(57)【要約】本開示は、とりわけ、医療用画像化および／または治療用途で使用するための医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を調製するための新しい技術を提供する。提供される技術は、例えば、これらが、医療用同位体のユニバーサル結合剤（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート）結合を介した）として機能を果たす金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を利用して、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を提供することを含めた、医療用同位体を調製および利用するための以前に利用可能な選択肢と比較していくつかの利点を示す。意外にも、同じ金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を、伝統的なキレート化剤を使用することなく多種多様な異なる有用な医療用同位体を結合させる（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート化）結合）のに使用することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を調製する方法であって、前記方法は、
金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、金属カルコゲンナノ粒子（例えば、亜鉛カルコゲン）、メタロイドカルコゲンナノ粒子（例えば、シリカ）、金属（メタロイド）カルコゲンコート金属ナノ粒子（例えば、シリカコート金ナノ粒子））；および
医療用同位体（例えば、ＰＥＴ活性放射性同位体（例えば、ガリウム−６６、ガリウム−６８、ジルコニウム−８９、銅−６４など）、ＳＰＥＣＴ活性放射性同位体（例えば、テクネチウム−９９ｍ、インジウム−１１１など）、ＭＲＩ活性金属（例えば、ガドリニウム、マンガン）、治療用放射性同位体（例えば、ビスマス−２１３、アクチニウム−２２５など））
を含むか、またはこれらからなる反応混合物を提供するステップと、
前記医療用同位体が、前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子と結合し（例えば、共有結合的または非共有結合的に）、それによってそれを標識するのに十分な条件下で、かつ時間にわたって前記反応混合物を維持するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を単離するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を単離するステップが、前記反応混合物を遠心分離することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を単離するステップが、前記反応混合物を濾過することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
単離された前記医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を注入流体中に分散させる（例えば、超音波処理によって）ことをさらに含む、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記条件が、２５℃に等しい、またはそれ超の温度に前記反応混合物を加熱することを含む、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記条件が、４５℃から８０℃の間の温度に前記反応混合物を加熱することを含む、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記条件が、９５℃に等しい、またはそれ超の温度に前記反応混合物を加熱することを含む、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記時間が、５から１２０分の間である、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子をｉｎ  ｖｉｖｏで被験体に投与することをさらに含む、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子の完全性が、前記標識手順によって影響されない、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、蛍光剤をドープされている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、金属または半金属をドープされている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、非金属をドープされている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、蛍光剤、金属、半金属、および非金属からなるリストから選択される少なくとも２種の材料の組合せをドープされている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子と前記医療用同位体との間の結合が、共有結合性である、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子と前記医療用同位体との間の結合が、非共有結合性である、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子と前記医療用同位体との間の結合が、キレート結合を介している、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、２〜１０００ｎｍの間の最長寸法を有する、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
画像化または治療剤のための医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤を生成するためのキットであって、前記キットは、
金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、金属カルコゲンナノ粒子（例えば、亜鉛カルコゲン）、メタロイドカルコゲンナノ粒子（例えば、シリカ）、金属（メタロイド）カルコゲンコート金属ナノ粒子（例えば、シリカコート金ナノ粒子））を含み、
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、高温（例えば、２５℃に等しい、またはそれ超）に曝露されたとき、これらが複数の異なる医療用同位体のうちの任意のものと結合する（例えば、それと共有結合または非共有結合を形成する）ことを特徴とする、キット。
【請求項２１】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を、前記複数の異なる医療用同位体のうちの任意のものと組み合わせるための試薬をさらに含む、請求項２０に記載のキット。
【請求項２２】
緩衝液および／または注入流体をさらに含む、請求項２０から２１のいずれか一項に記載のキット。
【請求項２３】
前記医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤を被験体に投与するためのデバイスをさらに含む、請求項２０から２２のいずれか一項に記載のキット。
【請求項２４】
前記デバイスがシリンジである、請求項２３に記載のキット。
【請求項２５】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、シリカであるか、またはそれを含む、請求項２０から２４のいずれか一項に記載のキット。
【請求項２６】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、蛍光剤をドープされている、請求項２０から２４のいずれか一項に記載のキット。
【請求項２７】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、金属をドープされている、請求項２０から２４のいずれか一項に記載のキット。
【請求項２８】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、半金属をドープされている、請求項２０から２４のいずれか一項に記載のキット。
【請求項２９】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、非金属をドープされている、請求項２０から２４のいずれか一項に記載のキット。
【請求項３０】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、蛍光剤、金属、半金属、または非金属のうちの少なくとも２種を含む材料の組合せをドープされている、請求項２０から２４のいずれか一項に記載のキット。
【請求項３１】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、０．２〜２ｎｍの間の多孔度を有する、請求項２０から３０のいずれか一項に記載のキット。
【請求項３２】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、２〜５０ｎｍの間の多孔度を有する、請求項２０から３０のいずれか一項に記載のキット。
【請求項３３】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、５０〜１００ｎｍの間の多孔度を有する、請求項２０から３０のいずれか一項に記載のキット。
【請求項３４】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が生分解性である、請求項２０から３３のいずれか一項に記載のキット。
【請求項３５】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、２〜１０００ｎｍの間の最長寸法を有する、請求項２０から３４のいずれか一項に記載のキット。
【請求項３６】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、共有結合を介して前記複数の異なる医療用同位体のうちの任意のものと結合する、請求項２０から３５のいずれか一項に記載のキット。
【請求項３７】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、非共有結合を介して前記複数の異なる医療用同位体のうちの任意のものと結合する、請求項２０から３５のいずれか一項に記載のキット。
【請求項３８】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、キレート結合を介して前記複数の異なる医療用同位体のうちの任意のものと結合する、請求項３７に記載のキット。
【請求項３９】
医療用同位体に結合した（例えば、共有結合または非共有結合を介して）０．２〜２ｎｍの間の多孔度を有する金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、金属カルコゲンナノ粒子（例えば、硫化亜鉛）、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、シリカ）、金属（メタロイド）カルコゲンコート金属ナノ粒子（例えば、シリカコート金ナノ粒子））
を含む医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子剤であって、
前記医療用同位体標識ナノ粒子剤が、少なくとも３時間にわたってｉｎ  ｖｉｖｏで安定であることを特徴とする、医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子剤。
【請求項４０】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、シリカであるか、またはそれを含む、請求項３９に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤。
【請求項４１】
肝臓、脾臓、腫瘍、リンパ節、炎症、または感染中に局在化することを特徴とする、請求項３９に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤。
【請求項４２】
前記医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤が生分解性である、請求項３９に記載の医療用同位体標識ナノ粒子剤。
【請求項４３】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、フルオロフォアをドープされている、請求項３９から４２のいずれか一項に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤。
【請求項４４】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、蛍光剤、金属、半金属、および非金属からなるリストから選択される少なくとも１種の材料をドープされている、請求項３９から４２のいずれか一項に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤。
【請求項４５】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、蛍光剤、金属、半金属、および非金属からなるリストから選択される少なくとも２種の材料をドープされている、請求項３９から４２のいずれか一項に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤。
【請求項４６】
少なくとも１種の標的化部分／剤を含むことを特徴とする、請求項３９から４５のいずれか一項に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤。
【請求項４７】
前記標的化部分が、抗体、ペプチド、アプタマー、低分子標的化剤、およびこれらの任意の組合せを含むリストから選択される少なくとも１種の作用物質を含む、請求項４６に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤。
【請求項４８】
少なくとも１種のクリック試薬を含むことを特徴とする、請求項３９から４５のいずれか一項に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤。
【請求項４９】
前記クリック試薬が、アルキン、アジド、シクロオクチン（例えば、（スルホ−）ジベンゾシクロオクチン、（１Ｒ，８Ｓ，９ｓ）−ビシクロ［６．１．０］ノナ−４−イン−９−イル（ＢＣＮ）、（Ｅ）−シクロオクチン、ＴＣＯなど）、イソニトリル、ケトン、ニトロン、オキシム、クアドリシクラン、およびテトラジンを含むリストから選択される少なくとも１種の作用物質を含む、請求項４８に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤。
【請求項５０】
前記標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、前臨床研究、生物医学画像化、療法、術中画像化、および／または手術の準備／計画のために使用されることを特徴とする、請求項３９から４９のいずれか一項に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤。
【請求項５１】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、共有結合を介して前記医療用同位体に結合していることを特徴とする、請求項３９から５０のいずれか一項に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤。
【請求項５２】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、非共有結合を介して前記医療用同位体に結合していることを特徴とする、請求項３９から５０のいずれか一項に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤。
【請求項５３】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、キレート結合を介して前記医療用同位体に結合していることを特徴とする、請求項３９から５０のいずれか一項に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤。
【請求項５４】
医療用同位体に結合した（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート）結合を介して）２〜５０ｎｍの間、または５０〜１０００ｎｍの間の多孔度を有する金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、金属カルコゲンナノ粒子（例えば、硫化亜鉛）、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、シリカ）、金属（メタロイド）カルコゲンコート金属ナノ粒子（例えば、シリカコート金ナノ粒子））
を含む医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子剤であって、
前記医療用同位体標識ナノ粒子剤が、少なくとも３時間にわたってｉｎ  ｖｉｖｏで安定であることを特徴とする、医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子剤。
【請求項５５】
医療用同位体に結合した（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート）結合を介して）０．２〜２ｎｍの間、２〜５０ｎｍ、または５０〜１０００ｎｍの間の多孔度を有する金属（メタロイド）カルコゲン微粒子（例えば、金属カルコゲン微粒子（例えば、硫化亜鉛）、金属（メタロイド）カルコゲン微粒子（例えば、シリカ）、金属（メタロイド）カルコゲンコート金属微粒子（例えば、シリカコート金微粒子））
を含む医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）微粒子剤であって、
前記医療用同位体標識微粒子剤が、少なくとも３時間にわたってｉｎ  ｖｉｖｏで安定であることを特徴とする、医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）微粒子剤。
【請求項５６】
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、１μｍから１００μｍの間の最長寸法を有する、請求項５５に記載の医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）微粒子剤。
【請求項５７】
バイオ直交性クリック反応を行う方法であって、前記方法は、
第１のクリック試薬（例えば、シクロオクチン）にコンジュゲートした標的化部分（例えば、抗体ペプチドなど）を被験体に投与する（例えば、注射する）ステップと、
医療用同位体に結合した（例えば、共有結合または非共有結合を介して）金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、シリカナノ粒子、シリカコート金属ナノ粒子）
を含む医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子剤を被験体に投与する（例えば、前記標的化部分がその標的に向かい、結合することを可能にするのに十分な時間、例えば、注射する）ステップとを含み、ここで
前記医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子剤は、少なくとも３時間にわたってｉｎ  ｖｉｖｏで安定であることを特徴とし、前記第１のクリック試薬に選択的に結合するための少なくとも１種の第２のクリック試薬（例えば、アジド）を含む、方法。
【請求項５８】
医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を調製する方法であって、前記方法は、
少なくとも１種の表面増強（共鳴）ラマン散乱（ＳＥ（Ｒ）ＲＳ）活性剤を含む金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、金属カルコゲンナノ粒子（例えば、亜鉛カルコゲン）、メタロイドカルコゲンナノ粒子（例えば、シリカ）、金属（メタロイド）カルコゲンコート金属ナノ粒子（例えば、シリカコート金ナノ粒子））；および
医療用同位体（例えば、ＰＥＴ活性放射性同位体（例えば、ガリウム−６６、ガリウム−６８、ジルコニウム−８９、銅−６４など）、ＳＰＥＣＴ活性放射性同位体（例えば、テクネチウム−９９ｍ、インジウム−１１１など）、ＭＲＩ活性金属（例えば、ガドリニウム、マンガン）、治療用放射性同位体（例えば、ビスマス−２１３、アクチニウム−２２５など））
を含むか、またはこれらからなる反応混合物を提供するステップと、
前記医療用同位体が前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子と結合し（例えば、共有結合的または非共有結合的に）、それによってそれを標識するのに十分な条件下で、かつ時間にわたって前記反応混合物を維持するステップと
を含む、方法。
【請求項５９】
請求項５８に記載の方法によって調製された医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子の収集物を被験体に投与するステップを含む、方法。
【請求項５９】
画像化または治療剤のための医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤を生成するためのキットであって、前記キットは、
少なくとも１種の表面増強（共鳴）ラマン散乱（ＳＥ（Ｒ）ＲＳ）活性剤を含む金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、金属カルコゲンナノ粒子（例えば、亜鉛カルコゲン）、メタロイドカルコゲンナノ粒子（例えば、シリカ）、金属（メタロイド）カルコゲンコート金属ナノ粒子（例えば、シリカコート金ナノ粒子））を含み、
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、高温（例えば、２５℃に等しい、またはそれ超）に曝露されたとき、これらが複数の異なる医療用同位体のうちの任意のものと結合する（例えば、それと共有結合または非共有結合を形成する）ことを特徴とする、キット。
【請求項６０】
