ET-CT研究。与MSKCC的路易斯（Lewis)实验室合作进行用S9Zr 标记SE(R)RS粒子。将ssZr-SE(R)RS粒子静脉内注射到携有肉瘤的小鼠（每种上述肿瘤类 型n= 3)并且在0、1小时、2小时、4小时、8小时、12小时、18小时、24小时、48小时、5天、 7天、10天和14天进行动态PET-CT成像。PET数据将提供A)肿瘤内的SE(R)RS粒子的准 确浓度以允许计算目标3所使用的粒子剂量，以及B)测定SE(R)RS粒子的肿瘤内积聚和滞 留的动力学。
[0178] 在患有骨肉瘤的狗中测试拉曼引导的肉瘤手术：可使用SE(R)RS粒子和手持式拉 曼检测器切除大型动物体内的肉瘤。手持式扫描仪的规格与雷尼绍台式拉曼显微镜非常类 似，包括使用在近红外（785nm)中具有相同波长和相同激光功率（300mW)的激光器。手持式 粒子可保持直接抵靠所关注的组织，并且当其检测到根据本文的一些实施例所述的SE(R) RS粒子时用声音（或光学信号，如果优选）指示。
[0179] 这一目标与位于曼哈顿62号大街的动物医疗中心（AnimalMedicalCenter，AMC) (http://www.amcny.org)合作进行。这一动物诊所为通常对动物进行手术（包括肉瘤手 术）的高度专业化机构。骨肉瘤在狗中的发病率很高。
[0180]SE(R)RS粒子静脉内注射到狗（n= 10)体内。24小时之后，用异氟烷麻醉法来麻 醉动物。在动物的无菌准备之后，将以手术方式使肿瘤暴露并且切除外科医生用肉眼可明 确识别的大部分肿瘤。当切除进行到靠近肿瘤边缘时，使用手持式拉曼粒子来验证残余肿 瘤的存在并且搜索手术床中局部微小转移灶的存在。如果SE(R)RS粒子仍存在，那么拉曼 扫描仪将用"哔哔"的声音通知外科医生（参看图11)。随后继续切除直到切除所有拉曼阳 性病灶；被切除的组织标本将送去进行病理学评估（组织学和肿瘤标记物）。
[0181] 实例4 :合成二氧化硅涂布的粒子
[0182] 在一些实施例中，例如（但不限于）SE(R)RS_和/或光声活性染料等掺杂剂实体 可置于第一压缩层中，所述第一压缩层从衬底延长例如高达l〇nm。可在第一掺杂压缩层顶 部铺设厚度为5nm的第二"缓冲"压缩层。可在第二层上铺设掺杂有（但不限于）（近红外） 荧光染料的第三压缩层，因此从衬底延长15nm到例如lOOnm。这一实例说明各掺杂剂实体 的强化如何用本文所述的方法最佳化，所述方法允许精确控制多个层的层厚度。举例来说， 其防止例如如果（近红外）荧光染料的位置与衬底太接近将会出现的荧光淬灭，和如果拉 曼染料的位置与衬底太远将会出现的拉曼强化降低等不希望的作用。
[0183] 与实例1类似，通过如本领域中已知在4°C下向抗坏血酸中快速添加HAuC14来合 成金衬底。通过离心收集如此合成的经抗坏血酸酯稳定的金衬底并且渗析隔夜。通过典型 的施托贝尔方法用嵌有染料的二氧化硅涂布经渗析的金衬底。简单来说，将渗析的金衬底 添加到乙醇（添加有共振拉曼染料、TE0S、氨以及去离子水）中并且使其反应小于1小时。 通过离心（3, 500Xg，15min)分离粒子并且用乙醇洗涤。粒子制备的示意图显示于图15中。
[0184] 在施托贝尔合成期间使用不同量的去离子水制备一系列二氧化硅涂布的粒子。参 看图14,展示可调超薄二氧化硅壳体。通过调整含水量，可精确调节二氧化硅壳体厚度，这 使能够并入多种根据本发明的掺杂剂实体。
[0185] 涂布有二氧化硅层的粒子可通过重复施托贝尔合成另外涂布其它二氧化硅层。
[0186] 图16中说明示例性粒子。第一层为表面强化共振拉曼散射（SERRS)层，第二层 为分隔SERRS层与第三近红外（NIR)荧光层的"缓冲"层。插图显示通过透射电子显微法 (TEM;比例尺=20nm)成像的实际分层。
[0187] 实例5 :光学表征
[0188] 此实例中使用的示例性粒子如实例4中所述合成。在图17中，展示了添加近红外 (NIR)荧光层如何大大提高SERRS粒子的（NIR)荧光特性。这允许使用这些多层粒子宏观 定界手术床中的大部分肿瘤。
[0189] 如图18所示，如通过多模态粒子（中间）的拉曼光谱（洋红色）所指示，SERRS 层（绿色）的信号强度不受添加（近红外）荧光层（红色）影响。因为拉曼可用于检测细 微病灶，这一纳米粒子可用于在大部分肿瘤切除之后鉴别手术床中的残余细微肿瘤种植结
[0190] 图19示出了在乳癌小鼠模型（PyMT)中静脉内注射24小时后多模态多层SERS和 荧光纳米粒子的体内实验，说明肿瘤观测到两种模态。
[0191] 其它实施例和等效物
[0192] 本领域的技术人员最多使用常规实验即可识别或能够确定本文所述的本发明的 特定实施例的许多等效物。本发明的范围不打算限于上述说明，而是如随附权利要求书中 所述。
【主权项】
