RS59042B1 - Kompozicije koje obuhvataju nanočestice hafnijum (iv) oksida ili renijum (iv) oksida u kombinaciji sa jonizujućim zračenjima za lečenje raka - Google Patents

Description

Opis

[0001] Ovaj opis se odnosi na aktivne neorganske nanočestice koje se mogu koristiti u zdravstvenom sektoru, određenije u području ljudskog zdravlja, radi ometanja, izmene ili uništavanja ciljnih kancerogenih ćelija, tkiva ili organa. Još određenije, ovaj opis se odnosi na nanočestice koje mogu da generišu iznenađujuće efikasno terapeutsko dejstvo kada su koncentrovane u tumoru izložene jonizujućim zračenjima. Ovaj opis se takođe odnosi na farmaceutske kompozicije koje obuhvataju populaciju nanočestica kao što je prethodno definisano, kao i na njihove upotrebe.

POZADINA

[0002] Rak je vodeći uzrok smrti širom sveta, i od njega je umrlo 7,6 miliona ljudi (oko 13% svih smrti) u 2008. godini (Svetska zdravstvena organizacija). Rak je generički pojam za veliku grupu bolesti koje mogu uticati na bilo koji deo tela. Drugi pojmovi koji se koriste su maligni tumori i neoplazme. Rak je nekontrolisani rast i širenje abnormalnih ćelija. Ovaj rast često napada okolno tkivo i može metastazirati na udaljena mesta. Metastaze su značajan uzrok smrti od raka. Procenjuje se da će se broj smrti od raka širom sveta i dalje povećavati, uz procenjenih 13,1 milion smrti u 2030.

[0003] Lečenje raka zahteva pažljiv odabir jedne ili više intervencija, poput operacije, radioterapije i/ili hemoterapije. Cilj je izlečenje od bolesti ili značajan produžetak života, uz poboljšanje kvaliteta života pacijenta.

Zračenja u različitim oblicima poput X-zraka, gama zraka, UV-zraka, laserske svetlosti, mikrotalasa, elektronskih snopova, kao i snopova čestica, na primer neutrona, jona ugljenika i protona koriste se u lečenju malignih bolesti. Neka od navedenih zračenja se koriste u takvim primenama, u kombinaciji sa radiosenzitizerima. Elektromagnetna i jonizujuća zračenja zaista mogu da razbiju DNK ćelije, čime se sprečava rast i deoba navedene ćelije. Ovo dejstvo se može objasniti delovanjem čestica ili talasa koji će kreirati jonizaciju koja oslobađa elektrone i slobodne radikale koji putuju u okviru definisane zapremine i generišu ostatak energije u ovu zapreminu.

[0004] US 7,367,934 B2 se odnosi na postupak za pojačavanje dejstva zračenja usmerenih na tkivo ili populaciju ćelija kod životinja. Ovaj postupak obuhvata fazu davanja određene količine metalnih nanočestica navedenoj životinji kako bi se dostigla koncentracija u navedenom tkivu ili navedenoj populaciji ćelija životinje od najmanje oko 0,1% metala po masi; a zatim obuhvata i fazu ozračivanja životinje zračenjem usmerenim na navedeno tkivo ili populaciju ćelija, pri čemu je navedeno zračenje u obliku X-zraka od oko 1 keV do oko 25.000 keV.

[0005] WO 2011/127061 A1 se odnosi na postupak za pojačavanje dejstva zračenja usmerenog na tkivo ili populaciju ćelija, što obuhvata faze: (1) davanja životinji određenog iznosa visokih-Z čestica, visokih-Z čestica koje obuhvataju ciljni molekul sa afinitetom prema ciljnom tkivu ili ciljnoj populaciji ćelija i visokog-Z elementa; i (2) naknadnog ozračivanja ciljnog tkiva ili ciljne populacije ćelija jonizujućim zračenjima; pri čemu se visoke-Z čestice daju životinji u količini dovoljnoj za dostizanje koncentracije u ciljnom tkivu ili ciljnoj populaciji ćelija i manjoj od 0,05% metala po masi.

[0006] Pronalazači ovog pronalaska obezbeđuju novu i snažnu strategiju za korišćenje njihovih nanočestica (opisanih u nastavku) koje mogu da dostignu veoma efikasnu izmenu ili uništenje ciljnih kancerogenih ćelija u kombinaciji sa jonizujućim zračenjima, kada se navedene nanočestice adekvatno odaberu i koncentruju u ciljnom mestu raka, kao što je ovde demonstrirano.

SAŽETAK PRONALASKA

[0007] Pronalazači sada obezbeđuju poželjnu kompoziciju koja obuhvata neorganske čestice za upotrebu u lečenju raka, određenije kompoziciju koja omogućava uništenje više od oko 30%, poželjno više od oko 44% ili više od oko 47%, a još poželjnije više od oko 70% ćelija raka u zapremini tumora kod subjekta (procena histološkog odgovora) ili indukovanje najmanje više od 20% smanjenja veličine tumora (procena anatomskog odgovora) kod subjekta ili indukovanje najmanje više od 20% smanjenja

<18>F-FDG SUV (standardizovana vrednost aprorpcije) tumora (procena metaboličkog odgovora) kod subjekta, kada je tumor navedenog subjekta izložen jonizujućim zračenjima.

Kada se da, zapremina (Vc) kompozicije ovog pronalaska zauzima između 2 i 50% zapremine tumora (Vt). Svaka neorganska nanočestica ove kompozicije ima zapreminu (Vin) sa gustinom elektrona najmanje 5 puta većom od gustine elektrona odgovarajuće zapremine 1 (Vw1) vode. Kompozicija koja obuhvata neorganske čestice je u ovom dokumentu predmet zahteva, pri čemu kompozicija ima zapreminu (Vc) između 2,5% i 15% zapremine tumora (Vt), neorganski materijal nanočestica je hafnijum (IV) oksid (HfO2) ili renijum (IV) oksid (ReO2), a nanočestice obezbeđuju više od 7x10<22>elektrona zapremini tumora (Vt), za upotrebu u lečenju raka kod ljudskih subjekata obolelih od malignog čvrstog tumora zapremine Vt indukovanjem uništenja više od 70% ćelija raka u zapremini čvrstog tumora Vt (histološki tumorski odgovor) ili indukovanjem skupljanja više od 20% čvrstog tumora zapremine Vt (anatomski tumorski odgovor), pri čemu se kompozicija daje intratumorno ljudskom subjektu, a tumor navedenog subjekta je izložen jonizujućim zračenjima.

U određenom aspektu, postupak indukovanja kod subjekta obolelog od raka (i) uništenja više od 30% ćelija raka u zapremini tumora ili (ii) smanjenja najmanje više od 20% veličine tumora je ovde opisan. Ovaj postupak obuhvata:

- davanje subjektu obolelom od raka kompozicije koja obuhvata neorganske nanočestice, pri čemu svaka od navedenih neorganskih nanočestica ima zapreminu (Vin) sa gustinom elektrona najmanje 5 puta većom od gustine elektrona odgovarajuće zapremine 1 (Vw1) vode, i

- izlaganje tumora (ciljno tkivo ili ciljna populacija ćelija) subjekta jonizujućim zračenjima, čime se indukuje (i) uništenje više od 30% ćelija raka u zapremini tumora ili (ii) smanjenje najmanje više od 20% veličine tumora kada zapremina (Vc) navedene kompozicije zauzima između 2 i 50% zapremine tumora (Vt).