医療用同位体に結合した（例えば、共有結合または非共有結合を介して）０．２〜２ｎｍの間の多孔度を有する金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、金属カルコゲンナノ粒子（例えば、硫化亜鉛）、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、シリカ）、金属（メタロイド）カルコゲンコート金属ナノ粒子（例えば、シリカコート金ナノ粒子））
を含む医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子であって、
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、少なくとも１種の表面増強（共鳴）ラマン散乱（ＳＥ（Ｒ）ＲＳ）活性剤（例えば、ナノ粒子コア上またはナノ粒子コア内、キャッピング剤実体上またはキャッピング剤実体の間、封入剤層上または封入剤層内、およびこれらの組合せからなる群より選択される場所に分布した）を含み、
前記金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、前記医療用同位体標識ナノ粒子が、少なくとも３時間にわたってｉｎ  ｖｉｖｏで安定であることを特徴とする、医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子。
【請求項６１】
ＰＥＴ活性放射性同位体（例えば、ガリウム−６６、ガリウム−６８、ジルコニウム−８９、銅−６４など）、ＳＰＥＣＴ活性放射性同位体（例えば、テクネチウム−９９ｍ、インジウム−１１１など）、ＭＲＩ活性金属（例えば、ガドリニウム、マンガン）、および治療用放射性同位体（例えば、ビスマス−２１３、アクチニウム−２２５など）からなる群より選択される様々な異なる医療用同位体と結合する親和性を有する、請求項６０に記載の医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子。
【請求項６２】
請求項６０に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を被験体に投与するステップを含む、方法。
【請求項６３】
前記投与するステップが、固形腫瘍に局在化するように前記医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子をある場所に投与することを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
局在化した前記医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子剤を画像化するステップをさらに含む、請求項６３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
この出願は、２０１４年７月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／０３０，００５号（これは、参考として本明細書に全体が援用される）に対する優先権およびその利益を主張する。
【０００２】
政府の支援
この発明は、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈによって付与されたＮＩＨ／ＮＣＩ  Ｋ０８  ＣＡ１６３９６１およびＲ０１  ＥＢ０１４９４４−０１の下、政府の支援を受けてなされた。政府は、本発明に一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
多種多様な医療用同位体について、医療用画像化および／または治療用途における使用が見出される。このような作用物質を利用するための改善された技術の開発についての継続した必要性が存在する。放射性医療用同位体または治療用医療用同位体、例えば、放射標識ナノ粒子の有効な使用を促進する技術の開発についての特定の必要性が存在する。
【０００４】
ナノ粒子放射標識への伝統的な手法は、典型的には、特定の放射性同位体についてカスタマイズされており、特定の放射性同位体と結合する低分子キレート化剤の表面官能化を介したナノ粒子の放射標識を達成している。このような伝統的な手法は、分子キレーター研究において既に確立された標識プロトコールの利用を可能にするが、いくつかの不利な点がある。異なる同位体の配位化学は、非常に多種多様であるので、互換的に多くの放射性同位体と有効に結合することができる分子キレーターは存在しない。したがって、所与の放射性トレーサーについて、適切なキレーターの選択および適切なキレーターを用いた粒子修飾は、非常に困難であり得、または不可能なことさえある。同位体が放射標識中に安定にキレート化されても、ｉｎ  ｖｉｖｏでのナノ粒子の導入は、新しい課題のセットを提示する。内因性タンパク質によるトランスキレート化（ｔｒａｎｓｃｈｅｌａｔｉｏｎ）または表面結合分子キレーターの脱離がナノ粒子のその放射標識を剥がし得、真の生体内分布を反映しない画像を生じる。他にも課題はいくつもあるが、伝統的な手法は、多くの種のための一般的なプラットフォームではなく、特定の同位体に制限されたままである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、医療用同位体に適用可能な広く有用な技術、および様々な場面でのこれらの使用を提供する。とりわけ、本発明は、これらの医療用同位体の広範な研究および使用に対する１つの主要なハードルが、それぞれの特定の医療用同位体と働く特異的な結合剤（例えば、キレーター）を設計する必要があったことを認めることを含めた、このような医療用同位体を利用する伝統的な手法における課題の源を特定する。本開示は、標識ナノ粒子の生成および／または使用においてキレーターを必要としない技術の望ましいものであることを認める。例えば、キレーターを含まない（または実質的に含まない）ナノ粒子組成物が、様々な全身画像化および治療用途にとって非常に望ましい。放射標識ナノ粒子は、核画像化およびナノ腫瘍学コミュニティにとって大きな関心事である。慣例的な分子キレーターは、多種多様な放射性同位体と結合するのに有効であると証明されたナノ粒子基材が存在しない場合、特異性の問題が生じる。
【０００６】
本発明は、ある特定の金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子システムが、多種多様な医療用同位体とともに手軽に使用するのにユニークに適応できるという洞察をもたらす。本発明は、一部の実施形態では、キレーターを必要としない放射標識（例えば、「キレーターフリー」放射標識）のための一般的な基材として使用することができるナノ粒子（例えば、非晶質シリカナノ粒子）を提供する。一部の実施形態では、ナノ粒子は、追加の選択的なキレート化分子なしで多種多様な放射性同位体と本質的に結合することができる。本明細書に含まれるいくつかの教示は、開示されるナノ粒子（例えば、非晶質シリカナノ粒子）の、高い放射化学的収率（ｒａｄｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｙｉｅｌｄ）を伴って様々な酸化状態の複数の医学的に関連する同位体と結合する能力を実証する。一部の実施形態では、ナノ粒子は、毎回異なるキレーターで個々に修飾されることなく、複数の用途のために放射標識され得る。
【０００７】
さらに、本明細書に記載のナノ粒子（例えば、本質的に標識されたシリカナノ粒子）は、リンパ節の追跡において優れたｉｎ  ｖｉｖｏ安定性および有効性を実証する。
【０００８】
さらに、本発明は、このような金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を、医療用同位体特異的キレート化剤を必要とすることなく医療用同位体にカップリングする（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート）結合を介して）ための特定の技術を提供し、これらの広い適用性を実証する。一部の実施形態では、提供されるシステムおよび／または方法論は、単純、効率的、有効、迅速、および／または安価である。さらに、本明細書に含まれる教示は、同じ金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、一連の医療用同位体と有効に結合することができ、さらに、単純な処理ステップのみがこのような結合を達成するのに要求されるという認識を具現化する一般的なプラットフォームストラテジーをもたらす。
【０００９】
広い意味において、本発明は、医療用同位体を利用する伝統的なキレート化手法から生じる様々な課題の源を特定する。これらの伝統的なキレート化手法は、典型的には、特定の医療用同位体用に特別に仕立てられた分子キレート化剤の個別化された楽ではない設計に焦点を当てる。とりわけ、本発明は、このような手法が、典型的には、医療用同位体を明確なサイズ（使用される具体的な医療用同位体のイオン半径に依存する）の特定の（低）分子「ケージ」にはめることを必要とするため、任意の所与のキレーターとともに利用することができる医療用同位体のタイプが大幅に限定されてしまうことを認識する。
【００１０】
さらに、本発明は、ある特定の伝統的な医療用同位体キレート化システムの課題の源が、伝統的なキレーター（特に、低分子キレーター）は、がん内に自然に蓄積せず、かつ／またはｉｎ  ｖｉｖｏで目的の部位から急速なウォッシュアウトを被るので、これらが別々のキレート化および標的化成分を必要とするという点にあることを特定する。
【００１１】
本発明は、対照的に、多種多様な異なる医療用同位体（例えば、（放射性）金属、半金属、および非金属原子またはイオン）を、これらをｉｎ  ｖｉｖｏで使用することができるように結合させる（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート化）相互作用、安定な隔離など）ためのプラットフォーム技術を提供する。とりわけ、本発明は、様々な異なる医療用同位体のうちの任意のものと結合することができる（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート化）相互作用、隔離など）有用な金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を特定し、このような結合（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート化）相互作用、隔離などを介した）を達成するための単純な方法論を提供し、結合複合体の精製を達成するための単純な方法論を提供し、これらの試薬、キット、方法、および使用も提供する。
【００１２】
一部の実施形態では、本発明は、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、患者の体内の所望の処置または画像化の部位（複数可）中に安定に蓄積および残存するように、医療用同位体の広いライブラリーを結合させる（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート化）相互作用、隔離などを介して）ためのプラットフォームを提供する。
【００１３】
一部の実施形態では、本発明は、本明細書に記載の方法論に従って調製される医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を提供する。一部の実施形態では、本発明は、伝統的なキレート化剤を使用することなく調製される医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を提供する。一部の実施形態では、本発明は、標的化の有無にかかわらずがんに向かう全身画像化剤または治療剤を手軽に生成するためのモジュラーキットを提供する。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、放射性同位体および／または他の医療用画像化用同位体および／または治療用同位体を安定に組込み、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子内の高密度な交互する金属（メタロイド）カルコゲンネットワーク（例えば、−酸素−ケイ素−酸素−ケイ素−、または硫黄−亜鉛−硫黄−亜鉛−など）の内部に同位体を共有結合的または非共有結合的に（例えば、それだけに限らないが、キレート結合を介して）結合させるユニバーサル結合剤として使用される。
【００１４】
一部の実施形態では、本発明は、医療用同位体（例えば、ＰＥＴ活性放射性同位体、ＳＰＥＣＴ活性放射性同位体、ＭＲＩ活性材料；および治療用放射性同位体など）のためのユニバーサル結合剤（例えば、共有結合、非共有結合性（例えば、キレート）結合などを介した）として２〜１０００ｎｍの間の最長寸法を有する金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、シリカ、チタニア、硫化亜鉛などを含む）を使用することに関する。
【００１５】
一部の実施形態では、本発明は、医療用同位体（例えば、ＰＥＴ活性放射性同位体、ＳＰＥＣＴ活性放射性同位体、ＭＲＩ活性材料；および治療用放射性同位体など）のためのユニバーサル結合剤（例えば、共有結合、非共有結合性（例えば、キレート）結合などを介した）として１μｍ〜１００μｍの間の最長寸法を有する金属（メタロイド）カルコゲン微粒子（例えば、シリカ、チタニア、硫化亜鉛などを含む）を使用することに関する。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲン微粒子は、患者への経口投与に特に有用である。
【００１６】
伝統的に、これらの医療用同位体は、伝統的な低分子キレート化剤（例えば、ＤＴＰＡ、ＤＯＴＡ、ＮＯＴＡ、ＤＦＯなど）によってキレート化されることが必要であった。しかし、各医療用同位体は、典型的には、異なる原子半径および／またはイオン半径を有するので、異なるキレート化剤が各異なる医療用同位体に要求されると以前に考えられていた。さらに、キレート化された医療用同位体は、伝統的に、クロマトグラフィー（例えば、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）、またはサイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）など）によって遊離医療用同位体から精製されなければならなかった。
【００１７】
本発明は、医療用同位体／金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子分散物を２５℃またはそれ超の温度（例えば、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、７０℃超など）に加熱し、次いで医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（または微粒子）を非結合／遊離医療用同位体から分離することによって（例えば、遠心分離、濾過、または他の適当な分離方法によって）、医療用同位体を金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、シリカナノ粒子）または金属（メタロイド）カルコゲン微粒子に迅速に（例えば、５分に等しいまたはそれ超の時間、例えば、５分、３０分、６０分、５〜６０分以内など）、かつ直接（すなわち、いかなる追加の低分子キレーターも使用することなく）結合させるための方法、キット、およびシステムを提供する。一部の実施形態では、次いでペレット化された標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（または微粒子）を注入流体中に再分散させることができ、（前）臨床用途（例えば、静脈内注射、皮下注射、医療用画像化、および／または療法など）に直ちに使用することができる。
【００１８】
本明細書に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子および微粒子組成物は、任意の適切な用途において使用され得る。当業者は、本明細書を読むと、ある特定の提供される組成物がある特定の場面において特に有用であることを認めるであろう。しかし一例を挙げると、一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子ならびに微粒子組成物は、臨床および前臨床用途での使用、医療用および生物医学画像化技術（ＰＥＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ／ＭＲＩ、ＳＰＥＣＴ、ＳＰＥＣＴ／ＣＴ、チェレンコフ発光画像化（ＣＬＩ）、二次チェレンコフ誘導蛍光画像化（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｃｅｒｅｎｋｏｖ−ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）（ＳＣＩＦＩ）など）、ならびに様々ながんを含めた疾患の処置に特に適切であり得る。
【００１９】
一態様では、本発明は、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を調製する方法に関する。方法は、（１）（ｉ）金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、金属カルコゲンナノ粒子（例えば、硫化亜鉛）、メタロイドカルコゲンナノ粒子（例えば、シリカ）、メタロイドカルコゲンコート金属ナノ粒子（例えば、シリカコート金ナノ粒子））；および（ｉｉ）医療用同位体（例えば、ＰＥＴ活性放射性同位体（例えば、ガリウム−６６、ガリウム−６８、ジルコニウム−８９、銅−６４）、ＳＰＥＣＴ活性放射性同位体（例えば、テクネチウム−９９ｍ、インジウム−１１１）、ＭＲＩ活性金属（例えば、ガドリニウム、マンガン）、治療用放射性同位体（例えば、ビスマス−２１３、アクチニウム−２２５、ホウ素−１０））を含むか、またはこれらからなる反応混合物を提供するステップと、（２）医療用同位体が金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子と結合し、それによってそれを標識するのに十分な条件下で、かつ時間にわたって反応混合物を維持するステップとを含む。
【００２０】
一部の実施形態では、結合は、共有結合を介して達成される。一部の実施形態では、結合は、非共有結合を介して達成される。一部の実施形態では、非共有結合は、キレート結合である。
【００２１】
一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を調製する方法は、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を単離するステップも含む。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を単離するステップは、反応混合物を遠心分離することを含む。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を単離するステップは、反応混合物を濾過することを含む。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を単離するステップは、反応混合物を濾過することを含む。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を調製する方法は、単離された医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を注入流体中に分散させる（例えば、超音波処理によって）ことも含む。
【００２２】
一部の実施形態では、医療用同位体が金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子と結合し、それによってそれを標識するのに十分な条件は、反応混合物を２５℃に等しいまたはそれ超の温度に加熱することを含む。一部の実施形態では、医療用同位体が金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子と結合し、それによってそれを標識するのに十分な条件は、反応混合物を４５℃から８０℃の間の温度、例えば、約７０℃に加熱することを含む。一部の実施形態では、医療用同位体が金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子と結合し、それによってそれを標識するのに十分な条件は、反応混合物を９５℃に等しいまたはそれ超の温度に加熱することを含む。一部の実施形態では、医療用同位体が金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子と結合し、それによってそれを標識するのに十分な時間は、５〜３０分の間、５〜６０分の間、６０〜１２０分の間、または５〜１２０分の間である。
【００２３】
一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を調製する方法は、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子をｉｎ  ｖｉｖｏで被験体に投与することも含む。
【００２４】
一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子の完全性は、標識手順によって影響されない。
【００２５】
一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、蛍光剤をドープされている。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、金属をドープされている。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、半金属をドープされている。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、非金属をドープされている。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、蛍光剤、金属、半金属、および非金属を含むリストから選択される少なくとも２種の材料の組合せをドープされている。
【００２６】
さらなる態様では、本発明は、画像化または治療剤のための医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤を生成するためのキットに関する。キットは、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、金属カルコゲンナノ粒子（例えば、硫化亜鉛）、メタロイドナノ粒子（例えば、シリカ）、メタロイドカルコゲンコート金属ナノ粒子（例えば、シリカコート金ナノ粒子））を含む。金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、高温（例えば、２５℃に等しい、またはそれ超）に曝露されたとき、これらが複数の異なる医療用同位体のうちの任意のものと結合する（例えば、それと共有結合または非共有結合を形成する）ことを特徴とする。
