专利名称：无机纳粒、其制备及用途的制作方法
无机纳粒、其制备及用途发明领域本申请涉及可用于医疗卫生行业的新型可激发粒子。更具体来说，它涉及当用电 离辐射例如X-射线、伽马射线(Y -射线)、放射性同位素和/或电子束激发时能够产生电 子和/或高能光子的粒子，及其在医疗卫生、特别是人类医疗卫生中的用途。本发明的粒子 由含氧无机材料、特别是氧化物制成，所述材料具有足够密度，并可以在体外、离体或体内 通过可控的外部激发进行激活，以便扰乱、改变或破坏靶细胞、组织或器官。本发明还涉及 所述粒子的产生方法，以及包含它们的药物组合物。
背景技术：
各种不同形式的辐射例如χ-射线、伽马射线、UV射线、激光、微波、电子束以及例 如中子和质子的粒子束，已被用于治疗与癌症相关的问题。一些所述辐射已与辐射敏感性 分子组合，用于这样的应用中。电磁和电离辐射确实能够打破细胞的DNA分子，从而阻止所 述细胞生长和分裂。这种效应主要是由于电离后发射的电子和/或高能光子(能量高于 2KeV)所造成的损伤引起的。术语“电离辐射”是指能够从原子或分子分离出(电离)至少一个电子的高能粒 子或波。电离能力取决于单个粒子或波的能量，而不是它们的数量。如果单个粒子或波不 具有足够能量，在最常见情况下大量的这种粒子或波将不会引起电离。电离辐射的实例是高能粒子、光子、中子、电子和α-粒子。光波(光子)使 原子或分子电离的能力在整个电磁波谱范围内是不同的。X-射线和伽马射线能电离几乎任 何分子或原子；远紫外线能电离许多原子和分子；近紫外线和可见光能电离很少的分子； 微波和无线电波是非电离辐射。WO 2005/120590描述了一种粒子，其包含(i)含有吸收X-射线并发射UV-可见光 能量的第一种无机化合物的核，以及(ii)在与水或氧接触后吸收UV-可见光能量并产生自 由基的第二种无机或有机化合物。被激活的粒子将周围的氧转变成自由基，它们是高度反 应性物质，在细胞中产生不可逆损伤。US 2007/0274909涉及用于生物材料的成像或辐射处理的纳粒，其包含VUV或 UV-C发射材料，所述材料吸收高能辐射并发射VUV或UV-C辐射。在该说明书中描述的VUV 或UV-C发射材料有意或无意地、但系统地掺杂有激活剂，其目的是使所述VUV或UV-C辐射 发射得以发生。但是，取决于掺杂剂在粒子中的定位或其在分散介质中的溶解性，掺杂剂可 能伴有毒性增加。US 6，955，639描述了使用金属纳粒、特别是金纳粒增强X-射线辐射效应的方法。在本文中，本发明人提供了新的强有力的纳粒，它们与现有技术中描述的相比制 备起来更容易和便宜，但是更重要和出人意料的是，它们与电离辐射组合时能够实现非常 有效的靶细胞改变或破坏，正如在本文中所论述的。本文描述的纳粒所显示出的另一个特点是它们在肿瘤内保留几天的能力，这在完 整放疗治疗的情况下使纳粒和/或纳粒聚集体的注射次数降到最低。
发明概述现在，本发明人已经发现，由含氧无机材料制成的(换句话说由单一无机材料制 备的)、特别是氧化物制成的纳粒，其密度为至少7g/cm3、优选高于7g/cm3，特别是对于氧化 物制成的纳粒来说密度高于7g/cm3并低于15g/cm3，使用它能够有效地扰乱、改变或破坏可 能位于身体深部的靶细胞、组织或器官，特别是本文中定义为良性细胞或组织的异常细胞 或组织，或患病细胞或组织例如恶变前或恶性细胞(癌细胞)或组织(肿瘤)，同时限制对 周围健康组织的损伤。这样的纳粒不需存在附加的不同化合物或材料就能产生所需治疗效应。特别是， 本文描述的纳粒能够将入射的辐射直接转变成电子和/或高能光子的有效发射，产生随后 的治疗效应。与WO 2005/120590和US 2007/0274909中描述的纳粒相反，本发明的纳粒不需存 在两种不同的化合物，其中一种是将X-射线转变成UV-可见光能量所必需的。具体来说， 本发明的纳粒不包含下述的无机化合物，其目的是作为第一化合物吸收X-射线并将其转 变成被第二化合物吸收的UV-可见光能量，进而造成细胞的不可逆损伤。这些纳粒也不是 掺杂的或设计成在UV区特异性发光。与金属纳粒相比，本发明的纳粒提供了在其表面上呈现羟基(OH)的优点，这使其 在广PH范围下与任何极性环境相容。