(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノスケールの金属または金属合金の基材と、
該ナノスケールの金属または金属合金の基材から１０ｎｍまでの距離で伸長している第１の縮合層であって、該第１の縮合層が、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤であるかまたはＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤を含む第１のドーパント実体を含む第１の縮合層と、
第２のドーパント実体を含む第２の縮合層と、
該第１の縮合層と該第２の縮合層との間に位置し、ドーパント実体を欠くバッファー層と
からなる少なくとも１種の粒子を含む組成物であって、
該第２のドーパント実体が、蛍光色素、ＭＲＩ剤、光音響活性色素、アップコンバート材料、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）トレーサー、単一光子放射型断層撮影（ＳＰＥＣＴ）トレーサー、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）剤、Ｘ線剤、超音波（ＵＳ）剤およびこれらの組合せからなる群から選択される検出可能な実体であり、該第１のドーパント実体および該第２のドーパント実体が、異なる画像化モダリティによって検出可能である、組成物。
【請求項２】
前記第２の縮合層が、約０．５ｎｍから約５μｍの範囲内の厚さを有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記第１のドーパント実体が、前記基材の表面の５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍ、３０ｎｍ、３５ｎｍ、４０ｎｍ、４５ｎｍ、５０ｎｍまたは１００ｎｍまたは５μｍ以内に位置付けられる、請求項１または２に記載の組成物。
【請求項４】
前記第１の縮合層および／または前記第２の縮合層が、金属、半金属、非金属、該金属、半金属もしくは非金属の酸化物、ホウ化物、炭化物、硫化物および窒化物、オリゴマー、ポリペプチド、ポリマーならびにこれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項５】
前記金属、半金属または非金属が、シリカ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、アルミナ、五酸化タンタル、もしくはこれらの組合せであり、またはシリカ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、アルミナ、五酸化タンタル、もしくはこれらの組合せを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項６】
前記第１の縮合層および前記第２の縮合層が同一の材料（複数可）からなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項７】
前記第１の縮合層および前記第２の縮合層がシリカ層である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項８】
前記第１の縮合層および／または前記第２の縮合層が、オリゴマー、ポリペプチド、ポリマー、またはこれらの任意の組合せからなる、請求項４に記載の組成物。
【請求項９】
前記第２のドーパント実体がＮＩＲ蛍光剤である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
第３のドーパント実体をさらに含む、請求項９に記載の組成物。
【請求項１１】
前記第１のドーパント実体および前記第２のドーパント実体のそれぞれが前記第１の縮合層および前記第２の縮合層のそれぞれ内で直接会合している、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１２】
前記第１のドーパント実体および前記第２のドーパント実体のそれぞれが、前記第１の縮合層および前記第２の縮合層のそれぞれ内でリンカー、またはキレーターによって間接的に会合している、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１３】
前記ナノスケールの金属または金属合金の基材が球状である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１４】
前記ナノスケールの金属または金属合金の基材が非球状である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１５】
前記ナノスケールの金属または金属合金の基材が、金属、金属酸化物、リポソーム、アップコンバート材料、半導体、およびこれらの組合せからなる群から選択される材料であり、または金属、金属酸化物、リポソーム、アップコンバート材料、半導体、およびこれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１６】
前記金属が、金、銀、銅、または局在化表面プラズモン共鳴を維持することが可能な任意の他の材料、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１５に記載の組成物。
【請求項１７】
前記ナノスケールの金属または金属合金の基材が表面プライマーと会合している、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１８】
前記少なくとも１種の粒子が表面プライマーを実質的に有さない、請求項１７に記載の組成物。
【請求項１９】
前記少なくとも１種の粒子が、約５ｎｍから約１０００ｎｍまたは約５ｎｍから約２００ｎｍの直径を有する、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項２０】
粒子を調製する方法であって、
水およびアルコール中で、第１の縮合層の第１の前駆体溶液を提供するステップであって、該第１の前駆体溶液が所定の水含有量を有するステップと、
第１の縮合層をナノスケールの金属または金属合金の基材上に適用するのに必要かつ十分な条件および時間で、該第１の前駆体溶液を該ナノスケールの金属または金属合金の基材と組み合わせて粒子をもたらすステップであって、該第１の縮合層が、ナノスケールの金属または金属合金の基材から１０ｎｍまでの距離で伸長しているステップと
第２の縮合層を該粒子上に適用するのに必要かつ十分な条件および時間で、該第２の前駆体溶液を該粒子と組み合わせるステップであって、該第２の縮合層が、第２の所定の厚さを有するステップと、
第１のドーパント実体を第１の前駆体溶液と組み合わせるステップと、
第２のドーパント実体を第２の前駆体溶液と組み合わせるステップと
を含み、
該第１のドーパント実体が、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤であるかまたはＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤を含み、
該第２のドーパント実体が、蛍光色素、ＭＲＩ剤、光音響活性色素、アップコンバート材料、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）トレーサー、単一光子放射型断層撮影（ＳＰＥＣＴ）トレーサー、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）剤、Ｘ線剤、超音波（ＵＳ）剤およびこれらの組合せからなる群から選択される検出可能な実体であり、該第１のドーパント実体および該第２のドーパント実体が、異なる画像化モダリティによって検出可能であり、該粒子が、該第１の縮合層と該第２の縮合層との間に位置するバッファー層を備え、該バッファー層が、ドーパント実体を欠く、方法。
【請求項２１】
前記ナノスケールの金属または金属合金の基材が少なくとも１つの層をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記提供するステップおよび組み合わせるステップが、前記第１の前駆体溶液と前記ナノスケールの金属または金属合金の基材とが互いに同時に混合されるように、同一の時点で実施される、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
それぞれ、
ナノスケールの金属または金属合金の基材と、
複数の第１の前駆体単位の化学反応から生じ、第１のドーパント実体を含む第１の縮合層と、
複数の第１の前駆体単位の化学反応から生じ、第２のドーパント実体を含む第２の縮合層と、
該第１の縮合層と該第２の縮合層との間に位置し、ドーパント実体を欠くバッファー層と
からなる粒子の集合を含む組成物であって、該組成物が、目的の部位に供給され、
該第１のドーパント実体が、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤であるかまたはＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤を含み、
該第２のドーパント実体が、蛍光色素、ＭＲＩ剤、光音響活性色素、アップコンバート材料、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）トレーサー、単一光子放射型断層撮影（ＳＰＥＣＴ）トレーサー、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）剤、Ｘ線剤、超音波（ＵＳ）剤およびこれらの組合せからなる群から選択される検出可能な実体であり、該第１のドーパント実体および該第２のドーパント実体が、異なる画像化モダリティによって検出可能であることを特徴とする、
組成物。
【請求項２４】
前記目的の部位が固形腫瘍であるか、または固形腫瘍を含む、請求項２３に記載の組成物。
【請求項２５】
前記固形腫瘍が、脳、肺、乳房、卵巣、胃、膵臓、喉頭、食道、精巣、肝臓、耳下腺、胆道、結腸、直腸、子宮頚部、子宮、子宮内膜、腎臓、膀胱、前立腺、甲状腺、頭頚部、メラノーマ、グリオーマ、神経芽細胞腫、および神経内分泌の腫瘍からなる群から選択される、請求項２４に記載の組成物。
【請求項２６】
前記組成物が、前記粒子の集合が固形腫瘍に局在するような位置に、および該粒子の集合が固形腫瘍に局在するような量で投与されることを特徴とする、請求項２３から２５のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項２７】
前記粒子が標的化実体をさらに含む、請求項２３から２６のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項２８】
前記ナノスケールの金属または金属合金の基材が金である、請求項２３から２７のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項２９】
前記第２のドーパント実体がＮＩＲ蛍光剤である、請求項２３から２８のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項３０】
前記粒子の集合が、ＭＲＩ剤、光音響活性色素、アップコンバート材料、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）トレーサー、単一光子放射型断層撮影（ＳＰＥＣＴ）トレーサー、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）剤、Ｘ線剤、超音波（ＵＳ）剤およびこれらの組合せをさらに含む、請求項２３から２９のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項３１】
前記第２のドーパント実体が、放射性核種、蛍光染料、およびこれらの組合せからなる群から選択される実体を含む、請求項２３から２８のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項３２】
投与された前記粒子が画像化するステップに供されるものである、請求項２３から３０のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項３３】
投与された前記粒子が画像化する複数のステップにさらに供されるものである、請求項３２に記載の組成物。
【請求項３４】
異なる画像化モダリティが異なる画像化ステップにおいて利用される、請求項３３に記載の組成物。
【請求項３５】
異なる画像化モダリティを利用する異なる画像化ステップが、実質的に同時に実施される、請求項３４に記載の組成物。
【請求項３６】
異なる画像化モダリティを利用する異なる画像化ステップが、異なる時点または異なる環境において実施される、請求項３４に記載の組成物。
【請求項３７】
前記複数の画像化ステップの各画像化ステップが、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＣＴ、Ｘ線、超音波、光音響検出、蛍光／ラマン分光法およびこれらの組合せからなる群から選択される画像化モダリティを利用することを含む、請求項３２から３６のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項３８】
投与された前記粒子が画像化する第１のステップに供され、前記放射性核種がチェレンコフシグナルを発生させる、請求項３１に記載の組成物。
【請求項３９】
投与された前記粒子が画像化する第２のステップにさらに供され、前記放射性核種が二次チェレンコフ誘起蛍光を引き起こす、請求項３８に記載の組成物。
【請求項４０】
前記バッファー層が、約５ｎｍの厚さを有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項４１】
前記バッファー層が、約５ｎｍの厚さを有する、請求項２３に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の引用
本願は、２０１２年１２月１９日に出願した米国仮特許出願第６１／７３９，５５６号に対する優先権を主張するとともにその利益を主張する。米国仮特許出願第６１／７３９，５５６号は、全体が本明細書に参考として援用される。
【０００２】
政府支援
本発明は、国立衛生研究所により授与されたＮＩＨ／ＮＣＩ  Ｋ０８  ＣＡ１６３９６１の下の政府支援で行われた。米国政府は本発明にある特定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
背景
ドーパント実体を組み入れることができるナノ粒子系には素晴らしい可能性があり、多種多様な状況で有用である。医療適用および／または非医療適用の両方のためのナノ粒子系の改善が引き続き必要とされている。このような系を開発する上での特定の一目標は、外科手術で切除の境界を規定するのに利用することができる画像化ナノ粒子を提供することである。外科切除の完全性は、罹患率および死亡率に大いに影響を及ぼす。この完全な切除の難題および意義は、腫瘍を除去する外科手術では特に深刻である。より完全な腫瘍の切除を実現しようと、外科医はいくつかの障害物に遭遇するが、その障害物には、腫瘍の辺縁が不規則で不明瞭であること、および重大な生理学的構造に隣接し、または侵害して腫瘍が成長することが含まれる。腫瘍の辺縁をよりよく可視化しようと、今日まで多種多様な技術が探索されてきた。しかし、依然として、新しく、よりよいプローブおよび／または方法が引き続き必要とされている。特に、残余の腫瘍を正確に検出するのに、リアルタイムのプローブ／方法に対する、重要な、未だ対処されていない必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、複数の画像化モダリティによる画像化に感受性の多様式の粒子に対する、重要かつ満たされない要求が存在するという認識を含むものである。本発明は、既存の画像化技術に関連する問題の源泉、すなわち、現在の造影剤は典型的に迅速に除去されるので、それぞれの新たな画像化セッションにおいて新たな注射が必要になるという点についての認識をさらに含むものである。本発明は、手術中の画像化は多くの場合実用的でなく、不可能な場合があるという点を含め、この現実と関連する様々な欠点を認識するものである。本発明は、様々なモダリティのうちのいずれかを使用して画像化することができる技術を提供する。一部の実施形態では、本発明は、複数のモダリティにわたってかつ／または送達事象（例えば、静脈内注射などの単回注射）を伴う複数の時点において（例えば、手術前、手術中および手術後の段階で）コントラストの増強を提供する。
【０００５】
本発明は、粒子それ自体を提供すると共に、粒子を調製するため、および／または粒子を使用するための技術を含めた、多層粒子に関連する技術を提供する。一般に、本明細書で記載および／または利用される粒子は、基材と複数の層とを含み、少なくとも１つの層は、ドーパント実体を含む。一部の実施形態では、少なくとも２つの層は、ドーパント実体を含む。一部のこのような実施形態では、提供される粒子は、必要に応じて異なる層に局在化している、少なくとも２つの異なるドーパント実体を含む。一部の実施形態では、単一の実体（例えば、特定のドーピング実体、基材、または層材料）は、２種以上のモダリティ（例えば、診断および／または治療モダリティ）により、それ自体が有用である。