【００２７】
一部の実施形態では、キットは、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を複数の異なる医療用同位体のうちの任意のものと組み合わせるための試薬をさらに含む。一部の実施形態では、キットは、緩衝液をさらに含む。一部の実施形態では、キットは、注入流体をさらに含む。一部の実施形態では、キットは、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤を被験体に投与するためのデバイスをさらに含む。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤を被験体に投与するためのデバイスは、シリンジである。
【００２８】
一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、シリカであるか、またはそれを含む。
【００２９】
一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、２〜１０００ｎｍの間の最長寸法を有する。
【００３０】
一部の実施形態では、医療用同位体は、ＰＥＴ活性放射性同位体であるか、またはそれを含む。一部の実施形態では、ＰＥＴ活性放射性同位体は、ガリウム−６６、ガリウム−５８、ジルコニウム−８９、および銅−６４であり、またはこれらを含む。一部の実施形態では、医療用同位体は、ＳＰＥＣＴ活性放射性同位体であるか、またはそれを含む。一部の実施形態では、ＳＰＥＣＴ活性放射性同位体は、テクネチウム−９９ｍ、インジウム−１１１であり、またはこれらを含む。一部の実施形態では、医療用同位体は、ＭＲＩ活性金属であるか、またはそれを含む。一部の実施形態では、ＭＲＩ活性金属は、ガドリニウムまたはマンガン塩であるか、またはそれを含む。一部の実施形態では、医療用同位体は、治療用放射性同位体であるか、またはそれを含む。一部の実施形態では、治療用放射性同位体は、ビスマス−２１３またはアクチニウム−２２５であるか、またはそれを含む。
【００３１】
一部の実施形態では、キット中に提供される金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、蛍光剤をドープされている。一部の実施形態では、キット中に提供される金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、金属をドープされている。一部の実施形態では、キット中に提供される金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、半金属をドープされている。一部の実施形態では、キット中に提供される金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、非金属をドープされている。一部の実施形態では、キット中に提供される金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、蛍光剤、金属、半金属、および非金属を含むリストから選択される少なくとも２種の材料の組合せをドープされている。
【００３２】
一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、０．２〜２ｎｍの多孔度（微多孔性（ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ））を有する。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、２〜５０ｎｍの多孔度（メソ多孔性（ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ））を有する。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、５０〜１０００ｎｍの多孔度（マクロ多孔性（ｍａｃｒｏｐｏｒｏｕｓ））を有する。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、生分解性である。
【００３３】
さらなる態様では、本発明は、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤に関する。医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤は、医療用同位体に結合し（例えば、共有結合または非共有結合を介して）、０．２〜２ｎｍの間の多孔度を有する金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、金属カルコゲンナノ粒子（例えば、硫化亜鉛）、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、シリカ）、メタロイドカルコゲンコート金属ナノ粒子（例えば、シリカコート金ナノ粒子））を含む。医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤は、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤が、少なくとも３時間にわたってｉｎ  ｖｉｖｏで安定であることを特徴とする。
【００３４】
一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、シリカであるか、またはそれを含む。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤は、それが所望の部位、例えば、肝臓、脾臓、腫瘍、リンパ節、炎症、または感染中に局在化することを特徴とする。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤は、生分解性である。
【００３５】
医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤は、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤が、少なくとも６時間、少なくとも８時間、少なくとも１２時間、または少なくとも２４時間にわたってｉｎ  ｖｉｖｏで安定であることを特徴とする。
【００３６】
一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、フルオロフォアをドープされている。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、金属をドープされている。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、半金属をドープされている。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、非金属をドープされている。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、蛍光剤、金属、半金属、および非金属を含むリストから選択される少なくとも２種の材料をドープされている。
【００３７】
一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、少なくとも１種の標的化部分／剤を含む。一部の実施形態では、標的化部分／剤は、抗体、ペプチド、アプタマー、低分子、およびこれらの任意の組合せを含むリストから選択される少なくとも１種の作用物質を含む。
【００３８】
一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、少なくとも１種のクリック試薬（ｃｌｉｃｋ  ｒｅａｇｅｎｔ）を含む。一部の実施形態では、クリック試薬は、それだけに限らないが、アルキン、アジド、シクロオクチン（例えば、（スルホ−）ジベンゾシクロオクチン、（１Ｒ，８Ｓ，９ｓ）−ビシクロ［６．１．０］ノナ−４−イン−９−イル（ＢＣＮ）、（Ｅ）−シクロオクチン、ＴＣＯなど）、イソニトリル、ケトン、ニトロン、オキシム、クアドリシクラン、およびテトラジンを含むリストから選択される少なくとも１種の作用物質を含む。
【００３９】
一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、共有結合を介して医療用同位体に結合している。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、非共有結合を介して医療用同位体に結合している。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、キレート結合を介して医療用同位体に結合している。
【００４０】
一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、前臨床研究のために使用される。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、生物医学画像化のために使用される。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、療法（例えば、がんの）のために使用される。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、術中画像化のために使用される。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、手術の準備および／または計画のために使用される。
【００４１】
さらなる態様では、本発明は、医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）微粒子剤に関する。医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）微粒子剤は、医療用同位体に結合した（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート）結合を介して）、０．２〜２ｎｍの間、２〜５０ｎｍ、または５０〜１０００ｎｍの間の多孔度を有する金属（メタロイド）カルコゲン微粒子（例えば、金属カルコゲン微粒子（例えば、硫化亜鉛）、金属（メタロイド）カルコゲン微粒子（例えば、シリカ）、金属（メタロイド）カルコゲンコート金属微粒子（例えば、シリカコート金微粒子））であって、医療用同位体標識微粒子剤は、少なくとも３時間にわたってｉｎ  ｖｉｖｏで安定であることを特徴とする、金属（メタロイド）カルコゲン微粒子を含む。
【００４２】
一部の実施形態では、カルコゲン金属（メタロイド）微粒子は、１μｍから１００μｍの間の最長寸法を有する。
【００４３】
さらなる態様では、本発明は、バイオ直交性クリック反応（ｂｉｏｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｃｌｉｃｋ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）を行う方法に関する。バイオ直交性クリック反応は、（１）第１のクリック試薬（例えば、シクロオクチン）にコンジュゲートした標的化部分（例えば、抗体ペプチドなど）を被験体に投与する（例えば、注射する）ステップと、（２）被験体に医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子剤を投与する（例えば、標的化部分がその標的に向かい、結合することを可能にするのに十分な時間、例えば、注射する）ステップとを含み得る。医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子剤は、医療用同位体に結合した（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート）結合を介して）金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、シリカナノ粒子、ジルコニアナノ粒子、チタニアナノ粒子、シリカコート金属ナノ粒子）を含み、少なくとも３時間にわたってｉｎ  ｖｉｖｏで安定であることを特徴とし、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤は、第１のクリック試薬に選択的に結合するための少なくとも１種の第２のクリック試薬（例えば、アジド）を含む。
【００４４】
いずれの特定の理論にも束縛されることを望まないが、クリック化学とは、穏やかな水性条件下で互いに急速かつ選択的に反応する（クリックする）官能基（「クリック試薬」）の対を記載する。クリック化学は、ライフサイエンス、創薬、および生物医学画像化において広く使用されているバイオ直交性２ステップカップリング手順である。
【００４５】
一部の実施形態では、クリック試薬としては、それだけに限らないが、アルキン、アジド、シクロオクチン（例えば、（スルホ−）ジベンゾシクロオクチン、（１Ｒ，８Ｓ，９ｓ）−ビシクロ［６．１．０］ノナ−４−イン−９−イル（ＢＣＮ）、（Ｅ）−シクロオクチン、ＴＣＯなど）、イソニトリル、ケトン、ニトロン、オキシム、クアドリシクラン、テトラジンなどがある。
【００４６】
さらなる態様では、本発明は、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を調製する方法であって、少なくとも１種の表面増強（共鳴）ラマン散乱（ＳＥ（Ｒ）ＲＳ）活性剤を含む金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、金属カルコゲンナノ粒子（例えば、亜鉛カルコゲン）、メタロイドカルコゲンナノ粒子（例えば、シリカ）、金属（メタロイド）カルコゲンコート金属ナノ粒子（例えば、シリカコート金ナノ粒子））；および医療用同位体（例えば、ＰＥＴ活性放射性同位体（例えば、ガリウム−６６、ガリウム−６８、ジルコニウム−８９、銅−６４など）、ＳＰＥＣＴ活性放射性同位体（例えば、テクネチウム−９９ｍ、インジウム−１１１など）、ＭＲＩ活性金属（例えば、ガドリニウム、マンガン）、治療用放射性同位体（例えば、ビスマス−２１３、アクチニウム−２２５など））を含むか、またはこれらからなる反応混合物を提供するステップと、医療用同位体が金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子と結合し（例えば、共有結合的または非共有結合的に）、それによってそれを標識するのに十分な条件下で、かつ時間にわたって反応混合物を維持するステップとを含む。
【００４７】
一部の実施形態では、方法は、本明細書に記載の方法によって調製された医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子の収集物を被験体（例えば、ヒト被験体）に投与するステップを含む。
【００４８】
別の態様では、本発明は、画像化または治療剤のための医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤を生成するためのキットであって、少なくとも１種の表面増強（共鳴）ラマン散乱（ＳＥ（Ｒ）ＲＳ）活性剤を含む金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、金属カルコゲンナノ粒子（例えば、亜鉛カルコゲン）、メタロイドカルコゲンナノ粒子（例えば、シリカ）、金属（メタロイド）カルコゲンコート金属ナノ粒子（例えば、シリカコート金ナノ粒子））を含み、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、高温（例えば、２５℃に等しい、またはそれ超）に曝露されるとき、これらが複数の異なる医療用同位体のうちの任意のものと結合する（例えば、それと共有結合または非共有結合を形成する）ことを特徴とする、キットに関する。
【００４９】
さらなる態様では、本発明は、医療用同位体に結合した（例えば、共有結合または非共有結合を介して）０．２〜２ｎｍの間の多孔度を有する金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、金属カルコゲンナノ粒子（例えば、硫化亜鉛）、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、シリカ）、金属（メタロイド）カルコゲンコート金属ナノ粒子（例えば、シリカコート金ナノ粒子））を含む医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子であって、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、少なくとも１種の表面増強（共鳴）ラマン散乱（ＳＥ（Ｒ）ＲＳ）活性剤（例えば、ナノ粒子コア上またはナノ粒子コア内、キャッピング剤（ｃａｐｐｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）実体上またはキャッピング剤実体の間、封入剤（ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ）層上または封入剤層内、およびこれらの組合せからなる群より選択される場所に分布した）を含み、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、医療用同位体標識ナノ粒子が、少なくとも３時間にわたってｉｎ  ｖｉｖｏで安定であることを特徴とする、医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子に関する。
【００５０】
一部の実施形態では、本明細書に記載の医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子は、ＰＥＴ活性放射性同位体（例えば、ガリウム−６６、ガリウム−６８、ジルコニウム−８９、銅−６４など）、ＳＰＥＣＴ活性放射性同位体（例えば、テクネチウム−９９ｍ、インジウム−１１１など）、ＭＲＩ活性金属（例えば、ガドリニウム、マンガン）、および治療用放射性同位体（例えば、ビスマス−２１３、アクチニウム−２２５など）からなる群より選択される様々な異なる医療用同位体と結合する親和性を有する。
【００５１】
別の態様では、本発明は、本明細書に記載の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（またはその収集物）を被験体に投与するステップを含む方法に関する。一部の実施形態では、投与するステップは、固形腫瘍に局在化するように医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子をある場所に投与することを含む。一部の実施形態では、方法は、局在化した医療用同位体標識カルコゲン金属（メタロイド）ナノ粒子剤を画像化することを含む。
【００５２】
本発明の所与の態様に関して記載した実施形態の要素は、本発明の別の態様の様々な実施形態において使用され得る。例えば、１つの独立請求項に依存する従属請求項の特徴を、他の独立請求項のいずれかの装置および／または方法において使用することができることが企図されている。
【００５３】
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の追加の定義、またはこれらの説明は、明細書全体にわたって示されている場合がある。
【００５４】
本願において、「または」の使用は、別段の明言のない限り「および／または」を意味する。本願では、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」ならびにこの用語の変形、例えば、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」などは、列挙された物品、要素、またはステップが含まれており、その他も含まれ得る状況において使用される。本願では、用語「約」および「およそ」は、同義語として使用される。本願で使用される任意の数値は、「約」または「およそ」が先行していてもいなくても、別段に示されていない限り、関連技術における当業者によって認められるはずであるように、任意の通常の変動（例えば、標準誤差または偏差）に及ぶことを意味する。ある特定の実施形態では、用語「およそ」または「約」は、別段に述べられていない限り、または文脈から別段に明白でない限り、述べた参照値のいずれかの方向において（それより大きい、もしくはそれより小さい）２５％、２０％、１９％、１８％、１７％、１６％、１５％、１４％、１３％、１２％、１１％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％、もしくはそれ未満内に入る値の範囲を指す（このような数値が可能な値の１００％を超える場合を除く）。
【００５５】
投与：本明細書では、用語「投与」は、被験体への組成物の投与を指す。投与は、任意の適切な経路によるものであり得る。例えば、一部の実施形態では、投与は、気管支（気管支点滴注入によるものを含む）、頬側、経腸、皮膚間（ｉｎｔｅｒｄｅｒｍａｌ）、動脈内、皮内、胃内、髄内、筋肉内、鼻腔内、腹腔内、髄腔内、静脈内、脳室内、粘膜、経鼻、口腔、直腸、皮下、舌下、局部的、気管（気管内点滴注入によるものを含む）、経皮、膣、および硝子体であり得る。
【００５６】
〜と関連する：２つの事象または実体が、その用語が本明細書で使用される場合、一方の存在、レベルおよび／または形態が、他方のものと相関する場合、互いに「関連している」。例えば、特定の実体（例えば、ポリペプチド）は、その存在、レベル、および／または形態が、疾患、障害、または状態の発生および／または感受性と相関する場合（例えば、関連する集団にわたって）、特定の疾患、障害、または状態と関連していると見なされる。一部の実施形態では、２つまたはそれ超の実体は、これらが直接または間接的に相互作用し、その結果これらが互いに物理的近傍にあり、または物理的近傍のままである場合、互いに物理的に「関連している」。一部の実施形態では、互いに物理的に関連している２つまたはそれ超の実体は、互いに結合している。
【００５７】
生体適合性の：用語「生体適合性の」は、本明細書では、ｉｎ  ｖｉｖｏで実質的な有害応答を誘発しない材料を記述するように意図されている。ある特定の実施形態では、材料は、これらが細胞に対して毒性でない場合、「生体適合性」である。ある特定の実施形態では、材料は、ｉｎ  ｖｉｔｒｏでの細胞へのこれらの添加が２０％未満もしくはそれに等しい細胞死をもたらし、かつ／またはｉｎ  ｖｉｖｏでのこれらの投与が炎症も他のこのような有害作用も誘導しない場合、「生体適合性」である。ある特定の実施形態では、生体適合性材料は、生分解性であり、例えば、生体適合性成分になる。
【００５８】
