甲酰胺氮芥衍生物(dinitrobenzamide mustard derivative)(诸如PR104)和4-[3-(2-硝基-1-咪唑基)-丙氨基]-7-氯喹啉盐酸盐(NLCQ-1，NSC 709257)。

在一些实施方案中，微粒提供有两种或更多种药物，一种是抗癌药物，并且另一种是缺氧细胞毒素。在一些实施方案中，抗癌药物是多柔比星，并且缺氧细胞毒素是TPZ。

在一些实施方案中，微粒负载有诊断剂或与诊断剂缔合。诊断剂可以是本领域已知的任何类型的成像材料。它可以是造影剂、放射性药物等。这样的剂的非限制性实例包括X射线造影剂，例如磁铁矿(magnetite)、含铁材料和碘油；磁共振成像剂，诸如钆特酸酯(gadoterate)、钆布醇(gadobutrol)、钆特醇(gadoteridol)、钆喷酸酯(gadopentetate)、钆贝酸酯(gadobenate)、钆喷酸二葡甲胺(gadopentetic acid dimeglumine)、钆塞酸酯(gadoxentate)、钆弗塞胺(gadoversetamide)、钆双胺(gadodiamide)、白蛋白结合钆复合物、钆磷维塞(gadofosveset)、钆考酸(gadocoletic acid)、聚合钆复合物、钆美利醇(gadomelitol)、gadomer、钆塞酸(gadoxetic acid)等；超声造影剂，诸如微气泡、全氟丙烷(perflutren)脂质微球、八氟丙烷气核和白蛋白壳的微气泡、六氟化硫微气泡、空气和脂质/半乳糖壳微气泡、全氟己烷脂质微球等。

在一些实施方案中，诊断剂是碘油。

在一些实施方案中，药物是适合作为药物、诊断剂或成像剂的至少一种生物活性剂。

生物活性剂单独或与另一种活性或非活性剂组合可以涂覆在微粒的表面上，可以存在于微粒的核中，或者可以浸渍在构成纳米颗粒的材料中。对于疏水性化合物，可以通过在制备方法期间将物质添加到“油”相(也是聚合物溶剂)中，将药物掺入聚合物骨架中。可选地或另外地，微粒可以经由表面接头部分、通过吸附到表面或通过物理附接到表面的嵌入，与药物或通常与活性实体表面缔合。

当生物剂(biological agent)意图用作诊断剂或成像剂时，它可以以可释放或不可释放的形式存在于颗粒中。当生物活性剂是药物时，其通常以能够在施用后释放的方式存在于颗粒中，优选以受控或持续释放的方式。释放可以是由水环境或表面侵蚀触发的均匀降解诱导的。在聚合物的机械性能被削弱，或者聚合物被侵蚀后，药物可以扩散或可以被释放。

可以使用的剂的非限制性实例包括如本文详述的抗癌剂和活性剂；诊断剂，诸如X射线造影剂，例如磁铁矿、含铁材料和碘油；微气泡等，如本文公开的。

本发明还提供了根据本发明的微粒，用于阻塞血管，例如通常毛细血管或微血管。

本发明还提供了包含有效量的根据本发明的颗粒的药物或诊断制剂。

本发明还提供了适合施用于人类或动物受试者的制剂或悬浮液或分散体，悬浮液或分散体包含悬浮或分散在盐溶液中的多于一个根据本发明的颗粒。

在一些实施方案中，制剂或悬浮液或分散体作为静脉注射液(intravenousfluid)提供，例如在输注袋中。

因此，本发明提供了一种静脉注射液，例如输注袋，包含如本文定义的制剂或悬浮液或分散体。

本发明的制剂，以及本发明的微粒，适于肠胃外施用，即适于非口服施用。通常，制剂适于肌内(IM)、皮下(SC)和静脉内(IV)施用。在一些实施方案中，肠胃外施用是IV，例如通过注射器或导管的动脉/静脉引导注射。

本发明还提供了一种用于IV施用的药物制剂，该制剂包含有效量的根据本发明的颗粒，用于在堵塞血管或在一定时间段内将活性剂递送至所述血管，而不会经历降解或渗透通过血管壁的方法中使用。

在一些实施方案中，微粒作为微粒的群体提供，微粒的群体可以是同质的，或可以是异质的。在一些实施方案中，群体是包含具有如本文所公开的流通空隙的微粒和不含这样的空隙的微粒的混合群体。在一些实施方案中，如本文公开的，不含流通空隙的微粒可以表面修饰有尖刺。

微粒的群体可以包含单一微粒群体或两个或更多个微粒群体。在一些实施方案中，群体可以包含至少两个微粒群体，其中每个群体在微粒尺寸、微粒结构、表面特征的密度、流通空隙的结构、微粒组成和活性剂的存在或不存在中的至少一个中不同于另一个微粒群体。

微粒可以以适合药物施用和使用的形式施用。包含微粒的药物组合物可以还包含药学上可接受的载体、媒介物或辅料(adjuvant)，并且可以进一步基于预期用途(例如用于肠胃外施用)调整。

本发明的裸微粒以及负载药物的微粒可用于多种治疗方法。例如，微粒可以作为经动脉化疗栓塞(TACE)的一部分被施用用于治疗癌症。在这样的用途中，药物可以是用于化疗的抗癌药物，诸如上文提及的那些，例如多柔比星、顺铂和丝裂霉素，以及其它抗癌药物，诸如免疫调节药物、抗血管生成剂，诸如索拉非尼和阿瓦斯丁等。

因此，本发明还涉及利用施用本发明微粒的治疗方法。

本发明在其一方面提供了一种杀死受试者中的癌细胞或肿瘤的方法，该方法包括通过肠胃外施用向所述受试者施用包含本发明微粒的制剂。

本发明还提供了一种用于在受试者中诱导血管例如微血管栓塞的方法，该方法包括通过肠胃外施用向所述受试者施用包含本发明微粒的制剂。

本发明还提供了一种经动脉化疗栓塞(TACE)的方法，该方法包括向受试者的血管施用治疗有效量的如本文公开的微粒。

本发明还提供了一种选择性根除或杀死受试者中肿瘤细胞或导致其死亡的方法，方法包括使所述肿瘤细胞或含有所述肿瘤细胞的组织缺氧，并向所述受试者施用(1)根据本发明的微粒的群体，微粒的群体包含负载有至少一种缺氧激活剂的微粒；或(2)根据本发明的微粒的群体，并且随后向其施用至少一种缺氧激活剂；其中缺氧激活剂在肿瘤微血管内缺氧区域处被激活以根除所述肿瘤细胞。

在一些实施方案中，根据本发明，缺氧是通过施用栓塞装置，即微粒导致的。

本发明还提供了一种选择性根除或杀死受试者中肿瘤细胞或导致其死亡的方法，方法包括向所述受试者施用根据本发明的微粒的群体，微粒的群体包含负载有至少一种缺氧激活剂的微粒；或向所述受试者施用根据本发明的微粒的群体，并且随后向其施用至少一种缺氧激活剂；其中缺氧激活剂在肿瘤微血管内缺氧区域处被激活以根除所述肿瘤细胞。

在一些实施方案中，向受试者施用根据本发明的微粒的群体，该微粒的群体包含负载有至少一种缺氧激活剂的微粒。

在一些实施方案中，向受试者施用根据本发明的微粒的群体，并且在一定时间段后，向受试者施用至少一种缺氧激活剂。两种施用方案之间跨越的时间段可以是几小时到几天。

在一些实施方案中，包含在本发明微粒中或单独施用的至少一种缺氧激活剂是至少一种缺氧细胞毒素，诸如替拉扎明(TPZ)、巴诺蒽醌(AQ4N)、泊非霉素、阿哌喹酮(EO9)、1,2-双(甲基磺酰基)-1-(2-氯乙基)-2-[[1-(4-硝基苯基)乙氧基]羰基]肼(KS119)、二硝基苯甲酰胺氮芥衍生物(诸如PR 104)和4-[3-(2-硝基-1-咪唑基)-丙氨基]-7-氯喹啉盐酸盐(NLCQ-1，NSC 709257)。

