[发明专利]用于引导和靶向按需物质递送的纳米结构的载体

说明书

公开了用于制造和实现纳米级和微米级结构的载体的方法、系统和装置，以便提供用于不同应用的分子和生化物质的定向、靶向和按需递送，所述不同应用包括人和动物中的疾病的诊断和/或治疗(治疗诊断学)。在一些方面，可以合成纳米碗形式的纳米结构载体，其可以包括可以在需要时打开的可启动的封盖微粒(并且在一些实施过程中可关闭)。在一些方面，可以合成中空的多孔纳米微粒形式的纳米结构载体，所述中空的多孔纳米微粒具有官能化的内部和/或外部，所述官能化的内部和/或外部连接有效负荷物质和用于物质有效负荷的磁定向递送和控制释放的物质。

相关申请的交叉引用

本专利文件要求2014年6月13日提交的美国临时专利申请号US62/012,136和发明名称为“用于磁引导的治疗剂的纳米级(nanoscale)结构(NANOSCALE STRUCTURES FORMAGNETICALLY-GUIDED THERANOSTICS)”以及2014年7月25日提交的美国临时专利申请号US62/029,373和发明名称为用于靶向和按需(on-demand)递送分子物质的纳米结构的载体(NANOSTRUCTURED CARRIERS FOR TARGETED AND ON-DEMAND DELIVERY OF MOLECULARSUBSTANCES)的优先权和利益。将上述专利申请的全部内容作为本专利文件的公开内容的组成部分参考。

有关联邦资助研究或研发的声明

本发明由政府资助在国立卫生研究院(National Institutes of Health)(NIH)资助的资助金R01DA024871与国立药物滥用研究所(National Institute on Drug Abuse)(NIDA)资助的资助金R01DA025296下进行。政府在本发明中拥有一定权利。

技术领域

本专利文件涉及使用纳米级材料技术的系统、装置和方法。

背景技术

纳米技术提供用于制造具有以分子或原子等级为特征的结构、装置和系统的方法，例如，在一些应用中，一至数百的纳米范围的结构。例如，可以将纳米级装置配置成与一些较大分子例如生物分子、例如酶类似的大小。用于生成纳米结构、纳米装置或纳米系统的纳米大小的材料可以展示出不同的独特特性，例如，包括光学特性，这些特性在较大尺寸的相同材料中不存在，且这类独特的特性可以被开发于广泛的应用。

发明内容

公开了用于制造和实现设计(engineered)的纳米级结构的技术、系统和装置，所述设计的纳米级结构用于携带物质和提供该物质在生物系统中的定向、靶向和受控递送。

在一个方面，用于携带有效负荷的纳米结构装置包括：内部微粒结构，其包括内部微粒结构的内腔的开口；至少部分在内部微粒结构的外表面上形成的外壳结构；外壳结构内的多个磁性纳米微粒；和能够使分子有效负荷以化学方式连接内部微粒结构的内腔表面上的官能化层，其中磁性纳米微粒被构造成与外磁场发生相互作用，以便磁引导(steer)纳米结构装置。

在一个方面，生产纳米结构的方法包括在芯微粒上形成内部微粒结构，其中所述芯微粒部分被内部微粒结构的结构包裹(encase)；使纳米微粒与内部微粒结构的结构的外表面连接；在覆盖至少连接的纳米微粒的一些的内部微粒结构的结构外表面上形成涂层；和从内部微粒结构中除去芯微粒，其中除去的芯微粒在内部微粒结构的结构的外表面内形成内腔和形成从内部微粒结构的结构的外表面的开口。

在一个方面，制造载体结构的方法包括通过在芯微粒上连接多个掩蔽(mask)微粒形成模板，所述掩蔽微粒在所连接的芯微粒的外表面上形成掩蔽区；使纳米微粒连接模板的未掩蔽表面，其中掩蔽微粒防止纳米微粒连接外表面的掩蔽区；通过连接的纳米微粒的材料生长形成未掩蔽表面上的涂层产生模板的未掩蔽表面上的壳结构；和通过从模板中除去掩蔽微粒产生多孔的载体结构，其中除去的掩蔽微粒在壳结构的外表面与芯微粒外表面之间形成开口。