TW202116295A - 通過經孔改質的介孔性二氧化矽奈米顆粒進行的藥物遞送 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於在(擴展的)中孔的表面上具有改質的介孔二氧化矽奈米顆粒，其可以進一步在該(擴展的)中孔中負載有一或多種類型的生物活性成分，該介孔二氧化矽奈米顆粒的製作方法及其應用。

Description

通過經孔改質的介孔性二氧化矽奈米顆粒進行的藥物遞送
本發明係關於在(擴展的)中孔的表面上具有改質的介孔二氧化矽奈米顆粒，其可以進一步在該(擴展的)中孔中孔中負載有一或多種類型的生物活性成分，該介孔二氧化矽奈米顆粒的製作方法及其應用。
組合藥物療法(combination drug therapy)最廣泛地用於治療最可怕的疾病，例如癌症和傳染病。使用藥物組合的主要目的是實現協同治療效果、減少劑量和副作用，並使耐藥性的誘導最小化。因此，向患者共同給予兩或更多種藥物通常顯示出比單獨每種藥物治療更大的治療功效。在癌症治療中，聯合療法似乎是克服耐藥性和增強治療結果的標準臨床實踐。具有不同作用機制(靶向不同的細胞週期檢查點、基因或癌症代謝途徑)的兩(或更多)種藥物的協同作用提高了消除癌症的機會。然而，當開發組合藥物療法時，藥物的不同物理化學和藥物動力學性質導致許多挑戰；與組合藥物療法的開發相關的主要問題是：(1)鑒定合適的藥物組合和藥物比例，(2)體外研究與體內行為的相關性，和(3)藥物是否可以以有效劑量和比例到達同一腫瘤細胞(藥物的藥物動力學)。奈米顆粒多藥共同遞送提供了解決組合藥物療法中的這些挑戰的潛在途徑。
與游離藥物的組合相比，奈米顆粒製劑為多藥共同遞送提供了若干優點，例如：(1)奈米顆粒可以同時遞送疏水性和親水性藥物，並且在單個奈米顆粒中保持最佳化的協同藥物比例，(2)奈米顆粒可以延長迴圈時間並增強藥物的腫瘤靶向能力，以及(3)藥物包封的奈米顆粒可以同時將多藥遞送到靶細胞中，這將使藥物之間的藥物動力學差異正常化。介孔二氧化矽奈米顆粒(MSN)由於其獨特的物理/化學性質(例如：大孔體積、化學/熱穩定性、高負載能力、可調的表面性能和優異的生物相容性)而被認為具有作為藥物遞送系統的巨大潛力。MSN的外表面或孔表面可以容易地用各種官能團單獨改質。然而，疏水性和親水性藥物在同一顆粒中的包封通常影響顆粒在溶液中的單分散，並且因此這種遞送系統仍然存在挑戰並且需要改進。在本發明中，具有擴展孔徑(任選)和通過特定官能團和比率進行的孔表面改質的小尺寸MSN (＜100 nm)可以將兩種藥物(在一個實施例中，一種是疏水性的，另一種是親水性的)包封在同一顆粒中，並且在抗多藥耐藥性癌細胞中顯示協同治療效果。通過本發明提及的顆粒進行多藥共同遞送還可用於治療不同疾病，例如：癌症、多藥耐藥性癌症、腦癌、轉移性腦癌和中樞神經系統疾病。
本發明提供了在中孔(mesopore，介孔)表面上具有改質的介孔二氧化矽奈米顆粒。介孔(mesoporous)二氧化矽奈米顆粒(MSN)具有小於50 nm的孔徑，並且當孔徑大於3 nm(即，孔被“擴展”)時可以被稱為“exMSN”。
本發明還提供了在(擴展的)中孔中負載有一或多種類型的生物活性成分的孔改質的MSN和exMSN。本申請還提供了用於在負載或不負載生物活性成分的情況下生產孔改質的MSN和exMSN的方法。
一方面，本發明提供了介孔二氧化矽奈米顆粒，其中孔表面被官能團改質以穩定地將一或多種類型的生物活性成分捕獲或包封在孔表面上。
在一個實施例中，介孔二氧化矽奈米顆粒的孔徑小於50 nm。
在一個實施例中，官能團是疏水性的或親水性的或兩者。
在一個實施例中，中孔二氧化矽奈米顆粒的孔表面被具有末端烴基部分的官能團改質。在一個實施例中，末端烴基部分包含末端芳香族部分、末端(環)脂族部分或其組合。
在一些實施例中，末端芳香族部分被低級烷基或鹵素取代。在進一步的實施例中，末端芳香族部分衍生自三甲氧基苯基矽烷(TMPS)。在一些實施例中，末端(環)脂族部分包含(環)烷基、(環)烯基或其組合，其可以任選地被低級烷基或鹵素取代。
在一些實施例中，生物活性成分是親水性的、疏水性的或兩親的。
在一些實施例中，生物活性成分是小分子、化學藥物、酶、蛋白質藥物、抗體、疫苗、抗生素或核苷酸藥物。
在一些實施例中，至少兩種生物活性成分被負載在孔內，例如，在孔表面上。在一個實施例中，介孔二氧化矽奈米顆粒在孔內例如在孔表面上負載一或多種親水生物活性成分和一或多種疏水性生物活性成分。在一個實施例中，介孔二氧化矽奈米顆粒在孔內例如在孔表面上負載一或多種疏水性生物活性成分。
在另一方面，本發明提供了一種用於將生物活性成分遞送至受試者的方法，其包含將本發明的介孔二氧化矽奈米顆粒給予受試者。
在一個實施例中，該方法可以遞送本發明的介孔二氧化矽奈米顆粒以穿透血腦屏障和/或血眼屏障。
為了促進對本文公開的理解，在下文定義本文所用的術語。
在說明書和申請專利範圍的上下文中，單數形式“一個”、“一種”和“該”包括複數指示物，除非另外具體指出。除非另外說明，否則本文提供的任何和所有實例或示例性語言(例如，“例如”)僅用於更好地說明本發明，而不是限制本發明的範圍。
應理解，本說明書中引用的任何數值範圍旨在包括其中所涵蓋的所有子範圍。例如，“50到70℃”的範圍包括在規定的最小值50℃和規定的最大值70℃之間(包括端點值)的所有子範圍和特定值，例如58℃到67℃，以及53℃到62℃、60℃或68℃。由於公開的數值範圍是連續的，因此它們含有最小值和最大值之間的每個數值。除非另外指出，否則本說明書中指出的各種數值範圍均為近似值。
在本發明中，術語“約”是指由本領域普通技術人員部分地根據如何測量或確定該值而測量的給定值的可接受偏差。
在本發明中，除非特別指出，否則本文所用的前綴詞“奈米”是指約300 nm或更小的尺寸。除非特別指出，否則本文所用的前綴詞“介-/中-(meso-)”是指不大於約50 nm的尺寸。
在本發明中，本文所用的術語“矽烷”是指SiH4 的衍生物。通常，如下所述，四個氫中的至少一個被取代基例如烷基、烷氧基、胺基等替代。本文所用的術語“烷氧基矽烷”是指具有至少一個直接鍵合到矽原子上的烷氧基取代基的矽烷。本文所用的術語“有機-烷氧基矽烷”是指具有直接鍵合到矽原子上的至少一個烷氧基取代基和至少一個烴基取代基的矽烷。本文所用的術語“二氧化矽源”是指可以被認為是正矽酸的鹽形式或酯形式的物質，例如正矽酸鈉、偏矽酸鈉、正矽酸四乙酯(四乙氧基矽烷，TEOS)、正矽酸四甲酯、正矽酸四丙酯。任選地，烴基取代基可以進一步被雜原子取代或中斷。
在本發明中，本文所用的術語“烴基”是指衍生自烴的單價基團。本文所用的術語“烴”是指僅由碳和氫原子組成的分子。烴的實例包括但不限於(環)烷烴、(環)烯烴、鏈二烯、芳香族化合物等。當烴基如上所述進一步被取代時，取代基可以是鹵素、胺基、羥基、巰基等。當烴基如上所述被雜原子中斷時，雜原子可以是S、O或N。在本發明中，烴基較佳包含1到30個C原子。
在本發明中，術語“烷基”是指飽和、直鏈或支鏈烷基，其較佳包含1-30個碳原子，並且更佳1-20個碳原子。烷基的實例包括但不限於甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基、2-乙基丁基、正戊基、異戊基、1-甲基戊基、1,3-二甲基丁基、正己基、1-甲基己基、正庚基、異庚基、1,1,3,3-四甲基丁基、1-甲基庚基、3-甲基庚基、正辛基、2-乙基己基、1,1,3-三甲基己基、1,1,3,3-四甲基戊基、壬基、癸基、十一烷基、1-甲基十一烷基、十二烷基、1,1,3,3,5,5-六甲基己基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基等。
在本發明中，本文所用的術語“烷氧基(alkoxyl或alkoxy)”是指具有式“-O-烷基”的基團，其中該式中“烷基”的定義具有如上所述的“烷基”的含義。
在本發明中，本文所用的術語“環烴基”是指含有3到10個環碳原子，並且更佳3到8個環碳原子，以及任選地在環上的烷基取代基的飽和或部分不飽和的環狀碳基團。環烴基的實例包括但不限於環丙基、環丙烯基、環丁基、環戊基、環己基、2-環己烯-1-基等。
在本發明中，術語“鹵素”或“鹵代”表示氟、氯、溴或碘。
在本發明中，本文所用的術語“胺基”是指式-NR1 R2 的官能團，其中R1 和R2 各自獨立地表示氫或如上所定義的烴基。
在本發明中，本文所用的術語“水相”是指基本上可與水混溶的相。水相的實例包括但不限於水本身、水性緩衝劑、二甲基亞碸(DMSO)水溶液、鏈烷醇水溶液等。可以基於合成的需求和/或水相中存在的物質的穩定性將水相調節為酸性，中性或鹼性。
在本發明中，本文所用的術語“油相”是指基本上與上述水相不混溶的相。油相的實例包括但不限於液體、被取代或未被取代的(環)烷烴，例如己烷、癸烷、辛烷、十二烷、環己烷等；被取代或未被取代的芳香族溶劑，例如苯、甲苯、二甲苯等。
