RS50615B - Čestice koje se aktiviraju x i/ili uv zracima, njihova izrada i njihova terapeutska ili dijagnostička primena - Google Patents

Abstract

Biokompatibilna složena čestica ili agregat nanočestica, koji može proizvesti slobodne radikale ili toplotu, kada se ekscitira X zracima, naznačen time što sadrži:- jezgro, koje sadrži prvo neorgansko jedinjenje, koje apsorbuje X zrake i emituje UV-vidljivu energiju, i drugo, neorgansko ili organsko jedinjenje, koje apsorbuje UV-vidljivu energiju i proizvodi slobodne radikale pri kontaktu s vodom ili kiseonikom, i- fakultativno, biokompatibilni omotač. Prijava sadrži još 27 patentnih zahteva.

Description

Ovaj zahtev se odnosi na nove čestice koje se mogu aktivirati, a mogu se koristiti u domenu zdravlja. Tiče se, između ostalog, složenih čestica koje mogu da proizvedu slobodne radikale ili toplotu ako. se ekscitiraju X zracima i njihovom upotrebom u zdravlju, pre svega, ljudskom. Čestice pronalaska sadrže jezgro osnovnog neorganskog jedinjenja i, eventualno, organskog i, one se mogu aktivirati in vivo, putem spoljne ekscitacije koja se može kontrolisati kako bi markirale ili menjale ćelije, tkiva ili organe. Pronalazk se, isto tako, odnosi na postupke izrade takvih čestica, kao i na farmaceutske ili dijagnostičke smeše koje ih sadrže.

Fotodinamska terapija (PDT) je priznata i danas se koristi u tretmanu površinskih kancera, kao što su oni na koži ili ezofagusu (vidi, na primer, McCaughan, J.S. Jr., Drugs and Aging. 15:49-68 (1999) "Photodvnamic Therapv: A Revievv"). Taj tretman se zasniva na proizvodnji slobodnih radikala pomoću fotosenzibilnih molekula, onda kada se izlože polju UV ili LASER zraka. Naime, aktivirani molekuli transformišu kiseonik koji je u okruženju u slobodne radikale koji su visoko reaktivne vrste koje proizvode ireverzibilna oštećenja u ćelijama. Od ćelijskih organela, pre svega su napadnute njihove mitohondrije, ćelijske i jedarne membrane, lizozomi itd.

Fotosenzibilni molekuli ubrizgavaju se intravenozno i najčešće se u kanceroznim tkivima zadržavaju u velikoj koncentraciji. Ovo omogućava, posle izvesnog vremena, da je u tkivima, koja će se tretirati koncentracija daleko značajnija od one u zdravim tkivima. Kada se ovi molekuli izlože svetlu (sa odgovarajućom talasnom dužinom), proizvode slobodne radikale počevši od kiseonika, koji će reagovati sa vitalnim elementima ćelije.

Fotodinamska terapija, međutim, pokazuje izvesna ograničenja. Naime, pacijenti mogu razviti izvesnu osetljivost na svetio, na taj način se ograničava broj primenjivanja ovakve terapije osobi kojoj je davana. Sa druge strane, slabe strane talasne dužine korišćenih zraka za ekscitaciju fotosenzibilnih molekula ne dozvoljavaju da se pređe veća debljina tkiva, što predstavlja prednost manje toksičnosti za druga tkiva, ali ograničava indikaciju na površinske kancere (kožne i subkutane). Ostali mogući problemi spojeni sa korišćenjem fotodinamske terapije leže u toksičnosti fotosenzibilnih molekula i, kao neminovnost, u izvesnim slučajevima, upotreba kiseonika kao "tovara" u tkivima koja će se tretirati.

Jedan drugi pristup korišćenja cestica Ti02je pokazao da je moguće proizvesti slobodne radikale počevši od molekula vode i kiseonika pod ekscitacijom UV [Shibata et a!., Bioscience Biotechnologv and Biochemistrv 62:2306-2311

(1998)]. Taj pristup je korišćen u modelima in vitro i in vivo kancera bešike. Jedan različit pristup, koji je koristio radioaktivne mikrosfere Y203opkoljene silikom, aluminijumom ili titan oksidom, opisan je u patentu EP-A-1162626 i služi za nišanjenje kanceroznih ćelija. Jedan drugi pristup, zasnovan na upotrebi čestica koje se mogu aktivirati primenom magnetnog polja, opisan je u patentu No.US6,514,481. Ovaj pronalazak opisuje jednu novu klasu čestica, označenu kao NanoXRay, koja se može koristiti u foto-dinamskoj terapiji. Ovaj pronalazak opisuje, između ostalog, nove čestice, koje mogu dovesti do terapeutskog odgovora ili dijagnostikovanja in vivo, načinom nišanjenja, isto tako i u dubokim tkivima. Ovaj zahtev nudi dakle tako nova jedinjenja koja su upotrebljiva u terapeutici i/ili dijagnostici (na primer, u imidžingu), između ostalog, za čoveka. Čestice pronalaska mogu poslužiti za obeležavanje, menjanje ili razaranje ćelija, tkiva ili organa, ukoliko je neophodno, načinom nišanjenja u kombinaciji sa izvorom X zraka i/ili UV zraka. Čestice pronalaska se mogu primeniti na svaku vrstu tkiva, površinskog ili dubinskog, kod svih sisarskih organizama. Prvi aspekt pronalaska se dakle odnosi na čestice ili agregate složenih nanočestica, koje mogu proizvesti slobodne radikale i/ili toplotu usled ekscitacije X zracima i/ili UV zracima. Prema jednom drugom aspektu, pronalazak se odnosi na svaku česticu ili svaki agregat nanočestice sastavljen od najmanje dva neorganska jedinjenja (različitih smeša), koji se može tretirati na površinu kako bi se specifično nanišanile ćelije ili biološka tkiva i, dalje imajući za dejstvo remećenje ili modifikovanje biološkog tkiva i/ili ćelije pod dejstvom izvora ekscitacije. Jedan naročito svojstven predmet pronalaska se nalazi u jednoj čestici ili u jednom biokompatibilnom agregatu složene nanočestice (može proizvesti slobodne radikale ili toplotu pod ekscitacijom X zraka), koji obuhvataju: - jezgro koje sadrži prvo neorgansko jedinjenje, koje apsorbuje X zrake i emituje UV-vid!jivu energiju i jedno drugo jedinjenje, neorgansko ili organsko, koje apsorbuje UV-vidljivu energiju i proizvodi slobodne radikale u kontaktu sa vodom

ili kiseonikom i,

- fakultativno, biokompatibilni omotač.

