CN1802150A - 载体颗粒 - Google Patents

载体颗粒 Download PDF

Info

Publication number
CN1802150A
CN1802150A CNA2004800139714A CN200480013971A CN1802150A CN 1802150 A CN1802150 A CN 1802150A CN A2004800139714 A CNA2004800139714 A CN A2004800139714A CN 200480013971 A CN200480013971 A CN 200480013971A CN 1802150 A CN1802150 A CN 1802150A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carrier granular
hydrogel layer
payload molecule
polymer
molecule
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2004800139714A
Other languages
English (en)
Inventor
N·蒂雷利
F·切莱西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Manchester
Original Assignee
University of Manchester
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Manchester filed Critical University of Manchester
Publication of CN1802150A publication Critical patent/CN1802150A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/51—Nanocapsules; Nanoparticles
    • A61K9/5107—Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/5115—Inorganic compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/5089—Processes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/51—Nanocapsules; Nanoparticles
    • A61K9/5107—Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/513—Organic macromolecular compounds; Dendrimers
    • A61K9/5138—Organic macromolecular compounds; Dendrimers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyvinyl pyrrolidone, poly(meth)acrylates
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/51—Nanocapsules; Nanoparticles
    • A61K9/5192—Processes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00—Antineoplastic agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P9/00—Drugs for disorders of the cardiovascular system

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

安排载体颗粒(10)用于包封和携带有效负载分子(4)到目标生物环境，并包括其中包含有效负载分子(4)的内腔(8)。所述腔(8)被选择性渗透水凝胶层(6)所包围，并且当所述颗粒(10)至少邻近目标生物环境时，所述有效负载分子(4)能够具有活性。

Description

载体颗粒
本发明涉及载体颗粒，和特别地，尽管非排外地涉及载体颗粒，可以将所述载体颗粒用于敏感生物分子的包封和传递。
存在许多用于包封、运送和传递敏感生物分子或“有效负载(payload)”分子到靶向位点的囊状载体。实例包括脂质体、niosome和聚合泡囊等。这些颗粒提供含水腔的结构，其中包含有效负载的生物分子。有效负载的分子被似液体的膜所包围，所述似液体的膜即通常由两亲的化合物，例如磷脂组成。所述载体能自由地在体液中循环并可以用于将有效负载的生物分子传递到特定靶细胞或组织。
存在许多泡囊载体的组合物，其在两亲化合物，即磷脂、非离子的低分子量两亲物和嵌段共聚物的性质上不同。此外，它们疏水结构域的组成也不同，即在于稳定剂，诸如胆固醇的存在。此外，载体的表面化学可以不同，例如泡囊载体的表面可以显示使蛋白质吸附最小化并在体内延长载体使用期限的特定聚合物。
这些载体的实例是在其表面上展示聚乙二醇(PEG)的脂质体，即PEG化或STEALTH的脂质体，其显示于图11中。脂质体将药物包封入内水腔内，并且所述膜由磷脂的双分子层组成，其被PEG链部分地官能化。这些PEG聚合物链在提供针对蛋白质吸附的抗性中是必需的，并因此减少了将这些载体识别为异物，其最终导致了循环时间的延长。
然而，在这些泡囊载体中，只要保持载体的完整性，任何被包封的材料都不与外环境接触。因此，这些有效负载分子维持在无活性的状态，直到仅当载体已经达到最终目标时其被释放，或被物理或机械作用所破坏。在该靶向位点，释放的有效负载化合物成为有活性的。但是，释放包封的有效负载后，载体膜不再能够进行对活性化合物或有效负载的任何保护作用。如在许多应用中，这可以是成为问题的，通常理想的是当仍旧被载体保护时，该活性成分执行它们的功能。
本发明实施方案的目的是解决现有技术载体颗粒本身的问题，并且具体解决与脂质体载体关联的问题，和提供显示对于有效负载的生物分子具有改善的运送性质的载体颗粒。
按照本发明的第一个方面，提供了安排用于包封和运送有效负载分子到目标生物环境中的载体颗粒，所述颗粒包含其中包含有效负载分子的内腔，所述腔被选择性渗透的水凝胶层所包围，其中当所述颗粒至少邻近目标生物环境时，所述有效负载分子能够具有活性。
本发明人已经发现按照本发明第一方面的载体颗粒在将有效负载分子靶向到具体目标生物环境中是有用的，所述目标生物环境可以是体液，或具体组织。因此，所述目标生物环境可以是循环延伸到基本上身体所有地方的体液，诸如血液或淋巴，或具有有限循环的体液，诸如腹膜内液体或滑液。
在具体组织中，目标生物环境可以是细胞或细胞群。优选目标生物环境是在细胞外面，即在胞外基质中，或在细胞的表面。因此，所谓术语“至少邻近目标生物环境”，将理解的是当所述颗粒充分接近目标生物环境，例如，细胞或细胞群，并优选地在细胞或细胞群外面时，有效负载分子能够具有生物化学上的活性。
细胞群可以组成组织或，例如癌性体(cancerous body)。所述载体颗粒可以用于进行生物化学转变，或进行药用活性成分的体内生产，或显影剂。例如所述药载体颗粒可以用于局部进行将惰性前药向相应活性成分的化学转化，例如，在化学疗法中。此外，可以将载体颗粒用于活性化合物向肿瘤块的靶向传递。
因此，载体颗粒包括三种主要的成分，即：(i)选择性渗透水凝胶层，其包封(ii)有效负载分子，其被包含在(iii)内腔中。当载体颗粒是至少邻近生物环境的时，水凝胶层的选择性渗透性质使有效负载分子具有活性和功能，即当被完整的水凝胶层包封时，所述有效负载分子是有活性的。
所述水凝胶层可以包含有机和/或无机聚合物。然而，优选水凝胶层基本包含有机聚合物。优选地，水凝胶层基本上是亲水的。
水凝胶层可以包含多种通过交联互连的聚合物链。在交联缺乏的情况中，聚合物链倾向于扩散在水中，所述聚合物链优选是基本亲水的，并且所述载体颗粒将是完全溶解的。因此，聚合物链可以通过物理和/或共价交联被连接。然而，在一个优选的实施方案中，聚合物链通过共价交联进行互连。
交联的存在影响水凝胶层的机械和渗透性二者。高交联密度增加了层的弹性模量，并降低了层的渗透性。此外，交联决定了水凝胶层中聚合物链网络的形成，其平均筛目大小可以导致层渗透性中的分子量截留(Cut-Off)(MWCO)效应。所谓术语“平均筛目大小”，我们指聚合物网络水凝胶层中的孔的平均大小。
大小大于层的平均筛目大小的分子不能扩散经过层，而对于具有更小大小的分子，渗透是可能的。因此，优选地，颗粒的水凝胶层对于小到中等大小的分子是基本上可渗透的，但是对于更大的分子是基本上不可渗透的。有利地，按照本发明的载体颗粒包封并因此保护有效负载的分子免于有害的交互作用或反应，但允许有利的交互作用或反应发生。
至于小到中等的分子大小，我们指具有少于5nm，更优选地，少于3nm，并且最优选地，少于2nm的分子大小的分子。至于大分子，我们指具有大于5nm，并优选地大于10nm分子大小的分子。将上述测量作为分子的最宽直径提供。
本文将水凝胶层对于一些分子(小到中等大小)是基本可渗透的，但是对于其它分子(更大的大小)是基本不可渗透的称作大小选择性渗透。因此，至于术语“选择性渗透”，我们指具有大小选择性通透性(permeability)的水凝胶层。最优选的是安排水凝胶层以使直径小于5nm的分子通过，并阻止或阻断直径超过5nm的分子通过。
此外，水凝胶层对于具有某些化学组成，或电荷的底物是具有通透性的，而对于其它的则没有。例如，水凝胶层可以具有净电荷，所述净电荷不利于具有相同符号的净电荷的分子的接近和渗透。例如，水凝胶层的净电荷可以是正的，其将排斥具有净正电荷的分子。本文称该效应为组成选择性渗透。因此，至于术语“选择性渗透”，我们还指具有组成选择性通透性的水凝胶层。
尤其优选的是具有大小选择性通透性和组成选择性通透性的颗粒。因为具有这种双重通透性，所述载体颗粒能保护包封的有效负载分子并控制通过水凝胶层的分子的大小，重量和化学组成，由此提供对于包封的有效负载分子的可控制的保护。
优选地，水凝胶层包含由一个或多个单体，更优选地由两个或更多的单体并且最优选地由其中一个提供物理或化学交联的两个或更多的单体的聚合反应所生成的聚合物链。优选地，所述水凝胶层包含由活性(living)聚合机制反应所导致的聚合物链。术语活性聚合指终止反应的缺乏或可忽略的存在，使精确控制聚合物的分子量，并因此在本情形中控制水凝胶层的厚度成为可能的事件。优选地，所述单体是水溶性的或水分散性的单体。
水凝胶层的选择性渗透可以通过仔细选择进行聚合反应的合适单体进行控制。这是因为层的选择性渗透由延伸透过的孔的大小(即，筛目大小)来确定，并因为层中的孔的大小a)由能产生(物理或化学的)交联的单体的摩尔份数，b)由每个这些单体能产生交联的数量，b)由在单体结构中的交联的距离来确定。因此，优选所述聚合物以限定的和可控制的筛目大小进行交联从而提供所需的大小选择性渗透，并且在组成方面，其是可以变化的以提供所述的组成选择性渗透。
技术人员将了解能用于产生水凝胶层的合适的单体。合适的单体可以提供如下式I限定的聚合物结构：
Figure A20048001397100091
式I
R’＝H，CN，CH3，CH2CH3，CH2COOR
X＝OH，O-Y+，OR，NH2，NHR，NR2
其中R是以碳原子为末端的任何有机残基并且Y是具有至少一个单价正电荷的任何有机或无机残基
例如，合适的单体可以包括丙烯酸，异丁烯酸或乙烯单体。所述聚合物链可以由聚丙烯酸，或聚甲基丙烯酸衍生物提供。所述聚合物链可以由聚烯烃(诸如聚(乙烯基吡咯烷酮)，聚(N-乙烯基甲酰胺)，聚(乙烯基醇)，聚(N-乙烯基咪唑)，聚(2或4-乙烯基吡啶)和所有这些单元的共聚物)，聚噁唑啉，聚醚，聚硫化物，聚亚砜，聚砜，聚胺，聚铵离子，和聚酰胺提供。
聚合物链的长度涉及它们的聚合度，其确定水凝胶的厚度，所述水凝胶的厚度依次影响层的机械和运输特性。较厚的水凝胶层具有对剪切更高的抗性并对于分子或化合物透过它们，需要更长的时间。假定聚合物链的理想的卷曲构造和应用Flory统计理论，厚度与水凝胶层中的聚合度的平方根成大致的线性增加。
在一个优选的实施方案中，聚合物链具有在102-106或更多的聚合度，其可以相应于10-500nm，更优选地50-300nm和最优选地100-200nm范围内的厚度。聚合度是组成聚合物链的单体分子的数量。优选这些层的大小以提供在内腔中的活性有效负载的保护，但是仍维持层的选择性渗透特性。优选地，形成水凝胶层聚合物的聚合反应，容许在层的结构稳定性和选择性渗透作用上的精确控制。因此，载体颗粒具有可控制的水凝胶层厚度。