在一些实施方案中，如本文所定义，所述至少一种缺氧激活剂与至少一种抗癌药物组合施用。

本发明方法中使用的微粒可以选自：

(1)具有流通特征的微粒或亚微米颗粒，其中微粒不含任何活性剂或诊断剂或不与任何活性剂或诊断剂缔合；

(2)具有流通特征的微粒或亚微米颗粒，其中微粒负载有一种或更多种活性剂或诊断剂或与一种或更多种活性剂或诊断剂缔合；

(3)具有表面特征诸如尖刺或凹槽的微粒或亚微米颗粒，其中微粒不含任何活性剂或诊断剂或不与任何活性剂或诊断剂缔合；

(4)具有表面特征诸如尖刺或凹槽的微粒或亚微米颗粒，其中微粒负载有一种或更多种活性剂或诊断剂或与一种或更多种活性剂或诊断剂缔合；

(5)核/壳微粒，每个微粒具有核和壳，其中核是固体材料，其可以是或可以不是可生物降解的，并且其中壳具有允许血液流过壳或在微粒表面上流动的流通特征或表面特征，其中微粒不含任何活性剂或诊断剂或不与任何活性剂或诊断剂缔合；

(6)核/壳微粒，每个微粒具有核和壳，其中核是固体材料，其可以是或可以不是可生物降解的，并且其中壳具有允许血液流过壳或在微粒表面上流动的流通特征或表面特征，其中微粒负载有一种或更多种活性剂或诊断剂或与一种或更多种活性剂或诊断剂缔合；

(7)表面修饰有一种或更多种纳米颗粒的微粒，其中微粒和/或纳米颗粒不含活性剂或诊断剂或不与活性剂或诊断剂缔合；

(8)表面修饰有一种或更多种纳米颗粒的微粒，其中微粒和/或纳米颗粒负载有一种或更多种活性剂或诊断剂或与一种或更多种活性剂或诊断剂缔合；

(9)上文定义的负载有一种或更多种活性剂或诊断剂或与一种或更多种活性剂或诊断剂缔合的颗粒；

(10)任何以上提及的微粒的可坍塌或可侵蚀形式；和/或

(11)以上微粒的群体的混合物。

在一些实施方案中，微粒或亚微米颗粒具有流通特征，其中颗粒不含任何活性剂或诊断剂。

在一些实施方案中，微粒或亚微米颗粒具有流通特征，其中颗粒负载有一种或更多种活性剂或诊断剂。

在一些实施方案中，微粒或亚微米颗粒具有诸如尖刺的表面特征，其中颗粒不含任何活性剂或诊断剂。

在一些实施方案中，微粒或亚微米颗粒具有诸如尖刺的表面特征，其中颗粒负载有一种或更多种活性剂或诊断剂。

在一些实施方案中，微粒是核/壳微粒，其中核是固体材料，其可以是或可以不是可生物降解的，并且其中壳具有允许血液流过或在微粒表面上流动的流通特征或表面特征，其中微粒不含任何活性剂或诊断剂。

在一些实施方案中，微粒是核/壳微粒，其中核是固体材料，其可以是或可以不是可生物降解的，并且其中壳具有允许血液流过或在微粒表面上流动的流通特征或表面特征，其中微粒负载有一种或更多种活性剂或诊断剂。

在一些实施方案中，微粒表面修饰有一种或更多种纳米颗粒，其中微粒和/或纳米颗粒不含活性剂或诊断剂。

在一些实施方案中，微粒表面修饰有一种或更多种纳米颗粒，其中微粒和/或纳米颗粒负载有一种或更多种活性剂或诊断剂。

在一些实施方案中，本文定义的微粒与一种或更多种活性剂或诊断剂缔合。

在一些实施方案中，微粒是本文公开的任何一种微粒的可坍塌或可侵蚀形式。

在一些实施方案中，微粒作为混合颗粒群体提供。

在一些情况下，裸露的微粒可用于实现有效的TACE，其中在施用微粒后，它们经历结构坍塌、生物降解或生物侵蚀，并失去它们的一个或更多个外层(包括表面特征：空隙或尖刺)，导致更小尺寸或直径的颗粒。较小的颗粒通过血管前进，完全阻断了血液流动。粒径的减小导致最初的部分堵塞(而不诱导肿瘤组织中缺氧)，随后是完全堵塞和细胞死亡。

在治疗方案中用于导致栓塞或将剂递送至靶癌组织的微粒的“有效量”可以取决于多种因素，诸如活性成分的存在或不存在、微粒的尺寸和形状、作用模式、颗粒降解概况等。通常，有效量可以是任何这样的量：通过微血管或毛细血管堵塞足以部分或完全阻塞或栓塞流向肿瘤的血液的量，或者足以诱导所述组织缺氧的量。肿瘤毒性和对正常组织和细胞的毒性以及治疗效力可以通过体外、细胞培养物或实验动物中的标准药物程序来确定。

剂量或有效量可以取决于采用的剂型和所用的施用途径而变化。确切的制剂、施用途径和剂量可以由个体医师根据患者的状况选择(参见，例如，Fingl,等,1975,在“ThePharmacological Basis of Therapeutics”中,第1章第l页)。

可以通过本发明的方法和产品治疗的癌症包括肝癌、前列腺癌、子宫癌、肾癌；肝癌或肝细胞癌(原发性肝癌)；胆管癌(肝脏胆管的原发性癌症)；结肠癌向肝脏的转移(扩散)；乳腺癌；类癌肿瘤和其他神经内分泌肿瘤；胰腺的胰岛细胞肿瘤；眼部黑素瘤；肉瘤；身体内的其他血管原发性肿瘤。

本发明还涉及向受试者持续递送药物或诊断剂的方法，该方法包括向需要药物治疗的受试者的血管施用治疗有效量的包含所述药物或剂的微粒。

本发明还提供了一种试剂盒，所述试剂盒包含多于一个本发明微粒和使用说明。

在一些实施方案中，在本发明的试剂盒中，微粒作为粉末或在适当的乳液、分散体或悬浮液中提供。

在一些实施方案中，微粒以适合混合或配制成药物组合物的形式提供。

附图简述

为了更好地理解本文公开的主题以及为了例示该主题可以如何在实践中实施，现在将参考附图仅通过非限制性实例的方式描述实施方案，在附图中：

图1提供了本申请中公开的技术的一般概念的图示。

图2描绘了根据本发明的一些实施方案的制造有微流体特征的多孔微球。

图3A-图3D描绘了根据本发明的一些实施方案的栓塞流芯片装置(embolism flowchip device)。(图3A)示出了栓塞微流体芯片的3D打印模具，其中(A)是多孔颗粒入口，并且(B)是Hep G2肝HCC细胞系入口。(图3B)示出了原型PDMS芯片。(图3C)示出了在芯片内接种和生长的HepG2细胞系。(图3D)示出了在微流体血管芯片(比例尺-100nm)中负载有6-香豆素的多孔微球群体的流动研究。

图4A-图4E描绘了多孔珠的药物洗脱群体(图4A-图4D)。微流体血管原型芯片(比例尺-100nm)中药物洗脱研究中负载有6-香豆素的多孔微球(如在图3中)。(图4E)提供了作为模型药物的6-香豆素从珠(如从芯片出口取样的)中的释放动力学的实例。

图5A-图5C提供(图5A)用微流体聚焦流芯片设计制造的PLGA多孔微球的共聚焦显微术图像。(图5B).大鼠体内模型，经由肝动脉向肝注射微球。(图5C).观察到大鼠肝有白色缺氧区域。

图6提供了根据本发明的一些实施方案，使用“分批”或微流体技术制备多孔微粒的方法的示意图。

图7A-图7D提供了核壳多孔微球的SEM图像。(图7A-图7B)示出了包封在多孔PLGA壳中的聚苯乙烯珠。(图7C)示出了嵌入在多孔PLGA壳中的聚苯乙烯珠。(图7D)示出了在0.1M NaOH介质中3分钟后露出的聚苯乙烯珠。