在本發明中，本文所用的術語“生物活性成分”是指在生物體中具有活性的物質。生物活性成分的實例包括但不限於小分子、化學藥物、酶、蛋白質藥物、抗體、疫苗、抗生素或核苷酸藥物。
孔改質 MSN
與游離藥物的組合相比，奈米顆粒製劑為多藥共同遞送提供了若干優點，例如(1).奈米顆粒可以同時遞送疏水性和親水性藥物，並且在單個奈米顆粒中保持最佳化的協同藥物比例，(2).奈米顆粒可以延長迴圈時間並增強藥物的腫瘤靶向能力，以及(3).藥物包封的奈米顆粒可以同時將多藥遞送到靶細胞中，這將使藥物之間的藥物動力學差異正常化。介孔二氧化矽奈米顆粒(MSN)由於其獨特的物理/化學性質(例如大孔體積、化學/熱穩定性、高負載能力、可調的表面性能和優異的生物相容性)而被認為具有作為藥物遞送系統的巨大潛力。MSN的外表面或孔表面可以容易地用各種官能團單獨改質。然而，疏水性和親水性藥物在同一顆粒中的包封不影響顆粒在溶液中的單分散仍是一個挑戰並且需要改進。在本發明中，具有擴展孔徑(任選)和通過特定官能團和比率進行的孔表面改質的小尺寸MSN (＜100 nm)可以將兩種藥物(在一個實施例中，一種是疏水性的，另一種是親水性的)包封在同一顆粒中，並且在抗多藥耐藥性癌細胞中顯示協同治療效果。通過本發明提及的顆粒進行多藥共同遞送還可用於治療不同適應症，例如癌症、多藥耐藥性癌症、腦癌、轉移性腦癌和中樞神經系統疾病。
本發明的孔改質MSN和exMSN具有合適的表觀尺寸、動態光散射尺寸和孔徑，使得它們可以充分負載生物活性成分並在受試者的循環系統中運輸。在某些實施例中，孔改質MSN和exMSN甚至可以穿透血腦屏障(BBB)和/或血眼屏障。
MSN和exMSN的孔徑可能影響生物活性成分的負載能力和/或效率。如果孔徑太小，則大分子的負載能力可能不足。如果孔徑太大，則負載效率可能會降低，並且負載的藥物可能容易從孔中洩漏。在一個實施例中，MSN和exMSN的孔徑範圍是不大於50 nm，較佳1到20 nm，更佳3到10 nm，1到10 nm或1到5 nm。孔徑可以通過適當的合成途徑和/或材料，基於需要，例如基於待負載在孔內的生物活性成分的尺寸來適當地控制。
MSN和exMSN的尺寸可以在增強其在循環系統中的運輸中起重要作用。如果尺寸太大，則免疫系統可能會迅速識別並清除奈米顆粒。如果尺寸太小，則可以通過腎臟過濾將奈米顆粒從體內迅速且容易地清除。在一個實施例中，MSN和exMSN的尺寸不大於100 nm，較佳不大於80 nm、不大於65 nm、不大於60 nm或不大於50 nm，更佳不大於40 nm。在一個實施例中，MSN和exMSN的尺寸為至少60 nm，較佳至少40 nm，更佳至少30 nm。在一個實施例中，MSN和exMSN的尺寸在可行的數值範圍內變化，該數值範圍由本文所公開的作為數值範圍的端點的任何點組成，例如30 nm到100 nm等。
MSN和exMSN的動態光散射(DLS)尺寸用於評估在不同溶液中的懸浮液。如果DLS尺寸太大，則顆粒可能易於在儲備溶液中或在生理條件下聚集，這對於生產藥學上穩定的組合物和提供穩定的製造過程可能是不利的；由於血液迴圈不良和血管阻塞的高風險，該組合物也可能不能用於臨床應用。為了更好地評估將MSN和exMSN應用於活體受試者的潛力，較佳在水和生物學上與磷酸鹽緩衝鹽水(PBS)相似或相當的介質中測量DLS尺寸。在一個實施例中，MSN和exMSN的動態光散射尺寸為至少60 nm，更佳為至少30 nm。在一個實施例中，MSN和exMSN的動態光散射尺寸不大於150 nm，較佳不大於100 nm，更佳不大於60 nm或不大於30 nm。在一個實施例中，MSN和exMSN的動態光散射尺寸範圍在可行的數值範圍內，該數值範圍由本文所公開的作為數值範圍端點的任何點組成，例如30 nm到150 nm等。不受理論束縛，DLS尺寸超過150 nm的奈米顆粒可能容易聚集或被免疫系統清除，並且因此無法正確遞送生物活性成分。
MSN和exMSN的孔表面被官能團改質，下文稱為“內表面改質”。內表面改質可以使生物活性成分更穩定地被捕獲或包封在孔中。內表面改質也可能影響MSN和exMSN的分散性。用於內表面改質的官能團通常是疏水性的，特別是芳香族的。在一個實施例中，MSN和exMSN的孔表面被具有末端烴基部分的官能團改質。在一個實施例中，烴基部分是選自苯(苯基)、萘、蒽、菲、二苯醚、鞣花酸、哢唑基、槲皮素等的芳香族部分。在一個實施例中，芳香族部分被低級烷基、烯基、烷氧基或鹵素取代。在一個實施例中，芳香族部分可以衍生自芳香族矽氧烷，例如三甲氧基苯基矽烷(TMPS)。可以測量末端芳香族部分的量(含量等)以確保末端芳香族部分足夠。在一個實施例中，末端烴基部分是選自(環)戊基、(環)己基、(環)庚基、(環)辛基、(環)壬基、(環)癸基、(環)十一烷基、(環)十二烷基等的(環)脂族部分。在一個實施例中，末端烴基部分包含芳香族部分、(環)脂族部分或其組合。不受理論的束縛，當內表面上的末端烴基部分的量太高時，MSN和exMSN的分散性可能不足；當末端部分的量(比例)太低時，疏水性生物活性成分的負載能力/效率可能不足。
MSN和exMSN的“外”表面，即顆粒的表面可以被官能團改質，這也將改變MSN的性質並由此改變MSN的生物應用性能。例如，聚(亞烷氧基二醇)(PAG)型基團改質可以使顆粒在介質中表現出更好的懸浮性、更低的免疫原性和更長的體內迴圈時段。儘管MSN沒有任何外表面改質，但它們通常在表面帶有負電荷。因此，可以施加聚乙烯亞胺(PEI)、烷氧基矽烷封端的(聚)亞烷基(聚)胺或含胺的有機烷氧基矽烷改質，以使顆粒具有正或弱的負表面電荷或在外表面上為電中性。另一方面，含羧基、磷醯基、磺酸酯的有機-烷氧基矽烷改質可使顆粒具有強的負電荷。另外，顆粒表面上的官能團的組合將提供多種表面性質。
MSN 和 exMSN 的 EPR 效應
通常，EPR介導的被動靶向高度依賴於奈米載體的延長的迴圈時間。基於高通透性和滯留(EPR)效應的腫瘤靶向可由以下達到：(1)高密度聚乙二醇化；(2)官能團對表面的空間控制；(3)製作小的MSN和exMSN，以及(4)控制蛋白冠形成。特別重要的兩個參數是粒徑和表面性質，預期這將對奈米載體的迴圈半衰期、藥物動力學和生物分佈起關鍵作用。通常，注射的物質會被血清調理素迅速識別並結合，隨後被吞噬並基本上積累在肝臟和脾臟(也稱為單核吞噬細胞系統)中。此外，全面的研究強調了蛋白冠中性是靶向奈米材料遞送發展中的重要設計，並表明即使表面異質性的小差異也可能有導致與細胞和組織的相互作用顯著不同的機會。因此，對蛋白冠組成的控制和理解對於開發成功的靶向EPR的奈米藥物可能至關重要。
BBB 滲透效應
血腦屏障(BBB)限制了大多數治療藥物向大腦的運輸。奈米藥物可以調節奈米顆粒的尺寸、形狀、表面電荷、共軛配體以增加BBB的滲透。與靶向配體共軛的奈米顆粒也可能促進BBB滲透，其中靶向配體與內皮細胞上的受體(例如轉鐵蛋白、乳鐵蛋白、谷胱甘肽和低密度脂蛋白受體)結合。然而，在奈米顆粒外表面上用靶向配體進行改質也可能影響奈米顆粒在血液中的懸浮和迴圈並加速奈米顆粒的血液清除。我們基於改變和控制聚乙二醇化MSN和exMSN的尺寸、表面組成和ζ電位來增加BBB滲透能力。這些改質、空間排列和電荷使MSN和exMSN顯示出包括以下的特徵：最小的非特異性結合，在生理環境中適當的迴圈週期以及其從血液到大腦的運輸。
血眼屏障滲透作用
視力障礙和失明的主要原因是與眼後段有關的疾病，包括年齡相關的黃斑變性、糖尿病性黃斑水腫、青光眼、眼內炎等。然而，與血腦屏障一樣，血眼屏障阻礙了大多數治療藥物運輸到眼睛，尤其是運輸到眼睛後段。為了克服障礙，可以調節MSN和exMSN的特性，例如奈米顆粒尺寸、表面電荷和組成等，以增加眼睛的靜態和動態障礙的滲透，從而改善其眼部生物利用度。因此，MSN和exMSN將成為治療眼部疾病的潛在眼部藥物遞送載體。在此類應用中，MSN和exMSN的給予途徑可以是局部(滴眼劑)、玻璃體內、結膜下、視網膜下、眼球周、後近鞏膜(posterior juxtascleral)、脈絡膜上腔(suprachoroidal)、眼球後、前房內、皮下、全身注射等等。
生物活性成分
本文所用的生物活性成分可以是親水性的、疏水性的或兩親的。在一個實施例中，生物活性成分可以是親水性的或被改質為親水性的，並且可以選自水溶性或具有使其能夠分散或溶解在水相中的表面改質的那些。在一個實施例中，生物活性成分是酶、蛋白質藥物、抗體、疫苗、抗生素或核苷酸藥物。該酶的實例包括但不限於，阿甘糖苷酶、伊米苷酶、他利西酶、維拉酶(velaglucerase)、阿糖腦苷酶、西貝利酶(sebelipase)、拉羅尼酶、艾度硫酸酯酶、艾洛酶(elosulfase)、加硫酶、阿糖苷酶、天冬醯胺酶、穀胺醯胺酶、精胺酸脫亞胺酶、精胺酸酶、蛋胺酸酶、半胱胺酸酶、高半胱胺酸酶、苯丙胺酸羥化酶、苯丙胺酸解胺酶、尿酸氧化酶、過氧化氫酶、辣根過氧化物酶、超氧化物歧化酶或谷胱甘肽過氧化物酶。