通过在模板分子或基体(matrix)上应用活性聚合，诸如原子转移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerisation)(ATRP)，可以获得上述的特性，其在关于本发明的第二个方面(见下)，和实施例中更详细地进行了描述。优选该过程发生在水环境中以避免有效负载分子的不可逆变性作用。
例如，如果所用的单体是以3∶1比率的甲基丙烯酸2-羟基乙酯(单官能团的单体)和乙二醇二甲基丙烯酸酯(双官能的单体，因此能形成化学交联)，所述聚合物链每个第四个单体单元具有交联(每8个原子1个交联)和介于聚合物链之间的间隔臂由6个原子的链组成。取决于溶剂的组成和离子强度，这将因此导致其中孔的大小是大约0.5-0.7nm的水凝胶层，所述溶剂优选地是水混合物。
在水凝胶层的聚合物链中的单体的重复单元可以包含至少一个侧链，其可以具有结构和/或功能作用。然而，将理解的是不是所有的重复单元必需具有侧链。
例如，结构侧链可以包含具有明确定义的亲水性的基团，其可以有利于水凝胶层的溶胀程度。结构侧链还可以提供净电荷给水凝胶层，这可以有利于相反电荷的化学化合物的吸附和渗透，而不利于具有相同电荷的化学化合物的吸附和渗透。
在本发明的优选实施方案中，聚合物的结构侧链可以包含基于共价键或物理交互作用的存在的持久交联的位点。两种类型的交联的密度决定了水凝胶层机械和选择性渗透特性。例如，高交联密度决定了水凝胶层的高弹性模量，即对于剪切力、压缩和拉伸应力的更高的抗性，以及低通透性。
水凝胶层中的聚合物链可以是基本上永久性的并通过间隔部分共价交联。技术人员将知道在合适的间隔部分和聚合物链之间的键的化学组成。例如，当使用丙烯酸类或甲基丙烯酸聚合物链时，酯或酰胺基团将出现在间隔部分和聚合物链之间的连接处。
水凝胶层中的聚合物链可以是基本永久性的并通过间隔部分物理交联。间隔部分(spacer segment)可以与两个或更多聚合物链互相作用并且这些交互作用提供交联效应。例如，具有永久静电荷的间隔部分可以提供与具有永久相反静电荷的聚合物链相互作用的持久交联。能够形成多个和不对称的氢键的间隔部分可以提供基于氢键的与聚合物链中的互补基团的持久交联。
间隔部分可以包括低聚或聚合的结构，诸如寡-或聚(醚)、(酯)、(酰胺)或其它对于本领域技术人员将是显而易见的其它结构。然而，还可以使用没有低聚或聚合结构的间隔部分。
间隔部分可以是连接至少两个聚合物链的直链的，或连接至少三个聚合物链的支链的。合适的间隔部分的实例在图19中举例说明。这些间隔部分仅通过实例列出，并且多种变化(在聚合物链的种类，在交联剂的官能度、大小和化学组成中)将对于本领域技术人员是显而易见的。对于间隔部分的可比较的密度，支链的交联提供更高的交联密度和更小的筛目大小和因此水凝胶层的更高的模量和更低的通透性(或更低的MWCO)。
比较具有相同程度的支化的两个间隔部分，因为介于聚合物链之间的更短的距离，更高的交联密度由更短的部分提供。所述部分的长度随低聚反应的程度的增加，还有网络的筛目大小的增加而增加。
水凝胶层中的聚合物链可以是基本持久的并且通过介于结构侧链之间的直接交互作用而物理交联。例如，具有相反永久静电荷的侧链可以提供基于静电引力的持久交联。能够形成多个和互补氢键的侧链可以提供基于氢键的持久交联。高度疏水的侧链可以提供基于疏水聚集的交联，并且这些交联在缺乏对于疏水基团的溶剂时是稳定的。因此，聚合物网络的筛目大小可以通过变化每个聚合物链的交联侧链的数量，这些交联单元的分枝以及它们的长度进行调节。
优选地，水凝胶层的平均筛目大小是约0.1nm-50nm，更优选地是约0.5nm-20nm和最优选地是约1nm-10nm。优选平均筛目大小是约1nm、2nm、3nm、或4nm。然而，在一个优选的实施方案中，筛目大小是约5nm。
官能侧链可以具有水凝胶层的聚合物中的基团，所述基团对环境条件作出反应并且可以涉及可逆的交联。例如，响应于pH、离子强度或组成、温度或氧化还原电势的变化，这些基团可以变化它们的亲水性和/或它们的结合行为，并因此变化水凝胶层的水含量和/或筛目大小。水凝胶层水含量和/或筛目大小的变化可以导致所述层的膨胀或收缩，并可以影响其机械和运输性质。在更高的水含量，水凝胶层的弹性模量减少，而通透性增加。更具体地，通过增加水含量和/或筛目大小，具有给定分子大小的分子可以需要更短的时间来穿过所述层。如果水凝胶层的交联单独依赖于官能侧链的结合行为，它们亲水性和/或结合行为的改变可以使水凝胶层溶解，并因此溶解所有的载体颗粒。
水凝胶层的聚合物，并且更优选地其官能侧链，可以包括至少一个基团，其影响所述层pH敏感性。所述pH敏感性可以由经过质子化/去质子化的平衡的基团提供，其中带电的物质比中性的更具亲水性。易受这种平衡影响的结构的列表显示于图20中。但是，将理解的是可以使用多种其它的基团并将是本领域那些技术人员已知的。
水凝胶层的聚合物，并且更优选地其官能侧链，还可以包含至少一个基团，其影响所述层的对离子强度和组成的敏感性。例如，以取决于周围离子的数量和性质的方式，对离子强度和组成的敏感性可以由经过链内结合-离解现象(即，可逆的交联的形成)来提供。例如，多价离子，例如，2族碱土金属离子，诸如钙离子，可以与超过一个羧基基团相互作用，与占据介于两个聚合物链之间的“桥接”位点的离子相互作用。增加多价离子浓度可以促进链间的结合(association)，其导致亲水性的减少和水凝胶层的收缩。然而，将理解的是可以使用多种其它基团，并将是本领域那些技术人员已知的。
水凝胶层聚合物，和更优选地，其官能侧链，还可以包含至少一个基团，其影响所述层对温度的敏感性。例如，对温度的敏感性可以由经过链间温度依赖性链间结合-离解现象(即形成可逆的交联)的基团来进行提供。例如，这些侧链由具有在水中的低临界溶度温度(Lower Critical SolubilityTemperature)的低聚物或多聚物，诸如聚(乙二醇)均聚物或嵌段共聚物，聚(N-异丙基丙烯酰胺)，聚(2-乙基2-噁唑啉)，聚(甲基乙烯基醚)，聚(N-乙烯基己内酰胺)所组成。然而，将理解的是该列表仅提供几个实例，并且认为其是不完全的。
水凝胶层的聚合物，并且更优选地其官能侧链，还可以包括至少一个基团，所述基团影响所述层对氧化还原电势的敏感性。例如，对氧化还原电势的敏感性可以由经过氧化还原依赖性链间结合-离解现象(即形成可逆的交联)的基团所提供。例如，水凝胶层可以由于桥接不同聚合物链中的侧链的二硫化物的存在部分地或单独地进行交联。例如，还原剂的存在可以将它们转变为硫醇，或不对称的二硫化物，决定交联密度的减少和水凝胶筛目大小的增加。如果所有的水凝胶交联基于二硫化物，它们的裂解可以导致整个水凝胶的溶解，因此溶解载体颗粒。
水凝胶层的聚合物还可以包括至少一个基团，所述基团决定对蛋白质吸附的抗性。对蛋白质吸附的抗性和特异性结合基团的缺乏赋予载体颗粒对细胞粘连的抗性。例如，水凝胶层聚合物可以包含至少一个蛋白质-排斥的单体，例如，包含至少一个PEG链的单体。在最终的水凝胶中，PEG链可以在交联中作为侧链或作为间隔部分存在。可以使用包含叔酰胺的单体，诸如，N，N-二甲基丙烯酰胺或N-乙烯基吡咯烷酮，或醚基团的单体，诸如2-甲氧基乙基或N-吗啉丙烯酸酯，或异丁烯酸酯。还可以使用包含如上所述的单体单元的低聚物或聚合物链的单体。
将理解的是，取决于所需的载体颗粒的最终组成选择性渗透，水凝胶层的聚合物，更优选地，其官能侧链，可以包含上述特性即pH敏感性；离子强度敏感性；温度敏感性；氧化还原电势敏感性；和/或蛋白质吸附，的任何组合或所有，并且这将由载体颗粒的预期应用所决定。
优选地，按照本发明的载体颗粒由如下步骤产生：
(i)在基体中支持或包埋有效负载分子；
(ii)产生包封基体的聚合物水凝胶层；和
(iii)溶解基体，由此产生载体颗粒。
因为包围其表面已经产生水凝胶层后，已知作为牺牲性模板的基体溶解。基体的大小决定载体颗粒的内腔的最终大小。
当具有蛋白质抗性的基团的单体与其它单体聚合时，获得具有蛋白质抗性基团优先定位化的水凝胶层是可能的，例如，所述蛋白质抗性基团优先定位化在可以更好表达它们的功能的外表面上。活性聚合机制使获得起自与牺牲性模板的界面和终止在与水溶液的界面的“块状结构”成为可能。在一个优选的实施方案中，所述“块状”聚合物在其后嵌段(late block)中包含蛋白抗性基团，其在载体颗粒中优先地位于接近于与外部水环境的界面的地方。
例如，在牺牲性模板上，首选单独聚合甲基丙烯酸2-羟基乙酯(单官能单体)或聚合10∶1摩尔比的混合物乙二醇二甲基丙烯酸酯(双官能单体和共价交联剂)。然后，在该第一单体混合物彻底转变时，将第二混合物加入并优先在水凝胶的外表面上聚合，所述第二混合物由单独的PEG2000(具有分子量＝2000的聚(乙二醇))单丙烯酸酯或以3∶1摩尔比的PEG2000单丙烯酸酯与PEG 570二丙烯酸酯的混合物组成。
水凝胶层的聚合物还可以包含至少一个基团，该基团适于提供用于主动(active)靶向或成像作用的生物识别配体和/或用于检测的荧光标记。所述荧光标记可以显示环境敏感性的荧光，其响应于外部刺激，诸如选定的离子或底物的存在，或环境的氧化还原电势而发展，增加，减少或去除。
生物识别配体或荧光标记的引入可以以两种方法进行。第一个方法包括从具有一个或多个反应基的单体或从单体的混合物制备水凝胶层，在所述单体的混合物中至少一个具有一个或多个反应基。然后，反应基继续用于与生物识别配体或荧光标记的共价结合。第二个方法包括从一个或多个反应基或从单体的混合物制备水凝胶层，在所述单体的混合物中，至少一个具有一个或多个生物识别配体或荧光标记。
在第一个方法中，所述反应基可以是已经存在于单体的化学结构中的。因此。反应基必须在聚合过程中维持不变。或者，所述反应基可以通过去保护或官能化后反应在聚合物上产生。典型优选的反应基可以是羧酸，胺-反应性酯(诸如对-硝基苯基，五氟苯基，N-羟基琥珀酰亚胺基酯)，伯胺和仲胺，连二醇，硫醇，硫醇反应基(诸如2-溴酯，2-碘代酯，马来酰亚胺，和丙烯酸、甲基丙烯酸或衣康酸酯或酰胺)。典型地，酰胺-和硫醇反应性基团可以在聚合物上产生。然后，这些基团可以反应以形成对于本领域技术人员是显而易见的具有多种化学官能度的酰胺，酯，乙缩醛和酮缩醇和硫醚。
当具有反应基的单体与其它单体聚合时，例如在外表面上，或在内表面上，获得具有反应基优先定位化的水凝胶层可以是可能的。活性聚合机制使获得“块状”结构成为可能，所述“块状”结构起自与牺牲性模板的界面并终止在与水溶液的界面。在一个优选的实施方案中，所述“块状”聚合物在其后嵌段中包含反应基，所述反应基在载体颗粒中优先定位在接近与外部水环境的界面接近的地方。这种情形有利于它们用荧光团的高分子量配体进行的官能化，所述荧光团的高分子量配体被引入外部空间中并且没有扩散经过水凝胶以到达反应基。
优选这种情形以应用在假设生物识别配体和荧光标记相互作用并显示对不能容易扩散过水凝胶层的系统的敏感性的地方。例如，可以通过首先应用单体混合物在牺牲性模板上进行聚合，所述单体混合物由10∶1摩尔比率的异丁烯酸2-羟乙酯和乙二醇二甲基丙烯酸酯组成。当这些单体达到80％的转变时，加入大量包含反应基的单体。该量决定载体颗粒的官能度并取决于标记基团的应用和检测方法。
在一个优选的实施方案中，每个载体颗粒包含约102-105反应基并因此在其最终状态中包含等量的标记。例如，500nm直径的载体颗粒的1％体积的分散体系(dispersion)包含大约每升1014载体颗粒。如果每个颗粒包含103标记基团，荧光标记的最终浓度是大约0.1μM。
在另一个优选的实施方案中，所述“块状”聚合物在其第一个嵌段中包含反应基，所述反应基在载体颗粒中优先位于与外部水环境的界面接近的地方。该情形有利于它们与包封的有效负载分子或其活性产物的相互作用。例如，如果有效负载化合物的活性产生扩散经过水凝胶层的标记(例如荧光)的分子，它们的部分可以与反应基相互作用，并共价结合入水凝胶中。在反应基缺乏的情况下，所述标记扩散出载体颗粒并被丢失。因为仅有具有活性有效负载的载体颗粒被标记(例如，是荧光的)，该方法用于将载体颗粒关于它们的活性成像。
可以被包封在载体颗粒中的有效负载分子可以是具有关于或针对目标生物环境，例如靶向细胞类型的合适的活性的任何分子。例如，有效负载分子可以具有催化活性。优选所述化合物具有生物活性特性，即所述化合物尽管被保持在载体颗粒中，对到达靶向环境具有生物作用。化合物生物活性性质的实例是水解保护基并将前药转化为活性药物的酶促反应。
优选有效负载分子保持在活性状态，尽管其被包封在载体颗粒中。因此，所述分子可以是相对较大的分子从而使其不能渗透经过水凝胶层。因此，将理解的是使用的包封的分子的大小取决于水凝胶层的结构，组成和筛目大小从而使其维持在其中。优选地，包封的分子具有大于3nm跨度，更优选地大于5nm的跨度，并且甚至更优选地大于7nm跨度的分子大小。在尤其优选的实施方案中，所述有效负载分子具有大于10nm的分子大小。
例如，有效负载分子可以是染料，电化学介质，肽，蛋白质，抗体或酶。有效负载分子可以用寡或聚合种类衍生。如果任何前述实施例没有达到避免透过水凝胶层的所需大小，衍生物可能是必需的。