图8A-图8B提供了根据本发明的一些实施方案的微球的图像：POS 010-(图8A)50mg/ml BSA，饱和PVA5％，滴入PVA5％微球和(图8B)PEG PLGA15％(RGPd 50155)。

图9示出了PEG PLGA15％颗粒的高级别SEM图像。

图10提供了双重栓塞的图示，包括纳米颗粒在微粒支架上的示例性附接，在该特定应用中，TPZ纳米颗粒示出为带负电荷，以粘附在带正电荷的负载多柔比星的多孔微球上。

图11A-图11B提供了负载有替拉扎明(聚合物是PLGA75:25)的NP的TEM图像。

图12A-图12B描绘了在冻干之前和之后使用TPZ负载的NP的DLS的尺寸分布分析。图12A-冻干前在168nm。图12B-冻干后在194nm。

图13A-图13C提供了示出TPZ NP在水中重悬后的表面的高级别示例性SEM图像。用于冷冻样品的冷冻保护剂是20％海藻糖。

图14A-图14B提供了示出附接在微粒表面上的纳米颗粒的SEM图像，TPZ带负电荷的NP粘附到负载多柔比星的微粒表面。

图15A-图15D示出了包含PLGA 75:25的多孔微球+TPZ NP的SEM图像的实例。

图16A-图16B提供了用于生成Janus颗粒的被3D打印在载玻片上的微流体芯片的图像。

图17提供了Janus颗粒的图示。一半圆顶是药物X，并且第二半是药物Y。

图18示出了包封两个药物样荧光团(GFP，Cy3)的Janus颗粒，如在两个通道(用于绿色或红色—激发/发射)中通过荧光图像成像的。获得的颗粒表现出双重信号，并以高和低(底部图像)放大率示出。

图19示出了包封用于X射线成像的造影剂的多孔颗粒。颗粒由不同的聚合物(PLA-120K和PLGA 75:25)制成，含有造影剂(Omnipaque)或不含造影剂作为对照。图像由X射线成像仪拍摄。示出的下管包含不含聚合物的未稀释的游离omnipaque溶液。

图20A-图20B示出了由两种类型的聚合物PLGA 75:25或PLA制成的负载氧化铁的纳米颗粒的X射线图像。

图21A-图21D示出了氧化铁np覆盖的多孔微球的SEM图像(顶部)和明场光学显微术图像。

图22示出了用于检测纳米颗粒样品中Fe(铁)的EDX分析。

图23A-图23B提供了作为造影剂的TIBA相比于Omnipaque之间的比较，示出了TIBA在包含各种聚合物的各种纳米颗粒中的优势。示出了TIBA的结构。

图24A-图24C提供了含有负载有TIBA的附接的纳米颗粒的微粒的SEM图像，EDX仅检测到微量I2。

图25A-图25B示出US引导将N1-S1细胞系肝内注射到大鼠肝以诱导癌症。10-14天后，肿瘤是可用的。该图像描绘了CT引导的注射程序。

图26A-图26B示出了大鼠处于仰卧位麻醉和在细胞注射期间针的超声波辅助视图。

发明详述

如本文提供的，本发明总体上提供了一种用于在诱导或导致受试者中微血管栓塞的方法中使用的微粒，该微粒具有多于一个允许血液从中流过(flow therethrough)或在其表面上流动的流通特征和/或表面特征，并且该微粒具有被选择成流入受试者体内微血管中并堵塞、阻塞或限制流向靶组织的血液的平均尺寸。

本发明的微粒可以是可坍塌或可侵蚀的形式，该形式与微粒的原始或坍塌前形式相比，能够将尺寸减小到允许部分或全部血液流过微血管的尺寸。微粒可以具有范围在10μm和500μm之间的第一尺寸(直径)，并且具有选自空隙、尖刺和通道的多于一个流通特征，使得血液能够流过该特征或围绕该特征流动，其中微粒被构造或配置成坍塌或侵蚀成第二尺寸在4μm和50μm之间的微粒。微粒可以是具有固体核和具有多于一个使血液能够流过壳区域的流通空隙和/或表面特征的壳的核/壳结构。微粒可以表面修饰有与其表面缔合的多于一个纳米颗粒。微粒可以包含一种或更多种药物或诊断剂。微粒可以包含或由至少一种聚合材料组成。至少一种聚合材料可以选自聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)、聚(D,L-丙交酯)(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(乙烯基乙酸酯)、聚苯乙烯二嵌段共聚物、聚合高内相乳液(聚HIPE)、聚乙烯醇(PVA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、胶原、纤维素、褐藻胶和明胶。

本发明还提供了一种栓塞装置，其是根据本发明的微粒。

还提供了一种杀死受试者中的癌细胞或肿瘤的方法，该方法包括通过肠胃外施用向所述受试者施用包含根据本发明的微粒的制剂。

还提供了一种用于诱导受试者中毛细血管或微血管栓塞的方法，其中该方法包括通过肠胃外施用向所述受试者施用包含根据本发明的微粒的制剂。

还提供了一种经动脉化疗栓塞(TACE)的方法，该方法包括向受试者的血管施用治疗有效量的微粒。

方法也可以用于选择性根除或杀死受试者中肿瘤细胞或导致其死亡，方法包括使所述肿瘤细胞或含有所述肿瘤细胞的组织缺氧，并向所述受试者施用(1)微粒的群体，微粒的群体包含负载有至少一种缺氧激活剂的微粒；或(2)微粒的群体，并且随后向其施用至少一种缺氧激活剂；其中缺氧激活剂在肿瘤微血管内缺氧区域处被激活以根除所述肿瘤细胞。缺氧可以由施用根据本发明的栓塞装置导致。方法可以包括向所述受试者施用包含负载有至少一种缺氧激活剂的微粒的微粒的群体；或向所述受试者施用微粒的群体，并且随后向其施用至少一种缺氧激活剂；其中缺氧激活剂在肿瘤微血管内缺氧区域处被激活以根除所述肿瘤细胞。在本发明的方法中，可以向受试者施用微粒的群体，该微粒的群体包含负载有至少一种缺氧激活剂的微粒。方法可以是这样的，即向受试者施用微粒的群体，并且在一定时间段后，向受试者施用至少一种缺氧激活剂。至少一种缺氧激活剂可以是至少一种缺氧细胞毒素，例如替拉扎明(TPZ)、巴诺蒽醌(AQ4N)、泊非霉素、阿哌喹酮(EO9)、1,2-双(甲基磺酰基)-1-(2-氯乙基)-2-[[1-(4-硝基苯基)乙氧基]羰基]肼(KS119)、二硝基苯甲酰胺氮芥衍生物和4-[3-(2-硝基-1-咪唑基)-丙氨基]-7-氯喹啉盐酸盐(NLCQ-1，NSC709257)。所述至少一种缺氧激活剂可以与至少一种抗癌药物组合施用。

微粒可以是本文讨论的任何微粒，例如可以选自：

-具有流通特征的微粒，其中微粒任选地负载有一种或更多种药物或诊断剂或与一种或更多种药物或诊断剂缔合；

-具有表面特征的微粒，其中微粒任选地负载有一种或更多种药物或诊断剂或与一种或更多种药物或诊断剂缔合；

-核/壳微粒，每个微粒具有核和壳，其中核是固体材料，任选地可生物降解，并且其中壳具有允许血液流过或在微粒的表面上流动的流通特征或表面特征，其中微粒任选地负载有至少一种药物或诊断剂或与至少一种药物或诊断剂缔合；

