專利名稱：納米顆粒、制備納米顆粒和使用納米顆粒進行細胞標(biāo)記的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
公開的主題內(nèi)容總體上涉及納米顆粒、制備納米顆粒和細胞標(biāo)記的方法。
背景技術(shù)：
超順磁性氧化鐵(SPIO)是MRI造影劑，通常以納米顆粒形式用于干細胞標(biāo)記的 用途。這種納米顆?？梢杂闷暇厶沁M行包被并且可在臨床上用于細胞內(nèi)標(biāo)記。于2003年 1月2日提交的、發(fā)明人為Gaw和Jowphson的PCT/US03/00051描述了胺官能化的超順磁 性納米顆粒和用葡聚糖包被納米顆粒。于2005年12月觀日公布的Persoons等的英國專 利第GBM15374號描述了將納米顆粒用于遞送生物活性物質(zhì)。Chunfu Zhang等于2006年 11月30日在美國化學(xué)會雜志(American Chemical Society)發(fā)表的題目為“Silica-and Alkoxysilane-Coated Ultrasmall Superparamagnetic Iron Oxide nanoparticles :A Promising Tool To Label Cells for Magnetic Resonance Imaging( 二氧化娃禾口燒氧 基硅烷包被的超小超順磁性氧化鐵納米顆粒用于核磁共振成像標(biāo)記細胞的有前景的工 具)”的文獻描述了將二氧化硅包被的納米顆粒用于細胞標(biāo)記。發(fā)明概述本公開提供的SPIO納米顆?？梢赃m用于標(biāo)記細胞。在實施方案中，該納米顆?？?以包含氧化鐵核心，可以包含包被并可以被官能化。多面體超順磁性納米顆粒包含金屬氧化物。在實施方案中，該多面體超順磁性納米顆?？梢跃哂羞x自以下的形狀簡單立方 的、體心立方的、面心立方的、簡單四方的、體心四方的、簡單正交的、體心正交的、單面心正 交的、多面心正交的、簡單單斜的、單面心單斜的、簡單三斜的、單面心六方的、以及斜方六 面體、單面、平行面、雙面、雙半面、棱柱、棱錐、雙棱錐、偏方三八面體、偏三角面體、菱面體 和四面體。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的超順磁性納米顆粒，其中金屬選自 鈷、鈦、錳、鎂、鎳、銅、鋅、釩、金、鈀、鉬和鐵。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的超順磁性納米顆粒，其中所述納米顆 粒被包被并且所述包被包含選自以下的材料二氧化硅、葡聚糖、聚乙二醇、聚乳酸、聚乙醇 酸、聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)、羥磷灰石、層狀雙氫氧化物和藻酸鹽。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的超順磁性納米顆粒，其中用選自以下 的官能性基團將所述納米顆粒官能化胺、銨、烷基胺、二烷基胺、酰胺、羥基、醚、羧基、酯、 巰基、硫醚、烯和炔。
在實施方案中，公開了任何其它實施方案的超順磁性納米顆粒，其中所述納米顆 粒通過包括將超順磁性金屬氧化物加熱至高于50°C、80°C、100°C、120°C、140°C、160°C、 180200或高于200°C的溫度以上的方法制備。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的納米顆粒，其中所述納米顆粒包含超 順磁性氧化鐵。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的納米顆粒，其中該納米顆粒基本上是 立方體。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的納米顆粒，其中所述納米顆粒的直徑 范圍選自以下約Inm-約500nm、約Inm-約300nm、約Inm-約150nm、約Inm-約50nm、約 Inm-約 IOnmjA 3nm-約 IOnm 和約 5nm-約 8nm。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的納米顆粒，其中所述納米顆粒的直徑 為約3nm-約10nm。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的納米顆粒，其中所述金屬氧化物被包 含在核心中并且其中所述納米顆粒還包含與所述核心相聯(lián)的二氧化硅包被。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的納米顆粒，其中所述納米顆粒具有許 多反應(yīng)性伯胺基。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的納米顆粒，其中所述金屬氧化物被包 含在核心中并且其中所述納米顆粒還包含與所述核心相聯(lián)的二氧化硅包被。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的納米顆粒，其中所述納米顆粒具有許 多反應(yīng)性伯胺基。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的納米顆粒，其中所述納米顆粒與基團 綴合，所述基團包含選自以下的分子核酸、蛋白、抗體、凝集素、碳水化合物、抗生素、藥物、 抗癌藥和傷口愈合藥物。在實施方案中，公開了合成多面體超順磁性金屬氧化物納米顆粒的方法，所述方 法包括下述步驟制備超順磁性金屬氧化物的無定形納米顆粒并將所述無定形納米顆粒加 熱至大于約100°c，持續(xù)約8小時以上。在實施方案中，公開了合成多面體超順磁性金屬氧化物納米顆粒的方法，所述方 法包括下述步驟制備超順磁性金屬氧化物的無定形納米顆粒并將所述無定形納米顆粒高 壓滅菌。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，其中所述納米顆粒具有選自以 下的形狀簡單立方的、體心立方的、面心立方的、簡單四方的、體心四方的、簡單正交的、體 心正交的、單面心正交的、多面心正交的、簡單單斜的、單面心單斜的、簡單三斜的、單面心 六方的、以及斜方六面體、單面、平行面、雙面、雙半面、棱柱、棱錐、雙棱錐、偏方三八面體、 偏三角面體、菱面體和四面體。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，其中所述金屬選自鈷、鈦、錳、 鎂、鎳、銅、鋅、釩、金、鈀、鉬和鐵。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，所述方法還包括用材料包被所 述納米顆粒，所述材料包含選自以下的成分二氧化硅、葡聚糖、聚乙二醇、聚乳酸、聚乙醇 酸、聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)、羥磷灰石、層狀雙氫氧化物和藻酸鹽。
在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，所述方法還包括用選自以下的 官能性基團將所述納米顆粒官能化胺、銨、烷基胺、二烷基胺、酰胺、羥基、醚、羧基、酯、巰 基、硫醚、烯和炔。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，所述方法還包括將第一金屬離 子和第二金屬離子的混合物共沉淀來制備所述無定形納米顆粒。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，所述方法包括在壓力下將所述 沉淀物加熱至至少約100°c并持續(xù)至少約10小時。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，其中所述第一金屬離子和第二 金屬離子是相同金屬的不同價態(tài)。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，其中第一金屬離子是!^e(II)離 子并且所述第二金屬離子是狗(III)離子。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，所述方法還包括用二氧化硅包 被所述納米顆粒。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，所述方法還包括用胺基包被所 述納米顆粒。包含聯(lián)合了藥學(xué)可接受的載體的納米顆粒的藥物組合物。標(biāo)記細胞的方法，包括(a)用多面體超順磁性納米顆粒標(biāo)記細胞；和(b)檢測所述納米顆粒。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，其中所述納米顆粒具有選自以 下的形狀簡單立方的、體心立方的、面心立方的、簡單四方的、體心四方的、簡單正交的、體 心正交的、單面心正交的、多面心正交的、簡單單斜的、單面心單斜的、簡單三斜的、單面心 六方的、以及斜方六面體、單面、平行面、雙面、雙半面、棱柱、棱錐、雙棱錐、偏方三八面體、 偏三角面體、菱面體和四面體。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，其中所述金屬選自鈷、鈦、錳、 鎂、鎳、銅、鋅、釩、金、鈀、鉬和鐵。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，其中所述納米顆粒被包被并且 所述包被包含選自以下的材料二氧化硅、葡聚糖、聚乙二醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚N-異丙 基丙烯酰胺(PNIPAM)、羥磷灰石、層狀雙氫氧化物和藻酸鹽。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，其中用選自以下的官能性基團 將所述納米顆粒官能化胺、銨、烷基胺、二烷基胺、酰胺、羥基、醚、羧基、酯、巰基、硫醚、烯 和炔。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，其中所述納米顆粒包含超順磁 性氧化鐵核心和具有伯胺基的二氧化硅包被。