可以被包封在载体颗粒中的合适的酶的实施例，包括大肠杆菌胞嘧啶脱氨酶，可以催化5-氟胞嘧啶转变成为化学治疗的5-氟尿嘧啶的细菌(并且因此具免疫原性的)的酶；大肠杆菌硝基还原酶，可以催化含氮丙啶的前药诸如5-(氮丙啶-1-基)-2，4-二硝基苯甲酰胺还原成细胞毒性化合物的细菌的(并因此免疫原性的)酶；以及β-葡糖苷酸酶，可以催化将多柔比星葡萄糖醛酸苷转变成为化疗的多柔比星的细菌(并因此免疫原性)的酶。其它可能的酶是单纯疱疹病毒胸苷激酶，和脱氧胞苷激酶。
因此，例如，载体颗粒可以包封潜在地免疫原性的酶，从而使选择性渗透膜保护酶免于遭受高分子量危险的化合物诸如免疫系统应答的介质(免疫球蛋白，补体)或蛋白水解酶的损害，但是同时使底物分子渗透到颗粒的腔中，由此使所述酶进行其生物化学反应。此外，膜的选择性渗透使酶催化的产物可以能够渗透通过水凝胶层并到达颗粒外面。因此，包封的有效负载分子可以在延长的时间阶段内保持活性。此外，仅以举例的方式，载体颗粒可以包封工程化的蛋白质，所述工程化的蛋白质与载体外面的蛋白酶隔离开来，但是可以，例如通过荧光发射的发展，可以扩散进颗粒的特异性低分子量的配体的存在来发信号。
按照本发明的载体颗粒的水凝胶层的选择性渗透特性具有超过不具有选择性渗透层的存在的载体，诸如脂质体载体或聚合空心纳米颗粒载体的主要的优势。因此，因为脂质体或聚合空心纳米颗粒的外膜不是选择性渗透，对于小到中等大小的分子(例如，底物分子)渗透到脂质体的中心，并与有效负载分子，诸如酶相互作用是不可能的。此外，对于产物分子渗透出膜离开有效负载分子，例如酶也是不可能的。脂质体载体包封酶，因此当所述酶移向靶向环境时，其保护所述酶免受载体外存在的有害化合物诸如蛋白酶的损害。然而，因为脂质体的膜是非选择性渗透，将包封的酶维持在其非活性状态，直到脂质体达到其靶向环境。达到其靶向环境后，脂质体被分裂或破裂，由此释放酶，所述酶由此被激活，因为底物分子现在能够进入与其接触。
因此，将理解的是脂质体携带它们的非活性状态的有效负载分子，并仅当它们到达它们的目标并能够在破裂后传递它们的负载时在治疗上是有用的。一旦所述脂质体破裂释放它们的有效负载，有害的分子诸如蛋白酶能够与它进行反应，由此迅速使有效负载失活。因此，有效负载仅在短时间内是有效的。相反，由于水凝胶层的选择性渗透性质，按照本发明的载体颗粒携带和传递它们的活性状态的有效负载，由此基于大小和/或化学组成调节分子接近它们。此外，活性有效负载水凝胶层保护有效负载，由此增加活性有效负载分子的寿命，并因此增加其活性的时间长短。
优选地，包含有效负载分子的内腔是实质上水性的，并优选地包含水。水性腔使分子(例如底物和产物化合物)在与有效负载分子来去的两个方向上易于通过水凝胶层(其也是实质上水性的)，从而使有效负载可以维持在活性状态。
优选地，载体颗粒要足够小从而使其可以悬浮在体液，例如血流中。因此，优选所述颗粒充分小从而使其能沿个体身体的脉管系统，即静脉、动脉和/或毛细管通过。
载体颗粒的合适大小是约50nm-1000nm，更优选地100-750nm，并且最优选地200-500nm。优选地，所述载体颗粒是基本上球形形状的。因此，上面给出的大小是载体颗粒的平均直径。但是，取决于环境条件，可以将具有球形几何形状的最初载体调整为椭圆或两面凹的透镜形状的载体。例如，由于剪切力的作用，起始球形几何形状可以变成椭圆状，由于更高的外部渗透压，其可以变成双面凹的。
因此，所述载体颗粒基本上是球形的，并由包围空心内腔的水凝胶层组成。因此，由于物理和结构组成，所述载体颗粒在本文也称为空心水凝胶纳球体(nanosphere)(HHN)。HHN的水凝胶层具有10-500nm范围内的可控制的厚度。此外，其包围直径在20-500nm范围内的内腔，所述内腔由水溶液填充。此外，HHN由在本文被称为交联的水凝胶层的交联的，水-膨胀性的聚合物组成。在一个优选的实施方案中，水凝胶层水含量可以高达99％。水凝胶可以主要是具有弹性并易于变性的材料，其对高机械应力的反应可以决定HHN几何形状的明显变化。
按照本发明的第二个方面，提供产生按照本发明的第一个方面的载体颗粒的方法，所述方法包括如下步骤：
(i)使支持体基体与有效负载分子接触；
(ii)产生包封基体的水凝胶层；和
(iii)溶解所述基体并由此产生载体颗粒。
优选地，支持体基体是实质上球形结构的，其充当连续阶段(phase)的模板或母体。基体的大小决定制备得到的载体颗粒的内腔的最终大小。优选地，基体具有范围在约20-500nm范围内的平均大小。因此，腔的直径是约20-500nm。
优选地，有效负载分子基本上嵌入基体中。有效负载分子可以包括生物活性化合物，例如，水溶性肽或蛋白质，酶，多糖，抗体，或合成性聚合物材料。
基体可以用于给最终载体颗粒提供形状和大小，并然后溶解。因此，优选所述基体是如上讨论的牺牲性模板。所述基体可以包括可以是无机氧化物的氧化物，并可以通过基于有机母体的水解的溶胶-凝胶方法进行制备。优选地，在逆性乳状液(reverse emulsion)(油包水乳状液)中通过溶胶-凝胶的方法制备基体。所述溶胶-凝胶方法基于将有机母体转化为硅酸，以及如在图13中举例说明的其随后的浓缩和聚集以形成SiOXOH(4-2x)网络。该方法可以完全在原位进行，其速度取决于混合物的pH和组成。
例如，有机母体可以包括烷氧基硅烷，和更优选地四烷氧基硅烷，诸如四甲氧基，四乙氧基或四丙氧基硅烷或四羟基烷氧基硅烷，诸如四(2-羟基丙氧基)硅烷。
在其它的实施方案中，基体可以包括经过在水溶液中的溶胶-凝胶方法的有机聚合物。该溶胶-凝胶方法可以通过胶凝剂的存在被活化。优选地，所述溶胶-凝胶方法基于对于生物分子是无害的(聚)电解质络合作用。例如，藻酸钠的溶液可以与含钙或钡的溶液混合以提供藻酸钙或藻酸钡凝胶。该方法的动力学可以通过使用二价离子的络合剂进行调节。其它基于聚合物的胶凝组合物将对于本领域技术人员是显而易见的。
可以通过将在疏水流体中包含有效负载化合物的水相优选地与合适的乳化剂混和来产生逆性乳状液(油包水)。该方法对于产生直径＜100nm(见实施例1)的二氧化硅模板是有用的。然而，四烷氧基硅烷的水解可以在具有可控pH的水溶液中单独进行。然后，可以将该溶液在生理接受的pH上进行缓冲，加入有效负载分子，并分散在逆性乳状液中。
水相可以包括纯水，或基于水的缓冲液，或水与极性溶剂的混合物(诸如甲醇，N-甲基吡咯烷酮，N，N-二甲基甲酰胺)，其pH，离子强度和组成不会对活性有效负载分子有害。
疏水流体可以包括脂族化合物，例如，烷或烯。疏水流体可以包括具有直链或支链的烷，或具有直链或支链的烷的混合物，或具有烷基-芳香族化合物的这种烷的混合物。例如，疏水流体可以包括己烷，或己烷和辛烷，或己烷和异辛烷。
乳化剂可以包括任何两亲物质或特征在于稳定由所谓疏水流体和水相组成的逆性乳状液的合适亲水亲脂平衡(HLB)值的物质的混合物。例如，乳化剂可以包括壬基苯酚乙氧基化物，诸如Berol系列的化合物，或其它寡乙氧基化的非离子表面活性剂或山梨聚糖单，二和三油酸酯或硬脂酸酯。如果它们能稳定逆性乳状液，还可以将其它非离子，阴离子或阳离子乳化剂单独或如果需要在混合物中进行使用，例如，AOT(2-乙基-1-己基)磺基丁二酸酯，和其与非离子表面活性剂的混合物。
对于制备无机基体，优选地将烷氧基硅烷引入混合物中，并通过水相水解，产生硅酸，并最终产生Si-O-Si共价键的网络由此将有效负载分子包埋入其中。该方法将起始含水液滴转化成二氧化硅纳米颗粒。
或者，使用获得快速反应的合适的pH，例如pH＞8，或pH＜6，烷氧基硅烷可以首先部分地或完全地在水环境中被水解为硅酸。所述硅酸可以在肽，例如，高赖氨酸-肽，高精氨酸-肽，诸如SSKKSGSYSGSKGSKRRIL，或其它silaffin-1的衍生物，或磷蛋白质诸如silaffin-2的一些衍生物的影响下进行聚合。
对于制备有机基体，优选地可以将聚合物溶液和胶凝剂混和并立即加入乳化剂和疏水相以产生逆性乳状液，其变硬以产生凝胶纳米颗粒。例如，藻酸钠溶液可以与含钙或钡的溶液预混合，然后进行乳化。或者，可以首先对聚合物进行乳化，然后将胶凝剂溶液加入其中。例如，在乳化剂的混合物(2g Berol 26和2g Berol 267)的辅助下，首先将0.7ml的1％wt.高M(高甘露糖醛酸)藻酸钠溶液，大分子有效负载(例如，酶)中的0.1mM分散在40ml的己烷中，然后加入0.3ml的在柠檬酸缓冲液中的0.1M氯化钙溶液中。
一旦有效负载化合物已经包埋在基体中，然后水凝胶层可以在附近产生。优选地，介于单体亚单位之间的聚合反应产生水凝胶层。优选地，水凝胶层基本在牺牲性模板的外表面周围形成。优选使用表面原子转移自由基聚合反应以在通过步骤1产生的基体或牺牲性模板表面周围形成水凝胶聚合物层。
制备基体母体后，其表面可以用能起始聚合，优选活性聚合的基团进行官能化。技术人员将了解合适的官能团，例如，空间位阻2-卤酯和酰胺和其它可以起始表面原子转移自由基聚合反应的卤化物，优选地溴化物。在其它实施方案中，对于起始具有开环机制的活性聚合，可以使用其它基团，诸如硫醇和胺。可以通过聚电解质表面沉积或硅烷化反应将这些官能团引入。在聚电解质表面沉积中，当被分散在水或在合适pH的有效负载分子(6-8)的水混合物中时，牺牲性模板具有净静电荷，例如对于纯二氧化硅或藻酸钙或藻酸钡的阴性电荷，对于氨基官能化的二氧化硅的正电荷。
仅由于静电荷吸引，具有相反净电荷的聚合或低聚种类可以持续吸附并因此提供表面官能化的便利方法。优选地，低聚或聚合种类是阳离子的，其中每5个重复单元具有至少1个带电基团的净电荷，并且分子量不超过20,000g/mol。在表面吸附发生后，带电聚合物可以具有修饰模板的官能团。在一个优选的实施方案中，官能团可以是在牺牲性模板周围的介质中存在的单体的表面原子转移自由基聚合反应(ATRP)的引发剂。该介质可以是水或含水的溶液。
可以将合适的单体用于聚合反应，并优选地产生由上面式I限定的聚合物结构并在图16中举例说明。实例包括水溶性或水分散性的丙烯酸，甲基丙烯酸或乙烯单体，其在模板表面上形成化学地和/或物理地交联亲水性聚合物层，即水凝胶层。在优选的反应中，使用多官能单体以获得化学交联的水凝胶层。
单体混和物可以包含至少一个蛋白质-排斥的单体，例如，包含至少一个聚(乙二醇)链。所述单体混合物还可以包含至少一个特征在于具有特异性活性的化学基团的单体，所述特异性活性是，例如显示生物识别所需的配体，或显示有利或阻碍特异性分子扩散到水凝胶层中的基团，即组成选择性渗透。聚合物链可以通过间隔部分持续地和物理地交联。
将官能团添加到基体表面后，然后用包含表面ATRP的起始基团的硅烷化剂对基体表面进行处理。一旦与包含单体和催化剂的溶液接触，聚合从表面开始进行并在基体的表面上产生水凝胶的表面薄膜。
按照第三个方面，提供了按照第一个方面的载体颗粒的母体，所述母体包括包含有效负载分子的基体，所述基体的表面由水凝胶层所包封。
可以溶解基体以通过将被技术人员所理解的合适方法产生按照本发明的载体颗粒，并主要通过牺牲性模板或支持基体的组成所决定。因此，母体提供优选的载体，可以将有效负载分子包含或包埋入所述载体中，例如进行运输。应用载体颗粒前，可以将基体溶解以活化所述颗粒。
优选地，通过二氧化硅模板的氟化物处理溶解所述基体。更优选地，包含氟化物的溶液还包含加速该过程的氨或铵离子。最优选地，将溶液在生理接受的pH(5.5-8)上缓冲以避免在二氧化硅溶解过程中的pH增加。
在其它优选的实施方案中，可以通过藻酸盐模板的络合剂溶解所述基体。例如，可以在含EDTA-或柠檬酸的溶液中渗析所述纳米颗粒，其提取钙离子，并将核心液化。钙提取后，由于水凝胶层的分子量截留效应，藻酸盐大分子可以保持在水腔中。它们可以用于调节水腔的粘性和渗透压，从而提供针对HHNs的另外的稳定性。
得到的空心容器特征在于包含有效负载分子的水腔。聚合的水凝胶层由此形成其中有效负载分子被包封的球形膜，并且是选择性渗透。
按照本发明的第四个方面，提供被安排用于包封和携带有效负载分子到目标生物环境的载体颗粒，所述颗粒包括其中包含有效负载分子的内腔，所述腔由选择性渗透水凝胶层所包围，其中当所述颗粒至少邻近于目标生物环境时，有效负载分子可以是具有活性的，该载体颗粒用作药物。
按照本发明的第五个方面，提供安排用于包封和携带有效负载分子到目标生物环境中的载体颗粒在制备药物中的应用，所述颗粒包括其中包含有效负载分子的内腔，所述腔由选择性渗透水凝胶层所包围，其中当所述颗粒至少邻近目标生物环境时，所述有效负载分子能够具有活性，所述药物用于治疗具有渗漏的或不完全形成的毛细管脉管系统的疾病。
按照本发明的第六个方面，提供治疗遭受疾病的个体的方法，所述疾病具有渗漏或不完全形成的毛细管脉管系统，所述方法包括向需要这种治疗的个体施用治疗有效量的被安排用于包封和携带有效负载分子到目标生物环境中的载体颗粒，所述颗粒包括其中包含有效负载分子的内腔，所述腔由选择性渗透水凝胶层所包围，其中当所述颗粒至少邻近目标生物环境时，有效负载载体可以是具有活性的。
优选当所述颗粒至少邻近目标生物环境时，有效负载分子能够具有活性并且也是被保护的。这种保护由在有效负载分子周围的包封水凝胶层所赋予。
最优选的是，载体颗粒在治疗疾病中是特别有用的，在所述疾病中，待治疗的个体有具有渗漏或不完全形成的毛细管脉管系统的组织。具有渗漏或不完全形成的毛细管脉管系统的病理情形的实例包括大多数实体瘤和伤口愈合，特别是在疤痕形成过程中(血管发生位点：其中新血管和毛细管迅速产生)。因此，载体颗粒提供应用于治疗这些疾病的新的生物医学应用。
