用于预防与治疗脑癌或转移性脑癌的药物装载的介孔二氧化硅纳米粒子的制作方法

1.本发明涉及一种用装载有基于紫杉烷(taxane)的化学治疗药物(例如紫杉醇(paclitaxel，ptx)、卡巴他赛(cabazitaxel，ctx)或多西他赛(docetaxel，dtx))的介孔二氧化硅纳米粒子(msn)预防或治疗脑癌或转移性脑癌的方法，并且还涉及装载有基于紫杉烷的化学治疗药物(例如ptx、ctx或dtx)的msn以及其应用。


背景技术：

2.癌症为全球范围内死亡的主要原因，根据世卫组织的记录，2020年将近有1千万人死亡。虽然各种癌症均可能导致死亡，而脑癌的发生率不是最高的，但它可能是最麻烦的。人类脑部主导着生活的许多方面，而在专注于治疗肿瘤时，许多化学物质(包括药物)无法穿透血脑屏障(bbb)，尤其是血脑肿瘤屏障(bbtb)，且因此无法提供治疗功能。
3.科学家和医生已经在寻求治疗脑癌的潜在药物方面作出了巨大努力。实例包括替莫唑胺(temozolomide，tmz)、贝组替凡(belzutifan)、卡莫司汀(carmustine)、依维莫司(everolimus)和洛莫司汀(lomustine)，其被认为能够穿透bbb，尤其是bbtb，并且到达脑肿瘤部位。十多年来，tmz一直是神经胶质瘤治疗的一线化学治疗药物。然而，某些病人可能对tmz有禁忌，或tmz对tmz具有耐药性的患者不太有效。因此，仍需要开发治疗脑癌的新治疗策略。
4.另一问题为转移性脑癌，其可能比原发性脑癌导致更多的死亡。患有转移性脑癌的患者的死亡率较高。许多常见的癌症，如肺癌、乳腺癌、结肠癌、前列腺癌等尤其易于转移到脑部中。一旦原发性癌症转移到脑部中，手术和辐射可作为患者/医师的有限选择，但这两种方法都不是特别有效。除手术和辐射以外，tmz仍可为迄今为止用于治疗转移性脑癌的唯一药物。
5.使用药物递送系统可能是将药物递送到个体的更有效、有效且更直接的方式。对于脑癌或转移性脑癌的治疗，可以应用囊泡(脂质、胶束、聚合物或外泌体)、线性聚合物、金属(au、gd、石墨烯)、碳点、纳米植入物、树枝状聚合物等作为药物递送系统。举例而言，介孔二氧化硅纳米粒子(msn)由于其独特物理/化学特性(如：大孔体积、化学/热稳定性、高装载容量、可调节表面特性和极佳生物相容性)而被认为具有作为药物递送系统的极大潜力。尽管如此，似乎不存在适用于治疗脑癌的现有药物递送系统，并且因此仍需要开发装载有治疗脑癌的潜在性药物的药物递送系统，例如优化的msn。


技术实现要素：

6.本公开涉及一种预防或治疗个体的脑癌或转移性脑癌的方法，其包含向所述个体静脉内施用装载有基于紫杉烷的化学治疗药物(例如紫杉醇(ptx)、卡巴他赛(ctx)或多西他赛(dtx))的介孔二氧化硅纳米粒子；亦涉及一种装载有基于紫杉烷的化学治疗药物的介孔二氧化硅纳米粒子作为制备预防或治疗个体的脑癌或转移性脑癌的药物的用途，其中向
所述个体静脉内施用所述药物。特别地，介孔二氧化硅纳米粒子具有以下特征中的至少一个：
7.(a)用(i)有机分子、低聚物或聚合物和(ii)带正电荷的分子、低聚物或聚合物进行表面改性，其中(i)和(ii)的摩尔比在60:1至4:1范围内；
8.(b)用末端烃基部分进行孔表面改性；
9.(c)通过tem测量的60nm或更小的平均粒度；
10.(d)通过动态光散射在磷酸盐缓冲盐水(pbs)中测量的60nm或更小的平均动态光散射粒度；和
11.(e)用(i)有机分子、低聚物或聚合物进行表面改性。
12.本公开还涉及一种装载有卡巴他赛(ctx)的介孔二氧化硅纳米粒子，其中介孔二氧化硅纳米粒子具有以下特征中的至少一个：
13.(a)用(i)有机分子、低聚物或聚合物和(ii)带正电荷的分子、低聚物或聚合物进行表面改性，其中(i)和(ii)的摩尔比在60:1至4:1范围内；
14.(b)用末端烃基部分进行孔表面改性；
15.(c)通过tem测量的60nm或更小的平均粒度；
16.(d)通过动态光散射在磷酸盐缓冲盐水(pbs)中测量的60nm或更小的平均动态光散射粒度；和
17.(e)用(i)有机分子、低聚物或聚合物进行表面改性。
18.本公开还涉及一种装载有多西他赛(dtx)的介孔二氧化硅纳米粒子，其中所述介孔二氧化硅纳米粒子具有以下特征中的至少一个：
19.(a)用(i)有机分子、低聚物或聚合物和(ii)带正电荷的分子、低聚物或聚合物进行表面改性，其中(i)和(ii)的摩尔比在60:1至4:1范围内；
20.(b)用末端烃基部分进行孔表面改性；
21.(c)通过tem测量的60nm或更小的平均粒度；
22.(d)通过动态光散射在磷酸盐缓冲盐水(pbs)中测量的60nm或更小的平均动态光散射粒度；和
23.(e)用(i)有机分子、低聚物或聚合物进行表面改性。
24.本公开还涉及一种装载有紫杉醇(ptx)的介孔二氧化硅纳米粒子，其中介孔二氧化硅纳米粒子具有以下特征中的至少一个：
25.(a)用(i)有机分子、低聚物或聚合物和(ii)带正电荷的分子、低聚物或聚合物进行表面改性，其中(i)和(ii)的摩尔比在60:1至4:1范围内；
26.(b)用末端烃基部分进行孔表面改性；
27.(c)通过tem测量的60nm或更小的平均粒度；
28.(d)通过动态光散射在磷酸盐缓冲盐水(pbs)中测量的60nm或更小的平均动态光散射粒度；和
29.(e)用(i)有机分子、低聚物或聚合物进行表面改性。
附图说明
30.图1显示注射有荧光标记msn的其中一只小鼠的正常脑部区域和脑肿瘤区域的荧
光染色图像。
31.图2显示dtx和dtx@msn在正位tmz耐药性脑肿瘤小鼠模型中的实验细节和结果。
32.图3显示分别注射有pbs(对照组)、dtx(5mg/kg和10mg/kg)和dtx@msn(5mg/kg和10mg/kg)的小鼠脑组织的h&e染色图。
33.图4显示使用dtx或dtx@msn与tmz组合治疗正位tmz耐药性脑肿瘤小鼠模型中的小鼠的实验细节和结果。
34.图5显示使用ctx或ctx@msn与tmz组合治疗正位tmz耐药性脑肿瘤小鼠模型中的小鼠的实验细节和结果。
具体实施方式
35.为了有助于理解本公开，如下定义如本文所使用的术语。
36.在本公开的说明书和权利要求书的上下文中，除非另有具体说明，否则例如单数形式“一(a/an)”和“所述(the)”包括多个指示物，且反之亦然。除非另有说明，否则本文提供的任何和所有实例或示例性语言(例如“如”)仅用于更好地说明本发明，而非限制本发明的范围。
37.应了解，希望本说明书中所述的任何数值范围包括其中所涵盖的所有子范围。举例来说，“50到70℃”的范围包括所述最小值50℃与所述最大值70℃之间的所有子范围和特定值，包括例如58℃到67℃，和53℃到62℃、60℃或68℃。由于所公开的数值范围是连续的，因此其含有最小值与最大值之间的每一个数值。除非另外说明，否则本说明书中指出的各种数值范围是近似的。
38.在本发明中，术语“约”是指所属领域的技术人员所测量的针对给定值的可接受的偏离，这部分地取决于如何测量或测定所述值。
39.在本发明中，除非具体说明，否则如本文所用的前缀“纳米”意指约300nm或更小的尺寸。除非具体说明，否则如本文所用的前缀“介”不同于iupac提出的定义，意指约50nm或更小的尺寸。在某些实施例中，前缀“介”可指约例如20nm或更小、10nm或更小或5nm或更小的较小尺寸。
40.在本发明中，如本文所用，术语“硅烷”是指sih4衍生物。通常，四个氢中的至少一个被如烷基、烷氧基、氨基等取代基置换，如下文所述。如本文所用，术语“烷氧基硅烷”是指具有至少一个直接键结到硅原子的烷氧基取代基的硅烷。如本文所用，术语“有机烷氧基硅烷”是指具有直接键结到硅原子的至少一个烷氧基取代基和至少一个烃基取代基的硅烷。如本文所用，术语“硅酸盐源”是指可以视为正硅酸的盐形式或酯形式的物质，例如正硅酸钠、偏硅酸钠、正硅酸四乙酯(四乙氧基硅烷，teos)、正硅酸四甲酯或正硅酸四丙酯。任选地，烃基取代基可以进一步经杂原子取代或间杂。
41.在本发明中，如本文所用，术语“烃基”是指衍生自烃的单价基团。如本文所用，术语“烃”是指一种仅由碳和氢原子组成的分子。烃实例包括但不限于(环)烷烃、(环)烯烃、二烯烃、芳香烃等。当烃基如上文所提及进一步经取代时，取代基可以是卤素、氨基、羟基、硫醇基等。当烃基如上文所提及间杂有杂原子时，所述杂原子可以是s、o或n。在本发明中，烃基优选包含1到30个c原子。
42.在本发明中，术语“烷基”是指饱和的直链或分支链烷基，其优选包含1-30个碳原
子且更优选1-20个碳原子。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、2-乙基丁基、正戊基、异戊基、1-甲基戊基、1,3-二甲基丁基、正己基、1-甲基己基、正庚基、异庚基、1,1,3,3-四甲基丁基、1-甲基庚基、3-甲基庚基、正辛基、2-乙基己基、1,1,3-三甲基己基、1,1,3,3-四甲基戊基、壬基、癸基、十一烷基、1-甲基十一烷基、十二烷基、1,1,3,3,5,5-六甲基己基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基或其类似物。
43.在本发明中，术语“亚烷基”是指如上所提及的烷基的二价基团。术语“短链”表示自由基或重复单元在主链中含有至多6个碳原子，优选至多4个碳原子。
44.在本发明中，如本文所用，术语“烷氧基(alkoxyl)”或“烷氧基(alkoxy)”意指具有式
“‑
o-烷基”的基团，其中“烷基”在所述式中的定义具有如上所述的“烷基”的含义。
45.在本发明中，如本文所用，术语“环烷基”意指含有3到10个环碳原子且更优选3到8个环碳原子的饱和或部分不饱和环状碳基团，所述环状碳基团任选地在环上含有烷基取代基。环烷基实例包括(但不限于)环丙基、环丙烯基、环丁基、环戊基、环己基、2-环己烯-1-基以及其类似物。
46.在本发明中，术语“卤素”或“卤基”表示氟、氯、溴或碘。
47.在本发明中，如本文所用，术语“氨基”意指式-nr1r2的官能团，其中r1和r2各自独立地表示氢或如上文所定义的烃基。
48.在本发明中，表述“内表面”是指定义孔的“壁”的表面，并且表述“外表面”是指纳米粒子的最外层、壁或结构的表面。
