具有至少一个衬底，例如视将采用粒子的应用而 定，所述衬底可为或包含一或多种材料。示例性衬底材料包括（但不限于）金属、非金属和 半金属，或其氧化物（例如金属氧化物、非金属氧化物或半金属氧化物）（例如，如图12中 所说明的铁氧化物）、脂质体、上转换材料、半导体以及其组合。下文所述的层中所用的任何 材料可用作衬底的材料。在一些实施例中，层可为粒子的衬底。在一些实施例中，可以通过 在衬底或层内联合诱发表面声子/等离子强化的试剂/分子来实现光声和/或光热强化。
[0077] 在一些实施例中，衬底可为或含有能够产生局部表面等离子共振（LSPR)的任何 金属或任何其它材料。在许多实施例中，金属为SE(R)RS活性金属。此类金属可为能够维 持（局部）表面电浆子共振的任何（金属）物质。在一些实施例中，SE(R)RS活性金属为 或包含Au、Ag、Cu、Na、K、Cr、A1或Li。在一些实施例中，SE(R)RS活性金属为选自包含以 下的群组的元素411、六8、(：11、似、1(、(>、41或1^。在一些实施例中，衬底还可以含有金属的 合金。在一些实施例中，衬底为或含有Au、Ag或其组合。在某些实施例中，衬底可提供可检 测光声信号。
[0078] 衬底可为任何形状或设计，且可含有一或多个结构元件。在一些实施例中，纳米级 或其至少一个结构元件为球形。在一些实施例中，衬底或其至少一个结构元件为非球形。在 一些实施例中，衬底具有选自由以下组成的群组的结构元件：球形、棒形、星形、壳体、椭圆 形、三角形、立方体、笼形、角锥形以及其任何组合。举例来说，在一些实施例中，衬底可由覆 盖有至少一个壳体的星形组成或可以包含覆盖有至少一个壳体的星形。在一些实施例中， 衬底可由两个或两个以上同心壳体组成或包含两个或两个以上同心壳体。在一些实施例 中，衬底可由被卫星结构包围的中心结构组成或包含被卫星结构包围的中心结构。
[0079] 在一些实施例中，衬底或其各组分的最大尺寸或至少一个尺寸可为约或小于 5um、1um、800nm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、 30nm、20nm、15nm、10nm、5nm、2nm、lnm或0. 5nm。在一些实施例中，衬底或其各组分的最大 尺寸或至少一个尺寸可大于5um、lum、800nm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm、90nm、 80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、15nm、10nm、5nm、2nm、lnm或0? 5nm〇在一些实施例 中，衬底或其各组分的最大尺寸或至少一个尺寸可在约500nm到约5nm或约150nm到约5nm 范围内。在一些实施例中，衬底或其各组分的最大尺寸或至少一个尺寸可在约100nm到约 90nm、约90nm到约80nm、约80nm到约70nm、约70nm到约60nm、约60nm到约50nm、约50nm 到约40nm、约40nm到约30nm、约30nm到约20nm、约20nm到约10nm、约10nm到约5nm的范 围内。在一些实施例中，衬底或其各组分的最大尺寸或至少一个尺寸可在上述任何两个值 的范围内。
[0080] 具有所需尺寸的衬底可以通过本领域中熟知的多种技术生长为金属胶体。举例来 说，已经描述使用许多还原剂化学或光化学还原溶液中的金属离子。同样，衬底的合成可以 在限定体积中进行，例如在囊泡内部进行。衬底还可以通过在溶液中放电进行。衬底还可 以通过用高强度脉冲激光器照射金属来进行。
[0081] 星
[0082] 本发明提供的粒子可包括多个层。在一些实施例中，一或多个内层可建构粒子的 衬底。
[0083] 在一些实施例中，一个层实质上覆盖衬底的至少一个表面（或本身实质上覆盖衬 底的至少一个表面的另一层的至少一个表面或另一层的至少一个表面）。在一些此类实施 例中，一个层实质上封装衬底。
[0084] 在一些实施例中，相邻层彼此直接物理接触；在一些实施例中，相邻层彼此分隔开 使得其间界定有层间空间；在一些实施例中，此类层间空间为空的；在一些实施例中，此类 层间含有液体，等。
[0085] 层可具有任何尺寸和形状。在一些实施例中，层可为多孔的。在一些实施例中，层 为细条或垫的形状。在一些实施例中，一或多个层实质上或部分涵盖衬底或另一层的表面。
[0086] 在一些实施例中，层配置成壳体。参考图13,至少两个壳体可从至少一个衬底部分 延长，从至少一个衬底同轴延长，或从至少一个衬底不对称延长。壳体可具有相等的厚度， 但也可以具有不同厚度。
