專利名稱：具有至少兩層包殼的含氧化鐵芯的納米級(jí)顆粒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米級(jí)顆粒，它具有含氧化鐵、鐵、亞鐵或(優(yōu)選)超順磁性的芯和至少兩層包裹所述芯的外殼。所述顆粒可用于藥物，尤其是用于通過(guò)高溫的腫瘤治療中。
一般認(rèn)為與其良性的相應(yīng)物相比較，大多數(shù)腫瘤的轉(zhuǎn)化細(xì)胞(癌細(xì)胞)都具有較高的吞噬活性。其原因被認(rèn)為是進(jìn)入相鄰組織的侵入活性和與此有關(guān)的溶解酶的細(xì)胞排粒作用以及所述轉(zhuǎn)化細(xì)胞的較高代謝活性。在爭(zhēng)取更迅速的細(xì)胞增生的過(guò)程中，癌細(xì)胞進(jìn)行僅分化而由此損失其向正常信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑的部分特異性，并通常朝向橫跨膜的過(guò)程。最近對(duì)這種變化通過(guò)例如細(xì)胞表面的重要細(xì)胞的粘附蛋白和糖蛋白的喪失/突變而有所認(rèn)識(shí)，同時(shí)認(rèn)為這種變化還是惡性細(xì)胞無(wú)控生長(zhǎng)前提中之一。因此已知類似的巨噬細(xì)胞、癌細(xì)胞摻入正常細(xì)胞或其他細(xì)胞碎片的片段中并且能內(nèi)生性地將它們轉(zhuǎn)化成為溶酶體內(nèi)的可利用營(yíng)養(yǎng)物。通過(guò)在腫瘤細(xì)胞內(nèi)內(nèi)吞作用過(guò)程啟動(dòng)的信號(hào)識(shí)別在原理上尚不清楚。然而，根據(jù)對(duì)病灶內(nèi)(intralesionally)使用顆粒懸浮體的體內(nèi)研究，可以推斷在組織內(nèi)的分布和摻入腫瘤細(xì)胞主要依賴于顆粒的尺寸和電荷。在定向研究中本發(fā)明的發(fā)明者們觀察到以中性的到負(fù)性電荷的顆粒形式在腫瘤組織(例如乳房癌的組織)內(nèi)分布進(jìn)入組織(微細(xì)管、隔膜、小葉)的胞間質(zhì)空間是非常高的。若這種顆粒的分布能通過(guò)熱而得到促進(jìn)，則均勻分布的過(guò)程能顯著地提高?？梢约僭O(shè)由中性到負(fù)性電荷顆粒與胞外受體分子和細(xì)胞膜擴(kuò)區(qū)(glycokalyx)僅能微弱地相互作用。對(duì)其解釋是細(xì)胞表面上的負(fù)電荷離子通道和整合蛋白經(jīng)常很多。幾乎總是輸入既起信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用(例如在Ca++的情況下)又起維持滲透平衡作用(例如Na+、K+)的正電荷離子。經(jīng)胞外顆粒的帶正電荷的基因可進(jìn)行很多的非特異性摻入，因?yàn)樵谶@種情況下細(xì)胞在大多數(shù)情況下都能輸入可利用的生物分子。此外產(chǎn)生生命的糖也能被識(shí)別和輸入，由于反分化的受體分子使所述輸入就腫瘤細(xì)胞而言不太特異。由于腫瘤組織的較高的代謝活性和經(jīng)常存在缺少氧供應(yīng)，所以腫瘤細(xì)胞必須再進(jìn)行厭氧的糖酵解，使其程度較正常的細(xì)胞高得多，另外還部分因乳酸的積累而導(dǎo)致腫瘤環(huán)境的過(guò)度酸化。然而，其另一個(gè)結(jié)果還在于，由于厭氧代謝途徑的能量產(chǎn)率要低得多，所以腫瘤細(xì)胞要消耗掉更多的高能含量的底物，由此不得不向細(xì)胞輸入大量的高能含量底物。由于細(xì)胞的內(nèi)吞用作也像這樣是一種能量消耗過(guò)程，所以腫瘤細(xì)胞是處在時(shí)間壓力條件下，盡管通過(guò)較高速率輸入更多的底物，但是由于后來(lái)幾乎沒(méi)有提供能量產(chǎn)量，所以吸收的物質(zhì)能量等級(jí)低許多。另外，連續(xù)的分裂和合成過(guò)程消耗如此多的能量，以致在這種情況下，通常嚴(yán)格控制從周?chē)h(huán)境吸收物質(zhì)是不夠的，所以造成大量細(xì)胞死亡。因此，明白了腫瘤細(xì)胞具有帶有高的非特異性胞內(nèi)吸收的殘存的邊，因?yàn)樗仍诟哌x擇性吸收更少，更特異性元素的情況下，能從“原料”元素的消化中必定更迅速地獲得更多能量。
