低密度、高度多孔性纳米结构的制作方法

低密度、高度多孔性纳米结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及具有低密度和多孔性涂层的纳米结构，所述涂层包裹着或者结合于至少一个核纳米粒子。该结构能够携带或结合纳米结构内部或表面的至少一个有效载荷以使得所述结构能够应用于如医学诊断或治疗。
【专利说明】低密度、高度多孔性纳米结构
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请要求2012年1月23日申请的申请号为61/589, 777的美国临时专利的优 先权，其通过引用整体并入本申请。
[0003] 置量
[0004] 纳米粒子在分子成像、早期诊断和靶向疗法等领域被广泛的应用。设计和制备能 够包含或携带大量有效载荷并且在同一纳米粒子中实施多种功能的纳米粒子是具有挑战 但是需要的。因此，需要不断地开发这种纳米粒子。
[0005] 发明概沭
[0006] 本申请的一个方面涉及一种纳米结构，所述纳米结构包括嵌入于或者包被于低密 度多孔性3-D结构的至少一个核纳米粒子，其能够携带或者结合在纳米结构中或表面的至 少一个有效载荷。
[0007] 在某些实施方式中，所述核纳米粒子包括纳米粒子或纳米粒子簇。单一的核纳米 粒子可以包括多个微型纳米粒子或微型纳米粒子簇。在簇中的纳米粒子可以由相同组分或 不同组分制备。
[0008] 在某些实施方式中，所述核纳米粒子包括例如超顺磁性氧化铁（SPIO)纳米粒子 或非-SPIO纳米粒子。所述非-SPIO纳米粒子包括例如金属纳米粒子（例如金或银纳米粒 子）、金属氧化物纳米粒子、半导体纳米粒子（例如具有单个或多个组分如CdSe/ZnS的量 子点、掺杂的无重金属的量子点或其他半导体量子点）；聚合物纳米粒子（例如由PLGA(聚 (乳酸共乙醇酸）、PCL(聚己内酯）、PEG(聚乙二醇）或其他聚合物中的一种或组合制备的 粒子）；硅纳米粒子；和非-SPIO磁性纳米粒子（例如MnFe204、SAF和其他类型的磁性纳 米粒子）。所述核纳米粒子的直径范围为约Inm至约900nm(优选尺寸为l-50nm、2_40nm、 5_20nm、lnm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、llnm、12nm、13nm、14nm、15nm、 16nm、17nm、18nm、19nm、20nm) 〇
[0009] 在某些实施方式中，所述核纳米粒子具有球形、棒状、四脚锥体、角锥体、多臂的、 纳米管、纳米线、纳米纤维或纳米板的形状。
[0010] 在某些实施方式中，所述低密度、多孔性3-D结构指密度至少比现有介孔材料（例 如孔径范围为2nm至50nm的介孔材料）低10倍（例如10倍、20倍、30倍、50倍、70倍、 100倍、1000倍、10, 000倍）的结构。在某些实施方式中，所述低密度、多孔性3-D结构具有 〈1.0g/cc(例如由0. 01mg/cc至1000mg/cc)的密度。在某些实施方式中，所述密度由所述 3-D结构的干重除以这种3-D结构在水溶液中的总体积确定。
[0011] 在某些实施方式中，所述低密度、多孔性3-D结构域具有较高的多孔性。这种低密 度结构进一步指在结构上具有至少40%至至少99. 9% (优选50%至99. 9%)的空白空 间或空隙率的结构。在某些实施方式中，至少80%的孔在孔隙半径上具有的尺寸为Inm至 500nm〇
[0012] 在某些实施方式中，所述低密度、多孔性3-D结构是在透射电子显微镜下不能明 显地观察到或基本上不可见的结构，例如即使当所述低密度结构的特征性尺寸在10多或 100多纳米范围内时。
[0013] 在某些实施方式中，所述低密度、多孔性3-D结构由含有娃的分子制备（例如娃 烷、有机硅烷、烷氧基硅烷、硅酸盐及其衍生物）。例如，所述含有硅的分子可以是氨基-丙 基二甲氧基娃烧、疏基 _丙基-二甲氧基娃烧、羧基_丙基-二甲氧基娃烧、氨基 _丙基-二 乙氧基娃烧、疏基_丙基-二乙氧基娃烧、竣基 _丙基-二乙氧基娃烧、双-[3-(二乙氧基 娃基）丙基] _四硫化物、双-[3-(二乙氧基娃基）丙基]-二硫化物、氛基丙基二乙氧基娃 烧、1^2 -(氣基乙基）-3-氣基丙基二甲氧基娃烧、乙稀基二甲氧基娃烧、乙稀基-二（2 -甲 氧基乙氧基）娃烧、3_甲基丙稀醜氧基丙基二甲氧基娃烧、2_(3, 4_环氧环己基）-乙基二 甲氧基娃烧、3-环氧丙基-丙基二乙氧基娃烧、3-异氰酸基丙基二乙氧基娃烧、3-氰酸基丙 基三乙氧基硅烷和硅酸钠。
[0014] 在某些实施方式中，所述低密度、多孔性3-D结构与所述核纳米粒子通过分子内 相互作用（例如共价键、金属键和/或离子键）或分子间相互作用（例如氢键和/或非共 价键）结合。
[0015] 在某些实施方式中，所述低密度、多孔性3-D结构是稳定的交联涂层，其厚度范围 为Inm至IOOOnm(例如Inm至500nm)。在某些实施方式中，所述低密度、多孔性3-D结构 的厚度是可控的，其能够携带的有效载荷的数量也是可控的。其结果是，所述纳米结构当作 为注射剂系统给药进入活体对象的血液时其能够累积在疾病部位如肿瘤或炎症病灶。在某 些实施方式中，所述纳米结构能够携带或结合一个或多个有效载荷。在某些实施方式中， 所述纳米结构携带或结合的有效载荷包括但不限于可检测剂（例如荧光分子、化学发光分 子、生物发光分子、放射性同位素、MRI造影剂、CT造影剂、酶底物标记和/或染色剂）、靶向 部分（例如抗体、抗原、配体、适体、肽、核酸、多核苷酸、多糖、糖、脂肪酸、类固醇、啼啶和/ 或半抗原）、结合伴侣（例如抗原、抗体、受体、配体、DNA、RNA、肽、适体、生物素、亲和素、链 霉亲和素、凝集素、碳水化合物、蛋白A、抗体Fc、脱硫生物素和/或亚氨基生物素）、生物活 性剂（例如治疗剂、蛋白、抗体、肽、核酸、酶、热响应分子、光响应分子、电子响应分子、磁响 应分子、PH响应分子、酶响应分子和/或化合物）、药物、治疗剂、放射剂、化疗剂、小分子药 物、生物药物（例如肽、蛋白、抗体、抗原、核酸、适体等）及其组合，其能够用于成像、检测、 研究、监测、评估、筛选疾病、病情和/或相关的生物事件。在某些实施方式中，所述纳米结 构包括第一有效载荷和第二有效载荷。
[0016] 本申请的另一个方面涉及一种制备核纳米粒子的方法。
[0017] 本申请的另一个方面涉及一种制备本申请所述的纳米结构的方法。例如，通过使 用低密度、多孔性3-D结构包覆或环绕一个或多个核纳米粒子形成所述纳米结构以使得所 述粒子包埋于所述3-D结构中。又例如，所述方法包括：在降低交联产物密度的条件下并在 存在核粒子的情况下交联一种或多种含有硅的化合物。上述条件可以包括：吹入气泡、增 加反应温度、微波、超声、涡旋、摇动/旋转或调节溶液中化学物质的组分。在某些实施方式 中，所述条件包括存在至少一种具有不少于3或4或5个碳原子的醇。在某些实施方式中， 所述醇是C nH(2n+2)0,其中η不超过3、不超过4或者不超过5。在某些实施方式中，所述醇存 在的体积分数为约30%-70%。在某些实施方式中，所述条件包括存在空气气泡。在某些 实施方式中，所述方法可以进一步包括向交联产物的表面引入一个或多个官能团。在某些 实施方式中，所述方法可以进一步包括纯化交联产物。
[0018] 本申请的另一个方面涉及由本申请所提供的任意方法制备的纳米结构。
[0019] 本申请的另一个方面涉及将一个或多个有效载荷与多孔性3-D结构结合的方法。
[0020] 本申请的另一个方面涉及本申请所公开的纳米结构的应用和利用，例如所述纳米 结构在制备治疗或诊断组合物、在制备用于定性或定量检测的试剂、在制备用于分子成像 的试剂、在制备用于分离、纯化或富集的试剂和/或在制备半导体中的用途。

【专利附图】

【附图说明】
[0021] 图1对包含多个有效载荷（点）的低密度纳米结构（LDNS)与致密纳米结构（黑 色网状物，右图）的示意性比较。
[0022] 图2金核尺寸为约20nm和流体力学尺寸为约60nm的硅烷化的金纳米粒子的示例 性透射电子显微镜（TEM)图像。从TEM图中未见含硅的涂层。
[0023] 图3纳米粒子核尺寸为约6nm和流体力学尺寸为约200nm的娃烧化的量子点的示 例性TEM图像。TEM中无明显可见的含硅涂层。
[0024] 图4本领域公知的涂覆纳米粒子的示例性TEM图像，其中在TEM中明显可见所述 涂层。
[0025] 图5LDNS的示例性TEM图像，其中显示了大核纳米粒子的直径。
[0026] 发明详沭
[0027] 在对本申请进行更加详细的描述之前，应理解本申请不限于所描述的特定实施方 式，并且其当然是可以改变的。还应理解本申请中使用的术语仅用于描述特定实施方式的 目的，并不旨在限制，因为本申请的范围仅由所附的权利要求限定。
[0028] 在提供数值范围时，除非上下文另有明示，应理解在该范围的上限和下限之间的 精确到下限单位的十分之一的每个居间值，和在所述范围内的任何其他提及的数值或居间 值，都被包括在本申请的范围内。这些更小范围的上限和下限可以独立地包括在更小的范 围中，并且也被包括在本申请的范围内，除非所述范围中任何特定排除的极限值。在所述 的范围包括一个或两个极限值时，排除一个或两个极限值的范围也被包括在本申请的范围 内。
[0029] 除非另有定义，本申请中使用的所有科技术语具有的含义与本发明所属领域一般 技术人员通常理解的含义相同。虽然与本申请中所述的方法和材料类似或等价的任何方法 和材料也可用于本申请的实践或试验，但是以下描述优选的方法和材料。
[0030] 在本说明书中引用的所有出版物和专利都通过引用并入本申请，相当于每篇出版 物或专利都特别地和单独地被指出通过引用并入，并且其通过引用并入本申请以披露和描 述与所引用的出版物有关的方法和/或材料。所引用的任何出版物均在本申请提交日之前 公开，但所述引用不应理解为由于所述出版物是在先公开而承认本申请的发明不早于这些 公开。而且，所提供的
【公开日】可能不同于实际的
【公开日】，其可能需要单独确认。
[0031] 本领域技术人员在阅读本申请后将理解，本申请中所描述和解释的各个实施方式 均具有独立的组成和特性，在不脱离本申请范围或主旨的前提下，可以容易地将其分离或 者与任意其他若干实施方式的特性组合。任何所述的方法均可以所叙述的事件顺序或者逻 辑上可能的任何顺序进行。
[0032] 除非另有明示，本申请的实施方式将采用化学、固态化学、无机化学、有机化学、物 理化学、分析化学、材料化学、生物化学、生物学、分子生物学、重组DNA技术、药理学、成像 等技术，其均在本领域技术的范围内。在文献中对这些技术进行了充分阐述。