Jedan drugi predmet pronalaska se odnosi na postupak izrade čestica ili agregata takvih, kako su gore definisani.

Jedan drugi predmet pronalaska se nalazi u smešama, farmaceutskim ili dijagnostičkim, koje sadrže čestice ili agregate takve, kakvi su prethodno definisani ili pristupačne da se dobiju gornjom procedurom.

Jedan drugi predmet pronalaska se nalazi u korišćenju smeša, čestica ili agregata takvih, kako su prethodno definisani, za obeležavanje ili razaranje ćelija, tkiva ili organa, in vitro, ex vivo ili in vivo, kao i u odgovarajućim postupcima.

U smislu pronalaska, pod "česticom" ili složenim "agregatom nanočestice" podrazumevaju se kompleksni sintetski proizvodi, umanjene veličine. Njihov oblik može varirati, na primer: okrugao, pljosnat, izdužen, sferni, ovalni itd. Oblik se može odrediti ili kontrolisati proizvodnom procedurom i, stručno lice može ga prilagoditi u skladu sa traženim primenama.

Oblik čestica nema veliki uticaj na svojstva, između ostalog, na količinu proizvodnje slobodnih radikala. Međutim, oblik može uticati na "biokompatibilnost" čestica. Tako, iz farmakokinetičkih razloga, žele se čestice ili agregati nanočestica oblika koji su suštinski sferni i okrugli. Sa druge strane, žele se čestice ili agregati nanočestica prilično homogenog oblika.

Poželjno, veličina čestica ili agregata nanočestica u skladu sa pronalaskom je obično untar otprilike 4 i 250 nm. Za primenjivanje in vivo kod čoveka ili životinje, žele se naročito sve čestice ili agregati nanočestica čija je veličina sadržana između 4 i 100 nm, još poželjnije, između 4 i 50 nm. Dakle, veličina predmeta treba idealno biti dovoljno mala da mu omogući difundovanje kroz organizam (tkiva, ćelije, krvni sudovi itd.), suštinski bez zarobljavanja od strane makrofaga (fagocitoza) i bez provociranja značajnije opstrukcije. Takvi učinci se mogu postići korisno za čoveka sa česticama veličine manje od 100 nm, poželjno manje od 50 nm.

Čestice ili agregati u skladu sa pronalaskom moraju biti biokompatibilne, to će reći, da semogu primeniti u organizam, obično sisarski. Ova osobina biokompatibilnosti se može potvrditi, na primer, pomoću prirode sastavnih jedinjenja čestice i/ili eventualnog omotača.

Kao što je prethodno naznačeno, čestice koje su u skladu sa pronalaskom sadrže najmanje dve vrste neorganskih jedinjenja koja imaju naročita svojstva, eventualno su prepokrivene omotačem.

Prvo jedinjenje, koje obrazuje jezgro čestice je neorgansko jedinjenje (ili smeša neorganskih jedinjenja), koje apsorbuje X zrake i emituje energiju u UV-vidljivom delu spektra. Glavna funkcija ovog materijala je da apsorbuje X zrake i da proizvodi energiju u vidljivom UV, naročito UV. Pogodno se koristi neorgansko jedinjenje u obliku oksida, hidroksida, oksisumpora ili soli, poželjno, stimulisano sredstvom za stimulisanje, poželjno izabranim od lantanoida. Svojstva ovog prvog jedinjenja stručno lice može podesiti prema vrsti stimulansa koji se koristi, elektronskoj konfiguraciji i kristalnoj strukturi u prostoru ovog stimulansa, kao i njegovoj koncentraciji. Posebno poželjno, stimulans se bira od lantanoida, prednost ima niža koncentracija katjona (stimulansa) ili jednaka orprilike 15%tnom rastvoru čvrste supstance. Ovaj % odgovara odnosu koncentracije katjona lantanoida prema katjonima neorganskog jedinjenja.

U jednom posebnom načinu rada, pronalazak se tiče čestice ili agregata nanočestice, takvih kakve su prethodno definisane, u kojima je prvo neorgansko jedinjenje odabrano od oksida i hidroksida stimulisanih u kombinaciji sa jednim lantanoidom, poželjno, u niskoj koncentraciji od 15%tni rastvor črste supstance, kao i mešovitih jedinjenja oksida Ge, Hf i/ili Zr, stimulisanih ili ne, poželjno, stimulisanih uz pomoć katjona lantanoida.

Prvo neorgansko jedinjenje (ili glavno jedinjenje) može se prikladno odabrati od sledećih jedinjenja: Y203, (Y,Gd)203, CaW04, Gd02S, LaOBr, YTa03, BaFCI, Gd202S, Gd3Ga5012, Rb3Lu(PO<)2, HfGe04i Cs3Lu(P04)2. Posebno poželjna jedinjenja u okviru pronalaska su oksidi Y203i HfGe04.

Stimulans koji se pogodno koristi je lantanoid odabran od, na primer: Gd, Eu, Tb, Er, Nb, Pr i Ce. Posebno poželjni stimulansi su: Gd, Eu i Tb.

U jednom posebnom primeru čestice u skladu sa pronalaskom, prvo neorgansko jedinjenje je odabrano od Y203stimulisano sa Gd, Eu ili Tb.

U jednom drugom naročitom primeru čestice u skladu sa pronalaskom, prvo neorgansko jedinjenje je HfGe04, koje je stimulisano ili nije, prednost ima stimulisano, ili HfGe04u mešovitom rastvoru sa Zr (koji može predstavljati do 50% mešovitog rastvora).

