干燥颗粒的制备方法

专利名称：干燥颗粒的制备方法
技术领域：
本发明涉及化合物的干燥固体颗粒的制备方法，所述方法包括干燥包 含所述化合物的液体组合物的步骤。本发明还涉及所述颗粒及其在器械中 的用途、造影剂或药物组合物。
背景技术：
生物传感器被用于在被推测含有特定生命分子的样品中检测这些分子 的存在。生物传感器可以含有干燥固体，例如可检测的标记物，其在传感 器进行检定期间悬浮于样品液中。
干燥组合物可以被用作造影剂的起始化合物。在使用之前，通常被再 悬浮。
理想地是，该干燥固体易于在样品液，例如血液、尿液或载体组合物 如生理盐水中再分散。然而，已发现干燥颗粒在再悬浮时可能聚集，由此 阻碍形成均匀的颗粒悬浮液。这一缺点尤其在胶态溶液或胶态悬浮液中的 颗粒中出现。
胶态溶液中的颗粒通过数种不同的机制如静电斥力或空间相互作用来 稳定，从而防止归因于范德华力的吸引而聚集。在干燥胶态悬浮液时，颗 粒通常聚集并形成簇状物。 一旦接触，强的范德华力会阻碍这些胶态颗粒 的再悬浮。结果是，获得大量的聚集体，而聚集体会妨碍其中需要均匀的 颗粒悬浮液的应用。
通常， 一次性干燥包含许多颗粒(数量级1012-1014颗粒/刑的溶液，其
中，不能防止干燥时颗粒的接触。本发明人已发现这通常导致在干燥期间 形成聚集体，并可能阻止在用样品液再分散时形成均匀的悬浮液。
US-A-2004/0043042公开了对于分子的稳定和干燥的微量冷冻干燥技 术。所描述的干燥方法包括a)提供包括溶解或分散于挥发性液体介质中的 目标试剂的液体，(b)将l nL-10 的微量液体沉积至基体的预先选定的
位置，(C)通过使液体介质挥发来干燥该微量以制备目标试剂的固体干燥形 式。任选地，该方法是在步骤(b)之后和在步骤(C)之前包括冷冻该微量的冷 冻干燥方法。
然而，已发现这仍然会导致在干燥时颗粒的聚集，而这使得难以以单 分散的方式进行再分散。
本发明的目的是提供在液体中易于再分散的干燥颗粒，而不会形成聚 集体。

发明内容
已出人意料地发现干燥平均包含约1个颗粒/滴的小液滴获得易于再分 散的"单个"颗粒，从而形成单分散的悬浮液。
因此，本发明的一个方面涉及化合物的干燥固体颗粒的制备方法，其 包括如下步骤
a) 提供含有溶解或分散于其中的所述化合物的挥发性液体，
b) 将所述液体以约0.1皮升至约1000纳升的量沉积在基体上，
c) 干燥所述组合物以制得所述化合物的固体形式，
其中，沉积的液体中的所述化合物的浓度使得干燥的化合物是彼此分
开的颗粒的形式。
本发明的另 一方面涉及通过所述方法可获得的干燥颗粒。 本发明的再一方面涉及包括这些干燥颗粒的药物组合物。 本发明的还一方面涉及包括所述千燥颗粒的医疗器械和其中使用该器
械的方法。
本发明的又一方面涉及包括所述干燥颗粒的造影剂或其前体。
具体实施例方式
本发明特别适合用于干燥在液体介质、胶态溶液中的化合物的胶态颗
粒o
"胶态溶液"可以理解为通过第三或更多的组分而防止固体颗粒的悬 浮液快速聚集。
胶态溶液的实例是含水液体中的胶乳(磁性)颗粒的悬浮液、含水液体中
的铁氧化物或其它磁性颗粒的悬浮液、含水介质中的银或金颗粒的悬浮液、 和水稳定的量子点的悬浮液。
以颗粒形式干燥的化合物优选选自生命分子、磁性颗粒、荧光颗粒、 任选地活性颗粒如量子点、胶乳颗粒、聚合物颗粒和聚合物胶囊剂、金或
银颗粒、以及含Gd的纳米微粒。