[0008] Ovaj dokument dalje opisuje upotrebu neorganskih nanočestica radi pripreme kompozicije za indukovanje kod subjekta obolelog od raka (i) uništenja (patološki odgovor) više od oko 30%, poželjno više od oko 44% ili 47%, još poželjnije više od oko 70%, ćelija raka u zapremini tumora ili (ii) smanjenje najmanje više od 20% veličine tumora (skupljanje tumora), kada zapremina (Vc) navedene kompozicije zauzima između 2 i 50% zapremine tumora (Vt) i kada je tumor izložen jonizujućim zračenjima, pri čemu svaka neorganska čestica ima zapreminu (Vin) sa gustinom elektrona najmanje 5 puta većom od gustine elektrona odgovarajuće zapremine 1 (Vw1) vode.

[0009] U poželjnom aspektu, navedena zapremina kompozicije (Vc) ima gustinu elektrona od najmanje 3% gustine elektrona odgovarajuće zapremine 2 (Vw2) vode, a još poželjnije navedene neorganske nanočestice obezbeđuju više od 3x10<22>elektrona, poželjno više od 7x10<22>elektrona, masi tumora.

[0010] U daljem poželjnom aspektu, ove neorganske nanočestice obezbeđuju više od 3x10<22>elektrona, poželjno više od 7x10<22>elektrona masi tumora. U drugom poželjnom aspektu, zapremina kompozicije (Vc) (poželjno dalje) ima gustinu elektrona od najmanje 3% gustine elektrona odgovarajuće zapremine 2 (Vw2) vode (Fig.1).

[0011] Rezultati koji su prvi put predstavljeni u kontekstu ovog pronalaska sada pokazuju da kompozicija koja obuhvata neorganske nanočestice visoke gustine elektrona koje zauzimaju između 2 i 50% zapremine tumora može da indukuje ubijanje najmanje više od oko 30%, poželjno više od oko 44% ili 47%, još poželjnije više od oko 70% ćelija raka kada neorganske nanočestice obezbeđuju najmanje, poželjno više od 3x10<22>elektrona, na primer više od oko 3,2x10<22>elektrona, poželjno više od 7x10<22>, elektrona masi tumora. Svaka nanočestica kompozicije poželjno ima gustinu elektrona najmanje 5 puta veću od gustine elektrona iste nanočestice sačinjene od molekula vode.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

NEORGANSKA NANOČESTICA

[0012] VELIČINA

[0013] U smislu ovog pronalaska, pojam „nanočestica“ odnosi se na proizvod, određenije sintetički proizvod, veličine u opsegu nanometra, obično između 1 nm i 500 nm.

[0014] Pojam „kristalit“ ovde se odnosi na proizvod kristala. Veličina kristalita i njegova struktura i kompozicija mogu se analizirati iz X-zračnog difraktograma.

[0015] Pojam „skup kristalita“ odnosi se na skup kristalita koji su snažno, obično kovalentno, međusobno vezani.

[0016] Ovde opisana nanočestica je obično kristalit i/ili skup kristalita.

[0017] Pojmovi „veličina nanočestice“ i „najveća veličina nanočestice“ ovde se odnose na „najveću dimenziju nanočestice“ ili „prečnik nanočestice“. Transmisioni elektronski mikroskop (TEM) može se koristiti za merenje veličine nanočestice. Takođe, dinamičko rasejavanje svetlosti (DLS) može se koristiti za merenje hidrodinamičkog prečnika nanočestica u rastvoru. Ova dva postupka mogu se dalje koristiti jedan za drugim za upoređivanje merenja veličine i potvrdu navedene veličine. Poželjan postupak je DLS (Ref. International Standard ISO22412 Particle Size Analysis - Dynamic Light Scattering, International Organisation for Standardisation (ISO) 2008).

[0018] Najveća dimenzija nanočestice ovde definisana je obično između oko 5 nm i oko 250 nm, poželjno između oko 10 nm i oko 100 nm ili oko 200 nm, još poželjnije između oko 20 nm i oko 150 nm.

OBLIK

[0019] Pošto oblik čestice može uticati na njenu „biokompatibilnost“, poželjna je čestica prilično homogenog oblika. Iz farmakokinetičkih razloga, stoga su poželjne nanočestice suštinski sferičnog, okruglog ili ovoidnog oblika. Takav oblik takođe pospešuje interakciju nanočestice sa ili apsorpciju od strane ćelija. Naročito je poželjan sferičan ili okrugao oblik.

[0020] Obično, najveća dimenzija je prečnik nanočestice okruglog ili sferičnog oblika, ili najveća dužina nanočestice ovoidnog ili ovalnog oblika.

KOMPOZICIJA/STRUKTURA

[0021] Neorganski materijal nanočestice prisutan u ovde opisanoj kompoziciji poželjno ima teoretsku (zapreminsku) gustinu od najmanje 7 i može biti odabran iz bilo kog materijala koji iskazuje ovo svojstvo i identifikovan u tabeli Physical Constants of Inorganic Compounds koja se nalazi na stranici 4-43 u Handbook of Chemistry and Physics (David R. Lide Editor-In-Chief, 88th Edition 2007-2008).

[0022] Neorganski materijal koji čini nanočesticu je poželjno materijal sa efektivnim atomskim brojem (Zeff) od najmanje 25, poželjno najmanje 40 ili 41, još poželjnije najmanje 50 ili 51, još poželjnije najmanje 60, 61, 62 ili čak 63.

[0023] Efektivni atomski broj je pojam koji je sličan atomskom broju, ali se koristi za jedinjenja (npr. vodu) i mešavine različitih materijala (poput tkiva i kostiju), a ne za atome. Efektivni atomski broj izračunava prosečan atomski broj za jedinjenje ili mešavinu materijala. Njegova skraćenica je Zeff.

[0024] Efektivni atomski broj se izračunava uzimanjem razlomka svakog atoma u jedinjenju njegovim množenjem atomskim brojem atoma. Formula za efektivni atomski broj, Zeff, je sledeća:

pri čemu

fnje razlomak ukupnog broja elektrona povezanih sa svakim elementom, i

Znje atomski broj svakog elementa.

[0025] Atomski broj (poznat i kao broj protona) je broj protona koji se mogu naći u jezgru atoma.

Tradicionalno se predstavlja simbolom Z. Atomski broj na jedinstven način identifikuje hemijski element. U atomu neutralnog punjenja, atomski broj je jednak broju elektrona. Primer je voda (H2O) koja se pravi od dva atoma vodonika (Z=1) i jednog atoma kiseonika (Z=8). Ukupan broj elektrona je 1+1+8 = 10. Razlomak elektrona koji odgovara dvema vodonicima je 2/10, a razlomak elektrona koji odgovara jednom kiseoniku je (8/10). Zeffvode je stoga:

[0026] Zeffučestvuje u apsorpcionom kapacitetu predstojećih zračenja nanočestica.