通過(guò)在細(xì)胞培養(yǎng)物和實(shí)驗(yàn)?zāi)[瘤中的多次觀察，本發(fā)明的發(fā)明者們已發(fā)現(xiàn)了帶(高)正電荷的顆粒進(jìn)入腫瘤細(xì)胞的胞內(nèi)摻入速度比中性或表面帶負(fù)電荷的對(duì)比顆粒，要高達(dá)1000倍。這一點(diǎn)有助于帶正電荷粒子在細(xì)胞表面上對(duì)許多帶負(fù)電荷而整合蛋白和受體的高親和力。當(dāng)短時(shí)期例如6-48小時(shí)觀察時(shí)，就代謝和分裂而言更具活性的腫瘤細(xì)胞吸收這種顆粒的數(shù)量較正常細(xì)胞多得多，甚至在顆粒對(duì)正常細(xì)胞表面的親合力相同時(shí)也一樣。若另外考慮到腫瘤細(xì)胞吸收特異性較低，在細(xì)胞吸收方面就存在著明顯的總差異，從理論上這差異可用于治療目的。為此目的沒(méi)有系統(tǒng)增強(qiáng)的必要，而僅僅是巧妙地使用用于顆粒粘附到腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞表面上的表面電荷。
具有最易實(shí)現(xiàn)外部正電荷的顆粒在數(shù)秒鐘內(nèi)能與細(xì)胞靜電地結(jié)合并且在腫瘤細(xì)胞的情況下，顆粒在2-6小時(shí)內(nèi)也能內(nèi)在化，其量要僅使(納米)顆粒緊密的細(xì)胞球的胞內(nèi)部分通過(guò)外部交流磁場(chǎng)在體內(nèi)加熱(到45-47℃)并失活。但是，發(fā)現(xiàn)在體內(nèi)這種(高)正電荷顆粒在組織內(nèi)分布非常差。與此對(duì)照，中性或負(fù)電性顆粒在組織內(nèi)的分布要好得多但輸入細(xì)胞卻欠佳并且主要被RES轉(zhuǎn)移掉。例如在葡聚糖涂覆磁鐵礦型顆粒方面的研究已經(jīng)表明，葡聚糖能內(nèi)生地降解并由此阻止腫瘤細(xì)胞內(nèi)的最佳能量吸收。此外，本發(fā)明的發(fā)明者們還發(fā)現(xiàn)即使磁鐵礦型顆粒具有正電荷的涂層(例如基于氧基硅烷)也不會(huì)內(nèi)生降解，它們?cè)诮M織內(nèi)顯示的分布很差。因此，要求具有有用的顆粒，這種顆粒是結(jié)合剛才提到的兩種(磁鐵礦型)顆粒的性能，即，一方面在腫瘤組織內(nèi)表明非常好的分布，另一方面還能通過(guò)腫瘤細(xì)胞很好的摻入。
根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)這種顆粒能夠獲得，即通過(guò)提供至少具有兩層外殼(涂層)的含氧化鐵芯(優(yōu)選超順磁性的)，緊靠芯的殼具有許多正電荷的官能團(tuán)，它使這種包裹的含氧化鐵的芯易于摻入腫瘤細(xì)胞的里面，另外所述內(nèi)殼以這樣低的速度被(腫瘤)組織降解，致使被所述殼包裝的芯有足夠的時(shí)間粘附到細(xì)胞表面上(例如，通過(guò)細(xì)胞表面上的所述正電荷基團(tuán)和負(fù)電荷基團(tuán)之間的靜電作用)并隨后摻入細(xì)胞的內(nèi)部。與此對(duì)比，外殼(多層)是由這樣一類物質(zhì)組成，該類物質(zhì)分別屏蔽(掩蔽)或補(bǔ)償，甚至過(guò)補(bǔ)償在下面的內(nèi)殼的正電荷基團(tuán)(例如通過(guò)帶負(fù)電荷官能團(tuán))，致使具有所述外殼(多層)的納米級(jí)顆粒似乎具有總的中性或負(fù)電性。