[0033] 在对本申请的实施方式进行详细描述前，除非另有明示，应理解本申请不仅限于 特定材料、试剂、反应原料、生产工艺等，其是可以改变的。还应理解在本申请中使用的术语 仅用于说明特定实施方式的目的，并不旨在限制。可以以逻辑上可能的不同顺序执行本申 请中的步骤也是可能的。
[0034] 给出下述实施方式以便向本领域的普通技术人员完整的披露和描述本申请所公 开和要求保护的方法是如何进行的以及探针是如何使用的。要努力确保数字的准确度（例 如量、温度等），但是应考虑一些误差和偏差。
[0035] 需要指出的是，如用于本说明书和所附权利要求中的，单数形式"一（a)"、"一个 (an)"和"该/所述（the)"包括复数对象，除非上下文另有明示。因此，例如"化合物"包 括多个化合物。在本说明书和上文中的权利要求中，将对多个术语进行定义使其具有下述 含义以供参考，除非具有明显相反的意图。
[0036] 本申请的一个方面涉及低密度纳米结构，其包括被嵌入或使用低密度、多孔性3-D 结构涂覆的至少一个核纳米粒子。
[0037] 本申请使用的核纳米粒子包括但不限于超顺磁性氧化铁（SPIO)纳米粒子和 非-SPIO纳米粒子。
[0038] SPIO纳米粒子是氧化铁纳米粒子，其为磁赤铁矿U -Fe2O3)或磁铁矿（Fe3O4)， 或由这两相组成的纳米粒子。SPIO可以使用适宜的方法合成并且以胶状溶液的形式分 散在有机溶剂或水中。合成SPIO纳米粒子的方法是本领域公知的（参见例如Morteza Mahmoudi 等，Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles:Synthesis,Surface Engineering, Cytotoxicity and Biomedical Applications, Nova Science Pub Inc 出 版，2011)。在一个实施方式中，可以通过湿化学合成方法制备SPIO纳米粒子，所述方法 涉及在存在碱性介质的条件下将Fe 2+和Fe3+盐共沉淀。在合成过程中，可以引入氮气以 控制氧化，可以加入表面活性剂和适宜的聚合物以抑制团聚或控制粒子尺寸，和/或可 以使用乳剂（如油包水微乳）以调节SPIO纳米粒子的物理性质（参见例如Jonathan ff. Gunn, The preparation and characterization of superparamagnetic nanoparticles for biomedical imaging and therapeutic application, ProQuest 出版，2008) 〇 在另一 个实施方式中，可以通过单独使用五羰基铁或与过渡态金属羰基合物联合热解的方法产生 SPIO纳米粒子，任选地在存在一种或多种表面活性剂（例如月桂酸和油酸）和/或氧化剂 (例如三甲胺-N-氧化物）的条件下以及在适宜溶剂中（例如二辛基醚或十六烷）（参见例 如US专利申请20060093555)。在另一个实施方式中，SPIO纳米粒子还可以通过气体沉积法 制备，所述方法涉及在含有不同浓度氧气的氦气氛下将铁激光蒸发（参见Miller J.S.等， Magnetism:Nanosized magnetic materials, Wiley-VCH 出版，2002) 〇
[0039] 在某些实施方式中，SPIO纳米粒子是US专利申请US20100008862中所公开的那 些。
[0040] 非-SPIO纳米粒子包括例如金属纳米粒子（例如金或银纳米粒子（参见例如 Hiroki Hiramatsu，F.E.O·，Chemistry of Materials 16, 2509-2511(2004)))，半导体纳米 粒子（例如具有单个或多个组分如CdSe/ZnS的量子点（参见例如M. Bruchez等，science 281，2013-2016 (1998))、掺杂的无重金属的量子点（参见例如Narayan Pradhan等，工八111· chem. Soc. 129,3339-3347(2007))或其他半导体量子点）；聚合物纳米粒子（例如由 PLGA(聚（乳酸共乙醇酸）（参见例如 Minsoung Rhee 等，Adv. Mater. 23, H79_H83(2011))、 PCL (聚己内酯）（参见例如 Marianne Labet 等，Chem. Soc. Rev. 38, 3484-3504 (2009))、 PEG (聚乙二醇）或其他聚合物中的一种或组合制备的粒子）；硅纳米粒子；和 非-SPIO磁性纳米粒子（例如MnFe2O 4(参见例如Jae-Hyun Lee等，Nature Medicine 13, 95-99(2006))、合成反铁磁性纳米粒子（SAF)(参见例如A. Fu等，Angew. Chem. Int. Ed. 48, 1620-1624(2009))和其他类型的磁性纳米粒子）。
[0041] 可以使用本领域公知的适宜方法制备或合成非-SPIO纳米粒子，例如溶胶-凝胶 合成法、油包水微乳法、气体沉积法等。例如，金纳米粒子可以通过使用还原剂如柠檬酸盐 或丙酮二羧酸由氯金酸盐溶液（HAuCl 4)还原制备。又例如，CdS半导体纳米粒子可以在二 氧化硅粒子表面上由Cd(ClO4) 2和Na2S制备。又例如，II-VI半导体纳米粒子可以在注入 热配位溶剂后基于有机金属试剂如二甲基镉和三辛基硒化膦的高温热解合成（参见例如 Giinter Schmid, Nanoparticles:From Theory to Application, John Wiley&Sons 出版， 2011)。掺杂的无重金属的量子点例如掺杂Mn的ZnSe量子点可以使用成核掺杂策略制备， 其中在高温下形成小尺寸的MnSe纳米簇作为核并且ZnSe层涂覆在核上。又例如，可以通 过在双相溶剂系统中乳化聚合物制备聚合纳米粒子，包括通过超声或匀质得到纳米级的聚 合物小滴，并蒸发有机溶剂以获得纳米粒子。又例如，硅质纳米粒子可以由溶胶-凝胶合成 制备，其中在存在酸或碱催化剂的条件下在水和乙醇的混合物中水解烷氧基硅前体（例如 TMOS或TE0S)，通过剧烈搅拌浓缩水解得到的单体，并收集所得到的二氧化硅纳米粒子。又 例如，非-SPIO磁性纳米粒子SAF可以在高真空下使用离子束沉积法制备，在无磁性空间层 (例如钌金属）的两侧沉积铁磁性层及化学蚀刻铜释放层和保护性钽表面层，并且在除去 保护性层和选择性蚀刻铜后能够释放SAF纳米粒子。
[0042] 核纳米粒子的尺寸范围为尺寸为Inm至IOOnm(优选尺寸为l-50nm、2_40nm、 5_20nm、lnm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、Ilnm、12nm、13nm、14nm、15nm、 16nm、17nm、18nm、19nm、20nm)。可以通过选择适宜的合成方法和/或系统控制纳米粒子的 尺寸。例如，为控制纳米粒子的尺寸，可以在极性溶剂中进行纳米粒子的合成，所述极性 溶剂提供了能够吸附在纳米粒子表面上的离子种类，从而提供有助于稳定纳米粒子并且 抑制纳米粒子生长的静电作用和粒子间的排斥力。又例如，可以在微异质系统中合成纳 米粒子，所述微异质系统使得纳米粒子在被束缚的腔或结构域中划分。这种微异质系统 可以包括液晶、单和多层、直接胶束、反向胶束、微乳和囊泡。为获得所需尺寸范围内的纳 米粒子，可以适当控制或改变合成条件以提供例如所需的溶液浓度或所需的腔范围（详 细的综述可以参见例如 Vincenzo Liveri, Controlled synthesis of nanoparticles in microheterogeneous systems, Springer 出版，2006) 〇
[0043] 核纳米粒子的形状可以是球形、立方形、棒状（参见例如A. Fu等， Nano Letters, 7, 179-182(2007))、四脚维形（参见例如 L. Manna 等，Nature Materials, 2, 382-385(2003))、角锥体、多臂的、纳米管、纳米线、纳米纤维或纳米板或任 意其他适宜的形状。在制备过程中控制纳米粒子形状的方法是本领域公知的（参见例 如 Waseda Y.等，Morphology control of materials and nanoparticles:advanced materials processing and characterization, Springer 出版，2004) 〇 例如，当由自下而 上的工艺（即由分子至纳米粒子）制备纳米粒子时，可以加入强烈吸附于特定晶面上的形 状控制物控制所述粒子的生长速率。
[0044] 单一核纳米粒子可以包括单一纳米粒子或者多个或微纳米粒子簇（A. Fu等，J. Am. chem. Soc. 126, 10832-10833 (2004)，J. Ge 等，Angew. Chem. Int. Ed. 46, 4342-4345 (2007)， Zhenda Lu等，Nano Letters 11,3404-3412(2011).)。所述微纳米粒子可以是均质的（例 如由相同组分/材料制备或者具有相同尺寸）或异质的（例如由不同组分/材料制备或者 具有不同尺寸）。均质微纳米粒子簇指具有基本上相同的特性或特征或者由基本上相同的 材料组成的粒子集合。异质微纳米粒子簇指具有不同的特性或特征或者由基本上不同的材 料组成的粒子的混合物。例如，异质微纳米粒子可以包括在中心的量子点和附着于量子点 上的一些独立的金（Au)纳米晶体。在异质纳米粒子集合中不同的纳米粒子最初彼此间不 相结合，但是能够单独地分别与低密度多孔性结构结合。
[0045] 在某些实施方式中，所公开的纳米结构包括多个嵌入于或包覆于低密度、多空性 3-D结构的核纳米粒子。例如，所述纳米结构包含2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、 16、17、18、19、20、25、30、35、40、50、60、70、80、90、100、100 多或 1000 多个核纳米粒子。
[0046] 在某些实施方式中，所述低密度、多孔性3-D结构指密度远低于（例如10多倍、20 多倍、30多倍、50多倍、70多倍、100多倍）现有介孔纳米粒子（例如具有的孔径范围为2nm 至 50nm 的介孔纳米粒子）的结构。（A. Vincent 等，J. Phys. Chem. C, 2007, 111，8291-8298， J. Ε· Lee 等，J. Am. Chem. Soc.，2010, 132, 552-557. Υ· - S，Lin 等，了.八111.(：116111· Soc.，2011，133, 20444-20457, Z. Lu, Angew. Chem. Int. Ed.，2010, 49, 1862-1866.)