[0027] Neorganski materijal koji čini nanočesticu se obično bira od oksida, metala, sulfida i bilo koje mešavine navedenog.

[0028] Kada je neorganski materijal koji čini nanočesticu oksid, ovaj oksid se poželjno bira od cerijum (IV) oksida (CeO2), neodijum (III) oksida (Nd2O3), samarijum (III) oksida (Sm2O3), evropijum (III) oksida (Eu2O3), gadolinijum (III) oksida (Gd2O3), terbijum (III) oksida (Tb2O3), disprozijum (III) oksida (Dy2O3), holimijum oksida (Ho2O3), erbijum oksida (Er2O3), tulijum (III) oksida (Tm2O3), iterbijum oksida (Yb2O3), lutecijum oksida (lu2O3), hafnijum (IV) oksida (HfO2), tantalum (V) oksida (Ta2O5), renijum (IV) oksida (ReO2), bizmut (III) oksida (Bi2O3). U kontekstu ovog pronalaska, mešavina neorganskih oksida se takođe može koristiti za pripremu nanočestice ovog pronalaska.

[0029] Kada je neorganski materijal koji čini nanočesticu metal, ovaj metal se poželjno bira od zlata (Au), srebra (Ag), platine (Pt), paladijuma (Pd), kalaja (Sn), tantala

[0030] (Ta), iterbijuma (Yb), cirkonijuma (Zr), hafnijuma (Hf), terbijuma (Tb), tulijuma (Tm), cerijuma (Ce), disprozijuma (Dy), erbijuma (Er), evropijuma (Eu), holmijuma (Ho), gvožđa (Fe), lantana (La), neodijuma (Nd), prazeodijuma (Pr), lutecijuma (Lu) i mešavina navedenog. U kontekstu ovog opisa, moguća je i mešavina metala. Mešavina neorganskog oksida i metala takođe se može koristiti za pripremu ovde opisane nanočestice.

[0031] Kada je neorganski materijal koji čini nanočesticu sulfid, ovaj sulfid je poželjno sulfid srebra (Ag2S).

GUSTINA ELEKTRONA

[0032] Gustina elektrona materijala koji čini nanočesticu (kristaliti ili skupovi kristalita) je broj elektrona po zapremini materijala izražen kao elektron/cm<3>(e-/cm<3>).

[0033] Gustina elektrona se računa pomoću sledeće jednačine:

Pri čemu:

i. ρe-materijalodgovara gustini elektrona materijala koji čini nanočesticu, izražen kao broj elektrona po cm<3>(e-/cm<3>);

ii. dmaterijalodgovara teoretskoj (zapreminskoj) gustini materijala koji čini nanočesticu (pogledati tabelu Physical Constants of Inorganic Compounds stranica 4-43, u Handbook of Chemistry and Physics; David R. Lide Editor-In-Chief, 88th Edition 2007-2008) i izražava se kao g/cm<3>;

iii. e-materijal odgovara broju elektrona po gramu materijala koji čini nanočesticu (pogledati na primer tabelu 5.1 stranica 63, u The Physics of Radiation Therapy Fourth Edition, Faiz M. Khan 2010) i izražava se kao elektroni/g (e-/g).

[0034] Kada je neorganski materijal koji čini nanočesticu metal, broj elektrona po gramu bilo kog metalnog elementa može se izračunati pomoću sledeće formule:

N0= broj elektrona po gramu elementa

N = Avogadrov broj

Z = atomski broj elementa

A = atomska masa elementa

[0035] Na primer:

- za zlato, broj elektrona po gramu iznosi N0= 6,022x10<23>x 79 / 196,96 = 2,41x10<23>

- za olovo, broj elektrona po gramu iznosi N0= 6,022x10<23>x 82 / 207,2 = 2,38x10<23>

- za gvožđe, broj elektrona po gramu iznosi N0= 6,022x10<23>x 26 / 55,845 = 2,80x10<23>

[0036] Na primer, za sferičnu nanočesticu zlata (GNP) prečnika jednakog 100 nm, gustina elektrona nanočestice je 13,9 puta veća od gustine elektrona odgovarajuće zapremine vode (odnosno, sfera prečnika jednakog 100 nm napunjena molekulima vode).

[0037] Na primer, za sferičnu nanočesticu gvožđa (GNP) prečnika jednakog 100 nm, gustina elektrona nanočestice je 6,6 puta veća od gustine elektrona odgovarajuće zapremine vode (odnosno, sfera prečnika jednakog 100 nm napunjena molekulima vode).

[0038] Kada je neorganski materijal koji čini nanočesticu obično oksid ili sulfid, broj elektrona po gramu bilo kog materijala koji čini nanočesticu može se izračunati pomoću sledeće formule

e-materijal= broj elektrona po gramu materijala koji čini nanočesticu

N = Avogadrov broj

Zelement= atomski broj svakog elementa koji čini materijal

M = molekularna masa materijala koji čini nanočesticu

[0039] Na primer:

- Za molekule vode, broj elektrona po gramu iznosi e-voda=6,022x10<23>x (1+1+8) / 18 = 3,34 x10<23>- Za materijal hafnijum oksida, broj elektrona po gramu iznosi e-HfO2=6,022x10<23>x (72+8+8) / 210,49 = 2,52x10<23>

- Za materijal bizmut oksida, broj elektrona po gramu iznosi e-Bi2O3=6,022x10<23>x (83+83+8+8+8) / 465,96 = 2,45x10<23>

- Za materijal tantal oksida, broj elektrona po gramu iznosi e-Ta2O5=6,022x10<23>x (73+73+8+8+8+8+8) / 441,9 = 2,53 x10<23>

- Za materijal cerijum oksida, broj elektrona po gramu iznosi e-CeO2=6,022x10<23>x (58+8+8) / (172,12) = 2,59x10<23>

[0040] Na primer, za sferičnu nanočesticu hafnijum oksida (HfO2) prečnika jednakog 100 nm, gustina elektrona nanočestica je 7,3 puta veća od gustine elektrona odgovarajuće zapremine vode (odnosno, sfera prečnika jednakog 100 nm napunjena molekulima vode).

[0041] Na primer, za sferičnu nanočesticu bizmut oksida (Bi2O3) prečnika jednakog 100 nm, gustina elektrona nanočestica je 6,5 puta veća od gustine elektrona odgovarajuće zapremine vode (odnosno, sfera prečnika jednakog 100 nm napunjena molekulima vode).

[0042] Na primer, za sferičnu nanočesticu tantal oksida (Ta2O5) prečnika jednakog 100 nm, gustina elektrona nanočestica je 6,25 puta veća od gustine elektrona odgovarajuće zapremine vode (odnosno, sfera prečnika jednakog 100 nm napunjena molekulima vode).

[0043] Na primer, za sferičnu nanočesticu cerijum oksida (CeO2) prečnika jednakog 100 nm, gustina elektrona nanočestica je 5,6 puta veća od gustine elektrona odgovarajuće zapremine vode (odnosno, sfera prečnika jednakog 100 nm napunjena molekulima vode).

