[发明专利]用于使用聚焦声制备纳米晶体组合物的系统和方法

说明书

背景

1.技术领域

本文中描述的一些方面涉及使用聚焦声能(focused acoustic energy)来制备纳米晶体组合物。在一些情况下，本文中讨论的纳米晶体组合物和相关的系统和方法可用于与递送生物活性剂相关的领域。

2.相关领域

声处理系统(acoustic treatment system)可用于使样品暴露于声场(acoustic field)。可进行声处理的样品包括遗传物质(例如，DNA、RNA)、组织材料(例如，骨、结缔组织、血管组织)、植物材料(例如，叶、种子)、细胞以及其他物质。声处理系统可用于处理生物和／或非生物物品。在一些设置中，声能(acoustic energy)可相对强烈，引起样品材料被破碎、裂解或以其他方式破坏。例如，可将含有多个细胞的样品暴露于声处理，以致细胞膜和其他组分被破坏或以其他方式降解，从而使DNA或其他遗传物质释放到液体中。然后可收集所述遗传物质并将其用于多种类型的分析。声处理系统使用声换能器(acoustic transducer)来为这些过程产生合适的声场。所述声场可以被聚焦或以其他方式设置，从而引起对样品材料的期望作用。此类系统的实例在美国专利No.6,948,843；6,719,449；7,521,023；和7,687,026中描述。

发明概述

本文中描述的一些方面涉及用于使用聚焦超声声处理(focused ultrasonic acoustic processing)制备纳米晶体组合物的系统和方法。特别是，以诱导样品中晶体生长的方式对通常具有较大体积(例如，大于通常被置于试管中的样品的体积或者大于30mL)的样品施加聚焦超声声能，并产生多个具有亚微米特征的稳定纳米晶体颗粒。在一些实施方案中，纳米晶体颗粒可以作为颗粒在液体溶液中的悬液来形成。在某些情况下，尽管不是必需的，纳米晶体颗粒可以作为用于生物活性剂(例如药物和/或其他治疗性化合物)之递送系统中的试剂来提供。

大体积纳米晶体组合物的制备并不是本公开内容所要求的。因此，在一些实施方案中，可采用使用聚焦声的系统和方法来处理小体积(例如，可以在试管或微孔板中进行处理的样品的体积，或小于30mL的体积)，从而产生合适的纳米晶体组合物。例如，已发现与控制某些处理参数(例如每次猝发(burst)的周期数、占空比(duty cycle)、聚焦声处理的持续时间、聚焦声场的功率水平)相关的一些方面在产生本文中所述的合适纳米晶体组合物中有效。

在纳米晶体组合物的制备中，例如可将具有通常较大体积的样品可以置于和／或引入具有处理区(processing region)或处理室(processing chamber)的容器中，并且至少一部分样品可暴露于小于2厘米之大小尺寸的声能聚焦区(focal zone)。聚焦声场可由声能来源(acoustic energy source)产生，所述来源在合适的功率水平、适当的条件下运作一定的时间，从而在所述混合物充分暴露于声场聚焦区之后，可产生含有多个平均大小为约10nm至约1微米之颗粒的稳定纳米晶体组合物。例如，声能来源可以脉冲的形式产生聚焦声场，并可产生大的周期数／猝发(例如高至5000个周期/猝发)。

在一些情况中，聚焦声场可使样品内的位点成核，引起在成核位点发生纳米颗粒的晶体生长。聚焦声场还可以增强纳米颗粒的晶体生长，使得晶体在样品中的生长速率快于样品没有经进一步聚焦声场处理的纳米颗粒的晶体生长速率。在一些实施方案中，聚焦声场不仅使样品内的位点成核，在所述位点可随后出现晶体生长，所述聚焦声场还可以使样品内已经生长的晶体材料的一部分中断。尽管适当的聚焦声场可以使样品内某些位置的晶体材料片中断，但是在某些情况下，在断裂发生的晶体区域，可以生长亚晶体。在一些情况中，亚晶体可以从其他的晶体部分生长，或在一些情况中，亚晶体可以从已经从主晶体中断的晶体部分生长。

可以通过聚焦声对高体积的样品进行处理以通过晶体生长形成纳米晶体颗粒，例如样品大于50mL、大于100mL、大于1L、或甚至更大。在一些实施方案中，可以使用流通系统(flow through system)对具有高体积的样品进行声处理。例如样品可以以这样的方式流经容器的处理室，从而使当样品置于所述处理室中时暴露于聚焦声场的聚焦区。在多种实施方案中，本文中描述的纳米晶体组合物的合适制备不需要流通系统。例如，可以在没有入口或出口的处理室(例如试管、移液管、多孔板)中使用聚焦声处理样品以形成纳米晶体组合物，