Razume se da druga neorganska jedinjenja, okside, hidrokside, oksisumpore ili soli i stimulanse, stručno lice može razmotriti u smislu ostvarivanja čestica koje su u skladu sa pronalaskom. Osim toga, oksidi, hidroksidi, oksisumpori ili soli i/ili stimulansi, mogu se koristiti kao mešavina za istu česticu pronalaska.

Drugo jedinjenje, koje obrazuje jezgro čestice, jeste neorgansko ili organsko jedinjenje (ili mešavina jedinjenja) koje apsorbuje UV-vidljivu energiju i proizvodi slobodne radikale u kontaktu sa vodom ili kiseonikom. Glavna funkcija ovog materijala jeste da apsorbuje UV-vidljivu energiju, između ostalog UV zrake i, da transformiše vodu (ili 02) prisutne na površini takvog jedinjenja u slobodne radikale reakcijom foto-katalitičkog tipa.

Drugo jedinjenje, pogodno je neorgansko jedinjenje, koje se može odabrati od jedinjenja polu-provodnika, kao što je, između ostalih, T1O2, ZnO i, bez ograničavanja: CdS, CdSe, CdTe, MnTe i mešovitih rastvora (na primer, CdZnSe, CdMnSe itd.), eventualno stimulisanih (kao što je opisano za prvo neorgansko jedinjenje).

U jednom posebnom načinu rada, kao drugo neorgansko jedinjenje se koristi Ti02, korisno u obliku anatasa i, eventualno stimulisano.

U jednoj drugoj varijanti ostvarivanja, drugo jedinjenje može biti organski molekul koji apsorbuje u UV oblasti i stvara slobodne radikale u prisustvu kiseonika (na primer, izvesni molekuli koji se koriste u fotodinamskoj terapiji). Poželjnije je svaki put koristiti kao drugo jedinjenje neorgansko jedinjenje.

U jezgru čestica pronalaska, neorganska jedinjenja (i eventualno organska) mogu biti uređena ili raspoređena na različite načine.

Tako, u prvoj varijanti ostvarenja, prvo neorgansko jedinjenje obrazuje srce jezgra, a drugo jedinjenje (neorgansko ili organsko) je prisutno u obliku jednog sloja ili nanočestica na površini srca jezgra (vidi Slike 1A i 1B).

U jednoj varijanti specifičnog ostvarenja, dva neorganska jedinjenja jezgra su raspoređena kao uzastopni višesloji, prvo neorgansko jedinjenje poželjno obrazuje unutrašnji sloj (srce).

Tako, jedan oblik poželjnog ostvarenja pronalaska se sastoji od cestica od kojih jezgro sačinjava srce sačinjeno od prvog neorganskog jedinjenja, pokriveno sa jednim slojem obrazovanim od drugog jedinjenja (Slika 1A). Srce jezgra formirano od prvog neorganskog jedinjenja obično ima dimenziju sadržanu između 5 i 50 nm otprilike, na primer, između 7 i 40 nm, i/ili sloj obrazovan od drugog jedinjenja na površini srca poseduje gustinu obično sadržanu između 1 i 30 nm otprilike, na primer, između 2 i 25 nm.

U jednoj drugoj varijanti ostvarenja, dva jedinjenja jezgra su prisutna u obliku mešavine nanočestica (Slika 1C). Takve nanočestice mogu biti različite veličine i oblika. Uopšteno, važeći, nanočestice imaju veličinu između 3 i 100 nm otprilike, a poželjno, između 5 i 25 nm.

U jednoj drugoj varijanti ostvarivanja, prisutna su dva neorganska jedinjenja jezgra u obliku dva jezgra u kontaktu jedan sa drugim (Slika 1D).

Uopšteno, efikasnost ili svojstva čestica stručno lice može prilagoditi slaganjem relativne količine dva tipa jedinjenja, upoređivanjem između spektara emisije i apsorpcije dvaju neorganskih jedinjenja, kristalne strukture materijala, kontaktne površine između drugog jedinjenja i vode i/ili udaljenosti između prvog i drugog jedinjenja.

Kada se radi o relativnoj količini dva jedinjenja, obično se žele čestice u kojima su dva jedinjenja prisutna u sličnim količinama. Odnos količine ili koncentracije prvog jedinjenja u odnosu na drugo jedinjenje stručno lice može svaki put podesiti, bolje u nizu počevši od 0,1 ka 10, još bolje od 0,2 do 5.

Drugačije, ostvarena iskustva pronalazača su pokazala da je još važan povratak između emisionog spektra prvog neorganskog jedinjenja (jezgreni materijal) i apsorpcionog spektra drugog jedinjenja, kao što je važna i količina čestica.

Isto tako, još Je važna kontaktna površina između drugog jedinjenja (na primer, Ti02) i vode, kao što je važna i količina.

Sa druge strane, količina prenosa energije u česticama zavisi, isto tako, od udaljenosti prvog neorganskog jedinjenja (jezgreni materijal) od drugog. Pored toga, ova udaljenost je mala i/ili još je važna kontaktna površina i još efikasan prenos energije i, još je aktivna čestica.

Prema tome, stručno lice može prilagoditi svojstva čestica vršeći menjanje gore pomenutih parametara, na primer, prema razmotrenim upotrebama (dijagnostička, terapeutska itd.).

Razume se da čestice pronalaska mogu sadržavati, osim dve vrste jedinjenja koja su prethodno opisana i, druge molekule, jedinjenja ili strukturne ili površinske materije, namenjene poboljšanju njihove stabilnosti, svojstava, dejstava, specifičnosti itd..

Dakle, kako je prethodno naznačeno, čestice ili agregati nanočestica u skladu sa pronalaskom, mogu, sem toga, imati površinski element koji omogućava specifično nišanjenje bioloških ćelija ili tkiva. Taj površinski element može biti vezan u česticama preko sredine, prednost ima kovalentno vezivanje, eventualno, intermedijarno jednim segmentom vezivanja. Može biti udružen sa jednim od neorganskih jedinjenja ili sa omotačem ukoliko je prisutan, kako će biti opisano u nastavku teksta.

