理吸附、主体-客体相互作用、疏水性相互作用、31堆叠相互作用、氢键结合相互作用、凡得 瓦尔力（vanderWaals)相互作用、磁性相互作用、静电相互作用、偶极-偶极相互作用等。
[0037] "生物相容性":如本文所使用的术语"生物相容性"打算描述不会体内引发实质上 有害反应的材料。在某些实施例中，如果材料对细胞无毒，那么它们是"生物相容的"。在某 些实施例中，如果材料体外添加到细胞导致低于或等于20%细胞死亡，和/或体内投予材 料不诱发发炎或其它此类不良作用，那么所述材料为"生物相容的"。在某些实施例中，材料 为生物可降解的。
[0038] "生物可降解":如本文所使用，"生物可降解"材料为当被引入细胞中时，通过细胞 机制（例如酶促降解）或通过水解分解成细胞可以再次使用或处理而对细胞无显著毒性作 用的组分的那些材料。在某些实施例中，由生物可降解材料的分解产生的组分不会体内诱 发发炎和/或其它不良作用。在一些实施例中，生物可降解材料经酶促分解。或者或另外， 在一些实施例中，生物可降解材料通过水解分解。在一些实施例中，生物可降解聚合材料分 解成其组成聚合物。在一些实施例中，生物可降解材料（包括例如生物可降解聚合材料） 的分解包括酯键的水解。在一些实施例中，材料（包括例如生物可降解聚合材料）的分解 包括氨基甲酸酯键的断裂。
[0039] "压缩层"：术语"压缩层"是指由多个前驱单元装配的层。在一些实施例中，此类 组合件涉及传统缩合反应（例如导致释放水）；然而，本领域普通技术人员阅读本说明书将 了解术语"压缩层"不限于通过任何具体化学方法所形成的层。满足本文的要求和描述的 任何层都是"压缩层"。
[0040] "掺杂剂实体":术语"掺杂剂实体"是指不是压缩层或封装层的本质部分的任何材 料、分子或原子。它是指包埋于、配位于或（共价）结合于压缩层或封装层的任何材料、分 子、显影剂、治疗剂。
[0041] "封装层":术语"封装层"是指封装被施加的表面（例如衬底或另一层）和/或掺 杂剂实体的层。在一些实施例中，封装层实质上覆盖表面或掺杂剂实体。在一些实施例中， 封装层为由多个前驱单元装配的压缩层。在一些实施例中，此类组合件涉及传统缩合反应 (例如导致释放水）；然而，本领域普通技术人员阅读本说明书将了解术语"封装层"不限于 通过任何具体化学方法所形成的层。本领域的技术人员阅读本说明书的上下文将很好地理 解可以作为本发明的"封装层"的界限和范围。
[0042] "照明"：如本文所用的术语"照明"是指施用光源，例如近红外（NIR)、可见光或紫 外线（UV)光源。在一些实施例中，照明包含施用激光。在一些实施例中，照明包含施用波长 适于激发一或多种反应试剂的光；在一些此类实施例中，反应试剂包含于所提供的粒子中。 举例来说，一或多种掺杂剂实体、层和/或衬底可为或包含光反应剂。
[0043] "磁共振成像":如本文所用的术语"磁共振成像（MRI) "是指放射学中观察身体的 结构和功能最常使用的医疗成像技术。它提供身体的任何平面中的详细图像。MRI不使用 电离辐射而是使用大功率磁场来配向身体中的水中的（通常）氢原子的核磁化。射频场用 于系统地改变这一磁化的配向，使得氢核产生扫描仪可检测到的旋转磁场。可以通过额外 磁场操作这一信号来累积足够的信息以建构身体的图像。当个体躺在扫描仪上时，发现动 物身体中的水分子中的大量氢核（即质子）与强力主磁场配向。随后使在射频下振荡并且 垂直于主磁场的第二电磁场产生脉冲以使一定比例的质子离开与主磁场的配向。这些质子 随后变动回与主磁场配向，当它们这样做的时候会发射可检测到的射频信号。因为身体不 同组织（例如脂肪与肌肉）中的质子重新配向的速度不同，所以可以显示身体的不同结构。 可以静脉内注射造影剂以强化血管、肿瘤或炎症的外部形态。MRI用于使身体的每个部分 成像，但尤其适用于神经病状、肌肉和关节障碍，从而评估肿瘤并且展示心脏和血管中的异 常。