生分解性の：本明細書では、「生分解性」材料は、細胞内に導入されたとき、細胞機構（例えば、酵素分解）によって、または加水分解によって分解されて、細胞が、細胞に対して著しい毒性効果を伴うことなく再使用または処分することができる成分になるものである。ある特定の実施形態では、生分解性材料の分解によって生成される成分は、ｉｎ  ｖｉｖｏで炎症および／または他の有害作用を誘導しない。一部の実施形態では、生分解性材料は、酵素的に分解される。代替としてまたは追加的に、一部の実施形態では、生分解性材料は、加水分解によって分解される。一部の実施形態では、生分解性ポリマー材料は、分解してこれらの成分ポリマーになる。一部の実施形態では、生分解性材料（例えば、生分解性ポリマー材料を含む）の分解は、エステル結合の加水分解を含む。一部の実施形態では、材料（例えば、生分解性ポリマー材料を含む）の分解は、ウレタン連結の切断を含む。
【００５９】
結合している：本明細書では、用語「結合している」は、共有結合性または非共有結合性相互作用によって互いに物理的に関連している２つまたはそれ超の実体を記述するように意図されている。一部の実施形態では、２つまたはそれ超の実体は、一方の存在が他方の存在と相関しているとき、互いに物理的に関連していると決定される。一部の実施形態では、２つまたはそれ超の実体は、所与の場所におけるこれらの相対量を反映する比が時間をわたり安定しているとき、互いに物理的に関連していると決定される。一部の実施形態では、非共有結合性相互作用は、キレート結合、水素結合、ファンデルワールス相互作用、疎水性相互作用、磁気相互作用、静電相互作用など、およびこれらの組合せであり、またはこれらを含む。
【００６０】
カルコゲン：本明細書では、用語「カルコゲン」は、周期表の１６族中の化学元素を指す。これらの元素としては、酸素、硫黄、セレン、テルル、およびポロニウムがある。
【００６１】
同等の：用語「同等の」は、本明細書では、２種またはそれ超の作用物質、実体、状況、条件のセットなどであって、互いに同一ではない場合があるが、これらの間の比較を可能にするのに十分同様であり、その結果、結論を観察される差異または類似性に基づいて合理的に引き出すことができる、２種またはそれ超の作用物質、実体、状況、条件のセットなどを指す。当業者は、２種またはそれ超のこのような作用物質、実体、状況、条件のセットなどが同等と見なされるために、どの程度の同一性が任意の所与の状況において要求されるかを文脈において理解することになる。
【００６２】
照射すること：用語「照射すること」は、本明細書では、光源、例えば、近赤外（ＮＩＲ）、可視、または紫外（ＵＶ）光源などの適用を指す。一部の実施形態では、照射することは、レーザー光を適用することを含む。一部の実施形態では、照射することは、１種または複数の応答剤（ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ  ａｇｅｎｔ）を励起するのに適切な波長の光を適用することを含み；一部のそのような実施形態では、応答剤は、提供される粒子で構成されている。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、光応答剤であり得、またはそれを含み得る。
【００６３】
標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子：本明細書では、用語「標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子」は、本明細書に記載の医療用同位体に結合した（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート）結合を介して）金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を指す。いずれの特定の理論にも束縛されることを望むことなく、本発明者らは、本発明を実施すると、例えば、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子内の電子供与体部分（例えば、酸素、硫黄）との多価相互作用によって、ナノ粒子内に医療用同位体が捕捉されることを提案する。この仮説によれば、このような医療用同位体は、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子内の電子供与体（例えば、酸素、硫黄）ネットワークによって結合している（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート）結合を介して）と適正に特徴付けられる。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子の標識は、非共有結合を介して行われる。一部の実施形態では、医療用同位体と金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子との間の非共有結合は、伝統的なキレート化剤を使用することなく達成されるキレート結合である。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子の標識は、医療用同位体と金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子との間の共有結合の形成を介して行われる。一部の実施形態では、標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子である、またはそれを含む組成物は、「標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子剤」と本明細書で呼ばれる。一部の実施形態では、このような作用物質は、単一種のナノ粒子（典型的にはその種の複数の個々のナノ粒子）のみを含む。代わりに、一部の実施形態では、特定の作用物質は、複数の異なる種の標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子であり得、またはそれを含み得る。
【００６４】
磁気共鳴画像法：用語「磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）」は、本明細書では、体の構造および機能を可視化する放射線学において最も一般に使用される医療用画像化技法を指す。これは、任意の面内の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、体内の水中の（通常）水素原子の核の磁化を整列させるために強力な磁場を使用する。無線周波数場が、この磁化の整列を系統的に変更するのに使用され、水素核にスキャナーによって検出可能な回転磁場を生じさせる。この信号を追加の磁場によって操作して体の画像を構築するのに十分な情報を構築することができる。被験体がスキャナー内で横になるとき、水分子中の動物の体内で大量に見つかる水素核（すなわち、プロトン）が強い主磁場とともに整列する。次いで、無線周波数で振動し、主磁場に垂直な第２の電磁場が、パルスされてプロトンの一部を主磁場との整列から追い出す。次いでこれらのプロトンは、主磁場との整列中に戻り、これらがそうしている際に検出可能な無線周波数信号を発する。体の異なる組織（例えば、脂肪対筋肉）中のプロトンは、異なる速度で再整列するので、体の異なる構造を明らかにすることができる。造影剤を静脈内に注射して血管、腫瘍、または炎症の外観を強調することができる。ＭＲＩは、体のあらゆる部分を画像化するのに使用されるが、筋肉および関節の神経学的状態、障害において、腫瘍を評価し、心臓および血管中の異常を示すのに特に有用である。
【００６５】
医療用同位体：用語「医療用同位体」は、本明細書では、臨床研究および前臨床用途を含めた医療場面において使用するのに適切な金属、金属様、または非金属同位体を指す。一部の実施形態では、医療用同位体は、安定同位体であるか、またはそれを含み、一部のそのような実施形態では、医療用同位体は、放射性同位体であるか、またはそれを含む。ほんの数例を挙げると、一部の実施形態では、医療用同位体は、核医学画像化剤、ポジトロンエミッター、ネガトロンエミッター、アルファエミッター、ガンマエミッター、ＰＥＴ活性放射性同位体（例えば、ガリウム−６８、ジルコニウム−８９）、ＳＰＥＣＴ活性放射性同位体（例えば、テクネチウム−９９ｍ）、ＭＲＩ活性材料（例えば、ガドリニウム、マンガン）、中性子捕獲同位体（例えば、ホウ素−１０、金−１９７）、治療用放射性同位体（例えば、ビスマス−２１３、アクチニウム−２２５）などの１種または複数であり、またはこれらを含む。一部の特定の実施形態では、医療用同位体は、それだけに限らないが、ジルコニウム−８９、ガリウム−６８、および銅−６４を含むリストから選択されるポジトロンエミッターであるか、またはそれを含む。一部の特定の実施形態では、医療用同位体は、それだけに限らないが、銅−６４、ガリウム−６８、およびジルコニウム−８９を含むリストから選択されるＰＥＴ活性放射性同位体または核医学画像化剤であるか、またはそれを含む。いくつかの特定の実施形態では、医療用同位体は、それだけに限らないが、テクネチウム−９９ｍ、インジウム−１１１、タリウム−２０１、ガリウム−６７、スズ−１１７ｍ、またはルテチウム−１７７を含むリストから選択されるＳＰＥＣＴ活性放射性同位体であるか、またはそれを含む。いくつかの特定の実施形態では、医療用同位体は、それだけに限らないが、ガドリニウム、マンガン、鉄、ジスプロシウム、ホルミウム、またはエルビウムを含むリストから選択されるＭＲＩ活性材料であるか、またはそれを含む。いくつかの特定の実施形態では、医療用同位体は、それだけに限らないが、アクチニウム−２２５、アクチニウム−２２７、アメリシウム−２４１、ヒ素−７２、ヒ素−７４、アスタチン−２１１、ホウ素−１０、ホウ素−１１、ベリリウム−７、ビスマス−２１２、ビスマス−２１３、臭素−７７、炭素−１１、炭素−１４、カルシウム−４８、カドミウム−１０９、セリウム−１３９、セリウム−１４１、カリホルニウム−２５２、セシウム−１３０、セシウム−１３１、セシウム−１３７、クロム−５１、コバルト−５５、コバルト−５７、コバルト−６０、銅−６１、銅−６２、銅−６３、銅−６４、銅−６７、ジスプロシウム−１６５、ユウロピウム−１５２、ユウロピウム−１５５、エルビウム−１６９、フッ素（Ｆｌｕｏｒ）−１８、ガドリニウム−１５３、ガリウム−６４、ガリウム−６５、ガリウム−６７、ガリウム−６８、ゲルマニウム−６６、ゲルマニウム−６８、ゲルマニウム−６９、金−１９８、ホルミウム−１６６、インジウム−１１１、インジウム−１１１ｍ、ヨウ素−１２２、ヨウ素−１２３、ヨウ素−１２４、ヨウ素−１２５、ヨウ素−１３１、ヨウ素−１３２、イリジウム−１９１ｍ、イリジウム−１９２、鉄−５５、鉄−５９、クリプトン−８１ｍ、鉛−２０３、鉛−２１２、ルテチウム−１７７、マンガン−５１、モリブデン−９９（テクネチウム−９９ｍの前駆元素（ｐｒｏｇｅｎｉｔｏｒ））、ニオブ−９５、窒素−１３、酸素−１５、オスミウム−１９１、オスミウム−１９４、パラジウム−１０３、パラジウム−１０９、リン−３２、リン−３３、プルトニウム−２３８、カリウム−４２、ラジウム−２２３、ラジウム−２２６、レニウム−１８６、レニウム−１８８、ロジウム−１０５、ルビジウム−８２、ルテニウム−１０３、ルテニウム−１０６、サマリウム−１４５、サマリウム−１５３、スカンジウム−４６、スカンジウム−４７、セレン−７２、セレン−７５、ケイ素−２８、ナトリウム−２４、ストロンチウム−８２（ルビジウム−８２の前駆元素として）、ストロンチウム−８５、ストロンチウム−８９、ストロンチウム−９０、ストロンチウム−９２、硫黄−３５、タンタル−１７８、タンタル−１７９、タンタル−１８２、テクネチウム−９６、テクネチウム−９９ｍ、テルビウム−１４９、タリウム−２０１、トリウム−２２７、トリウム−２２８、トリウム−２２９、ツリウム−１７０、ツリウム−１７１、スズ−１１７ｍ、トリチウム、タングステン−１８８、キセノン−１２７、キセノン−１３３、イッテルビウム−１６９、イッテルビウム−１７７（Ｌｕ−１７７の前駆元素として）、イットリウム−８９、イットリウム−９０、イットリウム−９１、亜鉛−６５、ジルコニウム−８９、ジルコニウム−９５を含むリストから選択される治療用（放射性または非放射性）同位体であるか、またはそれを含む。
【００６６】
金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子：「金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子」は、本明細書では、以下でさらに論じるように、金属、非金属、または金属様成分を含むナノ粒子を指す。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、カルコゲン（例えば、酸素、硫黄）原子および金属（メタロイド）（例えば、亜鉛、ケイ素）原子の微多孔性の（例えば、０．２〜２ｎｍの孔サイズを有する）、メソ多孔性の（例えば、２〜５０ｎｍの孔サイズを有する）、またはマクロ多孔性の（例えば、５０〜１０００ｎｍの孔サイズを有する）交互するネットワークによって特徴付けられる。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、非晶質である。
【００６７】
薬学的に許容される：用語「薬学的に許容される」は、本明細書では、健全な医学的判断の範囲内で、合理的な利益／リスク比に見合った、過剰な毒性、刺激、アレルギー応答、または他の問題もしくは合併症を伴うことなくヒトおよび／または動物の組織と接触して使用するのに適した作用物質を指す。
【００６８】
参照：用語「参照」は、目的の作用物質または値が比較される標準または対照の作用物質または値を記述するのに本明細書で多くの場合使用される。一部の実施形態では、目的の作用物質または値の試験または決定と実質的に同時に、参照作用物質が試験され、かつ／または参照値が決定される。一部の実施形態では、参照の作用物質または値は、有形の媒体中に任意選択で具体化された歴史的な参照である。典型的には、当業者が理解するはずであるように、参照の作用物質または値は、目的の作用物質または値を決定し、または特徴付けるのに利用されるものと同等の条件下で決定され、または特徴付けられる。
【００６９】
試料：用語「試料」は、分析のために得られ、提供され、かつ／または分析に付される体積（ｖｏｌｕｍｅ）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（ｆｌｕｉｄ）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、被験体（例えば、ヒトまたは動物被験体）から採取される。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、もしくは任意の内部器官からのもの、またはこれらのいずれか１つと関連したがん、前がん、もしくは腫瘍細胞であり、あるいはそれを含む。体液は、それだけに限らないが、尿、血液、腹水、胸膜液、脊髄液などであり得る。体組織として、それだけに限らないが、脳、皮膚、筋肉、子宮内膜、子宮、および頚部の組織、またはこれらのいずれか１つと関連した、がん、前がん、もしくは腫瘍細胞を挙げることができる。ある実施形態では、体組織は、脳組織または脳腫瘍またはがんである。当業者は、一部の実施形態では、「試料」は、それが源（例えば、被験体）から得られる点で「一次試料」であり、一部の実施形態では、「試料」は、例えば、ある特定の潜在的に混入している成分を除去し、かつ／または目的のある特定の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ことを認めるであろう。
【００７０】
低分子：本明細書では、用語「低分子」は、生物学的プロセスの酵素基質または調節因子として機能を果たし得る低分子量有機化合物を意味する。一般に、「低分子」は、サイズが約５キロダルトン（ｋＤ）未満である分子である。一部の実施形態では、提供されるナノ粒子は、１種または複数の低分子をさらに含む。一部の実施形態では、低分子は、約４ｋＤ未満、３ｋＤ、約２ｋＤ、または約１ｋＤである。一部の実施形態では、低分子は、約８００ダルトン（Ｄ）未満、約６００Ｄ、約５００Ｄ、約４００Ｄ、約３００Ｄ、約２００Ｄ、または約１００Ｄである。一部の実施形態では、低分子は、約２０００ｇ／ｍｏｌ未満、約１５００ｇ／ｍｏｌ未満、約１０００ｇ／ｍｏｌ未満、約８００ｇ／ｍｏｌ未満、または約５００ｇ／ｍｏｌ未満である。一部の実施形態では、１種または複数の低分子は、ナノ粒子内に被包されている。一部の実施形態では、低分子は、非ポリマーである。一部の実施形態では、本発明によれば、低分子は、タンパク質、ポリペプチド、オリゴペプチド、ペプチド、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、多糖、糖タンパク質、プロテオグリカンなどでない。一部の実施形態では、低分子は、治療剤である。一部の実施形態では、低分子は、補助剤である。一部の実施形態では、低分子は、薬物である。
【００７１】
安定な：用語「安定な」は、本明細書で組成物に適用されるとき、組成物がある期間にわたってこれらの物理的構造（例えば、サイズ範囲および／または粒子の分布）の１つまたは複数の態様を維持することを意味する。一部の実施形態では、安定なナノ粒子組成物は、平均粒径、最大粒径、粒径の範囲、および／または粒径の分布（すなわち、指定されたサイズより上、かつ／またはサイズの指定された範囲外の粒子のパーセンテージ）が、指定条件下である期間にわたって維持されるものである。一部の実施形態では、安定な提供される組成物は、生物学的に関連する活性がある期間にわたって維持されるものである。一部の実施形態では、期間は、少なくとも約１時間であり、一部の実施形態では、期間は、約５時間、約１０時間、約１日、約１週間、約２週間、約１カ月、約２カ月、約３カ月、約４カ月、約５カ月、約６カ月、約８カ月、約１０カ月、約１２カ月、約２４カ月、約３６カ月、またはそれ超である。一部の実施形態では、期間は、約１日〜約２４カ月、約２週間〜約１２カ月、約２カ月〜約５カ月などの範囲内である。例えば、ナノ粒子の集団が、延長された貯蔵、温度変化、および／またはｐＨ変化に供され、組成物中のナノ粒子の大部分が述べた範囲内の直径を維持する場合、ナノ粒子組成物は、安定である。一部の実施形態では、安定な組成物は、周囲条件で安定である。一部の実施形態では、安定な組成物は、生物学的条件（すなわち、リン酸緩衝食塩水中３７℃）下で安定である。
【００７２】
被験体：本明細書では、用語「被験体」は、ヒトまたは任意の非ヒト動物（例えば、マウス、ラット、ウサギ、イヌ、ネコ、ウシ、ブタ、ヒツジ、ウマ、もしくは霊長類）を指す。ヒトは、出生前および出生後の形態を含む。多くの実施形態では、被験体は、ヒトである。被験体は、患者であり得、それは、疾患の診断または処置のために医療提供者に提示されているヒトを指す。被験体は、疾患または障害に罹っている場合があり、またはそれに感受性であるが、疾患または障害の症状を示していてもよく、示していなくてもよい。
【００７３】
実質的に：本明細書では、用語「実質的に」は、目的の特性または性質の完全なまたはほぼ完全な範囲または程度を呈する定性的状態を指す。生物学分野における当業者は、生物学的および化学的現象が、完了に向かい、かつ／もしくは完全性に進み、または絶対的な結果を達成もしくは回避することがほとんどないことを理解するであろう。したがって用語「実質的に」は、多くの生物学的および化学的現象において固有の完全性の潜在的な欠如を表すために本明細書で使用される。
【００７４】
〜に罹患している：疾患、障害、または状態に「罹患している」個体は、疾患、障害、または状態と診断されており、かつ／または疾患、障害、または状態の１つまたは複数の症状または特性を呈しているか、もしくは呈していた。
【００７５】
〜に感受性：疾患、障害、または状態に「感受性」である個体は、疾患、障害、または状態を発症するリスクにある。一部の実施形態では、疾患、障害、または状態に感受性である個体は、疾患、障害、または状態のいずれの症状も示さない。一部の実施形態では、疾患、障害、または状態に感受性である個体は、疾患、障害、および／または状態と診断されていない。一部の実施形態では、疾患、障害、または状態に感受性である個体は、疾患、障害、または状態の発症と関連した条件に曝露されている個体である。一部の実施形態では、疾患、障害、および／または状態を発症するリスクは、集団に基づくリスクである（例えば、アレルギーを罹患している個体の家族メンバーなど）。
【００７６】
伝統的なキレート化剤：「伝統的なキレート化剤」は、本明細書では、本発明の前に、キレート化錯体中で金属イオンを結合させるのに当技術分野で利用されていた作用物質を指す。本明細書に記載および調製される標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、このような伝統的なキレート化剤を含まない。具体的には、本発明の一部の実施形態によれば、本明細書に記載するように使用するために金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子中に含まれない（例えば、検出可能なレベルで、すなわち、微量／取るに足らない量が他の試薬から存在し得る）伝統的なキレート化剤は、アセチルアセトン；アエロバクチン；アミノエチルエタノールアミン；アミノポリカルボン酸；ＡＴＭＰ；ＢＡＰＴＡ；ＢＤＴＨ２；ベンゾトリアゾール；ビピリジン；２，２’−ビピリジン；４，４’−ビピリジン；１，２−ビス（ジメチルアルシノ）ベンゼン；１，２−ビス（ジメチルホスフィノ）エタン；１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン；カテコール；ＣＤＴＡ、キレックス１００；クエン酸；コロール；クラウンエーテル；１８−クラウン−６；クリプタンド；２，２，２−クリプタンド；シクレン；デフェラシロクス；デフェリプロン；デフェロキサミン；デクスラゾキサン；ｔｒａｎｓ−１，２−ジアミノシクロヘキサン；１，２−ジアミノプロパン、ジベンゾイルメタン；ジエチレントリアミン；ジグリム；２，３−ジヒドロキシ安息香酸；ジメルカプロール；２，３−ジメルカプト−１−プロパンスルホン酸；ジメルカプトコハク酸；ジメチルグリオキシム（ｄｉｍｅｔｈｙｌｇｌｉｏｘｉｍｅ）；ＤＩＯＰ；ジエチレンジアミン；ＤＯＴＡ；ＤＴＰＡ、ＤＴＰＭＰ；ＥＤＤＨＡ；ＥＤＤＳ；ＥＤＴＭＰ；ＥＧＴＡ；１，２−エタンジチオール；エチレンジアミン；エチレンジアミン四酢酸、エチドロン酸；フェリクロム；ｆｌｕｏ−４；ｆｕｒａ−２；グルコン酸；グリオキサール−ビス（メシチルイミン（ｍｅｓｉｔｙｌｉｍｉｎｅ））；ヘキサフルオロアセチルアセトン；ホモクエン酸；ヒドロキサム酸シデロキレート（ｈｙｄｒｏｘａｍｉｃ  ｓｉｄｅｒｏｃｈｅｌａｔｅ）；イミノ二酢酸；ｉｎｄｏ−１、金属アセチルアセトネート；金属ジチオレン錯体；メタラクラウン（ｍｅｔａｌｌａｃｒｏｗｎ）；ニトリロ三酢酸；ペンデチド（ｐｅｎｄｅｔｉｄｅ）；ペニシラミン；ペンテト酸；ファネホス（ｐｈａｎｅｐｈｏｓ）；フェナントロリン；Ｏ−フェニレンジアミン、ホスホネート；フィトケラチン、ポリアスパラギン酸；ポルフィン；ポルフィリン；３−ピリジルニコチンアミド；４−ピリジルニコチンアミド；ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム；ポリアスパラギン酸ナトリウム；テルピリジン（ｔｅｒｐｙｒｉｄｉｎｅ）；テトラメチルエチレンジアミン；テトラフェニルポルフィリン；１，４，７−トリアザシクロノナン；トリエチレンテトラアミン；クエン酸三ナトリウム；１，４，７−トリチアシクロノナンなどから選択され得る。