[0087] 多个层各自可分别含有一或多种材料。各层（例如图13中所示的壳体）可为或 包含（但不限于）同一材料（例如包括（但不限于）来自金属/半金属/非金属、-氧化 物、-硫化物、-碳化物、-氮化物的群组的化合物/材料），各层可包括至少两种不同材料 (由浅灰色和深灰色/ "A"表示；例如来自金属/半金属/非金属、-氧化物、-硫化物、-碳 化物、-氮化物、聚合物以及其组合的群组），各层可包括呈任何组合的相同或不同的材料 (例如包括（但不限于）来自金属/半金属/非金属、-氧化物、-硫化物、-碳化物、-氮 化物、（（生物_)可降解）聚合物、（多）肽、核酸（DNA)以及其组合的群组的化合物/材 料），其中至少一者为多孔的（由"B"表示）。
[0088] 在一些实施例中，层通过使前驱体反应合成并且所得层为压缩层和/或封装层。 在一些实施例中，本文所述的粒子包含至少一个为压缩层和/或封装层的层，以及至少另 一层，其中所述至少另一层也可为压缩层和/或封装层或任何其它层。
[0089] 根据本发明的多个实施例，层可为或包含金属（例如金、银等）；半金属或非金属； 以及金属/半金属/非金属氧化物，包括二氧化硅（Si02)、二氧化钛（Ti02)、氧化铝（A1203)、 氧化错（Zr02)、氧化锗（Ge02)、五氧化二钽（Ta205)、Nb02# ;以及非氧化物，包括金属/半金 属/非金属硼化物、碳化物、硫化物和氮化物，例如钛和其组合（Ti、TiB2、TiC、TiN等）。
[0090] 另外或或者，层的材料可为聚合物（包括PEG和PLGA/PEG)、多肽以及聚合螯合剂 (例如聚D0TA、树枝状大分子骨架、聚DTPA或单独树枝状大分子）、（多壁）碳纳米管、石墨 烯、硅酮、肽、核酸以及其任何组合。
[0091] 在一些实施例中，粒子中的每一个层都可为或含有相同材料。举例来说，在一些实 施例中，例如下文实例中所述的实施例，粒子中的多层为二氧化硅层。
[0092] 在一些实施例中，层为或包括二氧化硅。举例来说，二氧化硅层可以从包括（但不 限于）以下的二氧化硅前驱体合成：烷基烷氧基硅烷；聚硅酸乙酯；正硅酸四乙酯（TEOS); 正硅酸四甲酯（TM0S);部分水解的TE0S;部分水解的TM0S或其任何组合。
[0093] 在一些实施例中，本发明提供允许控制层厚度的技术。举例来说，在一些实施例 中，通过选择前驱体溶液中的溶剂组成和/或含量来控制层厚度。举例来说，在一些实施例 中，如果利用包含水的溶剂组成，那么含水量可以控制层厚度。举例来说，在一些实施例中 (参看例如本文的实例4)，熟知的施托贝尔(SAbcr)方法可改适成用于制备一或多个本发 明的二氧化硅层。在一些实施例中，合成涉及使用一或多种前驱体于水和醇中的溶液。如 本文所用的含水量是指水的体积比前驱体溶液的总体积的比率。
[0094] 如图14中所说明，在一些实施例中，利用含水溶剂的缩合反应使用不同含水量实 现不同层厚度。在一些实施例中，用于合成的含水量为约1.0体积％、约2.0体积％、约3.0 体积％、约4. 0体积％、约4. 5体积％、约5. 0体积％、约5. 5体积％、约6. 0体积％、约6. 5 体积％、约7. 0体积％、约7. 5体积％、约8. 0体积％、约8. 5体积％、约9. 0体积％、约9. 5 体积％或约10.0体积％。在一些实施例中，用于合成的含水量在上述任何两个值的范围 内。
[0095] 在一些实施例中，层为或包括一或多种聚合物，尤其美国食品和药品管理局（FDA) 根据21C.F.R. § 177. 2600已批准用于人类的聚合物，包括（但不限于）聚酯（例如聚乳酸、 聚（乳酸-共-乙醇酸）、聚己内酯、聚戊内酯、聚（1，3_二噁烷-2-酮））；聚酸酐（例如聚 (癸二酸酐））；聚醚（例如聚乙二醇）；聚氨基甲酸酯；聚甲基丙烯酸酯；聚丙烯酸酯；聚氰 基丙烯酸酯；PEG与聚（氧化乙烯）（PE0)的共聚物。
[0096] 在一些实施例中，层为或包括至少一种可降解材料。此类可降解材料可以是水解 可降解的、生物可降解的、热可降解的、酶促可降解的和/或光解可降解的聚电解质。在一 些实施例中，降解可以使能够释放一或多种与本文所述的粒子结合的掺杂剂实体（例如用 于传递的试剂）。
[0097] 本领域中已知的可降解聚合物包括例如某些聚酯、聚酸酐、聚原酸酯、聚磷腈、聚 磷酸酯、某些聚羟酸、聚丁烯二酸丙酯、聚己内酯、聚酰胺、聚（氨基酸）、聚缩醛、聚醚、生物 可降解聚氰基丙烯酸酯、生物可降解聚氨基甲酸酯以及多糖。举例来说，可以使用的特定生 物可降解聚合物包括（但不限于）聚赖氨酸、聚（乳酸）（PLA)、聚（乙醇酸）（PGA)、聚（己 内酯）（PCL)、聚（丙交酯-共-乙交酯）（PLG)、聚（丙交酯-共-己内酯）（PLC)以及聚 (乙交酯-共-己内酯）（PGC)。另一示例性可降解聚合物为聚（0 -氨基酯），其可以适合 于根据本申请案使用。
[0098] -般来说，本文所述的粒子内的任何层可具有独立地并且在任何范围内的厚度。 在一些实施例中，一些或全部层具有相同厚度或在相同范围内。