BIOKOMPATIBILNO OBLAGANJE

[0044] U poželjnom primeru izvođenja, nanočestica koja se koristi u kontekstu ovog pronalaska za pripremu kompozicije od interesa može se obložiti biokompatibilnim materijalom odabranim od agensa koji ima svojstvo smanjene uočljivosti. Zaista, kada se nanočestice ovog pronalaska daju subjektu intravenoznim (IV) putem, biokompatibilna obloga od materijala odabranog od agensa koji ima svojstvo smanjene uočljivosti je naročito poželjna za optimizaciju biodistribucije nanočestica. Navedena obloga je zaslužna za takozvano „svojstvo smanjene uočljivosti“ nanočestice.

[0045] Agens koji ima svojstvo smanjene uočljivosti može biti agens koji je član prostorne grupe. Takva grupa može biti odabrana, na primer, od polietilen glikola (PEG); polietilenoksida; polivinilalkohola; poliakrilata; poliakrilamida (poli(N-izopropilakrilamida)); polikarbamida; biopolimera; polisaharida poput dekstrana, ksilana i celuloze; kolagena; cviterionskog jedinjenja poput polisulfobetaina; itd.

[0046] U drugom poželjnom primeru izvođenja, nanočestice se mogu oblagati biokompatibilnim materijalom odabranim od agensa koji omogućava interakciju sa biološkim ciljem. Takav agens obično može prouzrokovati pozitivno ili negativno punjenje na površini nanočestice. Ovo punjenje se može utvrditi merenjima zeta potencijala, što se obično sprovodi na suspenzijama nanočesticama, čija koncentracija varira između 0,2 i 10 g/L, pri čemu su nanočestice suspendovane u vodenom medijumu sa pH vrednošću između 6 i 8.

[0047] Agens koji formira pozitivno punjenje na površini nanočestice može biti, na primer, aminopropiltrietoksisilan ili polilizin. Agens koji formira negativno punjenje na površini nanočestice može biti, na primer, fosfat (na primer polifosfat, metafosfat, pirofosfat, itd.), karboksilat (na primer limunska ili dikarboksilna kiselina, određenije sukcinska kiselina) ili sulfat.

[0048] Potpuno biokompatibilno oblaganje nanočestice ili skupa može biti poželjno, naročito u intravenoznom (IV) kontekstu, radi izbegavanja interakvije površine čestice sa bilo kojim elementom raspoznavanja (makrofagije, opsonini, itd.). "Potpuno oblaganje" podrazumeva prisustvo veoma visoke kompaktnosti biokompatibilnih molekula sposobnih da stvaraju najmanje potpuni monosloj na površini čestice.

[0049] Biokompatibilno oblaganje naročito omogućava stabilnost nanočestice u tečnosti, poput fiziološke tečnosti (krv, plazma, serum, itd.), bilo kog izotoničnog ili fiziološkog medijuma, na primer medijuma koji obuhvata glukozu (5%) i/ili NaCl (0,9 %), što je neophodno za farmaceutsko davanje.

[0050] Stabilnost se može potvrditi kvantifikacijom suvog ekstrakta pomoću peći za sušenje i izmeriti na suspenziji nanočestice pre i nakon filtracije, obično u filteru od 0,22 ili 0,45 µm. Poželjno, oblaganje štiti celovitost čestice in vivo, obezbeđuje ili poboljšava njenu biokompatibilnost, i olakšava njenu opcionu funkcionalizaciju (na primer pomoću molekula odstojnika , biokompatibilnih polimera, ciljnih agenasa, proteina, itd.).

UTVRĐIVANJE CILJA

[0051] Određena ovde opisana nanočestica može dalje obuhvatati ciljni agens koji omogućava njenu interakciju sa elementom raspoznavanja koji se nalazi u ciljnoj ćeliji. Takav ciljni agens obično deluje kada se nanočestice akumuliraju na ciljnom mestu. Ciljni agens može biti bilo koja biološka ili hemijska struktura koja iskazuje afinitet za molekule koji se nalaze u ljudskom ili životinjskom telu. Na primer, to može biti peptid, oligopeptid ili polipeptid, protein, nukleinska kiselina (DNK, RNK, SiRNK, tRNK, miRNK, etc.), hormon, vitamin, enzim, ligand molekula koji se izražava patološkom ćelijom, određenije ligand antigena tumora, receptor hormona, receptor citokina ili receptor faktora rasta. Navedeni ciljni agensi mogu se odabrati, na primer, u grupi koju čine LHRH, EGF, folna kiselina, anti-B-FN antitelo, E-selektin/P-selektin, anti-IL-2Rα antitelo, GHRH, itd.

KOMPOZICIJA

[0052] Drugi određeni predmet ovde opisan odnosi se na farmaceutsku kompoziciju koja obuhvata nanočestice poput onih gore definisanih, poželjno zajedno sa farmaceutski prihvatljivim kliconošom ili prenosnikom.

[0053] Uobičajen predmet ovde opisan je kompozicija koja indukuje kod subjekta sisara obolelog od tumora, poželjno kod ljudskog subjekta obolelog od tumora, (i) uništenje više od 30% ćelija raka u zapremini tumora ili (ii) smanjenje najmanje više od 20% veličine tumora kada zapremina (Vc) navedene kompozicije zauzima između 2 i 50% zapremine tumora (Vt) i kada se tumor izlaže jonizujućim

1

zračenjima, pri čemu kompozicija obuhvata neorganske nanočestice zapremine (Vin) sa gustinom elektrona najmanje 5 puta većom od gustine elektrona odgovarajuće zapremine 1 (Vw1)vode.

[0054] U uobičajenom primeru izvođenja, zapremina tumora sisara je između 3 cm<3>(3 cc) i 5000 cm<3>(5000 cc).

[0055] Kompozicija može biti u obliku čvrste materije, tečnosti (čestice u suspenziji), aerosola, gela, paste i slično. Poželjne kompozicije su u tečnom obliku ili obliku gela. Naročito poželjne kompozicije su u tečnom obliku.

[0056] Kliconoša koji je u upotrebi može biti bilo kakav klasičan oslonac za osobu sa iskustvom u ovoj oblasti tehnike, kao na primer slani rastvor, isotonični, sterilni, puferovani rastvor, nevodeni rastvor prenosnika i slično.

[0057] Kompozicija takođe može obuhvatati stabilizatore, zaslađivače, surfaktante, polimere i slično.

[0058] Može se formulisati, na primer, kao ampula, aerosol, boca, tableta, kapsula, upotrebom tehnika farmaceutske formulacije poznatih osobi sa iskustvom u ovoj oblasti tehnike.

[0059] Generalno, kompozicija, u tečnom obliku ili obliku gela, obuhvata između oko 0,05 g/L i oko 450 g/L nanočestica, između oko 0,05 g/L i oko 150 g/L nanočestica, poželjno najmanje oko 10 g/L, 20 g/L, 40 g/L, 45 g/L, 50 g/L, 55 g/L, 60 g/L, 80 g/L, 100 g/L, 150 g/L, 200 g/L, 250 g/L, 300 g/L, 350 g/L ili 400 g/L nanočestica.