[0044] "样品":术语"样品"是指所获得的、所提供的和/或进行分析的体积或质量。在 一些实施例中，样品为或包含组织样品、细胞样品、液体样品等。在一些实施例中，样品取自 个体（例如人类或动物个体）。在一些实施例中，组织样品为或包含脑、毛发（包括根部）、 口腔拭子、血液、唾液、精液、肌肉或来自任何内脏或与这些中的任一者相关的癌细胞、癌症 前期细胞或肿瘤细胞。液体可以为（但不限于）尿液、血液、腹水、胸膜液、脊髓液等。身体 组织可以包括（但不限于）脑、皮肤、肌肉、子宫内膜、子宫以及子宫颈组织或与这些中的任 一者相关的癌细胞、癌症前期细胞或肿瘤细胞。在一实施例中，身体组织为脑组织或脑肿瘤 或癌症。本领域普通技术人员将了解，在一些实施例中，"样品"为"原始样品"，其中所述样 品获自一种来源（例如个体）；在一些实施例中，"样品"为原始样品的加工结果，例如为了 去除某些潜在地受到污染的组分和/或分离或纯化某些所关注组分。
[0045] "实质上"：如本文所使用，术语"实质上"和语法等效物是指展现全部或几乎全部 范围或程度的所关注特征或特性的定性条件。本领域的普通技术人员将理解生物学和化学 现象很少（如果发生过）达到完全和/或进行到完全或者实现或避免绝对结果。
[0046] "个体":如本文所使用，术语"个体"包括人类和哺乳动物（例如小鼠、大鼠、猪、猫、 狗以及马）。在许多实施例中，个体为哺乳动物，尤其是灵长类动物，尤其是人类。在一些实 施例中，个体为家畜，例如公牛、绵羊、山羊、母牛、猪等；家禽，例如鸡、鸭、鹳、火鸡等；以及 家养动物，尤其是宠物，例如狗和猫。在一些实施例中（例如尤其在研究的情况中），个体哺 乳动物将为例如啮齿动物（例如小鼠、大鼠、仓鼠）、兔、灵长类动物或猪，例如近交系猪等。
【附图说明】
[0047] 至少由以下图式构成的附图仅出于说明的目的而不具限制性。
[0048] 图1示出了本发明的SE(R)RS粒子的示意图以及代表性SE(R)RS粒子的透射电子 显微照片（TEM)。SE(R)RS粒子中心处为涂布有（共振）拉曼活性分子（报告子）层的金 纳米星形衬底。星形使得能够调节局部表面等离子共振（LSPR)朝向近红外窗口并且并入 数个聚集于（共振）拉曼报告子上的极其集中的电场的"热点"（顶部）。二氧化硅壳体封 装这一衬底，同时保护（共振）拉曼报告子，防止衬底和报告子与环境发生反应，并且提供 用于进一步功能化的表面。在这种情况下，MR活性层与二氧化硅的外表面结合。
[0049] 图2说明了SE(R)RS粒子与目前被认为是拉曼黄金标准的基歇尔（Kircher)等 人，（2012)自然医学（NatMed) 18(5) :829-834中所说明的粒子的拉曼光谱强度的直接比 较。如条形图中所示，SE(R)RS粒子比先前所说明的粒子强47倍。
[0050] 图3显示典型纳米粒子示踪分析（NTA)扫描的输出结果。NTA使得能够通过锁定个 别粒子散射的光并且追踪其溶液中的路径来精确定量粒子浓度和尺寸分布。通过简单地计 数所界定体积中的粒子数来测定浓度，同时使用爱因斯坦-斯托克斯（Einstein-stokes) 等式根据布朗运动（Brownianmotion)计算尺寸。当与TEM所提供的完整形态信息组合时， NTA允许对SE(R)RS粒子进行充分的特征化。
