[发明专利]多功能纳米颗粒设计和应用

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年4月14日提交的第61/475,649号美国临时专利申请的优先权，前述专利申请的全部内容通过援引并入本文作为本申请的公开的一部分。

关于联邦政府资助的研究或研发的声明

在国立卫生研究院所给予的政府支持下(批号CA119335)进行本发明。政府对本发明拥有某些权利。

技术领域

本专利文件涉及纳米技术。

发明背景

纳米技术提供了用于装配以分子尺度或原子尺度为特征的结构、装置和系统的技术或方法，例如在一些应用中的一纳米至数百纳米的结构。例如，纳米尺度的装置可以配置为尺寸比人细胞小100倍至1,000倍，例如，与一些诸如酶和受体的大生物学分子(生物分子)的尺寸相近。纳米尺寸的材料用于创建纳米结构、纳米装置或纳米系统，其可以展现出以较大尺寸按比例缩放的相同材料中不存在的多种独特形式，并且可以开发此类性质以用于广泛的应用。

发明概述

描述了用于装配和实施纳米结构或纳米颗粒的技术、系统和装置，所述纳米结构或纳米颗粒包括空芯和可密封孔。

在所公开的技术的一方面，装配颗粒的方法包括将芯颗粒与一个或多个掩蔽颗粒组合以形成模板，其中一个或多个掩蔽颗粒与芯颗粒结合并且覆盖芯颗粒表面的一个或多个区域，所述一个或多个区域中每一个区域对应于一个或多个掩蔽颗粒中每一个掩蔽颗粒与芯颗粒之间所形成的表面区域，在模板之上形成多孔材料层，其中该层形成在除已覆盖的一个或多个区域之外的芯颗粒的表面之上，以及移除模板以产生由多孔材料形成的颗粒，该颗粒具有一个或多个在中空的内部区域与颗粒的外表面之间延伸的孔，所述一个或多个孔在外表面上具有基本为所述表面区域尺寸的尺寸，并且分布在颗粒上的一个或多个区域。

实施可以任选地包括下列特征中的一个或多个。例如，方法还可以包括将物质通过一个或多个孔装载入颗粒的内部区域，该物质不能穿过多孔材料，以及在颗粒之上形成允许所选颗粒穿过的外部多孔层，其中外部多孔层密封颗粒的一个或多个孔，从而将物质封闭在颗粒内。

在另一方面，用于运载负荷的纳米颗粒装置包括壳结构，该壳结构包括至少两层，所述至少两层包括内层和外层，内层被构造为封闭中空内部区域并且包括一个或多个贯穿内层的孔，外层在内层周围形成，其中壳结构包括在中空内部区域内的物质，该物质已通过一个或多个孔进入壳结构并且不能穿过外层。

在另一方面，纳米颗粒装置包括：壳结构，壳结构被构造为包括在中空内部区域与壳结构的外表面之间延伸的一个或多个孔；以及至少一个中心颗粒，其包含于内部区域内并具有比一个或多个孔中每一个孔的尺寸更大的尺寸，其中一个或多个孔被构造为接收进入内部区域的物质，并且该物质与至少一个中心颗粒结合。

在另一方面，装配颗粒的方法包括将芯颗粒与一个或多个掩蔽颗粒组合以形成模板，其中一个或多个掩蔽颗粒与芯颗粒结合并且覆盖芯颗粒表面的一个或多个区域，该一个或多个区域中每一个区域对应于在一个或多个掩蔽颗粒中每一个掩蔽颗粒与芯颗粒之间所形成的表面区域，在模板之上形成层，其中该层形成在除已覆盖的一个或多个区域之外的芯颗粒的表面之上，以及移除模板以产生具有一个或多个在中空内部区域与外表面之间延伸的孔的壳结构，该一个或多个孔在外表面上具有基本为所述表面区域尺寸的尺寸，并且分布在壳结构上的一个或多个区域。

实施可以任选地包括下列特征中的一个或多个。例如，方法还可以包括将物质通过一个或多个孔装载入壳结构的内部区域，并且在壳结构之上形成外部层，其中外部层密封壳结构的一个或多个孔并且将所述物质封闭在内部区域内。

在另一方面，纳米颗粒装置包括壳结构和物质，该壳结构包括至少两层，所述至少两层包括内层和外层，内层被构造为封闭中空内部区域并且包括一个或多个贯穿内层的孔，外层为多孔材料且在内层周围形成并密封所述一个或多个孔，所述物质包含在空芯内部区域内且不能穿过外层。