[0047] 在某些实施方式中，所述低密度、多孔性3-D结构指密度〈1. Og/cc (例如<100mg/ cc、〈10mg/cc、〈5mg/cc、〈lmg/cc、〈0. 5mg/cc、〈0. 4mg/cc、〈0. 3mg/cc、〈0. 2mg/cc 或〈0· lmg/ cc)(例如，由 0· Olmg/cc 至 10mg/cc、由 0· Olmg/cc 至 8mg/cc、由 0· Olmg/cc 至 5mg/cc、由 0· Olmg/cc 至 3mg/cc、由 0· Olmg/cc 至 lmg/cc、由 0· Olmg/cc 至 lmg/cc、由 0· Olmg/cc 至 0· 8mg/cc、由 0· Olmg/cc 至 0· 5mg/cc、由 0· Olmg/cc 至 0· 3mg/cc、由 0· Olmg/cc 至 IOOOmg/ cc、由 0· Olmg/cc 至 915mg/cc、由 0· Olmg/cc 至 900mg/cc、由 0· Olmg/cc 至 800mg/cc、由 0· Olmg/cc 至 700mg/cc、由 0· Olmg/cc 至 600mg/cc、由 0· Olmg/cc 至 500mg/cc、由 0· lmg/ cc 至 800mg/cc、由 0· lmg/cc 至 700mg/cc、由 0· lmg/cc 至 1000mg/cc、由 lmg/cc 至 IOOOmg/ cc、由 5mg/cc 至 1000mg/cc、由 10mg/cc 至 1000mg/cc、由 20mg/cc 至 1000mg/cc、由 30mg/ cc 至 1000mg/cc、由 30mg/cc 至 1000mg/cc、由 30mg/cc 至 900mg/cc、由 30mg/cc 至 800mg/ cc 或由 30mg/cc 至 700mg/cc)的结构。
[0048] 可以使用本领域公知的多种方法确定3-D结构的密度（参见例如Lowell, S. 等，Characterization of porous solids and powders: surface area, pore size and density, Springer 出版，2004)。不例性的方法包括 Brunauer Emmett Teller (BET) 法和氦比重瓶法（参见例如 Varadan V.K.等，Nanoscience and Nanotechnology in Engineering，World Scientific出版，2010)。简言之，在BET法中，将待测3-D结构的干粉 置于通入氦气和氮气的检测室中，记录温度变化情况并对结果进行分析和外推以计算检测 样品的密度。在氦比重瓶法中，在待测3-D结构的干粉中充入氮气，研究通过改变体积产生 的氦气压以提供密度。基于干粉样品测定的密度不能反映3-D结构的真实密度，因为所述 3-D结构的密度极低，在干燥过程中其架构容易崩塌，因此其与当3-D结构完全伸展时例如 就像当LDNS在缓冲溶液中完全伸展时相比在孔隙度检测中提供了小得很多的数值。
[0049] 在某些实施方式中，所述3-D结构的密度可以使用3-D结构的干质量除以这种3-D 结构在水溶液中的总体积确定。例如，可以分别确定具有或不具有3-D结构的核粒子的干 质量，这两者之间的差值将是所述3-D结构的总质量。类似地，可以分别确定在水溶液中 具有和不具有3-D结构的核粒子的体积，这两者之间的差值将是在水溶液中核粒子上所述 3-D结构的体积。
[0050] 在某些实施方式中，LDNS在水溶液中能够以多个包覆于3-D结构的大纳米粒子的 形式分散，在这种情况下，所述3-D结构的总体积可以根据各个大纳米粒子3-D结构的平均 体积乘以大纳米粒子的数量计算。
[0051] 对于各个大纳米粒子而言，可以使用动态光散射（DLS)技术测定具有3-D结构的 粒子的尺寸（例如半径），不具有3-D结构的粒子核的尺寸（例如半径）可以在透射电子显 微镜（TEM)下测定，因为3-D结构在TEM下基本上不可见。因此，可以通过从具有3-D结构 的粒子的体积中减去不具有3-D结构的粒子的体积获得各个较大纳米粒子中3-D结构的体 积。
[0052] 可以使用任意适宜的方法计算针对给定核质量的大纳米粒子的数量。例如，各个 大纳米粒子可以由在TEM下是可见的多个小纳米粒子组成。在这种情况下，可以根据在TEM 下的检测结果确定小纳米粒子的平均尺寸和体积，小纳米粒子的平均质量可以通过已知的 核材料的密度乘以小粒子的体积确定。通过使用核质量除以小纳米粒子的平均质量可以估 算小纳米粒子的总数。对于各个大纳米粒子而言，可以在TEM下确定其中小纳米粒子的平 均数量。因此，针对给定核质量的大纳米粒子的数量能够通过使用小纳米粒子的总数除以 在各个大纳米粒子中小纳米粒子的平均数量估算。
[0053] 或者，所述低密度、多孔性3-D结构指在结构中具有40%-99.9% (优选50%至 99. 9% )的空空间或孔隙的结构，其中80%的孔具有尺寸为Inm至500nm的半径。
[0054] 3-D结构的孔隙度可以通过气体/蒸汽吸附法确定。在这项技术中，通常氮气 在其沸点被吸附于固体样品上。可以使用在特定分压下吸附的气体的量通过Brunauer、 Emmit和TelIer (BET)氮气吸附/解吸附公式计算所述材料的特定表面积。通过 Kelvin公式或改良的Kelvin公式，BJH公式计算孔径（参见例如D. Niu等，J. Am. chem. Soc.132, 15144-15147(2010))。
[0055] 还可以通过压汞法表征3-D结构的孔隙度（参见例如Varadan V. K.等，如上所 述）。简言之，从3-D结构中抽出气体，然后将所述结构浸入汞中。由于汞在室温下不润湿， 因此施加外部压力逐渐将汞压入样品中。通过监测所应用的各个压力下逐渐增加的进入汞 的体积，可以根据Washburn公式计算孔径。
[0056] 或者，所述低密度、多孔性3-D结构指具有下述材料性质的结构，即所述多孔性结 构（除了核纳米粒子以外）在透射电子显微镜下不能明显地观察到或基本通透，例如即使 当所述3-D结构的特征尺寸在10多或100多纳米范围内。本申请中使用的术语"明显地观 察到"或"基本通透"指基于TEM下的3-D结构图像所述3-D结构的厚度能够容易地评估或 确定。可以采用本领域公知的方法观察或测定纳米结构（例如涂覆或嵌入于低密度多空性 3-D结构中的纳米粒子）。例如，可以使用DLS法测定具有3-D结构的纳米结构的尺寸（例 如半径），可以在TEM下测定不具有3-D结构的核粒子的尺寸（例如半径）。在某些实施方 式中，利用DLS测定以10多、100多纳米范围计的3-D结构的厚度，但其不能在TEM下容易 地测定。例如，当在透射电子显微镜（TEM)下观察本申请中提供的纳米结构时，能够识别纳 米粒子，但是不能明显地观察到所述低密度多孔性3-D结构或者不能基本通透（例如参见 图2和3)。这能够将本申请中提供的纳米结构与现有技术中报道的那些（参见图4)相区 分，所述纳米结构包括涂覆有交联的和尺寸可调的3-D结构的纳米粒子，所述3-D结构包括 介孔二氧化娃纳米粒子或涂层（参见例如J. Kim等，J. Am. Chem. . Soc.，2006, 128, 688-689 ; J. Kim等，Angew. Chem. Int. Ed.，2008, 47, 8438-8441)。这种特征还表明本申请提供的低密 度多孔性3-D结构与本领域公知的其他经涂覆的纳米粒子相比具有低得更多的密度和/或 较高的多孔性。
[0057] 可以通过负载不同分子的容量进一步评估3-D结构的孔隙度（参见例如Wang L.等，Nano Research 1,99-115(2008))。因为本申请所提供的3-D结构具有较低的密度， 因而按照设想与其他经涂覆的纳米粒子相比更多的有效载荷能够与该3-D结构结合（参见 例如图1)。例如，当3-D结构负载有机荧光团如罗丹明时，一个纳米粒子的3-D结构能够负 载超过IO 5个罗丹明分子。
[0058] 在某些实施方式中，所述低密度结构指能够吸收或携带荧光有效载荷的结构，所 述荧光有效载荷的荧光强度是游离荧光分子的至少100倍（例如至少150倍、200倍、250 倍、300倍、350倍、400倍、450倍、500倍、550倍或600倍）。可以在与荧光分子相同的激发 和发射波长下对负载纳米粒子的荧光强度进行定量。负载低密度结构的荧光强度显示了所 述荧光分子的有效载荷，还间接地反映了所述低密度结构的孔隙度。
[0059] 在某些实施方式中，所述低密度、多孔性3-D结构由含有硅烷的或硅烷样分子（例 如硅烷、有机硅烷、烷氧基硅烷、硅酸盐及其衍生物）制备。