-表面修饰有一种或更多种纳米颗粒的微粒，其中微粒和/或纳米颗粒任选地负载有至少一种药物或诊断剂或与至少一种药物或诊断剂缔合；和

-包含两种或更多种微粒的混合的微粒群体。

微粒可以与至少一种药物或至少一种诊断剂缔合。药物可以选自细胞毒性剂或细胞抑制剂。药物可以是抗癌药物、细胞毒性剂、选择性作用于缺氧肿瘤的药物、抗血管生成剂、抗VEGF剂、抗代谢药、拓扑异构酶抑制剂、蛋白酪氨酸激酶抑制剂或蛋白酶体抑制剂。该药物可选自抗代谢药、拓扑异构酶抑制剂、长春花生物碱、紫杉烷类、铂剂、抗生素、烷化剂、蛋白酪氨酸激酶抑制剂、蛋白酶体抑制剂和抗体。药物可以选自六甲蜜胺、苯达莫司汀、白消安、卡莫司汀、苯丁酸氮芥、甲川氯、环磷酰胺、达卡巴嗪、异环磷酰胺、英丙舒凡、对甲苯磺酸盐、洛莫司汀、美法仑、二溴甘露醇、二溴卫矛醇、尼莫司汀、雷莫司汀、替莫唑胺、塞替派、曲奥舒凡、氮芥、卡波醌；阿哌喹酮、福莫司汀、葡磷酰胺、帕利伐米、哌泊溴烷、曲磷酰胺、乌莫司汀、卡铂、顺铂、依铂、米铂水合物、奥沙利铂、洛铂、奈达铂、吡铂、沙铂、洛铂、奈达铂、吡铂、沙铂、氨柔比星、比生群、地西他滨、米托蒽醌、丙卡巴肼、曲贝替定、氯法拉滨、安吖啶、溴他利星、匹杉琼、拉莫司汀、依托泊苷、伊立替康、雷佐生、索布佐生、替尼泊苷、拓扑替康、氨萘非特、贝洛替康、依利醋铵、voreloxin、卡巴他赛、多西他赛、艾日布林、伊沙匹隆、紫杉醇、长春碱、长春新碱、长春瑞滨、长春地辛、长春氟宁；fosbretabulin、替司他赛、阿扎胞苷、左亚叶酸钙、卡培他滨、克拉屈滨、阿糖胞苷、依诺他滨、氟尿苷、氟达拉滨、氟尿嘧啶、吉西他滨、巯嘌呤、甲氨蝶呤、奈拉滨、培美曲塞、普拉曲塞、硫唑嘌呤、硫鸟嘌呤、卡莫氟、去氧氟尿苷、艾西拉滨、雷替曲塞、沙帕他滨、博来霉素、放线菌素、多柔比星、表柔比星、伊达比星、左旋咪唑、米替福新、丝裂霉素C、罗米地辛、链佐星、戊柔比星、净司他丁、佐柔比星、正定霉素、普卡霉素、阿柔比星、培洛霉素、吡柔比星、阿巴瑞克、阿比特龙、比卡鲁胺、布舍瑞林、卡普睾酮、氯烯雌醚、地加瑞克、地塞米松、雌二醇、氟他胺、氟维司群、戈舍瑞林、组胺瑞林、亮丙瑞林、甲地孕酮、米托坦、那法瑞林、诺龙、尼鲁米特、奥曲肽、泼尼松龙、雷洛昔芬、他莫昔芬、促甲状腺素α、托瑞米芬、曲洛斯坦、曲普瑞林、己烯雌酚、阿考比芬、达那唑、地洛瑞林、环硫雄醇、orteronel、氨鲁米特、阿那曲唑、依西美坦、法曲唑、来曲唑、睾内酯、福美坦、克唑替尼、达沙替尼、埃罗替尼、伊马替尼、拉帕替尼、尼洛替尼、帕唑帕尼、瑞格非尼、鲁索替尼、索拉非尼、舒尼替尼、凡德他尼、维罗非尼、博舒替尼、吉非替尼、阿西替尼；阿法替尼、阿立塞替、达拉菲尼、达可替尼、dinaciclib、多韦替尼、恩扎妥林、尼达尼布、乐伐替尼、利尼伐尼、linsitinib、马赛替尼、米哚妥林、莫替沙尼、来那替尼、orantinib、哌立福辛、帕纳替尼、拉多替尼、rigosertib、替吡法尼、tivantinib、tivosertib、曲美替尼、pimasertib、丙氨酸布立尼布、西地尼布、阿帕替尼、他拉泊芬、替莫泊芬、阿仑单抗、贝索单抗、brentuximab vedotin、西妥昔单抗、地舒单抗、易普利姆玛、奥法木单抗、帕尼单抗、利妥昔单抗、托西莫单抗、曲妥珠单抗、贝伐单抗、帕妥珠单抗、卡妥索单抗、埃罗妥珠单抗、依帕珠单抗、farletuzumab、mogamulizumab、耐昔妥珠单抗、尼妥珠单抗、奥滨尤妥珠单抗、奥卡妥珠单抗、奥戈伏单抗、雷莫芦单抗、利妥木单抗、司妥昔单抗、托珠单抗、扎芦木单抗、扎木单抗、马妥珠单抗、dalotuzumab、纳武利尤单抗、地尼白介素、替伊莫单抗、碘苄胍、泼尼莫司汀、恩美曲妥珠单抗、雌莫司汀、吉妥珠单抗、奥佐米星、阿柏西普、依多曲肽、奥英妥珠单抗、埃托-那普妥莫单抗和莫妥珠单抗。药物可以是多柔比星。

药物可以是选择用于作用于在缺氧状态(氧气剥夺状态)的肿瘤的缺氧细胞毒素。药物可以选自替拉扎明(TPZ)、巴诺蒽醌(AQ4N)、泊非霉素、阿哌喹酮(EO9)、1,2-双(甲基磺酰基)-1-(2-氯乙基)-2-[[1-(4-硝基苯基)乙氧基]羰基]肼(KS119)、二硝基苯甲酰胺氮芥衍生物(诸如PR 104)和4-[3-(2-硝基-1-咪唑基)-丙氨基]-7-氯喹啉盐酸盐(NLCQ-1，NSC709257)。药物可以是两种或更多种药物，一种是抗癌药物，并且另一种是缺氧细胞毒素。抗癌药物可以是多柔比星，并且缺氧细胞毒素是TPZ。

诊断材料可以是造影剂或放射性药物。诊断材料可以是X射线造影剂，任选地选自磁铁矿、含铁材料和碘油；磁共振成像剂，任选地选自钆特酸酯、钆布醇、钆特醇、钆喷酸酯、钆贝酸酯、钆喷酸二葡甲胺、钆塞酸酯、钆弗塞胺、钆双胺、白蛋白结合钆复合物、钆磷维塞、钆考酸、聚合钆复合物、钆美利醇、gadomer、钆塞酸；超声造影剂，任选地选自微气泡、全氟丙烷脂质微球、八氟丙烷气核和白蛋白壳的微气泡、六氟化硫微气泡、空气和脂质/半乳糖壳微气泡、全氟己烷脂质微球。诊断材料是碘油。

微粒可以适于肠胃外施用。微粒可以适于肌内(IM)、皮下(SC)或静脉内(IV)施用。微粒可以被IV施用。

提供了一种试剂盒，其包含多于一个根据本发明的微粒和使用说明。试剂盒可以包括作为粉末或在乳液、分散体或悬浮液中提供的微粒。微粒可选自：

-具有流通特征的微粒，其中微粒任选地负载有一种或更多种药物或诊断剂或与一种或更多种药物或诊断剂缔合；

-具有表面特征的微粒，其中微粒任选地负载有一种或更多种药物或诊断剂或与一种或更多种药物或诊断剂缔合；

-核/壳微粒，每个微粒具有核和壳，其中核是固体材料，任选地可生物降解，并且其中壳具有允许血液流过或在微粒的表面上流动的流通特征或表面特征，其中微粒任选地负载有至少一种药物或诊断剂或与至少一种药物或诊断剂缔合；