[0060] Koncentracija nanočestica u kompoziciji može se izmeriti pomoću suvog ekstrakta. Suvi ekstrakt se idealno meri nakon faze sušenja suspenzije koja obuhvata nanočestice u peći za sušenje.

PUT DAVANJA

[0061] Ovde opisane nanočestice mogu se dati subjektu različitim mogućim putevima, na primer lokalno (intratumorno (IT), intraarterijalno (IA)), subkutano, intravenozno (IV), intradermički, vazdušnim putevima (inhalacija), intraperitonealno, intramuskularno, intraartikularno, intratekalno, intraokularno ili oralnim putem (per os), poželjno pomoću IT, IV ili IA.

[0062] Ponovljene injekcije ili davanja nanočestica se mogu sprovoditi, kada je to pogodno.

ČVRSTI TUMOR

[0063] Ovaj pronalazak može se upotrebljavati za lečenje bilo kog tipa malignih čvrstih tumora, određenije epitelnog, neuroektodermalnog ili mezenhimalnog porekla, kao i raka limfnih žlezda.

Nanočestice se takođe mogu upotrebljavati za lečenje tumora u naprednoj fazi koji se ne mogu hirurški odstraniti.

[0064] Ovde opisane nanočestice su naročito predviđene za upotrebu u lečenju raka u slučajevima kada je radioterapija klasično lečenje ili najpogodnije lečenje za određenog subjekta, ili gde se radioterapija može naznačiti. Taj rak naročito može biti odabran iz grupe koju čine rak kože, uključujući maligne neoplazme povezane sa AIDS-om, melanom; skvamozni karcinom; tumori centralnog nervnog sistema uključujući mozak, mali mozak, štitnu žlezdu, kičmenu moždinu, moždano stablo, oko i orbitu; tumori glave i vrata; rak pluća; rak dojke; tumori creva poput raka jetre i hepatobilijarnog trakta, rak debelog creva, rektuma i anusa, rak stomaka, pankreasa, jednjaka; muški urogenitalni tumori poput raka prostate, testisa, penisa i uretre; ginekološki tumori poput raka grlića materice, endometrijuma, jajnika, jajovoda, vagine i vulve; adrenalni i retroperitonealni tumori; sarkomi kostiju i mekog tkiva bez obzira na lokalizaciju; i pedijatrijski tumori poput Vilmovog tumora, neuroblastoma, tumora centralnog nervnog sistema, Juingovog sarkoma, itd.

PROCENA ZAPREMINE TUMORA (Vt) PRE LEČENJA

[0065] Snimanje zapremine tumora uključuje radiografiju, kompjuterizovanu tomografiju (CT), snimanje magnetnom rezonancom (MRI), ultrazvuk (US), tomografiju jedinstvene emisije fotona (SPECT), i tomografiju emisije pozitrona (PET) što je poznato osobi sa iskustvom u ovoj oblasti tehnike. Sve ove tehnike se koriste za procenu zapremine tumora. CT i MRI su najčešće korišćeni postupci za planiranje tretmana.

[0066] MRI koristi snagu radiofrekvencije u prisustvu jakog magnetnog polja za perturbaciju protona, u vodi ili u lancu masne kiseline, i kako bi im se omogućilo da proizvode uzvratni radiofrekventni signal. Ovaj signal se može registrovati upotrebom navoja prijemnika. Gradijenti se mogu koristiti tokom primene pulsa radiofrekvencije ili tokom prijema ovog signala kako bi se prostorno šifrovalo i kako bi se stvorila mapa signala u telu. Karakteristike tkiva poput T1, T2, magnetne osetljivosti i rezonante frekvencije koje proizvode mast, voda i druga jedinjenja mogu se otkriti na snimku.

[0067] Snimanje kompjuterizovanom tomografijom (CT) je zasnovano na varijabilnoj apsorpciji X-zraka od strane različitih tkiva, i obezbeđuje snimanje poprečnog preseka. Poreklo reči „tomografija“ je od grčke reči „tomos“ što znači „parče“ ili „deo“ i „graphe“ što znači „crtež“. Sistem snimanja CT proizvodi poprečnih preseka kostiju i mekih tkiva u telu. CT snimci se mogu kombinovati radi stvaranja 3D snimaka.

PROCENA ZAPREMINE KOMPOZICIJE (Vc) U ZAPREMINI TUMORA

[0068] Nanočestice ovog pronalaska su sačinjene od materijala visoke gustine elektrona. One su suštinski radio-neprozirne (odnosno apsorbuju X-zrake) i mogu se jednostavno vizualizovati prilikom upotrebe uobičajene radiografije i kompjuterizovane tomografije.

[0069] Zapremina kompozicije (Vc) u zapremini tumora (Vt) može se izračunati pomoću tehnike snimanja kompjuterizovanom tomografijom (CT). Nanočestice koje se koriste za pripremu kompozicije će stvoriti izražen kontrast između CT snimaka zbog razlike gustine elektrona između tkiva tumora i nanočestica.

[0070] Haunsfildov broj je normalizovana vrednost izračunatog koeficijenta apsorpcije X-zraka piksela (element slike) u kompjuterizovanom tomogramu, izražena u Haunsfildovim jedinicama (HU), gde CT broj vazduha iznosi -1000 (HU = -1000), a isti broj vode je nula (HU=0). Za neorganske nanočestice visoke gustine elektrona, razdvajanje između tkiva i nanočestica obično nastupa oko HU vrednosti od 120 ili 150. Iznad HU vrednosti koje su obično 120 ili 150 do 200, ne mogu se više pronaći vrednosti gustine tkiva.

[0071] Stoga zapremina kompozicije (Vc) – zapremina koju zauzimaju nanočestice (HU obično iznad 120 ili 150) – se može izračunati.

[0072] Fig.2 prikazuje uobičajene CT snimke tumora sa prisustvom nanočestica visoke gustine (sačinjene od materijala hafnijum oksida). Na ovoj Fig. vodena suspenzija nanočestica (sačinjena od materijala hafnijum oksida) je ubrizgana direktno u tumor (intratumorno davanje). Nije došlo do curenja nanočestica iz mase tumora (< 10%) nakon ubrizgavanja istog, kao ni do perzistencije navedenih nanočestica u strukturi tumora (L. Maggiorella et al. Nanoscale radiotherapy with hafnium oxide nanoparticles. Future Oncology, 2012, 8(9);1167-1181).

[0073] Obično, zapremina kompozicije (Vc) zauzima između 2% i 55% zapremine tumora. Poželjnije, zapremina kompozicije zauzima između 2% i 50%, 2% i 45%, 2% i 40%, 2% i 35%, 2% i 30%, 2% i 25%, a još poželjnije između 2%, 2,5, 3 ili 5% i 20%, 15% ili 10% zapremine tumora.

IZRAČUNAVANJE GUSTINE ELEKTRONA U ZAPREMINI KOJU ZAUZIMAJU NANOČESTICE, ODNOSNO ZAPREMINI KOMPOZICIJE (Vc) U ZAPREMINI TUMORA

[0074] Gustina elektrona zapremine kompozicije (Vc) se računa pomoću kalibracione krive ustanovljene upotrebom CT skenera.