[0060] 在某些实施方式中，含有娃烧的分子包括有机娃烧，也将其称为娃烧偶联剂。有机 硅烷的通式为RxSiY(4_x)，其中R基团是烷基、芳基或有机官能团。Y基团是甲氧基、乙氧基 或乙酰氧基。X是1、2或3。R基团能够具有特定功能如使有机硅烷分子与核纳米粒子或 其他有效载荷的表面通过共价或非共价相互作用结合。Y基团是可水解的并且能够形成与 另一个有机硅烷分子交联的硅氧烷键。示例性的R基团包括但不限于二硫化物烷基、氨基 烷基、巯基烷基、乙烯基烷基、环氧烷基和甲基丙烯基烷基、羧基烷基基团。在R基团中的烷 基可以是甲稀基、乙稀基、丙稀基等。不例性的Y基团包括但不限于烧氧基如0CH 3、0C2H5和 OC2H4OCH3。例如，有机娃烧可以是氛基-丙基-二甲氧基娃烧、疏基-丙基-二甲氧基娃烧、 羧基 -丙基-二甲氧基娃烧、氨基_丙基-二乙氧基娃烧、疏基 _丙基-二乙氧基娃烧、羧 基-丙基-二乙氧基娃烧、双 -[3-(二乙氧基娃烧基）丙基]-四硫化物、双-[3_ (二乙氧 基娃烧基）丙基]_二硫化物、氛基丙基二乙氧基娃烧、N_2_(氛基乙基）_3_氛基丙基二甲 氧基娃烧、乙稀基二甲氧基娃烧、乙稀基 -二（2_甲氧基乙氧基）娃烧、3_甲基丙稀醜氧基 丙基二甲氧基娃烧、2_ (3, 4_环氧基环己基）-乙基二甲氧基娃烧、3_缩水甘油酿氧基-丙 基二乙氧基娃烧、3_异氛基丙基二乙氧基娃烧和3_氛基丙基二乙氧基娃烧。
[0061] 所述3-D结构与核纳米粒子的相互作用通过1)分子内相互作用如共价键（例如 Sigma键、Pi键、Delta键、双键、三键、四键、五键、六键、3c - 2e、3c - 4e、4c - 2e、抓氢键、弯 曲键、偶极键、Pi反向键、共轭、超共轭、芳香性、哈普托数和反键）、金属键（例如在核纳米 粒子中与金属原子的螯合相互作用）或离子键（阳离子η -键和盐键），以及2)分子间相 互作用如氢键（例如二氢键、二氢复合物、低屏障氢键、对称氢键）和非共价键（例如疏水 性、亲水性、电荷-电荷或η -堆积相互作用，范德华力，伦敦分散力，机械键，卤键，亲金作 用，插层，堆积，熵力和化学极性）。
[0062] 本申请的另一个方面涉及形成纳米结构的方法，所述纳米结构包括具有低密度、 多孔性3-D结构的至少一个核纳米粒子。例如，所述纳米结构通过使用低密度、多孔性3-D 结构涂覆或包裹一个或多个纳米粒子以使得所述粒子位于或嵌入3-D结构中形成。
[0063] 所述低密度、多孔性3-D结构通过含硅烷或硅烷样分子的组装或交联使其沉积或 覆盖核纳米粒子表面形成。可以通过在核纳米粒子表面的硅烷化过程制备低密度多孔性 3-D结构。硅烷化过程包括例如在酸性或碱性条件下交联含硅烷或硅烷样分子（例如烷氧 基娃烧如氨基 _丙基-二甲氧基娃烧、疏基_丙基-二甲氧基娃烧或娃酸钠）的步骤。 [0064] 在某些实施方式中，在交联中使用酸性或碱性催化剂。示例性的酸性催化剂包括 但不限于质子酸催化剂（例如硝酸、乙酸和磺酸）和Lewis酸催化剂（例如三氟化硼、三氟 化硼单乙胺复合物、三氟化硼甲醇复合物FeCl 3、AlCl3、ZnCl2和ZnBr2)。示例性的碱性催化 剂包括胺或季胺化合物如四甲基氢氧化铵和氢氧化铵。
[0065] 硅烷化过程可以包括一个或多个阶段，例如：引发阶段，在此阶段所述3-D结构开 始形成；生长阶段，在此阶段硅质结构层易于在核纳米粒子上形成并且形成更多；和/或结 束阶段，在此阶段所述3-D结构即将完成（例如所述3-D结构的外表面即将形成）。在硅烷 化过程中，可以在该过程的不同阶段加入一种或多种含硅烷的分子。例如，在引发阶段，可 以加入有机娃烧如氣基丙基二甲氧基娃烧或疏基丙基二甲氧基娃烧以便在核纳米粒子表 面起始硅烷化。对于另一个例子，可以在硅烷化的生长阶段将具有更少烷氧基（例如仅2个 烷氧基）的硅烷分子加入反应中。对于另一个例子，在硅烷化的结束阶段，可以加入具有一 种或多种不同官能团的有机硅烷分子。这些官能团可以是氨基、羧基、巯基或膦酸盐基团， 其可以进一步与其他分子偶联，例如亲水性剂、生物活性剂、可检测标记、光响应基团、电子 响应基团、磁响应基团、酶促响应基团或pH响应基团，或者结合伴侣，以使得所述3-D结构 在稳定性、溶解度、生物相容性、进一步偶联或衍生的能力或与有效载荷亲和性方面得到进 一步修饰。或者，所述官能团还可以是易于与其他分子偶联的基团（例如与生物活性剂、热 响应分子、光响应分子、电子响应分子、磁响应分子、pH响应分子、酶促响应分子、可检测标 记或结合伴侣如生物素或亲和素偶联的基团）。
[0066] 为控制低密度硅质结构的形成，所述制备进一步包括降低密度的操作如在反应或 形成过程中引入空气气泡、增加反应温度、微波、超声、涡旋、摇动/旋转和/或调节反应的 化学组成以调节硅烷分子的交联度。不被理论所束缚，据信这些操作能够有助于使得反应 介质均匀、分散良好并且促进空腔或孔隙度增加的低密度多孔性3-D结构的形成。
[0067] 在某些实施方式中，降低密度的操作包括超声处理反应或形成混合物。可以对在 硅烷化过程中超声处理的条件（例如持续时间）进行适当的选择以便在所得到的低密度多 孔性3-D结构中产生所需的孔隙度。例如，可以在硅烷化过程的某一阶段应用超声处理。 超声在硅烷化阶段中的持续时间可以持续例如至少1小时、1. 5小时、2小时、2. 5小时、3小 时、3. 5小时、4小时。在某些实施方式中，在硅烷化过程中的各阶段均应用超声处理。
[0068] 在某些实施方式中，降低密度的操作包括向反应中引入至少一种醇。在某些实施 方式中，所述醇具有至少3个（例如至少4个、至少5个或至少6个）碳原子。例如，所述 醇可以具有3、4、5、6、7、8、9、10、11、12个或更多的碳原子。在某些实施方式中，所述醇可以 是一元醇或多元醇。一元醇说明性的例子包括丙醇、丁醇、戊醇、己醇等。多元醇说明性的 例子包括丙二醇、丙三醇、苏糖醇、木糖醇等。在某些实施方式中，所述醇可以具有饱和的碳 链或不饱和的碳链。具有饱和碳链的醇可以以化学式C nH(2n+2)0表示。在某些实施方式中， η不低于3,或者不低于4,或者不低于5(例如η = 3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或更多）。具 有不饱和碳链的醇在两个碳原子之间具有双键或三键。在某些实施方式中，所述醇可以是 环醇，例如环己醇、肌醇或薄荷醇。
[0069] 在某些实施方式中，所述醇具有直链碳链（例如η-丙醇、η- 丁醇、η-戊醇、η-己 醇等）或支链碳链（例如异丙醇、异丁醇、叔丁醇等）。在某些实施方式中，所述醇的体积分 数为约30%至约70% (例如30%至约70%、约30%至约60%、约30%至约55%、约40% 至约70 %、约45 %至约70 %、约40 %至约60 % )。在某些实施方式中，所述醇的体积分数为 50%左右（例如45%左右、46%左右、47%左右、48%左右、49%左右、50%左右、51%左右、 52%左右、53%左右、54%左右、55%左右、56%左右、57%左右、58%左右、59%左右或60% 左右）。
[0070] 在某些实施方式中，降低密度的操作包括向反应中引入空气气泡。在某些实施方 式中，所述空气气泡可以在反应过程中不断的存在。可以通过任何适宜的方法将空气气泡 引入反应中，例如通过向反应中通入气泡或者通过向反应混合物中引入气体产生剂。
[0071] 还可以对其他实验条件进行优化以提供形成所需的低密度多孔性3-D结构的条 件。这种实验条件包括例如核纳米粒子的浓度、催化剂的浓度、催化剂与核纳米粒子的浓度 t匕、低密度硅质结构形成的温度或有机硅烷的分子结构。
[0072] 在某些实施方式中，所述方法进一步包括在多孔性结构之中或其表面上引入一个 或多个官能团。所述官能团可以在交联过程中形成多孔性结构时引入，例如通过在交联过 程中特别是在交联过程的结束阶段中通过加入含有这种官能团的含硅化合物引入。所述官 能团还可以在交联产物形成后引入，例如通过化学修饰将官能团引入交联产物的表面。在 某些实施方式中，所述官能团是多孔性结构中固有的。
[0073] 所述官能团作为多孔性结构和有效载荷之间的连接。所述官能团的例子包括但不 限于氨基，巯基，羰基，膦酸盐，生物素，链霉亲和素，亲和素，羟基，烷基或其他疏水性分子， 聚乙二醇或其他亲水性分子以及光裂解、热裂解或pH响应连接基团。
[0074] 在某些实施方式中，所述方法进一步包括纯化所得到的纳米结构产物。所述纯化 可以包括使用透析、切向流过滤、超滤或其组合。
[0075] 低密度多孔性3-D结构的厚度，其直接与纳米结构的尺寸相关，能够通过例如修 改含硅烷分子（例如三烷氧基硅烷或硅酸钠）的数量、反应时间以及反应步骤和这类反应 参数之间的时间间隔被控制（例如从Inm至IOOOnm)。
