[发明专利]制备具有金属核的中空纳米颗粒的方法

说明书

本发明涉及二氧化硅中空纳米颗粒，其空腔内具有金属核，该金属核由无机纳米结构组成，该无机纳米结构涂覆有保护剂并与聚合物聚集剂聚集，其特别适用于医学中生物成像技术医学和/或放疗或化疗技术；本发明还涉及制备该纳米颗粒的方法。

技术领域

一般而言，本发明涉及纳米材料领域，更确切地说，本发明涉及合成具有金属核的中空纳米颗粒的新方法，以及这种纳米颗粒，其特别是在医药中用作治疗剂或用于生物成像技术。

背景技术

近年来，金属纳米颗粒的意想不到的特性使得有可能创造出创新、高效和个性化的治疗剂和诊断剂。实例是许多纳米结构被提议作为用于活体内组织或器官可视化的造影剂，用于细胞内分子的靶向转运，或者用于基于光热效应或X射线效应增强的治疗。

尽管贵金属纳米颗粒具有吸引人的品质和高度预期，但是目前没有一种贵金属纳米颗粒能够从动物模型中转换为人类的实际用途。事实上，为了使这种用途在人体中成为可能，纳米颗粒在人体内进行诊断或治疗作用后，必须在合理的时间内被完全消除。这一要求在历史上已由美国食品和药物管理局针对每种类型的化学治疗剂确定，并且现在已经标准化。

消除注射到人体的药剂的最有效途径被认为是肾脏排泄的途径，其通过肾小球的过滤来控制，并且已经显示出最大喷射的颗粒尺寸的阈值是8nm。较大的物体可以通过人体排泄的其他途径消除，即分别通过肝脏或脾脏分泌在胆汁和粪便中。通过肝脏的消除途径特别适合于捕获和消除流体动力学直径为10-20nm的生物材料，例如病毒。另一方面，通过脾脏的排泄路径由静脉窦中的内皮内裂隙形成，裂隙的尺寸约为200nm，理论上通过它可以消除大于上述8nm的颗粒。不幸的是，通过这些途径排出注入的金属纳米颗粒被证明是一个极其缓慢和低效的过程，导致在生物体中金属的积累，从而增加了长期毒性的可能性。因此，需要对可注射到人体内的纳米颗粒的尺寸的上述严格要求，公认最大为8nm。

在金属纳米颗粒的生物医学用途中需要考虑的另一个缺点是，如果保留在体内，则它们可能会与医学中常用的诊断技术(如放射技术)相互作用和/或干扰。例如，放射检查可能特别容易受到在患者器官中积累的具有高原子序数的金属的影响，使得金属会由于线性衰减系数的变化而干扰X射线图像。另一个例子是磁共振，其中没有质子的空间由具有高原子序数的金属的积累而产生将引起显着的干扰，或者超声波检查仍然会导致回声增加，或者正电子发射断层检查(Positron Emission Tomographic,PET)会受到光子衰减的影响，例如参见《药理学综述》(Pharmacol.Rev.53:283-318,2001)。因此，为了避免干扰其他常用的诊断技术，注入到人体内的金属纳米颗粒在它们发挥作用之后必须从人体内完全排泄出。

此外，如果使用的金属纳米颗粒的尺寸小于3nm，则它们的化学、物理和生理特性可能被改变，甚至丧失。例如，直径小于2nm的金纳米颗粒失去了其特有的等离子体共振，并且由于高的表面/体积比值，表面活性也可能危及这些纳米颗粒的潜在应用。此外，它们从体内的排泄速度如此之快，以至于使得例如在有肿瘤的情况下不可能在组织中产生所需的积累。因此，在本领域中，不仅需要可用的超小尺寸的金属纳米颗粒，还需要这种纳米颗粒在其可能的应用(特别是生物医学中的应用)中具有良好的化学和物理性能，其中纳米颗粒的生物降解性至关重要。

《化学通讯》(Cassano D.et al.,Chem.Commun.,2015,51,9939-9941)公开了含有金纳米颗粒阵列的中空二氧化硅纳米球。

鉴于上述内容，显然具有适用于制备具有上述特征并特别适用于生物医学用途的金属纳米颗粒的方法是至关重要的。另一方面，据申请人所知，制备金属纳米颗粒的方法迄今尚未开发出来，该方法可再现并且能够控制获得的纳米颗粒的尺寸，以获得具有可通过肾脏途径消除的治疗和/或诊断目的的有用特性的纳米颗粒。如上所述，仍然非常需要这种制备方法。

发明内容