【０００６】
一部の実施形態では、提供される粒子は、２種以上の検出モダリティによる検出に対して感受性である。一部の実施形態では、１つまたは複数の基材、層材料、および／またはドーパント実体が検出可能である。一部の実施形態では、検出可能な実体（複数可）は、造影剤として作用する。一部の実施形態では、単一の実体（例えば、特定のドーピング実体、基材、または層材料）は、２種以上のモダリティにより、それ自体が検出可能である。
【０００７】
一部の実施形態では、提供される技術の注目すべき一特徴は、これらが多種多様な基材材料、基材配置、層材料およびドーパント実体などに適用可能であり、効果的であることである。さらに、複数の異なる画像化モダリティによってうまく画像化することができる個別の粒子を提供することができることは、本発明に独特なものである。一部のこのような実施形態では、それぞれの画像化モダリティは、その特有の強度を有する。このような実施形態は、互いに相補的な異なる画像化技術によって粒子を検出することができることにより、例えば、外科手術前（例えば、初期腫瘍検出、全身病期診断、および外科手術計画のための非侵襲的な全身３Ｄ画像化）、手術中のシナリオ、または内視鏡を用いるシナリオ（例えば、薄型カテーテル、光ファイバー機器、腹腔鏡器具などを体内に挿入することによる画像化）などの、様々な状況のいずれにおいても粒子の可視化を可能にし得るという、独特の利点を有する。
【０００８】
したがって、本発明の一部の実施形態は、数ある中で、複数の画像化モダリティによってかつ／または複数の状況において同一の粒子を画像化するための系を提供する。あるいは、またはさらに、本発明の一部の実施形態は、対象への粒子の単回投与、それに続く、投与された粒子の画像化を含む複数のステップを含む方法を提供し、これらのステップは、異なる画像化技術を利用することができ、かつ／または異なる時点および／もしくは異なる環境において実施することができる。
【０００９】
一部の実施形態では、提供される粒子は、第１および第２の層中に、それぞれ第１および第２のドーパント実体を含む。ある特定の実施形態では、第１のドーパント実体は、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤であり、またはＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤を含み、第２のドーパント実体は、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤、蛍光色素、ＭＲＩ剤、光音響活性色素、アップコンバート材料、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）トレーサー、単一光子放射型断層撮影（ＳＰＥＣＴ）トレーサー、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）剤、Ｘ線剤、超音波（ＵＳ）剤およびこれらの組合せからなる群から選択される別の検出可能な実体であり、またはＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤、蛍光色素、ＭＲＩ剤、光音響活性色素、アップコンバート材料、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）トレーサー、単一光子放射型断層撮影（ＳＰＥＣＴ）トレーサー、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）剤、Ｘ線剤、超音波（ＵＳ）剤およびこれらの組合せからなる群から選択される別の検出可能な実体を含む。一部の実施形態では、このような粒子は、ｉｎ  ｖｉｖｏ画像化用途に対して特に有用である。
【００１０】
一部の実施形態では、提供される粒子は、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＣＴ、Ｘ線、超音波、光音響検出、蛍光および／またはラマン分光法、ならびにこれらの組合せからなる群から選択される画像化モダリティによって画像化される（または画像化に対して感受性である）。
【００１１】
一部の実施形態では、提供される粒子は、１種または複数のキャリアまたはバッファー層を含む。いかなる特定の理論に拘泥しようとするものではないが、一部の実施形態において記載される粒子は、ドーパント実体を分離する際に注目すべき利点をもたらす。このような分離は、異なる画像化シグナルの干渉または混入を最小化または回避し得る。
【００１２】
本発明の一部の態様は、基材からなる少なくとも１種の粒子と、少なくとも第１のドーパント実体を含む少なくとも第１の層と、第２のドーパント実体を含む少なくとも第２の層とを含む組成物に関する。
【００１３】
本発明の一部の態様は、基材からなる少なくとも１種の粒子と、少なくとも第１のドーパント実体を含む、縮合層および／またはカプセル材層であってもよい少なくとも第１の層と、第２のドーパント実体を含む少なくとも第２の層とを含む組成物に関する。
【００１４】
一部の実施形態では、いくつかまたは全ての層は、約０．５ｎｍから約５μｍの範囲内の厚さを有する。一部の実施形態では、ドーパント実体は、基材の表面の５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍ、３０ｎｍ、３５ｎｍ、４０ｎｍ、４５ｎｍ、５０ｎｍまたは１００ｎｍまたは５μｍ以内に位置付けられる。一部の実施形態では、縮合層またはカプセル材層は、金属、半金属、非金属、金属、半金属または非金属の酸化物、ホウ化物、炭化物、硫化物および窒化物、ならびにこれらの組合せからなる群から選択される材料であり、または金属、半金属、非金属、金属、半金属または非金属の酸化物、ホウ化物、炭化物、硫化物および窒化物、ならびにこれらの組合せからなる群から選択される材料を含む。一部の実施形態では、金属、半金属または非金属は、シリカ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、アルミナ、五酸化タンタル、もしくはこれらの組合せであり、または金属、半金属または非金属は、シリカ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、アルミナ、五酸化タンタル、もしくはこれらの組合せを含む。一部の実施形態では、縮合層またはカプセル材層は、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＣＴ、Ｘ線、超音波、光音響検出、蛍光および／またはラマン分光法、ならびにこれらの組合せの群からの造影剤を埋め込んだ、該造影剤に配位した、または該造影剤に共有結合したポリペプチド、オリゴマー、またはポリマーを含む（ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｅｓ）。
【００１５】
一部の実施形態では、第２の層は、第２の縮合層または第２のカプセル材層である。一部の実施形態では、いくつかまたは全ての層は、同一の材料（複数可）からなる。一部の実施形態では、いくつかまたは全ての層は、シリカ層である。一部の実施形態では、少なくとも第１および第２の層は、それぞれ第１および第２のドーパント実体を含む。一部の実施形態では、第１および第２のドーパント実体は同一である。一部の実施形態では、第１および第２のドーパント実体は異なる。一部の実施形態では、第１および第２のドーパント実体のうちの少なくとも１つは、検出可能な実体であり、または検出可能な実体を含む。一部の実施形態では、検出可能な実体は、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤、蛍光色素、ＭＲＩ剤、光音響活性色素、アップコンバート材料、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）トレーサー、単一光子放射型断層撮影（ＳＰＥＣＴ）トレーサー、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）剤、Ｘ線剤、超音波（ＵＳ）剤、およびこれらの組合せからなる群から選択される。一部の実施形態では、第１および第２のドーパント実体のうちの少なくとも１つは、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤であり、またはＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤を含む。一部の実施形態では、第１のドーパント実体は、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤であり、またはＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤を含み、第２のドーパント実体は、第２の検出可能な実体であり、または第２の検出可能な実体を含む。一部の実施形態では、第２の検出可能な実体は、ＮＩＲ蛍光剤である。
【００１６】
一部の実施形態では、組成物は、第３の検出可能な実体をさらに含む。一部の実施形態では、第１および第２のドーパント実体のうちの少なくとも１つは、検出可能な実体以外の薬剤であり、その結果、この薬剤を含む層はキャリア層となる。一部の実施形態では、組成物は、ドーパント実体を欠くバッファー層をさらに含む。一部の実施形態では、バッファー層は、第１の層と第２の層との間に位置付けられる。
【００１７】
一部の実施形態では、ドーパント実体は、層内で直接会合している。一部の実施形態では、ドーパント実体は、層内でリンカー、またはキレーターによって間接的に会合している。
【００１８】
一部の実施形態では、基材は球状である。一部の実施形態では、基材は非球状である。一部の実施形態では、基材は、金属、金属酸化物、リポソーム、アップコンバート材料、半導体、およびこれらの組合せからなる群から選択される材料であり、または金属、金属酸化物、リポソーム、アップコンバート材料、半導体、およびこれらの組合せからなる群から選択される材料を含む。一部の実施形態では、金属は、金、銀、銅、または局在化表面プラズモン共鳴を維持することが可能な任意の他の材料、およびこれらの組合せからなる群から選択される。一部の実施形態では、基材は表面プライマーと会合している。
【００１９】
一部の実施形態では、基材は、キャッピング剤実体と会合している。一部の実施形態では、粒子は、表面プライマーを実質的に有さない。一部の実施形態では、組成物は、約５ｎｍから約１０００ｎｍまたは約５ｎｍから約２００ｎｍの範囲内の直径を有する。
【００２０】
本発明の一態様は、粒子を調製する方法に関する。この方法は、水およびアルコール中で、層（例えば、縮合層および／またはカプセル材層であってもよい）の第１の前駆体溶液を提供するステップであって、該第１の前駆体溶液が所定の水含有量を有するステップと、所定の厚さを有する第１の層を基材上に適用するのに必要かつ十分な条件下および時間で、該第１の前駆体溶液を該基材と組み合わせて粒子をもたらすステップとを含む。
【００２１】
一部の実施形態では、基材は、少なくとも１つの層をさらに含む。一部の実施形態では、提供するステップおよび組み合わせるステップは、第１の前駆体溶液と基材とが互いに同時に混合されるように、同一の時点で実施される。
【００２２】
一部の実施形態では、方法は、第１のドーパント実体を第１の前駆体溶液と組み合わせるステップをさらに含む。一部の実施形態では、方法は、水およびアルコール中で、第２の層（例えば、縮合層および／またはカプセル材層であってもよい）のための第２の前駆体溶液を提供するステップをさらに含む。一部の実施形態では、方法は、第２の所定の厚さを有する第２の層を粒子上に適用するのに必要かつ十分な条件下および時間で、第２の前駆体溶液を該粒子と組み合わせるステップをさらに含む。一部の実施形態では、方法は、第２のドーパント実体を第２の前駆体溶液と組み合わせるステップをさらに含む。
【００２３】
本発明の一態様は、それぞれ、基材と、少なくとも第１のドーパント実体を含む、縮合層および／またはカプセル化層であってもよい、少なくとも第１の層と、第２のドーパント実体を含む少なくとも第２の層とからなる粒子の集合を目的の部位に供給するステップを含む方法に関する。
【００２４】
一部の実施形態では、目的の部位は、固形腫瘍であり、または固形腫瘍を含む。一部の実施形態では、固形腫瘍は、脳、肺、乳房、卵巣、胃、膵臓、喉頭、食道、精巣、肝臓、耳下腺、胆道、結腸、直腸、子宮頚部、子宮、子宮内膜、腎臓、膀胱、前立腺、甲状腺、頭頚部、メラノーマ、グリオーマ、神経芽細胞腫、および神経内分泌の腫瘍からなる群から選択される。一部の実施形態では、供給するステップは、集合からの粒子が固形腫瘍に局在するような位置に、および局在するような量で粒子の集合を投与するステップを含む。
【００２５】
一部の実施形態では、粒子は、標的化実体をさらに含む。一部の実施形態では、基材は金である。一部の実施形態では、第１のドーパント実体は、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤または光音響色素である。一部の実施形態では、第２のドーパント実体は、ＮＩＲ蛍光剤である。
【００２６】
一部の実施形態では、粒子は、ＭＲＩ剤、光音響活性色素、アップコンバート材料、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）トレーサー、単一光子放射型断層撮影（ＳＰＥＣＴ）トレーサー、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）剤、Ｘ線剤、超音波（ＵＳ）剤およびこれらの組合せをさらに含む。一部の実施形態では、第１および第２のドーパント実体のそれぞれは、放射性核種、蛍光染料、およびこれらの組合せからなる群から選択される実体を含む。
【００２７】
一部の実施形態では、方法は、投与された粒子を画像化するステップをさらに含む。一部の実施形態では、方法は、投与された粒子を画像化する複数のステップをさらに含む。一部の実施形態では、異なる画像化モダリティを異なる画像化ステップにおいて利用する。一部の実施形態では、異なる画像化モダリティを利用する異なる画像化ステップを、実質的に同時に実施する。
【００２８】
一部の実施形態では、異なる画像化モダリティを利用する異なる画像化ステップを、異なる時点または異なる環境において実施する。一部の実施形態では、複数の画像化ステップの各画像化ステップは、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＣＴ、Ｘ線、超音波、光音響検出、蛍光／ラマン分光法およびこれらの組合せからなる群から選択される画像化モダリティを利用することを含む。
【００２９】
一部の実施形態では、方法は、投与された粒子を画像化する第１のステップであって、放射性核種がチェレンコフシグナルを発生させるステップをさらに含む。一部の実施形態では、方法は、投与された粒子を画像化する第２のステップであって、放射性核種が二次チェレンコフ誘起蛍光を引き起こすステップをさらに含む。
【００３０】
定義
本開示がより容易に理解されるために、ある特定の用語を以下に定義する。以下の用語および他の用語に対するさらなる定義、またはその明確化は、本明細書を通して記載される。
【００３１】
本出願において、「または」の使用は、別段の記載がなければ「および／または」を意味する。本出願で使用する場合、「含む（comprise）」という用語、およびこの用語の変形、例えば、「含んでいる（comprising）」および「含む（comprises）」は、列挙された項目、要素、またはステップが含まれ、そして他のものも含まれてもよい状況で使用される。本出願で使用する場合、「約」および「およそ」という用語は、等価物として使用される。本出願で使用する場合、任意の数字は、「約」または「およそ」が前にあろうとなかろうと、別段示されなければ、関連の技術分野における当業者により理解される任意の通常の変動（例えば、標準誤差または標準偏差）を網羅することを意味する。ある特定の実施形態では、「およそ」または「約」という用語は、別段の記載がなければ、または他の方法で文脈から明らかでなければ（このような数が、可能な値の１００％を超える場合以外は）、記載する基準（reference）値の、いずれかの方向（それを超え、またはそれ未満）における、２５％、２０％、１９％、１８％、１７％、１６％、１５％、１４％、１３％、１２％、１１％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％、またはそれ未満内に入る値の範囲を指す。
【００３２】
「投与」：「投与」という用語は、物質を対象中に導入することを指す。一般に、例えば、吸入によって（例えば、鼻）、脳脊髄液中への導入によって、または体腔、身体コンパートメント、もしくは身体組織への導入を含めた、任意の投与経路を利用してもよい。一部の実施形態では、投与は、非経口（例えば、動脈内、静脈内、腹腔、皮下）、経口、局所、直腸、膣などである。一部の実施形態では、投与は経口である。さらに、またはあるいは、一部の実施形態では、投与は非経口である。一部の実施形態では、投与は静脈内である。一部の実施形態では、投与は全身である。一部の実施形態では、投与は局所である。一部の実施形態では、投与は、例えば外科手術中において、体腔、身体コンパートメント、または身体組織中になされる。