在一个应用中，可以将所述载体颗粒施用在血流中，并选择性地聚集在血管发生位点，例如伤口和瘤处。这可以通过胶体物质的典型的增强渗透和保持效应(Enhanced Permeation and Retention effect)进行。
在另一个应用中，可以将载体颗粒经皮肤施用在有限或可忽略的淋巴管吸收的区域并保持在那里以表达他们的活性。或者在释放到血流中之前，可以将它们经皮肤注射到良好淋巴管吸收的区域中并在多至2-3周的时期中在淋巴管系统中表达它们的活性。
所述有效负载分子对于待治疗的个体可以是免疫原性的。因此，当有效负载分子没有被包封时，其被个体的免疫系统所破坏。因此，提供了对于载体颗粒，并因此对于有效负载分子的靶向的正向选择。例如，有效负载分子可以是细菌的酶(如果被治疗的个体是非细菌，例如，哺乳动物诸如人)，该酶将母体药物转变为药物，该药物将杀死癌细胞。如果水凝胶层在颗粒到达癌细胞前被破坏，所述细菌的酶将被哺乳动物的免疫系统所破坏。
在一个优选的实施方案中，所述载体颗粒包括约500nm的平均外部直径，和约100nm的平均内部直径。水凝胶层的内表面基本上包括10∶1摩尔比的聚(异丁烯酸2-羟乙酯)或聚(异丁烯酸2-羟乙酯-co-乙二醇二甲基丙烯酸酯)。水凝胶层的外表面基本上包括3∶1摩尔比率的聚(PEG2000丙烯酸酯)或聚(PEG2000丙烯酸酯-co-PEG570二丙烯酸酯)。该组成确保良好的机械稳定性，合适的筛目大小(在约2-3nm的范围内)，以及对蛋白质吸附的抗性。
所述载体颗粒优选地包封由0.1mM的β-葡糖苷酸酶溶液占据的约106nm3的体积，因此每纳米颗粒包封平均大致10个酶分子。1％v/v分散的载体颗粒提供约1nmol/l的酶的浓度。
该分散体可以被静脉内注射到不具明显渗漏脉管系统的健康个体中，并在血液循环中具有4-7天的半衰期或更多，伴随在器官诸如肺、肝、肾和脾中的增加的累积。在具有实体瘤肿块，例如皮下移植结肠癌，肺癌，结肠癌的个体中的注射导致了分散体的选择性累积从而使20-50％的剂量在约2天后累积在肿瘤中。在第二天后，每日静脉内注射(在5-20天的时期内)多柔比星葡萄糖苷酸提供酶作用的底物，由于选择性累积，其大部分定位在肿瘤块中。以这种方式，获得了酶产物(化疗的多柔比星)的高浓度梯度，在肿瘤位点具有最大浓度。
将理解的是可以将按照本发明的载体颗粒使用在单一疗法(即单独应用按照本发明的载体颗粒以预防和/或治疗具有渗漏或不完全形成的毛细管脉管系统的疾病)。或者，可以将按照本发明的载体颗粒用作辅药，或与其它已知疗法结合使用。
可以将按照本发明的载体颗粒配制在组合物中。所述组合物可以具有许多不同形式，所述形式取决于，特别是应用组合物的方式。因此，例如，所述组合物可以以胶囊，液体，软膏剂，乳膏剂，凝胶，水凝胶，气溶胶，喷雾剂，胶束，透皮贴片或任何可以以含水或湿润形式施用给人或动物的其它合适形式。将理解的是组合物的赋形剂应是为被给药的受试者较好耐受的，并优选地使载体颗粒传递到靶向组织。
可以以许多方式使用包含按照本发明的载体颗粒的组合物。例如，在载体颗粒被包含在组合物中的情形中，可能需要全身给药，所述组合物可以，例如以胶囊或液体的形式通过口服摄取。优选地，可以将所述组合物通过注射到血流中进行施用。注射可以是静脉内(推注或输注)或皮下(推注或输注)的。还可以通过吸入(例如，鼻内地)施用所述组合物。
还可以将所述载体颗粒结合入缓慢或延迟释放装置。可以，例如将这些装置插入或置于皮肤下，并且所述组合物可以在数周或甚至数月内进行释放。当需要用按照本发明的载体颗粒进行长期治疗并且其将通常需要频繁进行施用(例如，至少每日注射)时，这些装置可以是特别有利的。
将充分理解的是所需的载体颗粒的数量或数目被包封在其中的有效负载的所需量，和其生物活性以及生物利用度所影响，其依次取决于施用的方式，应用的载体颗粒的物理化学特性和载体颗粒是用作单疗法还是用在结合疗法中。施用的频率还可以被上述因素和特别是在被治疗的受试者中的包封的有效负载和载体颗粒的半衰期所影响。
施用的最佳剂量可以由那些本领域技术人员所确定，并将随所用的有效负载分子和载体颗粒，制剂的强度，施用的方式和疾病状况的进展所变化。取决于被治疗的具体受试者的另外的因素将导致调节剂量的需要，所述另外的因素包括受试者年龄，体重，性别，饮食和施用的时间。
可以将已知的方法，诸如药物工业常规使用的那些(例如，体内实验，临床试验等)用于确定按照本发明的载体颗粒的具体制剂和精确的治疗方案(诸如载体颗粒的日剂量和施用的频率)。
将充分理解的是载体颗粒的剂量高度依赖于所携带的具体有效负载，和靶向细胞，以及被治疗的疾病。然而，取决于所用的是何种具体载体颗粒和有效负载分子，通常可以将介于0.01μg/kg体重和0.5g/kg体重之间的按照本发明的载体颗粒用于预防和/或治疗具有渗漏或不完全形成的毛细管脉管系统的疾病。更优选地，日剂量介于0.01mg/kg体重和200mg/kg体重之间，并且最优选地，介于约1mg/kg和100mg/kg之间。
可以将日剂量给作单一施用(例如，单一每日注射)。或者，所用的载体颗粒可以需要在1天内施用两次或更多次数。作为实例，可以将按照本发明的载体颗粒施用为2次(或取决于疾病严重性的更多次数)介于5mg-7000mg(即，假定体重为70kg)之间的日剂量。接受治疗的患者可以在醒来后进行第一次服药，然后在晚间进行第二次服药(如果是两次服药方案)或其后在3或4小时的间隔。或者，可以将缓慢释放装置用于给患者提供最佳剂量而不需施用重复剂量。
本发明提供一种药物组合物，其包含治疗有效量的按照本发明的载体颗粒和任选地药用赋形剂。在一个实施方案中，载体颗粒的量是介于约0.01mg-约800mg之间的量。在另一个实施方案中，载体颗粒的量是介于约0.01mg-约500mg之间的量。在另一个实施方案中，载体颗粒的量是介于约0.01mg-约250mg之间的量。在另一个实施方案中，载体颗粒的量是介于约0.1mg-约60mg之间的量。在另一个实施方案中，载体颗粒的量是介于约0.1mg-约20mg之间的量。
本发明提供一种制备药物组合物的方法，该方法包含组合治疗有效量的按照本发明的载体颗粒和药用赋形剂。“治疗有效量”是当施用给受试者时，按照本发明的载体颗粒提供预防和/或治疗具有渗漏或不完全形成的毛细管脉管系统疾病的任何量。然而，将理解的是在载体颗粒中的有效负载分子的类型和量将有利于颗粒的治疗效率。“受试者”是脊椎动物，哺乳动物，家畜或人。
如本文所指，“药用赋形剂”是本领域那些技术人员已知的在配制药物组合物中是有用的生理赋形剂。
在一个优选的实施方案中，药用赋形剂是液体并且所述药物组合物是以溶液的形式存在。在另一个实施方案中，药用赋形剂是凝胶并且所述组合物是以乳膏剂或类似物形式存在。
将液体赋形剂用在制备溶液，混悬液，乳剂，糖浆，酏剂和加压的组合物中。可以将载体颗粒溶解或悬浮在药用液体赋形剂诸如水，有机溶剂，两者的混合物或药用油或脂肪中。液体赋形剂可以包含其它合适的药物添加剂诸如增溶剂，乳化剂，缓冲剂，防腐剂，甜味剂，增香剂，悬浮剂，增稠剂，颜色、黏性调节剂，稳定剂或渗透调节剂。用于口服和肠胃外施用的液体赋形剂的合适实例包括水(部分包含如上的添加剂，例如纤维素衍生物，优选地羧甲基纤维素钠溶液)，醇(包括一羟基醇和多羟基醇，例如乙二醇)以及它们的衍生物，和油(例如，分馏的椰子油和花生油)。对于肠胃外施用，所述赋形剂还可以是油性酯诸如油酸乙酯和肉豆蔻酸异丙酯。对于肠胃外施用，灭菌的液体赋形剂在灭菌液体形式的组合物中是有用的。加压组合物的液体赋形剂可以是卤代烃或其它药用推进剂。
可以通过，例如肌内、鞘内、硬膜外、腹膜内、皮下和特别地静脉内注射的方式，利用作为灭菌溶液或混悬液的液体药物组合物。可以将载体颗粒制备成灭菌固体组合物，使用无菌水，盐水，或其它合适的灭菌可注射介质，可以将所述灭菌固体组合物在施用时进行溶解或悬浮。赋形剂倾向于包括必需和惰性粘合剂，悬浮剂，润滑剂，调味剂，甜味剂，防腐剂，染料和包衣。
可以以灭菌溶液或混悬液的形式口服施用按照本发明的载体颗粒，所述溶液或混悬液包含其它溶质或悬浮剂(例如，使溶液等渗的足够的盐水或葡萄糖)，胆汁盐，阿拉伯胶，白明胶，脱水山梨糖醇单油酸酯，聚山梨醇酯80(山梨糖醇的油酸酯和其与环氧乙烷共聚合的酐)和类似物。
还可以以液体或固体组合物形式口服施用按照本发明的载体颗粒。适合口服施用的组合物包括固体形式，诸如丸剂，胶囊，颗粒，片剂和粉末以及液体形式，诸如溶液，糖浆，酏剂和混悬液。用于肠胃外施用的形式包括灭菌溶液，乳剂和混悬液。
本文所述(包括任何后附的权利要求，摘要和附图)的所有特征，和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以与任何组合中的上述方面的任一个结合，所述任何组合将其中这种特征和/或步骤中的至少一些是互斥的组合排除在外。
为了更好的理解本发明，并显示其实施方案可以怎样实现，现在将通过实施例的方式，参考后附的图表附图，其中：
图1是举例说明以最终包封活性材料的球形构建物形式制备牺牲性模板的图。表面原子转移游离基聚合(Surface Atom Transfer RadicalPolymerisation)(ATRP)形成包围模板的聚合物层。模板溶解后，因为难以扩散通过聚合物层，活性材料被截留在内腔；
图2是举例说明将酶包封在按照本发明的载体颗粒或空心水凝胶纳米球体(nanosphere)(HHN)的一个实施方案的图；
图3是举例说明包含酶的载体颗粒的另一个实施方案的图；
图4是举例说明自由基聚合机制的图；
图5是举例说明活性控制的自由基聚合的机制的图；
图6是举例说明原子转移自由基聚合(Atom Transfer RadicalPolymerisation)(ATRP)的图；
图7是举例说明支持的ATRP的图；
图8是举例说明以前研究的图；
图9是举例说明按照本发明的载体颗粒或空心纳米球体(HHN)的另一个实施方案的图；
图10是举例说明将酶包封在按照本发明的纳米球体的另一个实施方案中的图；
图11是PEG化(PEGylated)的脂质体的示意图，所述脂质体将药物包封在其内水腔中；
图12是包封酶并通过壁的性质调节对其的进入的空心水凝胶纳米颗粒(HHN)的另一个实施方案的示意图。
图13是在逆性乳状液中产生模板纳米颗粒的示意图；
图14是HHN结构和几何形状的示意图；
图15是显示分子经过HHN的聚合物网络扩散的示意图；
图16是HHN膜组合物的丙烯酸或甲基丙烯酸聚合物链的化学结构。
图17是HHN膜的交联聚合物链的长度的示意图；
图18是双官能(左)和三官能(右)交联剂，桥连聚丙烯酸酯侧链的实例的化学结构；
图19是来自具有低聚合度1，2和3的低聚(乙二醇)二丙烯酸酯的间隔部分的实例的化学结构；
图20是pH敏感性基团的实例的化学结构，所述pH敏感性基团可以被结合入作为侧链并具有来自它们质子化/脱质子化作用的效应；
图21是可以被结合入作为基团的氧化还原电势敏感性基团的实例的化学结构；
图22是图表，其在左侧显示：未反应的Ludox纳米颗粒。右侧：用氟化物处理后相同浓度的Ludox纳米颗粒。
参考图1，显示举例说明按照本发明的实施方案的载体颗粒10的制备的示意图。还将这些载体颗粒10称作空心水凝胶纳米颗粒或纳米球体(HHN)10。将制备这些HHNs10的更多细节举例说明在图9中。
本文现在将描述制备按照本发明的载体颗粒(HHN)10的具体实例。
参考图1，以如下三个步骤制备空心水凝胶纳米球体10：
(i)制备包含有效负载分子的二氧化硅纳米颗粒；
(ii)将这些二氧化硅纳米颗粒用作制备在附近的高分子膜的模板；和
(iii)溶解二氧化硅纳米颗粒以产生得到的HHN10。现在将详细描述这三个步骤中的每个。
步骤1
在第一个步骤中，制备球形结构2，其充当连续阶段(步骤2)的模板或母体。该起始球形结构2具有范围在约20-500nm内的平均大小，并将其称为牺牲性模板2。牺牲性模板2用于提供第二结构的形态和大小，然后溶解。
使用已确定的文献的方法(其后描述)，可以在亚微直径的宽广范围内制备二氧化硅纳米颗粒1，包封生物活性物质4。如图1所显示，合适的生物物质的实例是酶。这些生物活性化合物4在最终的HHN10中，至少部分地保持它们的起初的活性。
通常，步骤1或制备模板2的方法基于硅醇盐的水解和浓缩。进行该过程的方法可以决定模板2的大小，并最终决定得到的HHN10的大小。牺牲性模板2由无机氧化物组成并通过基于有机母体的水解的溶胶-凝胶方法进行制备。例如，在一个实施方案中，有机母体是四烷氧基硅烷。
如图13所示，所述溶胶-凝胶方法基于将有机母体转变为硅酸，以及其随后的浓缩和聚集以形成SiOXOH(4-2x)网络。该方法可以完全在原位进行，其速度取决于混合物的pH和组合。或者，使用获得快速反应的合适的pH，例如，pH＞8或pH＜6，可以首先在水环境中将四烷氧基硅烷部分或完全水解成硅酸。