Element omotača površine može celokupnom biološkom ili hemijskom strukturom ispoljavati afinitet prema molekulima prisutnim u organizmima čoveka ili životinje. To mogu biti: peptid, polipeptid, nukleotid, polinukleotid, hormon, vitamin itd. i, uopšteno, svi ligandi molekula (na primer, receptori, markeri, antigeni itd.). Mogu se, kao ilustracija, pomenuti ligandi molekula koje eksprimiraju patološke ćelije, između ostalog, ligandi tumorskih antigena, hormonski receptori, receptori citokina ili, na primer, receptori faktora rasta.

Element nišanjenja omogućava, dok je prisutan, poželjno usmeravanje čestica pronalaska prema ciljnim ćelijama, tkivima ili organima i, na taj način, ograničavanje dejstva na ta tkiva. Jedan takav nišan je posebno koristan kada se čestice primenjuju sistemski, na primer, za duboka tkiva.

Kao što je prethodno naznačeno, čestice ili agregati nanočestica koji su u skladu sa pronalaskom, osim pomenutog, mogu imati i omotač. Takav omotač korisno omogućava očuvanje integriteta čestiva in vivo, obezbeđivanje ili poboljšanje biokompatibilnosti i, olakšavanje njihovog delovanja (na primer, sa molekulima vezivanja ("spacer"), biokompatibilnim polimerima, agensima nišanjenja, proteinima itd.).

Omotač može biti sastavljen od celokupne amorfne ili kristalne strukture. Za očuvanje aktivnosti čestica pronalaska, poželjno je da omotač dozvoljava difuziju malih molekula i slobodnih radikala. Posebno je važno da omotač dozvoljava prolaz vodi (ili 02) i njihovom radikatskom obliku posle transformacije. Ovo može obezbediti korišćenje materijala koji ispoljavaju izvesnu poroznost i/ili spoj omotača male gustine i poroznosti. Tako na primer, obično se koristi omotač koji ima poroznost između 0,2 i 10 nm. Omotač, na drugom mestu, ima gustinu generalno unutar između 0,1 i 50 nm otprilike, na primer, između 0,2 i 40 nm.

Uopšteno, omotač može biti ne-bioraspadljiv ili bioraspadljiv. Za omotače koji su ne-bioraspadljivi, koriste se, na primer, jedan ili više materijala odabranih od: silike, agaroze, glinice, poiimera zasićenog ugljenika ili neorganskog polimera, mrežast ili ne, modifikovan ili ne (na primer, polistiren). Za bioraspadljive omotače koriste se, na primer, jedan ili više materijala odabranih od bioloških molekula koji su modifikovani ili ne, prirodni ili ne, ili biološki polimer, kao što je saharid, oligosaharid, polisaharid, polisulfatni ili ne, na primer, dekstran. Materijali ili jedinjenja koji su pomenuti, mogu se koristiti sami ili u smeši ili u grupi, smeši ili ne, kovalentno vezani ili ne, eventualno u kombinaciji sa drugim jedinjenjima. Sa druge strane, može se, isto tako, koristiti sav materijal koji je gore pomenut, hidro- ili liposolubilan, prirodno ili veštački.

Omotač radije ima jedno ili više jedinjenja odabranih od: silike (Si02), glinice, polietilen glikola (PEG) ili dekstrana, eventualno u smeši(ama).

Omotač može, u drugom slučaju, sadržavati različite funkcionalne grupe (ili segmente veza), koje dopuštaju vezivanje na površini čestice celim udelom molekula.

Funkcionalne grupe koje se koriste su, na primer, (CH2)nCOOH, u kojoj je n ceo broj od 1 do 10.

Kuplovani molekuli na površini čestice mogu biti, na primer:

- sredstvo za nišanjenje ;

- molekul za obezbeđivanje ili poboljšavanje biokompatibilnosti; ili

- molekul koji dozvoljava čestici da pobegne imunom sistemu (između ostalog, da izbegne interakcije sa makrofagima i SRE).

U jednom poželjnom načinu ostvarivanja, čestice ili agregati nanočestica u skladu sa pronalaskom imaju omotač kao element nišanjenja na površini koji je vezan poželjno intermedijarnim segmentom vezivanja.

Čestice ili agregati pronalaska sa prednošću sadrže kao prvo neorgansko jedinjenje, Y203stimulisano lantanoidom ili HfGe04eventualno stimulisano i/ili u mešovitom rastvoru sa Zr, kao drugo neorgansko jedinjenje, Ti02i, prednost ima omotač na bazi Si02ili dekstrana.

Čestice ili agregati, naročito u smislu pronalaska, imaju kao prvo neorgansko jedinjenje, Y2Gy.Gd, kao drugo neorgansko jedinjenje, Ti02anatas strukture i, prednost ima omotač na bazi Si02.

Druge čestice ili agregati, naročito u smislu pronalaska, imaju kao prvo neorgansko jedinjenje, Y203:Tb, kao drugo neorgansko jedinjenje, Ti02i, prednost ima omotač na bazi dekstrana.

Primeri čestica su, između ostalih:

- čestica ili agregat koji imaju jezgro sastavljeno od Y203:Gd prekriveno slojem Ti02i, omotač na bazi Si02, prednost ima funkcionalizovan. Bolje je da jezgro ima kružni ili sferni oblik, dimenziju sadržanu između 5 i 50 nm otprilike (obično odredbom od 30 nm), sloj Ti02ima gustinu u rasponu od 5 do 30 nm otprilike (obično odredbom od 5 nm) i, omotač ima gustinu u rasponu od 1 do 50 nm (obično odredbom od 5 nm). - Čestica ili nanočestični agregat imaju jezgro sastavljeno od mikročestica Y203:Tb i Ti02 i omotač na bazi dekstrana, poželjno funkcionalizovanog. - Čestica ili agregat se sastoje od jezgra koje čini HfGe04prekrivenog slojem Ti02i omotača na bazi Si02, poželjno funkcionalizovanog.