在一個實施例中，可以基於其親水性、疏水性或兩親性以及所關注的病症/疾病適當地選擇生物活性成分。生物活性成分的實例包括但不限於，依維莫司(everolimus)、曲貝替定(trabectedin)、阿布拉克恩(abraxane)、TLK 286、AV-299、DN-I0l、帕唑帕尼(pazopanib)、GSK690693、RTA 744、ON 0910.Na、AZD 6244 (ARRY-142886)、AMN-107、TKI-258、GSK461364、AZD 1152、恩紮妥林(enzastaurin)、凡德他尼(vandetanib)、ARQ-197、MK-0457、MLN8054、PHA-739358、R-763、AT-9263、FLT-3抑制劑、VEGFR抑制劑、EGFR TK抑制劑、極光激酶抑制劑、PIK-1調節劑、Bcl-2抑制劑、HDAC抑制劑、c-MET抑制劑、PARP抑制劑、Cdk抑制劑、EGFR TK抑制劑、IGFR-TK抑制劑、抗HGF抗體、PI3激酶抑制劑、AKT抑制劑、JAK/STAT抑制劑、檢查點-1或2抑制劑、粘著斑激酶抑制劑、Map激酶激酶(mek)抑制劑、VEGF trap抗體、培美曲塞(pemetrexed)、埃羅替尼(erlotinib)、達沙替尼(dasatanib)、尼祿替尼(nilotinib)、德卡他尼(decatanib)、帕尼單抗(panitumumab)、氨柔比星(amrubicin)、奧戈伏單抗(oregovomab)、Lep-etu、諾拉曲塞(nolatrexed)、azd2171、巴塔布林(batabulin)、奧法木單抗(ofatumumab)、紮木單抗(zanolimumab)、依特卡林(edotecarin)、粉防己鹼(tetrandrine)、魯比替康(rubitecan)、替米利芬(tesmilifene)、奧利默森(oblimersen)、替西裡木單抗(ticilimumab)、依匹木單抗(ipilimumab)、棉子酚(gossypol)、Bio 111、131-I-TM-601、ALT-110、BIO 140、CC 8490、西侖吉肽(cilengitide)、吉馬替康(gimatecan)、IL 13-PE38QQR、INO 1001、IPdR1 KRX-0402、硫蒽酮(lucanthone)、LY 317615、紐迪(neuradiab)、維特斯潘(vitespan)、Rta 744、Sdx 102、他侖帕奈(talampanel)、阿曲生坦(atrasentan)、Xr 311、羅米地辛(romidepsin)、ADS-I00380、舒尼替尼(sunitinib)、5-氟尿嘧啶、伏立諾他(vorinostat)、依託泊苷(etoposide)、吉西他濱(gemcitabine)、多柔比星(doxorubicin)、脂質體多柔比星(liposomal doxorubicin)、5'-去氧-5-氟尿苷、長春新鹼(vincristine)、替莫唑胺(temozolomide)、ZK-304709、seliciclib；PD0325901、AZD-6244、卡培他濱(capecitabine)、L-谷胺酸、N-[4-[2-(2-胺基-4,7-二氫-4-氧代-1H-吡咯並[2,3-d]嘧啶-5-基)乙基]苯甲醯基]-二鈉鹽、七水合物、喜樹鹼(camptothecin)、PEG標記的伊立替康(PEG-labeled irinotecan)、他莫昔芬(tamoxifen)、檸檬酸托瑞米芬(toremifene citrate)、阿那曲唑(anastrazole)、依西美坦(exemestane)、來曲唑(letrozole)、DES (二乙基己烯雌酚)(diethylstilbestrol)、雌二醇、雌激素、結合雌激素、貝伐單抗(bevacizumab)、IMC-1C11、CHIR-258、3-[5-(甲磺醯基呱啶甲基)-吲哚基]-喹諾酮、瓦他拉尼(vatalanib)、AG-013736、AVE-0005、醋酸戈舍瑞林(goserelin acetate)、醋酸亮丙瑞林(leuprolide acetate)、雙羥萘酸曲普瑞林(triptorelin pamoate)、醋酸甲羥孕酮(medroxyprogesterone acetate)、己酸羥孕酮(hydroxyprogesterone caproate)、醋酸甲地孕酮(megestrol acetate)、雷洛昔芬(raloxifene)、比卡魯胺(bicalutamide)、氟他胺(flutamide)、尼魯米特(nilutamide)、醋酸甲地孕酮(megestrol acetate)、CP-724714；TAK-165、HKI-272、埃羅替尼、拉帕替尼(lapatanib)、卡奈替尼(canertinib)、ABX-EGF抗體、愛必妥(erbitux)、EKB-569、PKI-166、GW-572016、約納法尼(Ionafarnib)、BMS-214662、替匹法尼(tipifarnib)；氨磷汀(amifostine)、NVP-LAQ824、辛二醯苯胺異羥肟酸(suberoyl analide hydroxamic acid)、丙戊酸(valproic acid)、曲古抑菌素A(trichostatin A)、FK-228、SU11248、索拉非尼(sorafenib)、KRN951、氨魯米特(aminoglutethimide)、胺苯吖啶(arnsacrine)、阿那格雷(anagrelide)、L-天冬醯胺酶(L-asparaginase)、卡介苗(Bacillus Calmette-Guerin，BCG)疫苗、博萊黴素(bleomycin)、布舍瑞林(buserelin)、白消安(busulfan)、卡鉑(carboplatin)、卡莫司汀(carmustine)、苯丁酸氮芥(chlorambucil)、順鉑(cisplatin)、克拉屈濱(cladribine)、氯膦酸鹽(clodronate)、環丙孕酮(cyproterone)、阿糖胞苷(cytarabine)、達卡巴嗪(dacarbazine)、更生黴素(dactinomycin)、柔紅黴素(daunorubicin)、己烯雌酚(diethylstilbestrol)、表柔比星(epirubicin)、氟達拉濱(fludarabine)等、氟氫可的松(fludrocortisone)、氟甲睾酮(fluoxymesterone)、氟他胺(flutamide)、吉西他濱(gemcitabine)、羥基脲(hydroxyurea)、伊達比星(idarubicin)、異環磷醯胺(ifosfamide)、伊馬替尼(imatinib)、亮丙瑞林(leuprolide)、左旋咪唑(levamisole)、洛莫司汀(lomustine)、二氯甲二乙胺(mechlorethamine)、美法侖(melphalan)、6-巰基嘌呤(6-mercaptopurine)、美司鈉(mesna)、甲氨蝶呤(methotrexate)、絲裂黴素(mitomycin)、米托坦(mitotane)、米托蒽醌(mitoxantrone)、尼魯米特(nilutamide)、奧曲肽(octreotide)、奧沙利鉑(oxaliplatin)、帕米膦酸鹽(pamidronate)、噴司他丁(pentostatin)、普卡黴素(plicamycin)、卟菲爾鈉(porfimer)、丙卡巴肼(procarbazine)、雷替曲塞(raltitrexed)、利妥昔單抗(rituximab)、鏈佐星(streptozocin)、替尼泊苷(teniposide)、睾酮(testosterone)、沙利度胺(thalidomide)、硫鳥嘌呤(thiotepa)、噻替派(thiotepa)、維甲酸(tretinoin)、長春地辛(vindesine)、13-順式-視黃酸、苯丙胺酸氮芥(phenylalanine mustard)、尿嘧啶氮芥(uracil mustard)、雌莫司汀(estramustine)、六甲蜜胺(altretamine)、氟尿苷(floxuridine)、5-去氧尿苷、胞嘧啶阿拉伯糖苷(cytosine