此外，如果將它們以點(diǎn)狀注入組織(例如，以磁流體形式)外殼(多層)以(明顯)高于最內(nèi)層的速度被體組織降解，但所述速度仍然低到足夠使顆粒有足夠的時(shí)間將其本身分布在組織內(nèi)。在所述外殼(多層)降解的過(guò)程中，鄰接芯的殼逐漸被暴露。其結(jié)果，涂覆的芯由于外殼(多層)(從外部看呈電中性或負(fù)電荷)開(kāi)始就均勻地分布在組織內(nèi)而且基于其分布它們也易于輸入腫瘤細(xì)胞的內(nèi)部(并且首先分別與其表面結(jié)合)，原因在于通過(guò)外殼(多層)的生物降解而使最里面殼體被暴露。
因此，本發(fā)明涉及納米級(jí)顆粒，它具有含氧化鐵芯(它是鐵的、在鐵的或優(yōu)選超順磁性的)和至少兩層包裹所述芯的殼，靠近芯的(最內(nèi)層)殼是涂層，以其能形成陽(yáng)離子基團(tuán)的基團(tuán)為特征并且通過(guò)人體或動(dòng)物體組織以如此低的速度降解以致被所述涂層包圍的芯與細(xì)胞表面結(jié)合并使所述芯可摻入細(xì)胞內(nèi)部，而外殼(多層)是由具有中性和/或陰離子基團(tuán)的物質(zhì)組成，從外面，它使納米級(jí)顆粒呈中性的或負(fù)電荷并且通過(guò)人體或動(dòng)物體組織以高于最里面殼的速度但仍然是足夠低速進(jìn)行降解，直到暴露下面的殼(多層)，所述低速足以保證所述納米級(jí)顆粒能充分分布于已以點(diǎn)狀滲入的體組織內(nèi)。
優(yōu)選用于芯的物質(zhì)有純氧化鐵，尤其是磁鐵礦型或磁赤鐵礦型(γ-Fe2O3)?？捎糜诒景l(fā)明的芯的其它物質(zhì)的實(shí)例是其它純鐵的氧化物但也可以是含鐵的混合氧化物，例如那些通式為Me(II)Fe2O4的氧化物，式中Me(II)優(yōu)選是Zn、Cu、Co、Ni或Mn(在Me(II)＝Fe時(shí)結(jié)果是磁鐵礦型)。此外與上述金屬不同的一些金屬也可存在于芯中，例如堿土金屬如Ca和Mg。一般說(shuō)來(lái)，在用于芯的物質(zhì)中的不同于鐵原子的金屬原子濃度優(yōu)選不高于70，尤其是不高于35金屬原子％。然而，優(yōu)選方案是所述氧化鐵顆粒是純氧化鐵顆粒并且特別是那些含有Fe(III)和Fe(II)的氧化鐵，優(yōu)選的Fe(II)/Fe(III)比例范圍在1/1-1/3。
用于本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中的術(shù)語(yǔ)“納米級(jí)顆粒”，指的是具有平均粒徑不大于100nm，優(yōu)選不大于50nm，特別是不大于30nm的顆粒。按本發(fā)明所述納米級(jí)顆粒優(yōu)選具有平均粒徑為1-40nm，更好的是3-30nm，不大于30mn的粒徑的通常是超順磁性的先決條件。
本發(fā)明納米級(jí)顆粒的芯特別優(yōu)選的方案是包括(超順磁性的)磁鐵礦型、磁赤鐵礦型或其化學(xué)計(jì)量的中間形式。
本發(fā)明的納米級(jí)顆粒通常只有兩層殼體。然而，還有可能提供一個(gè)以上的外殼，例如，由不同物質(zhì)構(gòu)成的兩層殼體。
暴露的最里面的殼體(緊靠著芯)是一個(gè)涂層，它以較低的速度通過(guò)人或動(dòng)物體組織(尤其是腫瘤組織)降解并且分別具有陽(yáng)離子基團(tuán)或能形成陽(yáng)離子基團(tuán)的基團(tuán)。通常所述基團(tuán)是由(帶正電荷的)氨基組成的，盡管按照本發(fā)明，其他正電荷或可充電的基團(tuán)也同樣可以使用。