Drugi predmet pronalaska se odnosi na proceduru proizvodnje čestica ili agregata nanočestica kako su prethodno definisane, obuhvatajući: - mešavinu dva jedinjenja, kao što su prethodno definisana, za formiranje čestice ili agregata i, eventualno

- omotač čestice ili agregata.

U jednoj radnoj varijanti, procedura je pored ostalog podrazumevala i etapu funkcionalizacije, obuhvatajući uvođenje elementa nišanjenja (mete) na česticu ili agregat.

Materijali koji izgrađuju čestice ili agregate pronalaska mogu se proizvesti različitim tehnikama, koje su poznate stručnom licu. Stručno lice postupak može prilagoditi prema prirodi korišćenih jedinjenja i prema njihovom rasporedu u česticama ili agregatima. Tako, u jednom naročitom načinu ostvarenja, postupak je obuhvatao:

- izgradnju jezgra čestice koje sadrži prvo neorgansko jedinjenje,

prepokrivanje jezgra tako oblikovanog slojem koji sadrži drugo jedinjenje i, poželjnije, - omotavanje čestice ili agregata tako postignuto pomoću poroznog materijala.

Alternativni postupci proizvodnje materijala koji se mogu koristiti za proizvodnju čestica pronalaska su opisani, na primer, u: Nelson et al, Chem. Mater. 2003, 15, 688-693 "Nanocr/stalline Y203:Eu Phosphors Prepared by Alkalide Reduction" ili još u: Liu et al, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 270

(2004) 1-6 "Preparation and characterisation of amino-silane modified superparamagnetic silica nanospheres".

U jednom specifičnom primeru ostvarenja, detaljno opisanom u eksperimentalnom delu, omogućena je proizvodnja ili sinteza jedne čestice ili jednog agregata koji sadrže jezgro sastavljeno od Y203:Eu, prepokriveno jednim slojem Ti02i jednim omotačem na bazi Si02, postupak obuhvata sledeće etape: - nanočestice Y203:Eu su proizvedene upotrebom redukcije sa YCI3, EuCI3i etrom izvedenoj u homogenoj sredini,

- obloga sa Ti02se može realizovati taloženjem TiCI4u kiselom rastvoru, zatim,

- fakultativni sloj silike se dobija taloženjem natrijum silikata u baznoj sredini.

U drugom specifičnom primeru ostvarenja, koji je detaljno opisan u eksperimentalnom delu, omogućena je proizvodnja ili sinteza čestice ili agregata koji sadrži jezgro sastavljeno od HfGe04obavijeno slojem Ti02i omotač na bazi Si02, postupak obuhvata sledeće etape:

- sintezu jezgra putem ko-taloženja soli hafnijuma i amorfnog germanijuma,

- obavijanje sa Ti02, i

- obavijanje sa Si02počevši od TEOS i/ili natrijum silikata.

Drugi cilj pronalaska je u svakoj smeši koja sadrži čestice ili agregate kako su prethodno definisani i/ili koja je pogodna da se dobije postupkom koji je prethodno opisan, lako to nije obavezujuće, u smešama pronalaska, čestice prikladno pokazuju oblik i veličinu koje su prilično homogene. Generalno, smeše sadrže između 0,3 i 3000 mg čestica za 100 ml. Smeše mogu biti u obliku čvrste mase, tečne (čestice u suspenziji), gela, paste itd..

Jedan poseban predmet pronalaska tiče se farmaceutske smeše koja se sastoji od čestica ili agregata nanočestica kakve su prethodno definisane i, eventualno, podloge ili vehikuluma prihvatljivog sa farmaceutskog stanovišta.

Drugi naročit predmet pronalaska se odnosi na dijagnostičku ili imidžing smešu koja sadrži čestice ili agregate nanočestica kakve su definisane prethodno i, eventualno, podlogu ili vehikulum prihvatljiv sa fiziološkog aspekta.

Podloga ili vehikulum kada se koriste mogu biti uobičajeni nosač za taj tip primenjivanja, kao na primer, fiziološki rastvori, izotoni, sterilni, puferovani itd.. Mogu sadržavati i sredstva za stabilizaciju, sredstva za zaslađivanje, površinski aktivne materije itd.. Mogu se formulisati u obliku ampula, flakona, pilula, žetatinskih kapsula, korišćenjem poznatih galenskih tehnika.

Smeše, čestice i agregati pronalaska, mogu se upotrebljavati u brojnim domenima, posebno u humanoj medicini ili veterini. Pod dejstvom X zraka, jezgro nanočestice se ekscitira i proizvodi UV-vidljivu energiju, naročito UV. UV ekscitira drugo jedinjenje koje, u kontaktu sa vodom, stvara slobodne radikale. U zavisnosti od vremena izlaganja izvoru ekscitacije, čestice mogu tako omogućiti razaranje tkiva (vreme izlaganja na primer više minuta, na primer 5 minuta) ili, jednostavno, vizualizaciju (imidžing, dijagnostika: vreme izlaganja veoma kratko : odredbom nekoliko sekundi). Zahvaljujući snazi prodiranja X zraka, čestice pronalaska su primenjive za Čišćenje svih tkiva u telu. Mogu se, isto tako, upotrebiti sa UV-izvorom ekscitacije za površinska tkiva ili šupljine (koža, bešika, pluća, kolon itd.).

Naročit cilj pronalaska leži u razaranju ćelija meta.

Drugi cilj pronalaska jeste korišćenje smeša, čestica ili agregata nanočestica, kakve su prethodno definisane, zajedno sa UV zracima za proizvodnju leka namenjenog razaranju ćelija meta na površini ili u šupljinama.

Jedan drugi naročit cilj pronalaska jeste upotreba smeša, čestica ili agregata nanočestica kakve su prethodno definisane, zajedno sa X zracima za proizvodnju ieka namenjenog za otpočinjanje ili izazivanje lize ili razaranja ćelija meta, in vitro, ex vivo ili in vivo, koje obuhvata dovođenje u kontakt ćelija meta sa jednom ili više čestica ili agregata nanočestica kakve su prethodno definisane, u toku vremenskog perioda dovoljnog da se omogući česticama ili agregatima da prodru do ćelija meta i, izlaganje ćelija X zracima ili UV zracima, kako bi izlaganje izazvalo ili prouzrokovalo lizu ili razaranje pomenutih ćelija meta.