与金属纳粒相比，本发明的纳粒、特别是由氧化物制成的纳粒，还提供了更容易制 备的优点。使用本文中所描述的方法，可以获得具有高浓度纳粒或纳粒聚集体的生物相容 性悬液。合成过程不需使用还原剂和/或螯合(络合)剂以防止所制备的粒子发生有害的 聚集。在本文描述的方法中，向上面提到的悬液添加螯合(络合)剂仅仅是可任选的。因此，一般来说，合成过程包括(同时或相继地)化学元素在极性介质中的沉淀， 所述化学元素(氧是无机材料结构的一部分)的结晶以及(如果需要的话)在生理介质中 的稳定化。本发明的纳粒也不需要靶向分子来集中进入靶细胞或组织。增强渗透与滞留(“Era”)效应确实造成了纳粒在通过静脉内途径(一种可能的 给药途径)注射后的给定时间之后，在肿瘤块中的被动积累。确实已观察到肿瘤血管与正 常毛细血管相当不同，它们的血管“渗漏性”促进了在正常组织中不常见的纳粒的选择性外 渗。缺乏有效的肿瘤淋巴引流阻止了渗透出的纳粒的清除并促进它们的积累。因此本发明 的纳粒在静脉内给药后能够成功靶向原发肿瘤以及转移的肿瘤。本发明的纳粒也可以有利地通过肿瘤内途径给药，正如在实验部分中所证实的。但是，本发明的纳粒或纳粒聚集体利于被生物相容涂层覆盖，使纳粒或纳粒聚集 体在生理流体中在pH 6. 5到7. 5之间稳定，正如下文中进一步描述的。因此，本发明的另一个优点是提供本身无毒性，但可以在适合情况下安全地用于 功能性扰乱、改变或破坏靶细胞、特别是癌细胞的纳粒。所需的纳粒治疗效应事实上严格依 赖于它们的激发，所述激发由其本身可以被专业技术人员在质量和量方面有利地控制并以 定向、即局部化方式使用的电离辐射源所产生。因此，本发明描述了一类新的粒子，其在适当情况下能够以定向方式用于任何动物、优选为哺乳动物、更优选为人类。本发明的粒子可以用于任何类型的组织或器官，不论 是浅表的还是深部的。具体来说，本发明描述了当细胞暴露于电离辐射例如特别是χ-射 线、伽马射线、放射性同位素、离子束和/或电子束时，能够在体外、离体或体内诱导所述细 胞改变或破坏的可激活粒子。使用的策略在于将入射的电离辐射大部分转变成引起治疗效应的有效的电子和/ 或高能光子发射。通过使用本发明的由含氧无机材料制成的纳粒，其密度为至少7g/cm3、优 选高于7g/cm3、特别是对于由氧化物制成的纳粒来说高于7g/cm3并低于15g/cm3，获得了这 样的结果。本发明的纳粒通过吸收来自电离辐射的能量进行激发或激活。这种吸收引起随后 的级联现象，导致靶细胞改变或死亡。在这些现象中，电子和/或高能光子的发射在本发明 的情形中是主要和关键的。在本文中，本发明人证实了含氧无机材料，其密度为至少7g/cm3、优选高于7g/ cm3、特别是对于由氧化物制成的纳粒来说高于7g/cm3并低于15g/cm3，在获得由靶细胞、组 织或器官例如恶性细胞或组织的改变或破坏构成的所需治疗效应中的功效。本发明涉及由含氧无机材料制成的产品或化合物，在这里是纳粒或纳粒聚集体， 所述无机材料的密度为至少7g/cm3、优选高于7g/cm3，特别是对于由氧化物制成的纳粒来 说，密度高于7g/cm3并低于15g/cm3。本文还公开了这样的化合物的制备方法。本发明的目的是使用本发明的纳粒或纳粒聚集体改变、破坏或消灭靶细胞、组织 或器官。本文所公开的具体实施方案涉及使用纳粒或纳粒聚集体制备药物组合物，所述药 物组合物用于当动物中的靶细胞暴露于本文所述的电离辐射时改变、破坏或消灭所述细 胞，其中纳粒由含氧无机材料制成，所述无机材料的密度为至少7g/cm3、优选高于7g/cm3， 特别是对于由氧化物制成的纳粒来说，密度高于7g/cm3并低于15g/cm3，并且还涉及相应的 治疗方法。在本文中，具体公开了用于治疗癌症的本发明的产品、特别是纳粒或纳粒聚集体。另一个实施方案是基于组合物，特别是在治疗或诊断中使用的药物组合物，其包 含例如上文中定义的或可以通过上面提到的方法获得的产品。这样的组合物优选采用可注 射制剂的形式。