49.在本发明中，如本文所使用的术语“治疗剂”是指在生物体中具有治疗效果的物质。治疗性成分的实例包括(但不限于)小分子药物、蛋白质(如酶和蛋白质药物)、抗体、疫苗、抗生素或核苷酸药物。
50.在本发明中，如本文所使用的术语“基于紫杉烷(taxane-based)的化学治疗药物”或可互换地“基于紫杉烷(taxane-based)的化学治疗剂”或“紫杉烷类(taxane-based)的化学治疗药物”或“紫杉烷类(taxane-based)的化学治疗剂”是指具有紫杉烷(taxane)的核心结构或来源于紫杉烷的核心结构(如脱氢等)的化学和治疗活性化合物。基于紫杉烷的化学治疗药物/基于紫杉烷的化学治疗剂的实例包括(但不限于)紫杉醇(ptx)、卡巴他赛(ctx)和多西他赛(dtx)。
51.脑癌或转移性脑癌
52.尽管诊断和治疗方式方面有显著的最新进展，但脑癌是一种毁灭性的疾病，因其复发率较高且会导致致死性结果。脑癌可以起源于脑部(原发性脑肿瘤)，或也可以从身体的其它部位扩散到脑部(转移性肿瘤)。原发性和转移性脑癌患者的预后普遍不佳。在开始治疗(包括手术、辐射、化学疗法和其组合)之后的中值存活期小于一年。举例来说，神经胶母细胞瘤(原发性脑癌的一种形式)可在bbb，尤其是bbtb仍完整的情况下在瘤周区域内复发。这大大限制了化学治疗剂消除剩余的浸润性癌细胞的功效。替莫唑胺(tmz)为用于治疗神经胶母细胞瘤(gbm)(其为一种高级别神经胶质瘤)的一线化学治疗剂。不利的是，超过50％的gbm患者对tmz疗法不起反应。对tmz的耐受性通常变成有效治疗中的限制因素，并且几乎所有患者都会经历疾病进展。亟需对gbm和tmz难治性gbm治疗的有效化学疗法。到目前为止，仅少数药物已批准用于治疗脑癌。此外，即使患者罹患不是原发性脑肿瘤的癌症，癌
症仍可以扩散到脑部。最可能引起转移性脑癌的那些癌瘤或癌症是肺癌、乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、肾癌、黑色素瘤和甲状腺癌。转移性脑癌的发生率是原发性脑癌的五倍，且最常见的三种转移性癌症是肺癌(20-56％的患者)、乳腺癌(5-20％)和黑色素瘤(7-16％)。一旦肿瘤转移到脑部，手术和辐射疗法都不是特别有效，且患者的存活率骤然减少(中值总存活期为6个月)。全身性化学疗法是转移性脑癌的治疗选择，但由于bbb(尤其是bbtb)，传统化学治疗剂的疗效有限。在很大程度上，处理bbb，尤其是bbtb的问题将比考虑脑肿瘤细胞是否对其具有固有的耐药性更为重要，bbb/bbtb会阻止大多数化学治疗剂的进入。
53.bbb为中枢神经系统中的重要生理屏障，其限制离子和分子从循环血液到脑部中的移动且保护脑部免受病原体和毒性剂侵入。然而，bbb对于治疗脑部疾病也具有挑战性，因为大多数药物将受到bbb的阻碍。对于脑癌的治疗，应特定考虑到穿越bbtb的问题。现有的用于克服bbb(尤其是bbtb)的方法仍受到限制。举例来说，具有较小尺寸和官能化表面的多功能纳米粒子可被视为跨越bbb(尤其是bbtb)的一种选择；然而，纳米粒子的这些不同特征对调节bbb(尤其是bbtb)的穿透的影响仍不清楚。
54.出人意料地，本发明人发现具有特定特征的msn可有效地将化学治疗剂递送到脑部的主要肿瘤和瘤周区域。为了使用msn跨越bbb(尤其是bbtb)，并且治疗脑肿瘤或cns疾病，对纳米粒子的粒度(粒径(tem)和流体动力学直径(dls))和表面特性(电荷、官能团等)的精细控制变得至关重要。在本发明中，本发明人公开了具有特定的孔内表面改性和优化的粒子表面改性的msn，其展现出对基于紫杉烷的化学治疗药物，例如ptx、dtx和ctx的优良装载容量，在缓冲或生理条件下具有良好的分散性，在存储或生理条件下具有良好的稳定性，可用于bbb(尤其是bbtb)的穿透、脑癌和转移性脑癌的治疗。此外，药物装载的msn可展现用于预防、抑制或抑制癌症转移的独特抗细胞迁移活性，以提供转移性脑癌治疗的新补救措施。在一个具体实施方式中，装载有药物的msn可用于预防或治疗脑癌或转移性脑癌。在一个具体实施方式中，装载有药物的msn可用于预防或治疗单一形式的脑癌、单一形式的转移性脑癌、多种形式的脑癌、多种形式的转移性脑癌或其任何组合。在一个具体实施方式中，装载有药物的msn可用于预防或治疗单一形式的转移性脑癌。在一个具体实施方式中，装载有药物的msn可用于预防或治疗多种形式的脑癌。在一个具体实施方式中，装载有药物的msn可用于预防或治疗多种形式的转移性脑癌。在一个具体实施方式中，装载有药物的msn可用于预防或治疗多种形式的脑癌、多种形式的转移性脑癌或其组合。在一个或多个具体实施方式中，装载有药物的msn可用于制备预防或治疗一个或多个前述病症的药物的用途。
55.在一个具体实施方式中，脑癌对现有药物具有耐药性，如例如在由美国国家癌症研究(the national cancer institute)所声明的信息中所指示，例如，在2021年公开的网站页面"批准用于脑肿瘤的药物(drugs approved for brain tumors)"。在一个具体实施方式中，脑癌对选自由以下组成的群组的药物具有耐药性：替莫唑胺(tmz)、贝伐珠单抗(bevacizumab)、贝组替凡、卡莫司汀、依维莫司、洛莫司汀和那昔妥单抗(naxitamab-gqgk)。
56.基于紫杉烷的化学治疗药物(taxane-based chemotherapeutic drugs)；紫杉醇(ptx)、多西他赛(dtx)和卡巴他赛(ctx)
57.如本文所论述，患有脑癌的某些患者可能不用现有药物(如tmz)有效地治疗，因为
耐药性的快速发展常常限制现有药物在临床中的有用性。ptx、dtx和ctx可对活体外神经胶质瘤细胞有效，但在临床试验中无或仅具有边际活性。为了解决上文所提到的问题，本发明人提出了三种治疗脑癌的潜在药物：ptx、dtx和ctx。
58.通常使用的化学治疗药物ptx已经批准用于治疗卵巢癌、乳腺癌、非小细胞肺癌和aids相关卡波西肉瘤(aids-related kaposi sarcoma)，但不存在治疗脑癌的市场批准。ptx为多药耐药蛋白p-糖蛋白(p-gp)的底物，多药耐药蛋白p-糖蛋白(p-gp)在某些癌细胞和脑部内皮细胞中丰富地表达且通过充当外排泵的作用，负责防止药物在肿瘤或脑部中积累。在脑肿中ptx的低效穿透和累积导致临床试验中对复发性恶性神经胶母细胞瘤无疗效或疗效有限。已批准多西他赛用于治疗乳腺癌、非小细胞肺癌、前列腺癌、胃癌和头颈癌，但不存在治疗脑癌的批准。
59.此外，虽然发现dtx在活体外展现出对神经胶质瘤细胞生长的有效抑制，但其展现出差的固有血脑肿瘤屏障(bbtb)穿透性和脱靶细胞毒性作用，这导致在临床试验中对复发性恶性神经胶母细胞瘤的治疗并未成功或显著有限的成功。
60.因此，仍需要开发有效且高效地传递ptx或dtx以治疗脑肿瘤的技术。
61.另一方面，ctx已被批准用于治疗转移性去势抵抗性前列腺癌(mcrpc)，但不存在治疗脑癌的批准。ctx的甲基改性降低与p-糖蛋白(p-gp)的亲和力并且已经用于治疗紫杉醇或多西他赛耐药性癌症。此外，ctx可能有机会穿过血脑屏障。但最近的研究显示将ctx应用到具有tmz难治性神经胶母细胞瘤(gbm)的患者仅展现有限的治疗功效。
62.尽管如上所述，在目前的实验结果下发现ptx和dtx对复发性恶性神经胶母细胞瘤无效，ctx也只展现出有限的疗效，但如果能克服穿越血脑屏障(bbb)或血脑肿瘤屏障(bbtb)的问题，它们仍有治疗脑癌的潜力。ptx、dtx和ctx的水溶性很差，且在其调配物中加入界面活性剂(如聚氧乙烯蓖麻油(cremophor el)、聚山梨醇酯80)已被牵涉到多种全身性不良反应(如超敏反应、非过敏性重度过敏、皮疹)，因此在使用前需要进行不方便的多步稀释过程。
63.装载有基于紫杉烷的化学治疗药物的介孔二氧化硅纳米粒子(msn)
64.关于在msn或其它纳米递送系统上装载药物，尤其是基于紫杉烷的化学治疗药物，用于治疗脑癌的公开有限。其中，已经开发出几个ptx、dtx和ctx静脉内可注射纳米调配物用于治疗脑癌并且在动物研究中展现不同程度的有效性。例如，聚合物胶束/纳米粒子(例如基于葡聚糖的)、plga涂布的msn和装载有ptx的脂质涂布的msn，和聚合物胶束/纳米粒子(例如pla-peg、plga-peg纳米粒子)、固体脂质纳米粒子和装载有dtx的白蛋白-脂质纳米粒子，和装载有ctx的聚合物纳米粒子和脂质体被用于体内脑瘤动物模型试验，而对基于紫杉烷的化学治疗药物，包括装载ptx、dtx和ctx的msn治疗脑癌的研究似乎有限。如上文所提及，在大多数纳米粒子中，粒子的流体动力学尺寸(在水性或生理介质中测量)超过100nm，并且可能需要靶向配体以促进bbb/bbtb的穿透。然而，那些纳米粒子或纳米调配物可能具有将影响功效的问题。特别地，具有较大粒子流体动力学尺寸的粒子在穿透bbb/bbtb中可展现较少效率或无效率。此外，当暴露于生物流体中时，血清蛋白质可能吸附到纳米粒子的外表面上，由此形成生物分子层并且产生新物理化学特性，即所谓的“蛋白冠”。此外，外表面有靶向配体的纳米粒子比仅仅用普通的聚乙二醇化改性屏蔽的纳米粒子更容易吸引蛋白质到表面。这种围绕着纳米粒子的生物分子层(冠层)会干扰纳米粒子表面的靶向分子，
甚至可能导致结块和更高的调理作用，导致错误的靶向或被肝、肾或脾意外清除，从而展现出潜在的、不希望出现的副作用或降低的疗效。如上文所提及，粒子流体力学尺寸较大、表面有靶向配体的纳米调配物可能会遇到障碍，从而导致脑癌治疗的疗效不足或很少，其可能无法成功地从实验室转化为体内或临床应用。实际上，到目前为止，市场上尚未批准其中的任一者。