将获得的溶液引入环境中进行模板2的聚集和制备。例如，硅酸可以在适当设计的肽的影响下聚集。或者，使用获得快速反应的合适的pH，例如，pH＞8或pH＜6，可以首先在水环境中将四烷氧基硅烷部分或完全水解成硅酸。所述硅酸可以在肽，例如，高赖氨酸-肽，高精氨酸-肽，诸如SSKKSGSYSGSKGSKRRIL，或其它silaffin-1的衍生物，或磷蛋白质诸如silaffin-2的一些衍生物的影响下进行聚合。进行该过程的方法可以决定模板2的大小，并最终决定HHN10的大小。
更详细地，如图13中详细举例说明，在逆性乳状液(油包水乳状液)中通过溶胶-凝胶方法制备牺牲性模板2，其基于四烷氧基硅烷的原位水解。通过将在疏水流体16中包含生物活性成分4的水相与合适的乳化剂混合在一起来产生逆性乳状液(油包水)。对于制备直径＜100nm(见实施例1)的二氧化硅模板，该方法是有用的。在另一个实施方案中，四烷氧基硅烷的水解是在具有控制的pH的水溶液中单独进行的。然后，将该溶液在生理接受的pH上进行缓冲，加入敏感生物活性物质4并将其分散在逆性乳状液中。
水相可以由纯水，或基于水的缓冲溶液，或水与非常极性溶剂(诸如甲醇，N-甲基吡咯烷酮，N，N-二甲基甲酰胺)的混合物组成，其pH，离子强度和组成不会对活性有效负载分子成分4有害的。活性有效负载分子4仅通过实例的方式，包括水溶性肽或蛋白质，酶，多糖，抗体，或合成性聚合材料。疏水流体是具有直链或支链的烷，或具有直链或支链的烷的混合物，或具有烷基-芳香族化合物的这种烷的混合物。
乳化剂可以是任何两亲物质或特征在于稳定由所谓疏水流体和水相组成的逆性乳状液的合适(HLB)值的物质的混合物。例如，乳化剂是壬基苯酚乙氧基化物，诸如Berol系列的化合物。如果需要，还可以将其它非离子，阴离子或阳离子乳化剂单独使用或在混合物中使用。
如图13所显示，然后将四烷氧基硅烷引入混合物中，并通过水相进行水解，产生硅酸，并最终产生Si-O-Si共价键的网络，由此将有效负载分子4包埋入其中。该方法将最初的含水液滴转化称为二氧化硅纳米颗粒。
步骤2
如图1所示，在第二个步骤中，将表面原子转移自由基聚合用于形成包围由步骤1制备的牺牲性模板2的表面的水凝胶聚合物层6。制备模板母体2后，首先用能起始活性聚合的基团对牺牲性模板2的表面进行官能化。参考图7，通过聚合电解质表面沉积或硅烷化反应将这些官能团引入。所述官能团是单体的原子转移自由基聚合(ATRP)的引发剂。所述单体存在于包围牺牲性模板2的介质中。这种介质是水或含水的溶液。
可以用于ATRP的单体是水溶性或水分散性的丙烯酸，甲基丙烯酸或乙烯单体，其在模板2的表面上形成化学交联的亲水性聚合物层6，即水凝胶层。在图16中举例说明用在ATRP的优选的单体的式。在一个优选的反应中，使用多官能的单体从而获得化学交联的水凝胶层6。
例如，在一个实施方案中，聚合物水凝胶层可以包含影响其pH敏感性的基团。合适的结构的列表显示于图20中。在另一个实施方案中，聚合物水凝胶层还可以包括影响层对氧化还原电势的敏感性的基团。例如，由于在不同聚合物链中桥连侧链的二硫化物的存在，水凝胶层可以是部分或单独交联的。例如，如图21所举例说明，还原剂的存在可以将它们转变成硫醇或不对称的二硫化物，决定了交联密度的减少和水凝胶筛目大小的增加。
在另一个实施方案中，单体混合物包含至少一个蛋白质排斥的单体，所述蛋白质排斥的单体例如，包含至少一个聚(乙二醇)链。在另一个实施方案中，单体混合物还可以包含至少一个特征在于具有特异活性的化学基团的单体，所述特异活性是，例如，显示生物识别所需的配体，或显示促进或阻碍具体分子在水凝胶层6中的扩散，即组成选择性渗透。在另一个实施方案中，所述聚合物链是通过间隔部分持久和物理交联的。如图19举例说明，比较具有相同支化度的两个间隔部分，因为介于聚合物链之间的较短距离，由较短部分提供了更高的交联密度。所述部分的长度随低聚反应的程度的增加，以及另外网络筛目大小的增加而增加。
在本文称为ATRP的原子转移自由基聚合中，由于终止反应的抑制，聚合物分子量的值直接与可获得的单体的量关联。以前，已经将ATRP用于表面的包被(Bontempo，D.et.al.Macromol.Rapid Commun.2002，23，417-422P Von Natzmer et al.Chem.Commun.2003，1600-1601)，其中薄膜的厚度可以随单体的数量而调节。在本文，将从模板2上的表面关联的基团开始进行，并使用溶液中的单体和催化剂的ATRP的具体实施方案称为‘表面ATRP’。
将官能团添加到模板2的表面上后，然后用包含表面ATRP的起始基团的硅烷化剂对牺牲性母体模板2的表面进行处理。一旦与包含单体和催化剂的溶液接触，聚合反应从表面开始进行并产生水凝胶6的表面薄膜。
参考图4-7显示了按照本发明的实施方案使用的ATRP的具体机制的细节。图4举例说明了涉及自由基聚合反应的步骤，即起始步骤，其后是增长步骤，其后是终止步骤。图5举例说明了涉及活性控制自由基聚合反应的步骤。图6举例说明了涉及ATRP的步骤。图7举例说明了涉及支持的ATRP的步骤。表面ATRP允许了在聚合物层6的厚度上的精细控制。
介于在单体结构中的可聚基团之间的数量和距离将确定最终HHN10的水凝胶层6的筛目大小，并因此确定其分子量截留，即在水凝胶层6中的目标的大小依赖性扩散特性，即大小选择性渗透。聚合物链的长度涉及它们聚合度并确定水凝胶的厚度，其影响膜的机械和运输特性。更厚的膜对剪切具有更高的抗性，并对于目标渗透它们需要更长的时间。在一个优选的实施方案中，如图17举例说明，聚合物链具有在102-106或更多的范围内的聚合度，其可以对应于在10-500nm范围内的厚度。
因此，表面ATRP(a)可以由无机或有机表面所起始；(b)可以在水环境中继续进行；和(c)仅当所有的单体被消耗时终止(没有寄生反应)。水凝胶层6的厚度可以由聚合反应的时间和添加单体的量所控制。由牺牲性模板2和水凝胶层6组成的目标，即芯-壳纳米颗粒的大小是约50-1000nm。
步骤3
如图1，9和10所举例说明，在通过ATRP制备水凝胶层6后，例如，用氟化物对二氧化硅模板进行处理，牺牲性模板2溶解。聚合水凝胶膜6由此形成包封所述生物活性有效负载化合物4(酶)的球形膜10。图14显示HHN10的不同实施方案。由于剪切力的作用，开始的球形几何形状(图14的下部)可以变成椭圆形(左上)，或由于更高的外部渗透压，变成双面凹的(右上)。
得到的空心容器10特征在于含活性有效负载分子4的水腔8，所述活性有效负载分子4由于其大尺寸，而不能扩散出水凝胶层6，但是可以被能够渗透水凝胶层6的存在于周围水介质中的低分子量化合物14所达到。这在图15中进行了详细的举例说明。
可以将高分子量的活性有效负载生物分子4结合到牺牲性模板2中。如果高分子膜6具有合适的分子量截留，在模板2溶解后，接着这些成分4被截留在腔8中，并保持它们的生物活性。
参考图2和12，更详细显示了HHN10的结构，特别是水凝胶高分子膜6的选择性渗透性质。因为所用的制备方法，即制备方法应用表面ATRP进行球形水凝胶膜6的合成，所述HHNs10是新的。ATRP在制备HHNs10中的应用允许精确控制膜6的厚度、官能度和运输特性。如图15举例说明，具有大于水凝胶层的筛目大小的分子不能扩散通过所述层，而渗透对于较小尺寸的分子是可能的。
聚合物层6是交联的并充当具有分子量截留，即选择性渗透膜。因此，参考图2，显示了被包封在水凝胶空心球10的水腔8中的酶4。对纳米球体10的膜6的特性进行人工改造(高厚度和小的筛目大小)以容许低分子量化合物14，诸如酶活性的底物和产物的自由扩散或渗透，但不容许酶4本身自由扩散或渗透出载体10，或不容许潜在有害的高分子量化合物12(诸如蛋白水解酶或免疫系统介质诸如抗体)自由扩散或渗透到腔8中。
参考图3和10，显示了将酶4包封在HHN10中的方法。如通过选择性渗透所指示的，包封的酶4可以保持它们的活性，但是被保护以避免外部的不利环境。将酶4使用在体液中，其中空心结构10保护它们免于异物反应并增加它们的半衰期。
空心水凝胶纳米球体的应用
可以将得到的HHNs10用在官能和免疫-保护的酶的针对肿瘤块的靶向传递中。还可以将它们用于局部转变惰性前药成化学治疗剂。在一个优选的应用中，通过胶质材料的典型增强渗透和保持效应，将水凝胶空心球体10施用在血液中并选择性地聚集在血管发生位点(伤口，肿瘤)。载体10可以特征在于包围内部水腔的聚合性，亲水性球形膜6，在所述内水腔中活性成分4将被截留。
在聚集位点，它们可以将前药化学转变为相应的活性成分。参考图3和10，水凝胶空心球体10包含酶4诸如将5-氟胞嘧啶转变成化学治疗剂的5-氟尿嘧啶的胞嘧啶脱氨酶。
应用HHNs进行体内生物化学转变
将HHNs 10用于包封能够进行生物化学转变的化合物或活性化合物4的混合物。这些化合物4可以是天然的或工程化的酶或具有酶模拟活性的化合物，或在生理条件下具有催化活性的任何化合物。在其合成中，将活性化合物4包封在牺牲性模板中并在模板溶解后使其保持被截留在HHNs的水腔中。
对水凝胶膜6的筛目大小进行人工改造以提供避免活性化合物4扩散到外部环境中，但是容许化合物的底物或可能的共活性化合物诸如辅酶的值。
例如，对于酶诸如具有报道的28,000g/mol的分子量的大肠杆菌硝基还原酶，通过将共聚单体的合适混合物用于制备HHN水凝胶层(例如，聚(乙二醇)异丁烯酸酯，MW＝750和乙二醇二甲基丙烯酸酯)将水凝胶膜的平均筛目大小设定在5nm的平均值上。这种筛目大小值容许底物和产物(包含氮丙啶的芳香族化合物，MW＜1,000，大小≤2nm)，但是不容许免疫球蛋白(MW≥100,000，大小≥10nm)的扩散。
可以将包含活性化合物的HHNs10体内应用以提供针对包封的材料的长期活性。例如，通过直接注射到活体动物的血流中或经过皮肤从而有利于它们在淋巴毛细管中的吸收，可以将具有蛋白质排斥和非黏着的水凝胶膜的HHNs10注射到活体动物中。对水凝胶膜6的筛目大小进行人工改造以提供值，所述值为a)避免活性混合物扩散到流体中，b)避免能够潜在防碍化合物活性的物质(蛋白水解活性酶，抗体)扩散到水腔中，c)容许化合物或共活性化合物的底物的渗透。
可以将这些系统用于药物在体液中的控制产生。应用在目标动物中没有以明显数量存在的合适的酶仅在HHNs存在的情况下容许进行转变。
应用HHNs进行生物成像(Bio-imaging)
可以将HHNs 10用于包封生物活性材料，所述生物材料的光谱特性在经过生物化学事件后发生改变。例如，可以将HHNs用于包封人工改造的绿色荧光蛋白突变体，所述绿色荧光蛋白突变体的荧光在结合事件发生后发生变化。通过检测GFP荧光中的变化，检测人工改造的GFP突变体与存在于体液中的低分子量的配体的结合是可能的。同时，避免了高分子量蛋白质或核酸与GFP的结合或GFP的任何酶促降解的任何影响。在一个优选的实施方案中，突变体GFP-包封的HHNs与体液的样品接触并且通过测量GFP荧光中的变化，例如由于猝灭(quenching)造成它的减少，测量了目标配体的浓度。
实施例
使用下面详细的实施例，本发明人显示方法：
a)获得具有控制的直径的牺牲性模板纳米颗粒是可能的(实施例1)；
b)可以将该方法延伸到制备包含敏感性生物材料，即有效负载分子的模板纳米颗粒中(实施例2)；
c)可以将模板纳米颗粒在温和条件下进行溶解(实施例3)；
d)以用能起始聚合反应的基团修饰它们的方式来修饰模板纳米颗粒的表面是可能的(实施例4)；
e)可以通过表面起始的聚合反应来用聚合物薄膜(实施例5.A.1)修饰在表面上用起始基团修饰的模板纳米颗粒。由于聚合反应的活性特征(实施例5.A.2)，薄膜的厚度是可以控制的。薄膜可以由直链或交联聚合物(实施例5.B)组成。该方法提供芯-壳纳米颗粒。
f)可以将芯-壳纳米颗粒的核心溶解，而不损伤壳并提供空心纳米球体(实施例6)
g)截留在模板纳米颗粒(如在点b)中的敏感性生物材料(有效负载分子)保持被包封在芯-壳的结构中，并也在空心纳米颗粒中(实施例2)。
实施例1.制备二氢化硅纳米颗粒
在逆性乳状液中一步合成具有控制的直径的二氧化硅纳米颗粒
将4g阴离子表面活性剂的混合物(2g Berol 26和2g Berol 267)溶解在40ml的正己烷中。将1.0ml的碱性水溶液(以前通过在40ml纯水中稀释0.1g的NH335％制备的0.05M NH3)加入所述溶液中。在搅拌条件下保持该混合物从而形成稳定和透明的微乳状液(轻微带青色的混浊度)。然后，加入0.6ml的四乙氧基硅烷(2.7mmol；d＝0.934g/ml)并在400rpm下搅拌72小时。然后，将60ml的甲苯加入微乳状液中，其决定在15分钟内结束的絮凝沉淀反应。
通过倾析和重悬在40ml的正己烷中从有机相中分离所述沉淀物。20分钟后，白色沉淀物形成透明的并然后用40ml的正己烷再次进行分离和洗涤。将类似凝胶的透明沉淀物分散在10ml的pH＝7.4的10mM PBS溶液中，提供了白色的乳状液(PBS组成：溶解在11H2O中的0.2gKCl，0.26gNaH2PO4*2H2O，2.86g Na2HPO4*12H2O，8g NaCl)。将仍旧保持在分散体中的正己烷在旋转式蒸发器中进行蒸发(在步骤中压力从400减到20mbar，环境温度)。当将有机溶剂彻底去除时，混悬液变成透明的。将混悬液最终在PBS(pH＝7.2，渗析膜的MWCO 10kDa)中渗析3天从而去除表面活性剂和可能的微量有机溶剂。