-表面修饰有一种或更多种纳米颗粒的微粒，其中微粒和/或纳米颗粒任选地负载有至少一种药物或诊断剂或与至少一种药物或诊断剂缔合；和

-包含两种或更多种微粒的混合的微粒群体。

提供了一种药物或诊断制剂，其包含有效量的本发明微粒。制剂可以适于肠胃外施用。制剂可以适于肌内(IM)、皮下(SC)或静脉内(IV)施用。制剂可以是IV制剂，例如以静脉注射液呈现。

流通的负载药物微球(flow-through drug loaded microspheres)的具体用途是用于堵塞肿瘤肝血管，同时减少急性缺氧环境和组织应激的生成，导致释放到肿瘤床的促血管生成因子(诸如VEGF、HIF-1α)水平较低，并且从而改善临床结果并减少癌症复发。通过非限制性实例，颗粒由聚乳酸共乙醇酸(PLGA)制造，这是一种FDA生物相容性和可生物降解的材料。

流通微球结构导致流量逐渐减少(与当前“完整/固体/无孔”珠中的急性阻断相比)，同时由于多孔网和扩大的表面体积比，使得存在于微球中并从其释放的药物能够向远端并选择性地到达肿瘤床。

组合缓释肝治疗

本发明的一种实施方案是Janus微球，其可以同时释放两种药物(图2)。我们使用聚焦流或共流或Y结(Y junction)微流体芯片设计。聚焦流动芯片设计由交叉结(crossjunction)组成，其中药物和聚合物有机溶液分散相通过中心通道进入，并在孔口处被连续水相挤压。通过孔口的层流(Re<100)迫使两个不同的分散相在中心通道内形成平行流，并通过连续相的垂直共流控制液滴破碎，产生单分散微乳液。对于通常用于药物包封的水(W)包油(O)系统，W连续相施加剪切力，将中断相O撕裂成微米尺寸的单分散O/W液滴流。该液滴与通过常规方法获得的液滴相比，通常示出高得多的精度。Janus球是特征在于两种或更多种不同物理或化学特性的颗粒。我们在如上所述的制造过程期间将药物嵌入聚合物中)用两种药物制造的多孔微球，一种是细胞毒性的(例如多柔比星)。

使用基于调整的水包油包固体(S/O/W)方法的微流体流动聚焦芯片设计制备负载有DOX和TPZ的PLGA微球。将120mg PLGA 75:25聚合物溶解在2mL DCM中，并温和地倒入含有溶解在1mL二甲基亚砜(DMSO)中的各种摩尔比的DOX TPZ的玻璃容器中。对于溶剂蒸发，用钳子夹住玻璃瓶，并将其底部浸入温水(60℃)浴中，并从5h以上施加温和的氮气流。接下来，将DOX-TPZ聚合物膜溶解在4mL DCM中，并用1mL 1％(w/v)ABC溶液以6000rpm均质化(MICCRA均质分散器D-9，Heitersheim，Germany)3min，用于多孔MS的制造。孔隙率是通过在初级乳液形成(O/W)时使用碳酸氢铵作为气体发泡剂的气体发泡技术实现的。然后，使用玻璃注射器将均质化的溶液温和灌注到微流体液滴生成芯片中。在双乳液形成后，在溶剂蒸发期间会自发出现微小的气泡(二氧化碳和氨气泡)。流动聚焦芯片设计由交叉结组成，其中初级均质化乳液通过中心通道进入，并在孔口处被1％(w/v)PVA溶液的两股平行流挤压，以形成受控的液滴破碎。将制造的MS在化学通风橱中用顶置螺旋桨以400rpm搅拌过夜，以确保有机溶剂完全蒸发。用DDW洗涤MS 3次，并以8000rpm离心3min。最后，为了制备固化颗粒，将MS沉淀用DDW重悬，并在-80℃冷冻过夜并冻干(Freezone 6plus，Labconco，KansasCity，MO，USA)，以产生MS的干粉，用于进一步储存(-20℃)和表征。以类似的方式制备对照微球(空白，无药物)和负载有DOX(MS-D)或TPZ(MS-P)的微球。

离体微栓塞模型

为了能够优化不同的制剂并表征它们的机械特性和释放动力学，开发了基于微流体装置(图3)的离体肝栓塞模型。为此，微血管构建物在聚二甲基硅氧烷(PDMS)中原型化，并连接到前进流系统平台(advanced flow system platform)。

在初步实验中，将微球以适当的流速引入“血管”微流体装置，并拍摄延时图像，示出在施用后几秒内在分叉处形成的堵塞。

体内模型

除了体外和离体研究，还建立了体内模型。在该模型中，我们在大鼠中诱导肝癌，并且在充分生长后，我们注射作为本发明颗粒或固体无孔颗粒的颗粒，并检查形态(多孔微球相比于无孔微球)对肝组织微环境应激蛋白调节(缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)、CRP-C反应蛋白、热休克蛋白90(HSP90)和血管内皮生长因子[VEGF]促血管生成因子水平变化的影响。

由于潜在的较低程度的血液堵塞，颗粒的孔隙率程度可能会影响组织缺血过程，与无孔微球相比，导致较少的“应激”肝微环境。此外，多孔网状结构将允许药物远端扩散到肿瘤床。

该策略可以进一步扩大到治疗其他类型的癌症，诸如前列腺癌、子宫癌和肾癌。

多孔颗粒合成

油包水乳液的制备

多孔MP通过双乳液分批方法或通过微流体流动聚焦芯片设计制备。简而言之，将给定量的聚合物和10mg 6-香豆素(绿色荧光，药物样分子)溶解到非极性溶剂(例如DCM、CF)或极性溶剂(例如EA)中。然后，向聚合物溶液中添加2ml 1％w/v ABC水溶液。该混合物用MICCRA均质分散器D-9(Heitersheim，Germany)以11,000rpm均质3min以形成初级乳液(W1/O)。然后，将初级乳液立即引入0.5％(w/v)PVA溶液的容器或玻璃注射器中，以使用微流体液滴生成芯片。

图3示出了在其注射到模拟体内条件的流动装置后的多孔颗粒。多孔颗粒被“卡”在入口通道中，并在位于芯片中央室中的细胞中诱导逐渐的(对于多孔的)或急性的(对于非多孔的)缺氧。图4示出了栓塞模拟芯片上负载的化合物的释放动力学，示出了负载在微球中的6-香豆素的缓慢释放。图6示出了负载6-香豆素的多孔颗粒及其对大鼠的注射肝组织的缺血作用。

使用微流体的多孔微球

如上详述形成W/O乳液，并且使用玻璃注射器将初级(W1/O)乳液温和地灌注到微流体流动聚焦芯片中。流动聚焦芯片设计由交叉结组成，其中初级乳液(W1/O)通过中心通道进入，并在孔口处被0.5％(w/v)PVA溶液的连续水相挤压，以形成次级乳液((W1/O)/W2))的受控液滴破碎。用顶置螺旋桨以600rpm搅拌双乳液4h，以确保有机溶剂完全蒸发。用DDW洗涤MP并以3000rpm离心2min以消除吸附的PVA。随后，将经洗涤的MP浸入NaOH水溶液(0.2M)中预定时间，并用DDW彻底洗涤三次，以去除任何NaOH残留物。最后，为了制备固化的颗粒，将经洗涤的颗粒的溶液在-80℃冷冻过夜并冻干(Freezone 6plus，Labconco，Kansascity，MO，USA)以产生颗粒的干粉，并储存在-20℃。图6中图示了这个过程。

使用分批方法的多孔微球

将初级乳液(W1/O)立即倒入250mL 0.5％(w/v)PVA水溶液中，在化学通风橱处用顶置螺旋桨以600rpm搅拌4h，以允许溶剂从次级乳液((W1/O)/W2)蒸发，形成硬化的MP。遵循先前描述的产生最终MP的步骤。图6中图示了这个过程。

