[发明专利]包含至少一种适用于改变生物屏障的纳米炸弹的组合物

说明书

本发明涉及一种包含至少一个纳米炸弹的组合物，该纳米炸弹包含至少一个第一颗粒和紧邻该第一颗粒的至少一个第二颗粒。所述至少一个第一颗粒能够吸收电磁辐射以产生蒸汽气泡。蒸汽气泡的产生导致至少一个第二颗粒被推动距离D。该组合物适合于改变生物屏障，特别是用于使生物屏障变形、透化或穿孔。本发明还涉及改变生物屏障的方法。

发明领域

本发明涉及包含至少一种纳米炸弹的组合物，所述纳米炸弹适用于改变生物屏障，并且特别地适于使生物屏障变形、透化或穿孔。更具体地，本发明涉及适用于药物递送、细胞疗法、免疫疗法、基因疗法和细胞转染的组合物。本发明进一步涉及组合物在改变生物屏障的方法中，特别是在使生物屏障变形、透化或穿孔的方法中的用途。

背景技术

将外源化合物递送到细胞中是生物医学应用中普遍存在的要求，无论是在生物学中创建突变细胞系，药学中生物药的药物筛选，还是对用于成像的细胞进行标记。不管具体应用如何，共同的挑战是克服细胞膜，其对大多数大分子和纳米颗粒而言是一个主要障碍。

用于将化合物递送到细胞中的物理方法已经引起了相当大的兴趣。这类方法的共同之处在于增加了细胞膜的通透性，从而允许诸如分子或纳米颗粒的化合物通过细胞膜。

用于将化合物递送到细胞中的一种已知物理方法是电穿孔。通过电穿孔，通过施加高压电脉冲在细胞膜中形成小孔。尽管这种技术已经应用了数十年，但它有很多缺点。一个缺点是该技术诱导高细胞毒性。

用于将化合物递送到细胞中的替代和较新的技术是激光诱导的光穿孔。在其原始形式下，通过精确地聚焦在细胞膜上的高强度飞秒(fs)激光脉冲在细胞膜上形成了孔。通过使用敏化纳米颗粒，例如金纳米颗粒，可以显著提高该过程的通量。纳米颗粒首先吸附到细胞膜上，随后用宽场(即，未聚焦)激光辐照来照射。吸收激光后，细胞膜会通过局部光热效应(例如局部加热或激光诱导的水蒸汽纳米气泡(VNB)的形成)而透化。

尽管激光诱导的光穿孔是一种有前途的技术，但是它具有一些缺点。由于可以在细胞膜中产生的孔的尺寸受到限制，因此可以递送到细胞中的化合物的尺寸也受到限制。特别大的大分子，例如质粒DNA，具有非常低的递送效率。此外，激光诱导的光穿孔不适合透化某些类型的细胞，例如具有坚固的外细胞壁的细胞，例如植物细胞。另外，等离子体纳米颗粒(plasmonic nanoparticle)，例如金纳米颗粒，在用于形成VNB的强度激光照射下倾向于分裂成小块。据报道，这种小金纳米颗粒在被内化到细胞中时具有潜在的遗传毒性。考虑到光穿孔法需要等离子体纳米颗粒和细胞之间的紧密接触，使用光穿孔例如用于转染用于细胞疗法的细胞可能存在纳米毒理学问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种包含至少一个适合改变生物屏障例如细胞膜的纳米炸弹的组合物，从而避免本领域已知组合物的缺点。

本发明的另一个目的是提供一种包含至少一个适合使生物屏障例如细胞膜变形、透化或穿孔的纳米炸弹的组合物，从而避免本领域已知组合物的缺点。

另一个目的是提供适合于药物递送、细胞疗法、免疫疗法、基因疗法和细胞转染的组合物。

本发明的另一个目的是提供一种包含至少一个纳米炸弹的组合物，所述纳米炸弹包含至少一个第一颗粒和至少一个第二颗粒，由此第一颗粒可以产生蒸汽泡，并且第二颗粒可以起纳米弹丸的作用。

本发明的另一个目的是提供一种适合改变生物屏障的组合物，避免了所述组合物的第一颗粒与生物屏障之间的紧密接触或直接接触，例如不需要第一颗粒与细胞膜之间的紧密或直接接触。

本发明的另一个目的是提供一种允许为生物屏障(例如细胞膜)提供尺寸为1nm至1000nm，例如10nm至1000nm的孔的组合物，从而允许相对较大的化合物穿过生物屏障(例如细胞膜)。

本发明的又一个目的是提供一种包含至少一个具有功能化的第二颗粒(例如载有药物的纳米弹丸)的纳米炸弹的组合物。