本文公开了药物组合物，特别是正如从所有描述中可以明显看出的，目的是当哺 乳动物中的靶细胞暴露于电离辐射时改变或破坏所述靶细胞的药物组合物，所述药物组合 物包含纳粒或纳粒聚集体及可药用载体或赋形剂，其中纳粒由含氧无机材料制成，所述无 机材料的密度为至少7g/cm3、优选高于7g/cm3，特别是对于由氧化物制成的纳粒来说，密度 高于7g/cm3并低于15g/cm3，并且其中纳粒或纳粒聚集体优选覆盖有生物相容涂层。另一个实施方案涉及使用本发明的纳粒或纳粒聚集体，在所述纳粒或纳粒聚集体 暴露于辐射、特别是本文中所定义的电离辐射时，在动物中预防或治疗癌症或减轻癌症症 状。具体来说，本公开包含了通过向对象施用本发明的纳粒或纳粒聚集体或包含这种 纳粒或纳粒聚集体的组合物，以及将所述对象暴露于辐射、特别是电离辐射，在对象中预防 或治疗癌症或减轻癌症症状的方法，所述对象是动物、特别是哺乳动物、优选为人类。
另一方面，本公开提供了药剂盒，其包含任意一种或多种本文描述的产品，即纳 粒、纳粒聚集体和组合物，以及为产品使用提供指导的标签说明。
图1显示了在肿瘤内注射到带有HCT116肿瘤的Swiss裸鼠后，HfO2纳粒或纳粒聚 集体的生物相容性悬液随时间的分布和分散。在注射后第2和15天时在肿瘤上进行显微断层显像。图2A和2B是HfO2纳粒和纳粒聚集体的透射电子显微镜(TEM)图像，给出了纳粒 形状的定性表征(比例尺=200nm)。分析使用了 JE0L100CX。图2A显示了纳粒以及由纳粒形成的集合体，二者的形状都基本上为球形。图2B显示了以不同方式制备的纳粒以及由所述纳粒形成的集合体，二者的形状 都基本上为细长形。图3显示了内化到细胞中的纳粒的透射电子显微镜(TEM)照片。HCT116培养物没 有用(对照)以及用5和100 μ M HfO2纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液处理M小时 (比例尺500nm)。纳粒通过内体摄取。TEM研究清楚地显示纳粒以浓度依赖性方式通过内体进入细 胞。取决于它们的设计和/或浓度，纳粒可以通过集合或单个的方式进入或穿透细胞。图4 电磁波谱，其中突出了电离辐射。图5A显示了 HfO2纳粒和纳粒聚集体的生物相容性悬液的灰度或反差值随其浓度 的变化密度>7的HfO2:圆点密度< 7的HfO2 交叉点分析使用X-射线显微断层显像(Skyscan 1076)进行，使用50kV源电压操作。对于给定浓度来说，纳粒或纳粒聚集体的灰度(与它们的吸收速率或容量直接相 关)最高时，纳粒或纳粒聚集体增加辐射诱导的细胞死亡的能力最高，如图5B中所示。图5B显示了与对照比较，使用生物相容性HfO2纳粒或纳粒聚集体与400 μ M的两 种不同人类结肠癌细胞系温育而进行的克隆形成存活分析。使用200keV X-射线辐射源(Tube Comet MXR-225/22-200kV/15mA/0. 2mm Cu)， 在放射敏感细胞系HCTl 16中2Gy辐射剂量后以及在放射抗性HD9细胞系中4Gy辐射剂量 后，测定了 SFx (在X格雷下的存活分数)。平均值从两次不同实验产生。图6 :将含有HfO2纳粒和/或纳粒聚集体的生物相容性悬液肿瘤内注射到带有 HCT116肿瘤的Swiss裸鼠中(注射体积为肿瘤体积的20%到50%之间)。将所述小鼠的 肿瘤进一步用与外部方式使用的辐射源[镭疗法装置铱-192源]连接的施用器进行局部 辐射O段时间，在本文中也称为2个部分，各4Gy ；圆点)。将同样的生物相容性悬液施用于对照组小鼠(注射体积为肿瘤体积的20%到 50%之间)。所述对照组没有进行辐射(交叉点)。将上面所述小鼠组与进行(三角形点)或未进行(菱形点)放疗的介质处理的小 鼠进行比较。在辐射后25天的时间内，每周两次在每个组中监测肿瘤体积。图7显示了带有HCT116肿瘤细胞的小鼠在辐射后21天时的照片
