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DE19928496A1 - Stabile radioactively-marked nanoparticles bound to other molecules for use in medical and diagnostic techniques, particularly used for studying phagocyte processes - Google Patents

Stabile radioactively-marked nanoparticles bound to other molecules for use in medical and diagnostic techniques, particularly used for studying phagocyte processes

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Publication number
DE19928496A1
DE19928496A1 DE1999128496 DE19928496A DE19928496A1 DE 19928496 A1 DE19928496 A1 DE 19928496A1 DE 1999128496 DE1999128496 DE 1999128496 DE 19928496 A DE19928496 A DE 19928496A DE 19928496 A1 DE19928496 A1 DE 19928496A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
radioactive
nanoparticle
particles
group
nanoparticles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1999128496
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Boderke
Jennifer Filbey
Jochen Wermuth
Matthias Ortmueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aventis Research and Technologies GmbH and Co KG
Original Assignee
Aventis Research and Technologies GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aventis Research and Technologies GmbH and Co KG filed Critical Aventis Research and Technologies GmbH and Co KG
Priority to DE1999128496 priority Critical patent/DE19928496A1/en
Priority to PCT/EP2000/004973 priority patent/WO2000078362A2/en
Priority to AU52185/00A priority patent/AU5218500A/en
Publication of DE19928496A1 publication Critical patent/DE19928496A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K51/00Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo
    • A61K51/12Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo characterised by a special physical form, e.g. emulsion, microcapsules, liposomes, characterized by a special physical form, e.g. emulsions, dispersions, microcapsules
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Abstract

Radioactively-labeled particles (I) 10-1000 nm in size, are new.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft stabile radioaktiv markierte Nanopartikel, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung für medizinische und diagnostische Zwecke.The present invention relates to stable radioactively labeled nanoparticles Process for their preparation and their use for medical and diagnostic purposes.

Bisher sind im Stand der Technik verschiedene Methoden zur Herstellung radioaktiver Partikel beschrieben worden.So far, there are various methods of production in the prior art radioactive particles have been described.

So wird in Lit. Amer. Ind. Hyg. Ass. J. 1970, 31 (3), 349-52 die Herstellung von radioaktiven Partikeln aus radioaktiv markiertem Monomer und anschliessender Emulsionspolymerisation beschrieben. Hierfür wurden Monomere wie z. B. I131 gelabeltes 2,4-iodostyren verwendet. Der Nachteil liegt hier insbesondere in der schwierig zu steuernden Polymerisation, da teilweise eine spontane Polymerisation eintritt und die Partikelgrössen sehr unterschiedlich ausfallen können. Ausserdem müssen alle Syntheseschritte der Monomere und die anschliessende Polymerisation in Radioaktivlabors durchgeführt werden, was aufwendig und gefährlich ist. Desweiteren ist die Charakterisierung von radioaktivem Material (z. B. Partikelgrösse und Verteilung) nicht trivial. Darüberhinaus ist die Herstellung monodisperser Partikel im unteren Nanometerbereich fast unmöglich.For example, in Ref. Amer. Ind. Hyg. Ass. J. 1970, 31 (3), 349-52 the preparation of radioactive particles from radioactively labeled monomer and subsequent Emulsion polymerization described. For this, monomers such as. B. I131 labeled 2,4-iodostyrene used. The disadvantage here is in particular Polymerization difficult to control, since sometimes a spontaneous polymerization occurs and the particle sizes can be very different. Furthermore must all synthesis steps of the monomers and the subsequent polymerization be carried out in radioactive laboratories, which is complex and dangerous. Furthermore, the characterization of radioactive material (e.g. particle size and distribution) not trivial. In addition, the production is monodisperse Particles in the lower nanometer range almost impossible.