對(duì)本發(fā)明納米級(jí)顆粒芯可以以任何方式并且以本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式提供最里面的殼體。然而，必須保證最里面殼體能以足夠低的速率在組織(腫瘤)內(nèi)部降解，以使顆粒粘附在細(xì)胞表面上并且使顆粒輸入細(xì)胞(優(yōu)選腫瘤細(xì)胞)內(nèi)，另外還要保證所述最里面的殼體具有一些，優(yōu)選是盡可能多的陽(yáng)離子基團(tuán)。通常最里面的殼體具有平均至少50，優(yōu)選至少100和特別至少500個(gè)陽(yáng)離子基團(tuán)(例如，帶正電荷的氨基)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，通過(guò)使用單體氨基硅烷如3-氨基丙基三乙氧基硅烷、2-氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基甲硅烷基丙基二亞乙基三胺和N-(6-氨基己基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷可提供涂層。優(yōu)選的是所述硅烷用已知方法施加在所述芯上并且然后經(jīng)過(guò)縮聚作用的處理以達(dá)到高穩(wěn)定性。適合用于所述目的的方法描述在例如DE-A-19614136中。相應(yīng)的公開(kāi)內(nèi)容明顯地涉及本發(fā)明。適于供給的另一方法是包圍含氧化鐵的芯，提供具有陽(yáng)離子基團(tuán)的最內(nèi)層的殼體。這可引自例如DE-A-19515820。當(dāng)然別的方法也可同樣用于所述的。
根據(jù)本發(fā)明可在所述最里面的殼體上提供一個(gè)或多個(gè)(優(yōu)選一個(gè))外殼。在下面討論中，假定只有一個(gè)外殼。若要求一個(gè)以上的外殼，可用類似的方法提供另外的一些殼。
正如早已闡述的，外殼用于使具有所述內(nèi)殼的含氧化鐵芯在腫瘤組織內(nèi)達(dá)到良好的分布，要求所述外殼在用作暴露其下面最里面殼的目的后要進(jìn)行生物降解(即通過(guò)組織)，這樣就可分別順利地?fù)饺爰?xì)胞內(nèi)部并且與細(xì)胞表面結(jié)合。外殼是由沒(méi)有正電荷的官能基團(tuán)所構(gòu)成，但相反優(yōu)選是具有負(fù)電荷的官能基團(tuán)，以便從外部使所述納米級(jí)顆粒呈現(xiàn)總體中性電荷(或借助于顆粒內(nèi)部正電荷的屏蔽(掩蔽)和/或由例如可提供羧基的負(fù)電荷而中和)或者甚至是負(fù)電荷(例如由于過(guò)量的負(fù)電荷的基團(tuán))。按本發(fā)明為了所述目的可以使用例如易于(快速)生物降解的聚合物，該聚合物特性基團(tuán)適于偶合到下面的殼體(尤其是最里面的殼)的基團(tuán)，例如基于α-羥基羧酸(例如聚乳酸、聚乙醇酸和所述酸的共聚物)的(共)聚合物或多酸(例如癸二酸)。使用任何改性的、自然存在的物質(zhì)，尤其是生物聚合物，對(duì)于所述目的都是特別優(yōu)選的。在生物聚合物中，可以舉出如烴類(糖)，尤其是葡聚糖。為了在所述中性分子中產(chǎn)生負(fù)電荷的基團(tuán)，可使用例如弱氧化劑，它能轉(zhuǎn)化部分羥基或醛官能度為(帶負(fù)電荷的)羧基。
然而，必須強(qiáng)調(diào)，在合成外涂層時(shí)，不限于烴類或者上面列舉的其他物質(zhì)，但相反，任何其它天然存在的或合成物質(zhì)都可以使用，只要它們能分別滿足生物降解性(例如酶催法)和電荷或電荷掩蔽諸項(xiàng)所要求的條件。
可以按本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式使外層偶聯(lián)到內(nèi)層(或下面的層)。偶聯(lián)可以是例如靜電型、共價(jià)型或配位型。在共價(jià)的相互作用情況中，例如可使用常規(guī)的有機(jī)化學(xué)的成鍵反應(yīng)，例如酯形成、酰胺形成和亞胺形成。例如有可能使最里面殼的部分或全部氨基與用于合成外殼(多層)的相應(yīng)物質(zhì)的羧基或醛基反應(yīng)，由此使所述氨基在形成(聚-)酰胺或亞胺時(shí)被消耗(屏蔽的)。然后通過(guò)所述鍵的裂解(例如酶催的)可進(jìn)行外殼(多層)的生物降解，由此同時(shí)產(chǎn)生所述氨基。