65.为了预防或解决这些问题，本发明人推断，通过某些表面改性，msn可能具有提供所需药理学效果的潜力，例如epr效果和bbb(尤其是bbtb)的穿透特性，并且可以用于装载基于紫杉烷的化学治疗药物，例如ptx、dtx和ctx。具体来说，用于注射用悬浮液(dtx@msn)的基于紫杉烷的化学治疗药物(例如dtx)的介孔二氧化硅纳米调配物具有多种好处，包括(但不限于)：(1)提高dtx的“溶解度”，而不使用界面活性剂，所述界面活性剂与目前临床使用的dtx调配物的许多全身不良反应有关；(2)减少与药物相关的不良反应；(3)增加dtx的bbtb穿透和肿瘤靶向能力；因此，dtx@msn可以延长恶性多形性胶质母细胞瘤患者的缓解和生存。各种msn可用于本发明中以用于装载药物。msn还可用各种表面官能团进行改性，以改善其生物相容性和设计以用于不同的目的。举例来说，本发明人使用用以下进行表面改性的msn：(i)有机分子、低聚物或聚合物和(ii)带正电荷的分子、低聚物或聚合物，和用末端烃基部分进行孔内表面改性，以装载基于紫杉烷的化学治疗药物，例如ptx、ctx或dtx。在一个具体实施方式中，具有特定表面改性(例如聚乙二醇化、正电荷改性等)的msn展现出更小的粒度，尤其是在水溶液、生理溶液中更小的流体动力学尺寸，以及定制的表面电荷，这可以减少蛋白质冠的吸附并且延长循环时间和脑肿瘤靶向能力，以提高脑癌的治疗效果。据此，所要求的发明中使用的msn不具有对脑癌或肿瘤或细胞膜上的受体等的任何“靶向配体”。靶向配体包括(但不限于)靶向肽、靶向核苷酸、靶向蛋白质、靶向抗体、靶向抗原等。
66.有机分子、低聚物或聚合物(i)的实例包括但不限于短链聚(亚烷基二醇)(pag)，例如聚(乙二醇)(peg)、聚(丙二醇)(ppg)、peg-ppg共聚物等。可以引入其它(有机)改性剂以改变msn的特性(例如表面特性等)；其实例包括(但不限于)巯基丙基三甲氧基硅烷、氯甲基三甲氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷(etas)、n-(三甲氧基硅基丙基)乙二胺三乙酸(edtas)、(3-三羟硅基)丙基甲基膦酸酯(thpmp)、甲基三乙酰氧基硅烷(mtas)、(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷(mptms)、两性离子型硅烷等。
67.带正电荷的分子、低聚物或聚合物(ii)的实例包括(但不限于)聚乙烯亚胺(pei)；烷氧基硅烷封端的(聚)亚烷基(聚)胺，如n-[3-(三甲氧基硅基)丙基]-n,n,n-三甲基氯化铵(ta)、n-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺(edptms)、n
1-(3-三甲氧基硅基丙基)二亚乙基三胺等；有机-烷氧基硅烷，如3-氨基丙基三甲氧基硅烷(aptms)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷等。
[0068]
在某些情况下，有必要在制备表面改性时使用长度短于有机分子、低聚物或聚合物(i)的带正电荷的分子、低聚物或聚合物(ii)，其被认为减少非目标的非特异性结合。
[0069]
末端烃基部分的实例包括但不限于末端芳香族部分、末端(环)脂肪族部分或其组合。表述“末端”意指烃基部分直接连接到二氧化硅纳米粒子的硅原子。在一些具体实施方式中，末端芳香族部分被低级烷基或卤素取代。在另一具体实施方式中，末端芳香族部分衍生自三甲氧基苯基硅烷(tmps)。在一些具体实施方式中，末端(环)脂肪族部分包含(环)烷基、(环)烯基或其组合，其可以任选地被低级烷基或卤素取代。在一个具体实施方式中，末
端脂肪族部分衍生自具有4到18个碳原子的长链烷基硅烷，其包括但不限于丁基三甲氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、异辛基三甲氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十四烷基三甲氧基硅烷、十四烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基矽烷、十六烷基三乙氧基矽烷、十八烷基三甲氧基硅烷及十八烷基三乙氧基硅烷，优选为三甲氧基c
6-8
烷基硅烷。
[0070]
本发明人发现当在msn上装载基于紫杉烷的化学治疗药物(例如，ptx、ctx或dtx)时，应优选地解决某些问题。举例来说，如果上文提到的(i)和(ii)的表面改性过高，那么装载效率将严重受影响。另一挑战将为具有末端烃基部分的孔内改性的纳米粒子的可悬浮性和稳定性。本发明人随后出人意料地发现，具有用上文提到的(i)和(ii)表面改性的msn的(i)与(ii)的摩尔比在60:1到4:1范围内，例如55:1到4.5:1、50:1到5:1、45:1到5.5:1、40:1到5.5:1、35:1到5.5:1、30:1到5.5:1、25:1到5.5:1、20:1到5.5:1、15:1到5.5:1、12.5:1到4.5:1、10:1到5:1、8.5:1到5.5:1、7.5:1到6.5:1，或为约7:1，或由上述端点组成的任何数值范围，例如55:1到7:1、20:1到6.5:1、45:1到7:1等，可极大地改进问题。(i)与(ii)的摩尔比可以通过元素分析或通过用于制备msn的试剂来确定。另外，本发明人发现末端烃基部分(在孔表面上)的量应足够大以提高基于紫杉烷的化学治疗药物(例如ptx、dtx或ctx)的装载效率。在一个具体实施方式中，可以通过使用不具有末端烃基部分的硅烷和具有至少一个末端烃基部分的硅烷来实现孔表面改性，其中末端烃基部分来自具有至少一个末端烃基部分的硅烷。在一个具体实施方式中，由不具有末端烃基部分的硅烷与具有至少一个末端烃基部分的硅烷的摩尔比表示的用于制备msn的末端烃基部分的量为至少50:1，或至少40:1、至少35:1、至少30:1、至少25:1、至少20:1、至少15:1、至少10:1、至少5:1，或由上述端点组成的任何数值范围，例如5:1到50:1、15:1到50:1、20:1到40:1等。在一个具体实施方式中，可进行计算和/或测量以获得每个粒子具有至少一个末端烃基部分的硅烷的数目。
[0071]
在一个特定具体实施方式中，当用于装载基于紫杉烷的化学治疗药物(例如ptx、ctx或dtx)时，本发明人发现，msn可用(i)有机分子、低聚物或聚合物进行外表面改性和用末端烃基部分进行孔内表面改性，但不用(ii)带正电荷的分子、低聚物或聚合物进行外表面改性，且药物装载的msn仍可展现所要特性。
[0072]
在一个具体实施方式中，通过tem测量，本公开的介孔二氧化硅纳米粒子的平均粒度为60nm或更小、50nm或更小、40nm或更小、30nm或更小或20nm或更小。在一个具体实施方式中，本公开的介孔二氧化硅纳米粒子的孔径为50nm或更小、45nm或更小、40nm或更小、35nm或更小、30nm或更小、25nm或更小、20nm或更小、15nm或更小、10nm或更小、5nm或更小或3nm或更小，或在由以上提到的端点组成的任何数值范围内，如3nm到50nm、5nm到35nm、10nm到45nm等。在一个具体实施方式中，通过动态光散射在磷酸盐缓冲盐水(pbs)中测量，本公开的介孔二氧化硅纳米粒子的平均动态光散射粒度为60nm或更小、50nm或更小、40nm或更小或30nm或更小。在不受理论束缚的情况下，60nm或更小的(装载药物的)介孔二氧化硅纳米粒子在pbs中的平均dls尺寸将有助于纳米调配物的静脉内施用和bbb/bbtb的穿透。
[0073]
在某些具体实施方式中，msn的ζ电位(在ph 7.4条件下)可在-22到+25mv、-20到+20mv、-15到+15mv或-10到+10mv或本文提及的端点内的合理数值范围内，例如-15到+20mv、-10到+25mv、-15到+10mv等。在一个具体实施方式中，介孔二氧化硅纳米粒子的bet表
面积为1000m2/g或更小、750m2/g或更小或500m2/g或更小或250m2/g或更小。
[0074]
在一个具体实施方式中，基于紫杉烷的化学治疗药物选自由以下组成的群组：紫杉醇(ptx)、卡巴他赛(ctx)和多西他赛(dtx)和其任何组合。在一个具体实施方式中，基于紫杉烷的化学治疗药物选自由以下组成的群组：ctx、dtx和其组合。在一个具体实施方式中，基于紫杉烷的化学治疗药物选自由一下组成的群组：ptx、ctx和其组合。在一个具体实施方式中，基于紫杉烷的化学治疗药物选自由一下组成的群组：ptx、dtx和其组合。在一个具体实施方式中，基于紫杉烷的化学治疗药物为dtx。在一个具体实施方式中，基于紫杉烷的化学治疗药物为ptx。在一个具体实施方式中，基于紫杉烷的化学治疗药物为ctx。
[0075]
介孔二氧化硅纳米粒子具有以下特征中的至少一个：
[0076]
(a)用(i)有机分子、低聚物或聚合物和(ii)带正电荷的分子、低聚物或聚合物进行表面改性，其中(i)和(ii)的摩尔比在60:1至4:1范围内；
[0077]
(b)用末端烃基部分进行孔内表面改性；
[0078]
(c)通过tem测量的60nm或更小的平均粒度；
[0079]
(d)通过动态光散射在磷酸盐缓冲盐水(pbs)中测量的60nm或更小的平均动态光散射粒度；和
[0080]
(e)用(i)有机分子、低聚物或聚合物进行表面改性。
[0081]
在一个具体实施方式中，msn具有特征(a)和(b)；特征(e)和(b)；或特征(b)和(d)；优选地具有特征(a)、(b)和(c)；优选地具有特征(e)、(b)和(c)；优选地具有特征(a)、(b)和(d)；优选地具有特征(e)、(b)和(d)；优选地具有特征(b)、(c)和(d)；更优选地具有特征(a)、(b)、(c)和(d)；且更优选地具有特征(e)、(b)、(c)和(d)。
[0082]
展现bbb(尤其是bbtb)穿透能力的装载有基于紫杉烷的化学治疗药物(例如，ptx、ctx或dtx)的msn将在作为治疗脑部相关癌症的高潜力药物递送系统中展示优势。实例中所说明的所有实例、成分、反应条件或参数仅出于说明的目的，且并不意图通过本文中所描述的示范性具体实施方式限制材料或制备方法。
[0083]
介孔二氧化硅纳米粒子(msn)具有良好定义的结构和高密度的表面硅烷醇基团，其可以用广泛范围的有机官能团改性。使用氨碱催化的方法制备不同尺寸的msn。通过调节硅烷源的氨浓度、量和浓度、反应温度等来控制粒度。
[0084]