在實施方案中公開了任何其它實施方案的方法，其中所述納米顆粒的直徑為約 lnm-25nm。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，其中所述細胞選自間充質(zhì)細 胞、干細胞、神經(jīng)細胞、肌肉細胞、惡性腫瘤細胞、干細胞、神經(jīng)細胞、腫瘤細胞、成骨細胞、骨 細胞、破骨細胞、成軟骨細胞、軟骨細胞、肌細胞、脂肪細胞、成纖維細胞、腱細胞、足細胞、球旁細胞、球內(nèi)系膜細胞/球外系膜細胞、腎近端小管刷狀緣細胞(Kidney proximal tubule brush border cell)、致密斑細胞、胃粘膜主細胞、壁細胞、杯狀細胞、帕內(nèi)特細胞(Paneth cell)、腸內(nèi)分泌細胞、腸嗜鉻細胞、APUD細胞、肝細胞、庫普弗細胞(Kupffer cell)、心肌細 胞、周細胞、肺細胞、I型肺細胞、II型肺細胞、克拉拉細胞、杯狀細胞、神經(jīng)膠質(zhì)細胞、星形 膠質(zhì)細胞、小膠質(zhì)細胞、甲狀腺上皮細胞、濾泡旁細胞、甲狀旁腺主細胞、嗜鉻細胞、淋巴B/ T T細胞、自然殺傷細胞、粒細胞、嗜堿性粒細胞、嗜酸性粒細胞、嗜中性粒細胞、多葉核嗜中 性粒細胞、單核細胞、巨噬細胞、紅細胞、網(wǎng)狀細胞、肥大細胞、凝血細胞、巨核細胞和樹突細 胞。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，其中所述細胞是哺乳動物體的 細胞。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的方法，其中所述方法包括選自以下的 步驟體內(nèi)標(biāo)記細胞，離體標(biāo)記細胞，將納米顆粒進行口服遞送、局部遞送、經(jīng)皮遞送、腹膜 內(nèi)遞送、眼內(nèi)遞送、顱內(nèi)遞送、腦室內(nèi)遞送、大腦內(nèi)遞送、陰道內(nèi)遞送、子宮內(nèi)遞送、鼻內(nèi)遞 送、直腸遞送、胃腸外遞送、皮下遞送、血管內(nèi)遞送，體內(nèi)觀察細胞，離體觀察細胞，定位納米 顆粒，用磁場定位納米顆粒和將含納米顆粒的細胞與不含納米顆粒的細胞分離。在實施方案中，治療需要治療的個體的方法，所述治療包括，給予所述個體聯(lián)合了 藥學(xué)可接受的實驗的任何其他實施方案的超順磁性納米顆粒，所述納米顆粒與治療上有效 的基團綴合。在實施方案中，公開了任何其它實施方案的超順磁性納米顆粒在制備藥物中的用 途。根據(jù)下文對所選的實施方案的詳細描述結(jié)合附圖，本文主題內(nèi)容的特征和優(yōu)勢將 更加清楚。應(yīng)當(dāng)認識到，可以在不同方面對本文所公開和要求保護的主題內(nèi)容進行改動，但 這不脫離本文權(quán)利要求的范圍。因此，附圖和描述應(yīng)當(dāng)認為在本質(zhì)上是說明性的，不是作為 限制性的，并且權(quán)利要求中給出本主題的全部范圍。附圖簡要說明圖IA是實施方案的納米顆粒的TEM視圖。圖IB是圖IA的納米顆粒的EDX譜。圖IC是圖IA的納米顆粒的XRD譜。圖ID是圖IA的納米顆粒的VSM譜。圖2A是間充質(zhì)干細胞群體中的納米顆粒分布的光學(xué)顯微鏡成像。圖2B是來自圖2中一部分的標(biāo)記的細胞的高倍視圖。圖3A是用實施方案的納米顆粒標(biāo)記的間充質(zhì)干細胞的4，200XTEM成像。圖;3B是用實施方案的納米顆粒標(biāo)記的間充質(zhì)干細胞的11，500XTEM成像。圖3C是用實施方案的納米顆粒標(biāo)記的間充質(zhì)干細胞的16，500XTEM成像。圖3D是用實施方案的納米顆粒標(biāo)記的間充質(zhì)干細胞的160，000ΧΤΕΜ成像。圖4A是未標(biāo)記的成骨分化的兔骨髓間充質(zhì)干細胞的100X光學(xué)顯微鏡成像。圖4B是用實施方案的納米顆粒標(biāo)記的成骨分化的兔骨髓間充質(zhì)干細胞的100X 光學(xué)顯微鏡成像。圖4C是未標(biāo)記的成脂分化的兔骨髓間充質(zhì)干細胞的200X光學(xué)顯微鏡成像。
圖4D是用實施方案的納米顆粒標(biāo)記的成脂分化的兔骨髓間充質(zhì)干細胞的200X 光學(xué)顯微鏡成像。圖4E是未標(biāo)記的成軟骨分化的兔骨髓間充質(zhì)干細胞的200X光學(xué)顯微鏡成像。圖4F是用實施方案的納米顆粒標(biāo)記的成軟骨分化的兔骨髓間充質(zhì)干細胞的 200 X光學(xué)顯微鏡成像。圖5A是用SPIO-SiA納米顆粒標(biāo)記的成團的間充質(zhì)干細胞的一系列梯度回波磁 共振成像。圖5B是SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記的成團的間充質(zhì)干細胞的一系列梯度回波磁 共振成像。圖6A是剛植入MSC后，兔腦矢狀面的T2W 2D自旋回波成像。圖6B是植入后8周，圖6A的兔腦矢狀面的T2W 3D veno-BOLD成像。圖7A是SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記的MSC植入腦中后2天，在2D梯度回波T2W 成像上產(chǎn)生的信號空白(signal void)。圖7B是MSC植入后12周獲取的與圖7A相同的視圖。圖8A是SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記的MSC植入左側(cè)豎脊肌中后2天，在2D梯度 回波T2W成像上產(chǎn)生的信號空白。圖8B是MSC植入后12周獲取的與圖8A相同的視圖。圖9A是用SPIO-SiO2-NH2標(biāo)記MSC后3周，MSC的光學(xué)顯微鏡視圖。圖9B與圖9A是相同的視圖，但顯示的是用PEG-6000包被的SPIO標(biāo)記后3周的 MSC。

圖10是SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記的MSC植入兔左側(cè)豎脊肌中后12周的顯微 鏡視圖。圖IOA是用SPIO-SiO2-NH2標(biāo)記MSC后3周，MSC的光學(xué)顯微鏡視圖。圖IOB是與圖IOA相同的視圖，但顯示的是用SPIO-SiO2-NH2標(biāo)記后3周的MSC。圖11是實施方案的納米顆粒(Fe3O4-NH2，無二氧化硅包被)的TEM視圖。圖12是實施方案的納米顆粒(Mr^e2O4-NH2,無二氧化硅包被)的TEM視圖。發(fā)明的詳細描述術(shù)語在本公開中，下述術(shù)語具有下文所述的含義。在本公開中，除非另作說明，說明書和權(quán)利要求書中所使用的所有表示數(shù)量或成 分、性質(zhì)的測量等的數(shù)值在所有情況下應(yīng)當(dāng)理解為用術(shù)語“約”進行修飾。因此，除非文中 說明不是約數(shù)或根據(jù)上下文必然不能為約數(shù)，本公開所示的數(shù)值參數(shù)是近似值，該近似值 可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員利用本公開的教導(dǎo)試圖獲得的所需性質(zhì)和測量和定量的誤差而 變化。并不是將等同物的教條的應(yīng)用限制到本權(quán)利要求的范圍，至少應(yīng)當(dāng)根據(jù)所報道的有 效位的數(shù)值并且通過應(yīng)用常規(guī)舍入方法來解釋每個數(shù)值參數(shù)。盡管闡明本公開的寬范圍數(shù) 值范圍和參數(shù)是近似值，但具體實例中所示的數(shù)值可以被寬泛地理解，但只能到符合本公 開的有效性以及所公開的和要求保護的主題內(nèi)容與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別的程度。在本公開中，詞語“包括”以其非限制性含義使用，表示包括該詞語后面的項，而不 排除未具體提及的項。不定冠詞“a”涉及的元件不排除存在多于一個的所述元件的可能性，除非文中明確要求有一個且僅有一個元件。在本公開中，通過端點表述的數(shù)值范圍包括該范圍內(nèi)所包含的所有數(shù)，其中包括 所有整數(shù)(whole number)，所有整數(shù)(Integer)和所有分數(shù)的中間值(例如，1_5包括1、 1. 5、2、2. 75,3,3. 80,4 和 5 等)。在本公開中，單數(shù)形式“a”、“an”和“the”包括復(fù)數(shù)形式，除非文中明確指示不包 括復(fù)數(shù)。因此，例如，當(dāng)涉及含有“化合物(a compound)”的組合物時，包括兩種或更多種化 合物的混合物。在本公開中，術(shù)語“或”通常以包括“和/或”的含義使用，除非文中明確指示不是 這樣。在本公開中，術(shù)語“包被(coat) ”、“包被(coating) ”、“包被(coated)，，或相似術(shù) 語是指部分地或全部地包圍或封裝納米顆粒的超順磁性核心的材料層。在實施方案中，所 述包被可以是或可以包含二氧化硅、葡聚糖、聚乙二醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚N-異丙基丙 烯酰胺(PNIPAM)、羥磷灰石、層狀雙氫氧化物和/或藻酸鹽。在實施方案中，所述包被可以 是二氧化硅包被以及可以包含包裹或部分包裹納米顆粒的磁性核心的二氧化硅層。二氧化 硅可以為任何形式，結(jié)晶的或無定形的，并且在實施方案中，其可以與其他化學(xué)品結(jié)合。在 實施方案中，可以用硅酸甲酯(TMOS)而不是硅酸乙酯(TEOS)處理金屬氧化物核心來實現(xiàn) 二氧化硅包被。對于二氧化硅包被的SPIO-SW2納米顆粒而言，可以使用TMO或TEOS。對 于胺和二氧化硅包被的SPIO-SiO2-NH2納米顆粒而言，可以使用氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙 基三甲氧基硅烷、氨丁基三乙氧基硅烷、氨丁基三甲氧基硅烷、氨戊基三乙氧基硅烷、氨戊 基三甲氧基硅烷和本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易選擇的任何其他的氨烷基三烷氧基硅烷。