核壳多孔颗粒合成

多孔MP通过双乳液方法或通过微流体流动聚焦芯片设计制备。简而言之，将给定量的聚合物和10mg 6-香豆素(绿色荧光，药物样分子)溶解到非极性溶剂(例如DCM、CF)中。然后，向聚合物溶液中添加2ml 3％w/v ABC水溶液和给定量的聚苯乙烯珠或固体聚合物诸如PLA等。该混合物用MICCRA均质分散器D-9(Heitersheim，Germany)以11,000rpm均质3min以形成初级乳液(W1/O)。然后，将初级乳液立即引入0.5％(w/v)PVA溶液的容器中(图7)。

具有尖刺的微粒

为了获得在1nm和3nm之间的微球，修改了标准程序。发现以下条件是最佳的。将100mg PEG-PLGA溶解在1800μl DCM(有机相)中。将BSA或药物溶解在200μl DDW(水相)中，并添加到聚合物溶液中。使用均质器在冰上以最大速度(22000rpm)混合两相1min。然后将乳液转移到4ml饱和PVA 5％中，并使用均质器在冰上以40％的最大速度再次混合40秒。然后在搅拌(800rpm)下将双乳液滴入50ml PVA 5％中。搅拌5分钟后，添加2.5ml冷异丙醇，并将溶液再搅拌另外一小时。将微球以5000rpm离心10min，并将沉淀重悬在50ml DDW中以洗涤微球。共进行三次洗涤，每次使用50ml DDW。取出等分试样进行尺寸和ζ确定。然后将微球溶液冷冻并冻干。将获得的粉末送到SEM进行成像。

图8A-图8B中示出了包含PEG-PLGA 5％(RGPd 5055)-含有PLGA 50:50的尖刺状颗粒的实例。POS 010-(50mg/ml BSA，饱和PVA 5％，滴入PVA 5％)微球:PEG PLGA 15％(RGPd50155)在图9中示出。

替拉扎明NP在多孔微球上的吸附

本实验的目的是尝试和将替拉扎明(TPZ，其是一种实验性抗癌前药，仅在非常低的氧水平(缺氧)下被激活为毒性自由基)包封在纳米颗粒制剂中。已知实体瘤是缺氧的。TPZ+DOXO或其他细胞毒性药物的组合增强了治疗的效力—由于以下两者：“经典”肿瘤缺氧微环境和作为栓塞治疗本身结果的主动激活的缺氧。

因此，制备了以下系统：

A.TPZ NP在负载有DOXO的多孔微球顶部的吸附。

B.Janus微球的制造(下文“Janus exp”下的解释)(图10)

负载有替拉扎明(聚合物是PLGA 75:25)的NP的TEM图像示出在图11中。冻干之前和之后负载TPZ的NP的分析示出在图12A-图12B中。

TPZ NP在DDW中重悬后的SEM图像。我们在冷冻样品时使用的冷冻保护剂是20％海藻糖。样品冷冻后，我们将其冻干，得到白色细粉。

图13A-图13C示出了冻干后清晰完整的聚合物表面，以及在干燥后仍然粘附到表面的附接的纳米颗粒。图14A-图14B示出了粘附到多孔微粒的TPZ纳米颗粒。

产生的NP带负电荷。为了将它们吸附到多孔微球表面，我们进行了以下实验：我们取1mL多孔微球，并将其浸没在2％聚乙烯亚胺溶液(PEI，高分子量)中5分钟。

之后，我们用DDW洗涤它们3次(离心3000rpm)。接下来，我们向经洗涤的多孔微球中添加1mL NP 5分钟。

重复洗涤步骤。

在其外层形成有TPZ NP的多孔微球的SEM图像示出在图15A-图15D中。

载玻片上的3D打印的Janus微流体芯片

Janus液滴是球形颗粒，其特征在于具有化学和/或物理上不同的部分/区段。例如，这种独特的平台允许将两种不同的药物嵌入同一颗粒中。

3D打印在载玻片上用于Janus颗粒制造的微流体芯片在图16A-图16B中示出。流动装置使具有各种参数的两种类型的聚合物能够层流共流，并且液滴生成能够制备分离的液滴。

初步实验：对于Janus颗粒制造。绿色是6-香豆素(GFP)。橙色是DIL(CY3)。可以看到，存在被0.1％ PVA溶液的垂直水流“切割”的两个相邻的流(橙色是药物X，绿色是药物Y)。参见图17A-图17D和图18。

可以在X射线机器下检测的制造的颗粒

本实验的目的是尝试制造能够在荧光镜机器(x射线波)下检测的多孔微球，从而能够在程序期间看到注射的颗粒和“栓塞”区域。另一个益处是通过局部和精确施用使全身毒性最小化。

使用了三种不同的材料：Omnipaque、氧化铁和三碘苯甲酸(TIBA)。

嵌入有造影剂(Iohexol， )的多孔MS的制备。

Iohexol是一种在X射线期间使用的造影剂，以商品名Omnipaque等出售。这包括在可视化动脉、静脉、脑室、泌尿系统和关节时，以及在计算机断层扫描期间(维基百科)。

在本实验中，omnipaque被用作多孔颗粒的双乳液制备的水相。

2％的碳酸氢铵在剧烈涡旋下溶解在omnipaque中。接下来，溶液用3％ PLGA 75:25/或PLA 120K溶液均质化。然后将第一乳液添加到PVA 0.1％溶液中制备第二乳液，并在400rpm下将其搅拌过夜。还制备了对照“空白”，不含omnipaque(omnipaque含有PLGA 75:25)。

在这张幻灯片中，我们可以看到4种不同的管。用omnipaque制备的颗粒可以在荧光镜扫描下检测。参见图19。

对照是不含Omnipaque的颗粒。第二和第三管包含由不同聚合物(PLA-120K和PLGA75:25)制成的多孔颗粒，其包含omnipaque和在荧光镜机器中检测到的X射线信号。第四个(底部)管是未稀释的omnipaque溶液。

在这个实验中，氧化铁被用来代替omnipauqe。方案与上文相同。

图20A-图20B示出了氧化铁在被负载在聚合物纳米颗粒中时用于在CT下成像的能力。图21A-图21D示出了用氧化铁纳米颗粒修饰的微粒及其冻干后的稳定性。

EDX测试检测到样品中的Fe(铁)。图22示出了氧化铁的成功负载。

测试的另一种材料(负载在颗粒中)是2,3,5-三碘苯甲酸(TIBA)。TIBA是用于计算机断层扫描成像的造影剂(X射线造影剂)。TIBA颗粒的荧光镜图像如下所示。图23A-图23B示出了描绘TIBA在CT中生成高信号方面优于omnipaque的优点的图像。

EDX只检测到微量的I₂。图24A-图24C提供了TIBA负载的分析确认。

体内模型

如图25A-图25B中描绘，将基质凝胶和PBS(50:50)混合溶液中的N1-S1细胞系(5x10^6个细胞)肝内注射到大鼠肝以诱导癌症。10-14天后，肿瘤是可用的。我们的下一步是用我们的颗粒栓塞肿瘤，并希望看到改善和肿瘤尺寸减小。如图26A-图26B中示出的，在注射N1-S1细胞后2周，在大鼠肝组织中观察到肝肿瘤的成功发展。

图5A-图5C示出了用微流体聚焦流动芯片设计制造的PLGA多孔微球的共聚焦显微术图像。

Claims (56)

1.一种用于在诱导或导致受试者中微血管栓塞的方法中使用的微粒，所述微粒具有多于一个允许血液从中流过或在其表面上流动的流通特征和/或表面特征，并且所述微粒具有被选择成流入受试者体内微血管中并堵塞、阻塞或限制流向靶组织的血液的平均尺寸。

2.根据权利要求1所述的微粒，所述微粒是可坍塌或可侵蚀形式，所述形式与微粒的原始或坍塌前形式相比，能够将尺寸减小到允许部分或全部血液流过微血管的尺寸。

3.根据权利要求2所述的微粒，所述微粒具有范围在10μm和500μm之间的第一尺寸(直径)，并且具有选自空隙、尖刺和通道的多于一个流通特征，使得血液能够流过所述特征或围绕所述特征流动，其中所述微粒被构造或配置成坍塌或侵蚀成第二尺寸在4μm和50μm之间的微粒。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的微粒，所述微粒为具有实心核和壳的核/壳结构，所述壳具有使得血液能够流过所述壳区域的多于一个流通空隙和/或表面特征。