arabinoside)、6-巰基嘌呤(6-mecaptopurine)、去氧助間型黴素(deoxycoformycin)、骨化三醇(calcitriol)、戊柔比星(valrubicin)、光神黴素(mithramycin)、長春花鹼(vinblastine)、長春瑞濱(vinorelbine)、拓朴替康(topotecan)、拉唑辛(razoxin)、馬立馬司他(marimastat)、COL-3、新伐司他(neovastat)、BMS-275291、角鯊胺(squalamine)、內皮抑素(endostatin)、SU5416、SU6668、EMD121974、白介素-12、IM862、血管抑素(angiostatin)、維他辛(vitaxin)、屈洛昔芬(droloxifene)、碘昔芬(idoxyfene)、螺甾內酯(spironolactone)、非那雄胺(finasteride)、西咪替丁(cimitidine)、曲妥珠單抗(trastuzumab)、地尼白介素-毒素連接物(denileukin diftitox)、吉非替尼(gefitinib)、硼替佐米(bortezimib)、紫杉醇(paclitaxel)、不含克列莫佛的紫杉醇(cremophor-free paclitaxel)、多西他賽(docetaxel)、伊沙匹隆(ixabepilone)、埃匹塞隆B(epithilone B)、BMS-247550、BMS-310705、屈洛昔芬、4-羥基他莫昔芬(4-hydroxytamoxifen)、呱噴昔芬(pipendoxifene)、ERA-923、阿佐昔芬(arzoxifene)、氟維司群(fulvestrant)、阿考比芬(acolbifene)、拉索昔芬(lasofoxifene)、艾多昔芬(idoxifene)、TSE-424、HMR-3339、ZK186619、拓朴替康(topotecan)、PTK787/ZK222584、VX-745、PD 184352、雷帕黴素(rapamycin)、40-O-(2-羥乙基)-雷帕黴素、替西羅莫司(temsirolimus)、AP-23573、RAD001、ABT-578、BC-210、LY294002、LY292223、LY292696、LY293684、LY293646、渥曼青黴素(wortmannin)、ZM336372、L-779,450、PEG-非格司亭(PEG-filgrastim)、達貝泊汀(darbepoetin)、紅細胞生成素(erythropoietin)、粒細胞集落刺激因數、唑來膦酸鹽(zolendronate)、強的松(prednisone)、西妥昔單抗(cetuximab)、粒細胞巨噬細胞集落刺激因數、組氨瑞林(histrelin)、聚乙二醇化干擾素α-2a、干擾素α-2a、聚乙二醇化干擾素α-2b、干擾素α-2b、阿紮胞苷(azacitidine)、PEG-L-天冬醯胺酶、來那度胺(lenalidomide)、吉妥珠單抗(gemtuzumab)、氫化可的松(hydrocortisone)、白介素-11、右雷佐生(dexrazoxane)、阿侖單抗(alemtuzumab)、全反視黃酸、酮康唑(ketoconazole)、白介素-2、甲地孕酮(megestrol)、免疫球蛋白、氮芥(nitrogen mustard)、甲基潑尼松龍(methylprednisolone)、替坦異貝莫單抗(ibritgumomab tiuxetan)、雄激素、地西他濱(decitabine)、六甲蜜胺(hexamethylmelamine)、貝沙羅汀(bexarotene)、托西莫單抗(tositumomab)、三氧化砷、可的松(cortisone)、艾迪特龍酸鹽(editronate)、米托坦(mitotane)、環孢黴素(cyclosporine)、脂質體柔紅黴素(liposomal daunorubicin)、愛德溫娜-天冬醯胺酶(Edwina-asparaginase)、鍶89、卡索匹坦(casopitant)、奈妥吡坦(netupitant)、NK-1受體拮抗劑、帕洛諾司瓊(palonosetron)、阿瑞匹坦(aprepitant)、苯海拉明(diphenhydramine)、羥嗪(hydroxyzine)、甲氧氯普胺(metoclopramide)、蘿拉西泮(lorazepam)、阿普唑侖(alprazolam)、氟呱啶醇(haloperidol)、達呱啶醇(droperidol)、卓那比醇(dronabinol)、地塞米松(dexamethasone)、甲基潑尼松龍、丙氯拉嗪(prochlorperazine)、格拉司瓊(granisetron)、昂丹司瓊(ondansetron)、朵拉司瓊(dolasetron)、托烷司瓊(tropisetron)、聚乙二醇化非格司亭(pegfilgrastim)、紅細胞生成素、依泊汀α(epoetin alfa)、薑黃素(curcumin)、ALZ001、JM17和達貝泊汀α。
生物活性成分可以是各種形式，使得它們可以適當地負載到MSN和exMSN中或上。形式的實例包括但不限於水性形式、分散體形式、溶液或分散體中的離子化形式、溶液或分散體中的水合或溶劑化形式等。
負載有生物活性成分的 MSN 和 exMSN
MSN和exMSN可以在孔內負載生物活性成分。當然，本發明可以提供負載有至少一種生物活性成分的MSN或exMSN。特別地，本發明提供負載至少兩種生物活性成分的MSN或exMSN。至少兩種生物活性成分的疏水性可以相似或不同。在一個實施例中，MSN或exMSN負載親水性生物活性成分和疏水性生物活性成分。在一個實施例中，MSN或exMSN負載至少兩種生物活性成分，其中至少一種是親水性的，而其餘是疏水性的。在一個實施例中，MSN或exMSN負載至少兩種生物活性成分，其中至少一種是疏水性的，而其餘是親水性的。在一個實施例中，MSN或exMSN負載至少兩種生物活性成分，並且它們全部是親水性的。在一個實施例中，MSN或exMSN負載至少兩種生物活性成分，並且它們全部是疏水性的。在一個實施例中，兩或更多種生物活性成分提供協同作用。
可以調節生物活性成分的比例以滿足預期目的的要求。
生產負載有生物活性成分的孔改質的 MSN 或 exMSN 和奈米顆粒的方法
本申請還提供了用於生產在孔上具有內表面有機改質的MSN和exMSN的方法。在一個實施例中，該方法包含以下步驟：
(a) 提供含有表面活性劑的鹼性溶液以形成微胞；
(b) 向溶液中加入第一二氧化矽源和提供末端烴基部分的第二二氧化矽源，其中第一二氧化矽源與第二二氧化矽源的莫耳比不小於5:1；
(c) 對溶液進行水熱處理；以及
(d) 從溶液中提取並任選地純化MSN。
在進一步的實施例中，該方法進一步包含以下步驟中的至少一個：
(e) 在步驟(a)之後且在步驟(b)之前將油相引入溶液中以用於擴孔；
(f) 在步驟(b)之後加入另一種二氧化矽源；以及
(g) 對MSN的外表面進行表面改質，其中在步驟(b)之後進行表面改質，或者如果進行步驟(f)，則在步驟(f)之後進行表面改質。
可以調節第一二氧化矽源與提供末端烴基部分的第二二氧化矽源的比率，使得可以改善由此製備的MSN的生物活性成分的負載能力和/或效率，特別是不低於5:1。在一個實施例中，二氧化矽源與提供末端芳香族部分的試劑的莫耳比為29:1到4:1，較佳26:1到5:1，更佳21:1到11:1。另外，該比率可能是影響MSN和exMSN的DLS尺寸的重要因素。不受理論的束縛，申請人斷言，當第一二氧化矽源與第二二氧化矽源的比率太低時，外表面將進行有機改質，使得DLS尺寸將(急劇地)增長至超過150 nm，這阻礙了生物活性成分在活受試者體內的遞送應用。
用於內表面改質的改質劑可以在MSN和exMSN的孔表面上提供末端烴基部分。改質劑的實例可以包括但不限於三甲氧基苯基矽烷(TMPS)、三乙氧基苯基矽烷、二苯基二乙氧基矽烷、1-萘基三甲氧基矽烷、2-羥基-4-(3-三乙氧基矽烷基丙氧基)二苯基酮、O-4-甲基香豆基-N-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]胺基甲酸酯、7-三乙氧基矽烷基丙氧基-5-羥基黃酮、3-哢唑基丙基三乙氧基矽烷、雙(2-二苯基膦基乙基)甲基矽烷基乙基三乙氧基矽烷、2-(二苯基膦基)乙基三乙氧基矽烷、丙基三乙氧基矽烷正丁基三乙氧基矽烷、戊基三乙氧基矽烷、己基三乙氧基矽烷、庚基三乙氧基矽烷、辛基三乙氧基矽烷、壬基三乙氧基矽烷、癸基三乙氧基矽烷、十一烷基三乙氧基矽烷、十二烷基三乙氧基矽烷、環丙基三乙氧基矽烷、環丁基三乙氧基矽烷、環戊基三乙氧基矽烷、環己基三乙氧基矽烷、環庚基三乙氧基矽烷、環辛基三乙氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷正丁基三甲氧基矽烷、戊基三甲氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、庚基三甲氧基矽烷、辛基三甲氧基矽烷、壬基三甲氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷、十一烷基三甲氧基矽烷、十二烷基三甲氧基矽烷、環丙基三甲氧基矽烷、環丁基三甲氧基矽烷、環戊基三甲氧基矽烷、環己基三甲氧基矽烷、環庚基三甲氧基矽烷、環辛基三甲氧基矽烷等。