为了达到用于装载基于紫杉烷的化学治疗药物(例如，ptx、dtx或ctx)的msn的所要特征(例如，装载容量、分散性和稳定性)，本发明人进行重要试验以修改msn的合成程序，包括(但不限于)(1)引入硅烷源和内表面调节剂的依序添加的概念；具体地，在添加硅烷源之前引入内表面调节剂；(2)调节硅烷源/内表面调节剂的比率和量(内表面改性)；(3)调节(i)有机分子、低聚物或聚合物和(ii)带正电荷的分子的比率和量(外表面改性)；以及(4)调节水热条件，包括温度、加热时间等。
[0085]
在不受理论束缚的情况下，修改(1)和(4)可以提高msn的结构稳定性和水性分散性/悬浮液稳定性；修改(1)和(2)可以增加药物装载容量和粒子稳定性；并且修改(3)可以提高粒子在水溶液(尤其是生理介质)中的分散性，并且降低由例如带正电荷的分子(其可以引起药物装载容量的降低)造成的孔隙堵塞。
[0086]
在本公开中，药物可因此装载于孔隙内而非附接到msn的外表面，使得药物装载之前和之后msn的dls尺寸无显著差异。综上所述，本发明通过提供较小的流体动力学尺寸、良
好的分散性和药物装载的msn的稳定性克服现有msn的意外缺陷，这对于作为载体装载基于紫杉烷的化学治疗药物(例如ptx、dtx和ctx)的msn都是关键的，尤其在静脉内施用的纳米药物的应用中。
[0087]
在一个具体实施方式中，在过夜培育(例如，15到24小时)之后载药msn的dls尺寸(例如，在37℃下在pbs中测量)的差异将小于10nm，优选小于5nm。
[0088]
在一个态样中，可以用包含以下步骤的方法制备msn：(a)提供含有表面活性剂的浓度足以形成胶束的碱性溶液；(b)将硅烷源引入溶液中；(c)将(i)有机分子、低聚物或聚合物和任选地(ii)带正电荷的分子、低聚物或聚合物引入溶液中；(d)对溶液进行水热处理；(e)收集产物；(f)从产物中去除残留的表面活性剂；和任选地(g)纯化或清洗产物。在一个具体实施方式中，所述方法包含作为步骤(b)的步骤(b-1)，将具有烃基部分的硅烷(具有至少一个末端烃基部分的硅烷)引入，接着引入硅烷源，优选地步骤(b-1-1)，依序将具有烃基部分的硅烷(具有至少一个末端烃基部分的硅烷)、硅烷源的第一部分以及硅烷源的第二部分引入。在一个具体实施方式中，所述方法包含作为步骤(c)的步骤(c-1)，引入上文在步骤(c)中所指示的组分(i)和(ii)。在一个具体实施方式中，所述方法包含步骤(d-1)，如步骤(d)，在第一时间段中在第一温度下和在第二时间段中在第二温度下对溶液进行依序水热处理。在各个具体实施方式中，所述方法包含步骤(a)到(g)；步骤(a)、(b-1)/(b-1-1)、(c)到(f)；步骤(a)、(b-1)/(b-1-1)、(c)到(g)；步骤(a)、(b)、(c-1)到(f)；步骤(a)、(b)、(c-1)、(d)到(g)；步骤(a)到(c)、(d-1)、(e)、(f)；步骤(a)到(c)、(d-1)、(e)到(g)；步骤(a)、(b-1)/(b-1-1)、(c-1)、(d)到(f)；步骤(a)、(b-1)/(b-1-1)、(c-1)、(d)到(g)；步骤(a)、(b-1)/(b-1-1)、(c)、(d-1)、(e)、(f)；步骤(a)、(b-1)/(b-1-1)、(c)、(d-1)、(e)到(g)；步骤(a)、(b)、(c-1)、(d-1)、(e)、(f)；步骤(a)、(b)、(c-1)、(d-1)、(e)到(g)；步骤(a)、(b-1)/(b-1-1)、(c-1)、(d-1)、(e)、(f)；或步骤(a)、(b-1)/(b-1-1)、(c-1)、(d-1)、(e)到(g)。
[0089]
通常，将0.2到0.5g表面活性剂在密封烧杯中在所要温度(45到65℃)下溶解于150到250ml碱性水溶液(例如氢氧化铵溶液(0.1到0.25m))中。在搅拌10到30分钟之后，添加在60到500μl溶剂(例如醇，如乙醇)中的15到135μl的具有至少一个末端烃基部分的硅烷，并且搅拌20到60分钟。之后，去除密封膜，且接着在搅拌下，将在0.8到3ml溶剂(例如醇，如乙醇)中的150到750μl的无末端烃基部分的硅烷添加到溶液中，优选地剧烈搅拌。在搅拌0.5到1.5小时之后，添加另一份在0.4到2ml溶剂(例如醇，如乙醇)中的100到500μl无末端烃基部分硅烷。在反应2到4小时之后，将在2.5到5.4ml溶剂(例如醇，如乙醇)中的825到1700μl peg-硅烷(具有peg部分的硅烷，例如(2-[甲氧基(聚乙烯氧基)
6-9
丙基]-三甲氧基硅烷))与0到455μl带正电荷的分子、低聚物或聚合物(例如ta-硅烷、(n-[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]-n,n,n-三甲基氯化铵))引入到反应物中。然后任选地，立即添加另一份在0到500μl etoh中的0到85μl teos。在搅拌混合物0.5到1.5小时之后，将其在所要温度(例如45到65℃)下老化且无需搅拌，至少12小时。然后，将溶液密封，并且在烘箱中在65到75℃下放置40到60小时，或在65到75℃和85到95℃下各自进行20到28小时的水热处理。通过离心或横向流动系统洗涤并收集所合成的产物。为了去除msn的孔中的表面活性剂，将合成的产物在40到85ml含有酸(如盐酸(37％))的酸性溶剂(例如醇，如乙醇)中培育0.5到1.5小时，在55到65℃下提取，且进行一次或数次培育。洗涤产物并且通过离心或横向流动系统收集，并且最终储存于优选地85％或更高的乙醇中。对于不同的官能团改性的msn-peg合成，使用不同带
正电荷的分子、低聚物或聚合物，如ta-硅烷、edptms-硅烷或其它功能性硅烷。在一种例子中，teos/辛基三乙氧基硅烷的摩尔比在50:1到5:1，例如35:1到8:1、30:1、20:1、15:1和10:1范围内变化，并且peg-硅烷/ta硅烷的比率在18:1到4:1，例如15:1、10:1、7:1、4:1和n:0(即，仅有peg)范围内变化以提供不同水平的改性。
[0090]
在一个具体实施方式中，硅烷源包含四乙氧基硅烷(teos)、四甲氧基硅烷(tmos)、硅酸钠或其混合物。表面改性剂可用于调节msn的特性。在一个具体实施方式中，(有机)改性剂包括(但不限于)丙基三乙氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、巯基丙基三甲氧基硅烷、氯甲基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基苯乙烯硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷(pteos)、苯基三甲氧基硅烷(ptmos)、甲基三甲氧基硅烷(mtmos)、乙基三乙酰氧基硅烷(etas)、n-(三甲氧基硅基丙基)乙二胺三乙酸(edtas)、(3-三羟基硅基)丙基甲基膦酸酯(thpmp)、甲基三乙酰氧基硅烷(mtas)、(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷(mptms)、两性离子型硅烷、(n-[3-(三甲氧基硅基)丙基-n,n,n-三甲基氯化铵)、n-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺、聚乙烯亚胺(pei)、烷氧基硅烷封端的(聚)亚烷基(聚)胺或具有氨基的有机-烷氧基硅烷等。
[0091]
适用于制备msn的表面活性剂的实例包括但不限于阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。基于反应条件，如ph值、离子强度、温度、反应物和产物等选择适当表面活性剂。阳离子表面活性剂的实例包括但不限于具有长链烃基的ph依赖性伯胺、仲胺或叔胺，且当在低于特定ph值时末端氨基携带有正电荷，如在ph《10下伯胺、仲胺或叔胺变为带正电荷的，例如奥替尼啶二盐酸盐；和永久带电的季铵盐，例如西曲溴铵(ctab)、氯化十六烷基吡啶(cpc)、氯化苯甲烃铵(bac)、苄索氯铵(bzt)、氯化二甲基二(十八烷基)铵和溴化二(十八烷基)二甲基铵(dodab)。阴离子表面活性剂的实例包括但不限于硫酸盐、磺酸盐和磷酸盐或酯；如月桂基硫酸铵、月桂基硫酸钠(十二烷基硫酸钠、sls或sds)和相关烷基醚硫酸酯、月桂醇醚硫酸钠(月桂基醚硫酸钠或sles)和肉豆蔻醇醚硫酸钠、多库酯(磺基琥珀酸酯二辛钠)、全氟辛磺酸酯(pfos)、全氟丁烷磺酸酯、烷基芳基醚磷酸酯、烷基醚磷酸酯。非离子表面活性剂的实例包括但不限于聚(氧化乙烯)壬基苯基醚、聚氧化乙烯乙二醇山梨醇酐烷基酯、聚乙二醇烷基醚、葡糖苷烷基醚、聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙二醇烷基苯基醚、甘油烷基酯、聚丙二醇烷基醚、嵌段共聚物、泊洛沙姆、椰油酰胺mea、椰油酰胺dea、月桂基二甲基胺氧化物或聚乙氧基化动物脂胺。
[0092]
msn的尺寸
[0093]
可通过使用氨碱催化的方法制备不同尺寸的msn。在一个态样中，在高度稀释和低表面活性剂条件下制备msn。在本公开中，通过tem测量，msn优选地具有小于40nm的平均直径。可通过调节烷氧基硅烷的氨浓度、量和浓度、反应温度等来实现对msn的尺寸的控制。不受理论束缚，当氨浓度较高时，msn的尺寸可变得较大且反之亦然；当烷氧基硅烷的量较大时，msn的尺寸可变得较大且反之亦然。在各个具体实施方式中，在150ml氢氧化铵溶液中使用0.14-0.5g ctab，氨水浓度在0.05到1.5m，优选地0.1到0.5m，更优选地0.1到0.25m范围内；添加到150ml氢氧化铵溶液中的烷氧基硅烷的量为在1ml到5ml，优选地1ml到3ml，更优选地2ml到2.5ml范围内的乙醇teos(即teos在乙醇中，约0.862到1.2m)；和反应温度在30℃到60℃，优选地40℃到60℃，更优选地50℃到60℃范围内；这些条件的任何组合都可以作为本公开的具体实施方式。
[0094]
额外活性剂
[0095]