[0076] 所述3-D结构的厚度可以是约1至5nm厚。在某些实施方式中，所述厚度可以是 约1至IOnm厚。在某些实施方式中，所述厚度可以是约1至20nm厚。在某些实施方式中， 所述厚度可以是约1至30nm厚。在某些实施方式中，所述厚度可以是约1至40nm厚。在 某些实施方式中，所述厚度可以是约1至50nm厚。在某些实施方式中，所述厚度可以是约1 至60nm厚。在某些实施方式中，所述厚度可以是约1至IOOnm厚。在某些实施方式中，所 述厚度可以是约1至500nm厚。在某些实施方式中，所述厚度可以是约1至IOOOnm厚。
[0077] 所述低密度、多孔性3-D结构在核纳米粒子表面上形成后，所述核纳米粒子被嵌 入于3-D结构中。所得到的纳米结构能够具有的厚度（例如纳米结构的最长尺寸或者如果 所述结构是球形则为直径）为约1至l〇〇〇nm、l至IOOnm或者1至10nm。在另一个实施方式 中，所述纳米结构能够具有的直径为约1至30nm。在另一个实施方式中，所述纳米结构能够 具有的直径为约500nm。在另一个实施方式中，所述纳米结构能够具有的直径为约lOOnm。 在另一个实施方式中，所述纳米结构能够具有的直径为约50nm。在另一个实施方式中，所述 纳米结构能够具有的直径为约30nm。在另一个实施方式中，所述纳米结构能够具有的直径 为约10nm。
[0078] 在某些实施方式中，本申请提供的纳米结构携带或与有效载荷结合。所述有效载 荷被纳米结构携带或结合，其包括但不限于检测剂、靶向部分、结合伴侣、生物活性剂、药 物、治疗剂、放射剂、化学剂、小分子药物、生物药（例如肽、蛋白、抗体、抗原、核酸、适体等） 及其任意组合，其能够用于成像、检测、研究、监测、评估、筛选和/或疾病、状况或相关生物 学事件。有效载荷可以是物理吸入多孔性结构中或通过本申请所公开的官能团与多孔性结 构连接。
[0079] 检测剂可以是荧光分子、化学发光分子、生物发光分子、放射性同位素、MRI造影 齐U、CT造影剂、酶底物标记和/或着色剂等。荧光分子的例子包括但不限于荧光化合物 (荧光团），其可以包括但不限于 ：1，5^^04呢；1，84呢；4-甲基伞形酮；5-羧基-2,7-二 氯荧光素；5-羧基荧光素（5-FAM) ;5_羧基萘基荧光素；5-羧基四甲基罗丹明（5-TAMRA); 5-FAM(5-羧基荧光素）；5-HAT (羟基色胺）；5_羟基色胺（HAT) ;5-R0X (羧基-X-罗丹明）； 5-TAMRA(5-羧基四甲基罗丹明）；6_羧基罗丹明6G ;6-CR 6G ;6-J0E ;7_氨基4-甲基香豆 素；7-氨基放线菌素 D (7-AAD) ;7_羟基-4-甲基香豆素；9-氨基-6-氯-2-甲氧基吖啶； ABQ ;酸性品红；ACMA (9-氨基-6-氯-2-甲氧基吖啶）；卩丫啶橙；Π 丫啶红；Π 丫啶黄（acridine yellow);卩丫陡黄（Acriflavin);富尔根氏卩丫陡黄（Acriflavin Feulgen) SITSA ;水母素 (发光蛋白）；AFPs -自体突光蛋白一（量子生物科技（Quantum Biotechnologies)); Alexa? Fluor 350 ； Alexa? Fluor 405 ； Alexa? Fluor 500 ；Alexa Fluor430? ；Alexa Fluor 488? ；Alexa Fluor 532? ；Alexa Fluor 546? ；Alexa Fluor 568? ；Alexa Fluor 594? ;Alexa Fluor 633? ;Alexa Fluor 647? ;Alexa Fluor 660? ;Alexa Fluor 680? ;茜 素络合指示剂；茜素红；别藻蓝素（APC) ;AMC，AMCA-S ;AMCA(氨基甲基香豆素）；AMCA-X ; 氨基放线菌素 D ;氨基香豆素；氨基甲基香豆素（AMCA);苯胺蓝；Anthrocyl stearate ; APC(别藻蓝素）；APC-Cy7 ;APTRA-BTC ;APTS ;阿斯屈拉松（Astrazon)亮红4G ;阿斯屈拉 松（Astrazon)橙R ;阿斯屈拉松（Astrazon)红6B ;阿斯屈拉松（Astrazon)黄7GLL ;阿的 平；ATT〇-TAG?CBQCA ;ATT〇-TAG?FQ ;金胺；Aurophosphine G ;Aurophosphine ;ΒΑ0 9 (双氨 基苯基恶二唑）；BCECF (高pH) ;BCECF (低pH);硫酸黄连素；β内酰胺酶；Bimane ;双苯甲 酰胺；双苯甲酰胺（赫司特公司（Hoechst));双-BTC ;Blancophor FFG ;Blancophor SV; BOBOtm-I ;B0B0?-3 ;氟硼荧 492/515 ;氟硼荧 493/503 ;氟硼荧 500/510 ;氟硼荧 505/515 ; 氟硼荧530/550 ;氟硼荧542/563 ;氟硼荧558/568 ;氟硼荧564/570 ;氟硼荧576/589 ;氟 硼荧581/591 ;氟硼荧630/650-X ;氟硼荧650/665-X ;氟硼荧665/676 ;氟硼荧Fl ;氟硼荧 FL ATP ;氟硼荧Fl-神经酰胺；氟硼荧R6G SE ;氟硼荧TMR ;氟硼荧TMR-X偶联物；氟硼荧 TMR-X，SE ;氟硼荧 TR ;氟硼荧 TR ATP ;氟硼荧 TR-X SE ;B0-PR0?-1 ;B0-PR0?-3 ;磺基亮黄 素 （Brilliant Sulphoflavin)FF ;BTC ;BTC-5N ;钙黄绿素；钙黄绿素蓝；深红钙? ;绿钙； 绿钙-ICa2+染料；绿钙_2Ca2+ ;绿钙-5N Ca2+ ;绿钙-ClSCa2+ ;橙钙；卡尔科弗卢尔荧光增 白剂（Calcofluor White);羧基-X-罗丹明（5-R0X);瀑布蓝（Cascade Blue?);瀑布黄 (Cascade Yellow);儿茶酚胺；CCF2 (GeneBlazer商标）；CFDA ;叶绿素；色霉素 A ;色霉素 A ;CL-NERF ;羧基荧光素双醋酸盐（CMFDA);香豆素鬼笔环肽；C-藻青素；CPM甲基香豆素； CTC ;CTC 甲臜；Cy2? ;Cy3. 18 ;Cy3. 5? ;Cy3? ;Cy5. 18 ;Cy5. 5? ;Cy5? ;Cy7? ;环 AMP 氟传感 器（FiCRhR) ;Dabcyl ;单磺酰；单磺酰胺；单磺酰尸胺；单磺酰氯；单磺酰DHPE ;单磺酰氟； DAPI ;Dapoxyl ;Dapoxyl 2 ;Dapoxyl 3' DCFDA ;DCFH (二氯二氢荧光素二乙酸酯）；DDAO ; DHR(二氢罗丹明 123);二-4-ANEPPS;二-8-ANEPPS(未按照比例）；DiA(4-二-16-ASP); 二氯二氢荧光素二乙酸酯（DCFH) ;DiD-亲脂性示踪剂；DiD(DiIC18(5)) ;DIDS;二氢罗 丹明 123(DHR) ;DiI(DiIC18(3));二硝基酚；DiO(DiOC18(3)) ;DiR;DiR(DiIC18(7)); DM-NERF(高 pH) ;DNP ;多巴胺；DTAF ;DY-630-NHS ;DY-635-NHS ;ELF 97 ;曙红；赤藓红；赤 藓红 ITC ;溴化乙锭；乙陡均二聚体-I(EthD-I) ;Euchrysin;EukoLight;氯化铕（III); EYFP ;快蓝；FDA ;富尔根（副品红）：FIF (甲醛诱导的荧光）；FITC ;Flazo Orange ; Fluo-3 ;Flu〇-4 ;荧光素（FITC);荧光素二乙酸酯；Fluoro-Emerald ;荧光金（羟芪巴 脉）；Fluor_Ruby;Fluor X;FM 1_43?;FM 4_46;Fura Red? (高 pH) ;Fura Red?/Flu〇-3; Fura-2 ；Fura-2/BCECF ；Genacryl Brilliant Red B ；Genacryl Brilliant Yellow IOGF ； Genacryl Pink 3G ；Genacryl Yellow 5GF ；GeneBlazer (CCF2) ；Gloxalic Acid ;粒状蓝； 血卟啉；Hoechst 33258 ;Hoechst 33342 ;Hoechst 34580 ;HPTS;羟基香豆素；羟芪巴脒 (荧光金）；羟色胺；Indo-1，高钙；Indo-1，低钙；喷哚二碳菁（DiD);吲哚三碳菁（DiR); Intrawhite Cf JC-I ；J〇-J〇-l ；J〇-PR〇-l ；LaserPro ；Laurodan；LDS 751 (DNA) ；LDS 751(RNA) ;Leucophor PAF;Leucophor SF;Leucophor WS;_ 丝胺罗丹明；I? 