MSN和exMSN的外表面改質可以重新進行或可以是後改質。改質的實例可以是但不限於親水性改質，例如聚(乙二醇)(PEG)改質、聚乙烯亞胺(PEI)改質、3-(三羥基矽烷基)丙基甲基膦酸酯(THPMP)改質、N-(三甲氧基矽烷基丙基)乙二胺三乙酸(EDTAS)N-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]乙二胺改質、N-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-N,N,N-三甲基銨(TA-三甲氧基矽烷)改質、(3-巰基丙基)三甲氧基矽烷(MPTMS)改質、兩性離子矽烷改質；特異性改質，例如生物標記物改質，例如抗體改質、接頭改質、腫瘤靶向配體改質等；或非特異性活性改質，例如殼表面性質的改質，例如電荷類型或分佈的改質等。
本發明還提供了用於生產負載有生物活性成分的MSN和exMSN的方法。在一個實施例中，該方法包含以下步驟：
(a) 提供以任一上述方法製備的MSN或exMSN；
(b) 通過使MSN或exMSN與第一生物活性成分接觸來負載第一生物活性成分；
(c) 通過與負載有第一生物活性成分的MSN或exMSN接觸來負載第二生物活性成分；以及
(d) 任選地，重複步驟(c)，以通過使負載有生物活性成分的MSN或exMSN獨立且連續地與其它生物活性成分接觸來負載其它生物活性成分。
在一個實施例中，第一和第二生物活性成分在疏水性上相似或相同。在一個實施例中，第一和第二生物活性成分的疏水性不同。在一個具體的實施例中，第一生物活性成分是親水性的，而第二生物活性成分是疏水性的。在另一個具體的實施例中，第一生物活性成分是疏水性的，而第二生物活性成分是親水性的。在一個實施例中，其它生物活性成分獨立地是親水性或疏水性的。
負載有生物活性成分的 MSN 和 exMSN 的應用
介孔二氧化矽奈米顆粒(MSN)由於其獨特的物理/化學特性(例如大孔體積、化學/熱穩定性、高負載能力、可調節的表面特性和優異的生物相容性)而被認為具有作為藥物遞送系統的巨大潛力。特別地，本申請的MSN和exMSN可以具有穿透血腦屏障(BBB)和/或血眼屏障的能力，使得它們可以用於具體的應用中。
實例
提供以下實例以使本發明對本發明所屬領域的普通技術人員而言更易理解，但並不旨在限制本發明的範圍。
材料、方法和測試模型
穿透電子顯微鏡 (TEM)
穿透電子顯微鏡(TEM)用於直接檢查和驗證二氧化矽奈米顆粒的外觀。TEM圖像是在於75-100 kV的加速電壓下運行的日立(Hitachi)H-7100穿透電子顯微鏡上拍攝的。將分散在乙醇中的樣品滴到塗有碳的銅柵格上，並風乾以進行TEM觀察。
動態光散射 (DLS)
在Malvern Zetasizer Nano ZS(莫爾文(Malvern)，英國(UK))上用動態光散射(DLS)在不同溶液環境中進行二氧化矽奈米顆粒的尺寸測量。分析了在不同溶液中形成的(溶劑化)粒徑：H2 O，含10% FBS的杜爾貝科改良伊格爾培養基(Dulbecco's Modified Eagle Medium)(DMEM)，PBS緩衝溶液(pH7.4)和5%葡萄糖，在室溫下。
元素分析
通過元素分析儀(用於NCSH的元素分析儀Vario EL立方體類型，德國)測定二氧化矽奈米顆粒中碳、氮、氧和氫的品質百分比。
奈米顆粒跟蹤分析 (NTA)
通過Nanosight NS300確定樣品溶液的顆粒濃度(數量/mg)。
奈米顆粒中藥物的量化
向5 μL的藥物負載奈米顆粒分散體(來自儲備，200 mg/mL)中加入45 μL的H2 O以進行10倍稀釋，並且然後取19.6 μL的稀釋溶液(20 mg/mL)用於與32.4 μL的DMSO和78 μL的ACN(含0.5% HF)混合。在4℃下搖動10分鐘後，將其它裸露的二氧化矽奈米顆粒加入到溶液中以耗盡HF殘留物。接下來，將溶液在14,000 rpm下離心10分鐘；取120 μL上清液用於HPLC分析。
用於檢測 EPR 效應和奈米顆粒生物分佈的體內成像系統 (IVIS)
奈米顆粒的體內生物分佈圖像獲自IVIS成像系統(Lumina)。Balb/c小鼠(4周齡)購自樂斯科(BioLASCO)。通過用4T1(ATCC ®CRL-2539TM)腫瘤細胞皮下注射進行異位植入來建立荷瘤小鼠。4T1細胞生長2-3周後，靜脈內注射PBS中的樣品。注射24小時後，仔細收集主要器官(心臟、肺、脾、肝和腎)以及腫瘤、尿液和血液，並通過IVIS成像系統獲取所採集樣品的螢光圖像和強度。
用於檢測腦血管中的奈米顆粒的雙光子螢光顯微鏡
向健康的ICR小鼠(27-30 g)靜脈內注射200 mg/kg奈米顆粒，並通過多光子顯微鏡(奧林巴斯(Olympus) FVMPE-RS)以可調激發波長(800-1000 nm)進行小鼠耳垂的動態成像。奈米顆粒不再在腦血管中迴圈後，麻醉小鼠，並且然後進行顱骨切除(顱骨切開術)程式。在這項研究中，使用生理鹽水代替在大腦表面放置玻璃罩進行短期觀察。為了對血管系統成像，將0.6 mL的2.5% (w/v)的螢光素異硫氰酸酯葡聚糖(FITC-葡聚糖，Mw：70 kDa)溶解在無菌鹽水中，將其I.V.注射入小鼠中。小鼠大腦中奈米顆粒的深度分佈成像是從大腦表面以下0到300 μm(軸向間距為1 μm)收集的。
通過體外抗腫瘤協同作用試驗確定藥物組合劑量比
通過阿爾瑪藍測定(alamar blue assay)(英傑公司(Invitrogen))評估JM17(薑黃素類似物)和阿黴素(Dox)的協同細胞毒性作用。將每孔5 x 104 個MCF7/ADR細胞(耐Dox乳腺癌細胞)接種在24孔板中用於增殖測定。將不同濃度的JM17、不同濃度的Dox以及具有不同組合劑量比例的JM17+Dox與細胞一起孵育。孵育48小時後，將細胞用培養基洗滌兩次，隨後與阿爾瑪藍試劑在37℃下孵育2小時。來自阿爾瑪藍測定的螢光信號與活細胞數量成正比，並使用酶標儀(伯樂(Bio-Rad)，型號68)測量信號(Ex/Em = 560/590)。採用金正軍(Zheng-Jun Jin)的方法(Q方法)或周-特氏(Chou-Talalay)的組合指數(CI)定理來分析藥物組合的協同作用。
MCF7/ADR 癌症動物模型
雌性BALB/c裸鼠(5-6周齡)購自國家實驗動物中心(National Laboratory Animal Center)。在實驗期間，通過利用飲用水持續口服給予雌激素處理小鼠。將25 μL的PBS和25 μL的基質膠(Matrigel Matrix)中的5 x 106 個MCF-7/ADR細胞皮下異種移植到BALB/c裸鼠的左側腹中。在腫瘤生長持續約一個月(尺寸約50 mm3 )後，所有組都在第0、4和8天進行靜脈內注射。每週兩次測量小鼠的體重和腫瘤體積。
合成實例 1
擴孔MSN-PEG+TA(exMSN-PEG-TA)合成
擴孔的介孔二氧化矽奈米顆粒(exMSN)具有定義明確的結構、大孔和可以用大範圍的有機官能團改質的高密度表面矽烷醇基團。最初，在密封燒杯中，在所需溫度(50℃)下，將0.386 g的CTAB溶解在160 g的氫氧化銨溶液中(0.22 M)。10分鐘後，加入16.2 mL稀釋的癸烷醇溶液(7.4% v/v)，並將混合物連續攪拌至少8小時(加入癸烷作為油相以擴大孔徑)。之後，移去密封蓋，並將在2.64 mL乙醇中的660 μL的TEOS引入混合物中，另外攪拌1小時。接下來，將3 mL乙醇中的550 μL的(2-[甲氧基(聚氧乙烯)丙基]-三甲氧基矽烷)(PEG)和300 μL的N-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-N,N,N-三甲基氯化銨(TA)引入反應系統。將混合物攪拌30分鐘後，將溶液在所需溫度(50℃)下在不攪拌的情況下老化過夜。然後將溶液通過0.45 μm和0.22 μm的篩檢程式過濾以除去薄膜副產物，此後將濾液密封並置於80℃的烘箱中進行24小時的水熱處理。洗滌初合成的樣品，並通過錯流過濾收集。為了去除奈米顆粒的孔中的表面活性劑，將初合成的樣品在50 mL含848 μL(第一次)和50 μL(第二次)鹽酸(37%)的酸性乙醇中孵育以在60℃分別提取1小時。將產物洗滌並通過錯流過濾收集，並且然後儲存在90%乙醇中。
NH2+COOH-exMSN-PEG合成