【００３３】
「会合している」：本明細書で使用する「会合している」という用語は、十分に安定である構造を形成し、その結果実体が関連の条件（例えば、生理学的条件）下で物理的に隣接したままであるように、直接的または間接的のいずれかで（例えば、連結剤として働く１つまたは複数のさらなる実体によって）相互に物理的に近接する２つ以上の実体を意味する。一部の実施形態では、会合しているモイエティは、相互に共有結合性に連結している。一部の実施形態では、会合している実体は、非共有結合性に連結している。一部の実施形態では、会合している実体は、特異的な非共有結合性の相互作用によって（すなわち、例えば、ストレプトアビジン／アビジン相互作用、抗体／抗原相互作用など、これらの
相互作用パートナー間を識別する相互作用性のリガンドと、使用の状況において存在する他の実体との間の相互作用によって）相互に連結している。あるいはまたはさらに、十分な数のより弱い非共有結合性の相互作用は、モイエティが会合したままであるのに十分な安定性を供給することができる。例示の非共有結合性相互作用には、それだけには限定されないが、親和性相互作用、金属配位、物理的吸着、ホスト−ゲスト相互作用、疎水性相互作用、パイスタッキング相互作用、水素結合相互作用、ファンデルワールス相互作用、磁性相互作用、静電気的相互作用、双極子−双極子相互作用などが含まれる。
【００３４】
「生体適合性」：本明細書で使用する「生体適合性」という用語は、ｉｎ  ｖｉｖｏで実質的な有害応答を引き出さない材料を記載するものとされる。ある特定の実施形態では、材料が細胞に対して毒性でなければ、材料は「生体適合性」である。ある特定の実施形態では、材料をｉｎ  ｖｉｔｒｏで細胞に加えて２０％以下の細胞死となれば、かつ／または材料をｉｎ  ｖｉｖｏで投与しても炎症または他のこのような有害効果を誘発しなければ、材料は「生体適合性」である。ある特定の実施形態では、材料は生分解性である。
【００３５】
「生分解性」：本明細書で使用する「生分解性の」材料は、細胞中に導入すると、細胞の機構（例えば、酵素的分解）により、または加水分解により、細胞に対する重大な毒性効果なしに細胞が再利用または処分のいずれかをすることができる成分に崩壊する材料である。ある特定の実施形態では、生分解性材料の崩壊によって産生される構成成分は、ｉｎ  ｖｉｖｏで炎症および／または他の有害効果を誘発しない。一部の実施形態では、生分解性材料は酵素的に崩壊する。あるいは、またはさらに、一部の実施形態では、生分解性材料は加水分解により崩壊する。一部の実施形態では、生分解性のポリマー材料は、これらの構成成分のポリマーに崩壊する。一部の実施形態では、生分解性材料（例えば、生分解性のポリマー材料を含む）の崩壊には、エステル結合の加水分解が含まれる。一部の実施形態では、材料（例えば、生分解性のポリマー材料を含む）の崩壊には、ウレタン連結の切断が含まれる。
【００３６】
「縮合層」：「縮合層」という用語は、複数の前駆体単位から構成される層を指す。一部の実施形態では、このような構成は、従来の縮合反応（例えば、水の放出をもたらす）を伴う。しかし、本明細書を読んでいる当業者であれば、「縮合層」という用語が、いずれかの特定の化学反応によって形成される層に限定されないことは理解されよう。本明細書における要件および記述を満足するいずれの層も「縮合層」である。
【００３７】
「ドーパント実体」：「ドーパント実体」という用語は、本質的に縮合層またはカプセル材層の一部ではない、任意の材料、分子、または原子を指す。この用語は、縮合層またはカプセル材層に埋め込まれている、配位している、または（共有結合によって）会合している、任意の材料、分子、画像化剤、治療剤を指す。
【００３８】
「カプセル材層」：「カプセル材層」という用語は、適用されている表面（例えば、基材または別の層の）および／またはドーパント実体をカプセル化する層を指す。一部の実施形態では、カプセル材層は、表面またはドーパント実体を実質的に覆っている。一部の実施形態では、カプセル材層は、複数の前駆体単位から構成されているという点で、縮合層である。一部の実施形態では、このような構成は、従来の縮合反応（例えば、水の放出をもたらす）を伴う。しかし、本明細書を読んでいる当業者であれば、「カプセル材層」という用語が、いずれかの特定の化学反応によって形成される層に限定されないことは理解されよう。本明細書の本文を読んでいる当業者であれば、何が本発明による「カプセル材層」であり得るかの境界を、十分に理解されよう。
【００３９】
「照射」：本明細書で使用する「照射」という用語は、例えば、近赤外（ＮＩＲ）、可視、または紫外（ＵＶ）光源などの光源の適用を指す。一部の実施形態では、照射は、レーザー光の適用を含む。一部の実施形態では、照射は、１種または複数の応答性薬剤を励起させるのに適した波長の光を適用することを含む。一部のこのような実施形態では、応答性薬剤は、提供される粒子に含まれる。例えば、１種または複数のドーパント実体、層、および／または基材は、光応答性薬剤であってもよく、光応答性薬剤を含んでいてもよい。
【００４０】
「磁気共鳴画像化法」：本明細書で使用する「磁気共鳴画像化法（ＭＲＩ）」という用語は、身体の構造および機能を可視化するために放射線医学において最も一般的に使用される医用画像化技術を指す。ＭＲＩはあらゆる平面における身体の詳細な画像を提供する。ＭＲＩは電離放射線を使用しないが、身体の水中の（通常）水素原子の核磁化を整列させるほど強力な磁場を使用する。高周波電場を使用して、この磁化のアラインメントを系統的に変え、水素核に、スキャナーによって検出できる回転性の磁場を生成させる。このシグナルをさらなる磁場により操作して、身体の画像を構築するのに十分な情報を蓄積させることができる。対象がスキャナーに横たわると、動物の身体における水分子中に豊富に見出される水素核（すなわちプロトン）が、強力な主磁場と整列する。高周波で発振し、主場に垂直である第２の電磁場が、次いで脈動してある比率のプロトンを主場とのアラインメントの外に押し出す。これらプロトンは、次いで、主場とのアラインメントに押し戻され、戻されるときに検出可能な高周波シグナルを放射する。身体の様々な組織（例えば、脂肪対筋肉）におけるプロトンは異なる速度で再整列するので、身体の様々な構造が明らかにされ得る。造影剤を静脈内注射して血管、腫瘍、または炎症の外見を増強してもよい。ＭＲＩは身体のあらゆる部分を画像化するのに使用されるが、神経学的状態、筋肉および関節の障害において、腫瘍を評価するのに、ならびに心臓および血管における異常を示すのに特に有用である。
【００４１】
「試料」：「試料」という用語は、得られ、提供され、かつ／または分析に供される体
積または塊を指す。一部の実施形態では、試料は、組織試料、細胞試料、体液試料などであり、またはこれらを含む。一部の実施形態では、試料は対象（例えば、ヒトまたは動物の対象）から採取する。一部の実施形態では、組織試料は、脳、毛髪（毛根を含む）、頬側スワブ、血液、唾液、精液、筋肉、またはあらゆる内部臓器から、またはがん、前がん性の、もしくはこれらのいずれか１つに関連する腫瘍細胞であり、またはこれらを含む。体液は、それだけには限定されないが、尿、血液、腹水、胸膜液、脊髄液などであってよい。身体組織には、それだけには限定されないが、脳、皮膚、筋肉、子宮内膜、子宮、および頚部組織またはがん、前がん、またはこれらのいずれか１つに関連する腫瘍細胞を含むことができる。一実施形態では、身体組織は、脳組織、または脳の腫瘍、またはがんである。当業者であれば、一部の実施形態では、「試料」は、源（例えば、対象）から得られるという点で「一次試料」であることを理解されよう；一部の実施形態では、「試料」は、例えば、ある特定の潜在的に汚染性の構成成分を除去するための、および／または目的のある特定の構成成分を単離もしくは精製するための一次試料の処理の結果である。
【００４２】
「実質的に」：本明細書で使用する「実質的に」という用語、および文法上の同等物は、目的の特徴または特性の全体またはほぼ全体の程度または度合いを表す定性的な状態を指す。当業者であれば、生物学的および化学的な現象は、あるとしても、完結に向うことは稀であり、かつ／または完結に向かって、または絶対的な結果を実現もしくは回避するまで進行することを理解されよう。
【００４３】
「対象」：本明細書で使用する「対象」という用語は、ヒト、ならびに哺乳動物（例えば、マウス、ラット、ブタ、ネコ、イヌ、およびウマ）を含む。多くの実施形態では、対象は哺乳動物であり、特に霊長動物であり、とりわけヒトである。一部の実施形態では、対象は、ウシ、ヒツジ、ヤギ、雌牛（cow）、ブタなどの家畜類であり、ニワトリ、アヒ
ル、ガチョウ、シチメンチョウなどの家禽であり、イヌおよびネコなどの家畜動物、特にペットである。一部の実施形態では（例えば、特に研究の状況において）、対象の動物は、例えば、齧歯動物（例えば、マウス、ラット、ハムスター）、ウサギ、霊長動物、またはブタ、例えば近交系などのブタである。
【００４４】
特定の実施形態では、例えば以下が提供される：
（項目１）
基材と、
少なくとも第１のドーパント実体を含む少なくとも第１の縮合層と、
第２のドーパント実体を含む少なくとも第２の層と
からなる少なくとも１種の粒子を含む組成物。
（項目２）
いくつかまたは全ての層が、約０．５ｎｍから約５μｍの範囲内の厚さを有する、項目１に記載の組成物。
（項目３）
前記ドーパント実体が、前記基材の表面の５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍ、３０ｎｍ、３５ｎｍ、４０ｎｍ、４５ｎｍ、５０ｎｍまたは１００ｎｍまたは５μｍ以内に位置付けられる、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目４）
前記縮合層が、金属、半金属、非金属、該金属、半金属もしくは非金属の酸化物、ホウ化物、炭化物、硫化物および窒化物、オリゴマー、ポリペプチド、またはポリマーならびにこれらの組合せからなる群から選択される材料であり、または金属、半金属、非金属、該金属、半金属もしくは非金属の酸化物、ホウ化物、炭化物、硫化物および窒化物、オリゴマー、ポリペプチド、またはポリマーならびにこれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目５）
前記金属、半金属または非金属が、シリカ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、アルミナ、五酸化タンタル、もしくはこれらの組合せであり、またはシリカ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、アルミナ、五酸化タンタル、もしくはこれらの組合せを含む、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目６）
前記第２の層が第２の縮合層である、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目７）
いくつかまたは全ての層が同一の材料（複数可）からなる、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目８）
いくつかまたは全ての層がシリカ層である、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目９）
少なくとも第１および第２の層が、それぞれ第１および第２のドーパント実体を含む、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目１０）
前記縮合層が、オリゴマー、ポリペプチド、ポリマー、またはこれらの任意の組合せからなる、項目４に記載の組成物。
（項目１１）
前記第１および第２のドーパント実体が同一である、項目１０に記載の組成物。
（項目１２）
前記第１および第２のドーパント実体が異なる、項目１０に記載の組成物。
（項目１３）
前記第１および第２のドーパント実体のうちの少なくとも１つが、検出可能な実体であり、または検出可能な実体を含む、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目１４）
前記検出可能な実体が、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤、蛍光色素、ＭＲＩ剤、光音響活性色素、アップコンバート材料、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）トレーサー、単一光子放射型断層撮影（ＳＰＥＣＴ）トレーサー、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）剤、Ｘ線剤、超
音波（ＵＳ）剤、およびこれらの組合せからなる群から選択される、項目１３に記載の組成物。
（項目１５）
前記第１および第２のドーパント実体のうちの少なくとも１つが、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤であり、またはＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤を含む、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目１６）
前記第１のドーパント実体が、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤であり、またはＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤を含み、前記第２のドーパント実体が、第２の検出可能な実体であり、または第２の検出可能な実体を含む、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目１７）
前記第２の検出可能な実体がＮＩＲ蛍光剤である、項目１６に記載の組成物。
（項目１８）
第３の検出可能な実体をさらに含む、項目１７に記載の組成物。
（項目１９）
前記第１および第２のドーパント実体のうちの少なくとも１つが、検出可能な実体以外の薬剤であり、その結果、該薬剤を含む前記層がキャリア層となる、項目１に記載の組成物。
（項目２０）
ドーパント実体を欠くバッファー層をさらに含む、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目２１）
前記バッファー層が、前記第１の層と第２の層との間に位置付けられる、項目２０に記載の組成物。
（項目２２）
前記ドーパント実体が前記層内で直接会合している、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目２３）
前記ドーパント実体が、前記層内でリンカー、またはキレーターによって間接的に会合している、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目２４）
前記基材が球状である、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目２５）
前記基材が非球状である、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目２６）
前記基材が、金属、金属酸化物、リポソーム、アップコンバート材料、半導体、およびこれらの組合せからなる群から選択される材料であり、または金属、金属酸化物、リポソーム、アップコンバート材料、半導体、およびこれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目２７）
前記金属が、金、銀、銅、または局在化表面プラズモン共鳴を維持することが可能な任意の他の材料、およびこれらの組合せからなる群から選択される、項目２６に記載の組成物。
（項目２８）
前記基材が表面プライマーと会合している、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目２９）
前記基材がキャッピング剤実体と会合している、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目３０）
前記粒子が表面プライマーを実質的に有さない、項目２９に記載の組成物。
（項目３１）
約５ｎｍから約１０００ｎｍまたは約５ｎｍから約２００ｎｍの範囲内の直径を有する、前記項目のいずれか一項に記載の組成物。
（項目３２）
粒子を調製する方法であって、
水およびアルコール中で、第１の縮合層の第１の前駆体溶液を提供するステップであって、該第１の前駆体溶液が所定の水含有量を有するステップと、
所定の厚さを有する第１の縮合層を基材上に適用するのに必要かつ十分な条件および時間で、該第１の前駆体溶液を該基材と組み合わせて粒子をもたらすステップと
を含む方法。
（項目３３）
前記基材が少なくとも１つの層をさらに含む、項目３２に記載の方法。
（項目３４）