Ćelije mete mogu biti sve patološke ćelije tj., ćelije upletene u neki patološki mehanizam, na primer, proliferativne ćelije, kao što su tumorske ćelije, stenozne (ćelije glatkih mišića), ili imunološkog sistema (klonovi patoloških ćelija). Primena koja ima prednost jeste tretman (na primer, razaranje ili menjanje funkcija) kanceroznih ćelija.

U tom pogledu, poseban cilj pronalaska jeste korišćenje smeša, čestica ili agregata nanočestica kakve su prethodno definisane (zajedno sa X ili UV zracima) za proizvodnju leka namenjenog za tretman kancera.

Jedan drugi cilj pronalaska jeste korišćenje smeša, čestica ili agregata nanočestica kakve su prethodno definisane, zajedno sa X zracima, za proizvodnju leka namenjenog za izazivanje ili prouzrokovanje lize ili razaranja kanceroznih ćelija in vitro, ex vivo ili in vivo, koje obuhvata dovođenje u kontakt kanceroznih ćelija sa jednom ili više čestica ili agregata nanočestica kakve su prethodno definisane, u toku vremenskog perioda dovoljnog da se omogući česticama ili agregatima da prodru do kanceroznih ćelija i, izlaganje ćelija X zracima ili UV zracima, kako bi izlaganje izazvalo ili prouzrokovalo lizu ili razaranje pomenutih ćelija.

Jedan drugi cilj pronalaska se odnosi na tretman kancera, koji obuhvata primenjivanje pacijentu sa kancerom smeše ili čestica ili agregata nanočestica kakve su prethodno definisane, u uslovima koji dozvoljavaju česticama ili agregatima nanočestica da prodru u kancerozne ćelije i kasniji tretman pacijenta u prisustvu izvora ekscitacije odabranog od X zraka i UV zraka, koji dovodi do promene, remećenja ili funkcionalnog razaranja kanceroznih ćelija pacijenta, lečeći na taj način kancer.

Pronalazak se može koristiti za tretman svih vrsta kancera, između ostalih, solidnih tumora sa ili bez metastaza, na primer izdvojenih od: kancera pluća, jetre, bubrega, bešike, dojke, glave i vrata, cerviksa, ovarijuma, prostate, kože, tankog creva, kolona itd..

Zraci se mogu primeniti u svakom trenutku nakon primene čestica, jednom ili više puta, korišćenjem svih sistema radioterapije ili već raspoložive radiografije. Čestice mogu biti primenjene različitim putevima, poželjno, injekcijom, sistemski ili lokalno, ili oralnim putem. Ukoliko je neophodno, mogu se razmotriti ponavljanje injekcija ili ponovljena primenjivanja.

Uopšteno i bez ograničavanja, zračenja koja slede se mogu primenjivati u različitim slučajevima za ekscitaciju čestica: - X zraci površinski (20 do 50 keV) : za ekscitaciju nanočestica na površini (prodiranje nekoliko milimetara).

- X zraci za dijagnostiku 50 do 150 keV.

- X zraci (orto voitaža) od 200 do 500 keV omogućavaju prodor u debljinu tkiva do 6 cm. - X zraci (mega voitaža) od 1000 keV do 25000 keV. Na primer, ekscitacija nanočestica za tretman kancera prostate može se izvesti putem 5 fokalizovanih X zraka imajući energiju od 15000 keV.

U dijagnostičkom domenu, čestice pronalaska se koriste kao kontrastna sredstva, za otkrivanje i/ili vizualizaciju svih tipova tkiva. Tako se jedan cilj pronalaska odnosi na upotrebljavanje smeša, čestica ili agregata nanočestica, kakve su prethodno definisane, u kombinaciji sa X zracima za proizvodnju smeše namenjene za otkrivanje ili vizualizaciju ćelija, tkiva ili organa.

Drugi cilj pronalaska leži u korišćenju smeša, čestica ili agregata nanočestica kakve su prethodno definisane, u kombinaciji sa UV zracima, za proizvodnju smeše namenjene otkrivanju ili vizualizaciji površinskih ćelija, tkiva ili organa ili šupljina.

Izraz "u kombinaciji" označava da se dejstvo koje se istražuje postiže među ciljnim ćelijama, tkivima ili organima, imajući delimično inkorporirane nanočestice pronalaska, koje su ekscitirane određenim izvorom. I pored toga, nije neophodno da čestice i zraci budu primenjeni istovremeno, kao ni prema istom protokolu.

Izraz "tretman" označava potpuno poboljšavanje patoloških znakova, kao, između ostalog, umanjivanje veličine ili razvoja tumora ili patološke tkivne zone, supresiju ili razaranje patoloških ćelija ili tkiva, usporavanje progresije patologije, smanjivanje formiranja metastaza, regresiju ili potpunu remisiju itd..

Čestice pronalaska se jednako mogu koristiti in vitro ili ex vivo.

Drugi aspekti i prednosti pronalaska proizilaze iz sadržaja primera koji slede, koje treba shvatiti kao ilustaraciju a nikako kao ograničenja.

Objašnjenja slika

Slika 1 daje šematski prikaz strukture čestica pronalaska.

Slika 2 predstavlja način aktivacije čestica u skladu sa pronalaskom u prisustvu izvora X zraka.

Slika 3 : Otisak elektronske mikroskopije u transmisiji pokazujući nanočestice Y203stimulisane gadolinijumom.

Slika 4 predstavlja kurs preživljavanja ćelija nakon inkubacije sa nanočesticama.

Slika 5 predstavlja sliku konfokalne laserske mikroskopije dokazujući nakupljanje nanočestica (sivo na otisku) u membranama ćelije.