本发明涉及尤其适合用于生物传感器中的干燥固体颗粒的制备方法。
在本发明的上下文中，颗粒通常具有平均尺寸(最大直径)为5-5000 nm， 更优选30-500 nm，甚至更优选80-400 nm，再更优选100-300 nm。
适合用于本发明中的颗粒优选包括核芯和外壳。外壳通常用来增加颗 粒的稳定性。任选地，颗粒分散在有机基质中。
在一个优选的实施方式中，颗粒包括适于将颗粒键合至目标组合物的 配体。
待形成为干燥颗粒的化合物优选首先悬浮或溶解于挥发性液体中。 适合液体的实例是水、乙醇、甘油、甲醇、DMSO、以及它们的混合物。
将约0.1皮升至1000纳升的少量的液体沉积在基体上。随后，包括化 合物的沉积的液体经受干燥步骤。所述干燥形成了分离的且不形成聚集体 的颗粒。这可通过例如显微技术，如SEM、 AFM、光学显微或光散射方法 验证。
已发现形成彼此分开的颗粒的所述干燥对于这些颗粒成功应用于各种 器械，特别是生物传感器是关键的，尤其是那些用于定量检验方法的生物 传感器。
可以由各种方法获得以彼此分开的颗粒形式的所述干燥。 优选的是，在步骤(b)中，在沉积前，制造平均体积为0.1X10"至100 X1(T12L，优选为3X10"2至50X10"2L，更优选3X l(T12至50X l(T12 L的液滴。
优选地，液体中的化合物浓度为每个液滴包括1-5个化合物颗粒，更 优选l-3个化合物颗粒，再更优选1或2个化合物颗粒，最优选l个化合 物颗粒。
通常，在沉积步骤之前，通过用相同或不同的另一液体稀释所述液体
而获得该浓度。
需要理解的是，每滴所含颗粒的量的分布是平均量在1和5之间，大 多数液滴不超过5个颗粒。
根据一个实施方式，在沉积和干燥之前，将液滴引入至液氮中。优选 地，将液滴射入液氮中，其中它们瞬间冷冻。
随后，使液滴经受千燥，优选以冷冻-干燥的形式。或者，在将液滴印 刷至表面上时，将其在室温附近的温度下干燥。所述表面可以是可渗透的 或不可渗透的。
形成小液滴的非常适合的技术是喷墨技术。
其它合适的技术包括电喷射和喷雾干燥技术。
根据一个实施方式，液滴直接沉积至基体如柱体(cartridge)上。优选地， 将液滴以足够低的频率沉积，以保证第一液滴被干燥后，再沉积另一液滴。
优选的沉积频率是从低到中等，优选范围为约0.1-10000滴/秒，更优 选0.1-1000滴/秒。
通常，期望沉积过程耗时约1秒或优选地低于半秒。以此方式，每个 颗粒被干燥后再形成另一颗粒。优选地，每个随后的液滴被沉积到基体的 不同位置上，以使得进一步干燥在前的液滴。最优选的是，随后颗粒沉积 的位置之间的距离为0.5-100微米。
在本发明的所有实施方式中，非常优选的是液体还含有稳定剂。所述 稳定剂在干燥时可以在各个颗粒周围形成外壳，由此防止干燥状态的颗粒 表面直接接触。尤其合适的稳定剂是在干燥颗粒再分散时易于溶解在含水 组合物中的那些。
合适的稳定剂优选选自碳水化合物、聚电解质、聚合物、生命分子如 蛋白质、表面活性组合物、和所述这些任意的混合物。
优选地，选择所述稳定剂在液体中的浓度使得在干燥时颗粒被充分涂 布。而且，尤其优选的是再分散后，化合物不妨碍检定和应用。
在步骤(b)中，将包括化合物溶解或分散于其中的液体沉积在基体上。 所述基体例如可以是不可渗透的玻璃表面、微纤维素膜、多孔膜、塑料表 面。优选的是所述基体是渗透膜。
干燥的化合物非常适合用于传感器应用，其中它们能例如用于标记分子。