5.根据前述权利要求中任一项所述的微粒，所述微粒表面修饰有与其表面缔合的多于一个纳米颗粒。

6.根据前述权利要求中任一项所述的微粒，所述微粒包含一种或更多种药物或诊断剂。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的微粒，所述微粒包含至少一种聚合材料或由至少一种聚合材料组成。

8.根据权利要求7所述的微粒，其中所述至少一种聚合材料选自聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)、聚(D,L-丙交酯)(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(乙烯基乙酸酯)、聚苯乙烯二嵌段共聚物、聚合高内相乳液(聚HIPE)、聚乙烯醇(PVA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、胶原、纤维素、褐藻胶和明胶。

9.一种栓塞装置，所述栓塞装置是权利要求1至8中任一项所述的微粒。

10.一种杀死受试者中癌细胞或肿瘤的方法，所述方法包括通过肠胃外施用向所述受试者施用包含根据权利要求1至9中任一项所述的微粒的制剂。

11.一种用于诱导受试者中毛细血管或微血管栓塞的方法，所述方法包括通过肠胃外施用向所述受试者施用包含根据权利要求1至9中任一项所述的微粒的制剂。

12.一种经动脉化疗栓塞(TACE)的方法，所述方法包括向受试者的血管施用治疗有效量的根据权利要求1至8中任一项所述的微粒。

13.一种选择性根除或杀死受试者中肿瘤细胞或导致其死亡的方法，所述方法包括使所述肿瘤细胞或含有所述肿瘤细胞的组织缺氧，并向所述受试者施用(1)根据权利要求1至8中任一项所述的微粒的群体，所述微粒的群体包含负载有至少一种缺氧激活剂的微粒；或(2)根据权利要求1至8中任一项所述的微粒的群体，并且随后向其施用至少一种缺氧激活剂；其中所述缺氧激活剂在肿瘤微血管内缺氧区域处被激活以根除所述肿瘤细胞。

14.根据权利要求13所述的方法，其中缺氧是通过施用根据权利要求9所述的栓塞装置导致的。

15.根据权利要求13所述的方法，所述方法包括向所述受试者施用根据权利要求1至8中任一项所述的微粒的群体，所述微粒的群体包含负载有至少一种缺氧激活剂的微粒；或向所述受试者施用根据权利要求1至8中任一项所述的微粒的群体，并且随后向其施用至少一种缺氧激活剂；其中所述缺氧激活剂在肿瘤微血管内缺氧区域处被激活以根除所述肿瘤细胞。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中向所述受试者施用微粒的群体，所述微粒的群体包含负载有至少一种缺氧激活剂的微粒。

17.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中向所述受试者施用微粒的群体，并且在一定时间段之后，向所述受试者施用至少一种缺氧激活剂。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，其中所述至少一种缺氧激活剂是至少一种缺氧细胞毒素。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述细胞毒素选自替拉扎明(TPZ)、巴诺蒽醌(AQ4N)、泊非霉素、阿哌喹酮(EO9)、1,2-双(甲基磺酰基)-1-(2-氯乙基)-2-[[1-(4-硝基苯基)乙氧基]羰基]肼(KS119)、二硝基苯甲酰胺氮芥衍生物和4-[3-(2-硝基-1-咪唑基)-丙氨基]-7-氯喹啉盐酸盐(NLCQ-1，NSC 709257)。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述至少一种缺氧激活剂与至少一种抗癌药物组合施用。

21.根据权利要求10至20中任一项所述的方法，其中所述微粒选自：

-具有流通特征的微粒，其中所述微粒任选地负载有一种或更多种药物或诊断剂或与一种或更多种药物或诊断剂缔合；

-具有表面特征的微粒，其中所述微粒任选地负载有一种或更多种药物或诊断剂或与一种或更多种药物或诊断剂缔合；

-核/壳微粒，每个微粒具有核和壳，其中所述核是固体材料，任选地可生物降解，并且其中所述壳具有允许血液流过所述微粒或在所述微粒的表面上流动的流通特征或表面特征，其中所述微粒任选地负载有至少一种药物或诊断剂或与至少一种药物或诊断剂缔合；

-表面修饰有一种或更多种纳米颗粒的微粒，其中所述微粒和/或所述纳米颗粒任选地负载有至少一种药物或诊断剂或与至少一种药物或诊断剂缔合；和

-包含两种或更多种所述微粒的混合的微粒群体。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述微粒具有流通特征，其中所述微粒不含任何药物或诊断剂。

23.根据权利要求21所述的方法，其中所述微粒具有流通特征，其中所述微粒负载有一种或更多种药物或诊断剂。

24.根据权利要求21所述的方法，其中所述微粒具有表面特征，其中所述微粒不含任何药物或诊断剂。

25.根据权利要求21所述的方法，其中所述微粒具有表面特征，其中所述微粒负载有一种或更多种药物或诊断剂。

26.根据权利要求21所述的方法，其中所述微粒是核/壳微粒，其中所述核是固体材料，任选地可生物降解，并且其中所述壳具有允许血液流过或在所述微粒的表面上流动的流通特征或表面特征，其中所述微粒不含任何药物或诊断剂。

27.根据权利要求21所述的方法，其中所述微粒是核/壳微粒，其中所述核是固体材料，任选地可生物降解，并且其中所述壳具有允许血液流过或在所述微粒的表面上流动的流通特征或表面特征，其中所述微粒负载有一种或更多种药物或诊断剂。

28.根据权利要求21所述的方法，其中所述微粒表面修饰有一种或更多种纳米颗粒，其中所述微粒和/或所述纳米颗粒不含任何药物或诊断剂。

29.根据权利要求21所述的方法，其中所述微粒表面修饰有一种或更多种纳米颗粒，其中所述微粒和/或所述纳米颗粒负载有一种或更多种药物或诊断剂。

30.根据权利要求21所述的方法，其中所述微粒与一种或更多种药物或诊断剂缔合。

31.根据权利要求21所述的方法，其中所述微粒以可坍塌或可侵蚀的形式提供。

32.根据权利要求21所述的方法，其中所述微粒作为混合的微粒群体提供。

33.根据权利要求10至32中任一项所述的方法，其中所述微粒与至少一种药物或至少一种诊断剂缔合。

34.根据权利要求33所述的方法，其中所述药物选自细胞毒性剂或细胞抑制剂。

35.根据权利要求33或34所述的方法，其中所述药物是抗癌药物、细胞毒性剂、选择性作用于缺氧肿瘤的药物、抗血管生成剂、抗VEGF剂、抗代谢药、拓扑异构酶抑制剂、蛋白酪氨酸激酶抑制剂或蛋白酶体抑制剂。

36.根据权利要求33至35中任一项所述的方法，其中所述药物选自抗代谢药、拓扑异构酶抑制剂、长春花生物碱、紫杉烷类、铂剂、抗生素、烷化剂、蛋白酪氨酸激酶抑制剂、蛋白酶体抑制剂和抗体。