前記提供するステップおよび組み合わせるステップが、前記第１の前駆体溶液と前記基材とが互いに同時に混合されるように、同一の時点で実施される、項目３２または３３に記載の方法。
（項目３５）
第１のドーパント実体を前記第１の前駆体溶液と組み合わせるステップをさらに含む、項目３２から３４のいずれか一項に記載の方法。
（項目３６）
水およびアルコール中で、第２の縮合層の第２の前駆体溶液を提供するステップをさらに含む、項目３２から３５のいずれか一項に記載の方法。
（項目３７）
第２の所定の厚さを有する第２の縮合層を前記粒子上に適用するのに必要かつ十分な条件下および時間で、前記第２の前駆体溶液を該粒子と組み合わせるステップをさらに含む、項目３２から３６のいずれか一項に記載の方法。
（項目３８）
第２のドーパント実体を前記第２の前駆体溶液と組み合わせるステップをさらに含む、項目３２から３７のいずれか一項に記載の方法。
（項目３９）
それぞれ、
基材と、
少なくとも第１のドーパント実体を含む少なくとも第１の縮合層と、
第２のドーパント実体を含む少なくとも第２の層と
からなる粒子の集合を目的の部位に供給するステップを含む方法。
（項目４０）
前記目的の部位が固形腫瘍であり、または固形腫瘍を含む、項目３９に記載の方法。
（項目４１）
前記固形腫瘍が、脳、肺、乳房、卵巣、胃、膵臓、喉頭、食道、精巣、肝臓、耳下腺、胆道、結腸、直腸、子宮頚部、子宮、子宮内膜、腎臓、膀胱、前立腺、甲状腺、頭頚部、メラノーマ、グリオーマ、神経芽細胞腫、および神経内分泌の腫瘍からなる群から選択される、項目４０に記載の方法。
（項目４２）
前記供給するステップが、前記集合からの粒子が固形腫瘍に局在するような位置に、および該集合からの粒子が固形腫瘍に局在するような量で粒子の該集合を投与するステップを含む、項目３９から４１のいずれか一項に記載の方法。
（項目４３）
前記粒子が標的化実体をさらに含む、項目３９から４２のいずれか一項に記載の方法。
（項目４４）
前記基材が金である、項目３９から４３のいずれか一項に記載の方法。
（項目４５）
前記第１のドーパント実体が、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤または光音響色素である、項目３９から４４のいずれか一項に記載の方法。
（項目４６）
前記第２のドーパント実体がＮＩＲ蛍光剤である、項目３９から４５のいずれか一項に記載の方法。
（項目４７）
前記粒子が、ＭＲＩ剤、光音響活性色素、アップコンバート材料、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）トレーサー、単一光子放射型断層撮影（ＳＰＥＣＴ）トレーサー、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）剤、Ｘ線剤、超音波（ＵＳ）剤およびこれらの組合せをさらに含む、項目３９から４６のいずれか一項に記載の方法。
（項目４８）
前記第１および第２のドーパント実体のそれぞれが、放射性核種、蛍光染料、およびこれらの組合せからなる群から選択される実体を含む、項目３９から４４のいずれか一項に記載の方法。
（項目４９）
投与された粒子を画像化するステップをさらに含む、項目３９から４７のいずれか一項に記載の方法。
（項目５０）
投与された粒子を画像化する複数のステップをさらに含む、項目４９に記載の方法。
（項目５１）
異なる画像化モダリティを異なる画像化ステップにおいて利用する、項目５０に記載の方法。
（項目５２）
異なる画像化モダリティを利用する異なる画像化ステップを、実質的に同時に実施する、項目５１に記載の方法。
（項目５３）
異なる画像化モダリティを利用する異なる画像化ステップを、異なる時点または異なる環境において実施する、項目５１に記載の方法。
（項目５４）
前記複数の画像化ステップの各画像化ステップが、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＣＴ、Ｘ線、超音波、光音響検出、蛍光／ラマン分光法およびこれらの組合せからなる群から選択される画像化モダリティを利用することを含む、項目４９から５３のいずれか一項に記載の方法。
（項目５５）
投与された粒子を画像化する第１のステップであって、前記放射性核種がチェレンコフシグナルを発生させるステップをさらに含む、項目４８に記載の方法。
（項目５６）
投与された粒子を画像化する第２のステップであって、前記放射性核種が二次チェレンコフ誘起蛍光を引き起こすステップをさらに含む、項目５５に記載の方法。
少なくとも以下の図からなる図面は、説明の目的にすぎず、限定を目的とするものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明によるＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子の模式図、および代表的なＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子の透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）を示す図である。ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子の中心は、（共鳴）ラマン活性分子（レポーター）の層でコーティングされている金ナノスターの基材である。星形状により局在化表面プラズモン共鳴（ＬＳＰＲ）の近赤外ウインドウに向かった同調が可能になり、（共鳴）ラマンレポーター上に焦点を合わせた非常に集中する電場のいくつかの「ホットスポット」（チップ）を組み入れることが可能になる。この基材をカプセル化するシリカのシェルは、同時に、（共鳴）ラマンレポーターを保護し、基材およびレポーターが環境と反応するのを防ぎ、さらなる機能化のための表面を提供する。この場合、ＭＲ−活性層がシリカの外側表面に結合している。
【００４６】
【図２】図２は、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子の、現在ラマンの黄金律と考えられているKircherら（２０１２年）Nat  Med、１８巻（５号）、８２９〜８３４頁において図示されている粒子に対するＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子のラマンスペクトル強度の直接的な比較を図示する図である。棒グラフで示す通り、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子は、以前に図示された粒子よりも４７倍強力である。
【００４７】
【図３】図３は、典型的なナノ粒子トラッキング分析（ＮＴＡ）スキャンの出力を表す図である。ＮＴＡは、個々の粒子から散乱された光線に固定し、溶液中の粒子の進路を追跡することにより粒子の濃度およびサイズ分布の正確な定量を可能にする。濃度は、規定された体積中の粒子の数を単に計数することにより決定し、サイズは、アインシュタイン−ストークス等式を使用してブラウン運動から算出する。ＴＥＭによって提供される完全な形態学的情報と組み合わせると、ＮＴＡによりＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子の徹底的な特徴付けが可能になる。
【００４８】
【図４】図４は、側腹部に埋め込まれた脱分化された脂肪肉腫を有するマウスの一連の画像を示す図である。図４に示されるように、ラマンシグナルが腫瘍の輪郭を描く。
【００４９】
【図５】図５は、外科医が肉眼を使用して（ラマンシグナルに対してブラインドで）バルク腫瘍を切除した後の、図４に示したのと同じマウスの一連の画像を示す図である。切除した腫瘍の周囲の切除ベッドにラマンシグナルの残余の縁が存在することに留意されたい。組織学的評価により、ラマンシグナルの位置に腫瘍が確認された。矢印は、貪食したＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子を有する腫瘍関連マクロファージ。
【００５０】
【図６】図６は、脂肪肉腫を有する異なるマウスの画像を示し、外科医が白色光線のガイダンスのみを使用して（ラマンシグナルに対してブラインドで）バルク腫瘍を切除した後、多数の小型病巣のラマンシグナル（１、２および３）が切除ベッドに見出された。組織学的検査が実証する通り、これらの病巣のラマンシグナルは、主な腫瘍から１ｃｍ離れた小腫瘍沈着物（局所微小転移）と正確に相関していた。拡大図を右側に示す。
【００５１】
【図７】図７は、図６において肉腫を有すると示されたのと同じマウスの画像を示し、外科医が白色光線のガイダンスのみを使用して（ラマンシグナルに対してブラインドで）バルク腫瘍を切除した後、多数の小型病巣のラマンシグナルが切除ベッドに見られる図である。組織学的検査が実証する通り、これらの病巣のラマンシグナルは腫瘍関連マクロファージを表す。
【００５２】
【図８】図８は、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子は、様々な異なる腫瘍を検出することができることを実証する図である。例示の画像は、Ｉｎｋ４Ａ−／−マウスモデルにおける２つの自然発生的な肉腫、ｒｃａｓ／ｔｖ−ａモデルにおける脳腫瘍、およびＰｙＭＴモデルにおける乳がんを示す。各腫瘍において、ラマンシグナルによる腫瘍の優れた描写が存在した。
【００５３】
【図９】図９は、神経膠芽腫（ｒｃａｓ／ｔｖ−ａモデル）を概略するＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子の能力を実証する図である。ラマンシグナルの、腫瘍細胞の存在との高度の相関に留意されたい（ＨＡ−タグ、オリゴ−２陽性染色）。
【００５４】
【図１０】図１０は、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子が単一の脳腫瘍細胞（主な腫瘍から離れた微小転移巣）を描写する能力を実証する図である。ラマン画像中の挿入は、単一のラマン陽性ボクセルの拡大を示す。ラマンスペクトルは、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子の存在を証明するものである。組織学により、このシグナルが脳腫瘍細胞のシグナルに相関することが確かめられる。
【００５５】
【図１１】図１１は、実施例に記載する手持ち式のラマン検出法の原理を図示する図である。
【００５６】
【図１２】図１２は、本発明の一部の実施形態による多層粒子の模式図を示す。
【００５７】
【図１３】図１３は、本発明の一部の実施形態に記載する粒子についての、例示の基材、シェルの幾何学的形状、シェルの構成およびドーパント実体を図示する図である。
【００５８】
【図１４】図１４は、本発明の一部の実施形態による例示の粒子の水含有量対シェルの厚さのプロットである。
【００５９】
【図１５】図１５は、本発明の一部の実施形態による、シリカ縮合層およびドーパント実体を有する粒子の調製の模式図である。
【００６０】
【図１６】図１６は、本発明の一部の実施形態による異なるモダリティの積層を図示する、例示の粒子の一連の模式図および対応する透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ）による画像を含む図である。
【００６１】
【図１７】図１７は、本発明の一部の実施形態による例示の粒子対その蛍光強度のプロットを、一連の蛍光画像と共に図示する。
【００６２】
【図１８】図１８は、本発明の一部の実施形態による例示の粒子のラマンスペクトルを示す図である。
【００６３】
【図１９】図１９は、本発明の一部の実施形態による例示の粒子を使用したｉｎ  ｖｉｖｏ実験の画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
特定の実施形態の詳細な説明
本開示の実施形態は、粒子、粒子を作成する方法、粒子を使用する方法などを提供する。一部の実施形態について、例えば、その内容が参照によって本明細書に援用される、２０１２年８月３１日に出願された「粒子、方法およびその使用」と題された米国特許仮出願第６１／６９６，１２２号、および／または実施例１〜３に対して、有用な参照がなされ得る。
【００６５】
粒子
本開示にしたがって使用する粒子は、理論上、あらゆる形状（規則的もしくは不規則な）またはデザインであってよい。一部の実施形態では、粒子は球であってもよく、または球を含む。さらに、またはあるいは、粒子は、星、桿状、立方体、直方体、円錐、角錐、円柱、管、環、四面体、六角形、八角形、かご、またはあらゆる不規則な形状であってもよく、またはこれらを含む。一部の実施形態では、粒子はその基材の形状に対応する形状を有する。一部の実施形態では、粒子はその基材の形状と異なる形状を有する。粒子および基材が異なる形状を有する一部の実施形態では、基材に適用される１つまたは複数の層は、粒子内の異なる位置で変動する厚さを有する。
【００６６】
一部の実施形態では、粒子の最大寸法または少なくとも１つの寸法は、約１０μｍ、５μｍ、１μｍ、８００ｎｍ、５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、２００ｎｍ、１８０ｎｍ、１５０ｎｍ、１２０ｎｍ、１１０ｎｍ、１００ｎｍ、９０ｎｍ、８０ｎｍ、７０ｎｍ、６０ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍ、２ｎｍ、もしくはさらに１ｎｍまたはそれ未満であってもよい。一部の実施形態では、粒子の最大寸法または少なくとも１つの寸法は、１０μｍ、５μｍ、１μｍ、８００ｎｍ、５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、２００ｎｍ、１８０ｎｍ、１５０ｎｍ、１２０ｎｍ、１１０ｎｍ、１００ｎｍ、９０ｎｍ、８０ｎｍ、７０ｎｍ、６０ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍ、２ｎｍ、またはさらに１ｎｍ超であってもよい。一部の実施形態では、粒子の最大寸法または少なくとも１つの寸法は、約１μｍから約５ｎｍまたは約２００ｎｍから約５ｎｍの範囲であってもよい。一部の実施形態では、粒子の最大寸法または少なくとも１つの寸法は、約３００ｎｍから約５０ｎｍの範囲であってもよい。一部の実施形態では、粒子の最大寸法または少なくとも１つの寸法は、約１３０ｎｍから約９０ｎｍの範囲であってもよい。一部の実施形態では、粒子の最大寸法または少なくとも１つの寸法は、上記の任意の２つの値の範囲であってもよい。一部の実施形態では、粒子の寸法は直径であり、直径は上記に言及した範囲であってよい。一部の実施形態では、粒子の寸法は、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸において長さ、幅、または高さによって表されてよく、各寸法は上記に言及した範囲であってよい。
【００６７】
異なる状況において、特定のサイズおよび／または形状がとりわけ望ましいまたは有用であり得ることは、当業者であれば理解されよう。例えば、ｉｎ  ｖｉｖｏ用途のための粒子は、約０．５ｎｍから約２００ｎｍのサイズ範囲を典型的に有し、ｉｎ  ｖｉｔｒｏ用途のための粒子は、約１０ｎｍから約１０００ｎｍのサイズ範囲を有し得る。
【００６８】
一部の実施形態では、粒子サイズおよび表面の電荷は、ある特定の用途のために目的の部位へ供給されるように同調される。多くの実施形態では、目的の部位は腫瘍である。一部の実施形態では、粒子は、腫瘍の漏出性の脈管構造を介して、腫瘍に入るように設計され、構築される。一部の実施形態では、粒子は、腫瘍（関連）細胞による貪食作用によって保持される（「血管透過性滞留亢進（enhanced  permeability  and  retention）（ＥＰＲ）」効果として公知である）により腫瘍に入り、そして／または保持されるように設計され、構築される。ある特定の実施形態では、粒子は腫瘍から洗い流されることがないが、腫瘍内に安定して保持される（例えば、保持時間は少なくとも７日）。
【００６９】
様々な実施形態では、本明細書に記載する粒子は、基材と、複数の層（１つまたは複数の縮合層および／またはカプセル材層を含み、一部の実施形態では、少なくとも２つの縮合層および／またはカプセル材層を含む）と、１種または複数のドーパント実体（一部の実施形態では、少なくとも２種のドーパント実体）とを含み得る。一部の実施形態では、粒子は、複数のモダリティによる画像化に対して感受性である。例えば、図１２は、本発明にしたがって提供される粒子の実施形態を描写する。
【００７０】
図１２を参照すると、ある特定の実施形態では、基材は、Ｔ２  ＭＲＩのための酸化鉄ならびに／または光音響、ＣＴ、およびＸ線のための金基材を含む。ある特定の実施形態では、複数の層はシリカであり、またはシリカを含む。ある特定の実施形態では、基材に最も近接する層は、表面増強共鳴ラマン散乱（ＳＥ（Ｒ）ＲＳ）−活性剤を含む。ある特定の実施形態では、このような粒子は、ＮＩＲ蛍光剤がドープされた外層をさらに含む。ある特定の実施形態では、２つの層の間にバッファー層が存在する。ある特定の実施形態では、提供される粒子を、ＭＲＩ剤、ＰＥＴ剤、ＳＰＥＣＴ剤、ＣＴ剤、Ｘ線剤またはＵＳ剤などの他の薬剤と共に用いることができる。