在本公開中，材料或結(jié)構(gòu)是“多面體的”或“結(jié)晶的”或是晶體形式等表述，包括可 以具有簡單、體心或面心形式的和規(guī)則與不規(guī)則形式的材料或結(jié)構(gòu)，并且包括簡單立方的、 體心立方的、面心立方的、簡單四方的、體心四方的、簡單正交的、體心正交的、單面心正交 的、多面心正交的、簡單單斜的、單面心單斜的、簡單三斜的、單面心六方的和斜方六面體晶 體和晶格，并且可以是單面、平行面、雙面、雙半面、棱柱、棱錐、雙棱錐、偏方三八面體、偏三 角面體、菱面體或四面體形式。在本公開中，材料采用或可以采用任何具體的晶體或多面體 結(jié)構(gòu)的形式的表述包括這樣的形式其本質(zhì)上采用這些結(jié)構(gòu)，但可以包括采用這些模型結(jié) 構(gòu)中的較小的偏差和不規(guī)則的情況。在本公開中，術(shù)語“晶體”表示具有特征性內(nèi)部結(jié)構(gòu)并且被基本上對稱排列的平面 包圍的固體，所述平面以明確的并且特征性的角度相交。在本公開中，術(shù)語“多面體”表示具有多個面的立體圖形。在本公開中，術(shù)語“沉淀(precipitate)或沉淀物(precipitate) ”表示通過試劑 的方法從溶液中制備固體物質(zhì)的過程，或由此制備的固體或材料并且包括在從溶液中的任 何沉降或分離之前溶液中的由此制備的物質(zhì)。在本公開中，除非本文明確需要，否則“鹽”表示可溶性鹽。應(yīng)當(dāng)理解到，用于超順 磁性納米顆粒和材料的沉淀合適的金屬鹽包括任何常規(guī)的金屬鹽。合適的鹽的非限制性常 見實例可以包括在不同的實施方案中可以使用的硫酸鹽、鹽酸鹽、磷酸鹽和硝酸鹽。在本公開中，當(dāng)表明金屬的價態(tài)形式或離子時，應(yīng)當(dāng)理解到，在實施方案中這可以 包含在鹽的形式中。因此，作為示例，F(xiàn)e(II)表示可以與任何合適的鹽陰離子化合的或鹽陰離子的化合形式的二價狗離子。在本公開中，納米顆粒表示具有磁性材料“核心”的材料，在某些實施方案中，所述 磁性材料“核心”可以被封裝在不同材料的外部包被層內(nèi)。在實施方案中，所述納米顆粒可 以在所述核心上或所述包被上具有相關(guān)的反應(yīng)性伯胺基或其它基團。這些基團可以用于隨 后的反應(yīng)，例如，用于連接生物分子。在連接生物分子之前，所述納米顆粒的總體尺寸小于 約lOOnm。所述納米顆?；蚣{米顆粒的核心的總體直徑可以為約Inm-lOOnm、約l-50nm、約 l-20nm、約 5_15nm、約 50_100nm 或可以大于約 1、5、10、20、50 或 IOOnm 或小于約 100,150, 100、50、40、30、20、10 或 5nm，或者總體直徑可以高至或大于約 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、 12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29 或 30nm。盡管寬范圍的尺 寸是可能的，但在具體的實施方案中，所述納米顆粒具有選自以下范圍的直徑約Inm-約 500nm、約 Inm-約 300nm、約 Inm-約 150nm、約 Inm-約 50nm、約 lnm-10nm、約 3nm-約 IOnm 禾口 約5nm-8nm。在實施方案中，平均納米顆粒尺寸(直徑)可以為約5-約15nm。在可選實施 方案中，所述納米顆粒的直徑可以為約1-2、2-4、5-7、8-10、10-12、12-15、16-18、18-21nm， 或直徑可以小于約Inm或大于約20nm?？梢酝ㄟ^原子力顯微鏡的激光散射或其它適合的技 術(shù)測定尺寸。當(dāng)本文使用術(shù)語“顆粒”時，應(yīng)當(dāng)理解到，除非文中明確說明，否則該術(shù)語是指本文 所定義的“納米顆?！辈⑶铱梢耘c“納米顆?！被Q使用。在實施方案中，所述納米顆?；蚣{米顆粒核心可以是單分散性的(每個納米顆粒 單一磁性材料晶體，所述磁性材料例如金屬氧化物，例如超順磁性氧化鐵)或多分散性的 (每個納米顆粒多個晶體，例如2、3或4或更多個)。所述金屬氧化物可以是或可以包含總 體直徑為約 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、 沈、27、觀、四或30nm或更大的晶體。在實施方案中，可以用廣泛的材料包被所述納米顆粒，所述材料包括但不限于反 應(yīng)性的、惰性的、兩性的、極性的和非極性的、生物活性材料或化學(xué)活性材料，并且在實施方 案中，可能的包被可以由下述物質(zhì)組成或包含下述物質(zhì)二氧化硅、葡聚糖、聚乙二醇、聚乳 酸、聚乙醇酸、藻酸鹽、聚N-異丙基丙烯酰胺(POTPAM)、羥磷灰石、層狀雙氫氧化物和藻酸 鹽。在其它的實施方案中，所述納米顆粒還可以包含造影劑或可以與造影劑相聯(lián)或綴合， 所述造影劑適于增強特定的檢測形式，例如用于MRI。在實施方案中，所述納米顆?？梢园?含超順磁性形式的氧化鐵。超順磁性氧化鐵是高磁性形式之一(磁鐵礦、非化學(xué)計量的磁 鐵礦、Y三氧化二鐵)，在0. 5Tesla和約300K時，其具有大于約30EMU/gm Fe的磁矩。當(dāng) 在一系列磁場強度下測量磁矩時，其表現(xiàn)出在強磁場下磁性飽和并且當(dāng)去除磁場時缺乏磁 頑。在實施方案中，納米顆?；蚣{米顆粒核心的磁性金屬氧化物可以包括鐵、鈷、鈦、錳、鎂、 鎳、銅、鋅、釩、金、鈀或鉬或可選擇的金屬，或以上一種或多種的混合物或包含以上一種或 多種的混合物。為了特定目的，在考慮到金屬的物理性質(zhì)、費用、毒性等后，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以容易地在這些金屬和金屬組合中作出選擇。在實施方案中，可以用醫(yī)療裝置將所述納 米顆粒遞送至生物體或組織或細胞，并且可以進行注射或可以通過導(dǎo)管或任何其它常規(guī)方 法口服施用、局部施用、經(jīng)皮施用、腹膜內(nèi)施用、眼內(nèi)施用、顱內(nèi)施用、腦室內(nèi)施用、大腦內(nèi)施 用、陰道內(nèi)施用、子宮內(nèi)施用、口服施用、鼻內(nèi)施用、直腸施用或胃腸外施用(例如靜脈內(nèi)、 脊柱內(nèi)、皮下或肌肉內(nèi))、皮下施用、血管內(nèi)施用。在實施方案中，可以用醫(yī)療裝置將所述納米顆?；蛴闷錁?biāo)記的細胞遞送至生物體或組織或細胞，并且可以通過導(dǎo)管或任何其它常規(guī) 方法進行胃腸外注射、皮下注射、血管內(nèi)注射。在可選擇的實施方案中，使用本領(lǐng)域技術(shù)人 員容易理解和實施的一系列常規(guī)方法，可以全身遞送或局部遞送所述納米顆粒或用其標(biāo)記 的細胞，或可以將其遞送限制于特定范圍的細胞類型或特性。在實施方案中，所述納米顆粒 的遞送可以包括或可以是通過內(nèi)部或外部施加的磁場進行引導(dǎo)或定位。在實施方案中，可 以使用諸如表面修飾的各種技術(shù)將所述納米顆粒制成或使之成為水溶性的。本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)容易理解和實施對納米顆粒的一系列修飾，例如用分子或聚合物或可生物降解的聚 合物對個體納米顆粒進行額外的封裝和用所需的官能性基團使該納米顆粒官能化，所述可 生物降解的聚合物諸如聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、PLGA (PLA-co-PGA)、聚N-異丙基丙 烯酰胺(PNIPAM)、葡聚糖、羥磷灰石、層狀雙氫氧化物和藻酸鹽。在本公開中，將納米顆?！肮倌芑钡谋硎霰硎舅黾{米顆粒(有或無包被)經(jīng)過 處理而攜帶官能性基團，在實施方案中，這些官能性基團可以是或可以包括胺、銨、烷基胺、 二烷基胺、酰胺、羥基、醚、羧基、酯、巰基、硫醚、烯、炔、NH2、N+HS、NHR、NR2、C (0) NHR、OH、OR、 C00H、C00R、SH、SR、C = CH2、C = CHR、C = CR2^C = CH, C = CR、芳香族(其中 R =包括直 烷基鏈和分支烷基鏈、環(huán)結(jié)構(gòu)及上述組合)。在本公開中，術(shù)語納米顆粒的“綴合(conjugate) ”或“綴合(conjugation) ”或相 似術(shù)語表示所述納米顆粒與化學(xué)品或材料的連接，并且術(shù)語“生物綴合(bioconjugate) ”或 “生物綴合(bioconjugation)”或相似術(shù)語表示所述納米顆粒與化學(xué)品、分子、復(fù)合物、結(jié) 構(gòu)、生物分子、生物活性化學(xué)品等綴合。在實施方案中，為了特定目的，所述納米顆?？梢耘c 一系列藥物、化學(xué)品或材料綴合，并且在具體實施方案中，被綴合的藥物可以包括抗癌藥。 合適的生物分子可以包括但不限于蛋白、核酸、DNA、RNA、碳水化合物、脂質(zhì)、抗體、凝集素、 鏈霉親和素、蛋白、酶、激素、維生素、配體、受體、藥物、阿霉素、泰素(Taxol)、傳統(tǒng)中藥和所 有形式的生物分子或生物活性分子。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地選擇包括生物綴合物在內(nèi) 的適合的綴合物和適合的綴合方法，從而適用于特定目的。通常，可以通過共價連接的手段 實現(xiàn)綴合，但在實施方案中，可以使用其他形式的連接進行綴合。在實施方案中，所述納米 顆粒的綴合物或包被可以用于使所述納米顆粒靶向于特定的細胞類型和位置或為了特定 目的修飾所述納米顆粒的性質(zhì)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易地理解如何進行適合的修飾來實 現(xiàn)這些目的。在本公開中，術(shù)語“磁性的”表示高正磁化率的材料。