[0075] U prvoj fazi, zapremina kompozicije (Vc) – zapremina koju zauzimaju nanočestice (HU obično iznad 120 ili 150 ili 200) – se izračunava.

[0076] U drugoj fazi, u okviru izračunate zapremine (Vc), utvrđuje se histogram koji odgovara distribuciji HU vrednosti obično iznad 120 ili 150 ili 200. Ovaj histogram predstavlja zastupljenosti voksela koje se odnose na uobičajene HU vrednosti iznad određenog praga, obično 120 HU ili 150 HU ili 200 HU. Srednja HU vrednost za distribuciju nanočestica se dobija pomoću sledeće jednačine:

[0077] Kalibraciona kriva se koristi kada se Haunsfildov broj (HU) prikaže u odnosu na povećanu koncentraciju nanočestica u suspenziji ili u gelu. Uobičajen primer kalibracione krive je prikazan za nanočestice zlata veličine od 15 nm do 105 nm (GNPs) u Fig.3.

1

[0078] Iz kalibracione krive, srednja koncentracija nanočestica se izračunava (Xsrednjain g/L).

[0079] U trećoj fazi, zapremina nanočestica (VNP= ∑Vin) u okviru Vc se izračunava na sledeći način:

[0080] Zatim se koristi sledeća jednačina za izračunavanje gustine elektrona (broj elektrona po zapremini) zapremine kompozicije:

Pri čemu,

ρe-C= gustina elektrona zapremine kompozicije (broj elektrona po cm<3>);

ρe-eau= gustina elektrona vode

ρe-materijal= gustina elektrona materijala koji čini nanočesticu

[0081] Zbog odsustva curenja nanočestica iz mase tumora nakon lokalnog ubrizgavanja suspenzije nanočestica, zapremina kompozicije odgovara zapremini suspenzije nanočestica koja je ubrizgana u tumor; a srednja koncentracija nanočestica u zapremini kompozicije odgovara koncentraciji suspenzije nanočestica koja je ubrizgana u tumor.

IZRAČUNAVANJE KOLIČINE ELEKTRONA KOJU NANOČESTICE OBEZBEĐUJU ZAPREMINI TUMORA

[0082] Količina elektrona koju nanočestice obezbeđuju se izračunava pomoću sledeće jednačine

IZVORI RADIOTERAPIJE

[0083] Ovde opisane nanočestice mogu se upotrebljavati u mnogim područjima, naročito u ljudskoj medicini ili veterini. Nanočestice i kompozicije ovde opisane se poželjno koriste kod životinja, poželjno sisara (na primer u kontekstu veterine), još poželjnije kod ljudskih bića, kao terapeutski agens, određenije u onkologiji, poželjno kada je nanočestica izložena jonizujućim zračenjima. Jonizujuća zračenja obično uključuju X-zrake, gama zrake, UV-zrake, snopove elektrona, kao i snopove čestice, na primer neutrona, jona ugljenika i protona.

[0084] U određenom aspektu, ovaj opis se odnosi na postupak indukovanja kod subjekta obolelog od raka (i) uništenja više od oko 30%, na primer više od oko 35%, 40%, 44% ili 45%, poželjno više od oko 47%, na primer više od oko 50%, 55%, 60%, 65% i 68%, još poželjnije više od oko 70% ćelija raka u zapremini tumora, ili (ii) smanjenje najmanje 15%, 20%, poželjno više od 20% veličine tumora, što obuhvata:

- davanje subjektu zapremine kompozicije (Vc) koja zauzima između 2 i 50% zapremine tumora (Vt), pri čemu navedena kompozicija obuhvata neorganske nanočestice, a svaka neorganska nanočestica ima zapreminu (Vin) gustine elektrona najmanje 5 puta veću od gustine elektrona odgovarajuće zapremine 1 (Vw1) vode; i

- izlaganje tumora subjekta jonizujućim zračenjima.

[0085] U poželjnom aspektu, zapremina kompozicije (Vc) ima gustinu elektrona najmanje 3% gustine elektrona odgovarajuće zapremine 2 (Vw2) vode. Još poželjnije, neorganske nanočestice obezbeđuju najmanje, poželjno više od 3x10<22>elektrona, na primer više od oko 3,2x10<22>elektrona, poželjno više od 7x10<22>, elektrona masi tumora.

[0086] Pod dejstvom jonizujućih zračenja, određenije X-zraka, gama zraka, radioaktivnih izotopa i/ili snopova elektrona, nanočestice se aktiviraju, ili se u drugim uslovima pobuđuju, i proizvode elektrone i/ili fotone visoke energije. Ovi elektroni i/ili fotoni visoke energije emitovani nakon jonizacije biće uključeni u direktno i/ili indirektno oštećenje ćelija, moguće preko generisanja slobodnih radikala, i na kraju u uništenje ćelija, što dovodi do boljeg ishoda za pacijenta. Iznenađujuće, pronalazači su otkrili da je visoka gustina elektrona svake nanočestice zajedno sa količinom elektrona koju nanočestice obezbeđuju masi tumora zaslužna za značajno povećanu efikasnost radioterapije.

[0087] Čestice se mogu pobuđivati u velikom opsegu ukupne doze zračenja.

Količine i redosledi (planiranje i sprovođenje ozračivanja bilo kojom frakcionom dozom, šema frakcionog sprovođenja, ukupna pojedinačna doza ili u kombinaciji sa drugim antikancerogenim agensima, itd.) su definisani za bilo koje oboljenje/anatomsko mesto/fazu oboljenja/starost pacijenta (deca, odrasli, stariji pacijenti) i predstavljaju standard za negu u bilo kojoj konkretnoj situaciji.

[0088] Ozračivanje se može primeniti u bilo kom trenutku nakon davanja nanočestica, jednom ili više puta, upotrebom bilo kog trenutno dostupnog sistema radioterapije ili radiografije.

[0089] Kao što je prethodno naznačeno, odgovarajuća zračenja ili izvori pobuđivanja su poželjno jonizujuća zračenja i poželjno se mogu odabrati iz grupe koju čine X-zraci, gama zraci, snopovi elektrona, snopovi jona i emisije radioaktivnih izotopa ili radioizotopa. X-zraci su naročito poželjan izvor pobuđivanja.

[0090] Jonizujuća zračenja su obično u opsegu od oko 2 KeV do oko 25000 KeV, određenije od oko 2 KeV do oko 6000 KeV (odnosno 6 MeV) (LINAC izvor), ili od oko 2 KeV do oko 1500 KeV (poput Cobalt 60 izvora).

[0091] Generalno i na neograničavajući način, sledeći X-zraci se mogu primenjivati u različitim slučajevima za pobuđivanje čestica:

- Površinski X-zraci od 2 do 50 keV: za pobuđivanje nanočestica blizu površine (penetracija od nekoliko milimetara);

- X-zraci od 50 do 150 keV: u dijagnostici, ali i u terapiji;

- X-zraci (orto napon) od 200 do 500 keV koji mogu penetrirati u tkivo debljine 6 cm;

- X-zraci (mega napon) od 1000 keV do 25.000 keV.