Primeri

1. Prizvodnja nanočestica Y203stimulisanih sa erbijumom ili gadolinijumom

Nanočestice Y203stimulisane erbijumom ili gadolinijumom su sintetisane počevši sa funkcionalizovanim surfaktantima (Y-AOT3, Eu-AOT3 i Gd-AOT3). Odgovarajuća mešavina surfaktanata (s obzirom na konačnu željenu koncentraciju [Eu-AOT3]/[Y-AOT3]=0,01; 0,05; 0,1; 0,15) dispergovana je u izooktanu ili cikloheksanu i, dodata je voda kako bi omogućila formiranje micela. Veličina micela, koja utiče na veličinu dobijenih materijala, kontrolisana je pomoću količine dodate vode u mešavinu. Formiranje hidroksida desilo se dodavanjem baze. Čestice su odmah isprane (sa smešom voda/etanol), osušene, a zatim, grejane na 800°C kako bi se obrazovale kristalne nanočestice. 10 mg nanočestica se disperguje u 50 ml vode pri pH=7,5. Jedna kap te disperzije je stimulisana preko rešetke bakar/ugljenika i posmatrana pod elektronskim mikroskopom na transmisiju. Fotografija napravljena pod mikroskopom je prikazana na slici 3.

Proizvedena jedinjenja pokazuju UV fluorescenciju ekscitirana X zracima (za Y203stimulisan sa Gd).

2. Proizvodnja nanočestica HfGeO„ obmotanih titan oksidomisilikom

Sinteza materijala jezgra, HfGe04, dešava se jednostavnim ko-taloženjem soli hafnijuma (HfOCI2, 8H20) i amorfnog germanijuma (Ge02) u vodenoj sredini. Termičkom obradom u trajanju od 4h do 10h na 1100°C ili na nižoj temperaturi omogućava se trenutna kristalizacija HfGeO* u obliku nanočestica.

Obmotavanje ovih čestica pomoću Ti02se dešava upotrebom prekursora titana TiCI4. Tom reakcijom sa sodom se proizvodi efekat kondenzacije TiO(OH)2na površini HfGe04. Termičkom obradom na 500°C, u vremenskom trajanju između 1h30 i 3h00 osigurava se zatim prolazak Ti02u kristalnom anatas obliku, stimulisan fotokatalitičkim svojstvima. Oblaganje pomoću silike se ostvaruje počevši od TEOS. Lagana hidroliza i nadziran TEOS u alkoholnoj i amonijačnoj sredini dovodi do formiranja jednog sloja silike na površini čestica.

3. Biokompatibilnost nanočestica

Biokompatibilnost i ne-toksičnost in vitro nanočestica obavijenih silikom je ispitana in vitro na ćelijskim linijama MCF7, KB i UCI. Nanočestice (30 do 1000 pg čestica / 1000 ćelija) inkubirane su sa ćelijama u toku 24, 48 i 72 h. Kurs preživljavanja je meren kako sledi:

Nikakva značajna razlika nije zapažena u vezi sa znakovima tokom kursa preživljavanja i ćelijske podele (Slika4).

4. Ciljanje i obuhvatanje nanočestica

Nišanjenje i specifičan ulazak čestica (sa elementima ciljanja na površini) u ćelije putem površinskih receptora posmatrano je laserskim konfokalnim mikroskopom. Nanočestice su imale omotač silike i bile su funkcionalizovane sa LHRH putem hemijske veze (kao što je opisano u Levy i saradnici, Chem. Mater.; 2002; 14 (9) pp 3715;Nanochemistry: " Synthesys and Characterization of Multifunctional Nanocfinics for Biological Applications").Nanočestice su inkubirane tokom 24 sata sa ćelijama MCF7 (koje nose receptore LHRH) i posmatrane su laserskim konfokalnim mikroskopom. Slika 5 predstavlja prikaz koji se registruje nakon 24 h i pokazuje nakupljanje nanočestica na membranama i na jedrima ćelija.

5. Protokol primene kod životinjeilečenje.

Nanočestice su raspršene u izotoničnom rastvoru (PBS, Saline) u koncentraciji od 1 do 20 mg/ml. Injekcije od 0,5 ml su za primenu intravenskim, intratumoralnim ili intraperitonealnim putem. 24 do 48 sati posle injekcije, životinje su izložene X zracima: - celog telo za dijagnostikovanje ili lečenje metastaza. X zraci koji se koriste mogu biti generisani uobičajenom radiografskom opremom;

- žarišno za lečenje solidnog tumora ili posebne telesne zone.

Komplementarne strategije se mogu primeniti:

- nakon jedne injekcije, vrše se višestruka izlaganja X zracima; - višestruke injekcije (s razmakom od nekoliko nedelja), svaki put sledi jednokratno ili višestruko izlaganje; - višestruke injekcije (s razmakom od nekoliko dana), sledi jedno izlaganje jednokratno ili višestruko.

Claims (28)

1. Biokompatibilna složena čestica ili agregat nanočestica, koji može proizvesti slobodne radikale ili toplotu, kada se ekscitira X zracima, naznačen time što sadrži: - jezgro, koje sadrži prvo neorgansko jedinjenje, koje apsorbuje X zrake i emituje UV-vidljivu energiju, i drugo, neorgansko ili organsko jedinjenje, koje apsorbuje UV-vidljivu energiju i proizvodi slobodne radikale pri kontaktu s vodom ili kiseonikom, i - fakultativno, biokompatibilni omotač.

2. Čestica ili agregat nanočestica, kao u patentnom zahtevu 1, naznačena time što ima veličinu sadržanu u rasponu između 4 i 250 nm, poželjno između 4 i 100 nm, i još poželjnije između 4 i 50 nm.

3. Čestica ili agregat nanočestica, kao u jednom od patentnih zahteva 1 do 2, naznačena time što je prvo neorgansko jedinjenje u formi oksida, hidroksida, oksisulfida ili soli, stimulisano jednim lantanoidom, poželjno u katjonskoj koncentraciji manjoj od 15% u čvrstom rastvoru.