【００７７】
少なくとも以下の図から構成される図面は、例示目的だけのためであり、限定のためでない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、本発明の一部の実施形態による、ナノ粒子を標識するための実験セットアップの例を示す。既製のシリカまたはシリカコート金属ナノ粒子（これらは、特定の用途に応じて５〜２００ｎｍの間のサイズを有し得る）を、特定の用途（例えば、（前）臨床的な生物医学画像化、がん処置、緩和療法、関節炎療法など）のための目的の放射性同位体（例えば、ガリウム−６８、ジルコニウム−８９、イットリウム−９０、インジウム−１１１、銅−６４、ビスマス−２１３、アクチニウム−２２５、ルテチウム−１７７など）、または他の非放射性元素（例えば、ガドリニウム、マンガンなど）と混合する。分散物を、所定の温度（例えば、２５℃に等しい、またはそれ超、７０℃に等しい、またはそれ超など）で所定の継続時間（例えば、５〜６０分、１５〜６０分、５〜１２０分など）にわたって加熱する。次いで、標識（例えば、放射標識）ナノ粒子（例えば、シリカナノ粒子）を、結合していない放射性同位体、非放射性元素、および／または金属イオンから分離する（例えば、遠心分離、濾過、または他の適当な分離方法によって）。図１に示したように、標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、１０，０００ｒｐｍで３０秒間分散物を遠心分離することによって結合していない放射性同位体、非放射性元素、および／または金属イオンから分離されるが、他の適当な遠心分離条件も使用され得る。次いで標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を、適当な方法によって（例えば、超音波処理によって）注入流体（例えば、０．９％ＮａＣｌなど）中に再分散させる。そのとき、標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、これらの所望の用途で使用する準備ができている（例えば、患者への静脈内注射の準備ができている）。
【００７９】
【図２】図２は、未標識（上のパネル）および放射性同位体結合（標識）シリカナノ粒子（下のパネル）の比較を例示する。左の画像は、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）を使用して撮り、右の画像は、透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ）を使用して撮った。６８Ｇａを用いたナノ粒子の放射標識は別として、シリカナノ粒子は、未変化のままであり、放射標識手順によって影響されなかった。したがって、図２に示したように、放射性同位体結合（標識）は、シリカナノ粒子の完全性に影響しない。ナノ粒子のサイズおよび形状は、未変化のままである。図２は、シリカナノ粒子の画像を具体的に示すが、当業者は、放射性同位体結合は、他の金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子または微粒子の完全性に影響しないことを認めるはずである。スケールバーは、１００ｎｍである。
【００８０】
【図３−１】図３Ａ〜３Ｄは、シリカナノ粒子の放射標識および血清安定性を例示する。図３Ａは、放射標識シリカナノ粒子の即時（ｉｎｓｔａｎｔ）薄層クロマトグラフィーを例示する。ピークのそれぞれの上の赤色アステリスクは、ナノ粒子が残存する開始点を表し、黒色アステリスク（赤色アステリスクの右に位置した）は、遊離放射能が位置しているはずである溶媒先端を表す。緩衝液のみの溶液（粒子なし）の対照を、各条件で流し、遊離放射能ピークで９５％超の信号を伴った。図３Ｂは、時間およびｐＨの関数としてのシリカナノ粒子に結合したパーセント放射性同位体を例示する。青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）、および緑色（Ｇ）の線は、それぞれｐＨ＝５．５、７．３、および８．８での放射標識を示す。図３Ｃは、時間および温度の関数としてのシリカナノ粒子に結合したパーセント放射性同位体を例示する。青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）、および緑色（Ｇ）の線は、それぞれ４℃、３７℃、および７０℃での放射標識を示す。図３Ｄは、ｐＨ＝７．３および７０℃で放射標識し、次いで５０％  ＦＢＳ中で３７℃にてインキュベートしたシリカナノ粒子の血清安定性を例示する。
【図３−２】図３Ａ〜３Ｄは、シリカナノ粒子の放射標識および血清安定性を例示する。図３Ａは、放射標識シリカナノ粒子の即時（ｉｎｓｔａｎｔ）薄層クロマトグラフィーを例示する。ピークのそれぞれの上の赤色アステリスクは、ナノ粒子が残存する開始点を表し、黒色アステリスク（赤色アステリスクの右に位置した）は、遊離放射能が位置しているはずである溶媒先端を表す。緩衝液のみの溶液（粒子なし）の対照を、各条件で流し、遊離放射能ピークで９５％超の信号を伴った。図３Ｂは、時間およびｐＨの関数としてのシリカナノ粒子に結合したパーセント放射性同位体を例示する。青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）、および緑色（Ｇ）の線は、それぞれｐＨ＝５．５、７．３、および８．８での放射標識を示す。図３Ｃは、時間および温度の関数としてのシリカナノ粒子に結合したパーセント放射性同位体を例示する。青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）、および緑色（Ｇ）の線は、それぞれ４℃、３７℃、および７０℃での放射標識を示す。図３Ｄは、ｐＨ＝７．３および７０℃で放射標識し、次いで５０％  ＦＢＳ中で３７℃にてインキュベートしたシリカナノ粒子の血清安定性を例示する。
【図３−３】図３Ａ〜３Ｄは、シリカナノ粒子の放射標識および血清安定性を例示する。図３Ａは、放射標識シリカナノ粒子の即時（ｉｎｓｔａｎｔ）薄層クロマトグラフィーを例示する。ピークのそれぞれの上の赤色アステリスクは、ナノ粒子が残存する開始点を表し、黒色アステリスク（赤色アステリスクの右に位置した）は、遊離放射能が位置しているはずである溶媒先端を表す。緩衝液のみの溶液（粒子なし）の対照を、各条件で流し、遊離放射能ピークで９５％超の信号を伴った。図３Ｂは、時間およびｐＨの関数としてのシリカナノ粒子に結合したパーセント放射性同位体を例示する。青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）、および緑色（Ｇ）の線は、それぞれｐＨ＝５．５、７．３、および８．８での放射標識を示す。図３Ｃは、時間および温度の関数としてのシリカナノ粒子に結合したパーセント放射性同位体を例示する。青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）、および緑色（Ｇ）の線は、それぞれ４℃、３７℃、および７０℃での放射標識を示す。図３Ｄは、ｐＨ＝７．３および７０℃で放射標識し、次いで５０％  ＦＢＳ中で３７℃にてインキュベートしたシリカナノ粒子の血清安定性を例示する。
【００８１】
【図４】図４は、シリカナノ粒子の孔サイズを示す。シリカナノ粒子試料の原子間力顕微鏡法により、５ｎｍを超える多くの孔径を有する多孔質表面が明らかになる。低倍率位相画像（左）および高倍率位相画像（右）を、本明細書に記載するようにタッピングモードで取得した。これらのシリカナノ粒子の多孔度は、放射性同位体がナノ粒子内部に拡散するのに十分であり、キレート化をナノ粒子内のどこでも実現可能にしている（例えば、キレート化は、表面に制限されない）。
【００８２】
【図５】図５は、ＰＥＧ化シリカナノ粒子を使用する８９Ｚｒの本質的な放射標識を例示する。シリカナノ粒子の表面を、本明細書に報告した手順に従って２，０００Ｄａポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を添加することによって修飾した。赤色アステリスクは、ＩＴＬＣストリップの開始点で残存する放射能を表し、黒色アステリスクは、溶媒先端における放射能を表す。放射能の実質上すべてがＰＥＧ化シリカナノ粒子試料中の開始点（例えば、シリカナノ粒子が残存する場所）で現れ、一方、シリカを含まない遊離ＰＥＧを含有する対照試料は、溶媒先端で放射能の大部分を呈する。これらの結果は、シリカナノ粒子のＰＥＧ化は、本質的な放射標識を妨げないことを実証する。
【００８３】
【図６ＡＢ】図６Ａ〜６Ｂは、マウスに静脈内注射した後の遊離放射性同位体ガリウム−６８およびジルコニウム−８９（上のパネル）ならびにシリカ結合ガリウム−６８およびジルコニウム−８９（下のパネル）の生体内分布の比較を例示する。上のパネルは、遊離放射性同位体ガリウム−６８およびジルコニウム−８９の生体内分布を示す。示したように、遊離ガリウム−６８は、急速に除かれ、膀胱中に集まり、一方遊離ジルコニウム−８９は、骨および関節中に集まり（ほとんど注射直後）、残存する。対照的に、下のパネルは、ガリウム−６８がシリカナノ粒子に結合しているときの生体内分布を示す。遊離ガリウム−６８と異なり、ガリウム−６８結合シリカナノ粒子は、任意の他の臓器（例えば、膀胱）中で信号を示すことなく、肝臓および脾臓（細網内皮系（ＲＥＳ）臓器）に分布し、それは非常に望ましく、予想外である。同様の結果が、シリカ結合ジルコニウム−８９について得られた。遊離ジルコニウム−８９は、骨および関節中に集まるが、シリカ結合ジルコニウム−８９は、骨および関節中でいずれの蓄積も示すことなく、肝臓および脾臓（ＲＥＳ臓器）中に集まり、残存し、それは、非常に望ましく、予想外である。ガリウム−６８結合シリカナノ粒子についての膀胱中の蓄積またはジルコニウム−８９結合シリカナノ粒子についての骨取込みの欠如は、医療用同位体結合シリカナノ粒子のｉｎ  ｖｉｖｏ安定性を実証する。医療用同位体がその意図された部位に送達され、その意図された部位中に安定に残存することが望ましい。
【００８４】
【図６Ｃ】図６Ｃは、それぞれ注射して４時間後および２４時間後の６８Ｇａ−および８９Ｚｒ−放射標識シリカナノ粒子の生体内分布を例示する。両方の生体内分布は、シリカナノ粒子の公知の取込みと一致する。骨中の８９Ｚｒ放射能の最小限に上昇したレベル（１％  ＩＤ／ｇ未満）は、いくらかの放射性同位体浸出がｉｎ  ｖｉｖｏで起こっている可能性があることを示唆するが、骨取込みの合計量は、他の放射標識ナノ粒子について報告されたものより少ない。これらの生体内分布は、図６Ａ〜６Ｂに示したＰＥＴ画像からの観察と一致する。
【００８５】
【図７】図７は、マウスに皮下注射した後の（胸腺欠損ヌードマウス、注射１回当たり２５０〜３５０μＣｉ（９．２５〜１２．９５ＭＢｑ））遊離放射性同位体ジルコニウム−８９およびジルコニウム−８９結合シリカナノ粒子のＰＥＴ（上のパネル）およびチェレンコフ発光画像化（ＣＬＩ；下のパネル）を用いたリンパ節検出能力の比較を実証する。図７に示したように、遊離ジルコニウム−８９は、骨に分布し、リンパ節に蓄積しない一方、皮下注射したジルコニウム−８９結合シリカナノ粒子は、２４時間後でもリンパ節中のみに蓄積する（矢印を介して示した）。ジルコニウム−８９結合シリカナノ粒子を注射された動物における骨取込みの欠如は、本発明のある特定の実施形態によるこの組成物のｉｎ  ｖｉｖｏ安定性をさらに実証する。本質的に標識されたシリカナノ粒子は、細網内皮系におけるコントラスト、シリカナノ粒子の公知の生体内分布を呈し、一方、遊離同位体は、完全に異なる生体内分布を実証する。この際立ったコントラストは、シリカナノ粒子がｉｎ  ｖｉｖｏで本質的に標識されたままであることを示す。
【００８６】
【図８】図８Ａ〜８Ｂは、胸腺欠損ヌードマウスの右後足に注射した後のｉｎ  ｖｉｖｏでのＰＥＴ−ＣＴ（左）およびＰＥＴのみ（右）のリンパ節の追跡の比較を実証する。図６Ｂは、注射して４８時間後の８９Ｚｒで本質的に標識されたシリカナノ粒子を例示する。図６Ｃは、注射して４８時間後の遊離８９Ｚｒを例示する。より早期の時点の画像は、同じ傾向を実証し、遊離８９Ｚｒは、リンパ節中に蓄積しなかった一方、本質的に標識されたシリカナノ粒子は、リンパ系を通じて次第に移動した。図６Ａ〜６Ｂに示したように、遊離ジルコニウム−８９は、骨に分布し、リンパ節中に蓄積しない一方、皮下注射したジルコニウム−８９結合シリカナノ粒子は、４８時間後でもリンパ節中にのみ蓄積する。ジルコニウム−８９結合シリカナノ粒子を注射された動物における骨取込みの欠如は、本発明のある特定の実施形態によるこの組成物のｉｎ  ｖｉｖｏ安定性をさらに実証する。
【００８７】
【図９】図９は、胸腺欠損ヌードマウスの右後足に注射した後のリンパ節の追跡のｉｎ  ｖｉｖｏでのＰＥＴ−ＣＴ（左）およびＰＥＴのみ（右）の最大強度投影の比較を実証する。注射量は、１００〜１５０μＣｉ（２０〜３０μＬ）であった。図９の上部分は、注射して１４時間後および２４時間後における遊離８９Ｚｒを示す。図９の下部分は、注射して１４時間後および２４時間後における８９Ｚｒで本質的に標識されたシリカナノ粒子を示す。本質的に標識されたシリカナノ粒子は、リンパ系を通じて次第に移動する。白色マーカーは、リンパ節を識別する。
【００８８】
【図１０】図１０は、多様なナノ粒子合成についてのシリカシェルのキレーターフリー標識を例示する。図１０Ａは、金ナノ粒子周囲に成長させた様々な厚さのシリカシェルを例示する。図１０Ｂは、どのように、以下の実施例２に論じたシリカ処理（ｓｉｌｉｃａｔｉｏｎ）手順へのラマン活性分子の添加が、強い表面増強共鳴ラマン散乱（ＳＥ（Ｒ）ＲＳ）スペクトル（図１０Ｂの中央）を実証する金−シリカナノ粒子（図１０Ｂの上）を生成するかを例示する。図１０Ｂの下は、放射性同位体を、金−シリカナノ粒子とのインキュベーションによってシリカシェル中に安定に組み込むことができることを明らかにしているＩＴＬＣ測定を実証する。ここで、６４Ｃｕを金−シリカナノ粒子に室温で５分未満にわたって添加した。放射能の９９％超がナノ粒子ピークで位置しており（黒色アステリスク）、無視できる遊離放射能が観察される（赤色アステリスク）。スケールバーは、１００ｎｍである。
【００８９】
【図１１Ａ】図１１は、リンパ節の追跡のために腫瘍周辺に図１０からのＰＥＴ−ＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性金−シリカナノ粒子を注射する結果を実証する。図１１Ａは、目的の領域の術前の同定を可能にするＰＥＴコントラストを示す。図１１Ｂは、ＰＥＴコントラストが外科的介入のための安全レベルにまで減衰した後の術中ガイダンスおよびクリーンマージン評価（ｃｌｅａｎ  ｍａｒｇｉｎ  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）を可能にするＳＥ（Ｒ）ＲＳコントラストを示す。
【図１１Ｂ】図１１は、リンパ節の追跡のために腫瘍周辺に図１０からのＰＥＴ−ＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性金−シリカナノ粒子を注射する結果を実証する。図１１Ａは、目的の領域の術前の同定を可能にするＰＥＴコントラストを示す。図１１Ｂは、ＰＥＴコントラストが外科的介入のための安全レベルにまで減衰した後の術中ガイダンスおよびクリーンマージン評価（ｃｌｅａｎ  ｍａｒｇｉｎ  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）を可能にするＳＥ（Ｒ）ＲＳコントラストを示す。
【図１１Ｃ】図１１は、リンパ節の追跡のために腫瘍周辺に図１０からのＰＥＴ−ＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性金−シリカナノ粒子を注射する結果を実証する。図１１Ａは、目的の領域の術前の同定を可能にするＰＥＴコントラストを示す。図１１Ｂは、ＰＥＴコントラストが外科的介入のための安全レベルにまで減衰した後の術中ガイダンスおよびクリーンマージン評価（ｃｌｅａｎ  ｍａｒｇｉｎ  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）を可能にするＳＥ（Ｒ）ＲＳコントラストを示す。
【００９０】
【図１２】図１２は、図１０からのＰＥＴ−ＳＥ（Ｒ）ＲＳ金−シリカナノ粒子を使用する肝がんの術前の病期分類および術中の画像化を実証する。図１２Ａは、肝がんに対応する明らかな陰影欠損を明らかにしているＰＥＴ−ＣＴ画像化中の金−シリカナノ粒子によってもたらされるコントラストを実証する。図１２Ｂは、図１２Ａにおけるマウスの担腫瘍肝臓の術中の写真である。図１２Ｃは、肝臓の健康領域と相関するＰＥＴ信号の最大強度投影（ＭＩＰ）であり、信号中の陰影欠損を介したがんの存在を明らかにしている。図１２Ｄは、担腫瘍肝臓のＳＥ（Ｒ）ＲＳ画像であり、それは、健康な肝臓のより高い分解能マップを明らかにし、術中のコントラストをもたらす。ＰＥＴ信号とＳＥ（Ｒ）ＲＳ信号との間の相関は、ナノ粒子がｉｎ  ｖｉｖｏで両方のモダリティーに向けてインタクトで活性なままであることを示す。図１２Ｅは、担腫瘍肝臓の写真およびＳＥ（Ｒ）ＲＳ画像（マップ）のオーバーレイであり、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ信号中の陰影欠損ががんに対応することを示す。
【００９１】
【図１３】図１３は、異種移植腫瘍における放射能−ＳＥ（Ｒ）ＲＳ相関を実証する。図１３Ａは、画像化のために切除されたマウス腫瘍の画像を示す。神経芽細胞腫異種移植片を有するマウスに、図１０で論じたＰＥＴ−ＳＥ（Ｒ）ＲＳ金−シリカナノ粒子を注射した。図１３Ｂは、図１３Ａに示した腫瘍内の明確な場所における放射能の存在を明らかにしているオートラジオグラフィーを例示する。図１３Ｃは、図１３Ａにおける腫瘍内の金−シリカナノ粒子の存在を明らかにしているＳＥ（Ｒ）ＲＳ画像である。図１３Ｄは、放射能およびＳＥ（Ｒ）ＲＳ信号のオーバーレイであり、これらが同時に位置が合う（ｃｏ−ｒｅｇｉｓｔｅｒ）ことを示し、シリカシェルのキレーターフリー標識がナノ粒子造影剤を生じさせ、この造影剤は、ｉｎ  ｖｉｖｏで十分安定なままであって事前標的化の必要なくがん性組織中に蓄積することを示す。
【発明を実施するための形態】
【００９２】
Ｉ．金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子および医療用同位体の結合
一般に、本開示は、医療用同位体の金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子への結合を記載する。一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、低分子キレート化剤の必要なく１種または複数の医療用同位体に結合している（例えば、共有結合または非共有結合性（例えば、キレート）結合を介して）。一部の実施形態では、医療用同位体は、伝統的なキレート化剤を使用することなく金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子にキレート化している。
【００９３】
用語「キレート化」は、典型的には、金属イオン（および／または金属様イオン）が結合している（「キレーター」または「キレート化剤」によって）相互作用のタイプを記述するのに使用される。キレート化剤は、金属イオン（または金属様イオン）と錯体形成し、それは、典型的には、金属イオン（または金属様イオン）とキレート化剤（多座リガンド）との間の２つまたはそれ超の配位結合を形成し、それによって金属イオンの通常の反応部位を遮断し、金属イオン（または金属様イオン）を、それが通常反応するはずである反応から防ぐ３次元構造を形成する。キレート化は、金属イオン（または金属様イオン）の２つまたはそれ超の反応部位を非活性化することができる。代替としてまたは追加的に、キレート化は、いくつかの異なる用途において有用である非常に安定な３次元キレート化錯体をもたらすことができる。キレート化を介して、特に長時間にわたる金属イオン（または金属様イオン）の活性を制御することは、医療用画像化および疾患処置を含めた、具体的にはがん処置を含めたいくつかの異なる用途において有利であり、または望ましい。
【００９４】
伝統的に、キレート化剤は、いくつかの異なる要因に基づいて選択される。要因の１つは、特定の金属イオン（または金属様イオン）に対するキレート化剤の親和性である。伝統的に、キレート化剤は、普遍的な適用可能性を有さず、言い換えれば、同じキレート化剤を、多数の異なる金属イオン（または金属様イオン）をキレート化するのに使用することができない。
【００９５】
放射性金属（および他の医療用同位体）のためのキレーターは、実質上常に同じ原理に従って働く。キレート化剤は、（放射性）金属イオンを囲み、これに対して自身の孤立電子対から電子密度を供与することによってそれと配位結合する。それぞれの異なる元素は、ユニークなサイズ（すなわち、原子半径またはイオン半径）および電子軌道の対称性を有するので、１つの低分子は、異なる医療用同位体の広いライブラリーをキレート化することができない。代わりに、異なる医療用同位体は、キレート化錯体を形成するために、それらの間で異なる距離を有する異なる数の電子供与原子を必要とする。したがって伝統的に、異なる伝統的なキレート化剤が、それぞれの特定の医療用同位体（例えば、放射性金属、非放射性金属、非金属など）に必要とされると理解されていた。
【００９６】
現在、例えば、ポジトロン−エミッター、例えば、ジルコニウム−８９、ガリウム−６８などから、テクネチウム−９９ｍおよびインジウム−１１１のようなＳＰＥＣＴ同位体、さらにはビスマス−２１３およびアクチニウム−２２５のような治療用アルファ−エミッターまでに及ぶ、興味深く潜在的に有望な医療用同位体の広いライブラリーが存在する。これらの、および多くの他の同位体は、画像診断および疾患処置におけるこれらの大きな潜在性について高く評価されているが、これらおよび他の有用な同位体は、被験体に例えば静脈内に投与されたとき、これらが目的の部位中に蓄積し、安定に残存することができるように安定な錯体を形成することができる分子キレート化剤の、楽ではない設計を必要とする。
【００９７】