对于疾病的治疗，至少一种额外生物活性成分(活性剂)可装载到msn上和/或装载到msn中，例如分布在msn中的空间内、msn的表面上等。可以基于额外生物活性成分的尺寸和相关病症/疾病恰当地选择额外生物活性成分。在某些具体实施方式中，额外生物活性成分与基于紫杉烷的化学治疗药物装载的msn共同施用，在施用基于紫杉烷的化学药物装载的msn之前施用或之后施用。额外生物活性成分的实例包括(但不限于)依维莫司(everolimus)、曲贝替定(trabectedin)、阿布拉生(abraxane)、tlk 286、av-299、dn-i0l、帕唑帕尼(pazopanib)、gsk690693、rta744、on 0910.na、azd 6244(arry-142886)、amn-107、tki-258、gsk461364、azd 1152、恩扎妥林(enzastaurin)、凡德他尼(vandetanib)、arq-197、mk-0457、mln8054、pha-739358、r-763、at-9263、flt-3抑制剂、vegfr抑制剂、egfr tk抑制剂、极光激酶抑制剂、pik-1调节剂、bcl-2抑制剂、hdac抑制剂、c-met抑制剂、parp抑制剂、cdk抑制剂、egfr tk抑制剂、igfr-tk抑制剂、抗-hgf抗体、pi3激酶抑制剂、akt抑制剂、jak/stat抑制剂、检查点-1或2抑制剂、粘着斑激酶抑制剂、map激酶(mek)抑制剂、vegf诱导抗体、培美曲塞(pemetrexed)、埃罗替尼(erlotinib)、达塔尼布(dasatanib)、尼罗替尼(nilotinib)、丁西他滨(decatanib)、帕尼单抗(panitumumab)、氨柔比星(amrubicin)、奥戈伏单抗(oregovomab)、lep-etu、诺拉曲特(nolatrexed)、azd2171、巴他布林(batabulin)、奥法木单抗(ofatumumab)、扎木单抗(zanolimumab)、艾多卡林(edotecarin)、汉防己碱(tetrandrine)、鲁比替康(rubitecan)、替米利芬(tesmilifene)、奥利默森(oblimersen)、曲美木单抗(ticilimumab)、伊匹单抗(ipilimumab)、棉籽醇(gossypol)、bio 111、131-i-tm-601、alt-110、bio 140、cc 8490、西仑吉肽(cilengitide)、吉马替康(gimatecan)、il13-pe38qqr、ino1001、ipdr1 krx-0402、甲硫恩酮(lucanthone)、ly317615、纽拉迪亚布(neuradiab)、维特斯潘(vitespan)、rta 744、sdx 102、他仑帕奈(talampanel)、阿曲生坦(atrasentan)、xr 311、罗米地辛(romidepsin)、ads-i00380、舒尼替尼(sunitinib)、5-氟尿嘧啶、伏立诺他(vorinostat)、依托泊苷(etoposide)、吉西他滨(gemcitabine)、小红莓(doxorubicin)、脂质体(liposomal)、5'-脱氧-5-氟尿苷、长春新碱(vincristine)、替莫唑胺(temozolomide)、zk-304709、塞利希布(seliciclib)；pd0325901,azd-6244、卡培他滨(capecitabine)、l-谷氨酸、n-[4-[2-(2-氨基-4,7-二氢-4-氧代-1-h-吡咯并[2,3-d]嘧啶-5-基)乙基]苯甲酰基]-二钠盐、七水合物、喜树碱(camptothecin)、peg-标记的伊立替康(irinotecan)、他莫昔芬(tamoxifen)、柠檬酸托瑞米芬(toremifene citrate)、阿那曲唑(anastrazole)、依西美坦(exemestane)、来曲唑(letrozole)、des(己烯雌酚)、雌二醇、雌激素、共轭雌激素、贝伐珠单抗、imc-1c11、chir-258、3-[5-(甲基磺酰基哌啶甲基)-吲哚基]-喹诺酮、凡塔蓝尼(vatalanib)、ag-013736、ave-0005、乙酸戈舍瑞林(goserelin acetate)、乙酸亮丙立德(leuprolide acetate)、双羟萘酸曲普瑞林(triptorelinpamoate)、乙酸甲羟孕酮(medroxyprogesterone acetate)、己酸羟基孕酮(hydroxyprogesterone caproate)、乙酸甲地孕酮(megestrol acetate)、雷洛昔芬(raloxifene)、比卡鲁胺(bicalutamide)、氟他胺(flutamide)、尼鲁米特(nilutamide)、乙酸甲地孕酮(megestrol acetate)、cp-724714；tak-165、hki-272、埃罗替尼(erlotinib)、卡纽替尼二盐酸盐(lapatanibcanertinib)、abx-egf抗体、爱必妥(erbitux)、ekb-569、pki-166、gw-572016、洛那法尼(ionafarnib)、
2a、干扰素α-2a、聚乙二醇化干扰素α-2b、干扰素α-2b、阿扎胞苷(azacitidine)、peg-l-天冬酰胺酶、来那度胺(lenalidomide)、吉妥单抗(gemtuzumab)、氢化可的松(hydrocortisone)、介白素-11、右雷佐生(dexrazoxane)、阿仑单抗(alemtuzumab)、全反式维甲酸、酮康唑(ketoconazole)、白介素-2、甲地孕酮(megestrol)、免疫球蛋白、氮芥、甲基普赖苏秾(methylprednisolone)、替伊莫单抗(ibritgumomabtiuxetan)、雄激素、地西他滨(decitabine)、六甲蜜胺(hexamethylmelamine)、贝沙罗汀(bexarotene)、托西莫单抗(tositumomab)、三氧化二砷、可的松(cortisone)、艾迪特奈(editronate)、米托坦(mitotane)、环孢灵(cyclosporine)、脂质体道诺霉素、埃德温娜-天冬酰胺酶(edwina-asparaginase)、锶89、卡索匹特(casopitant)、奈妥吡坦(netupitant)、nk-1受体拮抗剂、帕洛诺司琼(palonosetron)、阿瑞吡坦(aprepitant)、苯海拉明(diphenhydramine)、羟嗪、甲氧氯普胺(metoclopramide)、劳拉西泮(lorazepam)、阿普唑仑(alprazolam)、氟哌啶醇(haloperidol)、氟哌利多(droperidol)、屈大麻酚(dronabinol)、地塞米松(dexamethasone)、甲基普赖苏秾、丙氯拉嗪(prochlorperazine)、格拉司琼(granisetron)、昂丹司琼(ondansetron)、多拉司琼(dolasetron)、特比司琼(tropisetron)、乙二醇化非格司亭(pegfilgrastim)、红血球生成素、依伯汀(epoetin)α和达贝泊汀(darbepoetin)α、姜黄素、姜黄素类似物。在一个具体实施方式中，基于紫杉烷的化学治疗药物装载的msn与(替莫唑胺)tmz组合施用，例如tmz与基于紫杉烷的化学治疗药物装载的msn共同施用、在施用基于紫杉烷的化学治疗药物装载的msn之前施用或之后施用。
[0096]
bbb/bbtb穿透效应
[0097]
血脑屏障(bbb)限制了大多数治疗药物运输进入脑部；当专注于治疗脑癌时，必须特别考虑穿越血脑肿瘤屏障(bbtb)。纳米药物可调节纳米粒子尺寸、形状、表面电荷和/或共轭配体以增加对bbb或bbtb的穿透。与结合到内皮细胞上的受体(如转铁蛋白、乳铁蛋白、谷胱甘肽和低密度脂蛋白受体)的靶向配体共轭的纳米粒子，也可以促进对bbb或bbtb的穿透。本发明在bbb(尤其是bbtb)穿透效应和基于紫杉烷的化学治疗药物(例如，ptx、ctx或dtx)的装载效率的功效之间提供平衡以实现治疗脑癌的优化结果。
[0098]
抑制癌症转移以预防脑癌
[0099]
癌症转移将导致罹患癌症的患者的高死亡率。此外，如果癌症是转移性的并且转移到脑部，那么治疗起来就更加困难。因此，本公开还涉及预防脑癌，其通过向患有发生在脑外的转移性癌症的个体静脉内施用装载有本公开的药剂，例如基于紫杉烷的化学治疗药物(例如ptx、dtx或ctx)的介孔二氧化硅纳米粒子以预防所述转移性癌症转移至脑部来实现的。在一个具体实施方式中，转移性癌症包含肺癌、乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、肾癌、黑色素瘤、甲状腺癌或其任何组合。
[0100]
以下实例是为了本发明所属领域的技术人员更了解本发明而提供，但并不意欲限制本发明的范围。
[0101]
实例
[0102]
材料、方法和测试模型
[0103]
透射电子显微镜(tem)
[0104]
透射电子显微镜(tem)用于直接检查和验证二氧化硅纳米粒子的外观。tem图像在
以100kv加速电压下操作的日立(hitachi)h-7100透射电子显微镜上拍摄。将分散于乙醇中的样品滴在碳涂布的铜栅格上并且在空气中干燥以进行tem观察。
[0105]
动态光散射(dls)和ζ电位
[0106]
在马尔文(malvern)zetasizer纳米zs(英国马尔文(malvern,uk))上，利用动态光散射(dls)对不同溶液环境中的二氧化硅纳米粒子进行尺寸测量。在室温下分析在以下不同溶液中形成的(溶剂化)粒度：h2o和pbs缓冲溶液(ph 7.4)。在pbs(0.01
×
，ph 7.4)中、0.1mg/ml粒子浓度下的二氧化硅纳米粒子的表面电荷(ζ电位)通过马尔文zetasizer纳米zs进行测量。
[0107]
热解重量分析和元素分析
[0108]
在40ml min-1
的空气吹扫中，在加热速率为10℃min-1
的热分析仪上记录40℃到800℃的热解重量分析(tga)。二氧化硅纳米粒子中碳、氮、氧和氢的质量百分比通过元素分析仪(用于ncsh的元素分析仪(elementar)vario el立方体型，德国(german))确定。
[0109]
多光子荧光显微镜
[0110]