最初，在密封燒杯中，在所需溫度(50℃)下，將0.386 g的CTAB溶解於160 g氫氧化銨溶液中(0.22 M)。10分鐘後，加入16.2 mL稀釋的癸烷醇溶液(7.4% v/v)，並將混合物連續攪拌至少8小時。之後，移去密封蓋，並將在3.35 mL乙醇中的700 μL的TEOS、50 μL的3-(2-胺基乙基胺基)-丙基三甲氧基矽烷(AAS)和5 μL的N-(三甲氧基矽烷基-丙基)乙二胺三乙酸三鈉鹽(EDTAS)引入混合物中，攪拌1小時。接下來，將在3 mL乙醇中的550 μL PEG引入反應系統。將混合物攪拌30分鐘後，將溶液在所需溫度(50℃)下在不攪拌的情況下老化過夜。然後將溶液通過0.45 μm和0.22 μm篩檢程式過濾以除去薄膜副產物，並且然後將濾液密封並置於80℃的烘箱中進行24小時的水熱處理。洗滌初合成的樣品，並通過錯流過濾收集。為了除去奈米顆粒的孔中的表面活性劑，將初合成的樣品在50 mL含848 μL(第一次)和50 μL(第二次)鹽酸(37%)的酸性乙醇中孵育以在60℃分別提取1小時。將產物洗滌並通過錯流過濾收集，並且然後儲存在90%乙醇中。
BisTESB-exMSN-PEG+TA合成(具有不同的TEOS/BisTESB比率)
最初，在密封燒杯中，在所需溫度(50℃)下將0.386 g CTAB溶解於160 g氫氧化銨溶液中(0.22M)。10分鐘後，加入16.2 mL稀釋的癸烷醇溶液(7.4% v/v)，並將混合物連續攪拌至少8小時。之後，移去密封蓋，並且然後將在2.8 mL乙醇中的583.3 μL TEOS/200 μL 1,4-雙(三乙氧基矽烷基)苯(BisTESB) (4:1)、636.4 μL TEOS/109 μL BisTESB (9:1)或656.3 μL TEOS/75 μL BisTESB (14:1)引入混合物中，攪拌1小時。接下來，將在3 mL乙醇中的550 μL PEG和300 μL TA引入反應體系。在將混合物攪拌30分鐘後，將溶液在所需溫度(50℃)下在不攪拌的情況下老化過夜。然後，通過0.45 μm和0.22 μm篩檢程式過濾溶液以除去薄膜副產物，並且然後將濾液密封並置於80℃的烘箱中進行24小時的水熱處理。洗滌初合成的樣品，並通過錯流過濾收集。為了除去奈米顆粒的孔中的表面活性劑，將初合成的樣品在50 mL含848 μL(第一次)和50 μL(第二次)鹽酸(37%)的酸性乙醇中孵育以在60℃分別提取1小時。將產物洗滌並通過錯流過濾收集，並且然後儲存在90%乙醇中。
苯基-exMSN-PEG+TA合成(具有不同TEOS/苯基-甲矽烷比率)
exMSN結構由無機四乙氧基矽烷(TEOS)和有機三甲氧基苯基矽烷(TMPS)共縮合形成，這可以賦予exMSN孔疏水性，並提高疏水性藥物負載效率。通過另外將癸烷引入到具有高度稀釋的表面活性劑的氨溶液中，製備具有擴孔的單分散苯基-exMSN-PEG+TA。最初，在密封燒杯中，在所需溫度(50℃)下將0.386 g CTAB溶解於160 g氫氧化銨溶液中(0.22 M或0.35 M)。10分鐘後，加入16.2 mL稀釋的癸烷醇溶液(7.4% v/v)，並將混合物連續攪拌至少8小時。之後，移去密封蓋，並且然後加入2.5 mL稀釋的APTMS醇溶液(10.7 mM)，並在劇烈攪拌下向溶液中加入在1.9 mL到3.3 mL EtOH中混合的350 μL到700 μL TEOS與37 μL、47 μL、56 μL或112 μL TMPS (TEOS/TMPS的莫耳比= 16:1、13:1、11:1和5:1，可改變TEOS:TMPS比率來調節孔表面的疏水性以用於不同應用或負載藥物)。3到60分鐘後，在一些條件(TEOS/TMPS = 16:1、13:1和11:1)下加入0.56 mL到1.4 mL EtOH中的140 μL到350 μL乙醇TEOS；反應1-2小時後，將在2 mL到3 mL EtOH中混合的550 μL到1000 μL PEG和155.8 μL到450 μL TA引入反應中。在將混合物攪拌60分鐘後，將混合物在所需溫度(50℃)下在不攪拌的情況下老化過夜。然後，通過0.45 μm和0.22 μm篩檢程式過濾溶液以除去薄膜副產物，並且然後將濾液密封並置於80℃的烘箱以進行24小時的水熱處理。洗滌初合成的樣品，並通過錯流過濾收集。為了除去苯基-exMSN-PEG+TA的孔中的表面活性劑，將初合成的樣品在50 mL含848 μL(第一次)和50 μL(第二次)鹽酸(37%)的酸性乙醇中孵育以在60℃分別提取1小時。將產物洗滌並通過錯流過濾收集，並且然後儲存在90%乙醇中。在不同的溶液環境中通過動態光散射(DLS)測量的具有各種內表面改質的苯基-exMSN-PEG+TA的粒徑示於表1中。DLS結果表明，所有MSN在H2 O中在約40 nm-70 nm的範圍內良好分散，但引入高苯基的顆粒(TEOS:TMPS = 5:1)在PBS緩衝液中的分散性受到影響。這意味著部分苯基可能在引入高苯基的顆粒表面上被改質，導致影響顆粒的分散性。
表1
TEOS:TMPS 比率(莫耳) DLS (尺寸, nm)
在H2 O中 在PBS中
16:1 46.0 53.7
13:1 47.2 47.8
11:1 (NTT2_151) 56.7 62.5
11:1 (NTT2_131) 40.7 41.5
5:1 68.1 3451
合成實例 2
苯基-MSN-PEG+TA合成(具有不同TEOS/苯基-矽烷比率)
苯基-MSN-PEG+TA是在高度稀釋和低表面活性劑條件下使用胺鹼催化的方法製備的。通過將不同的TEOS和TMPS量引入反應中來調節苯基-MSN-PEG+TA中苯基的量(TEOS/TMPS的莫耳比= 29:1、26:1、21:1、20:1、15:1和11:1)。通常，在密封燒杯中，在所需溫度(50℃)下將0.29 g CTAB溶解於150 mL氫氧化銨溶液中(0.171 M或0.205 M)。攪拌15分鐘後，除去密封的膜，並且然後在劇烈攪拌下向溶液中加入在1 mL EtOH中混合的250 μL乙醇TEOS與16 μL、20 μL、24 μL、32 μL或40 μL TMPS。10-30分鐘後，加入1 mL或1.2 mL EtOH中的250 μL或300 μL乙醇TEOS。反應1-2.5小時後，向它們中的一些條件另外加入溶解在200 μL EtOH中的50 μL乙醇TEOS，持續10分鐘，並且然後將混合在2 mL到2.6 mL EtOH中的550 μL到825 μL PEG和300 μL到450 μL TA引入反應中。在將混合物攪拌1小時後，將混合物在所需溫度(50℃)下在不攪拌的情況下老化至少12小時。並且然後將溶液密封並放入70℃的烘箱中以進行24小時的水熱處理。洗滌初合成的樣品並通過錯流過濾收集。為了除去苯基-MSN-PEG+TA的孔中的表面活性劑，將初合成的樣品收集在含有678 μL (第一次)和40 μL (第二次)鹽酸(37%)的40 mL酸性乙醇中，以在60℃分別提取1小時。洗滌產物，通過錯流過濾收集，並且然後儲存在90%乙醇中。在不同的溶液環境中通過動態光散射(DLS)測量的具有各種內表面改質的苯基-MSN-PEG+TA的粒徑示於表2中。DLS結果表明，所有MSN在H2 O中在約30 nm-50 nm的範圍內良好分散，但引入高苯基的顆粒(TEOS:TMPS = 11:1和15:1)在PBS緩衝液中的分散性受到影響。這意味著部分苯基可能在引入高苯基的顆粒表面上被改質，導致影響顆粒的分散性。
表2
TEOS:TMPS 比率(莫耳) DLS (尺寸, nm)
在H2 O中 在PBS中
29:1 37.0 40.1
26:1 40.7 44.9
21:1 39.0 41.3
20:1 36.5 43.1
15:1 48.9 785.1
11:1 32.9 2570
合成實例 3
C8-MSN-PEG+TA合成(具有不同TEOS/C8-矽烷比率)
C8-MSN-PEG+TA通過用高度稀釋的和低表面活性劑水準的溶液使用胺鹼催化的方法製備。C8-MSN-PEG+TA中的辛基含量通過用於反應的TEOS和C8-矽烷的總量來調節(TEOS/C8-矽烷的莫耳比在20:1、15:1、10:1和5:1之間變化)。通常，在密封燒杯中，在所需溫度(50℃)下將0.29 g CTAB溶解於150 mL氫氧化銨溶液中(0.205 M)。攪拌15分鐘後，除去密封的膜，並且然後在劇烈攪拌下向溶液中加入250 μL乙醇TEOS與在1 mL EtOH中混合的39.2 μL、52.2 μL、78.4 μL或156.8 μL C8矽烷。1小時後將另外添加的1.2 mL EtOH中的300 μL乙醇TEOS引入。反應3小時後，引入在2.6 mL EtOH中混合的825 μL PEG和450 μL TA以用於進一步反應。在將混合物攪拌1小時後，將混合物在所需溫度(50℃)下在不攪拌的情況下老化至少12小時。然後，將所得溶液密封並放入70℃的烘箱中以進行24小時的水熱處理。最後，洗滌初合成的樣品，並通過錯流系統收集產物。為了除去C8-MSN-PEG+TA的孔中的表面活性劑，將初合成的產物引入到40 mL含有678 μL (第一次)和40 μL (第二次)鹽酸(37%)的酸性乙醇中，以在60℃提取兩次，持續1小時。洗滌產物並通過錯流系統收集以獲得最終產物，並且最終產物最後儲存在90%乙醇中。表3列出了在不同環境中通過動態光散射(DLS)測量的具有各種內表面改質的C8-MSN-PEG+TA的粒徑。所有MSN在H2 O中在具有約25 nm-40 nm範圍內的尺寸下分散良好；然而，引入高C8的顆粒(TEOS:C8-矽烷= 10:1和5:1)在PBS緩衝液中的分散性受到影響。結果表明，當使用較高量的C8-矽烷時，部分烷基可能已經連接在引入C8的顆粒的外表面上，從而降低顆粒的分散性。