Eine weitere Möglichkeit bietet z. B. die Herstellung von nichtradioaktivem Polymer, radioaktive Markierung durch Bestrahlung und anschliessende Herstellung von Nanopartikeln beispielsweise mittels der Spining disk Methode. Der Nachteil bei diesem Verfahren besteht darin, daß sich das Polymer durch Bestrahlung teilweise zersetzt und die anfallenden Zersetzungsprodukte entfernt werden müssen. Another possibility offers z. B. the production of non-radioactive polymer, radioactive labeling by irradiation and subsequent production of Nanoparticles, for example, using the spining disk method. The disadvantage with This method is that the polymer is partially irradiated decomposed and the resulting decomposition products must be removed.  

Zudem lassen sich mit dieser Methode keine Partikel im Nanometerbereich herstellen (Lit. Ann Occup Hyg. 13, 87-100, 1970).In addition, this method does not allow particles in the nanometer range (Lit. Ann Occup Hyg. 13, 87-100, 1970).

Kommerzielle radioaktiv markierte Mikropartikel aus Styrol und Divinylbenzol sind gelabelt mit einer Reihe von Radionucliden erhältlich. Laut Aussage des Herstellers (NEN) ist eine Produktion von Partikeln im Nanometerbereich jedoch nicht möglich.Commercial radioactive labeled microparticles are made from styrene and divinylbenzene available with a range of radionuclides. According to the manufacturer (NEN), however, it is not possible to produce particles in the nanometer range.

Ebenfalls bekannt ist nachträgliche Labeln von Partikeln mit radioaktivem Iod (US - A-4,010,250). Das hier beschriebene Verfahren betrifft insbesondere die Markierung von Polyvinyllatexpartikeln mit einer Größe von 2,02 und 0,37 µm. Der Nachteil bei den auf diesem Wege hergestellten Partikeln ist, daß die Radioaktivität nicht sehr stabil gebunden ist und die Radioaktivität sich leicht auswaschen läßt (Lit. J Pharm. Pharmacol. 1990, 42: 821-826).Subsequent labeling of particles with radioactive iodine (US - A-4,010,250). The method described here concerns in particular the marking of polyvinyl latex particles with a size of 2.02 and 0.37 µm. The disadvantage with The particle made in this way is that the radioactivity is not very is stably bound and the radioactivity can be washed out easily (Lit. J Pharm. Pharmacol. 1990, 42: 821-826).

WO 90/03803 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer radioaktiv markierten Zusammensetzung, welche sich insbesondere zur Lungen Scintigraphie eignet. Die beschriebene Zusammensetzung enthält radioaktiv markierte Partikel auf der Basis von Silicagel, Aluminiumsilicat oder anderen Silicaten. An der Oberfläche dieser Partikel sind organische Liganden, die beispielsweise Thiol-, Amino-, Alkylamino- oder Dithiocarbamatgruppen enthalten kovalent gebunden. Die Partikel besitzen einen durchschnittlichen Querschnitt von 1 bis 20 µm. Zur Markierung der Partikel werden vorwiegend Re-186, Re-188, Cu-67, Pb-212, Bi-212, As-77, Y-90, Ag-11 und Pd-109 eingesetzt, die sehr kurze Halbwertszeiten besitzen.WO 90/03803 describes a method for producing a radioactively labeled Composition that is particularly suitable for pulmonary scintigraphy. The described composition contains radioactive labeled particles on the basis of silica gel, aluminum silicate or other silicates. On the surface of this Particles are organic ligands that, for example, thiol, amino, alkylamino or dithiocarbamate groups contain covalently bonded. The particles have an average cross section of 1 to 20 µm. For marking the particles mainly Re-186, Re-188, Cu-67, Pb-212, Bi-212, As-77, Y-90, Ag-11 and Pd-109 are used, which have very short half-lives.

In nahezu allen Ansätzen lassen sich die Methoden nicht für Partikel im Submikronbereich verwenden, sind nicht monodispers oder sind nur sehr aufwendig herzustellen.In almost all approaches, the methods cannot be used for particles in the Use submicron range, are not monodisperse or are only very complex to manufacture.

Es besteht daher die Aufgabe stabile radioaktiv markierte Nanopartikel zur Verfügung zu stellen, bei denen die Radioaktivität fest gebunden ist, d. h. sich im wesentlichen nicht auswaschen läßt und die sich auf einfache und wirtschaftliche Weise herstellen lassen. There is therefore the task of providing stable radioactively labeled nanoparticles To make available where the radioactivity is tightly bound, d. H. in essential can not be washed out and the simple and economical Have way made.  