4. Čestica ili agregat nanočestica, kao u jednom od patentnih zahteva 1 do 3, naznačena time što je prvo neorgansko jedinjenje odabrano od Y203, (Y,Gd)203, CaW04, Gd02S, LaOBr, YTa03, BaFCI, Gd202S, Gd3Ga5012, HfGe04, Rb3Lu(P04)2i Cs3Lu(P04)2, stimulisano jednim lantanoidom, koji je odabran od: Gd, Eu, Tb, Er, Nb, Pr i Ce.

5. Čestica ili agregat nanočestica, kao u patentnom zahtevu 4, naznačena time što je prvo neorgansko jedinjenje odabrano od Y203, stimulisano sa Gd, Eu ili Tb.

6. Čestica ili agregat nanočestica, kao u patentnom zahtevu 4, naznačena time što je prvo neorgansko jedinjenje HfGe04u mešanom rastvoru sa Zr.

7. Čestica ili agregat nanočestica, kao u jednom od patentnih zahteva 1 do 6, naznačena time što je drugo jedinjenje neorgansko jedinjenje, odabrano od poiuprovodničkih jedinjenja, poželjno: Ti02, ZnO, CdS, CdSe, CdTe, MnTe i mešovitih rastvora, koji su eventualno stimulisani.

8. Čestica ili agregat nanočestica, kao u bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time što prvo neorgansko jedinjenje obrazuje srce jezgra i, t i m e što drugo jedinjenje obrazuje sloj ili nanočestice na površini srca jezgra.

9. Čestica ili agregat nanočestica, kao u bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time što su dva neorganska jedinjenja jezgra raspoređena u višestrukim uzastopnim slojevima.

10. Čestica ili agregat nanočestica, kao u patentnom zahtevu 9, naznačena time što srce jezgra, koje obrazuje prvo neorgansko jedinjenje, ima veličinu sadržanu između približno 5 i 50 nm i, time što sloj, koji obrazuje drugo jedinjenje na površini srca jezgra, ima debljinu u rasponu između približno 1 i 30 nm.

11. Čestica ili agregat nanočestica, kao u bilo kom od patentnih zahteva 1 do 8, naznačena time što su dva jedinjenja jezgra prisutna u obliku smeše nanočestica.

12. Čestica ili agregat nanočestica, kao u bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time što je odnos količine ili koncentracije prvog jedinjenja u odnosu na drugo jedinjenje u rasponu između 0.2 i 5.

13. Čestica ili agregat nanočestica, kao u bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time što dalje sadrži površinsku komponentu, koja omogućuje specifično nišanjenje bioloških ćelija ili tkiva.

14. Čestica ili agregat nanočestica, kao u bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time što uključuje omotač, koji dopušta difuziju malih molekula i slobodnih radikala.

15. Čestica ili agregat nanočestica, kao u patentnom zahtevu 14, naznačena time što je omotač sačinjen od porozne amorfne ili kristalne strukture i, koji poželjno sadrži jedinjenje, odabrano od silike, glinice, PEG-a i dekstrana.

16. Čestica ili agregat nanočestica, kao jednom od patentnih zahteva 13 do 15, naznačena time što je površinska komponenta, koja omogućuje specifično ciljanje bioloških ćelija ili tkiva, vezana za omotač.

17. čestica ili agregat nanočestica, kao u jednom od patentnih zahteva 13 do 16, naznačena time što je površinska komponenta za ciljanje, biološke ili hemijske strukture, koja pokazuje afinitet prema molekulima, koji su prisutni u ljudskom ili životinjskom organizmu, kao što su: peptid, polipeptid, nukleotid, polinukleotid, hormon ili vitamin.

18. Čestica ili agregat nanočestica, naznačena time što sadrži jezgro, sačinjeno od Y203:Gd, koje je prekriveno slojem Ti02i omotačem na bazi Si02.

19. Čestica ili agregat nanočestica, naznačena time što sadrži jezgro, sačinjeno od mikročestica Y203:Tb i Ti02i omotač na bazi dekstrana.

20. Čestica ili agregat nanočestica, kao u bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time što je suštinski sfernog oblika.

21. Postupak proizvodnje čestica ili agregata nanočestica, kao u bilo kom od patentnih zahteva 1 do 20, n a z n a č e n t i m e što obuhvata: - mešanje dve komponente, kao što je definisano u patentnim zahtevima 1 do 20, kako bi se obrazovala čestica ili agregat i, opciono - omotavanje čestice ili agregata.

22. Postupak, kao u patentnom zahtevu 21, naznačen time što obuhvata: - izradu jezgra čestice, koje sadrži prvo neorgansko jedinjenje, - oblaganje, tako obrazovanog, jezgra slojem, koji sadrži drugo jedinjenje, i na poželjan način, - omotavanje, tako dobijene, čestice ili agregata, poroznim materijalom.

23. Farmaceutska ili dijagnostička smeša, naznačena time što sadrži čestice ili agregate nanočestica, u skladu sa bilo kojim od patentnih zahteva 1 do 20.

24. Upotreba čestica ili agregata nanočestica, kao u bilo kom od patentnih zahteva 1 do 20, ili smeše, kao u patentnom zahtevu 23, kombinovane sa X zracima, naznačena t i m e što je za izradu leka, koji je namenjen za razaranje ciljnih ćelija.

25. Upotreba čestica ili agregata nanočestica, kao u bilo kom od patentnih zahteva 1 do 20, ili smeše, kao u patentnom zahtevu 23, kombinovane sa UV zracima, naznačena t i m e što je za izradu leka, koji je namenjen za razaranje površinskih ciljnih ćelija ili ciljnih ćelija u šupljinama.

26. Upotreba čestica ili agregata nanočestica, kao u bilo kom od patentnih zahteva 1 do 20, ili smeše, kao u patentnom zahtevu 23, kombinovane sa X zracima ili UV zracima, naznačena t i m e što je za pripremu agensa, namenjenog za detekciju ili vizualizaciju ćelija, tkiva ili organa.

27. Upotreba, kao u patentnom zahtevu 24, 25 ili 26, n a z n a č e n a time što su ciljne ćelije kancerske ćelije.

28. Upotreba, kao u jednom od patentnih zahteva 24 do 27, n a z n a č e n a time što su zraci aplikovani korišćenjem sistema radioterapije ili radiografije.