图7A 小鼠在肿瘤内注射介质(无粒子)后用辐射处理图7B 小鼠在肿瘤内注射纳粒后用辐射处理图8显示了在不存在(阴性对照)或存在400 μ M HfO2纳粒或纳粒聚集体的情况 下，利用使用 200keV X-射线发生器(Tube Comet MXR-225/22-200kV/15mA/0. 2mm Cu)辐 射过的HCTl 16(放射敏感模型)和HD9 (放射抗性模型)癌细胞进行的克隆形成存活分析。 辐射剂量在0到4Gy之间变化。使用HCT116的阴性对照交叉点纳粒与HCT116 正方形点使用HD9的阴性对照菱形点纳粒与Η ^9:圆点图9显示了肿瘤内注射HfO2纳粒或纳粒聚集体的生物相容性悬液，然后用与使 用镭疗法装置铱-192源的外部辐射相连的施用器对肿瘤进行2X4Gy或IXSGy辐射后， HCTl 16肿瘤体积的演变。从8只Swiss裸鼠计算平均值。注射介质的对照组(无辐射，无纳粒)菱形点注射纳粒的组(无辐射)交叉点注射介质并进行IxSGy辐射的组(无纳粒)正方形点注射介质并进行2x4Gy辐射的组(无纳粒)三角形点注射纳粒并进行IxSGy辐射的组空心圆点注射纳粒并进行h4Gy辐射的组圆点图10显示了在用或未用HfO2纳粒或纳粒聚集体(浓度为800 μ Μ)进行为期M小 时处理后测量到的细胞存活率。辐射剂量在0到6Gy之间变化。使用WST-I药剂盒读取存 活率。每个点是三次实验的平均值。用纳粒和辐射三角形点没有用纳粒但用辐射正方形点图IlA显示了在不存在(阴性对照)或存在400 μ M HfO2纳粒或纳粒聚集体的情 况下，使用 200keV X-射线发生器(Tube Comet MXR-225/22-200kV/15mA/0. 2mm Cu)辐射 过的HT1080(纤维肉瘤放射抗性模型)癌细胞进行的克隆形成存活分析。辐射剂量在0到 4Gy之间变化。使用HT1080的阴性对照交叉点纳粒与HT1080 正方形点图IlB显示了在不存在(阴性对照)或存在400 μ M HfO2纳粒或纳粒聚集体的情 况下，使用钴60源辐射过的ΗΤ1080(纤维肉瘤放射抗性模型)癌细胞进行的克隆形成分 析。辐射剂量在0到4Gy之间变化。使用HT1080的阴性对照交叉点纳粒与HT1080 正方形点在作为对照的“人类成纤维细胞”(非癌细胞)上使用纳粒进行了类似的克隆形成 分析，并显示出没有或只有非常轻度的影响。获得的结果与癌和正常细胞在辐射下的对应 反应相比较时，显示出高的风险效益比。
图12A显示了使用密度为7. 4g/cm3的HfO2纳粒或纳粒聚集体000 μ Μ)并在2Gy 辐射后的细胞存活率(对照的％ )(实施例IOa)。使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且没有辐射实心正方形点使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且进行辐射空心菱形点使用纳粒(HfO2-L d = 7. 4)并且没有辐射实心三角形点使用纳粒(HfO2-L d = 7. 4)并且进行辐射空心圆点图12B显示了使用密度为6. 8g/cm3的HfO2纳粒或纳粒聚集体000 μ Μ)并在2Gy 辐射后的细胞存活率(对照的％ )(实施例IOa)。使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且没有辐射实心正方形点使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且进行辐射空心菱形点使用纳粒(HfO2-E d = 6. 8)并且没有辐射实心三角形点使用纳粒(HfO2-E d = 6. 8)并且进行辐射空心圆点图12C显示了使用密度为6. 7g/cm3的HfO2纳粒或纳粒聚集体000 μ Μ)并在2Gy 辐射后的细胞存活率(对照的％ )(实施例IOa)。使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且没有辐射实心正方形点使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且进行辐射空心菱形点使用纳粒(HfO2-V d = 6. 7)并且没有辐射实心三角形点使用纳粒(HfO2-V d = 6. 7)并且进行辐射空心圆点图12D显示了使用密度为7. lg/cm3的( 纳粒或纳粒聚集体000 μ Μ)并在2Gy 辐射后的细胞存活率(对照的％ )(实施例IOb)。