在本公開中，可以口服給予制劑的表述是指在包括以下的任何合適的劑型中使用 所述制劑膠囊劑、扁囊劑、丸劑、片劑、錠劑(lozenges)(任選使用諸如蔗糖、阿拉伯膠或 黃蓍膠的調(diào)味基底)、粉劑、顆粒劑、或作為水性或非水性液體的溶液或懸液、或作為水包油 或油包水液體乳劑、或作為酏劑或糖漿劑、或作為錠劑(pastilles)(使用惰性堿，例如明 膠和甘油，或蔗糖和阿拉伯膠)和/或作為漱口劑等，每種劑型含有預(yù)定量的治療劑作為活 性成分。還可以以彈丸、干藥糖劑或糊劑給予化合物。用于口服給藥的液體劑型包括藥學(xué) 可接受的乳劑、微乳劑、溶液、懸液、糖漿劑和酏劑。除活性成分以外，所述液體劑型可以含 有本領(lǐng)域常用的惰性稀釋劑，例如水或其它溶劑、增溶劑和乳化劑，例如乙醇、異丙醇、碳酸 乙酯、乙酸乙酯、苯甲醇、苯甲酸芐酯、丙二醇、1，3_ 丁二醇、油(特別是棉籽油、花生油、玉 米油、胚油、橄欖油、蓖麻油和芝麻油)、甘油、四氫呋喃甲醇、聚乙二醇和去水山梨糖醇的脂肪酸酯、及其混合物。通過以下制備粉劑將化合物粉碎為合適的精細尺寸并與諸如可食用 的碳水化合物的相似粉碎的藥物載體混合，所述可食用的碳水化合物例如淀粉和甘露醇。在本公開中，術(shù)語“癌”或“惡性腫瘤”或“腫瘤”表示并包括所有形式的癌，包括 但不限于膀胱癌、腦癌、乳腺癌、宮頸癌、結(jié)腸直腸癌、子宮癌、食道癌、霍奇金淋巴瘤、腎癌、 喉癌、白血病、唇癌、肺癌、多發(fā)性骨髓瘤、非霍奇金淋巴瘤、口腔癌、卵巢癌、胰腺癌、前列腺 癌、皮膚癌、胃癌、睪丸癌和甲狀腺癌。在本公開中，術(shù)語“載體”或“賦形劑”表示并包括從與組合物的其他成分相容的 意義上是可接受的并且對接受體沒有顯著害處的所有合適的組合物。所述載體或賦形劑可 以是固體或液體或兩者，并且優(yōu)選與本發(fā)明的化合物配制為諸如片劑的單位劑量組合物， 所述單位劑量組合物可以含有以重量計0. 05% -95%的活性化合物。這些載體或賦形劑包 括惰性填充劑或稀釋劑、粘合劑、潤滑劑、崩解劑、溶液延緩劑、再吸收加速劑、吸收劑和著 色劑。合適的粘合劑包括淀粉、明膠、諸如葡萄糖或乳糖的天然糖、谷物增甜劑、諸如阿 拉伯膠、黃蓍膠或藻酸鈉的天然和合成的膠、羥甲基纖維素、聚乙二醇、蠟等。潤滑劑包括油 酸鈉、硬脂酸鈉、硬脂酸鎂、苯甲酸鈉、醋酸鈉、氯化鈉等。崩解劑包括淀粉、甲基纖維素、瓊 脂、膨潤土、黃單胞菌膠等。具體實施方案的賦形劑的可能組分可以是或可以包括甘露醇、 預(yù)膠凝淀粉、硬脂酸鎂、糖精鈉、滑石粉、纖維素醚衍生物、明膠、蔗糖、檸檬酸鹽、沒食子酸 丙酯、乳糖、綿白糖、氯化鈉、葡萄糖、尿素、淀粉、碳酸鈣、瓷土、結(jié)晶纖維素、硅酸、硅酸鈣、 磷酸鉀、可可脂、硬化植物油、瓷土等，以上所有對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。在可選的實施方案中，使用本文公開的組合物和方法可治療的疾病狀況可以是或 可以包括細菌感染和霉菌?。患纳x病、病毒性疾病(即HIV)、肌肉骨骼疾??；消化系統(tǒng) 疾病(例如結(jié)腸炎、克羅恩氏病、肝炎)；口腔頌面疾病(例如腮腺炎、牙周病)；呼吸道疾病 (例如哮喘、支氣管炎)；耳鼻喉(耳、鼻、喉)疾?。簧窠?jīng)系統(tǒng)疾病(例如阿爾茨海默病、多 發(fā)性硬化癥)；眼病(例如青光眼)；泌尿生殖器疾病(例如腎病)；心血管疾病(例如心臟 病、高血壓)；血液和淋巴疾??；新生兒疾??；皮膚和結(jié)締組織疾病(例如關(guān)節(jié)炎、皮炎、牛 皮鮮、痤瘡、狼瘡、紅斑痤瘡)；營養(yǎng)和代謝疾??；內(nèi)分泌疾病(例如糖尿病)；免疫疾病(例 如變態(tài)反應(yīng)、甲狀腺功能紊亂、關(guān)節(jié)炎、過敏癥)。第一實施方案在第一實施方案中，公開了單個或多個包含金屬氧化物的超順磁性納米顆粒，其 可以是多面體的并且可以用二氧化硅進行包被并且可以具有胺基。在實施方案中，所述納 米顆粒或納米顆粒的核心可以具有下述形狀簡單立方的、體心立方的、面心立方的、簡單 四方的、體心四方的、簡單正交的、體心正交的、單面心正交的、多面心正交的、簡單單斜的、 單面心單斜的、簡單三斜的、單面心六方的、以及斜方六面體、單面、平行面、雙面、雙半面、 棱柱、棱錐、雙棱錐、偏方三八面體、偏三角面體、菱面體、和四面體。在具體的實施方案中， 所述納米顆?？梢曰旧鲜橇⒎降?。在一些實施方案中，金屬或金屬之一包含選自以下的金屬氧化物鈷、鈦、錳、鎂、 鎳、銅、鋅、釩、金和鐵。在實施方案中，可以包被所述納米顆粒并且所述包被可以包含選自 以下的材料二氧化硅、葡聚糖、聚乙二醇、聚乳酸、聚乙醇酸和藻酸鹽。在一些實施方案中， 可以將所述納米顆粒官能化。在實施方案中，可以通過包括以下的過程來制備所述納米顆粒將所述超順磁性金屬氧化物加熱至大于 50°C、80°CUOO0C>120°C>140°C>160°C> 180°C、200°C或大于 200°C 的溫度。在其他可選的實施方案中，所述納米顆粒可以包含超順磁性金屬氧化物并且所述 過程還可以包括將所述超順磁性金屬氧化物高壓滅菌。在實施方案中，金屬氧化物可以被包含在核心中，并且可以包被所述納米顆粒并 可以用二氧化硅進行包被并可以用含有胺基的官能性基團將所述納米顆粒官能化。在其他 的實施方案中，可以用多個反應(yīng)性基團將所述納米顆粒官能化。在其他的實施方案中，所述 金屬氧化物被包含在核心中并且所述納米顆粒還包含與所述核心相聯(lián)的二氧化硅包被。在 實施方案中，納米顆?？梢跃哂卸鄠€反應(yīng)性伯胺基。應(yīng)當(dāng)理解到，無論是否合并包被，都可 以將納米顆粒官能化并且可以將包被官能化或可以不將包被官能化。在實施方案中，納米 顆?？梢耘c選自以下的分子綴合核酸、蛋白、抗體、凝集素、抗生素、藥物、抗癌藥、診斷和 治療化合物，并且可以包括傷口愈合治療。在實施方案中，可以向所述納米顆粒摻入一系列金屬或可以用一系列金屬形成所 述納米顆粒。本領(lǐng)域技術(shù)人員會容易判斷出所有合適的金屬并且會容易地調(diào)整所公開的方 法用于制備包含這些金屬的納米顆粒。在實施方案中，可以對主要由第一金屬組成的納米 顆粒進行摻入從而包含一定比例的一種或多種其它金屬。如果所述主要金屬是狗，可以通 過以下實現(xiàn)摻入金屬的超順磁性納米顆粒的形成將三價!^(III)鹽與所需摻入金屬的二 價鹽合并，在實施方案中，所述摻入金屬可以是鈷、鎳、銅、鋅等。應(yīng)當(dāng)理解到，具有不同化學(xué) 成分的納米顆粒可以具有不同的多面體結(jié)構(gòu)。在實施方案中，所用的組合物可以包含氧化鐵，可以包含二氧化硅，并可以包含用 二氧化硅包被的氧化鐵。在可選的實施方案中，可以使用備選的金屬和化合物。例如，但并 非限制上文，在某些實施方案中，可以用氮、磷或硫替代組合物中的一個或多個氧原子，并 且可以用備選過渡金屬替代一個或多個鐵原子。第二實施方案在第二實施方案中，公開了合成多面體超順磁性金屬氧化物納米顆粒的方法，所 述方法可以包括制備超順磁性金屬氧化物的無定形納米顆粒并將所述無定形納米顆粒加 熱至大于約100°c，持續(xù)大于約8小時。在實施方案中，所述納米顆?？梢跃哂羞x自以下的形狀簡單立方的、體心立方 的、面心立方的、簡單四方的、體心四方的、簡單正交的、體心正交的、單面心正交的、多面心 正交的、簡單單斜的、單面心單斜的、簡單三斜的、單面心六方的、以及斜方六面體、單面、平 行面、雙面、雙半面、棱柱、棱錐、雙棱錐、偏方三八面體、偏三角面體、菱面體和四面體。在實 施方案中，所述金屬可以選自鈷、鈦、錳、鎂、鎳、銅、鋅、釩、金、鉬、鈀和鐵。在實施方案中，所述方法還包括將第一金屬離子和第二金屬離子的混合物共沉淀 以制備無定形納米顆粒。在實施方案中，所述第一金屬離子和所述第二金屬離子可以是相 同金屬的不同價態(tài)，并且在具體的實施方案中，所述第一金屬離子可以是狗(11)離子并且 所述第二金屬離子可以是狗(III)離子。在實施方案中，所述方法可以包括將所述沉淀物加熱至至少約100°C，持續(xù)至少約 10小時。在實施方案中，可以用二氧化硅和/或胺基包被所述納米顆粒。在實施方案中，可以通過常規(guī)方法制備無定形的超順磁性納米顆粒，并隨后進行 處理來產(chǎn)生多面體的、包被的和官能化的形式以及作為其他實施方案中的部分而公開的任何其他形式。在實施方案中，所述超順磁性材料可以是鐵并且制備方法可以是 ^(ΙΙ)離子 與!^e(III)離子的共沉淀。本領(lǐng)域技術(shù)人員會容易理解很多其他的常規(guī)方法并容易實施 這些方法來產(chǎn)生可以是磁性納米顆粒的初步制備物，該初步制備物可以是球形的或無定形 的。在可選擇的實施方案中，所述無定形納米顆粒和/或所述多面體納米顆粒的直徑可以 為約1-約30nm、或約5-約15nm，并且納米顆粒的任何制備物可以包含直徑為約1、2、3、4、 5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29 或 30nm 的納米顆?；蚩梢跃哂写笥诩s30nm的直徑。在實施方案中，可以將無定形納米顆粒加熱以產(chǎn)生多面體形式。可以在高壓滅菌 器脫氧水中進行所述加熱，并且可以產(chǎn)生結(jié)晶納米顆粒。當(dāng)磁性材料是鐵時，該處理可以產(chǎn) 生呈現(xiàn)為結(jié)晶的并且大體上立方的并且可以具有約8nm的總體直徑的多面體納米顆粒。盡管在實施方案中，可以在高壓滅菌器脫氧水中進行所述加熱，但可選擇的實施 方案包括在不同的溶劑中進行加熱?？梢匀コ跻苑乐顾黾{米顆粒的進一步氧化。應(yīng) 當(dāng)理解到，在實施方案中，所述加熱條件在時間和溫度方面可以變化。例如，在可選擇的實 施方案中，所用的溫度可以高于約 40、50、60、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、 180、190、200、250、300、400、500、600 或更高攝氏度，并且可以低于約 100、110、120、130、 140、150、160、170、180、190、200、250、300、400、500、600 攝氏度，并且可以落入這些可選值 所限定的任何范圍。在可選擇的實施方案中，可以將所述納米顆粒持續(xù)加熱約5小時-約 10小時、約10-約15小時、約15-約20小時、約20-約25小時、高達約30、40、50或更多小 時。