在经过1μm的滤器后，动态光散射(Dynamic Light Scattering)分析揭示了两个峰，一个由可以通过渗析去除的表面活性剂胶束(平均直径～10nm)组成，另一个由纳米颗粒(d～50÷60nm)组成。
不同直径的其它条件
  逆性乳状液的组成   结果(使用0.6ml的四乙氧基硅烷)
  在40ml己烷中的2g AOT(磺基琥珀酸二辛酯)，0.5ml的水相(0.05MNH3)在40ml己烷中的2g Berol 26，0.5ml水相(0.05M NH3)在40ml己烷中的4g Berol 26，0.5ml水相(0.05M NH3)在40ml己烷中的2g Berol 26和2g Berol 267，0.5ml水相(0.05MNH3)   在反应中附聚作用纳米颗粒～10nm纳米颗粒～10nm纳米颗粒～10nm
  在40ml己烷中的2g Berol 26和2g Berol 267，1ml水相(0.05MNH3)在40ml己烷中的2g Berol 26和2g Berol 267，1.2ml水相(0.05MNH3)   纳米颗粒50-60nm逆性乳状液的不稳定性
Berol 26和Berol 267具有相同的疏水部分(壬基苯基)和不同大小的亲水部分，所述亲水部分对于Berol 26由4个单元的乙二醇组成而对于Berol267由8个单元组成(对于Berol 26，HLB＝8.9，对于Berol 267，HLB＝12.3)。随着Berol 267的量的增加，水结构域的平均HLB和大小增加。低于26/267＜0.8的比率，所述乳状液是不稳定的。
B在逆性乳状液中具有控制的直径的二氧化硅纳米颗粒的两个步骤的合成。pH＝7的缓冲合成的实例。
将1ml的四乙氧基硅烷加入1ml的1mM HCl水溶液中并剧烈混合。在2小时后，四乙氧基硅烷彻底溶解，2小时是其彻底水解所需的最短时间。将1ml的pH＝8的10mM磷酸盐缓冲溶液加入，使得到的溶液的pH升到7.0。将4g阴离子表面活性剂的混合物(2g Berol 26和2g Berol 267)溶解在40ml的正己烷中；加入以前水解并缓冲的1.0ml的四乙氧基硅烷溶液，如实施例1A所述，处理得到的微乳状液。
实施例2：用包含氰化物的溶液溶解二氧化硅纳米颗粒
通过将1g氟化铵，1g氟化钠，1.5g的冰醋酸和2g的乙酸铵溶解在100ml H2O中，制备包含氟化物的溶液。最终溶液是在270mM的NH4F，240mM的NaF，250mM的乙酸和260mM的乙酸铵，终pH是5.7。将100μl的商购Ludox二氧化硅溶液(34％wt.，Aldrich)稀释在10ml的H2O中，并将得到的溶液上载到渗析袋中，所述渗析袋具有合适的分子量截留以阻止纳米颗粒而容许低分子量，可溶产物的自由循环(MWCO＝15,000)。
渗析袋暴露于100ml的氟化物溶液达18小时。在该过程结束时，pH仍旧是5.7。然后移去渗析袋并暴露于纯水6小时以去除硅酸盐和氟化物，每小时用纯水更换环境溶液。然后在动态光散射上分析渗析袋的包含物，并与相同浓度的未反应的Ludox混悬液比较。如图22举例说明，通过用平均散射强度(未反应的样品500k cps，反应的样品13k cps)除峰强度对两个图进行标准化，并显示纳米颗粒几乎彻底溶解。
实施例3：将蛋白材料结合在二氧化硅纳米颗粒中
改进实施例1B所用的方法以确保蛋白材料的稳定性。将100μl 4.1mg/ml的绿色荧光蛋白溶液稀释在1.0ml的pH＝8的10mM磷酸盐缓冲溶液中，然后将其加入水解的四乙氧基硅烷溶液中。然后如实施例1B所述进行实验并通过测量渗析(MWCO＝200,000)后纳米颗粒分散的荧光来证明蛋白的结合。
实施例4：用能从纳米颗粒表面起始活性聚合反应的基团对二氧化硅纳米 颗粒进行官能化
A.通过吸附包含能起始原子转移自由基聚合反应的基团的阳离子聚合物(pCAT)进行官能化
A.1聚合物的合成
步骤1-聚合物主链的合成
将9ml的异丁烯酸2-(二甲基氨基)乙酯(DMA)(53mmol)和2ml的异丁烯酸2-羟基乙酯(HEMA)(13mmol)溶解在10ml甲醇中，并用氮气将所述溶液剧烈脱气45分钟。在氮气流下于20℃的温度加入0.215ml的2-溴代异丁酸乙酯(1.47mmol)；添加0.46g的2，2’-联吡啶(bpy，2.94mmol)和0.22g的CuIBr(1.47mmol)起始聚合发应。15分钟后，加入40ml的新鲜脱气的甲醇从而避免反应溶液中的胶凝作用。
18小时后，使所述溶液暴露于空气(颜色从深棕色变为绿色)，通过二氧化硅层析柱以去除铜，并最终蒸发。然后将所述固体溶解在25ml的THF中，通过第二个二氧化硅柱过滤并在己烷中沉淀。第二次沉淀后，在真空下干燥所述聚合物，以产生由35％HEMA(来自NMR分析)组成的8g干燥白色固体(产率80％)。
1H-NMR(CDCl3)：δ＝4.0(-COOCH2CH2-，HEMA和DMA二者)，3.75(-COOCH2CH2OH，仅HEMA)，2.5(-COOCH2CH2N(CH3)2，仅DMA)，2.25(-COOCH2CH2N(CH3)2，仅DMA)，1.7-1.9(-CH2-C(CH3)-，HEMA和DMA二者)，0.7-1.0(-CH2-C(CH3)-，HEMA和DMA二者)ppm
GPC： M n ‾ = 3,200 ; M W ‾ / M n ‾ = 1.3
步骤2-将起始基团插入聚合物主链上
将4g在步骤1中合成的聚合物(约6.75mmol-OH)在氮气下溶解于100ml的THF中。将2.5g的4-二甲基氨基吡啶(20.25mmol)和6.6ml的三乙胺(47.25mmol)加入所述溶液中。将4.2ml的2-溴代-异丁酰溴(33.75mmol)溶解在10ml的THF中并在氮气下滴入通过冰浴保持在0℃的溶液中。立刻形成白色的盐(三乙胺溴化物)。在添加结束时，将混悬液加热到室温并在这种条件下保持过夜。
将悬浮的盐过滤除去并将THF溶液在旋转式蒸发器上蒸发。将油性材料溶解在50ml的二氯甲烷中，加入10倍过量的三乙胺并用饱和的NaCl水溶液洗涤。然后，在硫酸钠上干燥所述溶液，接着在己烷中进行沉淀以产生具有定量取代度的OH基团(来自NMR分析)的5g浅黄色固体(约定量产量)。
1H-NMR(CDCl3)：δ＝4.3(-COOCH2CH2OOCC(CH3)2Br，反应的HEMA)，4.15(-COOCH2CH2OOCC(CH3)2Br，反应的HEMA)，4.0(-COOCH2CH2N＝，DMA)，2.5(-COOCH2CH2N(CH3)2，DMA)，2.25(-COOCH2CH2N(CH3)2，仅DMA)，1.9(-COOCH2CH2OOCC(CH3)2Br，反应的HEMA)，1.7-1.9(-CH2-C(CH3)-，HEMA和DMA二者)，0.7-1.0(-CH2-C(CH3)-，HEMA和DMA二者)ppm
步骤3-将阳离子基团插入聚合物主链(pCAT的合成)
将300mg的在步骤2中合成的聚合物(约0.97mmol的叔胺)溶解在10ml的蒸馏水中。当在搅拌下将1ml的甲基碘(162mmol)加入时，所述溶液形成牛奶状混悬液(甲基碘在水中的溶解度非常低)，其混浊度随时间减少。加入100ml的乙腈24小时后，导致了聚合物的沉淀。添加乙腈(acetronitrile)有利于通过在旋转式蒸发器上的共沸蒸馏作用去除水(比率在共沸点以上，所述共沸点在水中达到16％)。当留下约50ml的液体时，将另外的50ml的乙腈加入，并最终将混悬液蒸发进行干燥。回收400g的固体微黄色物质。
1H-NMR(D2O)：4.2-4.5(-COOCH2CH2-，HEMA和DMA二者；-COOCH2CH2OOCC(CH3)2Br，HEMA)，3.7-3.9(-COOCH2CH2N(CH3)3 +，仅DMA)，3.2-3.3(-COOCH2CH2N(CH3)3 +，仅DMA)，1.7-1.9(-COOCH2CH2OOCC(CH3)2Br，HEMA和-CH2-C(CH3)-，HEMA和DMA二者)，0.8-1.1(-CH2-C(CH3)-，HEMA和DMA二者)ppm
A. 2证明聚合物(pCAT)对于在溶液中起始ATRP是有活性的
将20mg的pCAT(0.0035mmol的Br基团)溶解在2.5ml的水中并通过氮气鼓泡脱气20分钟。同时，通过将21mg的Cu(I)Br(0.15mmol)和46mg联吡啶(0.30mmol)溶解在2.5ml甲醇中的并将溶液脱气20分钟来单独制备ATRP催化剂。在氮气下，将1ml的新鲜蒸馏的HEMA加入水溶液中。在氮气氛下混和两种溶液。在不同时间(15分钟，30分钟，120分钟)从聚合反应溶液中取出三个样品，每个0.5ml，并加入10ml的乙腈。然后，在旋转式蒸发器上去除溶剂混合物。
将固体重新溶解于5ml的甲醇中，在得到的溶液被再次于旋转式蒸发器上蒸发之前，使其通过硅胶柱从而去除铜。最终，将固体溶解于1ml的乙醇中并沉淀在10ml的己烷中。在真空下干燥后，测量回收的聚合物的数量：聚合物的量随时间的增加(分别为39mg，54mg和140mg)确保在研究时间间隔内聚合反应的活性特征。
A.3pCAT在二氧化硅纳米颗粒表面上的吸附
在一般实验中，将纳米颗粒的混悬液缓慢加入包含大量过量的pCAT的溶液中。必须找到最佳浓度条件以避免纳米颗粒的聚集，凝聚和可能的沉淀。我们发现至少5mg/ml的pCAT浓度提供了良好的包被。
  纳米颗粒   纳米颗粒浓度(vol.％)   pCAT浓度   纳米颗粒最终直径
  Ludox(～20nm)   0.2   10mg/ml   70nm
  ＞＞＞＞＞＞定做的纳米颗粒(50-60nm，见实施例1＞＞   ＞＞0.30.352.5＞＞   5mg/ml2.5mg/ml1.2mg/ml5mg/ml10mg/ml   70nm＞450nm(凝聚)＝(沉淀)80nm80nm
实施例5：吸附在二氧化硅纳米颗粒上的pCAT的聚合反应
A单官能的单体的聚合反应
A.1聚合原理的试验
将0.5ml的5％vol.浓度的pCAT-包被的纳米颗粒的水分散体用水稀释到终体积2.5ml并通过鼓泡氮气脱气20分钟，所述纳米颗粒的平均直径＝80nm(在包被前60nm)，所述水分散体显示3.4*10-3mmol的溴化物基团浓度。在氮气下，将21mg的Cu(I)Br(0.15mmol)和46mg的联吡啶(2×0.15mmol)引入管瓶中并溶解在2.5ml的以前脱气的甲醇中。然后，在氮气气氛下，将纳米颗粒水溶液引入管瓶中。将2ml的水/甲醇溶液转移到第二个管瓶中并加入25mg的纯异丁烯酸2-羟基乙酯(HEMA)。3小时的聚合反应后，在动态光散射上分析样品并显示平均直径从80增加到400nm。
A.2用聚合反应时间控制聚合物层的厚度的试验
将3ml包含如实施例5.A1所述制备的纳米颗粒和引发剂的水/甲醇溶液转移到管瓶中，并加入0.5ml(非常大的过量)的纯HEMA。在动态光散射上以时间的函数来分析样品，提供了平均直径从80nm(t＝0)到170nm(15分钟)，200nm(30分钟)的增加。在t＝2hr上记录了样品的絮凝(纳米颗粒如此大以致结合)。
B包含多官能单体的单体混合物的聚合反应和交联的水凝胶层的制备
将0.5ml的5％vol.浓度的pCAT-包被的纳米颗粒的水分散体用水稀释到终体积2.5ml，加入0.2g的聚(乙二醇)二异丁酸烯酯(PEGDMA，分子量＝870)，并通过鼓泡氮气脱气20分钟，所述纳米颗粒的＝80nm(在包被前60nm)，所述水分散体显示3.4*10-3mmol的溴化物基团浓度。在氮气下，将21mg的Cu(I)Br(0.15mmol)和46mg的联吡啶(2×0.15mmol)引入管瓶中并溶解在2.5ml的以前脱气的甲醇中。最终加入0.2ml的HEMA。
然后，在氮气气氛下，将纳米颗粒水溶液引入管瓶中。15分钟的聚合反应后，在动态光散射上分析样品并显示平均直径从80增加到160nm。
实施例6：通过溶解牺牲性模板来制备空心纳米球体
按照实施例2所描述的二氧化硅溶解的相同方法，将两个2ml的每个包含实施例5.A2(30分钟)和5B的聚合反应溶液的样品引入渗析袋中并暴露于100ml含氟化物的溶液18小时。接着，移去渗析袋，并暴露于纯水4小时以去除硅酸盐和氟化物，每小时用纯水更换环境溶液。
芯-壳二氧化硅水凝胶纳米颗粒起初对于纯HEMA(实施例5A.2)和HEMA/PEGDMA(实施例5.B)的聚合反应分别显示了200和160nm的直径。用氟化物处理和渗析纯化后，动态光散射分析提供了分别为450和300nm的直径，指示了在二氧化硅核溶解后，胶体结构的持久性。
发明概述
简言之，本发明涉及或者将其称为空心水凝胶纳米球体(HHNs)的选择性渗透载体颗粒。通过如下必需的三个关键步骤产生了这些空心结构：(a)制备有效负载分子被包埋在其中的二氧化硅纳米颗粒；(b)将这些用作制备ATRP的高分子膜的模板；(c)溶解二氧化硅纳米颗粒。
因此，ATRP用于提供包封敏感性和生物活性有效负载化合物的系统，其结构在于(A)包含目标化合物4的内水室8；和(B)以大小选择性渗透方式和组成选择性渗透方式，将水室8从外部环境中分离出来的水凝胶膜6。本发明基于对用于制备和表征这些系统的技术诸如分析技术诸如荧光测定法(用于研究标记的化合物)，动态光散射(用于表征胶体聚集体的大小)和流变学(用于研究胶体混悬液的附聚作用)的了解。