37.根据权利要求33至36中任一项所述的方法，其中所述药物选自六甲蜜胺、苯达莫司汀、白消安、卡莫司汀、苯丁酸氮芥、甲川氯、环磷酰胺、达卡巴嗪、异环磷酰胺、英丙舒凡、对甲苯磺酸盐、洛莫司汀、美法仑、二溴甘露醇、二溴卫矛醇、尼莫司汀、雷莫司汀、替莫唑胺、塞替派、曲奥舒凡、氮芥、卡波醌；阿哌喹酮、福莫司汀、葡磷酰胺、帕利伐米、哌泊溴烷、曲磷酰胺、乌莫司汀、卡铂、顺铂、依铂、米铂水合物、奥沙利铂、洛铂、奈达铂、吡铂、沙铂、洛铂、奈达铂、吡铂、沙铂、氨柔比星、比生群、地西他滨、米托蒽醌、丙卡巴肼、曲贝替定、氯法拉滨、安吖啶、溴他利星、匹杉琼、拉莫司汀、依托泊苷、伊立替康、雷佐生、索布佐生、替尼泊苷、拓扑替康、氨萘非特、贝洛替康、依利醋铵、voreloxin、卡巴他赛、多西他赛、艾日布林、伊沙匹隆、紫杉醇、长春碱、长春新碱、长春瑞滨、长春地辛、长春氟宁；fosbretabulin、替司他赛、阿扎胞苷、左亚叶酸钙、卡培他滨、克拉屈滨、阿糖胞苷、依诺他滨、氟尿苷、氟达拉滨、氟尿嘧啶、吉西他滨、巯嘌呤、甲氨蝶呤、奈拉滨、培美曲塞、普拉曲塞、硫唑嘌呤、硫鸟嘌呤、卡莫氟、去氧氟尿苷、艾西拉滨、雷替曲塞、沙帕他滨、博来霉素、放线菌素、多柔比星、表柔比星、伊达比星、左旋咪唑、米替福新、丝裂霉素C、罗米地辛、链佐星、戊柔比星、净司他丁、佐柔比星、正定霉素、普卡霉素、阿柔比星、培洛霉素、吡柔比星、阿巴瑞克、阿比特龙、比卡鲁胺、布舍瑞林、卡普睾酮、氯烯雌醚、地加瑞克、地塞米松、雌二醇、氟他胺、氟维司群、戈舍瑞林、组胺瑞林、亮丙瑞林、甲地孕酮、米托坦、那法瑞林、诺龙、尼鲁米特、奥曲肽、泼尼松龙、雷洛昔芬、他莫昔芬、促甲状腺素α、托瑞米芬、曲洛斯坦、曲普瑞林、己烯雌酚、阿考比芬、达那唑、地洛瑞林、环硫雄醇、orteronel、氨鲁米特、阿那曲唑、依西美坦、法曲唑、来曲唑、睾内酯、福美坦、克唑替尼、达沙替尼、埃罗替尼、伊马替尼、拉帕替尼、尼洛替尼、帕唑帕尼、瑞格非尼、鲁索替尼、索拉非尼、舒尼替尼、凡德他尼、维罗非尼、博舒替尼、吉非替尼、阿西替尼；阿法替尼、阿立塞替、达拉菲尼、达可替尼、dinaciclib、多韦替尼、恩扎妥林、尼达尼布、乐伐替尼、利尼伐尼、linsitinib、马赛替尼、米哚妥林、莫替沙尼、来那替尼、orantinib、哌立福辛、帕纳替尼、拉多替尼、rigosertib、替吡法尼、tivantinib、tivosertib、曲美替尼、pimasertib、丙氨酸布立尼布、西地尼布、阿帕替尼、他拉泊芬、替莫泊芬、阿仑单抗、贝索单抗、brentuximab vedotin、西妥昔单抗、地舒单抗、易普利姆玛、奥法木单抗、帕尼单抗、利妥昔单抗、托西莫单抗、曲妥珠单抗、贝伐单抗、帕妥珠单抗、卡妥索单抗、埃罗妥珠单抗、依帕珠单抗、farletuzumab、mogamulizumab、耐昔妥珠单抗、尼妥珠单抗、奥滨尤妥珠单抗、奥卡妥珠单抗、奥戈伏单抗、雷莫芦单抗、利妥木单抗、司妥昔单抗、托珠单抗、扎芦木单抗、扎木单抗、马妥珠单抗、dalotuzumab、纳武利尤单抗、地尼白介素、替伊莫单抗、碘苄胍、泼尼莫司汀、恩美曲妥珠单抗、雌莫司汀、吉妥珠单抗、奥佐米星、阿柏西普、依多曲肽、奥英妥珠单抗、埃托-那普妥莫单抗和莫妥珠单抗。

38.根据权利要求33至37中任一项所述的方法，其中所述药物是多柔比星。

39.根据权利要求33至37中任一项所述的方法，其中所述药物是选择用于作用于在缺氧状态(氧气剥夺状态)的肿瘤的缺氧细胞毒素。

40.根据权利要求39所述的方法，其中所述药物选自替拉扎明(TPZ)、巴诺蒽醌(AQ4N)、泊非霉素、阿哌喹酮(EO9)、1,2-双(甲基磺酰基)-1-(2-氯乙基)-2-[[1-(4-硝基苯基)乙氧基]羰基]肼(KS119)、二硝基苯甲酰胺氮芥衍生物(诸如PR 104)和4-[3-(2-硝基-1-咪唑基)-丙氨基]-7-氯喹啉盐酸盐(NLCQ-1，NSC 709257)。

41.根据权利要求33至37中任一项所述的方法，其中所述药物是两种或更多种药物，一种是抗癌药物，并且另一种是缺氧细胞毒素。

42.根据权利要求41所述的方法，其中所述抗癌药物是多柔比星，并且所述缺氧细胞毒素是TPZ。

43.根据权利要求33所述的方法，其中所述诊断材料是造影剂或放射性药物。

44.根据权利要求43所述的方法，其中所述诊断材料是X射线造影剂，任选地选自磁铁矿、含铁材料和碘油；磁共振成像剂，任选地选自钆特酸酯、钆布醇、钆特醇、钆喷酸酯、钆贝酸酯、钆喷酸二葡甲胺、钆塞酸酯、钆弗塞胺、钆双胺、白蛋白结合钆复合物、钆磷维塞、钆考酸、聚合钆复合物、钆美利醇、gadomer、钆塞酸；超声造影剂，任选地选自微气泡、全氟丙烷脂质微球、八氟丙烷气核和白蛋白壳的微气泡、六氟化硫微气泡、空气和脂质/半乳糖壳微气泡、全氟己烷脂质微球。

45.根据权利要求43所述的方法，其中所述诊断材料是碘油。

46.根据权利要求10至45中任一项所述的方法，其中所述微粒适于肠胃外施用。

47.根据权利要求46所述的方法，其中所述微粒适于肌内(IM)、皮下(SC)或静脉内(IV)施用。

48.根据权利要求10至47中任一项所述的方法，其中所述微粒IV施用。

49.一种试剂盒，包含多于一个根据权利要求1至9中任一项所述的微粒和使用说明。

50.根据权利要求49所述的试剂盒，其中所述微粒作为粉末或在乳液、分散体或悬浮液中提供。

51.根据权利要求49或50所述的试剂盒，其中所述微粒选自：

--具有流通特征的微粒，其中所述微粒任选地负载有一种或更多种药物或诊断剂或与一种或更多种药物或诊断剂缔合；

-具有表面特征的微粒，其中所述微粒任选地负载有一种或更多种药物或诊断剂或与一种或更多种药物或诊断剂缔合；

-核/壳微粒，每个微粒具有核和壳，其中所述核是固体材料，任选地可生物降解，并且其中所述壳具有允许血液流过或在所述微粒的表面上流动的流通特征或表面特征，其中所述微粒任选地负载有至少一种药物或诊断剂或与至少一种药物或诊断剂缔合；

-表面修饰有一种或更多种纳米颗粒的微粒，其中所述微粒和/或所述纳米颗粒任选地负载有至少一种药物或诊断剂或与至少一种药物或诊断剂缔合；和

-包含两种或更多种所述微粒的混合的微粒群体。

52.一种药物或诊断制剂，包含有效量的根据权利要求1至9中任一项所述的微粒。

53.根据权利要求52所述的制剂，所述制剂适于肠胃外施用。

54.根据权利要求52或53所述的制剂，所述制剂适用于肌内(IM)、皮下(SC)或静脉内(IV)施用。

55.根据权利要求52所述的制剂，所述制剂是IV制剂。

56.一种静脉注射液，包含根据权利要求52所述的制剂。