多光子显微镜(奥林巴斯(olympus)fvmpe-rs)用于观察荧光团标记的msn在u87正位异种移植肿瘤小鼠的脑部组织区域和脑部肿瘤区域的脑血管中的分布。将小鼠麻醉以进行开颅手术。使用双光子显微镜在850nm的激发波长下，使用水浸式物镜从脑部表面(即，约150um的深度)捕捉粒子分布的图像。
[0111]
u87神经胶质瘤动物模型
[0112]
在37℃下在加湿的5％ co2气氛中在补充有10％胎牛血清和1％青霉素/链霉素(英杰公司(invitrogen))的最低必需介质(mem)或杜尔贝科氏改良伊格尔介质(dulbecco'smodified eagle medium，dmem)中培养u87-luc神经胶质瘤细胞。通过胰蛋白酶消化收集细胞，用磷酸盐缓冲盐水(pbs)洗涤一次，并且再悬浮(1
×
105个细胞/μl；3
×
105个细胞/3μl)于mem或pbs中，随后植入到小鼠脑纹状体中。无病原体雄性nu/nu小鼠(5到7周龄)或balb/c裸鼠(5到7周龄，雄性)购自乐斯科生物科技股份有限公司。小鼠被安置在一个受控的环境中，且所有程序都按照实验动物护理指南进行。为了植入u87-luc肿瘤细胞，用2％异氟烷气体或用舒泰(zoletil)(20-40mg/kg)和甲苯噻嗪(xylazine)(5-10mg/kg)混合物溶液麻醉动物并且固定在立体定向框架上。通过在覆盖在颅盖上方的皮肤做一个矢状面切口，且使用23g针头在暴露的颅骨前1.5mm和前囟侧2mm处开一个孔。在距脑部表面2mm的深度下注射五微升或三微升u87-luc神经胶质瘤细胞悬浮液。在3分钟内进行注射，且在另外2分钟内拔出针头。通过ivis和mri任选地监测脑肿瘤的生长。
[0113]
tmz耐药性神经胶质瘤动物模型
[0114]
在37℃下在加湿的5％ co2气氛中在补充有10％胎牛血清和100ug/ml青霉素/链霉素的杜尔贝科氏改良伊格尔介质(dmem)中培养tmz耐药性神经胶质瘤细胞(u87mg-r)。nod-scid雄性小鼠(8周龄)购自乐斯科生物科技股份有限公司。对于颅内移植，在无菌条件下进行实验程序。对于tmz耐药性神经胶母细胞瘤移植，在右额脑区开了一个颅骨钻孔。使用立体定向引导和微处理单一注射器(美国马萨诸塞州霍利斯顿哈佛仪器(harvard apparatus,holliston,ma,usa))将细胞(2
×
105，或五微升tmz耐药性神经胶质瘤细胞悬浮液(u87mg-r，6
×
105个细胞/5μl)注射到皮层，深度为3mm。
[0115]
实例1
[0116]
制备在孔的侧壁上有不同比率的teos与辛基三乙氧基硅烷(c8-硅烷)改性的介孔二氧化硅纳米粒子，和在纳米粒子表面上有不同比率的peg与官能团改性的介孔二氧化硅纳米粒子。
[0117]
介孔二氧化硅纳米粒子(msn)具有良好定义的结构和高密度的表面硅烷醇基团，其可以用广泛范围的有机官能团改性。在高度稀释和低表面活性剂条件下，使用氨碱催化方法制备不同尺寸的msn。通过调节氨浓度、添加的teos量和反应温度来控制粒度。ta硅烷(n-[3-(三甲氧基硅基)丙基]-n,n,n-三甲基氯化铵)被用作示例中的电荷调节剂，用于在msn表面提供带正电荷的基团，且辛基三乙氧基硅烷被用作内表面调节剂，用于在msn的孔内表面提供脂肪族基团。通常，将0.29到0.49g ctab在所需温度(50-60℃)下溶解于密封烧杯中的150到250ml氢氧化铵溶液(0.1-0.25m)中。搅拌15分钟后，添加15.6-130.5μl末端烃基部分(辛基三乙氧基硅烷)与60至500(例如200)μl乙醇，并搅拌30分钟。此后，去除密封膜，且接着在剧烈搅拌下将于0.8到3.0ml乙醇中的150到750μl teos添加到溶液中。在搅拌1小时之后，另外添加于0.4到2.0(例如0.6到1.3)ml乙醇中的100到500μl teos。反应3小时后，将于2.6至5.4ml(例如3.2ml)乙醇中的peg-硅烷(2-[甲氧基(聚乙烯氧基)
6-9
丙基]-三甲氧基硅烷)(850到1700μl，例如1000μl)与0至455μl(例如155.8μl)ta硅烷(n-[3-(三甲氧基硅基)丙基]-n,n,n-三甲基氯化铵)引入到反应物中。在某些情况下，立即添加另一份在多达500μl的etoh中的多达85μl的teos。在搅拌1小时之后，在不搅拌的情况下使混合物在所要温度(例如50℃-60℃)下老化至少12小时，直到最终反应体积降低到40到85ml为止。然后，将溶液密封，并且在烘箱中在约70℃下放置40到48小时，或在约70℃下放置18到24小时，并且在约90℃下再进行22至24小时的水热处理。通过离心或横向流动系统洗涤并收集所合成的样品。为了去除msn的孔中的表面活性剂，将合成样品在含有678到1442μl(例如848μl)(第一次)和40到85μl(例如50到85μl)(第二次)盐酸(37％)的40到85ml(例如50到85ml)酸性乙醇中培育，在60℃下提取1小时。洗涤产物并且通过离心或横向流动系统收集，并且最终存储在超过90％的乙醇或存储在(纯)h2o中。对于不同的官能团改性的msn-peg合成，用edptms-硅烷或其它官能化硅烷替换ta-硅烷。为了获得不同水平的改性，teos/辛基三乙氧基硅烷的摩尔比从50:1、40:1、30:1、20:1、15:1、10:1和5:1不等，并且peg-硅烷/ta-硅烷的比率从15:1、10:1、7:1、4:1和n:0(即，仅有peg)不等。
[0118]
基于紫杉烷的化学治疗药物(多西他赛和卡巴他赛)装载在msn中
[0119]
c8-msn-peg/ta粒子(约1.6g)分散于16到50ml(例如16到32ml)h2o中。将于dmso中具有50mg/ml的浓度的dtx或ctx储备溶液(1.161到1.862ml)用于药物装载，且其在剧烈搅拌下缓慢滴入到粒子溶液中。在溶液完全混合之后，混合物用h2o(48到50ml)进一步稀释以降低dmso浓度。为了去除痕量游离药物聚集体，用0.22μm过滤器过滤混合物。接着，通过横向流动系统用7到10倍h2o洗涤混合物。最后，将产物存储于h2o中。
[0120]
参考实例1
[0121]
msn的内表面改性已经用于装载用于递送的药物，例如抗癌剂，例如姜黄素类似物。然而，所属领域中已知的粒子将不适用于基于紫杉烷的化学治疗药物(例如紫杉醇、多西他赛和卡巴他赛)递送，尤其是体内应用，归因于其对基于紫杉烷的化学治疗药物的药物装载效果、水溶液中的分散性和存储和生理条件下的稳定性较差。本发明人初步研究显示c8-硅烷引入粒子在pbs中的分散性将受合成过程中teos/c8-硅烷的比率的影响。举例来
说，以teos:c8-硅烷比率＝20:1合成的粒子在水和pbs中展现类似流体动力学尺寸(dls)。然而，当我们尝试增加c8-硅烷的比例(到teos:c8-硅烷比率＝15:1)以增强药物装载能力时，pbs中的msn的dls尺寸比水中的msn的dls尺寸大两倍。当我们尝试进一步增加c8-硅烷的比例到teos:c8-硅烷比率＝10:1时，观测到在pbs中粒子的严重凝集，dls尺寸为约1μm。此外，在37℃下在pbs中过夜培育之后，粒子展现不稳定的分散和凝集并且因此被视为不稳定的，其由显著增加的dls尺寸得到证明，这意味着msn的粒子结构或表面改性可被降解或毁坏。然而，本发明人还担心降低内部有机改性(在此实例中为c8-硅烷)的比例可影响药物装载效率。
[0122]
基于紫杉烷的化学治疗药物@msn，尤其是dtx@msn和ctx@msn纳米调配物的药物装载容量、分散性和稳定性改良
[0123]
为了解决由于优化这些因素(例如装载容量、分散性和稳定性)而产生的问题，如实例1中所例示，本发明人尝试对msn合成进行调整，包括(但不限于)teos/c8-硅烷的比率、水热条件和表面改性等。尤其是为了增加药物装载容量和粒子稳定性，我们不仅在合成过程中增加了c8-硅烷的量，使之达到teos:c8-硅烷＝15:1，而且还调整了teos和c8-硅烷的添加顺序，例如先添加c8-硅烷再添加teos；水热处理条件由70℃约一天调整为70℃约两天，或70℃约一天和90℃(约)另一天；为了提高粒子在水溶液尤其是生理溶液中的分散性，且减少ta-硅烷造成的孔隙堵塞，增加peg-硅烷的量且减少ta-硅烷的量，使得peg-硅烷:ta-硅烷的比率从2:1到7:1不等；还进行了一个单独使用peg-硅烷作为外表面改性的实例。
[0124]
伴随着这些调整，msn粒子在pbs和生理条件下展现出良好的分散性(msn的dls尺寸《60nm)，较高的悬浮稳定性(在37℃下过夜后，msn或dtx@msn的dls尺寸《60nm)，较高的药物装载容量(dtx和ctx的装载效率高于80％或70％)，和药物装载的msn的长期稳定性。
[0125]
在先前研究和本公开中的msn的分散性比较：
[0126]
表1
[0127]
[0128][0129]
**(仅peg-硅烷用于外表面改性)
[0130]
***不同批次的ntt2_200的合成条件和试剂相同
[0131]
根据表1中展示的数据，可以发现，即使在较高的内表面(孔隙表面)改性水平下(即较低的teos:内部改性剂比率)，为装载基于紫杉烷的化学治疗药物而优化的msn在pbs中也可以展现出理想的dls尺寸。
[0132]
为了评估在应用条件下的稳定性，采用具有c8-硅烷内部改性并且具有适合特征的msn用于评估。在37℃(作为人体温度的模拟)下在pbs中培育msn过夜，且在培育之前和之后测量其dls尺寸。msn的dls尺寸与pdi在先前研究和本公开中的比较展示于以下表2中。
[0133]
表2
[0134][0135]
***不同批次的参考msn具有与参考msn(a)相同的合成条件和试剂。
[0136]
显然，在37℃下在pbs中培育过夜后，参考msn(a-1)和(a-2)的dls尺寸明显增长，且甚至可能超过60nm，而优化后的msn的dls尺寸几乎没有变化。结果显示优化的msn在模拟应用条件下保持稳定。还对具有tmps内部改性的msn进行了评估。
[0137]
为了进一步评估在应用条件下装载药物后的适用性，将表2中具有合适特性的msn用于装载dtx，并将dtx@msn在pbs中于37℃下培育过夜，同时测量其dls尺寸。以下表3显示了装载dtx的msn的dls尺寸和dls尺寸的pdi的比较：
[0138]
表3.