已经设计了两种主要的方法制备二氧化硅纳米颗粒，两者都起于二氧化硅的有机母体，和四烷氧基硅烷。如在实施例中所讨论的，本发明人已经研究了制剂变量诸如逆性乳状液的特性(乳化剂的类型和浓度，水-油比率)和二氧化硅母体的水解前或水解后对纳米颗粒的大小和稳定性的影响。
关于表面-起始的聚合反应，发现原子转移自由基聚合反应对于在水环境中从表面增长聚合物链到是合适的机制。与大多数自由基聚合反应技术相反，ATRP显示聚合反应到溶液中的可忽略的转移和活性特征。以这种方式，聚合物层6的厚度直接依赖于所用的单体的量，并且可以容易地获得非常高的值。
本发明人研究了二氧化硅纳米颗粒的表面官能化和应用ATRP进行用亲水聚合物层6对纳米颗粒10的修饰。应用一些单体，目标是研究膜运输特性和稳定性对其化学组成的依赖。本工作集中于溶解步骤，优化将氟化物离子用于溶解二氧化硅核的条件；已经将具体措施用于建立在反应过程中避免pH偏移并维持生理可接受的酸度的方法。
在烷氧基硅烷浓缩过程中，将有效负载分子4，例如酶包封在二氧化硅纳米颗粒2中。研究了它们游离形式的稳定性和活性并与二氧化硅核2溶解后的稳定性和活性进行比较。空心水凝胶纳米颗粒10的优点存在于水凝胶层6的选择性渗透。表面ATRP的多官能水溶单体的聚合反应产生具有控制的厚度和筛目大小的水凝胶层6。这两种定量决定了分子经过层6的分散性质。因此，按照本发明的载体分子10在将生物活性化合物传递到身体的目标位点，例如，用于癌症治疗中是有用的。
有利地，载体颗粒10包封并保护有效负载分子4免于有害的相互作用，但是使有利的相互作用发生。载体颗粒10可以用于包封潜在免疫原性的酶，保护它们免于免疫系统反应，但是同时使它们进行生物化学转化。载体颗粒10可以用于包封人工改造的蛋白，其被蛋白酶所屏蔽但是可以发信号(例如通过GFP的显色)。
载体水凝胶层6可以透过小到中等分子大小的底物(配体)，但是不能透过大分子(蛋白酶，抗体)，即大小选择性渗透。或者，水凝胶层可以透过具有某种化学组成或电荷的底物并且不可透过其它的，即组成选择性渗透。
最近的期刊文献报道制备具有壁(或膜)的空心胶体结构的方法，所述壁(或膜)原则上是易受影响的或可修饰的以形成上述性质。最常见地，可以通过将固体模板用作核心的方法来提供这些结构，所述核心在该过程结束的时候溶解，即牺牲性模板。然而，还可以将其它空心结构(脂质体)用作母体，或使用乳化剂作为模板以界面的方式产生壁。
在许多方法中，水腔制备自开始不含水的模板。相反，为了确保将官能活性成分包封在本发明的实施方案中，将起始阶段活性成分(有效负载分子4)包封在富水的模板中。
在出现于文献中的结构中，通过在牺牲性模板上的导电聚合物的聚电解质凝聚或聚合反应，通过其它的空心模板，或通过氢键，提供非常有限的壁厚度(几nm)。相反，对于机械稳定性和选择性渗透作用的良好控制，按照本发明第一方面的HHN10具有更高和可控的壁厚度。
通过应用活性聚合，诸如在模板上的原子转移自由基聚合反应(ATRP)获得该最后的性质。通常将该方法用于制备疏水壁。相反，按照本发明的第一个方面，将ATRP用于提供亲水壁，从而有利于水溶性分子的渗透。另外，ATRP过程发生在水环境中，从而避免活性成分的不可逆变性作用。
此外，亲水壁是以限定的和可控的筛目大小进行交联从而提供大小选择性渗透，其可以在组成上有所变化，从而提供组成选择性渗透。
此外，亲水性壁6的组成减少蛋白质吸附和/或细胞粘连，从而在体液中减少清除率和延长循环时间。亲水性壁6的组成减少蛋白质吸附并同时具有生物识别配体，从而提供了主动靶向的可能。

Claims (37)

1.一种安排用于包封和携带有效负载分子到目标生物环境中的载体颗粒，所述颗粒包括其中包含有效负载分子的内腔，所述腔由选择性渗透水凝胶层所包围，其中当所述颗粒是至少邻近于目标生物环境时，所述有效负载分子能够具有活性。
2.一种按照权利要求1的载体颗粒，其中所述目标生物环境是循环延伸到基本上身体所有部分的体液诸如血液或淋巴，或具有有限循环的体液，诸如腹膜内液体或滑液，或细胞或细胞群。
3.一种按照权利要求1或权利要求2的载体颗粒，其中所述水凝胶层包含由活性聚合机制反应得到的聚合物链。
4.一种按照权利要求1-3任一项的载体颗粒，其中所述水凝胶包含如下式I限定的聚合物结构：
式I
R’＝H，CN，CH3，CH2CH3，CH2COOR
X＝OH，O-Y+，OR，NH2，NHR，NR2
其中R是以碳原子为末端的任何有机残基并且Y是具有至少一个单价正电荷的任何有机或无机残基。
5.一种按照前述权利要求任一项的载体颗粒，其中所述水凝胶层具有在10-500nm范围内的厚度。
6.一种按照权利要求3-5任一项的载体颗粒，其中在所述水凝胶层中的聚合物链是通过间隔部分基本上永久性地和物理地交联。
7.一种按照权利要求6的载体颗粒，其中所述间隔部分包括低聚或聚合结构，诸如寡-或聚(醚)，(酯)，(酰胺)。
8.一种按照权利要求6或权利要求7的任一项的载体颗粒，其中所述间隔部分是连接至少两个聚合物链的直链的，或连接至少三个聚合物链的支链的。
9.一种按照前述权利要求任一项的载体颗粒，其中所述水凝胶层的平均筛目大小是约0.1nm-50nm。
10.一种按照权利要求4-9任一项的载体颗粒，其中所述水凝胶层的聚合物包括至少一个影响所述层的pH敏感性的基团。
11.一种按照权利要求4-10任一项的载体颗粒，其中所述水凝胶层的聚合物包括至少一个影响所述层针对离子强度和组成的敏感性的基团。
12.一种按照权利要求4-11任一项的载体颗粒，其中所述水凝胶层的聚合物包括至少一个影响所述层对温度的敏感性的基团。
13.一种按照权利要求4-12的任一项的载体颗粒，其中所述水凝胶层的聚合物包括至少一个影响所述层针对氧化还原电势敏感性的基团。
14.一种按照权利要求4-13任一项的载体颗粒，其中所述水凝胶层的聚合物包括至少一个决定对蛋白质吸附的抗性的基团。
15.一种按照权利要求4-14任一项的载体颗粒，其中所述水凝胶层的聚合物包括至少一个基团，该基团适于提供用于主动靶向或成像作用的生物识别配体和/或用于检测的荧光标记。
16.一种按照前述权利要求任一项的载体颗粒，其中所述有效负载分子是染料，电化学介质，肽，蛋白质，抗体，或酶。
17.一种按照前述权利要求任一项的载体颗粒，其中尽管被包封在载体颗粒中，所述有效负载分子保持在活性状态。
18.一种按照前述权利要求任一项的载体颗粒，其中包含所述有效负载分子的内腔是充分水性的。
19.一种按照前述权利要求任一项的载体颗粒，其中所述载体颗粒是约50nm-1000nm。
20.一种制备按照权利要求1-19任一项的载体颗粒的方法，所述方法包括如下步骤：
(i)使支持基体与有效负载分子接触；
(ii)制备包封所述基体的水凝胶层；和
(iii)溶解所述基体，由此产生载体颗粒。
21.一种按照权利要求20的方法，其中所述有效负载分子是基本上包埋在所述基体中的。
22.一种按照权利要求20或权利要求21的方法，其中将所述基体用于提供最终载体颗粒的形态和大小，然后溶解。
23.一种按照权利要求20-22任一项的方法，其中所述基体通过基于有机母体水解的溶胶-凝胶方法进行制备。
24.一种按照权利要求23的方法，其中所述有机母体包括烷氧基硅烷，四烷氧基硅烷，四甲氧基、四乙氧基或四丙氧基硅烷或四羟基烷氧基硅烷，或四(2-羟基丙氧基)硅烷。
25.一种按照权利要求20-24任一项的方法，其中通过将包含在疏水流体中的所述有效负载化合物的水相与合适的乳化剂混合在一起来产生逆性乳状液(油包水)。
26.一种按照权利要求20-25任一项的方法，其中对于无机基体的制备，将烷氧基硅烷引入所述混合物，并通过水相水解，产生硅酸并最终产生Si-O-Si共价键的网络，由此将所述有效负载分子包埋在其中。
27.一种按照权利要求20-26任一项的方法，其中通过表面原子转移自由基聚合产生所述水凝胶层。
28.一种按照权利要求20-27任一项的方法，其中所述支持基体是牺牲性模板。
29.一种按照权利要求28的方法，其中所述支持基体是二氧化硅牺牲性模板。
30.一种按照权利要求29的方法，其中所述二氧化硅牺牲性模板通过氟化物处理溶解。
31.一种按照权利要求30的方法，其中所述氟化物处理包括使用包含氟化物的溶液，其包含氨或铵离子。
32.一种如权利要求1-19任一项所要求的载体颗粒的母体，所述母体包括包含有效负载分子的基体，所述基体的表面由水凝胶层所包封。
33.一种安排用于包封和携带有效负载分子到目标生物环境中的载体颗粒，所述颗粒包括其中包含有效负载分子的内腔，所述腔由选择性渗透水凝胶层所包围，其中当所述颗粒是至少邻近目标生物环境时，所述有效负载分子是能够具有活性的，该载体颗粒用作药物。
34.安排用于包封和携带有效负载分子到目标生物环境中的载体颗粒在制备药物中的应用，所述颗粒包括其中包含有效负载分子的内腔，所述腔由选择性渗透水凝胶层所包围，其中当所述颗粒至少邻近目标生物环境时，所述有效负载分子能够具有活性，所述药物用于治疗具有渗漏的或不完全形成的毛细管脉管系统的疾病。
35.按照权利要求34的应用，其中具有渗漏或不完全形成的毛细管脉管系统的疾病包括肿瘤和与伤口愈合关联的脉管系统。
36.一种治疗个体的方法，所述个体患有具有渗漏或不完全形成的毛细管脉管系统的疾病，所述方法包括向需要这种治疗的个体施用治疗有效量的安排用于包封和携带有效负载分子到目标生物环境的载体颗粒，所述颗粒包括其中包含有效负载分子的内腔，所述腔由选择性渗透水凝胶所包围，其中当所述颗粒至少邻近目标生物环境时，所述有效负载分子是能够具有活性的。
37.一种按照权利要求36的治疗方法，其中具有渗漏或不完全形成的毛细管脉管系统的疾病包括肿瘤，和与伤口愈合关联的脉管系统。
CNA2004800139714A 2003-05-21 2004-05-21 载体颗粒 Pending CN1802150A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0311664.7A GB0311664D0 (en) 2003-05-21 2003-05-21 Polymeric hollow nanospheres
GB0311664.7 2003-05-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1802150A true CN1802150A (zh) 2006-07-12

Family

ID=9958487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2004800139714A Pending CN1802150A (zh) 2003-05-21 2004-05-21 载体颗粒

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20060280799A1 (zh)
EP (1) EP1624865A1 (zh)
JP (1) JP2006528234A (zh)
CN (1) CN1802150A (zh)
CA (1) CA2525756A1 (zh)
GB (1) GB0311664D0 (zh)
WO (1) WO2004103351A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102239108A (zh) * 2008-10-03 2011-11-09 生命科技公司 用于官能化或交联纳米粒子表面上的配体的组合物和方法
WO2015192387A1 (zh) * 2014-06-19 2015-12-23 天津科技大学 一种富集痕量速灭威的水相金属有机框架分子印迹材料
CN108414393A (zh) * 2018-06-13 2018-08-17 安徽中医药大学 一种测定脂质体药物包封率的方法
CN110508222A (zh) * 2019-08-02 2019-11-29 复旦大学 具有介孔二氧化硅壳层的单分散核壳微球及其制备方法
CN110785182A (zh) * 2017-04-20 2020-02-11 维也纳大学 亲硅蛋白(silaffin)二氧化硅颗粒佐剂
CN113736100A (zh) * 2021-08-12 2021-12-03 湖南工业大学 一种纳米金属有机框架增韧的高强度荧光水凝胶及其制备方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005002483A1 (de) * 2005-01-18 2006-08-03 Ehrfeld Mikrotechnik Bts Gmbh Verfahren zum Einkapseln von Sensormolekülen mit einer semipermeablen Membran
GB0515625D0 (en) * 2005-07-29 2005-09-07 Univ Manchester Hydrogel particle