一般に、それぞれの異なる医療用同位体は、ｉｎ  ｖｉｖｏで有効に使用するために設計されたユニークな伝統的なキレート化剤を有さなければならない。キレーター設計の背景にある化学は、困難、高価であり、時間がかかり、ほとんど常に、有望な医療用同位体を診療所に移行するための律速ステップである。キレーターが医療用同位体を結合させるのに十分であるときでさえ、それは、特定のがんを標的化するようにさらに修飾されなければならない。なぜなら、例えば、低分子キレーターは、がんの中に自然に蓄積しないためである。さらに、低分子キレーターは、ｉｎ  ｖｉｖｏで目的の部位からの急速なウォッシュアウトを被る。
【００９８】
本発明の一部の実施形態は、医療用同位体の広いライブラリーを、これらを標的化またはウォッシュアウトを伴うことなく少なくとも３時間、少なくとも６時間、少なくとも８時間、少なくとも１２時間、または少なくとも２４時間にわたってｉｎ  ｖｉｖｏで安定に使用することができるように結合させるための単一プラットフォームを提供することに関する。本発明の一部の実施形態は、キレート化標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を作製するために購入することができるキットであって、キットの使用は、ユーザーに専門知識または特別な訓練を必要としない、キットに関する。本発明の一部の実施形態は、キレート化標識金属（メタロイド）カルコゲン微粒子を作製するために購入することができるキットであって、キットの使用は、ユーザーに専門知識または特別な訓練を必要としない、キットに関する。
【００９９】
本開示は、ある特定の金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、異なる同位体（医療用同位体を含む）の広いライブラリーのための有効なユニバーサル結合剤（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート）結合形成を促進するための）として機能を果たすことができるという意外な発見をもたらす。本開示は、シリカナノ粒子が様々な医療用同位体と結合することができる（例えば、共有結合的にまたは非共有結合的に）という実証によってこの洞察を例証する。当業者は、本開示を読むと、その教示が提供される特定の例証に限定されないことを認めるであろう。いずれの特定の理論にも束縛されることを望むことなく、本開示は、例証したシリカナノ粒子などのある特定の金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、様々な配置、数、および対称性の組合せで結合部分（例えば、共有結合または非共有結合（例えば、キレート化）などを介した）を提供し、それによって広範囲の医療用同位体の有効な結合（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート化）結合など）を可能にすることができることを提案する。したがって、このような金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、本発明によれば、医療用同位体の結合（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート化）結合）および提示のための有効にユニバーサルなモジュラープラットフォームを提供することができる。
【０１００】
一部の実施形態では、本発明によって使用するのに望ましい金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子および微粒子（例証したシリカナノ粒子を含む）は、例えば、０．２〜２ｎｍの範囲内の多孔度を有する微多孔性である。一部の実施形態では、本発明によって使用するのに望ましい金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子および微粒子（例証したシリカナノ粒子を含む）は、例えば、２〜５０ｎｍの範囲内の多孔度を有するメソ多孔性である。一部の実施形態では、本発明によって使用するのに望ましい金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子および微粒子（例証したシリカナノ粒子を含む）は、例えば、５０〜１０００ｎｍの範囲内の多孔度を有するマクロ多孔性である。いずれの特定の理論にも束縛されることを望むことなく、本開示は、本明細書に論じた金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子または微粒子の微多孔性、メソ多孔性、またはマクロ多孔性テクスチャの存在によって、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子または微粒子が、実質上任意の医療用同位体と有効に結合する（例えば、共有結合的にまたは非共有結合的に（例えば、キレート化））ことが可能になる（例えば、医療用同位体に曝露される十分に高い表面積をもたらすことによって）ことを提案する。
【０１０１】
一部の実施形態では、本発明によって使用するのに望ましい金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例証したシリカナノ粒子を含む）は、非晶質である。いずれの特定の理論にも束縛されることを望むことなく、本開示は、本明細書に論じた金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子または微粒子の非晶質の特質によって、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子または微粒子が、実質上任意の医療用同位体と有効に結合する（例えば、共有結合的にまたは非共有結合的に（例えば、キレート化））ことが可能になることを提案する。
【０１０２】
一部の実施形態では、本発明によって使用するのに望ましい金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子および微粒子（例証したシリカナノ粒子を含む）は、高い密度の電子供与体部分（例えば、酸素または硫黄原子）によって特徴付けられる。理論的に、かついずれの特定の理論にも束縛されることを望まないが、少なくとも２〜３倍多い金属イオンが、伝統的なシランがカップリングしたキレート化剤によるものよりシリカナノ粒子表面に結合する（それによって孔表面を排除する）はずである。
【０１０３】
一部の実施形態では、本発明によって使用するための金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子または微粒子は、例えば、標識プロセス中に高温（例えば２５℃以上）に曝露される。例えば、一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子または微粒子は、２５〜９５℃の範囲内の温度に曝露され、一部の特定の実施形態では、実施例で実証するように、シリカナノ粒子は、標識中に（すなわち、本明細書に記載の医療用同位体と接触させながら）７０℃に等しいまたはそれ超の温度に曝露される。
【０１０４】
一部の特定の実施形態では、標識プロセスは、高温で（例えば、室温で、または室温超で、特に室温超で）実施され、適切な装置を準備および／または利用することができる。一部のそのような実施形態では、温度は、下の値と上の値との間の範囲内であり、両端を含み、下の値は、２５℃、２６℃、２７℃、２８℃、２９℃、３０℃、３１℃、３２℃、３３℃、３４℃、３５℃、３６℃、３７℃、３８℃、３９℃、４０℃、４１℃、４２℃、４３℃、４４℃、４５℃、４６℃、４７℃、４８℃、４９℃、５０℃、５１℃、５２℃、５３℃、５４℃、５５℃、５６℃、５７℃、５８℃、５９℃、６０℃、６１℃、６２℃、６３℃、６４℃、６５℃、６６℃、６７℃、６８℃、６９℃、７９℃、７１℃、７２℃、７３℃、７４℃、７５℃からなる群より選択され、上の値は、８０℃、８１℃、８２℃、８３℃、８４℃、８５℃、８６℃、８７℃、８８℃、８９℃、９０℃、９１℃、９２℃、９３℃、９４℃、９５℃、９６℃、９７℃、９８℃、９９℃、１００℃からなる群より選択される。一部の実施形態では、温度は、約２５℃〜約９５℃の範囲内および／または約７０℃〜約９５℃の範囲内である。一部の特定の実施形態では、反応は、７０℃もしくは約７０℃、または９５℃もしくは約９５℃で実施される。一部の特定の実施形態では、反応は、９５℃超の温度で実施される。
【０１０５】
典型的には、本明細書に記載するように、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子または微粒子は、医療用同位体の存在下で高温に曝露され、このような高温で標識が起こるのに十分な期間（例えば、１５〜１２０分）にわたって維持される。
【０１０６】
いずれの特定の理論にも束縛されることを望むことなく、本開示は、高温への曝露が、本明細書に記載するように、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（または微粒子）が、実質上任意の医療用同位体の（すなわち、一緒に高温に曝露される、提供される医療用同位体の）有効な結合（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート化）結合を介した）のためにこれらの構造的構成を調整することを可能にすることを提案する。一部の実施形態では、非晶質金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（または微粒子）がこのような調整においてより手軽である。一部の実施形態では、このような調整は、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（または微粒子）内の内部結合を破壊および／または作製を伴い得る。
【０１０７】
したがって、本発明の一部の実施形態では、ある特定の金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例証したシリカナノ粒子を具体的に含む）または微粒子は、そのサイズ、形状、および正体にかかわらず医療用同位体と結合することができる（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート化）結合を介して）。一部の実施形態では、目的の金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（または微粒子）は、親酸素性（ｏｘｏｐｈｉｌｉｃ）医療用同位体にとって特に有効な結合剤である。
【０１０８】
一部の特定の実施形態では、安価、無毒性、および生分解性であるシリカナノ粒子が、本明細書に記載のユニバーサル結合剤として用いられる。一部の特定の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子（例えば、シリカナノ粒子）が、放射性同位体（例えば、ジルコニウム−８９など）、および／または他の医療用標識（例えば、ガドリニウム）、および／または治療用同位体（例えば、アクチニウム−２２５、ビスマス−２１３）を結合させる（共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート化）結合を介して）のに用いられる。
【０１０９】
本発明は、本明細書に提供した技術が、様々な金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子および／または医療用同位体を用いた、様々な場面において有用な単純なキット対応医療用同位体の結合／ナノ粒子の標識を可能にするという認識も包含する。例えば、一部の実施形態では、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を本明細書に記載の１種または複数の医療用同位体と組み合わせるのに有用な試薬が、キット中で一緒に提供される。一部の実施形態では、このようなキットは、複数の別個の区画および／または容器を有し、そのそれぞれは、例えば、特定のタイプの金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子、緩衝液、医療用同位体、対照試薬などを含有し得る。
【０１１０】
一部の実施形態では、医療用同位体を結合させる（例えば、共有結合性または非共有結合性（例えば、キレート化）結合など）および／または金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を標識するための提供される技術は、特定の金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を１種または複数のタイプの金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子と組み合わせる（同じまたは異なる反応チャンバー内で）ステップと、結合が起こるのに十分な条件下で、かつ期間にわたって高温に組合せを曝露するステップと、任意選択で標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を収集するステップとを含む。
【０１１１】
特定の例示的な実験セットアップは、図１に示されており、上記に論じられている。
【０１１２】
一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、被験体に、例えば静脈内注射によって（または特定の用途に応じて他の適当な送達方法のために）直ちに使用する準備ができている。
【０１１３】
代替として、一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を収集し、ある期間にわたって貯蔵（例えば、凍結乾燥）することができる。当業者が認めることになるように、任意の特定の用途で利用される金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子のタイプは、貯蔵の実現可能性または望ましさに影響し得る。例えば、一般に、放射性同位体で標識された金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、関連する放射性同位体崩壊の前に利用されるべきである。
【０１１４】
本明細書に含まれる例証は、とりわけ、本明細書に記載の医療用同位体結合金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が、著しい有害作用を伴うことなくがんを罹患している被験体に投与することができることを実証する。さらに、提供される例証は、標的化部分を用いなくてもがん組織中にこのような送達された金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子が蓄積すること実証する。なおさらに、本例証は、蓄積した金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、急速にウォッシュアウトしないことを実証する。
【０１１５】
本明細書に例証した特定の研究は、肝臓および脾臓中の医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子のいくらかの蓄積を示した。当業者は、本開示を読むと、このような蓄積が望ましくない場合、医療用同位体の選択により、送達の負の効果を低減することができることを認めるであろう。例えば、ガリウム−６８のような短命の同位体を使用すると、これらの臓器への高線量の放射能を防止し、一方医療用画像化に有効な信号をもたらすことができる。
【０１１６】
一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、静脈内に送達される。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、経口的に（例えば、患者による経口摂取を介して）送達される。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、皮下に送達される。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、皮内に送達される。一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、リンパ節またはリンパ管に送達され、一部のそのような実施形態では、送達される医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、リンパ系画像化を可能にし、それは、例えば、リンパ腫を含めた様々な場面において望ましい。
【０１１７】
ＩＩ．ナノ粒子組成物
一般に、本発明によるナノ粒子は、金属、金属様材料、または非金属から構成され得るコアを含む。一部の実施形態では、ナノ粒子コアは、１つまたは複数のコーティング層、表面会合実体、および／または１種のドーパント実体を任意選択で含み得る。一部の実施形態では、本明細書で調製および／または使用されるナノ粒子は、いずれのコーティング、表面会合実体、および／またはドーパントも含まない。したがって、一部の実施形態では、本明細書で調製および／または利用されるナノ粒子は、ナノ粒子コア、例えば、金属コア、非金属コアからなる。
【０１１８】
一部の実施形態では、本発明は、少なくとも５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、またはそれ超が、一般的な規定されるコア形状のコアを有するナノ粒子組成物を提供する。
【０１１９】
一部の実施形態では、本発明は、少なくとも２つの異なるナノ粒子亜集団から構成されるナノ粒子組成物であって、各亜集団は、異なる形状のナノ粒子コアによって規定される、ナノ粒子組成物を提供する。
【０１２０】
一部の実施形態では、本発明は、互いに識別可能に検出可能である少なくとも２つの異なるナノ粒子亜集団から構成されるナノ粒子組成物を提供する。一部のそのような実施形態では、異なる亜集団は、ナノ粒子コアの形状、コーティング層（例えば、シリカ層）の存在もしくは厚さ、および／または両方に基づいて異なる。
【０１２１】
一部の実施形態では、関連するナノ粒子コア形状は、例えば、ケージ（ｃａｇｅ）、錐体、円柱、立方体、立方体様（ｃｕｂｏｉｄ）、六角形、高指数ファセット形状（特に、触媒作用用途で使用するための）、二十面体、八面体、プレート、角柱、角錐、環、ロッド、シェル、球、星形、四面体などである。一部の実施形態では、関連するナノ粒子コア形状は、ディスク、プレート、ロッド、球、正方形、または星形であり、一部の実施形態では、これらは、プレート、ロッド、または星形である。
【０１２２】
一部の実施形態では、本発明は、ナノ粒子コアが、所与の用途について、表面利用可能性（例えば、化学吸着物によって害されていない活性表面積）の指定された程度、タイプ、および／または場所によって特徴付けられるナノ粒子組成物を提供する。一部の実施形態では、この指定された程度は、より小さいまたは異なる表面利用可能性を有するその他は同等のナノ粒子組成物の性能より優れているのに十分である。一部の実施形態では、表面利用可能性は、表面依存用途に関連する場面において、またはそれについて評価される。
【０１２３】
一部の実施形態では、提供されるナノ粒子組成物は、それぞれがコアおよび１つまたは複数のコーティング層を含むナノ粒子を含むか、またはこれらからなる。一部の実施形態では、提供されるナノ粒子組成物内のナノ粒子は、少なくとも１種のドーパント（コアと、かつ／または１つもしくは複数の層と、もしくはその層内に直接または間接的に会合した）を含む。
【０１２４】
ＩＩＡ．コア
一部の実施形態では、ナノ粒子は、全く同一の材料（例えば、それだけに限らないが、金属／半金属／非金属、−酸化物、−硫化物、−炭化物、−窒化物、ポリマー［任意選択で生分解性の］、（ポリ）ペプチド、核酸［例えば、ＤＮＡ］、およびこれらの組合せの群からの化合物／材料からなる）を含む。本開示の様々な実施形態によれば、ナノ粒子は、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、例えば、チタンおよびその組合せ（Ｔｉ、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＴｉＮなど）などであり得、またはこれらを含み得る。一部の実施形態では、ナノ粒子は、非金属でコーティングされた金属（例えば、シリカでコーティングされた金属ナノ粒子）を含む。
【０１２５】
一部の実施形態では、ナノ粒子は、シリカナノ粒子であり、またはシリカでコーティングされた金属ナノ粒子である。例えば、一部の実施形態では、シリカは、それだけに限らないが、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。
【０１２６】
一部の実施形態では、ナノ粒子は、金属性コアを含む。一部の実施形態では、本発明によって調製および／または利用される金属性ナノ粒子コアは、金、パラジウム、白金、銀、および面心立方構造を採ることができる他の金属、ならびに白金からなる群より選択される金属から構成されており、一部の実施形態では、金属性ナノ粒子コアは、金から構成されている。一部の実施形態では、金属性ナノ粒子コアは、金からなる。
【０１２７】
当業者は、ナノ粒子コアの形状が、例えば、光学的、物理的、および／または化学的性質を含めたナノ粒子の主要な性質に大いに影響を与え、またはこれらを決定さえし得ることをよく知っている。本発明の一部の実施形態では、ナノ粒子は、ケージ、錐体、円柱、立方体、立方体様、六角形、二十面体、八面体、プレート、角柱、角錐、環、ロッド、シェル、球、星形、四面体などからなる群より選択されるコア形状を有する。一部の実施形態では、関連するナノ粒子コア形状は、ディスク、プレート、ロッド、球、正方形、または星形であり、一部の実施形態では、これらは、プレート、ロッド、または星形である。
【０１２８】
ＩＩＢ．層
一部の実施形態では、本発明によって提供されるナノ粒子は、コア上にコーティングされた１つまたは複数の層を含み得る。
【０１２９】
一部の実施形態では、層は、コアの（または先行する層の）少なくとも１つの表面を実質的に覆う。一部のそのような実施形態では、層は、コアを実質的に被包する。
【０１３０】
一部の実施形態では、隣接する層は、互いに直接物理的に接触しており、一部の実施形態では、隣接する層は、層間の空間が画定されるように互いに分離されており、一部の実施形態では、このような層間の空間は、空であり、一部の実施形態では、このような層間は液体、１種または複数のドーパント実体などを含有する。
【０１３１】
当業者は、層が様々なサイズまたは形状（例えば、厚さ）のいずれかを有し得ることを認めるであろう。一部の実施形態では、層は、多孔質であり得る。一部の実施形態では、層は、薄いストライプまたはマットの形状にある。一部の実施形態では、１つまたは複数の層は、コアまたは先行する層の表面を実質的または部分的に覆う。
【０１３２】
一部の実施形態では、層は、シェルとして配置されている。当業者が認めることになるように、少なくとも２つのシェルが、少なくとも１種の基材（例えば、コア）から部分的に延在するか、少なくとも１種の基材から同心円状に延在するか、または少なくとも１種の基材から非対称的に延在することができる。一部の実施形態では、シェルは、等しい厚さを有し得、一部の実施形態では、シェルは、異なる厚さを有し得る。