丝胺罗丹明 B ;钙黄绿素/乙锭均二聚体；L0L0-1 ;L0-PR0-1 ;荧光黄；Lyso示踪蓝；Lyso示踪蓝-白； Lyso示踪绿；Lyso示踪红；Lyso示踪黄；Lyso传感器蓝；Lyso传感器绿；Lyso传感器黄/ 绿；Mag 绿；萘红（根皮红 B) ;Mag_Fura 红；Mag-Fura-2 ;Mag-Fura_5 ;Mag-Ind〇-l ;镁绿； 缓澄；孔雀石绿；海蓝；Maxilon Brilliant Flavin IOGFF ;Maxilon Brilliant Flavin 8GFF ;血蓝蛋白；甲氧基香豆素；线粒体示踪绿FM ;线粒体示踪橙；线粒体示踪红；光辉霉 素 ；Monobromobimane ;Monobromobimane (mBBr-GSH) ;Monochlorobimane ;MPS (甲基氯派若 宁二苯乙烯）；NBD ;NBD胺；尼罗红；Nitrobenzoxadidole ;去甲肾上腺素；核快红；核黄； Nylosan lliant lavin E8G;俄勒冈绿；俄勒冈绿488-X;俄勒冈绿?;俄勒冈绿"488; 俄勒冈绿"500 ;俄勒冈绿"*514 ;太平洋蓝；副蔷薇胺（福尔根）；PBFI ;PE-Cy5 ;PE-Cy7 ; PerCP ;PerCP-Cy5. 5 ;PE-德克萨斯红[Red 613];根皮红 B (麦哥达拉红）；Phorwite AR ; Phorwite BKL;Phorwite Rev;Phorwite RPA;憐化氢 3R;光刻胶；藻红蛋白 B[PE];藻 红蛋白 R[PE] ;PKH26(Sigma) ;PKH67 ;PMIA;Pontochrome Blue Black ;P0P0-1 ;P0P0-3 ; PO - PRO-1 ;P0-PR0-3 ;樱草黄；普施安黄；碘化丙啶（PI) ;PYMPO ;芘；派若宁；派若宁B ; Pyrozal fcilliant Flavin7GF;QSY 7;喹吖因氮芥；红613[PE-德克萨斯红];试卤灵； RH 414 ;Rhod-2 ;罗丹明；罗丹明110 ;罗丹明123 ;罗丹明5GLD ;罗丹明6G ;罗丹明B ;罗 丹明B 200 ;罗丹明B额外的；罗丹明BB ;罗丹明BG;罗丹明绿；罗丹明Phallicidine ; 罗丹明鬼笔环肽；罗丹明红；罗丹明WT ;玫瑰红；R-藻青蛋白；R-藻红蛋白（PE) ;S65A ; S65C ;S65L ;S65T ;SBFI ;血清素 ；Sevron 亮红 2B ;Sevron 亮红 4G ;Sevron 亮红 B ;Sevron 橙；Sevron黄L;SITS;SITS(樱草黄）；SITS(二苯乙烯异硫代磺酸）；SNAFL钙黄绿素； SNAFL-I ;SNAFL-2 ;SNARF钙黄绿素 ；SNARFl ;钠绿；光谱浅绿；光谱绿；光谱橙；光谱红； SPQ(6-甲氧基-N-(3-硫代丙基）喹啉）；二苯乙烯；硫代罗丹明B和C;硫代罗丹明额 夕卜；SYTO 11 ;SYT0 12 ;SYT0 13 ;SYT0 14 ;SYT0 15 ;SYT0 16 ;SYT0 17 ;SYT0 18 ;SYT0 20 ; SYTO 21 ；SYT0 22 ；SYT0 23 ；SYT0 24 ；SYT0 25 ；SYT0 40 ；SYT0 41 ；SYT0 42 ；SYT0 43 ； SYTO 44 ；SYT0 45 ；SYT0 59 ；SYT0 60 ；SYT0 61 ；SYT0 62 ；SYT0 63 ；SYT0 64 ；SYT0 80 ； SYTO 81 ;SYT0 82 ;SYT0 83 ;SYT0 84 ;SYT0 85 ;SYT0X 蓝；SYTOX 绿；SYTOX 橙；四环素； 四甲基罗丹明（TRITC);德克萨斯红?;德克萨斯红-X?偶联物；硫代二羰基菁（DiSC3); 噻嗪红R ;噻唑橙；硫代黄素5 ;硫代黄素 S ;硫代黄素 TCN ;Thi〇lyte ;硫代噻唑橙； Tinopol CBS (Calcofluor White) ；TMR ；T〇-PR〇-l ；T〇-PR〇-3 ；T〇-PR〇-5 ；TOT〇-l ；TOT〇-3 ； Tricolor (PE-Cy5) ;TRITC四甲基罗丹明异硫氰酸酯；真蓝；真红；Ultralite ;荧光素钠 B ; Uvitex SFC ;ffff 781 ;X-罗丹明；XRITC ;二甲苯橙；Y66F ;Y66H ;Y66W ;Y0-PR0-1 ;Y0-PR0-3 ; YOYO-I ;Y0Y0-3 ;Sybr绿、噻唑橙（内部螯合染料）、荧光半导体纳米粒子、镧系元素或其组 合。
[0080] 放射性同位素的例子包括 123I、124I、125I、mI、35S、 3H、mIn、112In、14C、64Cu、 67Cu、86Y、 88￥、9°￥、1771^1、 21^、1861^、1881^、1535111、 21也、3午、1卞、2°11'1、 6^、137〇8和其他放射性同位素。
[0081] 酶底物标记的例子包括荧光素酶（例如萤火虫荧光素酶和细菌荧光素酶）、荧光 素、2, 3-二氢酞嗪二酮、苹果酸脱氢酶、脲酶、过氧化物酶如辣根过氧化物酶（HRPO)、碱性 磷酸酶、-半乳糖苷酶、葡糖淀粉酶、溶菌酶、糖氧化酶（例如葡萄糖氧化酶、半乳糖氧化酶 和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶）、杂环氧化酶（如尿酸酶和黄嘌呤氧化酶）、乳过氧化物酶、微过 氧化物酶等。
[0082] 靶向部分对目标靶点（例如细胞、细胞组分、组织、蛋白、抗体、抗原、DNA、RNA等） 具有亲和性。靶向部分的例子包括抗体（例如肿瘤表面抗原的抗体、细胞特异性抗原的抗 体或受体的抗体）、受体的配体（例如生长因子、激素、细胞因子或神经递质）、适体、肽、抗 原、核酸、多核苷酸、多糖、糖、脂肪酸、类固醇、嘌呤、嘧啶、半抗原或其组合。
[0083] 结合伴侣的例子包括抗体、抗原、受体、配体、DNA、RNA、肽、适体、生物素、亲和素、 链霉亲和素、凝集素、碳水化合物、蛋白A、抗体Fc、脱硫生物素和亚氨基生物素。
[0084] 生物活性剂的例子包括治疗剂、蛋白、抗体、肽、核酸、酶、热应答性分子、光应答性 分子、电子应答性分子、磁应答性分子、PH应答性分子、酶促应答性分子和/或化合物。示例 性的治疗剂包括但不限于局部麻醉剂、抗癫痫药和抗惊厥剂、抗阿兹海默氏病药、镇痛药、 抗痛风、抗高血压药、抗心律失常药、利尿药、用于治疗肝脏疾病的药物、用于治疗胰腺疾病 的药物、抗组胺药、抗变态反应药、糖皮质激素药、性激素药和避孕药、降血糖药、抗骨质疏 松药、抗生素、磺胺类、喹诺酮类和其他合成抗菌药、抗结核药、抗病毒药、抗肿瘤药和免疫 调节剂。
[0085] 至于抗原或其抗体，目标蛋白可以是任意一种或多种下述抗原包括但不限于：1) 白细胞标记物如 CD2、CD3、CD4、CD5、CD6、CD7、CD8、CDlla, b, c、CD13、CD14、CD18、CD19、CD20、 CD22、CD23、CD27及其配体、CD28及其配体B7. 1，B7. 2, B7. 