1. 一种包含至少一种粒子的组合物，所述粒子包含： 衬底； 至少一第一压缩层，其包含至少一种第一掺杂剂实体；以及 至少一第二层，其包含第二掺杂剂实体。2. 根据权利要求1所述的组合物，其中一些或全部层的厚度在约0. 5nm到约5 Ii m的范 围内。3. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中所述掺杂剂实体位于衬底表 面内 5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm 或 IOOnm 或 5 y m〇4. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中所述压缩层为或包含选自由 以下组成的群组的材料：金属、半金属、非金属、所述金属、半金属或非金属的氧化物、硼化 物、碳化物、硫化物和氮化物、寡聚物、多肽或聚合物，以及其组合。5. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中所述金属、半金属或非金属 为或包含二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化锗、氧化铝、五氧化二钽或其组合。6. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中所述第二层为第二压缩层。7. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中一些或全部层包含相同材 料。8. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中一些或全部层为二氧化硅 层。9. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中至少第一和第二层分别包含 第一和第二掺杂剂实体。10. 根据权利要求4所述的组合物，其中所述压缩层包含寡聚物、多肽、聚合物或其任 何组合。11. 根据权利要求10所述的组合物，其中所述第一和第二掺杂剂实体相同。12. 根据权利要求10所述的组合物，其中所述第一和第二掺杂剂实体不同。13. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中所述第一和第二掺杂剂实 体中的至少一者为或包含可检测实体。14. 根据权利要求13所述的组合物，其中所述可检测实体选自由以下组成的群组： SE(R)RS活性剂、荧光染料、MRI试剂、光声活性染料、上转换材料、正电子发射断层摄影术 PET示踪剂、单光子发射断层摄影术SPECT示踪剂、计算机断层扫描CT试剂、X射线试剂、超 声波US试剂以及其组合。15. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中所述第一和第二掺杂剂实 体中的至少一者为或包含SE (R) RS活性剂。16. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中所述第一掺杂剂实体为或 包含SE(R)RS活性剂且所述第二掺杂剂实体为或包含第二可检测实体。17. 根据权利要求16所述的组合物，其中所述第二可检测实体为NIR荧光剂。18. 根据权利要求17所述的组合物，其另外包含第三可检测实体。19. 根据权利要求1所述的组合物，其中所述第一和第二掺杂剂实体中的至少一者为 除可检测实体外的试剂，使得包含所述试剂的所述层为载体层。20. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其另外包含不具有掺杂剂实体 的缓冲层。21. 根据权利要求20所述的组合物，其中所述缓冲层位于所述第一和第二层之间。22. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中所述掺杂剂实体在所述层 内直接结合。23. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中所述掺杂剂实体在所述层 内经连接剂或螯合剂间接结合。24. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中所述衬底是球形的。25. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中所述衬底是非球形的。26. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中所述衬底为或包含选自由 以下组成的群组的材料：金属、金属氧化物、脂质体、上转换材料、半导体以及其组合。27. 根据权利要求26所述的组合物，其中所述金属选自由以下组成的群组：金、银、铜 或能够维持局部表面等离子共振的任何其它材料以及其组合。28. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中所述衬底与表面底涂剂结 合。29. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中所述衬底与封端剂实体结 合。30. 根据权利要求29所述的组合物，其中所述粒子实质上不含表面底涂剂。31. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物，其中所述组合物的直径在约 5nm到约1000 nm或约5nm到约200nm的范围内。