使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且没有辐射实心正方形点使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且进行辐射空心菱形点使用纳粒(CeO2-W d = 7. 1)并且没有辐射实心三角形点使用纳粒(CeO2-W d = 7. 1)并且进行辐射空心圆点图12E显示了使用密度为6. 5g/cm3的( 纳粒或纳粒聚集体000 μ Μ)并在2Gy 辐射后的细胞存活率(对照的％ )(实施例IOb)。使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且没有辐射实心正方形点使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且进行辐射空心菱形点使用纳粒(CeO2-S d = 6. 5)并且没有辐射实心三角形点使用纳粒(CeO2-S d = 6. 5)并且进行辐射空心圆点图12F显示了使用密度为3. 9g/cm3的TW2纳粒或纳粒聚集体000 μ Μ)并在2Gy 辐射后的细胞存活率(对照的％ )(实施例IOd)。使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且没有辐射实心正方形点使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且进行辐射空心菱形点使用纳粒(Ti02-5nm d = 3. 9)并且没有辐射实心三角形点使用纳粒(Ti02-5nm d = 3. 9)并且进行辐射空心圆点图12G显示了使用密度为7. 9g/cm3的PdO纳粒或纳粒聚集体000 μ Μ)并在2Gy 辐射后的细胞存活率(对照的％ )(实施例IOe)。使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且没有辐射实心正方形点
使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且进行辐射空心菱形点使用纳粒(PdO-A d = 7. 9)并且没有辐射实心三角形点使用纳粒(PdO-A d = 7. 9)并且进行辐射空心圆点图12H显示了使用密度为3. 8g/cm3的TW2纳粒或纳粒聚集体000 μ Μ)并在2Gy 辐射后的细胞存活率(对照的％ )(实施例IOe)。使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且没有辐射实心正方形点使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且进行辐射空心菱形点使用纳粒(Ti02_P25 d = 3. 8)并且没有辐射实心三角形点使用纳粒(Ti02-P25 d = 3. 8)并且进行辐射空心圆点图121显示了使用密度为6. 6g/cm3的( 纳粒或纳粒聚集体000 μ Μ)并在2Gy 辐射后的细胞存活率(对照的％ )(实施例IOe)。使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且没有辐射实心正方形点使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且进行辐射空心菱形点使用纳粒(CeO2-D d = 6. 6)并且没有辐射实心三角形点使用纳粒(CeO2-D d = 6. 6)并且进行辐射空心圆点图12J显示了使用密度为5. 4g/cm3的Nd2O3纳粒或纳粒聚集体000 μ Μ)并在2Gy 辐射后的细胞存活率(对照的％ )(实施例IOe)。使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且没有辐射实心正方形点使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且进行辐射空心菱形点使用纳粒(Nd2O3-Z d = 5. 