[发明专利]作为热烧蚀装置的DNA树枝状聚合物

说明书

技术领域

本发明涉及使用辐射吸收纳米颗粒的靶向递送进行细胞和组织的热烧蚀的材料和方法。

背景

树枝状聚合物为仅由DNA组成的专利树枝状分子。作为一个种类，树枝状聚合物为从相互连接的天然或合成单体亚基构建的复杂的高度支化的分子。树枝状聚合物由DNA单体构成，所述每一个DNA单体由两条共有位于每一条链的中央部分的具有序列互补性的区域的DNA链制成(图1)。在制备过程中组合单体以制备具有不同尺寸和形状的DNA树枝状聚合物(图2)。为了防止DNA树枝状聚合物随时间过去解体(fall apart)，所述过程中，使用紫外光通过补骨脂素交联剂的嵌入和活化将化学“点焊接头(spot weld)”添加至不断生长的装配体。在超速离心后在变性蔗糖梯度上根据它们的尺寸和分子量纯化树枝状聚合物(图3)。

DNA树枝状聚合物具有被共价和非共价结合于许多不同种类的分子和颗粒的能力。此类分子和颗粒通常已被用作DNA树枝状聚合物上的信号转导和靶向装置，从而使得能够将DNA树枝状聚合物靶向特定的分子靶并且通过检测信号转导部分(signaling moiety)来检测树枝状聚合物与靶的结合。信号生成分子包括大量荧光染料、半抗原、酶和其它分子材料以及颗粒例如金纳米颗粒和量子点。靶向装置包括DNA、RNA和PNA寡核苷酸、抗体、抗体片段、半抗原、适体、肽等。此类DNA树枝状聚合物构建体已在许多体外应用中用作信号放大器，通常用于检测特定核酸和蛋白质，而且还可用作电子设备的检测装置。应用包括DNA和蛋白质阵列、ELISA和ELOSA、Luminex珠粒测定、原位杂交等上的信号放大。已标记的靶向DNA树枝状聚合物的用途已详尽地公布于研究中并且此类材料可作为商业研究产品获得或由Genisphere LLC(Hatfield，PA)生产。

也已显示DNA树枝状聚合物在体外和体内应用中具有作为递送和转染装置的潜在用途。参见，例如，U.S.2005/0089890、WO2008/147526和WO 2010/017544，将所述专利申请通过引用整体并入本文。具体地，将DNA树枝状聚合物与靶向装置(例如，对于能够引发细胞内吞的内化事件的细胞表面特性是特异性的抗体)结合，所述靶向装置结合被靶向的细胞上的表面特征以接收负荷(例如，药物)的递送。负荷可与靶向DNA树枝状聚合物被动缔合并且仅通过与树枝状聚合物空间缔合进入细胞，或可通过许多连接策略将负荷直接与树枝状聚合物结合。

经历100至2000瓦(在13.56MHz的波长上)的射频场达5分钟的金纳米颗粒(和包含其它金属(包括银、镉、铁等)的纳米颗粒)已在体外和体内应用中被用于细胞的热烧蚀。参见，例如，Cardinal等人，2008，Surgery 144:125-132和Gannon等人，2008，J.Nanobiotechnology6:2，将所述每一篇文献通过引用整体并入本文。此类方法可称为射频烧蚀(radiofrequency ablation)(RFA)，并且已在临床实践中用于治疗肿瘤。然而，存在对开发用于治疗肿瘤的改进的热烧蚀技术的特别需要，因为当前的治疗是需要将针电极直接插入肿瘤的侵入法，完全的肿瘤破坏难以实现(特别是对于更大的肿瘤)并且治疗对于经历热伤的电极周围的恶性肿瘤和正常组织是相对非特异性的。聚焦的外部射频能量场对人组织的穿透是有效的，但外部能量源的使用需要对RFA特异性反应以将热疗法(thermal therapy)靶向恶性细胞的细胞内或瘤内试剂的存在。此外，存在对使由靶向分子或载体分子递送的热烧蚀能力最大化，从而使必须被递送至患者的热烧蚀组合物的量降至最低，从而减小组合物本身的任何潜在毒性的组合物和方法的需要。此外，为了将纳米颗粒递送至被靶向的组织，载体必须大至足以避免被网状内皮系统(RES)消除但小至足以从循环进入(例如，通过外渗)肿瘤组织。这对此类组合物设置了尺寸限制。

概述

本发明包括包含能够通过使用远程电磁场例如射频(RF)或红外场(infrared field)进行原位加热的颗粒的DNA树枝状聚合物的用途以及其制备。与包含在电磁场存在的情况下加热的成分的颗粒结合的DNA树枝状聚合物适合用作能够在体外、离体、体内应用中热烧蚀靶的装置。可通过使用每个树枝状聚合物分子包含多个金属纳米颗粒来实现靶细胞和组织的热烧蚀效率的显著增加，特别地当DNA树枝状聚合物也包含能够将充满树枝状聚合物的颗粒导向期望被靶向的细胞和组织的表面的靶向装置时。