盡管本發(fā)明納米級(jí)顆粒的基本要素是(i)含氧化鐵的芯，(ii)其暴露狀態(tài)的內(nèi)層是帶正電荷并且在較低速率下降解和(iii)外殼是以較高速率生物降解并從外面使納米級(jí)顆粒呈總的中性或負(fù)電荷，但本發(fā)明顆粒仍可含有其它的、另外成分。在本文中特別可列舉的一些物質(zhì)，它們通過(guò)本發(fā)明的顆粒被輸入細(xì)胞(優(yōu)選腫瘤細(xì)胞)內(nèi)部以加強(qiáng)通過(guò)交流磁場(chǎng)激發(fā)的芯的作用或?qū)崿F(xiàn)其獨(dú)立功能。這種物質(zhì)優(yōu)選經(jīng)共價(jià)鍵或靜電相互作用而與內(nèi)殼偶合(優(yōu)選在外殼(多層)合成之前)。這可按照與外殼和內(nèi)殼連接情況相同的機(jī)理而實(shí)現(xiàn)的。例如，在使用氨基硅烷作為構(gòu)成內(nèi)殼化合物時(shí)，所存在的部分氨基能用于連接這種化合物。但是，在仍然必須保留足夠數(shù)量氨基(外殼降解后)的情況下，以保證含氧化鐵芯順利地輸入細(xì)胞內(nèi)部。通常用于其它物質(zhì)輸入細(xì)胞內(nèi)部所消耗的存在氨基不超過(guò)10％。然而，還有可能以交換或累積方式使用不同于氨基硅烷的硅烷且具有不同的用于內(nèi)殼合成的官能團(tuán)，還有可能接著利用所述不同的官能團(tuán)使其它物質(zhì)和/或外殼連接內(nèi)殼。其它官能團(tuán)的實(shí)例是例如當(dāng)它們通過(guò)例如具有(甲基)丙烯酸基團(tuán)或環(huán)氧基的硅烷提供時(shí)是不飽和鍵或環(huán)氧基。
按本發(fā)明特別優(yōu)選的是連接內(nèi)殼物質(zhì)，因?yàn)閮H在本發(fā)明顆粒的含氧化鐵芯通過(guò)交流磁場(chǎng)的激發(fā)產(chǎn)生輕微提高的溫度下，才會(huì)變得十分有效，例如熱敏化學(xué)療劑(抑制細(xì)胞生長(zhǎng)劑、熱敏劑如阿霉素、蛋白質(zhì)等)。若例如熱敏劑是連結(jié)到最內(nèi)層殼(例如經(jīng)氨基)時(shí)，相應(yīng)的熱敏劑分子僅在外殼(例如葡聚糖的)降解后在熱產(chǎn)生時(shí)(通過(guò)交流磁場(chǎng))才能變成反應(yīng)性的。
為了達(dá)到最佳結(jié)果，例如在腫瘤治療中，交流磁場(chǎng)施加器的激發(fā)頻率必須調(diào)到本發(fā)明納米顆粒的大小，以達(dá)到最大能量產(chǎn)率。由于顆粒懸浮體在腫瘤組織內(nèi)的均勻分布，按長(zhǎng)度僅數(shù)微米的空間能橋接于由基團(tuán)療法已知的所謂“旁觀者”效應(yīng)，一方面通過(guò)熱的產(chǎn)生而另一方面通過(guò)熱敏劑的效應(yīng)，尤其是通過(guò)交流磁場(chǎng)激發(fā)數(shù)次，最終的結(jié)果是整個(gè)的腫瘤組織被破壞。
離開(kāi)腫瘤組織的顆粒通過(guò)毛細(xì)管和淋巴系轉(zhuǎn)移進(jìn)入血流中，并從這里進(jìn)入肝和脾。在所述器官內(nèi)，產(chǎn)生顆粒生物降解到芯(通常分別為氧化鐵和鐵離子)，結(jié)果一方面使芯排泄而另一方面也成為再吸收并進(jìn)入體內(nèi)的鐵庫(kù)。若在磁流體的病灶內(nèi)的應(yīng)用和由交流磁場(chǎng)激發(fā)之間存在至少0.5-2小時(shí)的時(shí)間間隔，則腫瘤本身的周?chē)h(huán)境就能“清除”磁顆粒本身，致使在交流場(chǎng)激發(fā)的過(guò)程中確定僅有損傷部位受熱，而周?chē)母浇鼌^(qū)域不會(huì)受熱。