表3
TEOS:C8-矽烷 比率(莫耳) DLS (尺寸, nm)
在H2 O中 在PBS中
20:1 31.5 40.0
15:1 29.8 76.2
10:1 39.3 972.7
5:1 32.8 2697
實例 4
共同負載在孔改質的MSN和exMSN中的阿黴素和JM17
首先將50 mg exMSN浸泡在NaHCO3 溶液(pH 9.95)中30分鐘，並且然後通過Vivaspin® Turbo 15濃縮溶液以得到濃縮物。之後，用DI水稀釋濃縮物，並且然後再次濃縮稀釋的溶液。向由此濃縮的溶液中加入阿黴素(Dox)溶液，並將混合物在4℃下振盪30分鐘。然後將混合物溶液(含有Dox和exMSN)緩慢滴入JM17溶液(100% DMSO)，同時在4℃下連續振盪2小時。接下來，向混合物中加入DI水，同時劇烈振盪以將DMSO濃度降低至Vivaspin膜的最大DMSO耐受性水準。在濃縮和洗滌過程之前，將溶液以低速率(3500 g)離心10分鐘以分離部分JM17沉澱(如果需要)。最後，將產物儲存在DI水中。在藥物負載過程期間，可以通過使用不同濃度的JM17和Dox溶液調節exMSN中JM17和Dox的負載量。
通過上述方法，所有種類的exMSN都負載有JM17和Dox。注意JM17和Dox不能同時負載到exMSN-PEG+TA和NH2+COOH-exMSN-PEG中，這意味著僅使用帶正電荷、帶負電荷的氫鍵供體或氫鍵受體的方法擴展MSN孔徑或改質孔表面的方法不能使MSN同時吸附疏水性藥物(JM17)和親水性藥物(Dox)。即使將BisTESB-exMSN-PEG+TA奈米顆粒構建為在結構中帶有疏水性苯基，它們仍無法將兩種藥物均包封在顆粒中。相反，苯基-exMSN-PEG+TA具有同時包封JM17和Dox的能力，這意味著苯基在孔表面被改質，從而提高了藥物負載能力。苯基-exMSN-PEG+TA中來源於TMPS的疏水性苯基在提高疏水性藥物負載效率方面起著關鍵作用；因此，將最佳化苯基-exMSN-PEG+TA合成的TMPS/TEOS比，以實現更高的藥物負載能力而不影響溶液中的物質分散性。因此，為exMSN合成選擇5:1、11:1、13:1和16:1的TEOS/TMPS比來評估效果。結果表明，以11:1的TEOS/TMPS比合成的奈米顆粒表現出最佳的藥物負載能力(DOX：1-5%；JM17：1-5%)，並且仍保持在PBS中的優異分散性(DLS尺寸/PDI：44.4 nm/0.095)。另一方面，如果奈米顆粒以較低的TEOS/TMPS比(例如5:1)合成，則在藥物負載過程期間奈米顆粒可能會嚴重聚集，並且聚集可能是由連接在顆粒表面的苯基引起的，這允許疏水性藥物也連接在顆粒表面上，而不是在孔的空間內。聚集的奈米顆粒(甚至在H2 O中，DLS尺寸＞200 nm)會導致低藥物負載效率，使得它們由於血液迴圈不良和血管阻塞風險而無法用於體內實驗。此外，低TEOS/TMPS比(16:1)的奈米顆粒在溶液中表現出良好的懸浮性，但它們吸附JM17的效率較低；負載能力太低而無法使用。
苯基-MSN-PEG+TA還可以以更高的藥物負載能力包封藥物，而不影響材料分散性。選擇六種TEOS/TMPS比29:1、26:1、21:1、20:1、15:1和11:1進行孔改質的MSN合成。利用範圍為29:1到20:1的TEOS/TMPS比合成的奈米顆粒表現出高藥物負載能力(＞3%的負載重量百分比)，並且仍可以在PBS中保持優異的分散性(DLS尺寸＜60 nm)。另一方面，如果以15:1或11:1的TEOS/TMPS比合成奈米顆粒，則在負載過程後奈米顆粒將嚴重聚集，並且聚集的奈米顆粒在H2 O中的DLS尺寸＞約200 nm。
苯基-exMSN-PEG+TA、苯基-MSN-PEG+TA和C8-MSN-PEG+TA也可以包封不同的疏水性藥物，例如伊沙匹隆、紫杉醇、伊立替康。根據測試結果，通過孔的特定表面改質和調節官能團的比例，MSN和exMSN可以具有將多種具有不同理化性質的藥物包封在同一顆粒中的能力。
實例 5
苯基 -exMSN 的苯基濃度
在苯基-MSN-PEG+TA和苯基-exMSN-PEG+TA合成過程中，使用不同莫耳比的TEOS和TMPS進行反應，以調節孔的表面改質。為了定量MSN和exMSN奈米顆粒的內表面上的苯基官能團，通過元素分析儀測量苯基MSN顆粒的元素組成。每毫克顆粒中的苯基數目來源於苯基-MSN和苯基-exMSN顆粒的碳的品質百分比。來源於元素分析的苯基(29:1)、(21:1)和(11:1)-MSN的苯基數分別為約6.68 x 1017 、7.9 x 1017 、1.03 x 1018 (分子/mg)，而來源於元素分析的苯基(16:1)、(11:1)和(5:1)exMSN的苯基數分別為約8.08 x 1017 、1.04 x 1018 、1.62 x 1018 (分子/mg)。通過奈米顆粒跟蹤分析測量樣品溶液的顆粒濃度(數量/mg)。苯基(29:1)、(21:1)、(11:1)-MSN的濃度分別為2.29 x 1012 、2.27 x 1012 、3.02 x 1012 (顆粒/mg)，而苯基(16:1)、(11:1)、(5:1)-exMSN的濃度分別為2.98 x 1012 、3.97 x 1012 、4.44 x 1012 (顆粒/mg)。根據結果，苯基(29:1)、(21:1)、(11:1)-MSN的每個奈米顆粒上的苯基數量分別為2.92 x 105 、2.85 x 105 、3.41 x 105 (苯基數/顆粒)，而苯基(16:1)、(11:1)、(5:1)-exMSN的每個奈米顆粒上的苯基數量分別為2.71 x 105 、2.61 x 105 、3.64 x 105 (苯基數/顆粒)。
實例 6
通過exMSN進行的JM17和Dox共同遞送的體外協同作用
根據確定藥物組合劑量比例的方法，JM17: Dox的特定比率範圍(1:0.4-1:0.6)對抑制耐Dox癌細胞(MCF-7/ADR)表現出更高的協同作用。因此，合成了由exMSN包封的特定的JM17:Dox劑量比例，並評估了顆粒的協同細胞毒性作用。將每孔5×104 個MCF7/ADR細胞接種在24孔板中用於增殖測定。將包括(1)苯基-exMSN-PEG+TA (NTT2_131)，(2)DOX@苯基-exMSN-PEG+TA (Dox@NTT2_131)，(3)JM17@苯基-exMSN-PEG+TA (JM17@NTT2_131)和(4)各種濃度的JM17+DOX@苯基-exMSN-PEG+TA (JM17/Dox@NTT2_131)的四個組與細胞一起孵育。JM17/Dox@NTT2_131處理組顯示出對MCF-7/ADR癌細胞的有效抑制；這表明通過奈米顆粒進行的JM17和Dox共同遞送可以表現出良好的體外協同作用，結果如圖1所示。
實例 7
體內抗MCF7/ADR腫瘤功效
將雌性BALB/c裸鼠隨機分為6組(n = 5~6)：(1)對照，(2)DOX，(3)JM17+Dox(溶液形式)，(4)JM17+Dox@NTT2_131，(5)JM17+Dox@NTT2_131(半劑量)和(6)NTT2_131(僅顆粒)。組(1)-(4)具有相同的Dox和JM17劑量。將25 μL PBS和25 μL基質膠中的5 x 106 個MCF-7/ADR細胞(耐Dox乳腺癌細胞)皮下異種移植在BALB/c裸鼠的左側腹。在腫瘤生長持續約一個月(尺寸約50 mm3 )後，在第0、4和8天通過靜脈內注射對所有組進行注射，並且在第12、16和20天對半劑量組另外注射三個劑量。每週兩次測量小鼠的體重和腫瘤體積。根據結果，JM17和Dox共同遞送顯示出抗腫瘤功效的協同作用。與JM17+Dox(溶液形式)組相比，JM17/Dox@NTT2_131(半劑量)組具有相當的抗腫瘤功效和較小毒性；此外，JM17/Dox@NTT2_131組(常規劑量)具有最高的抗腫瘤功效(圖2)。該結果表明，與游離藥物(溶液形式)的組合相比，奈米顆粒可為多藥共同遞送提供若干優勢，例如：(1)奈米顆粒可同時遞送疏水性和親水性藥物並在單一奈米顆粒中保持最佳的協同藥物比例，(2)奈米顆粒可以延長迴圈時間並增強藥物的腫瘤靶向能力，和(3)藥物包封的奈米顆粒可以同時將多藥遞送到靶細胞中，這將使藥物之間的藥物動力學差異正常化。奈米顆粒製劑的這些優勢將增強組合藥物對抗腫瘤功效的協同作用。