4)并且没有辐射实心三角形点使用纳粒(Nd2O3-Z d = 5. 4)并且进行辐射空心圆点图12K显示了使用密度为5. 6g/cm3的Eu2O3纳粒或纳粒聚集体000 μ Μ)并在2Gy 辐射后的细胞存活率(对照的％ )(实施例IOe)。使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且没有辐射实心正方形点使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且进行辐射空心菱形点使用纳粒(Eu2O3-B d = 5. 6)并且没有辐射实心三角形点使用纳粒(Eu2O3-B d = 5. 6)并且进行辐射空心圆点图12L显示了使用密度为7. 2g/cm3的WO3纳粒或纳粒聚集体000 μ Μ)并在2Gy 辐射后的细胞存活率(对照的％ )(实施例IOe)。使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且没有辐射实心正方形点使用纳粒(HfO2-参比/实施例3/d = 8. 3)并且进行辐射空心菱形点使用纳粒(WO3-C d = 7. 2)并且没有辐射实心三角形点使用纳粒(WO3-C d = 7. 2)并且进行辐射空心圆点图13显示了以百分率表示的相对功效(诱导细胞死亡的能力)。所述相对功效反 映出相对于生物相容性HfO2纳粒或纳粒聚集体(参见实施例3)在800μΜ浓度下与只有放 射治疗(没有纳粒)相比的细胞存活率(对照的％ )，在实施例10中测试的粒子在800 μ M 浓度下，在2Gy辐射后与只有放射治疗(没有纳粒)相比的细胞存活率(对照的％ )。区分出两组在功效方面具有显著差异的纳粒-密度<7g/cm3 被测试纳粒的相对功效低于约55%
-密度彡7g/cm3被测试纳粒的相对功效高于约80% .图14显示出浓度约为5g/L、包含或不含HMP生物相容涂层的纳粒(参见实施例 IOe)的Ce02-D、实施例IOd)的Ti02-5nm和实施例3的HfO2)在不同条件下的稳定性或稳 定性缺失样品在水或在PH3或pH7的5%葡萄糖溶液中温育2小时(参见实施例11)。图15显示了 0. 22 μ m过滤试验(参见实施例11)的结果不同样品(实施例IOe) 的Ce02-D、实施例IOd)的Ti02-5nm和实施例3的HfO2)含有或不含HMP生物相容涂层(在 水或在PH7的5%葡萄糖溶液中温育2小时)。浓度用g/L表示，过滤收率用％表示。发明详述本发明人出人意料地发现，由含氧无机材料、优选为含氧的结晶化无机材料、更优 选为氧化物制成的纳粒，其中所述无机材料的密度为至少7g/cm3、优选高于7g/cm3，特别是 对于氧化物制成的纳粒来说，密度高于7g/cm3并低于15g/cm3，能够增强目的是在动物中扰 乱、改变或破坏异常细胞、组织或器官的局部辐射的治疗效应。使用本发明的纳粒，第一次观察到了可以在体外强烈增加放疗功效(参见例如图 5B、8、10、11A 和 11B)。在本文中，本发明人提供了在注射本文所述纳粒后，当动物局部暴露于能够激活 所述纳粒的低剂量辐射时，所述动物中的肿瘤尺寸减小并最终消失(完全消退)的证据 (参见实验部分和图6、7和9)。在本发明的精神中，术语“纳粒”或“纳粒聚集体”是指小尺寸的合成产物。它们 的形状可以是例如圆形、扁平、细长、球形或椭圆形等。形状可以由生产方法决定或控制，并 由本技术领域的专业人员根据所需应用进行调整。粒子的形状对其性质没有重大影响。但是，形状可以影响粒子的“生物相容性”。因 此，出于药代动力学原因，纳粒或纳粒聚集体的形状优选为基本上细长、球形或圆形的。球 形或圆形是特别优选的。此外，具有相当均勻形状的粒子或纳粒聚集体是优选的。在优选方式中，本发明的粒子或纳粒聚集体的尺寸典型地在约3nm到400nm之间， 优选在约5、10、15或20nm到200nm之间，更优选在约20到IOOnm或约40nm到IOOnm之间。事实上，理想的物体尺寸必须足够小，才能使它们在体内(组织、细胞、血管等)扩 散而基本上不被巨噬细胞捕获(吞噬作用)并且不引起显著阻塞。