【０１３３】
複数の層はそれぞれ、１種または複数の材料をそれぞれ含有し、またはこれらから構成され得る。層（例えば、シェル）は、それだけに限らないが、全く同一の材料（例えば、それだけに限らないが、金属／半金属／非金属、−酸化物、−硫化物、−炭化物、−窒化物、ポリマー［任意選択で生分解性の］、（ポリ）ペプチド、核酸［例えば、ＤＮＡ］、およびこれらの組合せの群からの化合物／材料からなる）であり得、またはそれを含み得、層は、少なくとも２種の異なる材料からなり得、異なる層は、同じ材料または任意の組合せの異なる材料からなり得る。
【０１３４】
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、縮合層である。本明細書に記載のナノ粒子は、一部の実施形態では、少なくとも１つの縮合層、および別の縮合層または任意の他の層であり得る少なくとも別の層を含む。
【０１３５】
本開示の様々な実施形態によれば、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、例えば、チタンおよびその組合せ（Ｔｉ、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＴｉＮなど）などであり得、またはこれらを含み得る。
【０１３６】
追加的にまたは代替として、層の材料は、ポリマー、例えば、ＰＥＧおよびＰＬＧＡ／ＰＥＧ、ポリマーキレーター（例えば、ポリＤＯＴＡ、デンドリマー骨格、ポリＤＴＰＡ、またはデンドリマー単独）、（多層）炭素ナノチューブ、グラフェン、シリコーン、ペプチド、核酸、ならびにこれらの組合せから選択することができる。
【０１３７】
一部の実施形態では、層は、シリカであるか、またはそれを含む。例えば、シリカ層は、それだけに限らないが、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。
【０１３８】
一部の実施形態では、層は、１種または複数のポリマー、特に、それだけに限らないが、ポリエステル（例えば、ポリ乳酸、ポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）、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およびポリ（エチレンオキシド）（ＰＥＯ）のコポリマーを含めた、２１Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１７７．２６００の下で米国食品医薬品局（ＦＤＡ）によってヒトに使用するのに承認されたポリマーであり、またはこれらを含む。
【０１３９】
一部の実施形態では、層は、少なくとも１種の分解性材料であるか、またはそれを含む。このような分解性材料は、加水分解的に分解性、生分解性、熱分解性、酵素分解性、および／または光分解で分解性の高分子電解質であり得る。一部の実施形態では、分解は、本明細書に記載のナノ粒子に会合した１種または複数のドーパント実体（例えば、送達のための作用物質）の放出を可能にし得る。
【０１４０】
当技術分野で公知の分解性ポリマーとしては、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、ポリプロピルフメレート、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、および多糖がある。例えば、使用され得る特定の生分解性ポリマーとしては、それだけに限らないが、ポリリシン、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−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧ）、ポリ（ラクチド−ｃｏ−カプロラクトン）（ＰＬＣ）、およびポリ（グリコリド−ｃｏ−カプロラクトン）（ＰＧＣ）がある。別の例示的な分解性ポリマーは、ポリ（ベータ−アミノエステル）であり、これは、本願に従って使用するのに適している場合がある。
【０１４１】
一般に、本明細書に記載のナノ粒子内の任意の層は、任意の他の層の厚さと独立した厚さ（例えば、平均厚さ）を有することができる。一部の実施形態では、層は、指定範囲内の厚さを有し得る。一部の実施形態では、一部またはすべての層は、同じ厚さを有し、または同じ範囲内の厚さを有する。一部の実施形態では、所与のナノ粒子上の層は、厚さを交互にする場合がある。
【０１４２】
一部の実施形態では、層は、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からなる群より選択される厚さ付近またはその厚さ未満である平均厚さを有する。一部の実施形態では、層は、下限と上限との間の範囲内の平均厚さを有し、下限は、０．１ｎｍ、０．５ｎｍ、１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、８００ｎｍ、および１μｍからなる群より選択され、上限は、５μｍ、１μｍ、８００ｎｍ、５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、２００ｎｍ、１００ｎｍ、９０ｎｍ、８０ｎｍ、７０ｎｍ、６０ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、１５ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍ、１ｎｍ、および０．５ｎｍからなる群より選択され、上限は、下限より大きい。一部の実施形態では、層は、約０．１ｎｍから約５μｍ、約０．５ｎｍから約２００ｎｍ、約５ｎｍから約５０ｎｍ、または約１０ｎｍから約３０ｎｍの間の範囲内の厚さを有する。
【０１４３】
一部の実施形態では、層は、１種または複数の官能基を有することができ、またはそれを有するように修飾することができる。このような官能基（層の表面内または層の表面上の）は、任意の作用物質（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作用物質は、層内で会合している（例えば、ドープされている）場合、ドーパント実体であり得る。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、ドーパント実体が露出され得る。
【０１４４】
一部の実施形態では、最外側層の表面の一部またはすべてを修飾して、例えば、最外側層に存在する官能基を付加および／または修飾することができる。ほんの数例を挙げると、試薬、例えば、それだけに限らないが、メルカプトシラノールまたはアミノシラノールなどを使用して、シリカ、タンタリア（ｔａｎｔａｌｉａ）などにそれぞれスルフヒドリル基またはアミン基を導入することができ、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る。代替としてまたは追加的に、過酸化水素を利用してスルフヒドリル基（導入されたスルフヒドリル基を含む）を酸化することによって、アニオン性スルホネート官能性を生じさせることができる。
【０１４５】
当業者は、一部の実施形態では、このようなストラテジーは、ナノ粒子の表面電荷を改変し得ることを認めるであろう。代替としてまたは追加的に、このようなストラテジーは、例えば、リンカー（例えば、（切断可能または（生）分解性）ポリマー、例えば、それだけに限らないが、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）、標的化剤／ホーミング剤（ｈｏｍｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）（例えば、それだけに限らないが、低分子（例えば、フォレート、色素など）、（ポリ）ペプチド（例えば、ＲＧＤ、上皮増殖因子、クロロトキシンなど）、抗体、タンパク質など）、造影剤／画像化剤（例えば、蛍光色素、（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、低分子薬物、治療用（ポリ）ペプチド、治療抗体、（キレート化）放射性同位体など）、またはこれらの組合せの、ナノ粒子表面へのコンジュゲーションを可能にする官能基を導入することができる。
【０１４６】
ＩＩＣ．表面会合実体
一部の実施形態では、ナノ粒子は、１種または複数の表面会合実体、例えば、安定化実体、標的化実体などを有し得る。一部の実施形態では、このような表面会合実体は、本明細書に論じた層であり、またはこの層中で構成されている。一部の実施形態では、このような実体は、コアと会合し、またはコアに付着しており、一部の実施形態では、このような実体は、層と会合し、または層に付着している。
【０１４７】
実際に、一部の実施形態では、本発明は、限定事項が、調製後にナノ粒子表面（例えば、ナノ粒子コア表面）と会合させ得る実体の範囲に存在することが多い点で、表面会合実体を利用または含む既存のナノ粒子システムに伴う問題の源を特定する。なぜなら、多くの調製技術は、表面を、合成に参加しかつ／または合成に必要とされる作用物質または部分と会合したままにするためである。これらの合成関連作用物質または部分は、表面を任意の他の実体と会合させるために置き換えなければならない。したがって、ナノ粒子表面と会合させ得る実体の範囲は、多くの場合、合成関連作用物質または部分を置き換えるのに十分な親和性および他の特性を有するものに限定される。
【０１４８】
例えば、一部の実施形態では、１）標的化剤または部分；２）治療剤または部分；３）検出可能な作用物質または部分；４）免疫修飾（例えば、免疫回避、免疫抑制、免疫刺激、または免疫活性化）剤または部分；５）安定化剤または部分のうちの１種または複数とナノ粒子表面とを会合させることが望ましい場合がある（例えば、その表面と会合した１）腫瘍標的化分子、２）免疫回避分子；および３）治療用分子を有すると言われるＣｙｔＩｍｍｕｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ  Ｉｎｃによって提供される金粒子を参照）。ある特定の実施形態では、任意またはすべてのこのような作用物質は、提供されるナノ粒子の表面と会合することができ、実際に、提供されるナノ粒子とともに利用され得る特定の化合物の範囲は、ＣｙｔＩｍｍｕｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ  Ｉｎｃ．またはその他によって記載された特定のものより著しく大きい。一部の実施形態では、ナノ粒子組成物中に含まれ、または本発明によって別段に利用される表面会合作用物質は、利用される場合非免疫原性であり、一部のそのような実施形態では、このような作用物質は、これらは、これらが投与される被験体（例えば、ヒト被験体）中で有害な免疫反応を誘導しないという点で非免疫原性である。
【０１４９】
ＩＩＤ．ドーパント実体
一部の実施形態では、医療用同位体標識の前に、既製の金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子は、ドーパント実体をドープされる。
【０１５０】
本開示の多くの実施形態によれば、ドーパント実体は、ナノ粒子コアまたは１つもしくは複数の層に直接または間接的に付着される。一部の実施形態では、ドーパント実体は、１つまたは複数の層内に分布しており、一部の実施形態では、ドーパント実体は、１つまたは複数の層内に個別的に局在化している。
【０１５１】
一般に、目的の任意の実体を、本発明によるドーパント実体として利用することができる。一部の実施形態では、ドーパント実体は、検出可能な実体、例えば、蛍光色素（例えば、近赤外（金属増強）蛍光剤、２光子蛍光剤など、例えば、アレクサ６４７、アレクサ４８８など）、（レーザー）ポンピング材料（例えば、それだけに限らないが、希土類金属および／または遷移金属ベース化合物の群からの材料からなる）、それだけに限らないが、希土類金属および／または遷移金属からなる発光化合物、光音響活性色素、表面増強（共鳴）ラマン散乱（ＳＥ（Ｒ）ＲＳ）活性剤、アップコンバート材料（ｕｐｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌ）（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）、「低速光」誘導材料（例えば、プラセオジムベース化合物）、超音波（ＵＳ）剤、ならびにこれらの任意の組合せからなる群より選択される実体などであるか、またはそれを含む。
【０１５２】
ＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性剤
一部の実施形態では、ドーパント実体は、色素、例えば、共鳴色素であるか、またはそれを含む。ドーパント実体は、ラマン分光法において有用な作用物質（例えば、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性剤）であり得、またはそれを含み得る。例示的なドーパント実体としては、それだけに限らないが、その内容が参照により組み込まれている米国特許第５，３０６，４０３号、同第６，００２，４７１号、および同第６，１７４，６７７号などの当技術分野で記載された作用物質がある。ＳＥＲ（Ｒ）ＲＳ活性剤を含むある特定の粒子、方法、およびこれらの使用は、例えば、２０１３年８月３０日に出願された国際出願公開第ＷＯ２０１４／０３６４７０号に論じられており、これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【０１５３】
一部の特定の実施形態では、ドーパント実体は、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性剤および／または光音響活性剤（複数可）である。一部の特定の実施形態では、基材の近くに位置した高密度のＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性剤が、本明細書に記載の粒子によって達成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、一般に、金属表面の近傍における信号強度増強から恩恵を受ける。本開示によれば、当業者は、基材材料、基材構成、層材料などの要因を考慮して化学的増強および／または電磁的増強を達成するようにＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性剤を選択することができるはずである。このようなＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性剤は、金属から分子、または分子から金属への電荷移動効果を有することができる。
【０１５４】
ＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性剤は、適切に照射されたときＳＥＲＳまたはＳＥ（Ｒ）ＲＳスペクトルを生成することができる分子を指す。ＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性剤の非限定的な例としては、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など、ナフタロシアニン、カルコゲン系色素、アゾメチン、シアニン、スクアライン、ならびにキサンチン、例えば、メチル、ニトロ、スルファノ（ｓｕｌｐｈａｎｏ）、およびアミノ誘導体などがある。これらのそれぞれは、任意の従来の様式で置換され、多数の有用な標識を生じさせることができる。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要因に影響を受け得ることが留意される。
【０１５５】
典型的には、ＳＥ（Ｒ）ＲＳ信号の検出は、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ことになる。可視または近赤外スペクトルの周波数が、概して、銀および金などの貴金属表面についてより良好な表面増強効果を生じさせる傾向がある。しかし、例えば、紫外範囲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。適切な周波数および出力を有する適切な光源の選択、および必要であればチューニングは、特に、利用可能なＳＥ（Ｒ）ＲＳ文献を参照すると、当業者の能力の十分範囲内となる。
【０１５６】
ラマン増強は、一般に、金属表面に会合した（例えば、吸着した）ＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性剤の密度に比例する。意外にも、本開示による基材表面に吸着した高密度のＳＥ（Ｒ）ＲＳ活性剤は、本明細書に開示の粒子の優れた感受性に寄与し得る。
【０１５７】
蛍光剤
一部の実施形態では、ドーパント実体は、蛍光色素／剤（例えば、近赤外（ＮＩＲ）蛍光色素）であるか、またはそれを含む。例えば、それだけに限らないが、ポリメチン、シアニン、（ナ）フタロシアニン、ポルホリン（ｐｏｒｐｈｏｒｉｎｅ）、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、ロタキサン、ローダミン、ある特定の有機金属錯体を含めた蛍光色素／剤を、本発明によって使用することができる。
【０１５８】
ＩＩＥ．ナノ粒子の特性
ナノ粒子は、典型的には約１０μｍを超えないサイズ（その最長寸法によって決定した場合）を有する。一部の実施形態では、ナノ粒子は、１０μｍ、５μｍ、１μｍ、８００ｎｍ、５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、２００ｎｍ、１８０ｎｍ、１５０ｎｍ、１２０ｎｍ、１１０ｎｍ、１００ｎｍ、９０ｎｍ、８０ｎｍ、７０ｎｍ、６０ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍ、２ｎｍ、またはさらには１ｎｍから選択される長さ付近またはその長さ未満である少なくとも１つの寸法を有することによって特徴付けられる。一部の実施形態では、ナノ粒子は、１０μｍ、５μｍ、１μｍ、８００ｎｍ、５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、２００ｎｍ、１８０ｎｍ、１５０ｎｍ、１２０ｎｍ、１１０ｎｍ、１００ｎｍ、９０ｎｍ、８０ｎｍ、７０ｎｍ、６０ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍ、２ｎｍ、またはさらには１ｎｍから選択される長さ付近またはその長さ未満である最長寸法を有することによって特徴付けられる。
【０１５９】
一部の実施形態では、ナノ粒子は、１ｎｍ、２ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、１１０ｎｍ、１２０ｎｍ、１５０ｎｍ、１８０ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、８００ｎｍ、１μｍ、または５μｍから選択される長さ付近またはその長さ超である下限、ならびに１０μｍ、５μｍ、１μｍ、８００ｎｍ、５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、２００ｎｍ、１８０ｎｍ、１５０ｎｍ、１２０ｎｍ、１１０ｎｍ、９０ｎｍ、８０ｎｍ、７０ｎｍ、６０ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍ、および２ｎｍから選択される長さ付近またはその長さ未満である上限が境界となる範囲内のサイズを有し、上限は、下限より大きい。
【０１６０】
一部の実施形態では、ナノ粒子は、そのコアの形状と同じである形状を有し、一部の実施形態では、ナノ粒子は、そのコアのものと異なる形状を有する（例えば、それが、厚さが変動する１つまたは複数の層を含むコーティングを有する場合）。
【０１６１】
特定のサイズおよび／または形状のナノ粒子が、特定の場面において特に望ましく、または有用である場合があることが、当業者によって認められるであろう。例えば、ｉｎ  ｖｉｖｏ用途のためのナノ粒子は、典型的には、約０．５ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲内のサイズを有し、ｉｎ  ｖｉｔｒｏ用途のためのナノ粒子は、約１０ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲内のサイズを有することが多い。
【０１６２】
一部の実施形態では、ナノ粒子は、標的リガンドまたはステルスポリマーコーティングを同時に固定しながら治療剤および造影剤を負荷するためのプラットフォームとして作用する。
【０１６３】
一部の実施形態では、ナノ粒子サイズおよび表面電荷は、特定の用途のために目的の部位に提供されるようにチューニングされる。一部の実施形態では、ナノ粒子サイズ、および／または表面の化学的性質は、魅力的な生物学的性質、例えば、がん内の受動的蓄積および保持など（例えば、低分子画像化剤によって観察されることが多い急速なウォッシュアウトとは対照的に）を呈するようにナノ粒子に対してチューニングされる。多くの実施形態では、目的の部位は、腫瘍であるか、またはそれを含む。一部の実施形態では、ナノ粒子は、腫瘍に、これらの漏出性の血管系を介して入るように設計および構築される。一部の実施形態では、ナノ粒子（調製されるキレート化標識ナノ粒子を含む）は、腫瘍（関連）細胞による食作用を介して腫瘍内に入り、かつ／または保持される（「増強された浸透性および保持（ＥＰＲ）」効果として公知）ように設計および構築される。ある特定の実施形態では、ナノ粒子（調製されるキレート化標識ナノ粒子を含む）は、腫瘍からウォッシュアウトしないが、腫瘍内に安定に保持される（例えば、少なくとも１日〜７日の保持時間）。
【０１６４】
ＩＩＩ．使用および用途
当業者は、本開示を読むと、提供される方法論および組成物は、医療用途および非医療用途の両方を含めた広範囲の場面において有用であることを直ちに認めるであろう。
【０１６５】
ナノ粒子システム（例えば、シリカナノ粒子）は、電子機器における（とりわけ、例えば、コンポーネント、例えば、抵抗器、導体、および／または他のエレメントなどを接続するための印刷可能なインクおよび／または電子チップにおいて有用な、例えば、トランジスタまたは導体として）、熱を生成するため（例えば、光線力学的療法および／または温熱療法において使用するため放射線によって励起されるとき）、ペイロード（ｐａｙｌｏａｄ）（例えば、治療用、診断用、および／または画像化ペイロード）を送達するため、センサー技術（例えば、消費に適した食品を識別する比色センサー）、画像化表示のため（例えば、透過型電子顕微鏡法、表面増強ラマン分光法、および／または光散乱技術を利用して）、ならびに触媒作用（例えば、選択的な酸化反応を触媒するため、および／あるいは窒素酸化物または他の毒性のもしくは環境的に有害な化合物の生成を低減するため）を含めた多種多様な場面において極めて大きい潜在性を有し、有用である。ナノ粒子システムは、腫瘍切除境界を画像化するのに使用することおよび／またはバイオマーカー（例えば、心疾患、がん、感染症などの診断における）を検出することについて特に興味深いものである。ナノ粒子システムは、家庭妊娠検査などのラテラルフローアッセイにおいても用いられることが多い。ある特定のナノ粒子システムはまた、燃料電池および／または代替エネルギー用途のために開発されている。提供されるナノ粒子組成物は、（前）臨床的な生物医学画像化および治療用途において特に有用である。