1

[0092] Radioaktivni izotopi se mogu alternativno koristiti kao izvor jonizujućeg zračenja (što se naziva radioterapija ili brahiterapija). Određenije, jod I<125>(t1⁄2 =60,1 dana), paladijum Pd<103>(t1⁄2 = 17 dana), cezijum Cs<137>, stroncijum<89>Sr (t1⁄2 = 50,5 dana), samarijum<153>Sm (t1⁄2 = 46,3 sati) i iridijum Ir<192>se mogu poželjno koristiti.

[0093] Napunjene čestice poput snopova protona, snopova jona kao što je ugljenik, određenije snopovi jona visoke energije, mogu se takođe koristiti kao izvor jonizujućeg zračenja i/ili snopovi neutrona.

[0094] Snopovi elektrona mogu se takođe koristiti kao izvor jonizujućeg zračenja sa energijom koja obuhvata između 4 MeV i 25 MeV.

[0095] Konkretan izvor monohromatskog zračenja može se koristiti za selektivno generisanje zračenja X-zracima pod energijom bliskom ili koja odgovara željenoj ivici apsorpcije X-zraka atoma koji čine metalni materijal.

[0096] Preferencijalno, izvori jonizujućih zračenja mogu biti odabrani iz Linear Accelerator (LINAC), Cobalt 60 i brahiterapijskih izvora.

PROCENA OBJEKTIVNOG TUMORSKOG ODGOVORA

Procena veličine tumora (Kriterijumi anatomskog odgovora)

[0097] Procena izmene opterećenja tumora je važna karakteristika kliničke procene u lečenju raka: skupljanje tumora (objektivni odgovor) i progresija oboljenja su korisne krajnje tačke u kliničkim ispitivanjima.

[0098] Upotreba regresije tumora (smanjenje veličine tumora) kao krajnja tačka koja ima smisla za skrining novih agenasa radi dokazivanja antitumorskog dejstva je potkrepljena višegodišnjim dokazima koji nagoveštavaju da, kod mnogih čvrstih tumora, agensi koji proizvode skupljanje tumora kod određenog broja pacijenata imaju razumne šanse (doduše nesavršene) da kasnije demonstriraju poboljšanje sveukupnog opstanka ili kvaliteta života, što su zlatna pravila za merenje kliničkih pogodnosti.

[0099] Godine 1981. Svetska zdravstvena organizacija (WHO) je prva objavila kriterijume tumorskog odgovora. Novi kriterijumi, poznati kao RECIST (Kriterijumi procene odgovora kod čvrstih tumora), objavljeni su 2000. i 2009. U gore navedenim kriterijumima tumorskog odgovora, tehnike snimanja poput CT, MRI ili drugih tehnologija se upotrebljavaju za procenu veličine tumora.

Procena procenta (%) ubijanja ćelija raka

[0100] Histološko ispitivanje se koristi za otkrivanje rezidualnih ćelija raka, obično nakon predoperativne terapije. Trenutno, procena patološkog odgovora primarne lezije može se obaviti upotrebom definicije

1

koja se koristi u kliničkim ispitivanjima, poput, što nije isključivo, japanskih kriterijuma patoloških odgovora, Abersenove klasifikacije, GEPARDO klasifikacije, NSABP B18 klasifikacije.

Molekularno snimanje (Kriterijumi metaboličkog odgovora)

[0101] Među nekoliko traženih pristupa molekularnog snimanja za praćenje lečenja, poput dinamičke MRI za povećanje kontrasta, difuzione MRI, MR spektroskopije, optičkog snimanja i ultrazvuka za povećanje kontrasta, PET sa analogom glukoze<18>F-FGD (tomografija emisije pozitrona (18)fluorodeoksiglukoze) se klinički najčešće koristi.

[0102] Manje ili nikakvo smanjenje apsorpcije<18>F-FGD od strane tumora je primećeno kao znak odsustva tumorskog odgovora. Ovi tumori sa kontinuiranim smanjenjem apsorpcije<18>F-FGD tokom vremena su imali najveću verovatnoću kompletnih patoloških odgovora pomoću histologije na kraju terapije. Apsorpcija<18>F-FGD tumora se takođe smanjila brže nego veličina tumora uz efektivno lečenje.

[0103] Dva osnovna pristupa se mogu razmotriti za analizu metaboličkih izmena u lečenju: kvalitativni i kvantitativni. Za kvantitativnu analizu, SUV (standardizovana vrednost apsorpcije) je široko rasprostranjena metrika za procenu akumulacije tkiva trasera. SUV se može normalizovati na telesnu masu, telesnu masu bez masnog tkiva (SUL) ili područje površine tela. Obično, smanjenje procenta SUV-a tumora može se koristiti kao postupak kvantifikacije za procenu objektivnog tumorskog odgovora na terapiju. Međutim, utvrđivanja apsolutnog SUV-a se takođe mogu koristiti.

Molekularni markeri za praćenje tumorskog odgovora na lečenje

[0104] Merenje markera koje specifično luče ćelije raka u krv može se koristiti za praćenje tumorskog odgovora na terapiju. Kod nekih malignih tumora, uključujući rak prostate, jajnika i tiroidne žlezde, tumor markeri (antigen specifičan za prostatu, CA125 i tiroglobulin) se koriste za praćenje tumorskog odgovora na lečenje.

[0105] Klasično upravljanje lečenjem raka sistematski podrazumeva istovremenost više načina lečenja (kombinacija radioterapije i hemoterapije, na primer).

[0106] Ovde opisane nanočestice podvrgnute zračenjima, određenije u kontekstu radioterapije, mogu se koristiti u vezi sa svakim različitim protokolom terapije raka. Takav protokol se može odabrati iz grupe koju čine hirurgija, radiohirurgija, hemoterapija, lečenje koje obuhvata davanje citostatika (jednog ili više), citotoksika (jednog ili više), ciljne terapije, imunoterapije, radionuklida, određenije imunoradionuklida, i bilo kog biološkog ili neorganskog proizvoda predviđenog za lečenje raka.

[0107] Drugi aspekti i prednosti ovog pronalaska postaće očigledni u sledećim primerima, koji su dati za ilustraciju i ni na koji način nisu ograničavajući.

1

FIGS.

[0108]

FIG.1 prikazuje da, kada se da, zapremina (Vc) kompozicije ovog pronalaska zauzima između 2 i 50% zapremine tumora (Vt). Svaka neorganska nanočestica kompozicije ima zapreminu (Vin) sa gustinom elektrona najmanje 5 puta većom od gustine elektrona odgovarajuće zapremine 1 (Vw1) vode. Ove neorganske nanočestice obezbeđuju najmanje, poželjno više od 3x10<22>elektrona, na primer više od oko 3,2x10<22>elektrona, poželjno više od 7x10<22>elektrona, masi tumora. Zapremina kompozicije (Vc) (dalje) ima gustinu elektrona od najmanje 3% gustine elektrona odgovarajuće zapremine 2 (Vw2) vode.