3、CD29及其配体、CD30及其配 体、CD40 及其配体 gp39、CD44、CD45 及其亚型、CDw52 (Campath 抗原）、CD56、CD58、CD69、 CD72、CTLA-4、LFA-1和 TCR;2)组织相容性抗原如MHC I 或 II 类、Lewis Y抗原、SLex、SLey、 SLea 和 SLeb ;3)整合素如 VLA-1、VLA-2、VLA-3、VLA-4、VLA-5、VLA-6 和 LFA-I ;4)粘附分 子如Mac-I和pl50, 95 ;5)选择素如L-选择素、P-选择素和E-选择素及其反受体VCAM-I、 ICAM-1、ICAM-2 和 LFA-3 ;6)白介素如 IL-1、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-8、 IL-10、IL-11、IL-12、IL-13、IL-14 和 IL-15 ;7)白介素受体如 IL-1R、IL-2R、IL-4R、IL-5R、 IL-6R、IL-7R、IL-8R、IL-10R、IL-11R、IL-12R、IL-13R、IL-14R 和 IL-15R ;8)趋化因子如 PF4、RANTES、MIP1. α、]\〇31、隱卩-2、61'〇11、61'(^和11^-8;9)生长因子如了呖〇、了6卩0、丁5!1、 VEGF/VPF、PTHrP、EGF家族、FGFJDGF家族、内皮素和胃泌素释放肽（GRP) ;10)生长因子受 体如 TNF a R、RGF β R、TSHR、VEGFR/VPFR、FGFR、EGFR、PTHrPR、PDGFR 家族、EPO-R、GCSF-R 及 其他造血受体；11)干扰素受体如IFN. a . R、IFN. β . R和IFN. γ . R ;12) Ig及其受体如IgE、 FceRI和FCeRII ;13)肿瘤抗原如her2-neu、粘蛋白、CEA和内皮唾液酸蛋白；14)过敏原如 屋尘螨抗原、1〇1 Pl (草）抗原和漆酚；15)病毒蛋白如CMV糖蛋白B，H和gCIII、HIV-l包 膜糖蛋白、RSV包膜糖蛋白、HSV包膜糖蛋白、EBV包膜糖蛋白、VZV包膜糖蛋白、HPV包膜糖 蛋白、肝炎家族表面抗原；16)毒素如假单胞菌内毒素和骨桥蛋白/尿桥蛋白、蛇毒和蜂毒； 17)血液因子如补体C3b、补体C5a、补体C5b-9、Rh因子、纤维蛋白原、纤维蛋白和髓鞘相关 生长抑制剂；18)酶如胆固醇酯转移蛋白、膜结合基质金属蛋白酶和谷氨酸脱羧酶（GAD)和 19)杂项抗原包括神经节苷脂⑶3、神经节苷脂GM2、LMP1、LMP2、嗜酸性粒细胞主要碱性蛋 白、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白、PANCA、Amadori蛋白、IV型胶原、糖化脂质、γ -干扰素、A7、 P-糖蛋白和Fas(AFO-I)以及氧化型-LDL。
[0086] 在某些实施方式中，目标蛋白可以是与抗原结合的抗体或其片段（抗原的非限制 性例子如上文所示）。抗体或其片段可以是多克隆的、单克隆的动物源（例如鼠源、家兔、骆 驼）、人源（例如全人源）、嵌合的、人源化、可变区、CDR、ScFv、双特异性的、双价抗体或具有 抗原结合能力的其他形式的抗体。
[0087] 可以在纳米结构形成过程中或之后引入有效载荷。例如，当通过硅烷化过程形成 纳米结构时，可以将有效载荷（例如荧光化合物）引入硅烷化系统中，以使得在硅烷化过程 中将所述有效载荷引入纳米结构中。对于另一个例子，可以在例如溶液、分散液、混悬液、乳 剂等中将有效载荷与易于形成的纳米结构混合以便将所述有效载荷掺入纳米结构的多孔 性部分中或者使得所述有效载荷与纳米结构上的官能团偶联。
[0088] 在某些实施方式中，至少一个有效载荷可以与所述多孔性结构结合。例如，仅一组 有效载荷与所述多孔性结构结合。对于另一个例子，第一个有效载荷和第二个有效载荷与 所述多孔性结构结合。尽管有效载荷均选自下组检测剂、靶向部分、结合伴侣、生物活性剂、 药物、治疗剂、放射剂、化学剂、小分子药物、生物药（例如肽、蛋白、抗体、抗原、核酸、适体 等）；但是第一有效载荷与第二有效载荷不同。例如，所述第一有效载荷是靶向剂，其使得 所述纳米结构特异性结合至或与靶点（例如癌细胞）结合，以及所述第二有效载荷是检测 剂（用于诊断）或治疗剂（用于治疗）。
[0089] 在某些实施方式中，第一有效载荷与多孔性结构在所述结构的一个区域结合并且 第二有效载荷与多孔性结构在所述结构的另一个区域结合，以使得所述纳米结构可以是相 对于纳米结构中有效载荷的分布是具有方向的或定向的。这种位点选择性修饰可以通过将 所述多孔性结构沉积于基材上，然后使用保护性聚合物层（如聚（3-己基-噻吩）（P3HT) 和聚（甲基丙烯酸甲酯））部分涂覆所述基材来实现，在位点选择性修饰完成后可以使用 某些溶剂如氯仿或批陡将所述护性聚合物层溶解。（Liu H.等，nano letters, 2004, vol 4.，2397-2401)。第二修饰可以在保护层被去除并且经过修饰的纳米结构被暴露后使用不 同的有效载荷进行进一步的修饰来实现。而且，可以将所述纳米结构沉积于与可裂解分 子键合的基材上，例如光可裂解分子如光可裂解生物素胺响应标记试剂（www. ambergen. com)，然后在位点选择性修饰后可以释放所述纳米结构。此外，在与可裂解接头分子结合的 基材上，所述纳米结构能够在第一位点选择性修饰（SSMl)后被释放。SSMl可以包括在下一 位点选择性修饰步骤中用于将SSMl修饰的区域与基材连接的官能团和用于信号产生、药 物或其他功能性目的的有效载荷。在SSM2中可以重复该过程。通过控制保护性聚合物层 的厚度，可以实现第3个、第4个或更多的位点选择性修饰步骤以使得所述纳米结构具有多 个不同的有效载荷区域。
[0090] 由所述流程制备的产品
[0091] 本申请的另一个方面涉及由本申请提供的任意方法制备的纳米结构。使用本申请 所描述的方法和/或本领域公知的常规方法，本申请制备的所述纳米结构可以被任选地分 离、纯化、干燥或与一种或多种有效载荷结合。本申请制备的纳米结构可以进一步针对3-D 结构进行表征，如所述3-D结构的密度、孔隙度、表面积、厚度等。任选地，有效载荷也可以 以如有效载荷的量或有效载荷的可检测信号表征。
[0092] 使用方法
[0093] 在某些实施方式中，本申请提供的纳米结构可以用于制备治疗或诊断组合物。 [0094] 在某些实施方式中，所述纳米结构可以用于递送一种或多种治疗剂。例如，所述纳 米结构可以用于提供治疗剂所需的递送（例如靶向递送）和/或所需的释放（例如缓释和 /或控释）。所述纳米结构可以通过适宜的途径（例如静脉、腹腔、肌内、皮内、皮下、透皮、皮 下、颅内、鼻内、粘膜、肛内、阴道、口服、舌下、口腔或鼻）递送至对象。适于治疗用途的纳米 结构可以包括一种或多种治疗剂，其作为结合的有效载荷或作为偶联的分子（例如前药）。 任选地，针对祀向递送，所述纳米结构可以进一步包括祀向部分。
[0095] 所述纳米结构还可以用于诊断用途的样品（例如体内或离体）。例如，可以在适宜 条件下将所述纳米结构用于或与样品接触，所述条件允许与在样品中疑似存在的其靶分子 (例如针对某状况的生物标记物、标记物抗原、病原体和/或病毒基因序列）发生预期的反 应（例如杂交、扩增、亲和结合、染色等）。可以检测或测定所述反应的存在情况和/或程 度，以提供存在或不存在所述靶分子和/或这种靶分子的量（例如浓度）的信息。在这种 诊断用途中使用的所述纳米结构可以包括能够与目标靶分子反应的试剂。这种试剂可以是 结合伴侣如抗体、抗原、适体、核酸、探针、化学或其他适宜的试剂。这种试剂可以作为有效 载荷与所述纳米结构结合和/或与所述纳米结构偶联。任选地，所述纳米结构可以进一步 包括可检测标记，其使得可以对反应进行检测。
[0096] 在某些实施方式中，本申请提供的纳米结构可以用于制备用于在定性或定量检测 中使用的试剂。例如，可以将所述纳米结构用于与待分析物接触并且对待分析物进行鉴定 和/或定量。所述待分析物可以是能够被检测的任意物质如化学制品、爆炸物（例如TNT)、 药物（例如可卡因、海洛因、大麻等）、有害物质、金属离子（例如重金属离子）、污染物、有 机化合物、乙醇、合成代谢类固醇、质子、一氧化氮、血糖和代谢产物等。所述待分析物可以 是任意适宜的样品形式例如生物样本（例如尿、汗液、呼吸、头发、唾液和血液）、环境样本 (例如河水、土壤和空气）或实验室样本（例如溶于实验室的缓冲液中）。适于这种分析用 途的所述纳米结构可以包含检测剂（例如作为有效载荷或作为偶联分子），其使得所述待 分析物被鉴定和/或定量，并且这种检测剂可以由本领域技术人员根据针对所述待分析物 公知的检测方法适当的选择。
[0097] 在某些实施方式中，本申请提供的纳米结构可以用于制备用于在分子成像中使用 的试剂。例如，本申请提供的纳米结构可以在体内或体外通过适宜的途径（例如静脉、动 脉、口服、皮肤应用、皮下、肌内、腹腔）给予对象（例如哺乳动物、人或其他动物），待所述对 象产生图像后使用适宜的装置检测如X-射线装置、MRI装置、CT装置，或者用于光学成像、 光学相干断层扫描、计算机断层扫描或正电子发射断层扫描的装置。可以对所产生的图像 进行进一步分析以提供所给予的纳米结构在对象中或者在所述对象的目标组织、器官或腔 室中的分布情况。用于分子成像的纳米结构可以携带或与有效载荷结合，所述有效载荷包 括荧光分子、生物发光分子、放射性同位素和/或其他适于成像的试剂或造影剂（关于分子 成像的综述可以参见 Weissleder, R 等，Radiology, 219:316-333 (2001))。