在實施方案中，可以將所述未加工的納米顆粒加熱高至100-120°C持續(xù)12-24小時。應(yīng)當(dāng)理解到，在實施方案中，可以與沉淀過程同時進行所述加熱，而在其他的實施 方案中，可以在收集沉淀物后進行所述加熱。應(yīng)當(dāng)理解到，可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員會容易理解和實施常規(guī)方法通過摻入、包 被、官能化、綴合等對按照該實施方案的方法產(chǎn)生的多面體納米顆粒進行修飾。第三實施方案在另一實施方案中，公開了用任何其他實施方案的納米顆粒標(biāo)記細胞的方法。所 述方法可以包括用多面體超順磁性納米顆粒標(biāo)記細胞，并檢測所述納米顆粒。在實施方案 中，所述納米顆?？梢耘c化學(xué)品或生物品綴合，包括對細胞膜上的受體或其它結(jié)構(gòu)具有選 擇性親和力的那些，例如治療性抗體、放射性同位素標(biāo)記的生物品和一系列藥物。在實施 方案中，待標(biāo)記的細胞可以是吞噬細胞、非吞噬細胞，并且可以是哺乳動物細胞并且可以是 非人細胞、人細胞，并且可以是干細胞、神經(jīng)細胞、腫瘤細胞、成骨細胞、骨細胞、破骨細胞、 成軟骨細胞、軟骨細胞、肌細胞、脂肪細胞、成纖維細胞、腱細胞、足細胞、球旁細胞、球內(nèi)系 膜細胞/球外系膜細胞、腎近端小管刷狀緣細胞細胞、致密斑細胞、胃粘膜主細胞、壁細胞、 杯狀細胞、帕內(nèi)特細胞、腸內(nèi)分泌細胞、腸嗜鉻細胞、APUD細胞、肝細胞、庫普弗細胞、心肌細 胞、周細胞、肺細胞(I型肺細胞、II型肺細胞)、克拉拉細胞、杯狀細胞、神經(jīng)膠質(zhì)細胞(星 形膠質(zhì)細胞、小神經(jīng)膠質(zhì)細胞)、甲狀腺上皮細胞、濾泡旁細胞、甲狀旁腺主細胞、嗜鉻細胞、 淋巴的B/T T細胞、自然殺傷細胞、粒細胞(嗜堿性粒細胞、嗜酸性粒細胞、嗜中性粒細胞 /多葉核嗜中性粒細胞)、單核細胞/巨噬細胞、紅細胞(網(wǎng)狀細胞)、肥大細胞、凝血細胞/ 巨核細胞、樹突細胞。在實施方案中，可以在體外、體內(nèi)或離體將所述方法應(yīng)用于細胞。在 具體的實施方案中，所述細胞可以在哺乳動物體內(nèi)并且可以在人體內(nèi)。在具體的實施方案中，所述方法可以包括選自以下的步驟體內(nèi)標(biāo)記細胞、離體標(biāo)記細胞、注射納米顆粒、口服 遞送納米顆粒、胃腸外遞送納米顆粒、或通過導(dǎo)管遞送納米顆粒。在實施方案中，可以用醫(yī) 療裝置將納米顆粒標(biāo)記的細胞遞送至生物體或組織或細胞，并且可以通過導(dǎo)管或任何其他 常規(guī)方法進行胃腸外注射、皮下注射、血管內(nèi)注射。體內(nèi)觀察細胞、離體觀察細胞、定位納米 顆粒、用磁場定位納米顆粒以及將含有納米顆粒的細胞與不含納米顆粒的細胞分離。在具 體的實施方案中，所述方法可以包括選自以下的步驟體內(nèi)標(biāo)記細胞、離體標(biāo)記細胞、注射 納米顆粒、口服遞送納米顆粒、胃腸外地遞送納米顆粒、體內(nèi)觀察細胞、離體觀察細胞、定位 納米顆粒、用磁場定位納米顆粒以及將含有納米顆粒的細胞與不合納米顆粒的細胞分離。在具體的實施方案中，待標(biāo)記的細胞可以是間充質(zhì)干細胞(MSC)，并且應(yīng)當(dāng)理解 到，如果納米顆粒能在標(biāo)記的細胞中長期存在，那么其對于標(biāo)記處于重復(fù)分裂的細胞群體 是特別有價值的，這樣祖細胞的標(biāo)記可以傳給其后代。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地調(diào)整祖 細胞的標(biāo)記密度以適應(yīng)特定目的。在具體的實施方案中，所述納米顆?？梢远ㄎ挥诎屑毎娜苊阁w中，但是顯而易 見的是其他細胞定位是可能的。在一些實施方案中，可以使用Tan Weihong等人于2005年 7 月 25 日提交的 11/188,459 號，“Method of making nanoparticles (制備納米顆粒的方 法)”中所述的方法或?qū)ζ溥M行改動來制備具體實施方案的納米顆粒，所述改動包括用諸如 硅酸乙酯(TE0Q的硅酸鹽試劑對納米顆粒施用二氧化硅包被。在實施方案中，可以用納米顆粒離體標(biāo)記細胞，并隨后將該細胞植入個體體內(nèi)。在 其他的實施方案中，用納米顆粒標(biāo)記細胞可以被用作組織學(xué)標(biāo)記技術(shù)或體內(nèi)標(biāo)記技術(shù)。在 實施方案中，所述納米顆粒可以通過將與納米顆粒相聯(lián)的細胞或生物材料與未與納米顆粒 相聯(lián)的那些細胞或生物材料分離而用于磁分選細胞或生物材料。第四實施方案在第四實施方案中，公開了包含其他實施方案的納米顆粒的藥物組合物，所述納 米顆粒可以與阿霉素、泰素、傳統(tǒng)中藥、藥物或本領(lǐng)域技術(shù)人員容易選擇和使用的其他試劑 綴合或組合或相聯(lián)。可以按照任何實施方案所公開的對所述納米顆粒進行包被、或綴合、或 包被并且綴合。第五實施方案在第五實施方案中，提供了治療需要治療的個體的方法，所述治療包括給予個體 多面體超順磁性納米顆粒?？梢园凑毡疚乃鲋苽浜托揎椝黾{米顆粒，并且所述所述納 米顆粒可以與一系列生物活性試劑綴合。同樣，公開了任一實施方案的超順磁性納米顆粒 在制備用于治療需要所述治療的病人的藥物中的用途。在其他的實施方案中，公開了實施 方案的納米顆粒在個體內(nèi)標(biāo)記細胞從而診斷或治療需要這種診斷或治療的患者中的用途。
實施例下文的實施例舉例說明用于實踐所公開的主題的材料、方法和操作。應(yīng)當(dāng)理解到， 本文描述的實施例和實施方案僅為示例性目的，并且根據(jù)其進行的各種修改或改變對于本 領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的，并且這些修改或改變將包括在本申請的實質(zhì)和范圍內(nèi)。材料和方法使用前，用高純氮使純水冒泡持續(xù)至少30分鐘。所有的化學(xué)反應(yīng)都在高純氮下進行。對于透射電子顯微鏡(TEM)分析，將1滴乙醇中的樣品添加至碳包被的銅網(wǎng)上，并 允許揮發(fā)至干燥。通過將大量材料定位于區(qū)域( 20nmX20nm)進行內(nèi)置能量散射X射 線(EDX)光譜。對于電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)分析，將樣品溶解在滴入數(shù)滴 SnCl2溶液的2%的HCl溶液中。于238. 204nm處觀察鐵吸收。實施例1SPIO納米顆粒的制備使用2當(dāng)量氯化鐵和1當(dāng)量氯化亞鐵的氫氧化鈉水溶液，通過化學(xué)共沉淀方法制 備無定形的SPIO納米顆粒。該共沉淀混合物包含0. 17mMFe (II)和0. 33mM Fe (III)，并且 在搖動下，將該混合物緩慢調(diào)節(jié)至30nmNa0H以產(chǎn)生沉淀物。通過離心分離沉淀物并用脫氧 水洗滌。通過在高壓滅菌器中高于120°C的水中加熱12小時來修飾該SPIO納米顆粒，從而 提供尺寸為6nm的近似立方體的SPIO納米顆粒。通過離心分離該沉淀物，并用脫氧水洗滌 2次、無水乙醇洗滌4次，隨后于50°C下過夜真空干燥，從而提供再結(jié)晶的!^e3O4 SPIO納米 顆粒。實施例2SPIO-SiO2納米顆粒的制備通過再結(jié)晶的SPIO納米顆粒的表面上硅酸乙酯(TE0Q的水解來制備二氧化硅包 被的SPIO(SPIO-SiO2)納米顆粒。首先，通過超聲使近似立方體的SPIO納米顆粒在含有乙 醇和水混合物的溶液中重新分散。用氨水溶液將PH值調(diào)整至9。在用力攪拌下逐滴添加 TE0S，然后加熱至回流。通過離心分離沉淀物并用水和乙醇洗滌數(shù)次以提供尺寸為IOnm的 SPIO-SiO2納米顆粒。通過使用不同量的TEOS可以調(diào)整包被厚度。實施例3SPIO-SiO2-NH2納米顆粒的制備通過近似立方體的SPIO納米顆粒表面上氨丙基三乙氧基硅烷(APTEQ的水解來 制備SPIO-SiO2-NH2納米顆粒。首先，通過超聲使近似立方體的SPIO納米顆粒在含有乙 醇和水混合物的溶液中重新分散。用氨水溶液將PH值調(diào)整至9。在用力攪拌下逐滴添加 APTES，并隨后加熱至回流。通過離心分離沉淀物，并用水和乙醇洗滌數(shù)次以提供尺寸為Snm 的SPIO-SiO2-NH2納米顆粒。實施例4SPIO-SiO2-NH2納米顆粒的制備通過SPIO-SiO2納米顆粒表面上氨丙基三乙氧基硅烷(APTEQ的水解來制備 SPIO-SiO2-NH2納米顆粒。首先，通過超聲使IOnm的SPI0_Si&納米顆粒在含有乙醇和水 混合物的溶液中重新分散。用氨水溶液將PH值調(diào)整至9。在用力攪拌下逐滴添加APTES， 并隨后加熱至回流。通過離心分離沉淀物，并用水和乙醇洗滌數(shù)次以提供尺寸為12nm的 SPIO-SiO2-NH2 納米顆粒。納米顆粒的特征用透射電子顯微鏡(TEM)、能量散射X射線(EDX)光譜、電感耦合等離子體發(fā)射光 譜(ICP-0EQ、X射線衍射(XRD)和振動樣品磁強計(VSM)進行SPIO納米顆粒的物理特性 的評估。
