[发明专利]纳米粒子聚集体

说明书

本公开涉及一种诱导包含两亲性涂层的纳米粒子的受控聚集的方法，所述方法包括使多个所述纳米粒子与包含有机溶剂的离子溶液接触。以下实验条件中的一者或多者的改变可提供对所述聚集过程的进一步控制：所述离子溶液的摩尔浓度、有机溶剂的量、反应温度和所述纳米粒子的表面电荷。所述纳米粒子聚集体可用于包括检测和定量测定在内的多种应用中。在一个例示性示例中，所述纳米粒子聚集体在医学诊断应用中特别有用。

技术领域

本公开整体涉及纳米粒子聚集体以及以受控方式制备纳米粒子聚集体的方法。所述纳米粒子聚集体可用于包括检测和定量测定在内的多种应用中。在一个示例中，纳米粒子聚集体在医学诊断应用中特别有用。

背景技术

纳米粒子已变得越来越普遍地用于诊断、预后和治疗应用范围中。在此类应用中使用纳米粒子的许多优点来自于粒子的小尺寸(这有助于纳米粒子在流体环境中快速且一致的扩散)、来自于可制成纳米粒子的材料的多样性(这产生特定的电化学特性，诸如荧光、磁性、胶体形成等)以及来自于可与纳米粒子表面稳定缀合的试剂的广泛多样性(从而实现使用与纳米粒子缀合的标记部分、靶向部分、治疗部分等进行广泛应用的可能性)。

量子点被认为是一类具有荧光特性的纳米粒子，它们因易于被视觉检测而在标记应用中特别有用。一般而言，量子点是显示出高量子产额、宽吸收光谱、依赖于尺寸的窄光致发光发射光谱以及对光致漂白和化学降解具有高抗性的纳米级半导体材料(参见，例如，Koole等人，(2009)Nanomedicine and Nanotechnology Sep-Oct；1(5)：475-91)。通过将多个量子点嵌入到支架材料(例如，二氧化硅、聚苯乙烯等)中以保持多个量子点在物理上紧邻，已经产生了相比于单独的单个量子点具有更大信号强度的量子点聚集体。例如，已将多色量子点掺入到聚苯乙烯微珠中，用于高通量遗传筛查应用(Han等人，(2001)Nat.Biotechnol.19：631-635)。在另一个示例中，已将诸如Fe₃O₄的磁性纳米粒子掺入到还包括量子点的纳米粒子构建体中，以允许使用外部磁场将纳米粒子构建体特异性靶向到精确位置(Hong等人，(2004)Chem.Mater.16：4022-4027)。由例如磁性纳米粒子或纳米粒子与特异性结合剂(诸如抗体)的缀合物提供的附加功能已表明，此类纳米粒子在靶向药物递送或靶向医学成像中可能是特别有用的。

许多纳米粒子有意地以稳定胶体的形式提供，所述稳定胶体保持单个纳米粒子在整个胶体悬浮液中的大致均匀的分散。纳米粒子在此类悬浮液中的聚集通常是胶体悬浮液受到特定环境影响的不利结果。因此，已经进行了许多工作来产生稳定的纳米粒子胶体悬浮液，所述胶体悬浮液保持单个纳米粒子在整个胶体悬浮液中的大致均匀的分散，即使在环境变化的情况下也是如此。

发明内容

发明人现在已设计出可控制地产生具有特别有利的物理化学特性的纳米粒子聚集体的方法。这些有利的特性使得纳米粒子聚集体可用于多种应用中，包括(例如)分析方法，诸如诊断方法。本文公开的方法基于在纳米粒子胶体悬浮液中吸引力与排斥力之间存在的微妙平衡的受控失稳，从而导致单个纳米粒子受控聚集成更大的纳米粒子聚集体。通常，由于单个纳米粒子之间的净排斥力，纳米粒子的胶体悬浮液保持在稳定分散状态，所述净排斥力通常是由于溶液中的游离离子在通常涂覆有两亲性材料的单个纳米粒子表面周围局部积累所导致的。本文公开的方法可用于微调支撑胶体悬浮液的条件，以产生用于各种应用的稳定纳米粒子聚集体。本文公开的方法的一个特别的优点是它们可以可靠地产生具有窄尺寸分布的纳米粒子聚集体群，这进一步增加了纳米粒子聚集体在分析或诊断应用中的适用性。