【００７１】
基材
本発明の一部の実施形態によると、粒子は少なくとも１つの基材を有し、この基材は、例えば粒子が利用される用途に応じて、１種または複数の材料であってよく、または１種または複数の材料を含むことができる。例示の基材材料には、それだけには限定されないが、金属、非金属、および半金属、またはこれらの酸化物（例えば、金属酸化物、非金属酸化物、または半金属酸化物）（例えば、図１２に図示されている酸化鉄）、リポソーム、アップコンバート材料、半導体、ならびにこれらの組合せが含まれる。層において使用される以下に記載するいずれの材料も、基材の材料として使用することができる。一部の実施形態では、層は粒子の基材であってよい。一部の実施形態では、基材または層内で表面フォノン／プラズモン増強を誘発する薬剤／分子を会合させることによって、光音響および／または光熱増強を実現することができる。
【００７２】
一部の実施形態では、基材は、任意の金属、または局在化表面プラズモン共鳴（ＬＳＰＲ）を産生することができる任意の他の材料であってよく、またはこれらを含むことができる。多くの実施形態では、金属はＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性金属である。このような金属は、（局在化）表面プラズモン共鳴を維持することができる任意の（金属）物質であってよい。一部の実施形態では、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性金属は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｒ、Ａｌ、またはＬｉであり、またはこれらを含む。一部の実施形態では、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性金属は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｒ、Ａｌ、またはＬｉを含む群より選択される元素である。一部の実施形態では、基材は金属の合金も含むことができる。一部の実施形態では、基材は、Ａｕ、Ａｇ、またはこれらの組合せであり、またはこれらを含む。ある特定の実施形態では、基材は、検出可能な光音響シグナルを提供することができる。
【００７３】
基材は任意の形状またはデザインであってよく、１つまたは複数の構造エレメントを含むことができる。一部の実施形態では、ナノスケールまたは少なくとも１つのその構造エレメントは球状である。一部の実施形態では、基材または少なくとも１つのその構造エレメントは非球状である。一部の実施形態では、基材は、球、桿状、星、シェル、楕円、三角形、立方体、かご、角錐、およびこれらの組合せからなる群から選択される構造エレメントを有する。例えば、一部の実施形態では、基材は、少なくとも１つのシェルが重ねられた星からなっていてよく、または星を含む。一部の実施形態では、基材は、２つ以上の同心性のシェルからなっていてよく、または同心性のシェルを含む。一部の実施形態では、基材は、衛星構造によって取り囲まれた中心構造からなっていてよく、または中心構造を含む。
【００７４】
一部の実施形態では、基材またはその各構成成分の最大寸法または少なくとも１つの寸法は、約５μｍ、１μｍ、８００ｎｍ、５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、２００ｎｍ、１００ｎｍ、９０ｎｍ、８０ｎｍ、７０ｎｍ、６０ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、１５ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍ、２ｎｍ、１ｎｍもしくは０．５ｎｍまたはそれ未満であってよい。一部の実施形態では、基材またはその各構成成分の最大寸法または少なくとも１つの寸法は、５μｍ、１μｍ、８００ｎｍ、５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、２００ｎｍ、１００ｎｍ、９０ｎｍ、８０ｎｍ、７０ｎｍ、６０ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、１５ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍ、２ｎｍ、１ｎｍまたは０．５ｎｍ超であってよい。一部の実施形態では、基材またはその各構成成分の最大寸法または少なくとも１つの寸法は、約５００ｎｍから約５ｎｍ、または約１５０ｎｍから約５ｎｍの範囲であってよい。一部の実施形態では、基材またはその各構成成分の最大寸法または少なくとも１つの寸法は、約１００ｎｍから約９０ｎｍ、約９０ｎｍから約８０ｎｍ、約８０ｎｍから約７０ｎｍ、約７０ｎｍから約６０ｎｍ、約６０ｎｍから約５０ｎｍ、約５０ｎｍから約４０ｎｍ、約４０ｎｍから約３０ｎｍ、約３０ｎｍから約２０ｎｍ、約２０ｎｍから約１０ｎｍ、約１０ｎｍから約５ｎｍの範囲であってよい。一部の実施形態では、基材またはその各構成成分の最大寸法または少なくとも１つの寸法は、上記の任意の２つの値の範囲であってよい。
【００７５】
所望のサイズを有する基材は、当技術分野では周知のいくつかの技術によって、金属コロイドとして成長させることができる。例えば、任意の数の還元剤を用いた溶液中の金属イオンの化学的または光化学的な還元が記載されている。同様に、基材の合成は、小胞内など、制約された体積中で行うことができる。基材は、溶液中の放電によっても作成することができる。基材は、高強度のパルスレーザーで金属を照射することによっても作成することができる。
【００７６】
層
本発明によって提供される粒子は、複数の層を含んでいてもよい。一部の実施形態では、１つまたは複数の内層が粒子の基材を構築することができる。
【００７７】
一部の実施形態では、層は、基材の（または、それ自体が基材の少なくとも１つの表面を実質的に覆っている別の層の、または別の層の）少なくとも１つの表面を実質的に覆っている。一部のこのような実施形態では、層は、基材を実質的にカプセル化している。
【００７８】
一部の実施形態では、隣接する層は直接物理的に互いに接触しており、一部の実施形態では、隣接する層は、層間空間がこれらの間で画定されるように互いに隔てられており、一部の実施形態では、このような層間空間は空洞であり、一部の実施形態では、このような層間空間は液体などを含有する。
【００７９】
層は、任意のサイズおよび形状を有することができる。一部の実施形態では、層は、多孔質であってよい。一部の実施形態では、層は、薄い細片またはマットの形状である。一部の実施形態では、１つまたは複数の層は、基材または別の層の表面を実質的にまたは部分的に覆っている。
【００８０】
一部の実施形態では、層はシェルとして配置される。図１３を参照すると、少なくとも２つのシェルを、少なくとも１つの基材から部分的に伸長すること、少なくとも１つの基材から同心状に伸長すること、または少なくとも１つの基材から非対称的に伸長することができる。シェルは等しい厚さを有し得るが、異なる厚さも有し得る。
【００８１】
複数の層は、各々、それぞれ、１種または複数の材料を含有することができる。層（例えば、図１３に図示されているシェル）は、それだけには限定されないが、１種の同一の材料（例えば、それだけには限定されないが、金属／半金属／非金属酸化物、硫化物、炭化物、窒化物の群からの化合物／材料を含む）であってよく、またはこれを含むことができ、層は、少なくとも２種の異なる材料（ライトグレー色およびダークグレー／「Ａ」で示し、例えば、金属／半金属／非金属酸化物、硫化物、炭化物、窒化物、ポリマー、およびこれらの組合せの群からの）を含むことができ、層は、同一または任意の組合せの異なる材料（例えば、それだけには限定されないが、金属／半金属／非金属酸化物、硫化物、炭化物、窒化物、（（生）分解性の）ポリマー、（ポリ）ペプチド、核酸（ＤＮＡ）、およびこれらの組合せの群からの化合物／材料を含む）を含むことができ、層のうちの少なくとも１つは、多孔質である（「Ｂ」で示す）。
【００８２】
一部の実施形態では、層は、前駆体を反応させることによって合成され、得られる層は縮合層および／またはカプセル材層である。本明細書に記載する粒子は、一部の実施形態では、縮合層および／またはカプセル材層である少なくとも１つの層と、少なくとも別の層とを含み、少なくとも別の層もまた、縮合層および／もしくはカプセル材層または任意の他の層であってよい。
【００８３】
本開示の様々な実施形態によると、層は、金属（例えば、金、銀など）、半金属または非金属、ならびにシリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、ゲルマニア（ＧｅＯ２）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、ＮｂＯ２などを含めた金属／半金属／非金属酸化物、ならびにチタンおよびその組合せ（Ｔｉ、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＴｉＮなど）などの金属／半金属／非金属ホウ化物、炭化物、硫化物および窒化物を含めた非酸化物であってよく、またはこれらを含むことができる。
【００８４】
さらに、またはあるいは、層の材料は、ＰＥＧおよびＰＬＧＡ／ＰＥＧを含めたポリマー、ポリペプチド、ならびにポリマー性のキレート剤（例えば、ポリＤＯＴＡ、デンドリマーバックボーン、ポリＤＴＰＡ、またはデンドリマー単独）、（多層の）カーボンナノチューブ、グラフェン、シリコーン、ペプチド、核酸、ならびに任意のこれらの組合せであってよい。
【００８５】
一部の実施形態では、粒子中の各層は、同一の材料（複数可）であってよく、または同一の材料（複数可）を含有することができる。例えば、以下の実施例で記載する実施形態などの一部の実施形態では、粒子中の多層はシリカ層である。
【００８６】
一部の実施形態では、層はシリカであり、またはシリカを含む。例えば、シリカ層は、それだけには限定されないが、アルキルアルコキシシラン；エチルポリシリケート；テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）；テトラメチルオルトシリケート（ＴＭＯＳ）；部分的に加水分解されたＴＥＯＳ；部分的に加水分解されたＴＭＯＳ；またはこれらの任意の組合せを含めたシリカ前駆体から合成することができる。
【００８７】
一部の実施形態では、本発明は、層厚の制御を可能にする技術を提供する。例えば、一部の実施形態では、層厚を、前駆体溶液中の溶媒組成および／または含有量の選択によって制御する。例えば、水を含む溶媒組成を利用する一部の実施形態では、水含有量により層厚を制御することができる。例えば、一部の実施形態では（例えば、本明細書の実施例４を参照されたい）、本開示による１つまたは複数のシリカ層を調製する際に使用するために、周知のストーバー法を適合させることができる。一部の実施形態では、合成は、水およびアルコール（複数可）中の１種または複数の前駆体の溶液の使用を伴う。本明細書で使用する水含有量は、水の体積の、前駆体溶液の総体積に対する比を指す。
【００８８】
図１４に図示されるように、一部の実施形態では、水含有溶媒を利用する縮合反応により、異なる水含有量で異なる層厚が実現される。一部の実施形態では、合成のための水含有量は、約１．０ｖ／ｖ／％、約２．０ｖ／ｖ％、約３．０ｖ／ｖ％、約４．０ｖ／ｖ％、約４．５ｖ／ｖ％、約５．０ｖ／ｖ％、約５．５ｖ／ｖ％、約６．０ｖ／ｖ％、約６．５ｖ／ｖ％、約７．０ｖ／ｖ％、約７．５ｖ／ｖ％、約８．０ｖ／ｖ％、約８．５ｖ／ｖ％、約９．０ｖ／ｖ％、約９．５ｖ／ｖ％、または約１０．０ｖ／ｖ％である。一部の実施形態では、合成のための水含有量は、上記の任意の２つの値の範囲にある。
【００８９】
一部の実施形態では、層は、それだけには限定されないが、ポリエステル（例えば、ポリ乳酸、乳酸グリコール酸共重合体、ポリカプロラクトン、ポリバレロラクトン、ポリ（１，３−ジオキサン−２−オン））、ポリ酸無水物（例えば、ポリ（セバシン酸無水物））、ポリエーテル（例えば、ポリエチレングリコール）、ポリウレタン；ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリシアノアクリレート、ＰＥＧとポリ（エチレンオキシド）（ＰＥＯ）との共重合体を含めた、１つまたは複数のポリマー、特に米国食品医薬品局（ＦＤＡ）によって２１  Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１７７．２６００の下に、ヒトにおける使用に認可されているポリマーであり、またはこれらを含む。
【００９０】
一部の実施形態では、層は、少なくとも１つの分解性材料であり、または少なくとも１つの分解性材料を含む。このような分解性材料は、加水分解分解性、生分解性、熱分解性、酵素分解性、および／または光分解性の高分子電解質であってよい。一部の実施形態では、分解により、本明細書に記載する粒子と会合している１つまたは複数のドーパント実体（例えば、送達用薬剤）を放出することができるようになり得る。
【００９１】
当技術分野において公知である分解性ポリマーには、例えば、ある特定のポリエステル、ポリ酸無水物、ポリオルトエステル、ポリホスファゼン、ポリホスホエステル、ある特定のポリヒドロキシ酸、ポリプロピルフマレート、ポリカプロラクトン、ポリアミド、ポリ（アミノ酸）、ポリアセタール、ポリエーテル、生分解性ポリシアノアクリレート、生分解性ポリウレタン、および多糖が含まれる。例えば、使用することができる特定の生分解性ポリマーには、それだけには限定されないが、ポリリジン、ポリ（乳酸）（ＰＬＡ）、ポリ（グリコール酸）（ＰＧＡ）、ポリ（カプロラクトン）（ＰＣＬ）、ポリ（ラクチド−コ−グリコリド）（poly(lactide-co-glycolide)）（ＰＬＧ）、ポリ（ラクチド−コ−カプロラクトン）（poly(lactide-co-caprolactone)）（ＰＬＣ）、およびポリ（グリコリド−コ−カプロラクトン）（poly(glycolide-co-caprolactone)）（ＰＧＣ）が含まれる。別の一例示の分解性ポリマーはポリ（ベータ−アミノエステル）であり、これは本出願による使用に適し得る。
【００９２】
一般に、本明細書に記載する粒子内の任意の層は、独立に、任意の範囲内の厚さを有することができる。一部の実施形態では、いくつかまたは全ての層が同一または同一の範囲内の厚さを有する。
【００９３】
基材上の層は、様々な範囲の平均厚さを有することができる。一部の実施形態では、平均厚さは、約５μｍ、１μｍ、８００ｎｍ、５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、２００ｎｍ、１００ｎｍ、９０ｎｍ、８０ｎｍ、７０ｎｍ、６０ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、１５ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍ、１ｎｍ、０．５ｎｍ、もしくは０．１ｎｍ、またはそれ未満である。一部の実施形態では、平均厚さは、約５μｍ、１μｍ、８００ｎｍ、５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、２００ｎｍ、１００ｎｍ、９０ｎｍ、８０ｎｍ、７０ｎｍ、６０ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、１５ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍ、１ｎｍ、０．５ｎｍ、もしくは０．１ｎｍ、またはそれを超える。一部の実施形態では、平均厚さは、約０．１ｎｍから約５μｍ、約０．５ｎｍから約２００ｎｍ、約５ｎｍから約５０ｎｍまたは約１０から約３０ｎｍの範囲である。一部の実施形態では、平均厚さは、上記の任意の２つの値の範囲にある。
【００９４】
一部の実施形態では、層は、１つまたは複数の官能基を有してもよく、または有するように修飾されていてもよい。このような官能基（層内または層の表面上）を、任意の薬剤（例えば、検出可能な実体、標的化実体、またはＰＥＧ）と会合させるのに使用することができる。このような会合した薬剤は、層内で会合する（例えば、ドープされる）場合、ドーパント実体であってよい。例えば、標的化実体および／またはＰＥＧを、分解性ポリマーを含む１つまたは複数の層内で会合させることができる。分解性ポリマーが分解するとき、ドーパント実体を露出させることができる。
【００９５】