利用TEM、EDX、XRD 和 VSM 表征 SPIO-SiO2 和 SPIO-SiO2-NH2 納米顆粒。例如， SPIO納米顆粒的TEM分析表明其接近單分散性近似立方體的晶體，其中SPIO-SiA納米顆 粒的平均尺寸為10. 7士2. 6nm并且SPIO-SiO2-NH2的平均尺寸為8. 5士3. Onm0作為舉例， SPIO-SiO2-NH2的TEM成像(圖IA所示)顯示出具有單一二氧化硅殼(黑點周圍的薄的白 色層)結(jié)構(gòu)的單一氧化鐵核心(黑點)，而不是具有單一二氧化硅殼結(jié)構(gòu)的多核心，這表明 均勻的薄二氧化硅包被成功地沉積于每個單獨的SPIO納米顆粒上。EDX分析顯示出，SPIO-SiA和SPIO-SiO2-NH2 (圖IB所示)納米顆粒的鐵含量分 別為22. 0士0. 2%和48. 3士0. 3%，該結(jié)果與ICP-OES在不變的納米顆粒濃度中測定的值 (SPIO-SiO2 為 21. 6士0. 以及 SPIO-SiO2-NH2 為 44. 8士0. 2% )相當(dāng)?？紤]到 SPIO-SiO2 和SPIO-SiO2-NH2納米顆粒的氧化鐵核心尺寸相同，SPIO-SiO2-NH2納米顆粒的更高的鐵含 量8% )表明該納米顆粒比SPIO-SW2納米顆粒具有更薄的二氧化硅殼層。此外，EDX 分析允許測定SPIO-SiO2-NH2納米顆粒中存在的硅(Si，10.6% )、碳(C，11.3% )和氮(N， 4.5% )元素(圖 1B)。SPIO-SiOdP SPIO-SiO2-NH2的XRD譜形(圖IC所示)表明，所述納米顆粒表現(xiàn)出 對應(yīng)于尖晶石結(jié)構(gòu)的特征晶面間距220、311、400、422、511和400的的數(shù)個峰，這些峰分別 為20、29. 5,34. 7,42. 3,52. 4,56. 1和61. 7。這些信號表明磁鐵礦核心的特征。在相同磁鐵 礦核心上使用TEOS或APTES進行的表面修飾過程不影響原始形態(tài)和磁鐵礦核心的結(jié)晶性。圖ID顯示出相比于施加的磁場的磁化強度(emu g-1) (Β/Τ)。SPIO-SiO2-NH2納 米顆粒的磁滯回線證實(圖ID所示)不存在矯頑力，從而賦予超順磁性的行為特征。 SPIO-SiO2-NH2納米顆粒的飽和磁化強度是52. 5emu g—1 Fe，這稍低于可購得的造影劑菲立 磁(Feridex)( 70emu g^Fe)。SPIO-SiO2納米顆粒的飽和磁化強度測定為43. 5emu g—1 Fe。高飽和磁化強度對T2加權(quán)MRI是必要的，因為納米顆粒中的高度磁自旋促進周圍水分 子中的質(zhì)子的自旋-自旋弛豫過程。圖1顯示出A 平均尺寸為8. 5nm的近似立方體的SPIO-SiO2-NH2納米顆粒的TEM 成像。觀察到的二氧化硅殼為每個氧化鐵納米顆粒(黑點)周圍的薄的白色層，得到單一 氧化鐵納米顆粒核心/單一二氧化硅殼結(jié)構(gòu)。B =EDX譜顯示SPIO-SiO2-NH2納米顆粒中存 在的元素(Fe、Si、0、C和N)。C SPIO-SiO2-NH2納米顆粒的XRD譜指示出歸因于磁鐵礦核 心的晶格的特征信號。D =SPIO-SiO2-NH2納米顆粒的VSM譜顯示出超順磁性行為，磁滯回線 中不存在矯頑力。在我們的實施例中，用臨床的1. 5T全身MR系統(tǒng)進行SPIO納米顆粒的MR弛豫時 間測定。在MR SPIO納米顆粒處于水中和室溫下的情況下，弛豫率(rf)測定為=SPIO-SiO2 納米顆粒為 18. 9 士 3. 6mM_1 秒 SPIO-SiO2-NH2 納米顆粒為 43. 5 士9. ImT1 秒 ΛSPIO間充質(zhì)干細胞標(biāo)記使用20周齡的，體重為3. 5-4kg的雄性新西蘭白兔。用18G BD注射器從兔髂骨中 抽出骨髓。用達爾伯克氏改良伊格爾氏培養(yǎng)基(DMEM，Gibco 31600)清洗骨髓(骨髓DMEM =1:4)。將混合物離心。然后移去脂肪殘渣和上清。用10% FCS (胎牛血清Gibco 16140) 的DMEM重懸沉淀團。將細胞懸液轉(zhuǎn)移至75cm2的組織培養(yǎng)燒瓶中。于37°C、5% CO2下孵 育細胞培養(yǎng)物。4天后，更換一半的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，并且再過3天更換全部培養(yǎng)基。貼壁的間 充質(zhì)干細胞(MSC)以集落生長。5-7天后，將細胞傳代至其他的培養(yǎng)燒瓶中用于細胞擴增。
作為實例，將兔骨髓來源的MSC與SPIO-SiA或SPIO-SiO2-NH2納米顆粒在無血清 的DMEM培養(yǎng)基中、在4. 5 μ g/mL的固定的鐵濃度下孵育18小時。即將進行標(biāo)記時，將SPIO 納米顆粒超聲15分鐘。上述操作后，將SPIO納米顆粒標(biāo)記入MSC。為了確認標(biāo)記效率， 可以進行普魯士藍染色，其中用2. 5%的戊二醛(Sigma G4004)固定后，將細胞于的亞 鐵氰化鉀(Sigma P3289)和2%的HCl中孵育10-15分鐘，隨后添加的中性紅(Sigma N8002)對核進行染色。普魯士藍染色顯示，用兩種SPIO納米顆粒(SPIO-SiA和SPIO-SiO2-NH2)均可以 使MSC標(biāo)記效率達到100%。所有MSC吸納了很多SPIO納米顆粒(圖2)。用SPIO-SiO2和 SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記后，TEM顯示這些納米顆粒定位于溶酶體和囊泡中，但在核或 其他結(jié)構(gòu)中未發(fā)現(xiàn)。未觀察到凋亡和壞死改變，具有清晰正常的核形態(tài)(圖3)。圖2顯示普魯士藍染色的MSC的光學(xué)顯微鏡成像，表明了 MSC中SPIO-SiO2-NH2納 米顆粒的分布(初始放大率200X)。圖A顯示100%的標(biāo)記效率。MSC呈現(xiàn)正常的細胞形 態(tài)。圖B顯示在4個MSC中有很多SPIO納米顆粒。圖3顯示TEM成像(A-D)，表明很多SPIO-SiO2-NH2納米顆粒分布于MSC的溶 酶體和囊泡中，而在核和其他超微結(jié)構(gòu)中未發(fā)現(xiàn)(A :4200 X , B :11500X, C :16500 X，D 160000X)。單分散性的SPIO-SiO2-NH2納米顆粒在MSC中仍然是良好分離的。細胞具有明 顯正常的核形態(tài)，并未觀察到凋亡和壞死。SPIO納米顆粒標(biāo)記后33天評估MSC，即標(biāo)記后7代正常MSC，MSC于37°C、5% CO2 下培養(yǎng)，沒有其他干預(yù)并允許正常分裂。標(biāo)記后33天，TEM顯示SPIO-SiOjP SPIO-SiO2-NH2 納米顆粒存在于標(biāo)記的MSC的溶酶體和囊泡中，盡管存在的量較第1天少。ICP-OES用于對鐵含量進行定量。如上文所述，用SPIO-SiR和SPIO-SiO2-NH2納 米顆粒標(biāo)記兔MSC。用培養(yǎng)基洗滌后，將100，000細胞置于Eppendorf管中。將細胞團溶解 于滴有幾滴濃縮SnCl2溶液的2% HCl水溶液中，對此總鐵濃度為10-40ppm。于238. 204nm 處觀察鐵吸收。用一系列FeCl3S準(zhǔn)稀釋溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。ICP-OES表明剛標(biāo)記后， SPIO-SiO2標(biāo)記的MSC的總鐵含量為17. 4士3. 9pg/細胞，而SPIO-SiO2-NH2標(biāo)記的MSC的總 鐵含量為68. 7士 11. 2pg/細胞。如上文所述進行SPIO納米顆粒標(biāo)記后，即4. 5 μ gFe/mL持續(xù)18小時，進行臺盼藍 排除測定(Sigma T6146)以評估MSC的活力。為了評估標(biāo)記后的細胞生長，將MSC以5000 個細胞/孔的密度培養(yǎng)于96孔板中，用含10% FCS的DMEM孵育。標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記操作后，將SPIO 納米顆粒從板中移除，并用PBS漂洗殘余的鐵納米顆粒。再次添加新鮮的含10% FCS的 DMEM用于正常生長。進行3-G，5-二甲基噻唑-2-基)-2，5-二苯基溴化四氮唑(MTT)測 定(Roche Molecular Biochemicals, Indianapolis, Ind)來檢測 SPIO 納米顆粒標(biāo)記的MSC 生長。按照以下評估SPIO納米顆粒標(biāo)記后的MSC的分化潛能1)對于成骨分化，將SPIO納 米顆粒標(biāo)記的MSC與抗壞血酸、β -甘油磷酸和地塞米松孵育。誘導(dǎo)后四周，進行茜素紅染 色以檢測鈣節(jié)結(jié)；幻對于成脂分化，將SPIO納米顆粒標(biāo)記的MSC與地塞米松、胰島素、異丁 基甲基黃嘌呤和吲哚美辛孵育4周。然后進行油紅0染色以檢測MSC中的脂質(zhì)泡；幻對于 成軟骨分化，將SPIO納米顆粒標(biāo)記的MSC在轉(zhuǎn)化生長因子-β的存在下培養(yǎng)4周，然后進行 甲苯胺藍染色以檢測糖胺聚糖表達。臺盼藍排除測定結(jié)果表明，SPIO-SiO2* SPIO-SiO2-NH2 標(biāo)記后的細胞活力分別為95. 7士2%和94. 2士3%。SPIO納米顆粒標(biāo)記后，未觀察到明顯的MSC生長抑制。SPIO-SW2和SPIO-SiO2-NH2納米顆粒處理后，MSC保留了成骨、成脂和成軟 骨分化潛能(圖4)。圖4顯示SPIO-SiO2-NH2對兔骨髓來源的MSC的成骨、成軟骨和成脂分化的影響。 首先用4. 5μ g[Fe]/mL的SPIO-SiO2-NH2處理MSC 18小時，然后分別于成骨(B, 100X)、成 脂(D，200X)和成軟骨(F，200X)培養(yǎng)基中孵育4周。A、C和D分別是對于B、D和E的未 經(jīng)SPIO處理的對照MSC。與誘導(dǎo)后的對照MSC相似，SPIO-SiO2-NH2標(biāo)記的MSC表現(xiàn)出成骨 (B)、成脂(D)和成軟骨(F)分化。SPIO的毒性可能與標(biāo)記濃度有關(guān)，并且對于單獨的具體應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化該濃度。在標(biāo)記操作剛剛結(jié)束和結(jié)束后33天，對SPIO納米顆粒標(biāo)記的MSC團進行兩次體 外MR成像。如上文所述用SPIO-SiO2或SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記兔MSC。用培養(yǎng)基漂 洗后，將105、5X104、104、5X103和IO3個細胞分別置于1. 5mL Eppendorf管中。離心后，將 Eppendorf管在20X 12X8em的水浴中與主磁感應(yīng)場(BO)垂直放置。