因此，本发明的另一方面涉及通过本发明方法可获得的干燥颗粒。这 些颗粒不同于由现有技术方法制得的颗粒，因为它们不易于聚集。 本发明的另一方面涉及包括所述干燥颗粒的药物组合物。 任选地，所述药物组合物还包括合适的药物载体。
当使用器械时，颗粒可以包含在医疗器械，尤其是传感器中，作为再 悬浮的干燥粉末。因此，本发明还涉及包括包含所述干燥颗粒的容器的医 疗器械。所述传感器通常是包括颗粒的微容器的小型传感器。在加入样品 如血液、血清或尿液时，颗粒将再分散而不形成聚集体。
容器可以是任何合适的形式。在一个实施方式中，容器是槽的形式。 在另一实施方式中，容器是膜的形式。该膜可以是可渗透的或不可渗透的。
在一个优选的实施方式中，干燥颗粒在医疗器械中的渗透膜上沉积。
在一个优选的实施方式中，器械是包括具有根据本发明的干燥颗粒固 定于其上的渗透膜的生物传感器。
在本发明的另一方面，干燥颗粒用作造影剂或其前体的一部分，用于
成像技术中。成像技术的实例是光学成像、MRI成像、超声成像和磁性颗 粒成像。在使用前，包括例如标记组合物的干燥颗粒可以在合适的载体组 合物如生理盐水中再悬浮。
造影剂的前体例如是造影剂或在后续步骤中被活化而用作造影剂但当 时被掩蔽的组合物的一部分。
本发明人已发现，根据本发明的方法尤其适合用于形成干燥的磁性颗 粒。所述颗粒可以用来标记分子如生命分子，然后通过磁性传感器读出磁 性信号。因此，本发明的再一方面涉及其中器械是生物传感器和颗粒是干 燥的磁性颗粒的医疗器械。
在检定期间检测磁性颗粒(也称作珠粒)是否存在的生物传感器中，颗粒 优选是磁性珠，优选用涂层(例如，胶乳、聚甲基丙烯酸甲酯、聚电解质、 碳水化合物衍生物等)进行稳定，并且它们具有优选的尺寸范围为5-500 nm。而且，这些颗粒优选地用目标配体涂布，所述目标配体可以是抗体或 其衍生物、或肽、有机分子、或适体、DNA或RNA分子、或蛋白质、或 任何其它对目标标示物显示高亲和性的分子。在生物传感器应用中， 一种可能的配体例如是链霉抗生素蛋白或生物素或蛋白质。
所述器械可以用于体外分析样品，样品包括血液、血清、尿液或其它(处 理的)样品。本发明的另一方面涉及体外分析样品液的方法，包括将样品引 入上述的医疗器械中，其中在样品中再分散千燥颗粒。
再分散优选地获得在样品中颗粒的均匀溶液或分散体。
任选地，利用小的剪切力来增加再分散。当将干燥粉末溶解于流动液 体中时，产生所述剪切力，例如通过在塑料柱体的小槽中的毛细管力利用
吸水性(water uptake)。
通过以下非限制性的实施例来描述本发明。
实施例
在许多生物医学/传感器应用中使用磁性胶乳颗粒的胶态悬浮液，其中 它们可以用来标记生命分子。最终，颗粒应该以千燥粉末包含在生物传感 器柱体器械中。在加入样品(例如，血液)时，颗粒应该再分散而不形成聚集 体。典型的可商购获得的磁性颗粒的水溶液包含10"颗粒/L。喷墨技术使 得利用单一喷嘴以不高于约10000滴/秒的速率获得3-l(M0"L/滴的体积的 液滴。原料液被稀释10-100倍以获得平均一滴一个颗粒。在该稀释步骤中， 可以加入合适组分以在后续涂布颗粒。