[0139][0140]
***不同批次的参考msn具有与参考msn(a)相同的合成条件和试剂。
[0141]
显然，在37℃下在pbs中培育过夜后，参考dtx@msn(a-3)的dls尺寸明显增长，且甚至超过60nm，而本发明dtx@msn的dls尺寸几乎没有变化。结果显示本发明dtx@msn在模拟应用条件下保持稳定。还对具有tmps内部改性的msn进行了评估。
[0142]
实例2
[0143]
对参考实例1中合成的具有良好分散性和较高悬浮稳定性的装载有dtx或ctx的msn进行tem和dls测量，且结果如下表4所示。
[0144]
表4
[0145][0146]
装载量由药物与药物@msn的重量比率呈现。装载效率由药物在msn上的装载量与用于装载的药物总量的重量比率来表示。本发明人出人意料地发现外表面改性可影响基于紫杉烷的化学治疗药物(dtx和ctx)的装载量和效率。确切地说，优化的msn(1)、(2)和(3)之间的差仅仅是外表面改性剂的比率，即peg-硅烷:ta-硅烷分别＝2:1、4:1、7:1。在dtx@msn的情况下，当peg/ta硅烷比率变大(即带正电荷的改性剂水平较低)时，装载量(容量)可增加约26％到31％，且装载效率可增加约26％到47％。还对具有tmps内部改性的msn进行了评估，以装载基于紫杉烷的化学治疗药物。
[0147]
长期(存储)稳定性
[0148]
装载药物的msn存储在不同介质中以经由表5中展示的特性评估长期稳定性：
[0149]
表5
[0150]
稳定性因素分析方法属性完整性和尺寸tem形态、粒度和尺寸分布悬浮/聚集dls在h2o和pbs中的粒度药物装载容量hplc药物装载量药物物质降解hplc药品中药物完整性的总药物量装载药物的泄漏hplc药品中的装载量和游离药物比率
[0151]
测试条件：ntt2_200(表1中的优化的msn(3))用于装载dtx并分散在每一介质中，dtx@ntt2_200的存储浓度约为150mg/ml，且在4℃下存储至少3个月。测量dtx@ntt2_200的tem尺寸、dls尺寸(在h2o或pbs中)和夹带的dtx，并对溶液/分散状态进行目测评估。结果概述如下。在存储期间，将储备液dtx浓度(即，分散液中的总dtx浓度(游离dtx和dtx@msns(夹带的dtx)))测量为dtx的降解的指示符。通过将游离dtx从dtx@msn中分离出来，通过离心或过滤一定量的分散液的样品来获得夹带的dtx百分比。
[0152]
表6
[0153][0154][0155]
++
：储备液dtx浓度增加可能是溶剂蒸发的结果。
[0156]
根据上述结果，dtx@msn在存储3个月后，其tem尺寸和dls尺寸没有明显变化，这可
能说明msn在长期存储后仍具有完整的结构和表面改性且分散性较好，而在存储介质中没有聚集。此外，在存储后在分散液中几乎没有观察到游离的dtx，且储备液dtx浓度也没有下降，这表明本发明的dtx@msn在各种存储介质中展现出长期的稳定性，至少没有观察到dtx的释放和降解的事实。还对具有tmps内部改性的msn进行了评估。
[0157]
元素分析和热解重量分析
[0158]
在c8-msn-peg/ta合成过程中，c8-硅烷(脂肪族分子)用于改性msn的孔内表面，peg硅烷((i)有机分子、低聚物或聚合物)和ta硅烷((ii)带正电荷的分子、低聚物或聚合物)以不同的摩尔比进行反应，以调节msn外表面的peg/ta比率。为了定量c8-msn-peg/ta纳米粒子上的官能团，c8-msn-peg/ta粒子的元素组成通过元素分析器测量。每个粒子的c8基团数目(重量，mg或g)由c8-msn(引入表面调节剂之前的粒子)的碳的质量百分比得出，ta基团的数目由c8-msn-peg/ta粒子的氮的质量百分比得出，peg基团的数目由其碳的质量百分比得出，这是从碳的总质量百分比中减去c8-msn-peg/ta的c8基团和ta基团贡献的碳的质量百分比而得到。
[0159]
另外，总有机基团质量百分比通过热解重量分析测量。c8基团、peg基团和ta基团的总质量百分比由c8-msn-peg/ta从150℃到800℃的重量损失得出。根据上述分析和计算，ntt2_200的c8基团、ta基团和peg基团的数目分别约为0.831、0.094和0.425(mmol/g)，c8-msn-peg/ta的c8基团、ta基团和peg基团的总有机质量百分比约为22.15％。
[0160]
实例3
[0161]
多西他赛(dtx)和卡巴他赛(ctx)治疗tmz耐药性脑肿瘤的剂量相关疗效
[0162]
为了评估dtx和ctx的毒性以及直接施用dtx和ctx对治疗tmz耐药性脑肿瘤的疗效，在实验中使用移植有tmz耐药性脑肿瘤的36只小鼠，分成六个组，每组具有六只小鼠；剂量详情在下表7中指出：
[0163]
表7
[0164][0165]
*(第1次注射后的天数)/植入肿瘤细胞后的天数
[0166]
施用频率为每周两次直至研究结束为止。向小鼠静脉内(iv)注射dtx、ctx和pbs，并且腹膜内(ip)注射tmz。为了评估总存活率，监测小鼠直至其自发死亡或接近垂死状态。
[0167]
结果显示，在对照组和比较组(组1和2)中，小鼠可以存活到测试期结束((15)/19，(第1次注射后的天数)/植入肿瘤细胞后的天数)。然而，根据组3到6的测试结果，ctx和dtx在10mg/kg或以上的剂量时会展现出高毒性，这由在测试期间小鼠体重明显下降和小鼠的低存活率(所有小鼠在测试期结束前死亡)展现。此外，组3到6中的小鼠将在施用药物几个小时之后会出现不适和活动降低。
[0168]
为了进一步研究ctx的毒性，本发明人又进行了额外组，即组2-1和7，详情见下表
8：
[0169]
表8
[0170]
组编号动物数目剂量2-1(比较组)4tmz(10mg/kg)75tmz(10mg/kg)+ctx(5mg/kg)
[0171]
结果显示，在比较组2-1中，所有小鼠都存活了30天；然而，组7中只有一只小鼠存活了超过(15)/19，((第1次注射后的天数)/植入肿瘤细胞后的天数)。组7中唯一存活的小鼠用药物以相同的给药频率持续施用到第五周；对所述小鼠进行了脑部和病理性活检。
[0172]
鉴于上述情况，直接施用剂量为10mg/kg或更高的dtx，或剂量为5mg/kg或更高的ctx，由于剂量水平的高毒性，可能不能用于治疗脑癌。
[0173]
实例4
[0174]
bbtb的穿透和用于dtx递送的msn的肿瘤靶向性
[0175]
bbtb的穿透和肿瘤靶向能力都是引入msn纳米调配物改变dtx或ctx本身低效治疗活性的基础和关键。在动物试验模型中，对正位异种移植脑肿瘤小鼠静脉内注射有荧光标记的msn(荧光标记的ntt2_200)，且通过多光子荧光显微镜获取粒子在脑组织区域和脑肿瘤区域的脑血管中的分布情况。特别地，在注射后的第二天，收集小鼠脑部并且固定以制备冷冻切片。用4',6-二甲脒基-2-苯基吲哚(dapi)染色的切片(蓝色信号)用于观察细胞核，以评估脑部形态和识别肿瘤组织，并在荧光显微镜下用红色信号观察若丹明b异硫氰酸酯(rhodamine b isothiocyanate，ritc)共轭的msn的分布。与正常脑组织相比，脑肿瘤区域有明显的msn积累数目(图1)，这表明msn可以在血管中循环，且在脑肿瘤部位周围积累和保留，从而获得更高的疗效和更低的药物相关毒性。
[0176]
实例5
[0177]
多西他赛(dtx)和dtx@msn治疗tmz耐药性脑肿瘤的剂量相关疗效
[0178]
如上文所指出，对tmz的耐药性通常变成有效治疗的限制因素。鉴于这一点，tmz耐药性正位异种移植gbm模型为验证治疗剂的有效性的良好模型。在第5天、第9天、第13天、第26天、第30天和第34天，用单独的dtx和在纳米调配物中的dtx(dtx@msn，msn的类型为ntt2_200)静脉内注射给正位tmz耐药性脑肿瘤小鼠。监测动物的体重和存活时间，直到动物自发死亡。对照组和dtx单独治疗组相比，dtx@msn展现出有效的肿瘤抑制作用，并明显延长了总存活率。与对照组相比，高剂量dtx@msn组的寿命增加百分比约为83.7％，且dtx@msn的存活率改善与剂量相关。相比之下，dtx单独组的中值存活时间类似于或短于对照组，因为dtx单独的较低疗效和较高毒性，这与临床中所观察到的相同。此外，用dtx单独治疗的小鼠由于毒性的原因，比用dtx@msn治疗的小鼠呈现出移动不便、交互障碍和更多的体重损失(图2)。
[0179]
还采集脑肿瘤中组织切片的组织学显微照片以评估治疗后的肿瘤尺寸(参见图3)。dtx@msn治疗组的肿瘤尺寸，无论是5mg/kg还是10mg/kg的剂量水平，都明显小于dtx单独治疗组和对照组。相反，dtx单独治疗组的肿瘤尺寸与对照组相似，指示单独用dtx对脑肿瘤的生长无效(图3)。此外，脑组织中细胞凋亡生物标记物(胱天蛋白酶3和裂解parp细胞凋亡标记物与dtx诱导的癌细胞死亡有关)的表达水平与dtx@msn和dtx单独的抗肿瘤疗效呈正相关，证明dtx通过msn递送到脑肿瘤中，且诱导癌细胞死亡。
[0180]
实例6
[0181]
多西他赛@msn(dtx@msn)与tmz组合治疗tmz耐药性脑肿瘤的剂量相关疗效
[0182]
为了评估dtx的毒性和直接施用本公开的介孔二氧化硅纳米粒子(实例1所示的ntt2_200)中装载的dtx对治疗tmz耐药性脑肿瘤的疗效，在实验中使用正位tmz耐药性脑肿瘤小鼠，其中一组有四只小鼠(对照组)以及其它组各自具有六只小鼠。由于发明人认识到10mg/kg或更高的剂量水平可能会展现出高毒性，因此对本实验中的剂量水平进行了调整。剂量和平均存活时间的细节在以下表9中指出：
[0183]
表9
[0184][0185]
*植入肿瘤细胞后的天数
[0186]
据观察，在施用期间，组8和9的小鼠没有展现出活动降低或其它异常情况，只是体重下降。组8和9的中值存活时间(分数存活率等于50％的时间)明显长于组1和2。特别地，用tmz单独治疗的小鼠(组2)与对照组(组1)的存活时间相似，表明肿瘤细胞对tmz有耐药性。msn纳米调配物中的dtx(dtx@msn)与tmz的组合显著增加了对照组(pbs和tmz)和dtx与tmz组合治疗组的总存活率(图4)。应注意，tmz加dtx的毒性较高，可能会限制疗效且导致治疗后的小鼠移动不便、交互障碍、明显体重损失、过早死亡，且因此应谨慎应用。
[0187]
所有结果表明，msn纳米调配物无论是单独使用还是与tmz组合使用，都可以跨越bbtb将dtx递送到靶向脑肿瘤，使dtx@msn有效地抑制癌细胞的增殖并诱导其凋亡，减弱药物相关的毒性，并明显增加总存活率，因此在治疗脑癌或已转移到脑部的癌症方面具有比dtx单独治疗更优越的效果。
[0188]
实例7
[0189]
卡巴他赛@msn(ctx@msn)与tmz组合治疗tmz耐药性脑肿瘤的剂量相关疗效
[0190]
为了评估ctx与tmz组合治疗的毒性和静脉内施用本公开的介孔二氧化硅纳米粒子(本文实例1所示的ntt2_200)中装载的ctx与tmz组合对治疗tmz耐药性脑肿瘤的疗效，在实验中使用正位tmz耐药性脑肿瘤小鼠，其中一组有四只小鼠(对照组)以及其它组各自具有六只小鼠。由于发明人认识到10mg/kg或更高的剂量水平可能会展现出高毒性，因此对本实验中的剂量水平进行了调整。剂量和平均存活时间的细节在以下表10中指出：
[0191]
表10
[0192]
[0193]
*植入肿瘤细胞后的天数
[0194]
ctx与tmz组合在10mg/kg的剂量下展现出较高的毒性，这由在测试期间小鼠的体重明显下降和过早死亡展现。虽然ctx@msn与tmz组合降低了毒性，使小鼠的存活时间比ctx组要长，但10mg/kg的剂量仍然太高，小鼠无法忍受。将ctx@msn的剂量水平降低到5mg/kg，即小鼠的耐受剂量，结果ctx@msn与tmz组合的疗效得以展现且得以延长存活时间(参见图5)。