[0098] 在某些实施方式中，本申请提供的纳米结构可以用于制备用于分离、纯化或富集 的试剂。例如，所述纳米结构可以用于与混合物接触，所述混合物含有需要分离/纯化/ 富集的组分。所述目标组分可以是例如细胞（例如肿瘤细胞、表达特异性标记物抗原的细 胞）、蛋白（例如抗体、抗体片段、抗原等）、核酸和化学化合物等。所述混合物可以是或来 源于例如生物样本（例如血液、血清、血浆、尿液、组织、细胞提取物、细胞裂解物）、合成的 化学产品、草药或植物提取物等。所述纳米结构包括与目标组分具有亲和性的一种或多种 捕获剂。例如，所述纳米结构可以携带或与例如抗原、抗体、互补的核酸分子、适体以及任意 其他适宜的结合伴侣偶联。可以使用任意适宜的分离方法将具有捕获于其上的目标组分的 纳米结构与混合物的其余部分分离，例如通过过滤、离心、色谱（例如体积排阻色谱）、应用 磁场（例如针对包括磁性纳米粒子的纳米结构）或应用电场。任选地，由所述纳米结构捕 获目标组分是可逆的，以使得在分离/纯化/富集后所述组分可以从纳米结构释放。
[0099] 在某些实施方式中，本申请提供的纳米结构可以用于制备半导体。这种半导体可 以用于光发射装置、光电器件、荧光标记、电极、光伏电池、光学传感器和生物传感器等。这 些应用中的一些在 Schmid, G 等在 2011 由 John Wiley&Sons 出版的 Nanoparticles:From Theory to Application中进行了详细描述。 实施例
[0100] 实施例1具有低密度硅质结构的金和半导体量子点纳米粒子的制备 [0101] 低密度硅质结构是用于制备生物相容性纳米粒子的通用的和灵活的平台。例如， 为了将金纳米粒子掺入硅质结构中，可以使用在水溶液或有机溶液中合成的Au纳米粒子。 简言之，在13k rpm下离心15min将Au沉淀于样品瓶底部，然后加入硅烷分子如氨基丙基 三甲氧基硅烷和四甲基氢氧化胺（TMOH)。使用更高级的醇如丁醇或丙醇调节反应溶剂。 然后在持续通入空气气泡条件下将样品超声几小时，随后加入PEG-硅烷、巯基丙基三甲氧 基硅烷和氨基丙基三甲氧基硅烷，将样品再超声2-3小时。随后，加入氯代三甲基硅烷、甲 醇和TMAOH或其他仅具有一个与硅原子连接的烷氧基的硅烷分子的混合物与已经生长的 硅质结构表面上存在的表面硅氧基反应。经过附加的超声和老化后，通过离心过滤、离心、 透析或任意其他溶液交换方法收集具有高多孔性硅质结构的稳定的纳米粒子并将其贮存 在生理缓冲溶液中。在TEM下观察所得到的Au纳米结构，示例性的TEM图像见图2。所述 纳米粒子的核尺寸为约20nm且流体力学尺寸为约60nm。硅质涂层在TEM下不是明显可见 的。
[0102] 实施例2具有低密度硅质结构的半导体量子点纳米粒子的制备
[0103] 作为另一个例子，还可以将单个纳米晶或纳米晶簇形式的半导体量子点掺入高多 孔性/低密度的硅质结构中。例如，通过加入甲醇然后离心可以将在有机溶剂如氯仿、甲苯 或己烷中的CdSe/ZnS纳米粒子沉淀。然后将纳米晶团再分散于氨基丙基三甲氧基硅烷或 巯基丙基三甲氧基硅烷中。随后，加入四甲基氢氧化铵。然后使用更高级的醇如丁醇或丙 醇调整反应溶剂。在将样品超声1-4小时并通入空气气泡后，随后加入少量的氨基丙基三 甲氧基娃烧、疏基丙基二甲氧基娃烧、聚环氧乙烧娃烧和水，然后将样品再超声1至4小时。 然后，加入氯代三甲基硅烷、甲醇和TMAOH或其他仅具有一个与硅原子连接的烷氧基的硅 烷分子的混合物。然后将该样品再超声1-4小时，随后在缓慢振动或振荡下老化过夜。通 过离心过滤、离心、透析或任意其他溶液交换方法将所得到的具有低密度/高多孔性硅质 结构的纳米粒子转移至生理缓冲溶液中。在TEM下观察所得到的CdSe/ZnS纳米结构的示 例性TEM图像见图3。所述纳米粒子的核尺寸为约IOnm且流体力学尺寸为约200nm。娃质 涂层在TEM下不是明显可见的。
[0104] 实施例3低密度磁性粒子的制备和表征
[0105] 磁件LDNS的制各：
[0106] 制备通过将多个小粒子聚集然后将其涂覆形成的磁性粒子。加入不利于产生分散 的纳米粒子的溶剂如丁醇或异丙醇以发生聚集，随后在持续通入空气气泡条件下加入硅烷 化试剂以形成LDNS。在TEM下观察制备的磁性LDNS (图5)。如图5所示，各个大核纳米粒 子包括较小的纳米粒子簇，并且涂层在TEM下基本上是不可见的。
[0107] 涂层密度的表征:
[0108] 为计算涂层的密度，对涂层的干重和体积进行表征。
[0109] 由于磁性粒子具有较高的磁性应答，能够使用磁铁直接将其捕获。这能够产生用 于检测物质质量的干粒子。如下所示对涂覆前后粒子的干重进行定量。吸取200ul涂覆粒 子的溶液至已事先称重的离心管中。将经涂覆的磁性纳米粒子捕获至管壁的一侧，并除去 上清液。使用水洗涤所捕获的粒子。最后，在通风橱内干燥开口的管中吸附至侧壁的粒子。 测定包括干燥的经涂覆粒子的管的质量。通过从内部具有干燥的经涂覆粒子的管质量中减 去管的质量计算干燥的经涂覆粒子的质量。为测定涂覆前粒子的质量，将与在经涂覆的纳 米粒子中相同量的磁性材料对应的未经涂覆的粒子，假定涂覆过程的产率为80%，捕获于 管的侧壁，并干燥。通过从内部具有干燥的未经涂覆粒子的管质量中减去管的质量测定涂 覆前粒子的干质量。涂层的质量等于干燥的经涂覆粒子的质量减去涂覆前粒子的干质量。
[0110] 表 1
[0111]

【权利要求】
1. 一种纳米结构，包括： 至少一个核纳米粒子，和 低密度、多孔性3-D结构，其中所述至少一个核纳米粒子被嵌入在所述3-D结构中。
2. 根据权利要求1所述的纳米结构，其中所述核纳米粒子包括纳米粒子或纳米粒子 簇。
3. 根据权利要求1所述的纳米结构，其中所述核纳米粒子包括超顺磁性氧化铁（SPIO) 纳米粒子，或非-SPIO纳米粒子。
4. 根据权利要求1所述的纳米结构，其中所述核纳米粒子的直径范围为约lnm至约 900nm〇
5. 根据权利要求1-4任意一项所述的纳米结构，其中所述低密度、多孔性3-D结构的 密度〈1. 〇g/cc，所述密度由所述3-D结构的干重除以这种3-D结构在水溶液中的总体积确 定。
6. 根据权利要求1-5任意一项所述的纳米结构，其中所述低密度、多孔性3-D结构具有 至少40 %至至少99. 9%的孔隙率。
7. 根据权利要求1-6任意一项所述的纳米结构，其中所述低密度、多孔性3-D结构在透 射电子显微镜下不能被明显观察到。
8. 根据权利要求1-7任意一项所述的纳米结构，其中所述低密度、多孔性3-D结构由含 有娃的分子制成。
9. 根据权利要求1-8任意一项所述的纳米结构，其中所述低密度、多孔性3-D结构与所 述核纳米粒子通过分子内相互作用或分子间相互作用结合。
10. 根据权利要求1-9任意一项所述的纳米结构，其中所述低密度、多孔性3-D结构的 厚度范围为lnm至500nm。
11. 根据权利要求1-10任意一项所述的纳米结构，其中所述纳米结构能够携带或与一 个或多个有效载荷结合。
12. 根据权利要求11所述的纳米结构，其中所述有效载荷被纳米结构携带或与之结 合，所述纳米结构包括可检测剂、靶向部分、结合伴侣、生物活性剂、药物、治疗剂、放射剂、 化疗剂、小分子药物、生物药及其任意组合。
13. 根据权利要求12所述的纳米结构，其中所述可检测标记是荧光分子、化学发光分 子、生物发光分子、放射性同位素、MRI造影剂、CT造影剂、酶-底物标记和/或着色剂。
14. 一种根据权利要求1所述的纳米结构的制备方法，所述方法包括：在降低交联产物 密度的条件下并在存在核粒子的情况下交联一种或多种含有硅的化合物。
15. 根据权利要求1所述的方法，其中所述降低交联产物密度的条件选自下组：吹入气 泡、增加反应温度、微波、超声、涡旋、摇动/旋转；调节溶液中化学物质的组分及其组合。
16. 根据权利要求14所述的方法，其中所述降低交联产物密度的条件包括存在至少一 种具有不少于3或4或5个碳原子的醇。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中所述醇是CnH(2n+2)0,其中n不少于3、不少于4或 者不少于5。
18. 根据权利要求16或17所述的方法，其中所述醇存在的体积分数为约30% -70%。
19. 一种由权利要求14-18所述的任意一种方法制备的纳米结构。
20.权利要求1-13和19中任意一项所述的纳米结构在制备治疗或诊断组合物，或者在 制备用于定性或定量检测的试剂，或者在制备用于分子成像的试剂，或者在制备用于分离、 纯化或富集的试剂，或者在制备半导体中的用途。
【文档编号】B82B3/00GK104364188SQ201380015164
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年1月23日 优先权日:2012年1月23日
【发明者】付爱华 申请人:纳维基因股份有限公司