一部の実施形態では、外層の官能基を付加および／または修飾するために、最外層の表面を試薬で修飾することができる（例えば、それだけには限定されないが、メルカプトシラノール、アミノシラノールなどの化合物を使用して、シリカ、タンタリアなどにスルフヒドリル基またはアミノ基をそれぞれ導入することができ、またはカテコール−アミンを使用して、チタニアなどにカチオン性アミン官能性を導入することができ、新たに導入されたスルフヒドリル基を過酸化水素で酸化させてアニオン性スルホネート官能性を生じさせることで、導入された基をさらに化学的に改変することができる）。表面の官能性を導入または修飾することによって表面の電荷を変化させることとは別に、異なる官能基の導入は、リンカー（例えば、それだけには限定されないが、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ＰＬＧＡなどの（切断可能または（生）分解性）ポリマー）、標的化／ホーミング剤（例えば、それだけには限定されないが、小分子（例えば、フォレート、色素など）、（ポリ）ペプチド（例えば、ＲＧＤ、表皮成長因子、クロロトキシンなど）、抗体、タンパク質など）、造影／画像化剤（例えば、蛍光染料、（キレート化）放射性同位体（ＳＰＥＣＴ、ＰＥＴ）、ＭＲ−活性剤、ＣＴ−剤）、治療剤（例えば、小分子薬物、治療用（ポリ）ペプチド、治療用抗体、（キレート化）放射性同位体など）、またはこれらの組合せのコンジュゲーションを可能にする。
【００９６】
ドーパント実体
本明細書に記載する一部の実施形態によると、ドーパント実体が粒子の１つまたは複数の層内で会合していてもよい。一部の実施形態では、ドーパント実体は、層に直接的または間接的に付着している。一部の実施形態では、ドーパント実体は層内に分布している。一部の実施形態では、ドーパント実体は層内で離散的に局在化している。
【００９７】
一般に、ドーパント実体を、粒子の基材から任意の可能な距離内で独立にカプセル化することができる。例示の距離には、５μｍ、１μｍ、８００ｎｍ、５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、２００ｎｍ、１００ｎｍ、９０ｎｍ、８０ｎｍ、７０ｎｍ、６０ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、１５ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍ、１ｎｍ、０．５ｎｍ、または０．１ｎｍが含まれる。
【００９８】
一部の実施形態では、ドーパント実体は、基材または隣接する層の表面から所定の距離内に位置付けられる。様々な実施形態では、このような距離は、約１ｎｍ、２ｎｍ、３ｎｍ、４ｎｍ、５ｎｍ、６ｎｍ、７ｎｍ、８ｎｍ、９ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、もしくは５００ｎｍ、またはそれ未満であってよい。一部の実施形態では、ドーパント実体と基材の表面との間の距離は、２ｎｍから５ｎｍ、５ｎｍから１０ｎｍ、または１０ｎｍから１５ｎｍの範囲である。一部の実施形態では、ドーパント実体は、基材または隣接する層の表面に直接接触していてもよい。
【００９９】
一部の実施形態では、基材の合成の後で表面プライマーを使用することができる。例示の表面プライマーには、それだけには限定されないが、ＭＰＴＭＳおよびＡＰＴＭＳなどの官能化シリカ剤、またはポリマー（例えば、ポリエチレングリコール−（ＰＥＧ）−チオール）が含まれる。
【０１００】
一部の実施形態では、ドーパント実体は、粒子の１つまたは複数の構成成分が、キャッピング剤の置換を許容し、かつ／またはドーパント実体（複数可）の粒子中もしくは粒子上への高密度および／もしくは密集した表面局在化ローディングを許容するのに十分な親和性を有する。キャッピング剤は、基材と置換可能に会合している実体であってよい。いかなる特定の理論に拘泥しようとするものではないが、一部の実施形態では、キャッピング剤が基材の合成において重要な役割を果たし得ることがここで留意される。一部の実施形態では、キャッピング剤は、基材のサイズおよび幾何学的形状を制御する。一部の実施形態では、キャッピング剤は、合成された基材上で吸着された単層として合成後に存在する。一部の実施形態では、キャッピング剤は、基材の表面に強力に吸着される。一部の実施形態では、キャッピング剤は、基材の安定化をもたらし、かつ／または基材の凝集を防ぐ。例示のキャッピング剤には、それだけには限定されないが、シトレート、クエン酸、アスコルビン酸、アスコルベート、パルミトイルアスコルベート、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムクロリド、およびアミノ酸などの有機薬剤が含まれる。一部のこのような場合では、キャッピング剤のいくつかまたは全ては、表面プライマーによって基材から最終的に取り除かれる。キャッピング剤が表面プライマーによって置き換えられる従来の表面プライミング法とは対照的に、本開示の一部の実施形態では、基材のカプセル化を可能にするのにキャッピング剤自体を使用する。
【０１０１】
一部の実施形態では、ドーパント実体は、層に（例えば、縮合層またはカプセル材層に）埋め込まれる、配位する、または共有結合する。
【０１０２】
一部の実施形態では、ドーパント実体は、層と（例えば、縮合層またはカプセル材層と）（生体直交型の）クリックケミストリーによって会合していてもよい。
【０１０３】
様々な実施形態では、１つまたは複数の層は、内部にドープされた１種または複数の実体／薬剤（例えば、検出可能な実体、標的化実体、またはＰＥＧ）を有することができる。一般に、本発明によると、目的の任意の実体をドーパント実体として利用することができる。単一のドーパント実体（または層／基材）は、複数のモダリティにおける画像化に感受性であってよい。
【０１０４】
一部の実施形態では、ドーパント実体は、それだけには限定されないが、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤、蛍光色素（例えば、近赤外（金属増強蛍光剤、二光子蛍光剤）、ＭＲＩ剤、光音響活性色素、アップコンバート材料、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）トレーサー、単一光子放射型断層撮影（ＳＰＥＣＴ）トレーサー、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）剤、Ｘ線剤、超音波（ＵＳ）剤およびこれらの組合せを含めた、検出可能な実体である。
【０１０５】
再び図１３を参照すると、層に、それだけには限定されないが、ＳＥＲ（Ｒ）Ｓ−活性色素、（近赤外）蛍光染料、発光化合物、光音響活性色素、アップコンバート材料（例えば、希土類金属および／または遷移金属の群からの材料からなる）、（レーザー）ポンピング材料（例えば、それだけには限定されないが、希土類金属ベースおよび／または遷移金属ベースの化合物の群からの材料が含まれる）、「低速光」誘起材料（例えば、プラセオジムベースの化合物）、ＭＲＩ活性材料（例えば、それだけには限定されないが、ガドリニウム、マンガン、鉄（酸化鉄）などの希土類金属および／または遷移金属が含まれる）などの化合物／材料をドープすることができる。一部の実施形態では、少なくとも１つの層に、例えば、ＳＥＲＲＳ−活性色素（「１」で示す）をドープし、少なくとも１つの他の層に、例えば、近赤外蛍光染料（「２」で示す）をドープする（左）。ある特定の実施形態では、いくつかの層はドーパントを含有しないが、２つのドーパント含有シェルの間のスペーサーおよび／またはセパレーターとして働く（中間）。層に、それだけには限定されないが、（放射標識）小分子ベース、キレートベース、ペプチドベース、タンパク質ベース、抗体ベース、ＲＮＡベース、ＤＮＡベース、アプタマーベースの化合物／材料（右）、およびこれらの組合せが含まれる治療剤（星で示す）を、さらにドープすることができる。
【０１０６】
ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤
一部の実施形態では、ドーパント実体は、共鳴色素などの色素であり、または色素を含む。ドーパント実体は、ラマン分光法において有用な薬剤（例えば、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤）であってよく、または該有用な薬剤を含むことができる。例示のドーパント実体は、それだけには限定されないが、その内容が全文において参照によって本明細書に援用される、米国特許第５，３０６，４０３号、第６，００２，４７１号、および第６，１７４，６７７号など、当技術分野において記載されている薬剤を含む。
【０１０７】
一部の特定の実施形態では、ドーパント実体はＳＥ（Ｒ）ＲＳ−および／または光音響活性剤である。一部の特定の実施形態では、基材に接近して位置する高密度のＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤は、本明細書に記載する粒子によって実現される前例のないラマン感度に寄与する。ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤は、一般的に、金属表面の近傍のシグナル強度の増強の恩恵を受ける。本開示にしたがって、当業者であれば、基材の材料、基材の配置、層の材料などの因子を考慮して、化学的増強および／または電磁気の増強を実現するように、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤を選ぶことができる。このようなＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤は、金属から分子への、または分子から金属への電荷移動効果を有していてもよい。
【０１０８】
ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤は、適切に照射した場合、ＳＥＲＳまたはＳＥ（Ｒ）ＲＳスペクトルを産生することができる分子を意味する。ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤の非限定的な例には、フタロシアニン、例えば、メチル、ニトロシル、スルホニル、およびアミノフタロシアニン、ナフタロシアニン、カルコゲンベースの色素、アゾメチン、シアニン、スクアライン、ならびにメチル、ニトロ、スルファノ、およびアミノ誘導体などのキサンチンが含まれる。これらは各々、任意の従来の様式で置換され、多数の有用な標識を生じ得る。ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤の選択は、分子の共鳴周波数、試料中に存在する他の分子の共鳴周波数などの因子によって影響を受け得る。
【０１０９】
典型的に、ＳＥ（Ｒ）ＲＳシグナルの検出は、レーザーからの入射光の使用を伴う。選択される正確な周波数はＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤および金属表面に依存する。可視スペクトルまたは近赤外スペクトルにおける周波数は、概して、銀および金など、貴金属表面に対してより良好な表面増強効果を生じる傾向がある。しかし、紫外線範囲などの他の周波数が使用され得る状況を想定することが可能である。選択、および可能な場合は適切な光源の、適切な周波数および動力との同調は、特に、入手可能なＳＥ（Ｒ）ＲＳの文献を参考にして、当業者の能力内に十分ある。
【０１１０】
ラマン増強は、一般的に、金属表面上に会合（例えば、吸着）しているＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤の密度に比例する。本開示による基材表面上に吸着している、驚くほど高密度のＳＥ（Ｒ）ＲＳ−活性剤が、本明細書に開示する粒子の優れた感度に寄与し得る。
【０１１１】
蛍光剤
一部の実施形態では、ドーパント実体は、蛍光染料／剤（例えば、近赤外（ＮＩＲ）蛍光染料）であり、または蛍光染料／剤を含む。本発明によると、例えば、それだけには限定されないが、ポリメチン、シアニン、（ナ）フタロシアニン、ポルホリン、メロシアニン、（ペ）リレン（ビスイミド）、スクアライン、アントシアニン、フィコシアニン、ボディピー（ｂｏｄｉｐｙ）、ロタキサン、ローダミン、ある特定の有機金属錯体が含まれる蛍光染料／剤を使用することができる。
【０１１２】
一部の実施形態では、蛍光染料／剤は、そこに記載する合成法により、基材から所定の距離を有する。近赤外（ＮＩＲ）蛍光染料および他の薬剤をドープした例示の粒子を、以下の実施例において実証した。
【０１１３】
ＭＲＩ剤
一部の実施形態では、ドーパント実体は、ＭＲＩ剤であり、またはＭＲＩ剤を含む。一部の実施形態では、層と会合しているＭＲＩ剤の量または数は、ＭＲＩ剤約１から１０，０００，０００個またはＭＲＩ剤約５０００から５００，０００個であってよい。その内容が参照によって援用される、米国特許出願公開第２０１２０１７９０２９号を参照されたい。
【０１１４】
ＭＲＩ剤の一部の実施形態は、Ｇｄ（塩）、酸化鉄、常磁性化学交換飽和移動（paramagnetic  chemical  exchange  saturation  transfer）（ＣＥＳＴ）剤、１９Ｆ活性材料、マンガン、メラニン、またはＴ１もしくはＴ２を短縮もしくは伸長する物質、およびこれらの組合せであってよい。ある特定の実施形態では、ＧｄのＭＲＩ剤は、ＤＯＴＡ−Ｇｄ、ＤＴＰＡ−Ｇｄ、ポリマー性キレーター内のＧｄ、および層上に負電荷によって固定化されているＧｄなどの化合物であってよい。ある特定の実施形態では、酸化鉄のＭＲＩ剤は、デキストランまたは他の安定化層ありまたはなしの、小型常磁性酸化鉄（ＳＰＩＯ）または超小型ＳＰＩＯなどの化合物であってもよい。ある特定の実施形態では、常磁性ＣＥＳＴのＭＲＩ剤は、ランタニド複合体などの化合物であってもよい。
【０１１５】
一部の実施形態では、ＭＲＩ剤は、マレイミド連結、ＮＨＳエステル、クリックケミストリー、または別の共有結合性もしくは非共有結合性の取組みなどの連結、またはこれらの組合せによって層に連結されていてもよい。一部の実施形態では、ＭＲＩ剤は、いかなる外来性の薬剤を添加せずに、例えば、層およびＭＲＩ剤だけで、ローディングされていてもよい。
【０１１６】
あるいは、またはＭＲＩ剤に加えて、１つまたは複数の他の薬剤が粒子と会合していてもよい。ＰＥＴ（例えば、１８Ｆ、６４Ｃｕ、１１Ｃ、１３Ｎ、１５Ｏ、など）、ＳＰＥＣＴ（例えば、９９Ｔｃ、６７Ｇａ、１９２Ｉｒなど）、蛍光色素（例えば、Ａｌｅｘａ６４７、Ａｌｅｘａ４８８など）、放射性核種（例えば、アルファ−放射性の放射性核種（例えば、Ａｔ−２１１、Ｂｉ−２１２、Ｂｉ−２１３、Ｒａ−２２３、およびＡｃ−２２５）、ベータ−放射性の放射性核種（例えば、Ｃｕ−６７、Ｙ−９０、Ａｇ−１１１、Ｉ−１３１、Ｐｍ−１４９、Ｓｍ−１５３、Ｈｏ−１６６、Ｌｕ−１７７、Ｒｅ−１８６、およびＲｅ−１８８））などを含めた例示の診断薬が、粒子と会合していてもよく、適切な検出系を使用して検出されてもよい。ある特定の実施形態では、放射性核種の使用はチェレンコフ放射線によってシグナルを誘発するように使用することができる。
【０１１７】
検出可能な実体に加えて、またはあるいは、本明細書に記載する粒子を、投与または送達を意図する薬剤であるドーパント実体と調製することができる。一部の実施形態では、このような薬剤は、粒子を投与した後、粒子と会合したままである。一部の実施形態では、このような薬剤は、投与後に放出され、または別の方法で、投与後に粒子から解離される。
【０１１８】
任意の多種多様なドーパント実体を、本発明にしたがって使用することができる。例示のドーパント実体には、それだけには限定されないが、治療剤および／または画像化剤が含まれ得る。例えば、ドーパント実体は、任意の治療剤（例えば、抗生物質、ＮＳＡＩＤ、血管形成阻害剤、神経保護剤）、細胞毒性剤、診断剤（例えば、造影剤、放射性核種、ならびに蛍光、発光および磁性モイエティ）、標的化剤、予防剤（例えば、ワクチン）、ならびに／または栄養補助剤（例えば、ビタミン、ミネラルなど）、あるいは生物学的組織に導入するのに適し得る他の物質（例えば、塩）（薬剤上の賦形剤および化粧用の物質などを含む）であってよく、またはこれらを含むことができる。
【０１１９】
標的化薬剤
薬剤は、生存する宿主における標的に親和性を有する標的化薬剤（例えば、化学薬剤または生物学的薬剤）であってもよく、この薬剤は粒子（例えば、粒子の層の内部または層の表面上に）と会合している。一部の実施形態では、粒子は、疾患、状態、または標的に対応する関連の生物学的事象を、画像化し、検出し、試験し、モニタリングし、評価し、かつ／またはスクリーニングするのに使用することができる。
【０１２０】
一部の実施形態では、標的化薬剤は、粒子の、分子（複数可）との相互作用を引き起こすように機能することができる。一部の実施形態では、標的化薬剤は、目的の状態、疾患、または関連の生物学的事象に付随し得る、細胞、組織、タンパク質、ＤＮＡ、ＲＮＡ、抗体、抗原などに対する親和性を有し得る。一部の実施形態では、標的化薬剤は、特定の、目的のＤＮＡ、ＲＮＡ、および／またはタンパク質を標的化するように機能することができる。一部の実施形態では、標的化薬剤は、それだけには限定されないが、状態、疾患、もしくは関連の生物学的事象、またはその状態、疾患、もしくは生物学的事象の他の化学的、生化学的、および／または生物学的事象に親和性を有する、ポリペプチド（例えば、それだけには限定されないが、抗体（モノクローナルもしくはポリクローナル）などのタンパク質）、抗原、核酸（モノマーおよびオリゴマーの両方）、多糖、糖、脂肪酸、ステロイド、プリン、ピリミジン、リガンド、アプタマー、小分子、リガンド、またはこれらの組合せを含むことができる。一部の実施形態では、標的化薬剤は、配列特異的ＤＮＡオリゴヌクレオチド、ロックド核酸（ＬＮＡ）、およびペプチド核酸（ＰＮＡ）、抗体、および小分子タンパク質受容体を含むことができる。