32. -种制备粒子的方法，其包含： 提供第一压缩层于水和醇中的第一前驱体溶液，其中所述第一前驱体溶液具有预定含 水量； 使所述第一前驱体溶液与衬底在向所述衬底上施加第一压缩层的条件下和向所述衬 底上施加第一压缩层所必需和足够的时间下组合，所述第一压缩层具有预定厚度，产生粒 子。33. 根据权利要求32所述的方法，其中所述衬底另外包含至少一个层。34. 根据权利要求32或33所述的方法，其中所述提供和组合步骤同时进行，使得所述 第一前驱体溶液和所述衬底同时彼此混合。35. 根据权利要求32到34中任一权利要求所述的方法，其另外包含组合第一掺杂剂实 体与所述第一前驱体溶液。36. 根据权利要求32到35中任一权利要求所述的方法，其另外包含提供第二压缩层于 水和醇中的第二前驱体溶液。37. 根据权利要求32到36中任一权利要求所述的方法，其另外包含使所述第二前驱体 溶液与所述粒子在向所述粒子上施加第二压缩层的条件下和向所述粒子上施加第二压缩 层所必需和足够的时间下组合，所述第二压缩层具有第二预定厚度。38. 根据权利要求32到37中任一权利要求所述的方法，其另外包含组合第二掺杂剂实 体与所述第二前驱体溶液。39. -种包含向所关注部位提供粒子集合的步骤的方法，所述粒子各自包含：衬底； 至少一第一压缩层，其包含至少一种第一掺杂剂实体；以及 至少一第二层，其包含第二掺杂剂实体。40. 根据权利要求39所述的方法，其中所述所关注部位为或包含实体肿瘤。41. 根据权利要求40所述的方法，其中所述实体肿瘤选自由以下组成的群组：脑肿瘤、 肺肿瘤、乳房肿瘤、卵巢肿瘤、胃肿瘤、胰脏肿瘤、喉部肿瘤、食道肿瘤、睾丸肿瘤、肝脏肿瘤、 腮腺肿瘤、胆道肿瘤、结肠肿瘤、直肠肿瘤、子宫颈肿瘤、子宫肿瘤、子宫内膜肿瘤、肾脏肿 瘤、膀胱肿瘤、前列腺肿瘤、甲状腺肿瘤、头部和颈部肿瘤、黑色素瘤、神经胶质瘤、神经母细 胞瘤以及神经内分泌肿瘤。42. 根据权利要求39到41中任一权利要求所述的方法，其中所述提供步骤包含以使来 自所述集合的粒子定位到所述实体肿瘤的位置和量投予所述粒子集合。43. 根据权利要求39到42中任一权利要求所述的方法，其中所述粒子另外包含靶向实 体。44. 根据权利要求39到43中任一权利要求所述的方法，其中所述衬底为金。45. 根据权利要求39到44中任一权利要求所述的方法，其中所述第一掺杂剂实体为 SE (R) RS活性剂或光声染料。46. 根据权利要求39到45中任一权利要求所述的方法，其中所述第二掺杂剂实体为 NIR荧光剂。47. 根据权利要求39到46中任一权利要求所述的方法，其中所述粒子另外包含MRI试 剂、光声活性染料、上转换材料、正电子发射断层摄影术PET示踪剂、单光子发射断层摄影 术SPECT示踪剂、计算机断层扫描CT试剂、X射线试剂、超声波US试剂以及其组合。48. 根据权利要求39到44中任一权利要求所述的方法，其中所述第一和第二掺杂剂实 体各自包含选自由以下组成的群组的实体：放射性核素、荧光染料以及其组合。49. 根据权利要求39到47中任一权利要求所述的方法，其另外包含使所投予的粒子成 像的步骤。50. 根据权利要求49所述的方法，其另外包含多个使所投予的粒子成像的步骤。51. 根据权利要求50所述的方法，其中在不同成像步骤中利用不同成像模态。52. 根据权利要求51所述的方法，其中利用不同成像模态的不同成像步骤实质上同时 进行。53. 根据权利要求51所述的方法，其中利用不同成像模态的不同成像步骤在不同时间 或不同环境中进行。54. 根据权利要求49到53中任一权利要求所述的方法，其中所述多个成像步骤的每 一成像步骤包含利用选自由以下组成的群组的成像模态：MRI、PET、SPECT、CT、X射线、超声 波、光声检测、荧光/拉曼光谱法以及其组合。55. 根据权利要求48所述的方法，其另外包含使所投予的粒子成像的第一步骤，其中 所述放射性核素产生契伦科夫信号。56. 根据权利要求55所述的方法，其另外包含使所投予的粒子成像的第二步骤，其中 所述放射性核素引起二次契伦科夫诱发的荧光。
【专利摘要】本发明尤其提供一种粒子组合物，所述粒子包括衬底；至少一第一压缩层，其包含至少一种第一掺杂剂实体；以及至少一第二层，其包含第二掺杂剂实体。在一些实施例中，不同层中包括不同掺杂剂实体。在一些实施例中，此类掺杂剂实体为或包含可检测实体。在一些实施例中，这提供实现多模态粒子的技术。所提供的技术的许多优势中包括通过多种独特成像模态和/或在多种情况(例如手术前、手术中和/或手术后环境)中使粒子成像的能力。本发明提供如下方法，其包括向个体单次投予粒子，随后包含使所投予粒子成像的多个步骤，所述步骤可利用不同成像技术和/或在不同时间和/或不同环境中进行。
【IPC分类】C12Q1/02, A61K49/00
【公开号】CN105073142
【申请号】CN201380066653
【发明人】斯特凡·哈姆森, 马修·瓦尔, 莫里茨·基尔舍
【申请人】索隆-基特林癌症研究协会
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2013年12月19日
【公告号】CA2894719A1, EP2934600A2, US20150328346, WO2014100380A2, WO2014100380A3