[0051] 图4示出了具有植入侧腹中的去分化脂肉瘤的小鼠的一系列图像。如图4中所示， 拉曼信号画出了肿瘤的轮廓。
[0052] 图5示出了与图4中所示相同的小鼠在由外科医生使用其肉眼切除大部分肿瘤 (对拉曼信号不知情）之后的一系列图像。应注意，在被切除的肿瘤周围的切除床中存在拉 曼信号的残余边缘。组织学评估确认拉曼信号的位置中的肿瘤。箭头，吞没SE(R)RS粒子 的肿瘤相关巨噬细胞。
[0053] 图6示出了患有脂肉瘤，在切除床中存在多个拉曼信号小病灶（1、2和3)的不同 小鼠在外科医生仅使用白光引导切除大部分肿瘤（对拉曼信号不知情）之后的图像。如组 织学检验所表明，这些拉曼信号病灶与距离主要肿瘤lcm的小肿瘤种植结节（局部微小转 移灶）精确相关。右边示出了放大视图。
[0054] 图7示出了与图6中所示相同的患有肉瘤，在切除床中可见多个拉曼信号微小病 灶的小鼠在外科医生仅使用白光引导切除大部分肿瘤（对拉曼信号不知情）之后的图像。 如组织学检验所表明，这些拉曼信号病灶表示肿瘤相关的巨噬细胞。
[0055] 图8表明SE(R)RS粒子能够检测多种不同肿瘤。示例性图像示出Ink4A-/_小鼠 模型中的两种自发性肉瘤，rcas/tv-a模型中的脑肿瘤和PyMT模型中的乳癌。在每个肿瘤 中，拉曼信号极好地描绘了肿瘤。
[0056] 图9表明SE(R)RS粒子画出胶质母细胞瘤（rcas/tv-a模型）的轮廓的能力。应 注意拉曼信号与存在肿瘤细胞（HA-标签、Oligo-2阳性染色）的高度相关性。
[0057] 图10表明SE(R)RS粒子描绘单个脑肿瘤细胞（远离主要肿瘤的微小转移灶）的 能力。拉曼成像中的插图示出了单个拉曼阳性体元的放大图。拉曼光谱证明SE(R)RS粒子 的存在。组织学确认这一信号与信号脑肿瘤细胞相关。
[0058] 图11说明了如实例中所描述的手持式拉曼检测方法的原理。
[0059] 图12示出根据本发明的一些实施例的多层粒子的示意图。
[0060]图13说明本发明的一些实施例中所述的粒子的示例性衬底、壳体几何形状、壳体 组成和掺杂剂实体。
[0061]图14为根据本发明的一些实施例的示例性粒子的含水量对壳体厚度的曲线。
[0062] 图15为根据本发明的一些实施例制备具有二氧化硅压缩层和掺杂剂实体的粒子 的示意图。
[0063] 图16包括不例性粒子的一系列不意图和相应透射电子显微（TEM)图像，说明根据 本发明的一些实施例的不同模态的分层。
[0064]图17说明根据本发明的一些实施例的示例性粒子对其荧光强度的曲线以及一系 列荧光图像。
[0065] 图18示出了根据本发明的一些实施例的示例性粒子的拉曼光谱。
[0066]图19示出了根据本发明的一些实施例使用示例性粒子的体内实验的图像。
【具体实施方式】
[0067] 本发明的实施例提供粒子、制备粒子的方法、使用粒子的方法等。对于一些实施 例，可例如对2012年8月31日申请的题为"粒子，方法以及其用途（PARTICLES,METHODS ANDUSESTHEREOF) "的美国临时专利申请案第61/696, 122号（所述申请案的内容通过引 用并入本文中）和/或实例1-3作出适用参考。
[0068] 粒子