與高分子量物質(zhì)相反，納米級(jí)顆粒不離開(kāi)其進(jìn)入的組織，而匯集在組織的小間隙內(nèi)。在使用的過(guò)程中只有通過(guò)已穿孔的容器能把它們送出。另一方面，高分子量物質(zhì)由于擴(kuò)散和腫瘤壓力或因生物降解失活而早已離開(kāi)組織。所述過(guò)程不能和本發(fā)明的納米顆粒發(fā)生，因?yàn)橐环矫嫠鼈円呀?jīng)小到足以穿透組織的小間隙(對(duì)μm級(jí)顆粒子，例如脂質(zhì)體是不可能的)而另一方面，大于分子，因此不能經(jīng)擴(kuò)散和毛細(xì)管壓力而離開(kāi)組織。而且，在沒(méi)有交流磁場(chǎng)時(shí)，納米級(jí)顆粒缺乏滲透活性而難以影響腫瘤的生長(zhǎng)，這一點(diǎn)對(duì)在腫瘤組織內(nèi)的顆粒的最佳分布是絕對(duì)必要的。
若早期載有的原生腫瘤是有效的，則顆粒通過(guò)腫瘤細(xì)胞會(huì)大量摻入并且以后還能經(jīng)親代細(xì)胞質(zhì)以50％的概率轉(zhuǎn)移至子代細(xì)胞。這樣，如果離腫瘤更遠(yuǎn)的外界和轉(zhuǎn)移范圍的已知位點(diǎn)，分別經(jīng)過(guò)交流磁場(chǎng)的處理，則遠(yuǎn)離原生腫瘤的各個(gè)腫瘤細(xì)胞將同樣受到處理的影響。尤其是有影響的淋巴結(jié)的治療較化學(xué)療法能更選擇性地進(jìn)行。在隨后使用交流磁場(chǎng)的危險(xiǎn)位點(diǎn)上，通過(guò)靜磁場(chǎng)梯度的另外作用甚至可提高擊中載有腫瘤細(xì)胞的數(shù)目。
如上面已指出的，熱敏劑和/或抑制細(xì)胞生長(zhǎng)劑是優(yōu)選結(jié)合到本發(fā)明的納米級(jí)顆粒上，(尤其是其內(nèi)殼)。只有磁性顆粒與交流磁場(chǎng)磁偶合和由此產(chǎn)生熱量的增加，會(huì)導(dǎo)致活化作用或釋放具有細(xì)胞溶解作用的物質(zhì)，該物質(zhì)(優(yōu)選)結(jié)合到本發(fā)明的顆粒上。
由于兩段病灶內(nèi)應(yīng)用，所以沒(méi)有必要選擇累積。除了常規(guī)檢驗(yàn)過(guò)程中所測(cè)定損傷的準(zhǔn)確位置可用以定位方式或通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)(機(jī)器人技術(shù))進(jìn)行的磁流體滲入任意小(或較大的)尺寸的靶區(qū)也是足夠的。
與靜磁場(chǎng)梯度的結(jié)合允許一種部位選擇的化學(xué)栓塞(Chemoembolization)，因?yàn)椴粌H優(yōu)選通過(guò)加熱活化存在于本發(fā)明顆粒上的抑制細(xì)胞劑，而且還可使顆粒逆聚集而因此通過(guò)靜磁場(chǎng)可引起選擇性栓塞(embolization)。
除了腫瘤治療外，本發(fā)明的納米級(jí)顆粒(任選無(wú)外殼)另外的用途是熱誘導(dǎo)溶解任何定位在區(qū)域中的凝結(jié)的微毛細(xì)管(血栓)，這通過(guò)外科是達(dá)不到的，并連續(xù)溶解冠狀血管中的血栓。例如在熱作用下呈現(xiàn)增加活性高達(dá)10倍或者僅在加熱時(shí)才能成為活性的溶血栓酶，當(dāng)用于所述目的時(shí)可分別與本發(fā)明顆粒的內(nèi)殼偶合。在直接鄰接阻塞處血管的動(dòng)脈內(nèi)穿刺后，顆粒將自動(dòng)轉(zhuǎn)移至“充血點(diǎn)”(例如在MRT控制下)。