[0195]
还对组1-3、组5和组8-11小鼠的脑部进行了活检(未示)，以评估脑癌的治疗疗效。在小鼠自然死亡后取出大脑，且随后经由苏木精和伊红染色(h&e染色)进行染色。对于组1和2的小鼠，可以观察到肿瘤显著地生长。对于组3和5中的小鼠，尽管小鼠在测试期结束之前死亡，但肿瘤尺寸小于组1和2。另一方面，组8到11中的小鼠的数据是有希望的。特别地，组8到11的小鼠的肿瘤尺寸明显小于组1或2的小鼠，组11的小鼠的肿瘤甚至几乎消失了(尽管所述组的小鼠较早死亡)。此外，肿瘤的缩小是剂量依赖性的，因为组9(tmz(10mg/kg)+10mg/kg dtx@msn)和组11(tmz(10mg/kg)+10mg/kg ctx@msn)的小鼠的肿瘤尺寸分别小于组8(tmz(10mg/kg)+5mg/kg dtx@msn)和组10(tmz(10mg/kg)+5mg/kg ctx@msn)的肿瘤尺寸。此外，ctx@msn的治疗效果可能优于dtx@msn。
[0196]
实例8
[0197]
msn纳米调配物中的多西他赛在患有和不患有转移性脑癌的情况下于患有复发性或难治性高级神经胶质瘤和实体瘤的成人中的i/ii期研究
[0198]
指示
[0199]
作为患有和不患有转移性脑癌的复发性或难治性高级神经胶质瘤和晚期实体瘤的治疗。
[0200]
研究目的
[0201]
i/ii期、多中心、开放标记试验评估msn纳米调配物中的dtx或ctx作为单药疗法或组合疗法在治疗患有和不患有转移性脑癌的高级神经胶质瘤和晚期实体瘤中的安全性、耐受性、pk和疗效。
[0202]
研究设计
[0203]
所述研究包括三个阶段：在高级神经胶质瘤中为ia期(用单药疗法进行剂量递增)和ib期(用与替莫唑胺(tmz)的组合疗法进行剂量递增)。在ii期中，在患有和不患有转移性脑癌的实体瘤中检测从ia期推荐的纳米调配物的最大耐受剂量。
[0204]
治疗持续时间和研究结束
[0205]
ia期
[0206]
纳米调配物以加速迭代剂量递增的方式进行测试。所有患者将在14天或21天周期的第1天、或28天或42天周期的第1天和第22天静脉内施用纳米调配物，直到疾病进展、毒性、撤销同意或研究终止。
[0207]
ib期
[0208]
以3+3、3+4、4+3或4+4剂量递增设计测试纳米调配物与tmz的组合。
[0209]
剂量：在14天或21天周期的第1天，或28天或42天周期的第1天和第22天施用纳米调配物；施用tmz：以75mg/m2进行42天同时与病灶放射疗法进行，然后在28天周期的第1-5天，以初始维持剂量为150mg/m2每天一次施用tmz，共6个周期。
[0210]
研究结束：直到疾病进展、毒性、撤销同意或研究终止。
[0211]
ii期
[0212]
在研究的每种癌症类型的多个扩展组中，从ia阶段推荐的最大耐受剂量(mtd)。在hggs、mbc、mnscl和mcrpc上以固定剂量测试纳米调配物的单药疗法，以确定临床疗效。
[0213]
给药时序：在14天或21天周期的第1天，或在28天或42天周期的第1天和第22天。
[0214]
持续时间：输注1小时，每周期14天或21天。
[0215]
研究结束：直到疾病进展、毒性、撤销同意或研究终止
[0216]
研究终点
[0217]
ia和ib期终点：耐受性、安全性、药物动力学。
[0218]
ii期：
[0219]
主要终点：pfs，os
[0220]
次要终点：生活质量
[0221]
研究治疗
[0222]
ia期：
[0223]
研究药物：msn纳米调配物中的dtx或msn纳米调配物中的ctx
[0224]
剂量水平：4个剂量水平
[0225]
一个治疗周期：所有患者在14天或21天周期的第1天，或在28天或42天周期的第1天和第22天静脉内施用纳米调配物。
[0226]
受试者可以继续治疗直到疾病进展、毒性、撤销同意或研究终止。
[0227]
ib期：
[0228]
研究药物：纳米调配物中的dtx与tmz的组合或纳米调配物中的ctx与tmz的组合
[0229]
剂量水平：2个剂量水平
[0230]
一个治疗周期：所有患者在14天或21天周期的第1天，或28天或42天周期的第1天和第22天静脉内施用纳米调配物；施用tmz：以75mg/m2进行42天同时与病灶放射疗法进行，然后在28天周期的第1-5天，以初始维持剂量为150mg/m2每天一次施用tmz，共6个周期。
[0231]
受试者可以继续治疗直到疾病进展、毒性、撤销同意或研究终止。
[0232]
ii期：
[0233]
研究药物：msn纳米调配物中的dtx或msn纳米调配物中的ctx
[0234]
剂量水平：从ia期推荐的最大耐受剂量(mtd)
[0235]
一个治疗周期：在14天或21天周期的第1天，或在28天或42天周期的第1天和第22天。
[0236]
对照药物。无，使用14天或21天/周期，2个治疗周期，现实世界数据。
[0237]
综上所述，所要求的基于紫杉烷的化学治疗药物@msn(例如ctx@msn和dtx@msn)在治疗脑瘤和转移性脑癌，尤其是耐药性脑肿瘤方面可提供优于现有药物的效果，具有更长的存活时间和更少的副作用，如活动能力下降、注射部位反应(疼痛、发红或肿胀)、恶心、呕吐、腹泻、肌肉疼痛、关节疼痛、烧灼感、刺痛、麻木、手、臂、脚或腿的疼痛等。
[0238]
实例中所说明的成分、反应条件和参数仅出于说明性目的，且并不意图限制材料或制备方法。
[0239]
本发明所属领域的技术人员应该了解，可以对本发明的教示和公开内容进行变更
和润饰，而这些变更和润饰不脱离本技术的精神和范围。根据上述内容，本技术希望涵盖其任何变化和修改，其条件是所述变化和修改属于如所附权利要求书或其等效物所限定的范围内。

技术特征：
1.一种装载有基于紫杉烷的化学治疗药物的介孔二氧化硅纳米粒子作为制备预防或治疗个体的脑癌或转移性脑癌的药物的用途，其中向所述个体静脉内施用所述药物。2.根据权利要求1所述的用途，其中所述基于紫杉烷的化学治疗药物选自由以下组成的群组：紫杉醇、卡巴他赛和多西他赛。3.根据权利要求1所述的用途，其中所述基于紫杉烷的化学治疗药物为多西他赛。4.根据权利要求1所述的用途，其中所述介孔二氧化硅纳米粒子具有以下特征中的至少一个：(a)用(i)有机分子、低聚物或聚合物和(ii)带正电荷的分子、低聚物或聚合物进行表面改性，其中(i)和(ii)的摩尔比在60:1至4:1范围内；(b)用末端烃基部分进行孔内表面改性；(c)通过tem测量的60nm或更小的平均粒度；(d)通过动态光散射在磷酸盐缓冲盐水中测量的60nm或更小的平均动态光散射粒度；和(e)用(i)有机分子、低聚物或聚合物进行表面改性。5.根据权利要求4所述的用途，其中所述介孔二氧化硅纳米粒子具有(a)和(b)的特征、(e)和(b)的特征或(b)和(d)的特征。6.根据权利要求4所述的用途，其中所述介孔二氧化硅纳米粒子具有(a)、(b)、(c)和(d)的特征或(e)、(b)、(c)和(d)的特征。7.根据权利要求1所述的用途，其中所述脑癌对选自由以下组成的群组的药物具有耐药性：替莫唑胺、贝伐珠单抗、贝组替凡、卡莫司汀、依维莫司、洛莫司汀和那昔妥单抗。8.根据权利要求1所述的用途，其中所述脑癌或转移性脑癌的预防是通过向患有发生在脑外的转移性癌症的个体静脉内施用装载有所述药物以预防所述转移性癌症转移至脑部来实现的。9.根据权利要求8所述的用途，其中所述转移性癌症选自由以下组成的群组：肺癌、乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、肾癌、黑色素瘤、甲状腺癌和其任何组合。10.根据权利要求4所述的用途，其中(1)所述有机分子、低聚物或聚合物(i)选自聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、peg-ppg共聚物和其组合，(2)所述带正电荷的分子、低聚物或聚合物(ii)选自(n-[3-(三甲氧基硅基)丙基]-n,n,n-三甲基氯化铵)、n-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺、聚乙烯亚胺、烷氧基硅烷封端的(聚)亚烷基(聚)胺、具有一或多个氨基的有机烷氧基硅烷和其组合，或(3)(1)和(2)两者。11.根据权利要求4所述的用途，其中所述孔内表面改性是通过使用不具有末端烃基部分的一或多种硅烷和具有至少一个末端烃基部分的一或多种硅烷来实现的，并且所述不具有末端烃基部分的一或多种硅烷与所述具有至少一个末端烃基部分的一或多种硅烷的摩尔比小于50:1。12.根据权利要求4所述的用途，其中所述末端烃基部分选自由以下组成的群组：末端芳香族部分、末端脂肪族部分、末端环脂肪族部分和其组合。13.根据权利要求1所述的用途，其中所述药物进一步与额外活性剂施用。14.一种装载有基于紫杉烷的化学治疗药物的介孔二氧化硅纳米粒子，其中所述介孔二氧化硅纳米粒子具有特征(a)和(b)的组合，或特征(e)和(b)的组合，或特征(b)和(d)的
组合：(a)用(i)有机分子、低聚物或聚合物和(ii)带正电荷的分子、低聚物或聚合物进行表面改性，其中(i)和(ii)的摩尔比在60:1至4:1范围内；(b)用末端烃基部分进行孔表面改性；(c)任选地通过tem测量的60nm或更小的平均粒度；(d)在磷酸盐缓冲盐水中测量的60nm或更小的平均动态光散射粒度；和(e)用(i)有机分子、低聚物或聚合物进行表面改性。15.根据权利要求14所述的介孔二氧化硅纳米粒子，其中所述介孔二氧化硅纳米粒子具有特征(a)、(b)、(c)和(d)或特征(e)、(b)、(c)和(d)。16.根据权利要求14所述的介孔二氧化硅纳米粒子，其中所述基于紫杉烷的化学治疗药物选自由以下组成的群组：紫杉醇、卡巴他赛和多西他赛。17.根据权利要求14所述的介孔二氧化硅纳米粒子，其中所述基于紫杉烷的化学治疗药物为多西他赛。18.根据权利要求14所述的介孔二氧化硅纳米粒子，其中(1)所述有机分子、低聚物或聚合物(i)选自聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、peg-ppg共聚物和其组合，(2)所述带正电荷的分子、低聚物或聚合物(ii)选自(n-[3-(三甲氧基硅基)丙基]-n,n,n-三甲基氯化铵)、n-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺、聚乙烯亚胺(pei)、烷氧基硅烷封端的(聚)亚烷基(聚)胺、具有一或多个氨基的有机烷氧基硅烷和其组合，或(3)(1)和(2)两者。19.根据权利要求14所述的介孔二氧化硅纳米粒子，其中所述孔内表面改性是通过使用不具有末端烃基部分的一或多种硅烷和具有至少一个末端烃基部分的一或多种硅烷来实现的，并且所述不具有末端烃基部分的一或多种硅烷与所述具有至少一个末端烃基部分的一或多种硅烷的摩尔比小于50:1。20.根据权利要求14所述的介孔二氧化硅纳米粒子，其中所述末端烃基部分选自由以下组成的群组：末端芳香族部分、末端脂肪族部分、末端环脂肪族部分和其组合。

技术总结
本发明涉及一种用装载有基于紫杉烷(taxane)的化学治疗药物(例如紫杉醇(paclitaxel，PTX)、卡巴他赛(cabazitaxel，CTX)或多西他赛(docetaxel，DTX))的介孔二氧化硅纳米粒子(MSN)预防或治疗脑癌或转移性脑癌的方法，并且还涉及装载有基于紫杉烷的化学治疗药物(例如PTX、CTX或DTX)的MSN以及其应用。用。用。


技术研发人员：吴政勋 吴思翰 张荣麟 牟中原 詹维康
受保护的技术使用者：台湾神隆股份有限公司
技术研发日：2023.02.10
技术公布日：2023/8/16