[0099] 衬底上的层可具有在多种范围中的平均厚度。在一些实施例中，平均厚度为约或 小于 5ym、1ym、800nm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、 40nm、30nm、20nm、15nm、10nm、5nm、lnm、0. 5nm或 0.lnm。在一些实施例中，平均厚度为约或 大于 5ym、1ym、800nm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、 40nm、30nm、20nm、15nm、10nm、5nm、lnm、0. 5nm或 0?lnm。在一些实施例中，平均厚度在约 0?lnm到约5ym、约0? 5nm到约200nm、约5nm到约50nm或约10到约30nm的范围内。在一 些实施例中，平均厚度在上述任何两个值的范围内。
[0100] 在一些实施例中，层可具有或经改性以具有一或多个官能团。此类官能团（在层 的表面内或表面上）可用于与任何试剂（例如可检测实体、靶向实体或PEG)结合。如果在 层内结合（例如掺杂），那么此类结合的试剂可为掺杂剂实体。举例来说，靶向实体和/或 PEG可以在一或多个包含可降解聚合物的层内结合。当可降解聚合物降解时，可暴露掺杂剂 实体。
[0101] 在一些实施例中，最外层的表面可以用试剂改性以添加和/或改性外层上的官能 团（例如化合物，例如（但不限于）巯基硅烷醇、氨基硅烷醇可用于分别向二氧化硅、二氧 化钛等引入巯基或氨基；或儿茶酚-氨可用于向二氧化钛等引入阳离子氨官能团等；用过 氧化氢氧化新引入的巯基产生阴离子磺酸根官能团可进一步以化学方式改变所引入的基 团）。除通过引入或改性表面官能团改变表面电荷之外，引入不同官能团允许结合连接剂 (例如（可裂解或（生物_)可降解）聚合物，例如（但不限于）聚乙二醇、聚丙二醇、PLGA 等）、靶向/复位试剂（例如（但不限于）小分子（例如叶酸酯、染料等）、（多）肽（例如 RGD、表皮生长因子、氯毒素等）、抗体、蛋白质等）、造影/成像剂（例如荧光染料、（螯合的） 放射性同位素（SPECT、PET)、MR活性剂、CT试剂）、治疗剂（例如小分子药物、治疗性（多） 肽、治疗性抗体、（螯合的）放射性同位素等）或其组合。
[0102] 掺杂剂实体
[0103] 根据本文所述的一些实施例，掺杂剂实体可在粒子的一或多个层内结合。在一些 实施例中，掺杂剂实体直接或间接连接到层。在一些实施例中，掺杂剂实体分布于层内；在 一些实施例中，掺杂剂实体离散地位于层内。
[0104] -般来说，掺杂剂实体可独立地封装于距离粒子的衬底任何可能距离内。示例 性距离包括 5ym、1ym、800nm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、 50nm、40nm、30nm、20nm、15nm、10nm、5nm、lnm、0. 5nm或 0?lnm〇
[0105] 在一些实施例中，掺杂剂实体位于距离衬底或相邻层的表面预定距离内。在多个 实施例中，此类距离可为约或小于lnm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、15nm、 20nm、30nm、40nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm或 500nm。在一些实施例中，惨杂剂实体 与衬底表面之间的距离为2nm到5nm、5nm到10nm或10nm到15nm范围内。在一些实施例 中，掺杂剂实体可与衬底或相邻层的表面直接接触。
[0106] 在一些实施例中，在衬底合成之后可使用表面底涂剂。示例性表面底涂剂包 括（但不限于）官能化二氧化硅试剂，例如MPTMS和APTMS，或聚合物（例如聚乙二 醇-(PEG)-硫醇）。
[0107] 在一些实施例中，掺杂剂实体对粒子的一或多种组分具有足够的亲和力以允许封 端剂移位和/或允许高密度和/或掺杂剂实体于粒子中或粒子上的紧密表面局部荷载。封 端剂可为与衬底可置换地结合的实体。不希望受任何具体理论束缚，在一些实施例中，本文 指出封端剂可以在衬底合成中发挥重要作用。在一些实施例中，封端剂控制衬底的尺寸和 几何形状。在一些实施例中，在合成之后封端剂作为合成的衬底上的吸附单层呈现。在一 些实施例中，封端剂强力地吸附到衬底的表面上。在一些实施例中，封端剂提供稳定和/或 预防衬底聚集。示例性封端剂包括（但不限于）有机试剂，例如柠檬酸酯、柠檬酸、抗坏血 酸、抗坏血酸酯、抗坏血酸软脂酰基酯、氯化四（羟基甲基）鱗以及氨基酸。在一些此类实 例中，一些或全部封端剂最终通过表面底涂剂从衬底去除。与封端剂通过表面底涂剂