直徑例如0.5mm的光導(dǎo)纖維溫度探針用血管造影術(shù)方法引入并且在鄰近充血點(diǎn)測(cè)量溫度同時(shí)再次通過(guò)外部使用交流磁場(chǎng)，引起微小的局部加熱以及所述蛋白溶解酶的活化。在準(zhǔn)確應(yīng)用磁流體和MRT控制的情況下，在原理上溫度測(cè)量甚至可以省去，基于所施加的磁流體量和已知場(chǎng)強(qiáng)度和頻率，已能以較高準(zhǔn)確度測(cè)定預(yù)期的能量吸收。在約6-8小時(shí)的間隔內(nèi)可重新施加磁場(chǎng)。在沒(méi)有激發(fā)的時(shí)間間隔內(nèi)，身體有機(jī)會(huì)部分轉(zhuǎn)移掉細(xì)胞碎片直到最后由身體本身支承，除去堵塞。由于本發(fā)明顆粒的尺寸小，所述顆粒的遷移通過(guò)心室和血管的要求不高。最終顆粒通過(guò)RES再次到達(dá)肝和脾。
除了傳統(tǒng)的溫度高達(dá)46/47℃的高溫外，還可用本發(fā)明的納米級(jí)顆粒，進(jìn)行熱切除(Thermoablation)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的情況，部分用于外科的主要間隙激光系統(tǒng)可用于熱切除的目的。該方法最大的缺點(diǎn)是微導(dǎo)管引導(dǎo)的光導(dǎo)纖維激光裝置的高侵入性(invasivity)以及難以控制靶體積的膨脹。本發(fā)明的納米級(jí)顆粒能以低創(chuàng)傷方式用于該目的，在MRT輔助累積顆粒懸浮體于靶區(qū)域后，在交流場(chǎng)的較高振幅下，還可均勻地產(chǎn)生50℃以上的溫度。溫度控制例如可通過(guò)直徑低于0.5mm的特細(xì)的光導(dǎo)纖維探針來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣的能量吸收是非侵入性的。
權(quán)利要求
1.納米級(jí)顆粒，具有含氧化鐵的芯和包圍所述芯的至少兩層殼，鄰接芯的(最里面)殼是涂層，其特征是有能形成陽(yáng)離子的基團(tuán)且能通過(guò)人或動(dòng)物體組織以這樣一種低速度降解，致使被所述涂層包圍的芯與細(xì)胞表面結(jié)合并使所述芯摻入細(xì)胞內(nèi)部，其外殼(多層)是由具有中性和/或陰離子基團(tuán)組成，從外面，使納米級(jí)顆粒呈中性或帶負(fù)電荷的，并且可通過(guò)人或動(dòng)物體組織降解以高于最里面殼的速度暴露下面的殼(多層)但是其速度仍然是低的，足以保證所述納米級(jí)顆粒充分地分布在體組織內(nèi)，同時(shí)點(diǎn)狀滲入體組織。
2.按權(quán)利要求1所述的納米級(jí)顆粒，其中芯包括磁鐵礦型、磁赤鐵礦型或其化學(xué)計(jì)量的中間體形式。
3.按權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述納米級(jí)顆粒，其中芯的平均粒徑為1-40nm，優(yōu)選3-30nm。
4.按權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述納米級(jí)顆粒，其中芯是超順磁性的。
5.按權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述納米級(jí)顆粒，其中所述芯被兩層殼所包圍。
6.按權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述納米級(jí)顆粒，其中最內(nèi)層的殼是以氨基為特征。
7.按權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述納米級(jí)顆粒，其中最內(nèi)層的殼是由(水解的)可縮聚的硅烷，特別是氨基硅烷衍生的。