有利的是，使用平均粒 度小于IOOnm的粒子可以在人类中获得这样的效应。聚集可能引起集合体结构中个体纳粒的融合。为了限制纳粒与周围环境的相互作用，优选具有低比表面积的纳粒。出于本发明 的目的，纳粒的比表面积为例如约10m2/g到80m2/g之间。比表面积优选在20到60m2/g之 间。本发明纳粒的惊人功效主要是由于它们的构成材料的性质，所述构成材料是含氧 无机材料、优选为结晶化材料，其密度为至少7g/cm3、优选高于7g/cm3，特别是对于由氧化 物制成的纳粒来说，密度高于7g/cm3并低于15g/cm3，特别是在8到14g/cm3或8到12g/cm3 之间。这样的纳粒确实能够吸收电离辐射并发射足够量的电子和/或高能光子，特别是在 使用低电离辐射时，使它们直接造成靶细胞、组织或器官的改变或破坏。应该指出，本发明 也能有利地在高电离辐射下使用(参见图11B)。对于在体外进行的应用来说，电离辐射剂量优选为约0. 05格雷到6格雷之间所包1含的剂量。对于特别是离体或在体内局部进行的应用来说，剂量在0. 05格雷以上到低于16 或30格雷之间。根据现有实践，在人类中的总电离辐射在1. 5格雷到高达约85格雷的范围。投送的辐射总剂量可以按照不同的计划表提供，例如单一剂量、分割剂量、超分割剂量等。正如在实验部分中所证实的，与标准放疗相比时，本文描述的被辐射过的纳粒提 供了明显的疗效改进。上面提到的无机材料优选为无机材料。在本发明的优选实施方案中，无机材料是 氧化物。氧化物是含有至少一个氧原子和至少第二种不同化学元素的化学化合物。所述 不同化学元素可以在本文描述的用于制备纳粒或纳粒聚集体的方法中用作前体。在本发 明的情况下，优选的氧化物是金属氧化物(MxOy)(参见《金属氧化物化学与合成——从溶 液至Ll固态〉〉(Metal Oxide Chemistry and Synthesis—from solution to solid state), Jean-Pierre Jolivet, Savoirs Actuels InterEditions/CNRS，1994 年出版)以及金属钨 酸盐(Mx (WO4) y)。可以在本发明的情况中使用的金属氧化物可以选自元素周期分类表(门捷列夫 周期表)的镧系元素的氧化物和化学(金属)元素的氧化物，特别是周期分类表的第5和 6周期的金属元素的氧化物。在本发明的情况中，可以使用的元素的实例如下所示-来自镧系元素的适合氧化物可以选自例如CeO2、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、TId2O3、 Dy203> Ho203、Er203> Tm2O3> Yb2O3 > Lu2O3 及其混合物；-来自元素周期分类表的第6周期的金属元素的适合氧化物可以选自例如Η 2、 TaO2 > Ta2O5^ WO2 > WO3 > Re02、OsO2 > IrO2 > PtO、PtO2 > HgO> Hg20、T1203、PbO、Pb2O3^ Pb304、PbO2 > PoO2, Bi2O3及其混合物；-来自元素周期分类表的第5周期的金属元素的适合氧化物可以选自例如NbO、 RuO2, Rh203、RhO2, PdO、Ag2O, AgO, CdO, In2O3 及其混合物。在本发明的情况中，钨酸盐(Mx(WO4)y)也可以用作含氧无机材料。优选的钨酸盐可以选自例如!^eWCV CuffO4, MnffO4, PbffO4及其混合物。在特定纳粒中氧化物与钨酸盐的混合物也是可能的。正如前面指出的，本发明的纳粒必须由含氧无机材料制成，所述无机材料的密度 为至少7g/cm3、优选高于7g/cm3，特别是对于由氧化物制成的纳粒来说，密度高于7g/cm3并 低于15g/cm3，特别是在8到14g/cm3或8到12g/cm3之间。密度是每单位体积V的质量m。在本发明的情况中，使用具有高密度的纳粒获得了 改进的疗效。获得这种改进疗效所需的密度阈值，在本文中由本发明人鉴定为7g/cm3。应 该理解，最高的密度是优选的。特别优选的密度是至少7. 