[0069] 根据本发明使用的粒子理论上可为任何形状（规则或不规则）或设计。在一些实 施例中，粒子可为或包含球形。另外或或者，粒子可为或包含星形、棒形、立方体、长方体、锥 形、角锥形、圆柱形、棱柱形、管状、环状、四面体、六边形、八边形、笼形或任何不规则形状。 在一些实施例中，粒子具有对应于其衬底形状的形状；在一些实施例中，粒子具有不同于其 衬底形状的形状。在一些实施例中，如果粒子和衬底具有不同形状，那么施加于衬底的一或 多个层的厚度在粒子内不同位置处变化。
[0070] 在一些实施例中，粒子的最大尺寸或至少一个尺寸可为约或小于10ym、5ym、 1ym、800nm、500nm、400nm、300nm、200nm、180nm、150nm、120nm、110nm、100nm、90nm、80nm、 70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm、5nm、2nm或甚至lnm。在一些实施例中，粒子的 最大尺寸或至少一个尺寸可以超过 10ym、5iim、liim、800nm、500nm、400nm、300nm、200nm、 180nm、150nm、120nm、110nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm、 5nm、2nm或甚至lnm。在一些实施例中，粒子的最大尺寸或至少一个尺寸可在约lym到约 5nm或约200nm到约5nm的范围内。在一些实施例中，粒子的最大尺寸或至少一个尺寸可以 在约300nm到约50nm范围内。在一些实施例中，粒子的最大尺寸或至少一个尺寸可以在约 130nm到约90nm范围内。在一些实施例中，粒子的最大尺寸或至少一个尺寸可以在上述任 何两个值的范围内。在一些实施例中，粒子的尺寸为直径，其中直径可以在如上文所述的范 围内。在一些实施例中，粒子的尺寸可以由X、Y和Z轴中的长度、宽度或高度表示，其中各 尺寸可以在如上文所述的范围内。
[0071] 本领域的技术人员应了解具体尺寸和/或形状可尤其合需要或适用于不同情况 中。举例来说，用于体内应用的粒子通常具有约0. 5nm到约200nm范围内的尺寸；用于体外 应用的粒子可具有约l〇nm到约lOOOnrn范围内的尺寸。
[0072] 在一些实施例中，调节粒子尺寸和表面电荷以提供至所关注部位用于特定应用。 在许多实施例中，所关注部位为肿瘤。在一些实施例中，粒子经设计和建构以通过肿瘤的有 漏洞的血管进入肿瘤。在一些实施例中，粒子经设计和建构以通过肿瘤（相关）细胞的噬 菌作用（称为"强化渗透性和滞留（EPR)"作用）进入和/或保留于肿瘤中。在某些实施例 中，粒子不会从肿瘤中洗掉，而是稳定地保留在肿瘤内（例如滞留时间为至少7天）。
[0073] 在多个实施例中，本文所述的粒子可包含衬底，多个层（包括一或多个压缩层和 /或囊封层；在一些实施例中，至少两个压缩层和/或囊封层），以及一或多种掺杂剂实体 (在一些实施例中，至少两种掺杂剂实体）。在一些实施例中，粒子对通过多种模态成像敏 感。举例来说，图12描绘了根据本发明提供的粒子的实施例。
[0074] 参考图12,在某些实施例中，衬底包含用于T2MRI的铁氧化物和/或用于光声、CT 和X射线的金衬底。在某些实施例中，多个层为或包含二氧化硅。在某些实施例中，与衬底 最接近的层包含表面强化共振拉曼散射（SE(R)RS)活性剂。在某些实施例中，此类粒子另 外包含掺杂有NIR荧光剂的外层。在某些实施例中，两个层之间存在缓冲层。在某些实施 例中，所提供的粒子可与其它试剂一起采用，所述试剂例如MRI、PET、SPECT、CT、X射线或US 试剂。
[0075] iM
[0076] 根据本发明的一些实施例，粒子