【０１２１】
他の薬剤
本開示にしたがって、粒子は、投与／埋込み後の送達のための１つまたは複数の薬剤を含むことができる。このような薬剤は、小分子、大（すなわち、巨大）分子、またはこれらの任意の組合せであってよく、またはこれらを含むことができる。さらに、またはあるいは、薬剤は、液体、溶液、ゲル、ヒドロゲル、固体粒子（例えば、微粒子、ナノ粒子）、またはこれらの組合せなどの、様々な形態を含めた製剤であってもよい。
【０１２２】
代表的な、非限定的な実施形態では、薬剤は、アミノ酸、ワクチン、抗ウイルス剤、核酸（例えば、ｓｉＲＮＡ、ＲＮＡｉ、およびマイクロＲＮＡ剤）、遺伝子送達ベクター、インターロイキン阻害剤、免疫調節剤、神経栄養因子、神経保護剤、抗悪性腫瘍剤、化学療法剤、多糖、抗凝血剤、抗生物質、鎮痛剤、麻酔剤、抗ヒスタミン剤、抗炎症剤、ビタミン、および／またはこれらの任意の組合せの間から選択することができる。一部の実施形態では、薬剤は、天然に存在し、合成され、または組換えで生成することができる、適切なタンパク質、ペプチド、およびこれらのフラグメントから選択してもよい。
【０１２３】
一部の実施形態では、薬剤は生物学的製剤であり、または、生物学的製剤を含む。生物学的製剤の例には、それだけには限定されないが、モノクローナル抗体、単鎖抗体、アプタマー、酵素、成長因子、ホルモン、融合タンパク質、サイトカイン、治療用酵素、組換えワクチン、血液因子、および抗凝固薬が含まれる。本開示にしたがって使用するのに適する例示の生物学的製剤は、その内容が参照によって本明細書に援用される、S.  Aggarwal、Nature  Biotechnology、２８巻、１１号、２０１０年において論じられている。
【０１２４】
一部の実施形態では、本出願による組成物および方法は、１つまたは複数の治療剤を送達するのに特に有用である。
【０１２５】
一部の実施形態では、治療剤は、薬剤上の活性を有する小分子および／または有機化合物である。一部の実施形態では、治療剤は臨床的に使用される薬物である。一部の実施形態では、治療剤は、抗がん剤、抗生物質、抗ウイルス剤、麻酔剤、抗凝固剤、酵素の阻害剤、ステロイド剤、抗炎症剤、抗悪性腫瘍剤、抗原、ワクチン、抗体、うっ血除去剤、降圧剤、鎮静剤、産児制限剤、妊娠促進剤（progestational  agent）、抗コリン作用剤、鎮痛剤、抗うつ剤、抗精神病剤、βアドレナリン遮断剤、利尿剤、心血管作用剤、血管作用剤、抗緑内障剤、神経保護剤、血管新生阻害剤であり、またはこれらを含む。
【０１２６】
例示の抗がん剤には、それだけには限定されないが、サイトカイン、ケモカイン、成長因子、光感作剤（photosensitizing  agent）、毒素、抗がん抗生物質、化学療法化合物、放射性核種、血管新生阻害剤、シグナリングモジュレーター、抗代謝剤、抗がんワクチン、抗がんオリゴペプチド、有糸分裂阻害タンパク質、抗有糸分裂オリゴペプチド、抗がん抗体、抗がん剤、抗生物質、免疫治療剤、温熱または温熱療法、細菌、放射治療、ならびにこのような薬剤の任意の組合せが含まれる。一部の実施形態では、抗がん剤は、シスプラチン、カルボプラチン、ゲムシタビン、イリノテカン、抗ＥＧＦＲ抗体、抗ＶＥＧＦ抗体、およびこれらの任意の組合せである。
【０１２７】
本出願にしたがって使用される治療剤は、炎症および／または感染症と戦うのに有用な薬剤であってよく、または有用な薬剤を含む。治療剤は抗生物質であってもよい。例示の抗生物質には、それだけには限定されないが、β−ラクタム抗生物質、マクロライド、モノバクタム、リファマイシン、テトラサイクリン、クロラムフェニコール、クリンダマイシン、リンコマイシン、フシジン酸、ノボビオシン、ホスホマイシン、フシジン酸ナトリウム、カプレオマイシン、コリスチメテート、グラミシジン、ミノサイクリン、ドキシサイクリン、バシトラシン、エリスロマイシン、ナリジクス酸、バンコマイシン、およびトリメトプリムが含まれる。例えば、β−ラクタム抗生物質は、アンピシリン、アジオシリン（aziocillin）、アズトレオナム、カルベニシリン、セフォペラゾン、セフトリアキソン、セファロリジン、セファロチン、クロキサシリン、モキサラクタム、ペニシリンＧ、ピペラシリン、チカルシリン、およびこれらの任意の組合せであってよい。銅などの他の抗微生物剤も、本発明の一部の実施形態にしたがって使用することができる。例えば、抗ウイルス剤、抗原虫（anti-protazoal）剤、駆虫剤などを使用してもよい。さらに、またはあるいは、治療剤は抗炎症剤であってもよい。
【０１２８】
治療剤は、薬剤上活性な薬剤の混合物であってもよい。例えば、局所麻酔剤を、ステロイドなどの抗炎症剤と組み合わせて送達してもよい。局所麻酔剤を、また、エピネフリンなどの血管作動性の薬剤と投与してもよい。一部の実施形態では、抗生物質を、抗生物質を不活性化するように細菌によって通常生成される酵素の阻害剤と組み合わせてもよい（例えば、ペニシリンとクラブラン酸）。
【０１２９】
一部の実施形態では、治療剤は、当技術分野において公知の治療遺伝子を含むことができる。一部の実施形態では、治療剤は非ウイルスのベクターである、またはそれを含む。典型的な非ウイルスの遺伝子送達ベクターは、ＤＮＡ（例えば、細菌において生成されるプラスミドＤＮＡ）またはＲＮＡを含む。ある特定の実施形態では、非ウイルスのベクターを、送達ビヒクルの助けで、本発明にしたがって使用する。送達ビヒクルは、細胞膜と融合する脂質（例えば、リポソーム）周囲をベースとし、核酸を細胞の細胞質中に放出し得る。あるいは、またはあるいは、ペプチドまたはポリマーを使用して、標的の目的地に到達させようと治療活性を濃縮および保護し得る核酸と複合体（例えば、粒子の形態の）を形成してもよい。
【０１３０】
使用および適用
医療および非医療適用を含めた様々な適用において使用することができる粒子および方法を提供する。本明細書に記載する方法から利益が得られる非医療（例えば、臨床）適用は、例えば、生物医学研究法（それだけには限定されないが、細胞トラッキング、細胞選別、ウェスタンブロットなど）太陽電池、量子コンピューティングベースの適用／方法、偽造防止適用／方法、バーコーディング、光学、（ナノ）フォトニクスである。
【０１３１】
当業者であれば、粒子の設計／構造を選択し、かつ／または特定の使用に適合した特徴を含めることができることは理解されよう。少数ではあるが例を挙げると、図１２〜１８に描写し、かつ／または実施例４および５に記載する代表的な例示の粒子構造は、ｉｎ  ｖｉｖｏの画像化に特に有用であり得る。
【０１３２】
一部の実施形態では、本明細書に記載する組成物および方法は、例えば、アルツハイマー病、パーキンソン病、炎症性疾患、自己免疫疾患、感染性疾患、および他の非悪性疾患などの非悪性疾患に有用である。
【０１３３】
一部の実施形態では、本明細書に記載する組成物および方法は、悪性疾患に有用である。本開示の一部の実施形態に記載される粒子を使用して、前がん組織、がん、または腫瘍などの状態または疾患を含めた、任意の悪性または非定型の細胞または組織を、画像化、検出、試験、モニタリング、および／または評価することができる。一部の実施形態では、本明細書に記載する組成物および方法は、固形腫瘍に特に有用である。例示の固形腫瘍には、それだけには限定されないが、脳、肺、乳房、卵巣、胃、膵臓、喉頭、食道、精巣、肝臓、耳下腺、胆道、結腸、直腸、子宮頚部、子宮、子宮内膜、腎臓、膀胱、前立腺、甲状腺、頭頚部の悪性腫瘍、メラノーマ、グリオーマ、神経芽細胞腫、神経内分泌の腫瘍などが含まれる。
【０１３４】
一部の実施形態では、提供する粒子は、細胞トラッキングのために細胞と会合して（例えば、細胞内に位置し、または細胞表面に付着して）いてもよい。
【０１３５】
粒子の例示的な投与には、それだけには限定されないが、経口、静脈内、舌下（すなわち、舌の下）、呼吸器、または手術中投与が含まれる。本出願において、提供する粒子および方法は、外科手術において残余の腫瘍を検出するのに特に興味深く、驚くほど有用であり得ることが認識される。
【０１３６】
一部の実施形態では、粒子は、試料または対象（例えば、全身もしくはそのポーション）を画像化、検出、試験、モニタリング、評価、および／またはスクリーニングするのに使用することができる。本開示の実施形態には、腫瘍の切除を計画すること、腫瘍を評価すること、手術中の腫瘍切除のガイダンス、ｉｎ  ｖｉｖｏまたはｅｘ  ｖｉｖｏでのクリーンな辺縁の検証などのうちの１つまたは複数を含む方法が含まれる。一部の実施形態では、提供する方法は、手術前および手術中の手順の時間枠を含むことができ、切除した組織を試験するための手術後の手順の時間枠も含むことができる。一部の実施形態では、提供する方法は、数日から一週間または数十日間、腫瘍内または腫瘍付近において、投与する粒子が検出できるように、適切な量の粒子組成物（例えば、効果的な投与量（複数可））の投与を含むことができる。必要であれば、より多い投与量を投与して、所望のあらかじめ決定された期間、腫瘍中の粒子の検出可能な量を維持してもよい。あるいは、またはさらに、手順の時間枠の間、複数の投与量の粒子を投与してもよい。
【０１３７】
例えば、腫瘍を評価するある特定の提供する方法を含む一部の実施形態では、投与後に、手術前、手術中、および／もしくは手術後の時間枠のうちの１つまたは複数の最中に、かつ／または、例えば、ＭＲＩシグナル、光音響シグナル、ラマンシグナル、およびこれらの任意の組合せの検出による１種もしくは複数の画像化モダリティによって、粒子を画像化することができる。各々のシグナルは、分析することができる情報セット（例えば、シグナル、シグナルの位置、シグナルの時間、シグナルの強度などであり、これらの１つもしくは複数または組合せを、以下に論じる「データ」と言及することができる）に含まれ得る。適切なエネルギーを、米国特許出願公開第２０１２０１７９０２９号（その内容はその全文において参照によって本明細書に援用される）により詳しく記載する、光音響およびラマンシグナルを生成するのに使用することができる。
【０１３８】
一部の実施形態では、ＭＲＩシグナルを使用して、腫瘍全体の位置、腫瘍全体の肉眼的描写、および腫瘍の残余のポーションの１つまたは複数に対応する画像を生成することができる。最初の２つは手術前の時間枠の手順の間に測定または検出することができ、最後は手術後の時間枠の手順の間に測定または検出する。ＭＲＩシグナルは、当技術分野において周知である、１５Ｔ、１１Ｔ、９．４Ｔ、７Ｔ、３Ｔ、１．５Ｔ、または０．５Ｔ、またはそれ未満などの、ＭＲＩシステムを使用して測定または検出することができる。
【０１３９】
一部の実施形態では、深部組織浸透（例えば、約４〜１０ｃｍ）を有する腫瘍に対応する画像を生成するのに光音響シグナルを使用する。光音響シグナルは、米国特許出願公開第２０１２０１７９０２９号に記載されている光音響システムを使用して測定することができ、その内容はその全体が本明細書において参考として援用される。
【０１４０】
一部の実施形態では、ラマン振動シグナルを、腫瘍の辺縁を規定するための、および脳のポーション（例えば、腫瘍から脳組織への移行の輪郭）の画像を生成するためのガイドとして使用することができる。ラマン振動シグナルは、本明細書に記載するラマンシステムを使用して測定することができる（例えば、ラスタースキャニングまたはポイントバイポイント（point  by  point）スキャニング）。
【０１４１】
一部の実施形態では、ＭＲＩシグナル、光音響シグナル、およびラマンシグナル（または対応する情報セット）を使用して、手術手順の間、腫瘍および腫瘍の辺縁の１つまたは複数の、位置、相対的ポジション、および／または特定の位置の粒子の存在を、画像化および／または決定することができる。シグナル（または対応する情報セット）を、単独で、または手順の間のあらゆる所与の点で組合せて使用することができる。手順のある点で単一のタイプの粒子を使用して各タイプのシグナルを得ることができることから、シグナル（または対応する情報セット）は全て、優れた切除手順を促進するのに使用することができる。造影剤を繰り返し注射することで有効性の低減を示すことがあり、毒性を誘発し得るため、これは有利である。
【０１４２】
例えば、一例として腫瘍の切除を計画するある特定の提供する方法に含まれる一部の実施形態では、投与後に、手術前、手術中、および／もしくは手術後の時間枠の手順の１つまたは複数の間、および／または例えばＭＲＩデータ、光音響データ、ラマンデータおよびそれらの組み合わせを利用する１もしくは複数の画像化モダリティにより、粒子を画像化することができる。データは、画像を生成するように受信され、またはモニタリングされたが画像に処理されていない各タイプのシグナルを適切に処理することによって、得ることができる。一部の実施形態では、１つまたは複数のタイプのデータを使用して、腫瘍を可視化（例えば、画像化）することができる。２つ以上のタイプのデータを組み合わせて、腫瘍を可視化（例えば、画像を生成）することができる。データを生成するためのシグナルの処理は、当技術分野において公知である（例えば、ＭＲＩデータの処理）。
【０１４３】
一部の実施形態では、ＭＲＩデータは、腫瘍の局在化および腫瘍の肉眼的描写の１つまたは複数に対応する。一部の実施形態では、ＭＲＩデータを使用して、手術前の時間枠において腫瘍全体を得、任意の残余の腫瘍に関する手術中または手術後のデータを得ることができる。
【０１４４】
一部の実施形態では、光音響データは、深部組織の浸透（例えば、対象中約５〜１０ｃｍ深さ）を有する腫瘍に対応する。一部の実施形態では、光音響データは、手術前の時間枠の手順に対応する。
【０１４５】
一部の実施形態では、ラマンデータは腫瘍の辺縁に対応する。一部の実施形態では、ラマンデータは手術中の時間枠の手順に対応し、手術後の時間枠の手順において使用することもできる。
【０１４６】
一部の実施形態では、ＭＲＩデータ、光音響データ、およびラマンデータを使用して、手術手順の間の腫瘍および腫瘍の辺縁の位置の１つまたは複数を決定することができる。データ（それぞれのタイプ（例えば、ＭＲＩデータ、光音響データ、および／またはラマンデータ）の）は、単独で、または手順の間のあらゆる所与の点で組み合わせて使用することができる。手順のある点では単一のタイプの粒子を使用して各タイプのデータを得ることができることから、データは全て、優れた切除の手順を促進するのに使用することができる。これは、３つの各モダリティが、より大きな深部浸透、より大きな空間分解能、より大きな感度、およびより大きな特異性など、各々１つ以上の相補的な強みを有するので有利である。
【０１４７】
一部の実施形態では、放射性トレーサーがチェレンコフシグナルの放出を引き起こし得る。一部の実施形態では、放射性トレーサーが、放射性トレーサーと、例えば同じ粒子内の蛍光色素の両方の存在に起因して、二次チェレンコフ誘起蛍光シグナルを誘起し得る。一部の実施形態では、提供される粒子は、少なくとも２種の画像化モダリティを含み、ここで、所与の表面下の深さの関数である感度依存性は２つのモダリティで異なり、その結果、モダリティによって発生するシグナルの比が、深さに比例して変動する。この比を較正することにより、断層撮影用途において粒子の三次元位置の決定が可能になり得る。
【０１４８】
一般に、一部の実施形態では、本発明は、対象（例えば、検出および／または除去のための腫瘍または他の実体を有する対象）に粒子を投与し、かつ／または投与された粒子を画像化する方法を提供する。一部の実施形態では、投与された粒子は、例えば、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＣＴ、Ｘ線、超音波、光音響による検出、ラマン分光法、およびこれらの任意の組合せからなる群から選択される複数の異なる画像化モダリティに感受性であり、かつ／またはこれらによって画像化される。一部の実施形態では、異なる画像化モダリティを、実質的に同時に利用する。一部の実施形態では、異なる画像化モダリティを、１つまたは複数の異なる時点で、かつ／または１つまたは複数の異なる状況（例えば、手術前、手術中、および／または手術後）において利用する。一部の実施形態では、少なくとも１種の画像化モダリティを、複数の異なる時点で、かつ／または複数の異なる状況において利用する。
【０１４９】
上記に記載した方法は腫瘍に対するものであるが、他の組織タイプが腫瘍に代わることができる。例えば、前がん細胞もしくはがん細胞、または炎症もしくは感染などの非がん細胞でも、同様の方法で処置することができる。
【０１５０】
本発明の実施形態と共に使用することができる構成の一部の実施形態は、１つまたは複数の機器の動作を制御し、かつ／またはシグナルもしくは他の得られたデータを処理するソフトウェア（例えば、非一時的コンピュータ可読媒体）を実行するコンピュータを含んでいてもよい。ソフトウェアは、例えば、磁気ディスク、磁気テープ、ＣＤ−ＲＯＭ、および半導体メモリなどの機械可読媒体上に記録された、１つまたは複数のモジュールを含んでいてもよい。機械可読媒体はコンピュータに内蔵されていてもよく、または通信リンク（例えば、インターネットリンクによるアクセス）によってコンピュータに接続されていてもよい。しかし、代替的な実施形態では、ハードウェア論理回路の形態であるコンピュータ命令をソフトウェアの代わりに使用してもよく、ファームウェア（例えば、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどのようなデバイス上に記録されたコンピュータ命令）をソフトウェアの代わりに使用してもよい。本明細書で使用する機械可読命令という用語は、ソフトウェア、ハードウェア論理回路、ファームウェア、オブジェクトコードなどを包含することが意図される。