在3. O-T臨床全身MR 單元(Achieva ;Philips Medical Systems, Best, the Netherlands)上使用收發(fā)兩用頭部 線圈進行MRI。MR序列是2D梯度回聲序列，其中TR/TE = 400/48毫秒、偏轉(zhuǎn)角度=18、矩 陣=512X256、分辨率=0. 45X0. 45mm、層面厚度=2mm,NEX = 2。通過Eppendorf 管底端 橫切獲得矢狀圖像。用兩種SPIO納米顆粒標(biāo)記MSC后，對于IO5和5 X IO4個細胞的細胞團， 觀察到大量負反差(黑色MR信號)，得到“球囊(ballooning)，，效應(yīng)。來自SPIO-SiO2-NH2 納米顆粒標(biāo)記的細胞團的“球囊”效應(yīng)的黑色區(qū)域的大小在IO5和5X104的濃度時分別為 SPIO-SiO2納米顆粒標(biāo)記的細胞團的“球囊”效應(yīng)的黑色區(qū)域的大小的1.8-1. 9倍。對于 SPIO-SiO2納米顆粒標(biāo)記的MSC，可檢測到彡5000的MSC團，而對于SPIO-SiO2-NH2納米顆粒 標(biāo)記的MSC，可檢測到彡1000的MSC團(圖5)。用SPIO納米顆粒標(biāo)記MSC后33天，對于 SPIO-SiO2納米顆粒標(biāo)記的細胞的彡5X IO4的細胞團，觀察到明顯負反差。另一方面，對于 SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記的MSCW> IO4的細胞團，觀察到明顯負反差。應(yīng)當(dāng)注意到，此 處描述的MRI掃描技術(shù)對于檢測少量的SPIO標(biāo)記的干細胞可能不是最佳的。圖5顯示Eppendorf管的培養(yǎng)基中的SPIO納米顆粒標(biāo)記后的MSC團的梯度回波 MR成像。Eppendorf管中的細胞數(shù)量(從左向右)是1 X 105、5X 104、104、5，000和1，000。 A排中的MSC用SPIO-SiA標(biāo)記，而B排中的MSC用SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記。對于用 SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記的MSC團的負反差(黑色)信號而言，其面積大于用SPIO-SW2 納米顆粒標(biāo)記的MSC團的負反差信號面積約2倍。對于SPIO-SiO2標(biāo)記的MSC沉淀，^ 5，000 個細胞是可觀察到的，而對于SPIO-SiO2-NH2標(biāo)記的MSC團，彡1000個細胞是可觀察到的。植入兔腦中的SPIO標(biāo)記的MSC的縱向監(jiān)測如上文所述用SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記兔MSC。將SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo) 記的MSC以IX IO5的數(shù)量植入新西蘭雄性白兔的腦的右半球。每兩周對兔腦進行MRI以監(jiān) 測SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記的MSC。8或12周以后，無痛處死兔并收獲腦用于組織學(xué)， 所述組織學(xué)包括HE染色和普魯士藍染色。在3. O-T臨床全身MR單元(Achieva ；Philips Medical Systems, Best, the Netherlands)上使用膝線圈進行MRI。腦成像的采集參數(shù)包 括2D梯度回波序列，TR/TE = 328/16毫秒、FOV = 80X80mm、偏轉(zhuǎn)角度=18、面內(nèi)實際分辨 率為0. 29X0. 37mm表觀分辨率為0. 16X0. 16mm、層面厚度=1mm、NEX = 10。植入腦中后 2天，SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記的MSC在2D梯度回波T2W成像上產(chǎn)生信號空白。MSC植入后8-12周，同一位置的信號空白仍清晰可見，盡管在尺寸上略有減小(圖6、7)。普魯士 藍染色的組織切片提示，SPIO納米顆粒主要定位于干細胞和干細胞來源的細胞中。腦中的 植入位置中不存在明顯的吞噬細胞。圖6顯示矢狀面的兔腦T2W 2D自旋回波成像。圖6A顯示剛植入MSC后的切面。 SPIO標(biāo)記的MSC產(chǎn)生信號空白區(qū)(箭頭)。圖6B顯示植入后8周獲得的相同兔腦的矢狀 面T2W 3D veno-BOLD成像?？梢杂^察到SPIO標(biāo)記的MSC產(chǎn)生的信號空白區(qū)(箭頭)。圖7顯示SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記的MSC，圖中示出在2D梯度回波T2W成像 上產(chǎn)生的信號空白。圖7A顯示植入腦中后2天的標(biāo)記。圖7B顯示MSC植入后12周的標(biāo) 記，同一位置的信號空白清晰可見，盡管尺寸上略有減小。植入兔豎脊肌中的SPIO標(biāo)記的MSC的縱向監(jiān)測如上文所述用SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記兔MSC。將SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo) 記的MSC以5X IO4的數(shù)量植入新西蘭雄性白兔左側(cè)豎脊肌中。每兩周對兔左側(cè)豎脊肌進行 MRI以監(jiān)測SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記的MSC。12周后，無痛處死兔并收獲左側(cè)豎脊肌用 于組織學(xué)，所述組織學(xué)包括HE染色和普魯士藍染色。在3. O-T臨床全身MR單元(Achieva ； Philips Medical Systems, Best, the Netherlands)上使用膝線圈進行 MRI。用于兩側(cè)豎 脊肌成像的采集參數(shù)包括2D梯度回波序列，TR/TE = 930/16毫秒、FOV = 80 X 80mm、偏轉(zhuǎn)角 度=18、面內(nèi)實際分辨率為0. 8X0. 8mm表觀分辨率為0. 5X0. 5mm、層面厚度=0. 8mm,NEX =8。植入左側(cè)豎脊肌中后2天，SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記的MSC在2D梯度回波T2W成 像上產(chǎn)生信號空白。MSC植入后12周，同一位置的信號空白仍可見，盡管在尺寸上略有減小 (圖8)。普魯士藍染色的組織切片提示，SPIO納米顆粒主要定位于干細胞和干細胞來源的 細胞中。豎脊肌中的植入位置中不存在明顯的吞噬細胞。圖8顯示SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記的MSC在2D梯度回波T2W成像上產(chǎn)生的信 號空白。圖8A是植入左側(cè)豎脊肌中后2天的圖像。圖8B是植入MSC后12周采集的圖像。將SPIO標(biāo)記的MSC植入兔豎脊肌，并且將SPIO作為組織學(xué)標(biāo)志物。如上文所述用SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記兔MSC。將SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo) 記的MSC以5X IO4的數(shù)量植入新西蘭雄性白兔左側(cè)豎脊肌中。12周后，無痛處死兔并收獲 左側(cè)豎脊肌用于組織學(xué)，所述組織學(xué)包括HE染色和普魯士藍染色。HE加普魯士藍染色能夠 顯示預(yù)期來源于植入的干細胞的含鐵細胞。圖9A是SPIO-SiO2-NH2標(biāo)記后3周的MSC的光學(xué)顯微鏡視圖。圖9B是圖9A的等 同視圖，但顯示的是用PEG-6000包被的SPIO標(biāo)記后3周的MSC。在第0天時，9A和9B中 的MSC具有相似的初始鐵負載。圖10是SPIO-SiO2-NH2納米顆粒標(biāo)記的MSC植入兔左側(cè)豎脊肌中后12周的顯微 鏡視圖。HE和普魯士藍雙重染色顯示含鐵(SPIO)的細胞。認為這些細胞來源于植入的MSC 并分化為平滑肌細胞。圖IOA是SPIO-SiO2-NH2標(biāo)記后3周的MSC的光學(xué)顯微鏡視圖。圖 IOB是圖IOA的等同視圖，但顯示的是SPIO-SiO2-NH2標(biāo)記后3周的MSC。圖11是實施方案的納米顆粒(Fe3O4-NH2，無二氧化硅包被)的TEM視圖。圖12是實施方案的納米顆粒(Mr^e2O4-NH2，無二氧化硅包被)的TEM視圖。本文提出的實施方案和實施例是對要求保護的主題的概括性質(zhì)的舉例說明而不 是進行限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到如何容易地以各種方式修改和/或調(diào)整這些實施方案用于不同的應(yīng)用，這不脫離要求保護的公開的主題的實質(zhì)和范圍。本發(fā)明的權(quán)利要求 應(yīng)當(dāng)理解為包括而不限制所有的可選實施方案和本發(fā)明主題的等同物。本文所用的短語、 詞語和術(shù)語是示例性的而不是限制性的。在法律許可的情況下，通過引用的方式將所引用 的所有參考文獻的全部內(nèi)容并入本文。應(yīng)當(dāng)理解到，本文公開的不同的實施方案的任何方 面可以合并在一系列可能的備選實施方案和備選的特征組合中，所有這些改變的特征組合 都應(yīng)當(dāng)理解為構(gòu)成要求保護的主題的一部分。
權(quán)利要求
1.包含金屬氧化物的多面體超順磁性納米顆粒。
2.如權(quán)利要求1所述的多面體超順磁性納米顆粒，其中所述納米顆粒具有選自以下的 形狀簡單立方的、體心立方的、面心立方的、簡單四方的、體心四方的、簡單正交的、體心正 交的、單面心正交的、多面心正交的、簡單單斜的、單面心單斜的、簡單三斜的、單面心六方 的，以及斜方六面體、單面、平行面、雙面、雙半面、棱柱、棱錐、雙棱錐、偏方三八面體、偏三 角面體、菱面體和四面體。