WO2007103775A2 (en) * 2006-03-03 2007-09-13 Washington University In St. Louis Biomaterials having nanoscale layers and coatings
EP2007433B1 (en) * 2006-04-03 2011-10-26 Given Imaging Ltd. Device, system and method for in-vivo analysis
FI20070174A0 (fi) * 2007-02-28 2007-02-28 Delsitech Oy Menetelmä silikakoostumusten valmistamiseksi, silikakoostumukset ja niiden käytöt
WO2009064389A2 (en) * 2007-11-09 2009-05-22 Alessandra Luchini Smart hydrogel particles: biomarker harvesting: one-step affinity purification, size exclusion, and protection against degradation
CA2735518A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 Lance A. Liotta Hydrogel nanoparticle based immunoassay
US20140005199A1 (en) * 2010-11-26 2014-01-02 University Of The Witwatersrand, Johannesburg Implant for the controlled release of pharmaceutically active agents
BR112013029422B1 (pt) * 2011-06-07 2021-12-28 Firmenich Sa Cápsulas núcleo-revestimento
US9944729B2 (en) * 2011-12-09 2018-04-17 University of Pittsburgh—of the Commonwealth System of Higher Education Redox stimulated variable-modulus material
US10000681B2 (en) 2012-12-21 2018-06-19 Halliburton Energy Services, Inc. Hollow hydrogel capsules and methods of using the same
EP3268804B1 (en) * 2015-03-11 2020-11-04 University of Florida Research Foundation, Inc. Mesh size control of lubrication in gemini hydrogels
GB2552704A (en) * 2016-08-04 2018-02-07 Univ Bath Biomolecule preservation
US11541105B2 (en) 2018-06-01 2023-01-03 The Research Foundation For The State University Of New York Compositions and methods for disrupting biofilm formation and maintenance
JP2021534402A (ja) * 2018-08-17 2021-12-09 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア 単分散流体容積を有する粒子包含小滴系
WO2021226178A1 (en) * 2020-05-08 2021-11-11 Nieder Matthew Herbert Stable uricase composition
FR3138031A1 (fr) * 2022-07-19 2024-01-26 Lvmh Recherche Procédé de synthèse de nanocapsules, composition cosmétique et procédé cosmétique

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4352883A (en) * 1979-03-28 1982-10-05 Damon Corporation Encapsulation of biological material
US5874111A (en) * 1997-01-07 1999-02-23 Maitra; Amarnath Process for the preparation of highly monodispersed polymeric hydrophilic nanoparticles
DE69838669T2 (de) * 1997-04-30 2008-10-30 Point Biomedical Corp., San Carlos Mikropartikel, geeignet als kontrastmittel im ultraschall und zur wirkstoffgabe in den blutkreislauf
WO1999006527A2 (de) * 1997-07-30 1999-02-11 INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH Mittel zur herstellung und/oder behandlung alkoholhaltiger getränke, insbesondere wein oder schaumwein, sowie dessen verwendungen
FR2769854B1 (fr) * 1997-10-21 2000-03-31 Prographarm Lab Nouveau procede d'obtention de microspheres et les produits ainsi realises
CA2248592A1 (en) * 1998-08-31 2000-02-29 Christopher D. Batich Microspheres for use in the treatment of cancer
US6602932B2 (en) * 1999-12-15 2003-08-05 North Carolina State University Nanoparticle composites and nanocapsules for guest encapsulation and methods for synthesizing same
WO2002041987A2 (en) * 2000-10-25 2002-05-30 Tufts University Polymeric microspheres

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102239108A (zh) * 2008-10-03 2011-11-09 生命科技公司 用于官能化或交联纳米粒子表面上的配体的组合物和方法
WO2015192387A1 (zh) * 2014-06-19 2015-12-23 天津科技大学 一种富集痕量速灭威的水相金属有机框架分子印迹材料
CN110785182A (zh) * 2017-04-20 2020-02-11 维也纳大学 亲硅蛋白(silaffin)二氧化硅颗粒佐剂
CN108414393A (zh) * 2018-06-13 2018-08-17 安徽中医药大学 一种测定脂质体药物包封率的方法
CN110508222A (zh) * 2019-08-02 2019-11-29 复旦大学 具有介孔二氧化硅壳层的单分散核壳微球及其制备方法
CN113736100A (zh) * 2021-08-12 2021-12-03 湖南工业大学 一种纳米金属有机框架增韧的高强度荧光水凝胶及其制备方法
CN113736100B (zh) * 2021-08-12 2023-04-14 湖南工业大学 一种纳米金属有机框架增韧的高强度荧光水凝胶及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20060280799A1 (en) 2006-12-14
WO2004103351A1 (en) 2004-12-02
GB0311664D0 (en) 2003-06-25
CA2525756A1 (en) 2004-12-02
JP2006528234A (ja) 2006-12-14
EP1624865A1 (en) 2006-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1802150A (zh) 载体颗粒
Fan et al. Injectable adhesive hydrogel as photothermal‐derived antigen reservoir for enhanced anti‐tumor immunity
US10596275B2 (en) Virion-derived nanospheres for selective delivery of therapeutic and diagnostic agents to cancer cells
Trongsatitkul et al. Multicore–shell PNIPAm-co-PEGMa microcapsules for cell encapsulation
CN1503664A (zh) 以两亲共聚物为基础的纳米粒子的胶体悬液
TW202106339A (zh) 用於血腦屏障穿透、腫瘤靶向和癌症轉移治療的表面修飾的介孔二氧化矽奈米粒子、其製造方法及用途
CN105188905B (zh) 物质包封微囊及其制备方法
CN1326929C (zh) 稳定的高分子水相－水相乳液的制备及其应用
CN1455664A (zh) 由脂质膜被覆微粒的方法
CN103251561A (zh) 一种双敏感可崩解式纳米囊泡药物载体制剂及其制备方法
US20200123294A1 (en) N-oxide and ectoine monomers, polymers, their compositions, and related methods
CN1872028A (zh) 一种免疫磁性纳米微球及其制备方法和用途
Salekdeh et al. Bi-functionalized aminoguanidine-PEGylated periodic mesoporous organosilica nanoparticles: a promising nanocarrier for delivery of Cas9-sgRNA ribonucleoproteine
CN104193925A (zh) 一类两亲性嵌段共聚物的合成和聚合物胶束的制备
CN105012957B (zh) 一种交联型聚乙烯亚胺作为肿瘤蛋白抗原疫苗载体的用途
WO2016084979A1 (ja) カルボシランデンドリマー、そのデンドリマーを用いた薬物送達システム用凝集性担体
CN104356395A (zh) 一种阳离子化丝素蛋白、制备方法及其应用
WO2017094792A1 (ja) カルボシランデンドリマーを用いた薬物送達システム用標的型シェル
US20150283094A1 (en) Method for producing a polyglycerol nanogel for the encapsulation and release of biologically active substances
CN1420780A (zh) 含有藻酸盐的药物组合物
CN104689325B (zh) 一种负载寡聚脱氧核苷酸的壳聚糖纳米粒及其制备方法和应用
CN110251456B (zh) 一种纳米凝胶的制备方法与应用
CN108186564A (zh) 一种肿瘤微环境响应型基因纳米胶束及其制备方法和应用
CN103087277A (zh) Poss/聚乳酸与聚n-异丙基丙烯酰胺星型嵌段共聚物的制备
CN106893055A (zh) 一种具有四重响应性嵌段共聚物的制备及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Open date: 20060712