【０１５１】
コンピュータは、汎用コンピュータであってよい。コンピュータは、例えば、組込型コンピュータ、ラップトップもしくはデスクトップコンピュータなどのパーソナルコンピュータ、モバイルデバイス、またはソフトウェアを駆動すること、好適な制御コマンドを発すること、および／もしくは情報をリアルタイムで記録することが可能な別種のコンピュータであってよい。コンピュータは、情報を機器のオペレータに報告する（例えば、取得した画像を表示する）ためのディスプレイ、オペレータに情報およびコマンドを入力することを可能にするためのキーボード、ならびに／またはシステムによって作製された画像もしくは測定値のプリントアウトもしくは永続的な記録を可能にし、結果を印刷するためのプリンタを含んでいてもよい。ある特定の実施形態では、キーボードで入力されたいくつかのコマンドにより、ユーザがある特定のデータ処理タスクを実施することが可能になる。ある特定の実施形態では、データの取得およびデータ処理は自動化され、システムの初期化後にユーザによる入力がほとんどまたは全く必要とされない。
【０１５２】
本明細書に記載する実施形態を、バックエンドコンポーネント（例えば、データサーバとして）、またはミドルウェアコンポーネント（例えば、アプリケーションサーバ）、またはフロントエンドコンポーネント（例えば、ユーザが本明細書に記載するシステムおよび方法の実装とやりとりを行うことが可能な、グラフィカルユーザインタフェースまたはウェブブラウザを有するクライアントコンピュータ）、またはこのようなバックエンドコンポーネント、ミドルウェアコンポーネント、もしくはフロントエンドコンポーネントの任意の組合せを含むコンピューティングシステムに実装することができる。システムのコンポーネントは、任意の形態またはデジタルデータ通信の媒体（例えば、通信ネットワーク）によって相互接続することができる。通信ネットワークの例には、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、およびインターネットが含まれる。本明細書で利用される実施形態は、クラウドベースコンピューティングを利用することができる。
【実施例】
【０１５３】
例示
以下の実施例は、多層シリカの形成を制御することを可能にする新規の合成戦略によって可能となる、外科手術前の病期診断および計画、画像誘導外科手術、手術中における腫瘍の描写（肉眼的）および残余の単一腫瘍細胞検出（顕微鏡的）（いずれも１度の単回静脈内注射を伴う）を可能にする多様式（例えば、セラノスティクス用の）のナノ粒子の開発を実証するものである。
【０１５４】
（実施例１）
ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子の合成
金ナノスター形状の基材を、４℃で４０ｍＭアスコルビン酸に２０ｍＭ  ＨＡｕＣｌ４を速やかに加えることにより合成した。合成したままのアスコルベート安定化金ナノスター（およそ７５ｎｍ、１ｎＭ）を遠心分離（３，５００×ｇ、１５分）によって収集し、一夜透析した。透析した金ナノスターを、典型的なストーバー法によって、色素を埋め込んだシリカでコーティングした。簡潔に述べると、透析した金ナノスターをエタノールに加え、これに共鳴ラマン色素であるＴＥＯＳおよびアンモニアを加え、１時間反応させた。粒子を、遠心分離（３，５００×ｇ、１５分）によって単離し、エタノールで洗浄した。ＰＥＧ化を可能にするため、シリカ表面を、１％（ｖ／ｖ）ＭＰＴＭＳを含むエタノール中７２℃で１時間、シリカコーティングしたナノスターを加熱することによりスルフヒドリル基で修飾した。ナノスターをエタノールで洗浄してＭＰＴＭＳを除き、１％（ｗ／ｖ）メトキシ末端（ｍ）ＰＥＧ２０００−マレイミドを含む１０ｍＭ  ＭＥＳバッファー（ｐＨ７．１）中に再分散した。マレイミド−ｍＰＥＧ２０００を周囲条件で２時間、スルフヒドリル修飾したシリカ表面と反応させた。ＰＥＧ化した共鳴ラマン活性ナノスターを洗浄し、ろ過滅菌した１０ｍＭ  ＭＥＳバッファー（ｐＨ７．３）中に再分散し、４℃で貯蔵した後注射した。得られた粒子を図１に図示する。
【０１５５】
ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子は、以下で考察されるものを含めたいくつかの点で独特である。１）世界中で報告されているあらゆる同様の粒子の中で最高の検出感度を有する。２）「増強された浸透性および保持」（ＥＰＲ）効果に頼り、その表面上に特定の標的化モイエティを必要とせずに腫瘍を可視化することができる。３）明快な特異性で検出できる、独特な「フィンガープリント」ラマンスペクトルを有する。４）全身３Ｄ画像化法を、腫瘍の辺縁を最適に同定するための超高感度の検出方法と組み合わせるものである。５）腫瘍内に安定に捕捉され、そのため手術前の病期診断および１回の単一静脈内注射での手術中の切除が可能になる。６）非常に似通った金−シリカベースの粒子の厳密な毒性評価により、これらはｉｎ  ｖｉｖｏで安全であることが見出されている。
【０１５６】
（実施例２）
特徴付け
超高感度：
図２に示す通り、実施例１において合成したＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ；ＪＥＯＬ  １２００ＥＸ、ＵＳＡ）によって特徴付け、サイズ分布および濃度をナノ粒子トラッキング分析（ＮＴＡ；Ｎａｎｏｓｉｇｈｔ、ＵＫ）によって決定した。等モル量の粒子のラマン活性を、３００ｍＷ  ７８５ｎｍ（近ＩＲ）ダイオードレーザー、およびスペクトル分解能１．０７ｃｍ−１用の１インチ電荷結合素子検出器を装着したＲｅｎｉｓｈａｗ  ＩｎＶＩＡラマン顕微鏡上で決定した。ラマンスペクトルを、ＷｉＲＥ３．４ソフトウエア（Ｒｅｎｉｓｈａｗ、ＵＫ）で分析した。
【０１５７】
ナノ粒子トラッキング分析（ＮＴＡ）：
図３に示す通り、水中の１ｐＭの粒子のサイズ分布をＮＴＡにより決定する。
【０１５８】
（実施例３）
動物実験
図４〜１０に関して、腫瘍担持マウス（脱分化脂肪肉腫モデル、ＰｙＭＴ−ＭＭＴＶ（ｆｖｂ）トランスジェニック乳がんモデル、Ｈｉ−ＭＹＣトランスジェニック前立腺がんモデル、ＲＣＡＳ／ＴＶ−ａトランスジェニックグリオーマモデル）に、実施例１で合成した２．５ｎＭ  ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子１５０ｕＬを注射した。１８時間以降に動物を屠殺し、上記に記載したシステム上でラマン活性に対してスキャニングした。腫瘍、器官、およびリンパ節を収集し、さらにｅｘ  ｖｉｖｏ画像化にかけ、引き続きワックス包埋した。包埋した組織を組織検査用に処理した（Ｈ＆Ｅ染色、腫瘍マーカー染色、マクロファージ染色）。
【０１５９】
ｉｎ  ｖｉｖｏ−ｅｘ  ｖｉｖｏ多様式ＭＲＩ−ラマン組織学の相関：
下記で考察した実験結果によって確認されたように、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子が、３つの異なる異種移植片マウス肉腫モデルにおいて、確実に、かつ顕微鏡的な正確さで、腫瘍の存在を描写することができる（１モデルあたりｎ＝５）。これらのマウスモデルに埋め込んだ細胞は、実際のヒト腫瘍に由来するものである。マウスモデル＃１は、脱分化脂肪肉腫モデルであり、マウスモデル＃２は粘液線維肉腫モデルであり、マウスモデル＃３は多形性悪性線維性組織球腫（ＦＭＨ）モデルであった。３つのモデルは全て、原発腫瘍周辺に局所腫瘍浸潤および衛星微小転移を生成することが知られている。モデル＃２および＃３は、肺および骨に転移を生成することも知られており、本明細書で考察する実施形態がこれら遠位の転移を検出する能力もまた評価した。腫瘍担持マウスにＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子（１５０μｌ、５ｎＭ）を静脈内注射し、２４時間後にＭＲＩを行い、次いで動物を屠殺し、マクロトームを使用して全身の組織学的切断を行い（ＭＲＩと同じ切片の厚さ）、次いでこれらの切片をラマン顕微鏡（Ｒｅｎｉｓｈａｗ）で画像化し、最後に同じ切片を組織学的に処理した（Ｈ＆Ｅ染色、腫瘍マーカー染色、マクロファージ染色）。これにより、この多様式のＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子法の精度を評価すること、ならびに同じ切片に対して、ラマンシグナルをＭＲＩシグナルおよび組織学によって証明された腫瘍細胞の存在と比較することができるようになった。
【０１６０】
マウスにおける体内分布および用量設定試験：
ＰＥＴトレーサー（ジルコニウム−８９、８９Ｚｒ）を標識したＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子を使用して、ｉｎ  ｖｉｖｏのＰＥＴ−ＣＴ試験を行う。ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子の８９Ｚｒでの標識化を、ＭＳＫＣＣのＬｅｗｉｓ研究所との共同研究で行う。８９Ｚｒ−ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子を、担肉腫マウスに静脈内注射し（上記の各腫瘍タイプに対してｎ＝３）、動的ＰＥＴ−ＣＴ画像化法（dynamic  PET-CT  imaging）を、０、１、２、４、８、１２、１８、２４、４８時間、５日、７日、１０日、および１４日に行う。ＰＥＴデータにより、Ａ）目的３に使用する粒子投与量を計算するための、腫瘍内のＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子の正確な濃度、ならびにＢ）ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子の腫瘍内蓄積およびＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子の保持の動力学の決定が提供される。
【０１６１】
骨肉腫を有するイヌにおけるラマン−ガイド肉腫手術の試験：
ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子および手持ち式のラマン検出器を使用して、大型動物における肉腫を切除することができる。手持ち式スキャナーは、近赤外（７８５ｎｍ）における同じ波長を有するレーザーおよび３００ｍＷの同じレーザー出力を使用するなど、Ｒｅｎｉｓｈａｗベンチトップラマン顕微鏡に非常に似通った規格を有する。手持ち式の粒子は、目的の組織に対して直接保持することができ、本明細書の一部の実施形態に従って記載されるＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子を検出すると音（または、好みにより、光信号）で示してくれる。
【０１６２】
この目的を、マンハッタン６２ｎｄ  Ｓｔｒｅｅｔにある、Ａｎｉｍａｌ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｃｅｎｔｅｒ（ＡＭＣ）（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｍｃｎｙ．ｏｒｇ）との共同研究で行う。この動物クリニックは、日常的に動物に対して肉腫の手術を含めた外科手術を行う、高度に専門化された施設である。イヌにおける骨肉腫の発生率は高い。
【０１６３】
ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子を、イヌ（ｎ＝１０）に静脈内投与する。２４時間後、動物をイソフルラン麻酔剤で麻酔する。動物に無菌の準備をした後、腫瘍を外科的に曝露し、外科医が裸眼で明確に同定することができる腫瘍のバルクを切除する。切除が腫瘍の辺縁に近づいて進行したら、手持ち式ラマン粒子を使用して残余の腫瘍の存在を検証し、手術台で局所微小転移の存在を探す。ＳＥ（Ｒ）ＲＳ粒子が依然として存在すれば、ラマンスキャナーは外科医に「ビー」という音で通知する（図１１を参照されたい）。次いで、ラマン陽性の病巣を全て切除するまで切除を続け、切除した組織標本を病理学的評価に送る（組織学および腫瘍マーカー）。
【０１６４】
（実施例４）
シリカコーティングした粒子の合成
一部の実施形態では、それだけには限定されないが、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ−および／または光音響活性色素などのドーパント実体を、基材から例えば最大１０ｎｍまで伸長する第１の縮合層中に配置することができる。５ｎｍの厚さを有する第２の「バッファー」縮合層を、第１のドープされた縮合層の上に積層することができる。それだけには限定されないが、（近赤外）蛍光染料がドープされた第３の縮合層を第２の層に積層し、これにより、基材から、１５ｎｍから例えば最大で１００ｎｍまで伸長させることができる。この実施例は、複数の層の層厚の正確な制御を可能にする本明細書に記載する方法によって、各ドーパント実体の増強をいかに最適化できるかを例証するものである。例えば、これにより、（近赤外）蛍光染料が基材にあまりにも近く位置している場合に起こる蛍光のクエンチング、およびラマン色素が基材からあまりにも遠くに位置する場合のラマン増強の低減などの、望ましくない効果を防ぐ。
【０１６５】
実施例１と同様に、当技術分野において公知のように、金基材を、４℃でアスコルビン酸にＨＡｕＣｌ４を速やかに加えることにより合成した。合成したままのアスコルベート安定化金基材を遠心分離によって収集し、一夜透析した。透析した金基材を、典型的なストーバー法によって、色素を埋め込んだシリカでコーティングした。簡潔に述べると、透析した金基材をエタノールに加え、これに共鳴ラマン色素であるＴＥＯＳ、アンモニアおよびＤＩ水を加え、１時間未満反応させた。粒子を、遠心分離（３，５００×ｇ、１５分）によって単離し、エタノールで洗浄した。粒子の調製の模式図を、図１５に示す。
【０１６６】
ストーバー合成の間、様々な量のＤＩ水を使用して、一連のシリカでコーティングされた粒子を調製した。図１４を参照すると、調節可能な極薄のシリカシェルが実証された。水含有量を調整することによってシリカシェルの厚さを正確に調節することができ、これにより、本開示による複数のドーパント実体の組込みが可能になる。
【０１６７】
シリカ層でコーティングされた粒子を、ストーバー合成を繰り返すことにより、他のシリカ層でさらにコーティングすることができる。
【０１６８】
例示の粒子を図１６に図示する。第１の層は、表面増強共鳴ラマン散乱（ＳＥＲＲＳ）層であり、第２の層は、ＳＥＲＲＳ層を第３の近赤外（ＮＩＲ）蛍光層から隔てる「バッファー」層である。挿入図は、透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ；スケールバー＝２０ｎｍ）によって画像化された実際の積層を示す。
【０１６９】
（実施例５）
光学的特徴付け
この実施例で使用した例示の粒子を、実施例４で記載したように合成した。図１７は、近赤外（ＮＩＲ）蛍光層の追加が、いかにＳＥＲＲＳ粒子の（ＮＩＲ）蛍光特性を著しく増加させるかを実証している。これにより、手術台におけるバルク腫瘍の肉眼的描写のためにこれらの多層粒子を使用することが可能になる。
【０１７０】
図１８に示すように、ＳＥＲＲＳ層からのシグナル強度（緑）は、多様式の粒子（中間）のラマンスペクトル（マゼンタ）によって示される（近赤外）蛍光層（赤）の追加によって影響を受けない。ラマンは顕微鏡的な病巣を検出するために使用することができるので、このナノ粒子を使用して、バルク腫瘍の切除後に手術台で残余の顕微鏡的な腫瘍沈着物を識別することができる。
【０１７１】
図１９は、乳がんマウスモデル（ＰｙＭＴ）における静脈内注射の２４時間後での多様式の多層ＳＥＲＳおよび蛍光ナノ粒子のｉｎ  ｖｉｖｏ実験を示し、これは、腫瘍が両方のモダリティによって可視化されていることを示している。
【０１７２】
他の実施形態および同等物
当業者であれば、ルーチンの実験を使用するだけで、本明細書に記載する本発明の特定の実施形態の多くの同等物を認識し、または確認することができよう。本発明の範囲は、上記の記載／明細書に限定することを意図するものではなく、むしろ以下の特許請求の範囲に記載するものである。
【図１】
0006465811.tif 000002
【図２】
0006465811.tif 000003
【図３】
0006465811.tif 000004
【図４】
0006465811.tif 000005
【図５】
0006465811.tif 000006
【図６】
0006465811.tif 000007
【図７】
0006465811.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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