8.按權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述納米級(jí)顆粒，其中最內(nèi)層的殼平均具有至少50個(gè)，優(yōu)選至少100個(gè)帶正電荷的基團(tuán)。
9.按權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的納米級(jí)顆粒，其中外殼(多層)包含任意改性的、自然界存在的物質(zhì)，特別是生物聚合物。
10.按權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的納米級(jí)顆粒，其中外殼(多層)包含任意改性的烴類，特別是葡聚糖。
11.按權(quán)利要求10所述的納米級(jí)顆粒，其中所述烴類是由羧基改性的。
12.按權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的納米級(jí)顆粒，其中一種或多種藥理活性物質(zhì)，優(yōu)先選自熱敏劑和熱敏化療劑，是與最內(nèi)層的殼連接。
13.用于導(dǎo)入人或動(dòng)物體的磁流體，含有權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的納米級(jí)顆粒。
14.按權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的納米級(jí)顆粒的應(yīng)用，適于制造通過(guò)高溫的腫瘤治療用的磁流體。
15.按權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的納米級(jí)顆粒的應(yīng)用，適于制造熱誘導(dǎo)溶解微毛細(xì)管(血栓)用的磁流體。
16.按權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的納米級(jí)顆粒的應(yīng)用，適于制造熱切除用的磁流體。
17.均勻分布和/或局部性/區(qū)域性提高濃縮和/或減少在生物組織中洗出的納米級(jí)顆粒或偶合到所述納米級(jí)顆粒的物質(zhì)，其中所述納米級(jí)顆粒是按權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述顆粒和所述顆粒被暴露于交流磁場(chǎng)一次或數(shù)次。
18.按權(quán)利要求17所述的方法，其中所述偶聯(lián)到納米級(jí)顆粒的物質(zhì)選自化療劑和同位素。
全文摘要
本發(fā)明涉及特別適用于通過(guò)高溫治療腫瘤的納米級(jí)顆粒。所述顆粒包含(優(yōu)選超順磁性的)含氧化鐵芯和包圍所述芯的至少兩層殼。鄰接芯的(最內(nèi)層)殼是被膜,它含有能形成陽(yáng)離子基團(tuán)和為人或動(dòng)物組織以這樣一種慢速破壞的基團(tuán),以致可使被所述被膜包圍的芯與細(xì)胞表面結(jié)合和/或吸收所述芯進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。外殼(多層)由具有中性和/或陰離子基團(tuán)的物質(zhì)構(gòu)成,它能使納米級(jí)顆粒子從外面是具有中性或負(fù)電荷并能被人或動(dòng)物組織以較最里面殼更迅速地破壞－這樣使下面殼暴露－但速度仍是足夠的慢以致能保證納米級(jí)顆粒適當(dāng)?shù)卦谔囟c(diǎn)中分布在滲有相同顆粒的組織中。
文檔編號(hào)A61K9/16GK1260724SQ98806301
公開(kāi)日2000年7月19日 申請(qǐng)日期1998年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月20日
發(fā)明者克里斯托弗·萊斯尼亞克, 托馬斯·希斯特爾, 赫爾穆特·施米特, 安德烈亞斯·喬丹 申請(qǐng)人:新材料公共服務(wù)公司研究所