假定c产10飞摩尔/L浓度的目标物首先被取出100pL样品体积，随后 使用磁性珠检测。假定缔合率kon=106 l/(mol*s)、表面捕获探针密度cj=1000 抗体/pm2、磁性珠的半径R-IOO nm和培育时间T-1000秒。培育后，需要 10000个珠携带至少一个目标物。因此，对于最初的培育步骤需要 N=10000/(kon.ct.a;47iR2)-107珠。因此，所有珠的0.1%捕获目标物。使用 磁铁取出珠，冲洗并悬浮于较小的体积中。珠自身占据约100皮升的体积。 它们可以在约1纳升的体积内再悬浮。目标浓度(即，载有目标物的珠的浓 度)在10'9 L中是10000，相应于nmol/L至pmol/L的浓度范围，通过磁性 传感器可测。对于在柱体内部的检定和检测，需要107珠。
使用速率为每秒10 000滴的一个喷嘴，需要约16分钟产生107个液滴。
权利要求
1、化合物的干燥固体颗粒的制备方法，其包括如下步骤a)提供含有溶解或分散于其中的所述化合物的挥发性液体，b)将所述液体以0.1皮升至1000纳升的量沉积在基体上，c)干燥含有所述化合物的液体以制备所述化合物的固体形式，其特征在于，沉积的液体中的所述化合物的浓度使得干燥的化合物是彼此分开的颗粒的形式。
2、 如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(b)中，制造平均体积为 0.1 X 10"2至100X l(T12 L，优选为3 X l(T12至50X l(T12 L的液滴。
3、 如权利要求2所述的方法，其中，在沉积和干燥之前，将液滴引入 至液氮中。
4、 如权利要求1所述的方法，其中，通过冷冻干燥技术进行所述干燥。
5、 如权利要求2所述的方法，其中，通过喷墨技术产生所述液滴。
6、 如权利要求2所述的方法，其中，以0.1-10000滴/秒的低频率将所 述液滴沉积在基体上。
7、 如权利要求l所述的方法，其中，所述液体还含有稳定剂。
8、 如权利要求7所述的方法，其中，所述稳定剂选自碳水化合物、聚 电解质、聚合物、生命分子如蛋白质、表面活性组合物、和所述这些的任 意的混合物。
9、 如权利要求l所述的方法，其中，所述化合物选自生命分子、磁性 颗粒、量子点、金或银的纳米粒子。
10、 如权利要求l所述的方法，其中，所述基体是渗透膜。
11、 干燥颗粒，其通过权利要求1-10任一项的方法可获得。
12、 药物组合物，其包括如权利要求ll所述的干燥颗粒。
13、 造影剂或其前体，其包括如权利要求ll所述的干燥颗粒。
14、 医疗器械，其包括包含如权利要求ll所述的干燥颗粒的容器。
15、 如权利要求14所述的医疗器械，其中，所述器械是生物传感器， 并且所述颗粒是干燥的磁性颗粒。
16、 体外分析液体样品的方法，其包括在如权利要求14所述的医疗器 械中引入样品，其中，在所述样品中再分散所述干燥颗粒。
17、 如权利要求14所述的医疗器械，其包括具有沉积至其上的千燥颗 粒的渗透膜作为基体。
全文摘要
本发明提供化合物的可再悬浮颗粒的制备方法。所述颗粒通过干燥含有所述化合物的液体而制备。干燥所述颗粒使得它们在再分散时不会聚集。由此获得的颗粒尤其适合用于生物传感器中，作为造影剂或药物组合物的一部分。
文档编号F26B5/06GK101341371SQ200680047981
公开日2009年1月7日 申请日期2006年12月15日 优先权日2005年12月19日
发明者H·R·施塔伯特, H·格吕尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司