[发明专利]掺杂有等离子体纳米颗粒的丝材

说明书

政府资助

本发明在由美国陆军研究办公室(United States Army ResearchOffice)授予的政府资助W911NF-07-1-0618和由美国空军科学研究办公室(United States Air Force Office of Scientific Research)授予的政府资助FA9550-07-1-0079下进行。政府享有本发明的某些权利。

相关申请

本申请要求于2010年9月3日提交的题为“GOLDNANOPARTICLE-DOPED BIOCOMPATIBLE SILK FILM AS A PATHTO IMPLANTABLE THERMAL-ELECTRICALLY WIRELESSPOWERING DEVICES”的美国临时申请No.61/379,905的权益，其内容通过引用整体并入本申请。

背景技术

包含加热元件的器件提供了广泛范围的生物医学应用和临床应用，例如热疗。特别地，对于其中采用电磁辐射来治疗多种医学病症的许多应用(包括光热治疗)而言，光激活的加热元件受到了很大关注。

另外，监测和治疗人体中的生理病症的可植入医学器件(IMD)吸引了全球生物学家、物理学家和工程师的极大关注。IMD用于处置广泛范围的疾病，并且在技术和开发方面也反映出相当大的投入，包括如起搏器和药物递送系统这样不同的器件。已涌现出对微型、低功率的无线IMD的需要，并且在开发微米技术和纳米技术方面已取得进步。虽然有这些进步，但是IMD(包括需要功率以适当操作的有源器件(active device))的长期稳定性和功能性仍然需要提高；例如改进这些器件的构造和包封材料的生物相容性、以及动力源的解决方案。

发明概述

本发明至少涵盖这样的认识：当与等离子体纳米颗粒组合时，基于丝的(silk-based)材料(例如，丝纤蛋白(silk fibroin))为改进的光激活的加热元件提供有用的成分。该组合可产生与本领域中之前所述的那些相比具有优越特征的光热器件。基于丝的材料的独特特性允许等离子体纳米颗粒具有更广泛的用途，其提供了提高的可调制性(tonability)(例如，控制)和精确度。与添加等离子体纳米颗粒的常规器件不同的是，基于丝的器件提供了生物相容性、可生物降解性和顺应性(conformability)。因此，本申请所述的发明可用于多种应用，包括其中组织(细胞、器官、伤口等)热疗有益的治疗应用。

因此，本发明的一些方面提供了光热元件，其包含当暴露于电磁辐射时产生热的多个等离子体纳米颗粒和所述多个等离子体纳米颗粒分布于其中的丝纤蛋白基质。

在一些实施方案中，等离子体纳米颗粒是金属颗粒，例如金、银和氧化铁。在一些实施方案中，可用于本发明的等离子体纳米颗粒基本为球形。在一些实施方案中，可用于本发明的等离子体纳米颗粒基本为杆状。

在一些实施方案中，可用于本发明的等离子体纳米颗粒的平均直径在约2nm至500nm的范围内。

在一些实施方案中，可用于本发明的等离子体纳米颗粒构成两种或更多种(例如，形状、大小、材料)纳米颗粒的混合物。

在一些实施方案中，等离子体纳米颗粒是实心颗粒。在一些实施方案中，等离子体纳米颗粒是壳形的。在一些实施方案中，等离子体纳米颗粒包括中空壳。在一些实施方案中，等离子体纳米颗粒包括芯和壳。

本发明的另一方面涉及光热-电器件。该器件包含含等离子体纳米颗粒的表面和不含等离子体纳米颗粒的表面，当照明含等离子体纳米颗粒的表面时可在所述表面之间产生温差。在一些实施方案中，可使该光热-电器件与体内表面(例如皮肤或组织，体腔表面和肿瘤)相顺应(conform)。

在一些实施方案中，光热元件可用于在体内产生热，例如用于光热治疗。在一些实施方案中，光热元件可用于组织结合。在一些实施方案中，光热元件用于热疗。在一些实施方案中，热疗用于治疗疼痛。在一些实施方案中，热疗用于治疗癌症。

本发明的另一方面涉及将所产生的热转化为其它形式的能量，例如用于器件的无线供能的电。在一些实施方案中，所述器件是可植入微型器件。