【０１６６】
本明細書に提供する組成物および方法は、例えば、生物医学研究の方法論（それだけに限らないが、細胞追跡、細胞選別、ウエスタンブロッティングなど）、太陽電池、量子計算ベース用途／方法、偽造防止用途／方法、バーコード化、光学系、（ナノ）フォトニクスにおいて特に有用である。
【０１６７】
提供される組成物および方法論のための別の特定の使用は、例えば、手術中の臨床的画像化（例えば、腫瘍切除境界を画定するため）におけるものである。
【０１６８】
一部の実施形態では、医療用同位体標識金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子の使用は、ナノ粒子（例えば、ナノ粒子組成物）を目的の単一の試料、源、または部位（例えば、被験体）に投与することを含む。
【実施例】
【０１６９】
（実施例１：標識シリカナノ粒子の合成）
当業者は、本開示を読むと、金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子を、様々な方法によって合成することができることを直ちに認めるであろう。特定の合成手順に束縛されることを望むことなく、実施例１で使用するシリカナノ粒子を、改良Ｓｔｏｂｅｒ反応を介して生成した。簡単に説明すると、微多孔性１２０ｎｍシリカナノ粒子を、エタノール２５ｍｌ中のテトラエチルオルトシリケート１．２５ｍｌ、２８％水酸化アンモニウム６２５μＬ、および超純水３．７５ｍｌを、周囲条件で５０〜６０分間反応させることによって合成した。
【０１７０】
標識前後のシリカナノ粒子の流体力学的径を、ＤＬＳ（Ｎａｎｏ−ＺＳ、Ｍａｌｖｅｒｎ、Ｗｅｓｔｂｏｒｏｕｇｈ、ＭＡ）によって決定した。同じ計測器を、超純水（２５℃で１８．２ＭΩｃｍ−１超、Ｍｉｌｌｉ−Ｑ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ、ＭＡ）中のナノ粒子表面電荷測定（ζ電位）において使用した。シリカナノ粒子濃度を決定するために、ＮＳ５００計測器を利用した（ＮａｎｏＳｉｇｈｔ、Ｄｕｘｂｕｒｙ、ＭＡ）。
【０１７１】
合成したままのシリカナノ粒子を、遠心分離（２０分、６０００×ｇ）によって収集し、エタノールで洗浄し、１０ｍＭ  ＭＥＳ緩衝液（ｐＨ７）中に再分散させた。３〜４ｎＭシリカナノ粒子１００μＬを、１０ｍＭ  ＭＥＳ緩衝液（ｐＨ７）中の５００μＣｉ  ８９Ｚｒで、７０℃で６０分間標識した。８９Ｚｒ標識シリカナノ粒子を遠心分離によって収集し、遊離８９Ｚｒを、ペレットを逐次的に洗浄することによって除去した。精製を、即時薄層クロマトグラフィー（ＩＴＬＣ）によって決定した。純粋なＺｒ標識シリカナノ粒子を１０ｍＭ  ＭＥＳ中に再分散させ、マウスの尾静脈を介して静脈内注射した。
【０１７２】
一部の実験において、１４５ｎｍシリカナノ粒子をエタノールで３回洗浄し、次いでｐＨ＝５．７、７．３、または８．８の緩衝化溶液中に再懸濁させた。シリカナノ粒子は、図２に示したように、処理中に一定のサイズを維持し、凝集しなかった。放射化学的収率を、図３Ａ〜３Ｄを参照してさらに詳細に論じるように、ＩＴＬＣおよび遠心ナノ粒子精製の両方によって評価した。
【０１７３】
比放射能が１００Ｃｉ／μｍｏｌであったとき、試験したすべての同位体は、ｐＨ＝７．３、７０℃、および１時間未満またはそれに等しいインキュベーション時間で９９％超の放射化学的収率を実証した（遠心ナノ粒子精製によって測定した場合）。放射化学的収率は、温度が４℃から７０℃に上昇した際に改善したが、調査した範囲内のｐＨ（ｐＨ＝５．７〜８．８）の関数として著しく変動しなかった。シリカナノ粒子を含まない緩衝液を各条件について対照として使用して、沈殿物形成に起因する偽陽性信号の可能性を排除した。１７７Ｌｕを除くあらゆる同位体は、溶液中で遊離している場合、９５％超の放射能を示した。１７７Ｌｕは、緩衝液対照中の沈殿物形成と関連した１０％超の信号を呈するので、遠心分離およびサイズ排除濾過が、沈殿物からの偽陽性信号が起こらないことを保証するために１７７Ｌｕ放射標識の分析において必要である。上清から粒子を分離すると、放射能のすべてが温度と無関係にナノ粒子と関連していることを示した。エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）を用いた競合性キレート化研究は、７０℃でインキュベートした試料が、様々な同位体をロバストに保持することを実証した。これは、温度の支配的な影響は、結合部位への放射性同位体の送達を可能にすることではなく、安定な放射性同位体結合に要求される活性化エネルギーを克服することにあることを示唆する（すなわち、プロセスは、反応に制限されるものであり、拡散に制限されるものではないことを示唆する）。この知見は、シリカナノ粒子が十分に多孔質であることによって、ナノ粒子内部全体にわたって放射性同位体の拡散を可能にするという観察によって支持された（例えば、図４に、例えば示したように）。７０℃に粒子を加熱すると、一部の実施形態では、抗体などの温度感受性標的化リガンドの事前標識付着を妨げ得るが、この温度で安定である他の標的化リガンド、例えば、より小さいペプチドおよびアプタマーなどを使用することができる。
【０１７４】
図５に示したように、一部の実施形態では、シリカナノ粒子のＰＥＧ化は、８９Ｚｒ結合を妨げない。したがって、報告した標識手順に不適合の部分の付着は、官能化されたポリエチレングリコールでコーティングされたシリカナノ粒子を最初に放射標識し、次いで放射標識後反応を実施することによって促進することができる。放射標識前後のナノ粒子サイズおよびゼータ電位を、以下の表１に示す。
【表１】
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【０１７５】
６８Ｇａ−シリカナノ粒子放射標識。６８Ｇａ（ｔ１／２＝６８分）を、溶出１回当たり８〜９ｍＣｉ放射能で６８Ｇｅ−６８Ｇａジェネレーター（ＡＮＳＴＯ、オーストラリア）から溶出した。０．５Ｍ水酸化カリウム５００μＬ中に溶出した後、６８Ｇａ水酸化物溶液を濃塩酸で中和し、シリカナノ粒子溶液（１０ｎＭ、１０ｍＭ緩衝液１００μＬ中）に直ちに添加し、５００ｒｐｍで、サーモミキサーで目的の温度およびｐＨにてインキュベートした。ＭＥＳ緩衝液をｐＨ５．５および７．３の溶液に使用し、一方、ＨＥＰＥＳ緩衝液をｐＨ８．８の溶液に使用した。
【０１７６】
８９Ｚｒ−シリカナノ粒子放射標識。８９Ｚｒ（ｔ１／２＝７８．４時間）を、８９Ｙ（ｐ，ｎ）８９Ｚｒ反応を介してＴＲ１９／９サイクロトロン（Ｅｂｃｏ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｉｎｃ．）でＭｅｍｏｒｉａｌ  Ｓｌｏａｎ  Ｋｅｔｔｅｒｉｎｇ  Ｃａｎｃｅｒ  Ｃｅｎｔｅｒにて生成し、精製して８９Ｚｒ−シュウ酸塩を得た。８９Ｚｒ−シュウ酸塩を１．０Ｍ炭酸ナトリウムで中和し、６８Ｇａ−シリカナノ粒子放射標識について記載したようにシリカナノ粒子溶液に添加した。
【０１７７】
９０Ｙ−シリカナノ粒子放射標識。９０Ｙ（ｔ１／２＝６４ｈ）を、２５ｍＣｉ／ｍＬ（Ｎｏｒｄｉｏｎ）の放射能濃度で０．０５Ｍ  ＨＣｌ中の塩化イットリウム（Ｙ−９０）として得た。９０Ｙを、６８Ｇａ−シリカナノ粒子放射標識について記載したようにシリカナノ粒子溶液に添加した。
【０１７８】
１１１Ｉｎ−シリカナノ粒子放射標識。１１１Ｉｎ（ｔ１／２＝２．８日）を、２５ｍＣｉ／ｍＬ（Ｎｏｒｄｉｏｎ）の放射能濃度で０．０５Ｍ  ＨＣｌ中の塩化インジウム（Ｉｎ−１１１）として得た。１１１Ｉｎを、６８Ｇａ−シリカナノ粒子放射標識について記載したようにシリカナノ粒子溶液に添加した。
【０１７９】
６４Ｃｕ−シリカナノ粒子放射標識。６４Ｃｕ（ｔ１／２＝１２．７時間）をセントルイス−ワシントン大学から得た。そこでは、６４Ｃｕは、６４Ｎｉ（ｐ，ｎ）６４Ｃｕ反応によってＣＳ−１５サイクロトロン（Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｃｏｒｐ．）で生成され、精製されて７．４〜１４．８ＧＢｑ／μｇの比放射能を有する６４Ｃｕ塩化物が得られた。６４Ｃｕを、６８Ｇａ−シリカナノ粒子放射標識について記載したようにシリカナノ粒子溶液に添加した。
【０１８０】
１７７Ｌｕ−シリカナノ粒子放射標識。１７７Ｌｕ（ｔ１／２＝６．７１日）を、２９．２７Ｃｉ／ｍｇ（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ）の放射能濃度有効比放射能（ａｃｔｉｖｉｔｙ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ａｃｔｉｖｉｔｙ）で０．０５Ｎ  ＨＣｌ中の塩化ルテチウム（Ｌｕ−１７７）として得た。１７７Ｌｕを、６８Ｇａ−シリカナノ粒子放射標識について記載したようにシリカナノ粒子溶液に添加した。
【０１８１】
放射化学的収率。放射化学的収率（粒子に結合した放射能の％）を決定するために、試料１μＬを、シリカゲル含浸ＩＴＬＣ紙（Ｖａｒｉａｎ）を使用して、１時間の過程にわたって様々な時点でＩＴＬＣのために採取し、Ｂｉｏｓｃａｎ  ＡＲ−２０００放射性ＴＬＣプレートリーダーで分析した。６８Ｇａについて、０．１Ｍクエン酸を溶出溶媒として使用し、一方、５０ｍＭ  ＥＤＴＡ（ｐＨ５）をすべての他の同位体について使用した。図３中の赤色アステリスクは、ナノ粒子が残存する開始点を表し、黒色アステリスクは、遊離放射能が位置しているはずである溶媒先端を表す。粒子の存在しない対照試料を、各ｐＨで同一の条件で流し、遊離放射能は、移動相とともに移動した（図３において黒色アステリスクで表した）。１７７Ｌｕを例外として、対照試料の（粒子なし）放射能の９５％超が移動相先端に位置していた。緩衝液対照中の１７７Ｌｕは、析出のためにＩＴＬＣ分析の開始点で放射能を示した。したがって、粒子に結合した１７７Ｌｕの量は、ペレット化すること、およびペレットを上清放射能に対して比較することの両方によって決定し、１００ｋＤスピン濾過カットオフ濾過は、フィルター上に粒子を保持し、一方、遊離１７７Ｌｕは、フロースルー中に見つかる。粒子を精製するために、溶液を１０，０００ｒｐｍで５分間遠心分離し、上清を除去し、カウントし、生成物を１０ｍＭ  ＭＥＳ中に再分散させ、超音波処理した。報告した最終放射化学的収率は、遠心ナノ粒子精製（ペレットに結合した％放射能）によって測定した。
【０１８２】
血清安定性。シリカナノ粒子の安定性を生理的条件下で評価した。血清安定性実験を、各同位体の半減期に対して適切な期間にわたって各同位体について５５０ｒｐｍで、エッペンドルフサーモミキサーで、５０％ウシ胎仔血清（ＦＢＳ、Ｇｅｍｉｎｉ  Ｂｉｏ−ｐｒｏｄｕｃｔｓ）、５０％  ＭＥＳ（全体積１５０μＬ）中３７℃にて実施した。ＩＴＬＣおよびサイズ排除濾過分析の両方を報告した時点で完了し、以前に記載したように分析した。図３中の報告値は、ＩＴＬＣ結果であり、それは、あらゆる同位体についてより多くの遊離放射能を示し、したがってＳＥ濾過よりロバストな方法と見なした。すべての同位体は、６４Ｃｕを除いてシリカナノ粒子内に安定に保持された。銅の場合では、結合した同位体の５０％が４時間後に血清中に浸出した。シリカナノ粒子を用いた本質的な標識の動作原理は、酸素に富むマトリックスに対して各同位体が有する親和性であるので、銅が最も弱く保持されるのは意外ではない。なぜなら、それが、試験した同位体のうちで最も小さい親酸素性であるためである。実際に、本質的に標識されたシリカの血清安定性の傾向は、イオンの親酸素性（すなわち、硬度）との優れた相関を実証した。６４Ｃｕの血清安定性の顕著な低下は、銅イオンを活発にキレート化し、顕著なトランスキレート化効果をもたらす血清中に存在するタンパク質にさらに原因があるものとすることができる。
【０１８３】
動物モデル。すべての動物実験は、Ｍｅｍｏｒｉａｌ  Ｓｌｏａｎ−Ｋｅｔｔｅｒｉｎｇ  Ｃａｎｃｅｒ  ＣｅｎｔｅｒのＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ  Ａｎｉｍａｌ  Ｃａｒｅ  ａｎｄ  Ｕｓｅ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅによって承認され、動物愛護についての国立衛生研究所ガイドラインに従ったプロトコールに従って行った。
【０１８４】
ＰＥＴおよび生体内分布：６８Ｇａまたは８９Ｚｒ標識シリカナノ粒子の安定性および生体内分布をｉｎ  ｖｉｖｏで調査した。６８Ｇａまたは８９Ｚｒは、ＰＥＴ画像化における増大した臨床的重要性および優れた血清安定性を有する。ナノ粒子は、一般に、注射した用量の９０％を十分に超える量で細網内皮系内に蓄積することが公知であるので、６８Ｇａのような短命の同位体は、全身がん画像化を依然として可能にしながら健康な臓器へのクロスドーズ（ｃｒｏｓｓ−ｄｏｓｅ）を最小にすることにおいて魅力的である。代わりに、一部のナノ粒子配合物は、長期間にわたって循環中に残存し、ほとんどのナノ粒子クリアランス研究は、数週間またはそれ超に及ぶので、８９Ｚｒのような長寿命の同位体が、ナノ粒子投与に対する生物学的応答を調査するのに不可欠である。これらの２種の同位体を研究することの追加の利益は、遊離６８Ｇａおよび８９Ｚｒの生体内分布が、これらが、肝臓中に自然に蓄積する６４Ｃｕのような他の同位体と対照的に、肝臓および脾臓中に優先的に残留（ｒｅｓｉｄｕａｌｉｚｅ）しない（図６Ａ〜６Ｂ）という点でナノ粒子の生体内分布を容易に区別されることである。雄ヌード胸腺欠損マウス（生後８〜１０週、ｎ＝３）に、側尾静脈を介して、１０ｍＭ  ｐＨ＝７．３  ２−（Ｎ−モルホリノ）−エタンスルホン酸溶液（ＭＥＳ溶液）１００μＬ中の２５０〜３５０μＣｉ（９．２５〜１２．９５ＭＢｑ）の遊離６８Ｇａ−または８９Ｚｒ−シリカナノ粒子（１０ｎＭｏｌ）を注射した。所定の時点（１時間、４時間、および２４時間）で、動物を、イソフルラン（Ｂａｘｔｅｒ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ、Ｄｅｅｒｆｉｅｌｄ、ＩＬ）および酸素ガス混合物（誘導について２％、維持について１％）で麻酔し、次いでスキャンを、Ｉｎｖｅｏｎ  ＰＥＴ／ＣＴスキャナー（Ｓｉｅｍｅｎｓ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ  Ｇｌｏｂａｌ）を使用して実施した。全身ＰＥＴ静的スキャンを、１０〜２０分のスキャン継続時間で最低５０００万の一致イベント（ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｔ  ｅｖｅｎｔ）を記録して実施した。エネルギーおよび一致タイミングウィンドウは、それぞれ３５０〜７５０ｋｅＶおよび６ｎｓであった。画像データを正規化して、注射の時間に対して、ＰＥＴの応答の不均一性、デッドタイムカウントロス（ｄｅａｄ−ｔｉｍｅ  ｃｏｕｎｔ  ｌｏｓｓ）、ポジトロン分岐比（ｐｏｓｉｔｒｏｎ  ｂｒａｎｃｈｉｎｇ  ｒａｔｉｏ）、および物理的崩壊を補正したが、減衰、散乱、または部分体積の平均化補正は適用しなかった。画像を、ＡＳＩＰｒｏ  ＶＭＴＭソフトウェア（Ｃｏｎｃｏｒｄｅ  Ｍｉｃｒｏ−ｓｙｓｔｅｍｓ）を使用して分析した。
【０１８５】
生体内分布研究のために、マウスを、注射して４時間後（６８Ｇａ）および２４時間後（８９Ｚｒ）にＣＯ２（ｇ）窒息によって安楽死させた。窒息させた後、臓器を取り出し、秤量し、６８Ｇａまたは８９Ｚｒについて較正したγカウンターでカウントした。カウントを注射時間に対して、バックグラウンドおよび崩壊について補正し、較正した標準を使用してμＣｉに変換し、１グラム当たりのパーセント注射線量（％ＩＤ／ｇ）を、注射した全放射能に対して正規化することによって決定した。
【０１８６】
ナノ粒子結合同位体は、例えば、図６Ａ〜６Ｂに示したように、シリカナノ粒子の公知の生体内分布を実証し、調査した期間全体にわたって（６８Ｇａについて３時間、８９Ｚｒについて２４時間、それぞれについてｎ＝３）肝臓および脾臓中に局在化したままであった。図６Ａ〜６Ｃに示したように、遊離生体内分布とナノ粒子結合生体内分布との間の際立ったコントラストは、シリカナノ粒子がｉｎ  ｖｉｖｏで同位体を安定に保持することを実証する。
【０１８７】
ＣＴ：全身標準低倍率ＣＴスキャンを８０ｋＶの電圧および５００μＡの電流でのＸ線管セットアップを用いて実施した。ＣＴスキャンを、１フレーム当たり１４５ｍｓの曝露で、合計２２０度のイールド（ｙｉｅｌｄｉｎｇ）について１２０回転ステップおよび１２０秒の推定スキャン時間を使用して取得した。
【０１８８】
８９Ｚｒ−シリカナノ粒子を用いたＰＥＴ／ＣＴリンパ節研究。シリカは、放射性同位体を結合させ、ｉｎ  ｖｉｖｏでこれらを保持するためのロバストなプラットフォームとして機能を果たす。一部の実施形態では、本明細書に論じたキット様放射標識プロトコールは、ナノ粒子の多種多様な公知の生物医学用途において直ちに有用となり得る。一部の行った実験では、概念実証として、本明細書に論じたナノ粒子を、臨床的に重要な用途であるリンパ節画像化のために使用した。ｉｎ  ｖｉｖｏシリカナノ粒子−放射性金属リンパ節画像化研究のために、合計６匹のマウスについて、３匹のマウスの足蹠に、食塩水中の８９Ｚｒを注射し、３匹のマウスに１００〜１５０μＣｉの８９Ｚｒ−シリカナノ粒子（１０ｍＭ  ＭＥＳ、２０〜３０μＬ、３．７〜５．５ＭＢｑ）を注射した。すべてのマウスを、スキャンのに備えて２．５％イソフルランで誘導し、２〜２．５％イソフルランで維持した。全身スキャンを、合計１５〜４５分にわたってＩｎｖｅｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｏｄａｌｉｔｙ  （ＭＭ）ＣＴスキャナー（Ｓｉｅｍｅｎｓ）およびＩｎｖｅｏｎ専用ＰＥＴスキャナーを使用して実施した。すべての場合において、例えば、図８および９に示したように、ナノ粒子結合放射性同位体は、局所的なリンパ節のロバストな検出を可能にした一方、遊離放射性同位体の対照は可能にしなかった。
【０１８９】
シリカナノ粒子のＡＦＭ分析。Ａｓｙｌｕｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ＭＦＰ−３Ｄ−ＢＩＯを使用して、タッピングモードでナノ粒子を画像化した。１００％  ＥｔＯＨ中のナノ粒子をＡＰ−雲母上に堆積させ、空気乾燥させ、高密度に充填されたナノ粒子の平らな層を作出して画像化を促進した。Ｏｌｙｍｐｕｓ  ＡＣ１６０プローブを５００ｍＶにチューニングし、自由振幅の８０％で画像化した。新しいプローブを各画像について使用して、チップコンボリューション（ｔｉｐ  ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）が測定のいずれの差異にも寄与しないことを保証した。スキャンパラメータをスキャン間で同じに保って、測定される差異に寄与することが一切ないようにした。試料を複数回画像化して傾向を検証した。位相画像が、個々の孔サイズを含めたナノ粒子の材料性質の任意の差異について観察された。
【０１９０】
シリカナノ粒子のＰＥＧ化。シリカナノ粒子を、ＥｔＯＨ中の２％（ｖ／ｖ）ＭＰＴＭＳ中で７０℃にて９０分間インキュベートしてナノ粒子表面にＳＨ基を導入した。ＥｔＯＨおよびｐＨ＝７．１  ＭＥＳ緩衝液で複数回洗浄した後、チオール化シリカナノ粒子を１００ｍＭ  ｐＨ＝７．１  ＭＥＳ緩衝液中の１％（ｗ／ｖ）マレイミド末端ポリ（エチレングリコール）とともに１時間インキュベートした。ナノ粒子をＭＥＳ緩衝液で数回洗浄した。
【０１９１】
（実施例２：キレーターフリーＰＥＴ−ＳＥ（Ｒ）ＲＳナノ粒子を合成するための例示的なプロトコール）
ＳＥＲＲＳナノ粒子合成
金ナノ粒子コアを、１重量％クエン酸ナトリウム１．５ｍｌを沸騰中の０．０１重量％水性ＨＡｕＣｌ４  ２００ｍＬに添加することによって合成した。ナノ粒子コアを遠心分離（１０分、４０００ｇ、４℃）によって収集し、１８．２−メガオーム−ｃｍ水に対して透析した（３．５ｋＤａ分子量カットオフ；Ｓｌｉｄｅ−Ａ−Ｌｙｚｅｒ  Ｇ２、Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｃ．）。透析した金ナノ粒子（約５５ｎｍ）を、表面プライミング（ｓｕｒｆａｃｅ  ｐｒｉｍｉｎｇ）を必要としない改良Ｓｔｏｅｂｅｒ法を介して色素包埋シリカで直接コーティングした。簡単に説明すると、水中の３．０ｎＭ金ナノ粒子１．０ｍｌをエタノール８．５ｍｌに添加し、それに、ＤＭＦ中の２５ｍＭ共鳴色素分子（例えば、ＩＲ−７８０過塩素酸塩）１５ｍｌ、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）３２０ｍｌ、および２８％水酸化アンモニウム１３０ｍｌを添加し、２５分間反応させた。合成したままのＳＥ（Ｒ）ＲＳナノ粒子を遠心分離（３５００ｇ、１０分）によって単離し、エタノールで数回洗浄した。
【０１９２】
シリカナノ粒子合成
シリカナノ粒子を改良Ｓｔｏｂｅｒ法に従って合成した。簡単に言えば、超高純度Ｈ２Ｏ  ３．７５ｍＬをエタノール２５ｍＬおよびＴＥＯＳ  １．２５ｍＬに添加した。反応は、２８％水酸化アンモニウム０．６２５ｍＬを添加することによって開始し、ナノ粒子が所望のサイズに到達した後、エタノールで３回洗浄した。
【０１９３】
キレーターフリー放射標識
放射性同位体を得、適当な緩衝液（例えば、ＭＥＳ）でｐＨ＝７に中和した。所望の量の放射能（例えば、１００〜５００ｍＣｉ）をｐＨ＝７の緩衝液中のナノ粒子分散物（１０ｍＭ緩衝液１００μＬ中の１０ｎＭナノ粒子）に添加し、サーモミキサー内で振盪した。標識は、様々な時間および温度について進めることができるが、典型的には２５〜７０℃の範囲内、および１〜４５分の間の継続時間にわたる。中性ｐＨは、成功裏の標識の要件ではない。一部の実施形態では、中性ｐＨは、シリカおよびＳＥ（Ｒ）ＲＳナノ粒子について一貫して良好な結果をもたらす。
【０１９４】
他の実施形態および均等物
当業者は、日常の実験を使用するだけでも、本明細書に記載の本発明の具体的な実施形態の多くの均等物を認識することになり、またはこれらを確認することができるであろう。本発明の範囲は、上記記載に限定されるように意図されておらず、むしろ以下の特許請求の範囲に示された通りである。
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ＡＢ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【国際調査報告】
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