FIG.2 prikazuje distribuciju i disperziju tokom vremena biokompatibilnog rastvora nanočestica HfO2nakon intratumornog ubrizgavanja u švajcarskog laboratorijskog miša sa HCT116 tumorom.

Kompjuterizovana tomografija je sprovedena na tumoru, 2 i 15 dana nakon ubrizgavanja.

FIG.3 prikazuje atenuaciju X-zraka kao funkciju koncentracije zlata za nanočestice zlata veličine jednake 15 nm (GOLD-15), 30 nm (GOLD-30), 60 nm (GOLD-60), 80 nm (GOLD-80) i 105 nm (GOLD-105).

HU vrednost kao funkcija [Au] (g/L) od GOLD-15: dijamantske tačke

HU vrednost kao funkcija [Au] (g/L) od GOLD-30: četvrtaste tačke

HU vrednost kao funkcija [Au] (g/L) od GOLD-60: trougaone tačke

HU vrednost kao funkcija [Au] (g/L) od GOLD-80: krstaste tačke

HU vrednost kao funkcija [Au] (g/L) od GOLD-105: tačke

FIG.4 prikazuje % ubijanja ćelija (postoperativno patološko ispitivanje) nakon lečenja u vreme operacije. Više od 70% ubijanja ćelija je uočeno kod pacijenta koji je primio suspenziju nanočestica visoke gustine elektrona, intratumorno ubrizganu u masu tumora, tako da količina elektrona koje nanočestice obezbeđuju masi tumora iznosi više od 7 x 10<22>.

FIG.5 prikazuje distribuciju i disperziju tokom vremena (tokom svih sesija radioterapije: 2<∗>25Gy) biokompatibilnog rastvora nanočestica HfO2nakon intratumornog ubrizgavanja u ljudskog subjekta obolelog od sarkoma mekog tkiva ekstremiteta. Kompjuterizovana tomografija je sprovedena na tumoru, 1 dan (pre prve sesije radioterapije) i 65 dana (nakon celokupne sesije radioterapije, pre operacije) nakon ubrizgavanja. Smanjenje veličine tumora (evolucija zapremine tumora) iznosi 53%.

PRIMER

[0109] Kompozicija koja obuhvata nanočestice hafnijum oksida sa koncentracijom jednakom 53 g/L je intratumorno ubrizgana u pacijente sa naprednim sarkomom mekog tkiva udova. Zapremina ubrizgavanja odgovara 2,5% zapremine tumora na početku lečenja. Pacijenti su primili 50Gy radioterapije tokom 5 nedelja, a zatim su podvrgnuti resekciji tumora.

1

[0110] Sledeća tabela rekapitulira

• Zapreminu tumora na početku lečenja (cm<3>);

• Zapreminu kompozicije koja je zapremina suspenzije nanočestica (koje čine materijal hafnijum oksida) koja je intratumorno ubrizgana i odgovara 2,5% zapremine tumora na početku lečenja (cm<3>);

• koncentraciju nanočestica, jednaku 53g/L;

• gustinu elektrona svake nanočestice (sa zapreminom Vin) u odnosu na gustinu elektrona iste nanočestice (sa zapreminom Vw1) koju čine molekuli vode;

• gustinu elektrona zapremine kompozicije (Vc) u odnosu na gustinu elektrona iste zapremine (Vw2) koju čine molekuli vode;

• količinu elektrona koju nanočestice obezbeđuju masi tumora;

• % nanočestica u tumoru izražen kao masa nanočestica po masi tumora (npr.0,13% se odnosi na 0,13 g nanočestica po 100g tumora).

1

[0111] Fig.4 prikazuje % ubijanja ćelija (postoperativno patološko ispitivanje) nakon lečenja u vreme operacije. Više od 70% ubijanja ćelija je uočeno kod pacijenata koji su primili suspenziju nanočestica visoke gustine elektrona, koja je intratumorno ubrizgana u masu tumora, tako da količina elektrona koju nanočestice obezbeđuju masi tumora iznosi najmanje 7 x 10<22>.

[0112] Interesantno, procenat (%) nanočestica u tumoru izražen kao masa nanočestica po masi tumora je jednak 0,13% (0,13% se odnosi na 0,13 g nanočestica po 100g tumora). Ova vrednost odgovara 0,11% elementa hafnijuma u tumoru (odnosno 0,11 g elementa hafnijuma po 100 g tumora). Ovaj % nanočestica po masi ne pojačava u značajnoj meri tumorski odgovor na radioterapiju, osim ako je količina elektrona koju nanočestice obezbeđuju masi tumora veća od 3 x 10<22>, poželjno više od 7 x 10<22>. Ovde predstavljeni rezultati demonstriraju da samo kompozicija koja obuhvata neorganske nanočestice visoke gustine elektrona (odnosno svaka nanočestica ima gustinu elektrona najmanje 5 puta veću od gustine elektrona iste nanočestice koju čine molekuli vode) i zauzima između 2 i 50% zapremine tumora može da indukuje ubijanje više od 44% ili 47%, poželjno više od 70% ćelija raka kada neorganske nanočestice obezbeđuju više od 3 x 10<22>, poželjno više od 7 x 10<22>elektrona masi tumora.

2

Claims (6)

Patentni zahtevi

1. Kompozicija koja obuhvata neorganske nanočestice, pri čemu kompozicija ima zapreminu (Vc) koja je između 2,5% i 15% zapremine tumora (Vt), neorganski materijal nanočestica je hafnijum (IV) oksid (HfO2) ili renijum (IV) oksid (ReO2), a nanočestice obezbeđuju više od 7x10<22>elektrona zapremini tumora (Vt), za upotrebu u lečenju raka kod ljudskih subjekata koji boluju od malignog čvrstog tumora zapremine Vt indukovanjem uništenja više od 70% ćelija raka u zapremini čvrstog tumora Vt (histološki tumorski odgovor) ili indukovanjem skupljanja više od 20% čvrstog tumora zapremine Vt (anatomski tumorski odgovor), pri čemu se kompozicija daje intratumorno ljudskom subjektu, a tumor navedenog subjekta se izlaže jonizujućim zračenjima.

2. Kompozicija za upotrebu prema zahtevu 1, pri čemu zapremina (Vc) kompozicije iznosi između 2,5% i 10% zapremine tumora (Vt).

3. Kompozicija za upotrebu prema zahtevu 1, pri čemu zapremina (Vc) kompozicije iznosi 2,5% zapremine tumora (Vt).

4. Kompozicija za upotrebu prema bilo kom od zahteva 1 do 3, pri čemu je najveća dimenzija nanočestice između oko 5 nm i oko 250 nm.

5. Kompozicija za upotrebu prema bilo kom od zahteva 1 do 4, pri čemu je kompozicija farmaceutska kompozicija u tečnom obliku ili obliku gela.

6. Kompozicija za upotrebu prema bilo kom od zahteva 1 do 5, pri čemu se izvori jonizujućeg zračenja biraju od X-zraka, obično X-zraka između 50 KeV i 6 MeV, snopova jona, snopova elektrona, gama zraka i radioaktivnog izotopa.