實例 8
苯基-exMSN-PEG+TA顆粒的血腦屏障滲透能力
由於血腦屏障(BBB)，將治療藥物遞送到大腦仍然是一個主要挑戰。小於100 nm的奈米顆粒在改善跨BBB的藥物傳輸方面提供優勢。在表面上用帶正電荷的TA分子改質的30 nm苯基-exMSN可能具有穿過BBB的潛力。為了瞭解奈米顆粒在體內的BBB滲透能力，使用雙光子螢光光譜法來監測奈米顆粒在小鼠大腦血管中的分佈。經由尾靜脈給予螢光標記的奈米顆粒。注射後兩天，檢測到位於距表面0-300 μm深度內的腦血管。同時，通過IV注射FITC-葡聚糖以繪製血管結構圖並顯示血管壁的邊界。如果來自奈米顆粒的螢光信號與FITC-葡聚糖的信號(綠色信號)重疊，則顯示為黃色信號(在某些情況下將為紅色信號)，這意味著奈米顆粒不在血管中，並且可能已經穿過BBB進入腦組織。腦血管的3D圖像顯示來自分佈在血管壁和腦組織區域中的苯基-exMSN-PEG+TA奈米顆粒的大量紅色信號。結果表明，30 nm苯基-exMSN-PEG+TA表現出穿過BBB進入腦組織的潛力。
本發明領域的普通技術人員應該理解，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以對本發明的教導和公開進行各種變化和修改。基於以上內容，本申請旨在覆蓋其任何變型和修改，前提是該變型或修改落入所附權利要求或其等效物所限定的範圍內。
圖1顯示了通過exMSN進行的JM17和Dox共同遞送對抗MCF-7/ADR癌細胞的的協同作用。
圖2顯示了通過NTT2_131奈米顆粒進行的JM17和Dox共同遞送的抗MCF-7/ADR腫瘤功效。

Claims (21)

  1. 一種介孔二氧化矽奈米顆粒，其特徵在於其在其孔的表面上包含有機改質，並且具有不大於100 nm的粒徑，和通過動態光散射DLS測量的不大於150 nm的在介質中的流體力學尺寸，其中該有機改質包含至少一個末端烴基部分，並且其中該介質在生物學上類似於或等效於磷酸鹽緩衝鹽水PBS。
  2. 如請求項1之介孔二氧化矽奈米顆粒，其中該介孔二氧化矽奈米顆粒的孔徑不大於50 nm。
  3. 如請求項1之介孔二氧化矽奈米顆粒，其中該介孔二氧化矽奈米顆粒的流體動力學尺寸不大於100 nm。
  4. 如請求項1之介孔二氧化矽奈米顆粒，其中該末端烴基部分包含末端芳香族部分、末端脂族部分或其組合。
  5. 如請求項4之介孔二氧化矽奈米顆粒，其中該末端芳香族部分來源於矽烷源，該矽烷源選自由以下組成的群組：三甲氧基苯基矽烷TMPS、三乙氧基苯基矽烷、二苯基二乙氧基矽烷、1-萘基三甲氧基矽烷、2-羥基-4-(3-三乙氧基矽烷基丙氧基)二苯基酮、O-4-甲基香豆基-N-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]胺基甲酸酯、7-三乙氧基矽烷基丙氧基-5-羥基黃酮、3-哢唑基丙基三乙氧基矽烷、雙(2-二苯基膦基乙基)甲基矽烷基乙基三乙氧基矽烷和2-(二苯基膦基)乙基三乙氧基矽烷。
  6. 如請求項4之介孔二氧化矽奈米顆粒，其中該末端脂族部分來源於矽烷源，該矽烷源選自由以下組成的群組：丙基三乙氧基矽烷正丁基三乙氧基矽烷、戊基三乙氧基矽烷、己基三乙氧基矽烷、庚基三乙氧基矽烷、辛基三乙氧基矽烷、壬基三乙氧基矽烷、癸基三乙氧基矽烷、十一烷基三乙氧基矽烷、十二烷基三乙氧基矽烷、環丙基三乙氧基矽烷、環丁基三乙氧基矽烷、環戊基三乙氧基矽烷、環己基三乙氧基矽烷、環庚基三乙氧基矽烷、環辛基三乙氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷正丁基三甲氧基矽烷、戊基三甲氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、庚基三甲氧基矽烷、辛基三甲氧基矽烷、壬基三甲氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷、十一烷基三甲氧基矽烷、十二烷基三甲氧基矽烷、環丙基三甲氧基矽烷、環丁基三甲氧基矽烷、環戊基三甲氧基矽烷、環己基三甲氧基矽烷、環庚基三甲氧基矽烷和環辛基三甲氧基矽烷。
  7. 如請求項1之介孔二氧化矽奈米顆粒，其中每個顆粒的末端烴基部分的量小於1×106 個分子/顆粒。
  8. 如請求項1之介孔二氧化矽奈米顆粒，其進一步包含負載在孔內的至少一種疏水性生物活性成分或至少一種親水性生物活性成分。
  9. 如請求項8之介孔二氧化矽奈米顆粒，其中該疏水性生物活性成分是小分子、化學藥物、酶、蛋白質藥物、抗體、疫苗、抗生素、核苷酸藥物或其組合。
  10. 如請求項8之介孔二氧化矽奈米顆粒，其進一步包含負載在該孔內的至少一種親水性或疏水性生物活性成分。
  11. 如請求項10之介孔二氧化矽奈米顆粒，其中該生物活性成分具有協同作用。
  12. 一種如請求項1至11中任一項之介孔二氧化矽奈米顆粒用於製備向受試者遞送生物活性成分的載體之用途，其中： (1)   在如請求項1至11中任一項之介孔二氧化矽奈米顆粒的孔內負載該生物活性成分；以及 (2)   該遞送包含向該受試者給予(1)中之介孔二氧化矽奈米顆粒。
  13. 如請求項12之用途，其中遞送該介孔二氧化矽奈米顆粒以穿透血腦屏障。
  14. 如請求項12之用途，其中遞送該介孔二氧化矽奈米顆粒以穿透血眼屏障。
  15. 一種用於製備在孔上具有內表面有機改質的介孔二氧化矽奈米顆粒MSN的方法，其包含以下步驟： (a)   提供含有表面活性劑的鹼性溶液以形成微胞； (b)   向該溶液中加入第一二氧化矽源和提供末端烴基部分的第二二氧化矽源，其中該第一二氧化矽源與該第二二氧化矽源的莫耳比不小於5:1； (c)   對該溶液進行水熱處理；以及 (d)   從該溶液中提取並任選地純化該MSN。
  16. 如請求項15之方法，其中該方法進一步包含以下步驟中的至少一個： (e)   在步驟(a)之後且在步驟(b)之前將油相引入該溶液中以用於擴孔； (f)   在步驟(b)之後加入另一二氧化矽源；以及 (g)   對該MSN的外表面進行表面改質，其中在步驟(b)之後進行該表面改質，或者如果進行步驟(f)，則在步驟(f)之後進行該表面改質。
  17. 如請求項15之方法，其中該表面活性劑是陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑或其任何組合。
  18. 如請求項15之方法，其中該第一矽烷源包含四乙氧基矽烷(TEOS)、四甲氧基矽烷(TMOS)、矽酸鈉或其混合物。
  19. 如請求項15之方法，其中該第二矽烷源選自由以下組成的群組：三甲氧基苯基矽烷(TMPS)、三乙氧基苯基矽烷(TEPS)、二苯基二乙氧基矽烷、1-萘基三甲氧基矽烷、2-羥基-4-(3-三乙氧基矽烷基丙氧基)二苯基酮、O-4-甲基香豆基-N-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]胺基甲酸酯、7-三乙氧基矽烷基丙氧基-5-羥基黃酮、3-哢唑基丙基三乙氧基矽烷、雙(2-二苯基膦基乙基)甲基矽烷基乙基三乙氧基矽烷、2-(二苯基膦基)乙基三乙氧基矽烷、丙基三乙氧基矽烷正丁基三乙氧基矽烷、戊基三乙氧基矽烷、己基三乙氧基矽烷、庚基三乙氧基矽烷、辛基三乙氧基矽烷、壬基三乙氧基矽烷、癸基三乙氧基矽烷、十一烷基三乙氧基矽烷、十二烷基三乙氧基矽烷、環丙基三乙氧基矽烷、環丁基三乙氧基矽烷、環戊基三乙氧基矽烷、環己基三乙氧基矽烷、環庚基三乙氧基矽烷、環辛基三乙氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷正丁基三甲氧基矽烷、戊基三甲氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、庚基三甲氧基矽烷、辛基三甲氧基矽烷、壬基三甲氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷、十一烷基三甲氧基矽烷、十二烷基三甲氧基矽烷、環丙基三甲氧基矽烷、環丁基三甲氧基矽烷、環戊基三甲氧基矽烷、環己基三甲氧基矽烷、環庚基三甲氧基矽烷和環辛基三甲氧基矽烷。
  20. 如請求項15之方法，其中步驟(e)中之油相包含被取代或未被取代的(環)烷烴、被取代或未被取代的芳香族溶劑或其組合。
  21. 一種介孔二氧化矽奈米顆粒，其係藉由如請求項15至20中任一請求項之方法製備。
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