5g/cm3、优选至少8g/cm3、更优选 至少 8. 5、9、9. 5,10,10. 5、11、11. 5,12,12. 5,13,13. 5 或 Hg/cm3。纳粒或纳粒聚集体的密度使用Accupyc 1340比重计设备从约Ig干燥粉末测定。本文描述的纳粒优选由有效原子序数(Zeff)为至少50、优选至少60或61、更优选至少65、66、67或甚至68的无机材料制成。有效原子序数是与原子序数相似的术语，但是用于化合物(例如水)以及不同材 料的混合物(例如组织和骨骼)而不是原子。有效原子序数计算了化合物或材料混合物的 平均原子序数。它缩写为& 。有效原子序数通过获得化合物中每个原子的分数比例并将其乘以原子的原子序 数来计算。用于有效原子序数的公式如下
权利要求
1.纳粒或纳粒聚集体在制备目的是在动物中的靶细胞暴露于电离辐射时改变或破坏 所述靶细胞的药物组合物中的应用，其中纳粒由氧化物(MxOy)制成，所述氧化物的密度为 至少7g/cm3，并且其中纳粒或纳粒聚集体覆盖有生物相容性涂层，以提供生理流体中在PH 6. 5到7. 5之间的纳粒稳定性。
2.权利要求1 的应用，其中氧化物选自 CeO2, Nd203、Sm2O3> Eu203、Gd2O3> Tb2O3> Dy203> Ho2O3 > Er2O3> Tm2O3 > Yb2O3 > Lu2O3> Hf02、TaO2 > Ta2O5^ WO2 > WO3 > Re02、OsO2 > IrO2 > PtO、PtO2 > HgO> Hg20、T1203、PbO、Pb203、Pb304、PbO2> PoO2> Bi203、NbO> Ru02、Rh203、Rh02、PdO、Ag20、AgO> CdO> L2O3。
3.权利要求2的应用，其中氧化物是Hf02。
4.权利要求1到3任一项的应用，其中纳粒或纳粒聚集体的尺寸在约10到200nm之间。
5.权利要求1到4任一项的应用，其中所述电离辐射选自X-射线、γ-射线、电子束和 放射性同位素发射。
6.权利要求1到5任一项的应用，其中电离辐射为约IeV到约25000KeV。
7.权利要求6的应用，其中电离辐射为约IeV到6000KeV。
8.权利要求6的应用，其中电离辐射为约IeV到1500KeV。
9.权利要求1到8任一项的应用，其中纳粒由有效原子序数(Zrff)为至少50的无机材 料制成。
10.权利要求1到9任一项的应用，其中纳粒的形状基本上为球形。
11.权利要求1到10任一项的应用，其中靶细胞选自良性细胞、恶变前细胞和恶性细胞。
12.权利要求11的应用，其中所述恶性细胞是来自肿瘤的细胞，所述肿瘤选自血液肿 瘤和实体肿瘤。
13.权利要求1到12任一项的应用，其中药物组合物还包含与纳粒或纳粒聚集体不同 的、目的是治疗癌症的附加治疗化合物。
14.权利要求1到13任一项的应用，其中所述动物是人类。
15.目的是在哺乳动物中的靶细胞暴露于电离辐射时改变或破坏所述靶细胞的药物组 合物，所述药物组合物包含纳粒或纳粒聚集体以及可药用赋形剂，其中纳粒由氧化物(MxOy) 制成，所述氧化物的密度为至少7g/cm3，并且纳粒或纳粒聚集体覆盖有生物相容性涂层，以 提供生理流体中在PH 6. 5到7. 5之间的纳粒稳定性。
全文摘要
本申请涉及可用于医疗卫生行业的新型可激发粒子。更具体来说，它涉及当用电离辐射例如X-射线、γ-射线、放射性同位素和/或电子束激发时能够产生电子和/或高能光子的粒子，及其在医疗卫生、特别是人类医疗卫生中的用途。本发明的粒子由含氧无机材料、特别是氧化物制成，所述材料具有足够密度，并可以在体外、离体或体内通过可控的外部激发进行激活，以便扰乱、改变或破坏靶细胞、组织或器官。本发明还涉及所述粒子的生产方法，以及包含它们的药物或医学装置组合物。
文档编号A61P35/00GK102056628SQ200980121103
公开日2011年5月11日 申请日期2009年6月4日 优先权日2008年6月5日
发明者劳伦特·莱维, 安娜贝尔·洛伊特, 朱莉·马里尔, 科琳·德沃, 阿格尼丝·波迪艾尔, 马蒂厄·杰曼 申请人:纳米生物技术公司