[发明专利]向细胞内递送纳米颗粒的方法和装置

说明书

本发明提供了将颗粒或加载活性物质的颗粒导入组织或细胞的方法，所述方法包括将含有颗粒的溶液与所述组织或细胞的生物膜接触；通过超高频声波谐振器在溶液中产生体声波，使得液体中的颗粒透过生物膜进入组织或细胞，其中所述超高频声波谐振器可产生频率为约0.5‑50GHz的体声波。本发明还提供了用于所述方法的装置，其具有超高频声波谐振器和用于容纳或导入含有颗粒的溶液的腔室。

本申请要求以下中国专利申请的优先权：2019年5月20日提交的、申请号为201910423352.0、发明名称为“向细胞内递送纳米颗粒的方法和装置”，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及纳米技术领域，具体地说，涉及利用超高频声波将纳米粒子和活性试剂(例如治疗剂和成像剂)递送到细胞内的方法和装置。

背景技术

有效的化学疗法依赖于有效的药物输送，旨在实现癌细胞的快速凋亡以及对正常细胞的最小副作用。本领域已经开发各种药物载体，以克服非特异性毒性并延长血液循环中负载药物分子的寿命。在这些载体系统中，介孔二氧化硅纳米粒子(MSNs)引发了许多研究兴趣，因为其孔隙可以容纳多种药物分子，从而提供有效的药物浓度。

载体介导的方法可以降低游离药物的非特异性毒性作用，但同时限制了由于生物屏障阻碍药物释放效率低的治疗效果。

在载体介导的系统中，有效的药物递送依赖于克服第一个屏蔽通过细胞膜转运，随后克服内涵体系统和核膜的第二或第三屏障释放药物的能力。大多数情况下，基于纳米颗粒的载体通过内吞途径内化，这使得它们被捕获在内溶酶体囊泡中并阻止它们进一步转运至细胞质和/或细胞核，即药物的活性部位。因此，基于MSN的细胞内化疗仍然对医疗实践具有挑战性。现有的化学方法主要集中在通过内体逃逸过程抑制内体的第二道屏障，如利用pH敏感材料或结合“质子海绵”效应。另一方面，已开发基于膜破坏原理的物理方法，应用于通过改变膜渗透性来克服细胞膜的第一道屏障。

本领域还需要对颗粒转运到细胞的机制进行进一步的研究和找到有效的将颗粒和其携带的活性物质转运到细胞的方法

发明内容

发明人首次发现本发明的方法和装置能够通过利用频率高于1GH的体声波可以将溶液中的颗粒输送到细胞中，特别是通过选择合适的发射所述频率高于1GH的声波的谐振器与细胞之间的距离，能够特别有效地将溶液中的颗粒输送到细胞中，而且所述输送方式与已知的细胞主动内吞颗粒的机制不同，避免了内涵体对颗粒的包裹导致的降低颗粒加载的活性成份进入细胞质或细胞核的影响。本发明由此提供了用于将溶液中的颗粒输送到细胞中的新的方法和装置。

本发明提供了将颗粒导入组织或细胞的方法，所述方法包括：

(1)将含有颗粒的溶液与所述组织或细胞的生物膜接触；

(2)通过超高频声波谐振器在溶液中产生体声波，使得液体中的颗粒透过生物膜进入组织或细胞，所述超高频声波谐振器可在溶液内产生频率为约0.5-50GHz的体声波，其中所述超高频体声波谐振器的顶部距离所述组织或细胞的生物膜小于约500μm。

在本发明的其中一个方面，其中所述超高频体声波谐振器的顶部距离所述组织或细胞的生物膜小于约500μm而且大于约50μm。

所述组织或细胞来自原核生物或真核生物，包括但不限于细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体、支原体、蓝细菌、动物等(包括人和其他灵长类，农场饲养动物如牛、羊、猪、山羊和马；家养动物如狗和猫；实验室动物包括啮齿类如小鼠、大鼠和天竺鼠等)。

所述组织或细胞可以是离体的或活体的。本发明的方法可用于离体的组织、离体/培养的细胞。

在本发明的其中一个方面，其中所述组织的生物膜为组织内皮屏障，特别是柔性屏障，例如毛细血管壁、肠内膜等将机体的一个区域和另一个区域间隔开的构造，或是诸如颊粘膜或其它粘膜等机体外层构造。