3.如權(quán)利要求1所述的超順磁性納米顆粒，其中所述金屬選自鈷、鈦、錳、鎂、鎳、銅、 鋅、釩、金、鈀、鉬和鐵。
4.如權(quán)利要求1所述的超順磁性納米顆粒，其中將所述納米顆粒被包被并且所述包被 包含選自以下的材料二氧化硅、葡聚糖、聚乙二醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚N-異丙基丙烯酰 胺(PNIPAM)、羥磷灰石、層狀雙氫氧化物和藻酸鹽。
5.如權(quán)利要求1所述的超順磁性納米顆粒，其中用選自以下的官能性基團將所述納米 顆粒官能化胺、銨、烷基胺、二烷基胺、酰胺、羥基、醚、羧基、酯、巰基、硫醚、烯和炔。
6.如權(quán)利要求1所述的超順磁性納米顆粒，其中所述納米顆粒通過包括將超順磁性金 屬氧化物加熱至高于 50°c、80°c、i0(rc、i2(rc、i4(rc、i6(rc、i8(rc、20(rc 或高于 2oo°c 的 溫度以上的方法制備。
7.如權(quán)利要求1所述的超順磁性納米顆粒，其中所述納米顆粒包含超順磁性氧化鐵。
8.如權(quán)利要求3所述的超順磁性納米顆粒，其中所述納米顆?；旧鲜橇⒎降?。
9.如權(quán)利要求2所述的超順磁性納米顆粒，其中所述納米顆粒具有選自以下的直徑范 圍約 Inm-約 500nm、約 Inm-約 300nm、約 Inm-約 150nm、約 Inm-約 50nm、約 Inm-約 10nm、 約 3nm-約 IOnm 和約 5nm-約 8nm。
10.如權(quán)利要求6所述的超順磁性納米顆粒，其中所述納米顆粒的直徑為約3nm-約 IOnm0
11.如權(quán)利要求1所述的超順磁性納米顆粒，其中所述金屬氧化物被包含在核心中并 且其中所述納米顆粒還包含與所述核心相聯(lián)的二氧化硅包被。
12.如權(quán)利要求9所述的超順磁性納米顆粒，其中所述納米顆粒具有多個反應(yīng)性伯胺基。
13.如權(quán)利要求6所述的超順磁性納米顆粒，其中所述金屬氧化物被包含在核心中并 且其中所述納米顆粒還包含與所述核心相聯(lián)的二氧化硅包被。
14.如權(quán)利要求11所述的超順磁性納米顆粒，其中所述納米顆粒具有多個反應(yīng)性伯胺基。
15.如權(quán)利要求9所述的超順磁性納米顆粒，其中所述納米顆粒與基團綴合，所述基團 包含選自以下的分子核酸、蛋白、抗體、凝集素、碳水化合物、抗生素、藥物、抗癌藥和傷口 愈合藥物。
16.合成多面體超順磁性金屬氧化物納米顆粒的方法，所述方法包括下述步驟制備 超順磁性金屬氧化物的無定形納米顆粒并將所述無定形納米顆粒加熱至高于約100°C，持 續(xù)大于約8小時。
17.合成多面體超順磁性金屬氧化物納米顆粒的方法，所述方法包括下述步驟制備 超順磁性金屬氧化物的無定形納米顆粒并將所述無定形納米顆粒高壓滅菌。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述納米顆粒具有選自以下的形狀簡單立方的、 體心立方的、面心立方的、簡單四方的、體心四方的、簡單正交的、體心正交的、單面心正交 的、多面心正交的、簡單單斜的、單面心單斜的、簡單三斜的、單面心六方的，以及斜方六面 體、單面、平行面、雙面、雙半面、棱柱、棱錐、雙棱錐、偏方三八面體、偏三角面體、菱面體和 四面體。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述金屬選自鈷、鈦、錳、鎂、鎳、銅、鋅、釩、金、 鈀、鉬和鐵。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括用材料包被所述納米顆粒，所述材料包含選 自以下的成分二氧化硅、葡聚糖、聚乙二醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚N-異丙基丙烯酰胺 (PNIPAM)、羥磷灰石、層狀雙氫氧化物和藻酸鹽。
21.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括用選自以下的官能性基團將所述納米顆粒官能 化胺、銨、烷基胺、二烷基胺、酰胺、羥基、醚、羧基、酯、巰基、硫醚、烯和炔。
22.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括將第一金屬離子和第二金屬離子的混合物共沉 淀以制備所述無定形納米顆粒。
23.如權(quán)利要求16所述的方法，包括在壓力下將沉淀物加熱至至少約100°C持續(xù)至少 約10小時。
24.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一金屬離子和第二金屬離子是相同金屬的 不同價態(tài)。
25.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第一金屬離子是!^e(II)離子并且所述第二金 屬離子是I^e(III)離子。
26.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括用二氧化硅包被所述納米顆粒。
27.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括用胺基包被所述納米顆粒。
28.藥物組合物，其包含聯(lián)合了藥學(xué)可接受的載體的權(quán)利要求1所述的超順磁性納米 顆粒。
29.標(biāo)記細胞的方法，所述方法包括(a)用多面體超順磁性納米顆粒標(biāo)記所述細胞；和(b)檢測所述納米顆粒。
30.如權(quán)利要求四所述的方法，其中所述納米顆粒具有選自以下的形狀簡單立方的、 體心立方的、面心立方的、簡單四方的、體心四方的、簡單正交的、體心正交的、單面心正交 的、多面心正交的、簡單單斜的、單面心單斜的、簡單三斜的、單面心六方的、以及斜方六面 體、單面、平行面、雙面、雙半面、棱柱、棱錐、雙棱錐、偏方三八面體、偏三角面體、菱面體和 四面體。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述金屬選自鈷、鈦、錳、鎂、鎳、銅、鋅、釩、金、 鈀、鉬和鐵。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中將所述納米顆粒進行包被并且所述包被包含 選自以下的材料二氧化硅、葡聚糖、聚乙二醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚N-異丙基丙烯酰胺 (PNIPAM)、羥磷灰石、層狀雙氫氧化物和藻酸鹽。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其中用選自以下的官能性基團將所述納米顆粒官能 化胺、銨、烷基胺、二烷基胺、酰胺、羥基、醚、羧基、酯、巰基、硫醚、烯和炔。
34.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述納米顆粒包含超順磁性氧化鐵核心和具有伯 胺基的二氧化硅包被。
35.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述納米顆粒的直徑為約lnm-25nm。
36.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述細胞選自間充質(zhì)細胞、干細胞、神經(jīng)細胞、肌 肉細胞、惡性腫瘤細胞、干細胞、神經(jīng)細胞、腫瘤細胞、成骨細胞、骨細胞、破骨細胞、成軟骨 細胞、軟骨細胞、肌細胞、脂肪細胞、成纖維細胞、腱細胞、足細胞、球旁細胞、球內(nèi)系膜細胞/ 球外系膜細胞、腎近端小管刷狀緣細胞、致密斑細胞、胃粘膜主細胞、壁細胞、杯狀細胞、帕 內(nèi)特細胞、腸內(nèi)分泌細胞、腸嗜鉻細胞、APUD細胞、肝細胞、庫普弗細胞、心肌細胞、周細胞、 肺細胞、I型肺細胞、II型肺細胞、克拉拉細胞、杯狀細胞、神經(jīng)膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞、小 膠質(zhì)細胞、甲狀腺上皮細胞、濾泡旁細胞、甲狀旁腺主細胞、嗜鉻細胞、淋巴的B/T T細胞、 自然殺傷細胞、粒細胞、嗜堿性粒細胞、嗜酸性粒細胞、嗜中性粒細胞、多葉核嗜中性粒細 胞、單核細胞、巨噬細胞、紅細胞、網(wǎng)狀細胞、肥大細胞、凝血細胞、巨核細胞和樹突細胞。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述細胞是哺乳動物體的細胞。
38.如權(quán)利要求四所述的方法，其中所述方法包括選自以下的步驟體內(nèi)標(biāo)記細胞，離 體標(biāo)記細胞，將所述納米顆粒進行口服遞送、局部遞送、經(jīng)皮遞送、腹膜內(nèi)遞送、眼內(nèi)遞送、 顱內(nèi)遞送、腦室內(nèi)遞送、大腦內(nèi)遞送、陰道內(nèi)遞送、子宮內(nèi)遞送、鼻內(nèi)遞送、直腸遞送、胃腸外 遞送、皮下遞送、血管內(nèi)遞送，體內(nèi)觀察細胞，離體觀察細胞，定位納米顆粒，用磁場定位納 米顆粒和將含納米顆粒的細胞與不含納米顆粒的細胞分離。
39.治療需要治療的個體的方法，所述治療包括給予所述個體聯(lián)合了藥學(xué)可接受的實 驗的權(quán)利要求1-14中任一項所述的超順磁性納米顆粒，所述納米顆粒與治療有效的基團圣雙口 ο
40.權(quán)利要求1-15中任一項所述的超順磁性納米顆粒在制備藥物中的用途。
全文摘要
公開了多面體超順磁性納米顆粒及制備和使用所述納米顆粒的方法。還公開了所述納米顆粒的包被形式和官能化形式、使用納米顆粒的方法和使用納米顆粒的治療方法。
文檔編號A61K49/18GK102105175SQ200980128680
公開日2011年6月22日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月27日
發(fā)明者梁湛輝, 王毅翔, 秦岺 申請人:香港中文大學(xué)