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe und betrifft radioaktiv markierte Nanopartikel mit einer Größe im Bereich von 10 bis 1000 nm, bei denen ein radioaktives Molekül kovalent an ein Nanopartikel gebunden ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Partikel.The present invention solves this problem and relates to radioactively labeled Nanoparticles with a size in the range from 10 to 1000 nm, in which a radioactive molecule is covalently bound to a nanoparticle, as well as a method for the production of such particles.

In der Literatur finden sich viele Vorschriften zur Kopplung von Molekülen an modifizierte Polystyrolpartikel. Diese Reaktionen beziehen sich allerdings nur auf größere Moleküle wie Proteine oder Antikörper. Sehr kleine Moleküle lassen sich normalerweise nicht oder nur in geringster Menge an Polystyrolpartikel koppeln. Daher ist es erstaunlich, daß es mit dem vorliegenden Verfahren möglich ist, beispielsweise radioaktiv markiertes Methylamin in rein wäßriger Reaktion an sehr kleine Polystyrolpartikel zu binden und dadurch radioaktive Partikel zu produzieren. Durch die kovalente Bindung eines kleinen Moleküls wie Methylamin an z. B. Carboxyl-modifizierte Polystyrolpartikel wird die Größe und Oberfläche der Partikel nur unwesentlich beeinflusst. Ferner ist die entstehende Amidbindung äußerst resistent gegenüber den verschiedensten Medien so daß die Stabilität der Partikel gewährleistet ist.There are many regulations for coupling molecules in the literature modified polystyrene particles. However, these reactions only refer to larger molecules like proteins or antibodies. Very small molecules can be normally do not couple or only couple to the smallest amount of polystyrene particles. It is therefore astonishing that with the present method it is possible for example, radioactively labeled methylamine in a purely aqueous reaction bind small polystyrene particles and thereby produce radioactive particles. By covalently binding a small molecule such as methylamine to e.g. B. Carboxyl-modified polystyrene particles will change the size and surface area of the particles only marginally influenced. Furthermore, the resulting amide bond is extreme resistant to various media so that the stability of the particles is guaranteed.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können verschiedenste Nanopartikel aber auch Mikropartikel nachträglich durch kovalente Anbindung eines radioaktiven Moleküls markiert werden.However, a wide variety of nanoparticles can be produced using the method according to the invention Microparticles can also be retrofitted by covalently linking a radioactive Molecule are marked.

Hierzu wird ein Nanopartikel mit einem radioaktiv markierten Molekül in einem wässrigen Medium umgesetzt, wobei eine kovalente Anbindung des radioaktiv markierten Moleküls an den Nanopartikel erfolgt.For this purpose, a nanoparticle with a radioactively labeled molecule in one implemented aqueous medium, with a covalent attachment of the radioactive labeled molecule on the nanoparticles.

Der kann z. B. aus einem der folgenden Polymere aufgebaut sein: Polystyrol, Polyacrylat, Polyalkylmethacrylat, Styrol/Divinylbenzen-Copolymer, Polyvinyltoluol, Styrol-Butadien Copolymer oder Silica.The z. B. can be constructed from one of the following polymers: polystyrene, Polyacrylate, polyalkyl methacrylate, styrene / divinylbenzene copolymer, polyvinyltoluene, Styrene-butadiene copolymer or silica.

In den anhängenden Beispielen wurde vorzugsweise Polystyrol verwendet. Die Verwendung von Polystyrolpartikeln hat den Vorteil, daß diese kommerziell und günstig erhältlich sind. Weiterhin ist Polystyrol inert und unlöslich in den meisten Medien, stabil und toxikologisch unbedenklich und die Partikel sind sphärisch. Polystyrene was preferably used in the attached examples. The The use of polystyrene particles has the advantage that they are commercial and are available cheaply. Furthermore, polystyrene is inert and insoluble in most Media, stable and toxicologically harmless and the particles are spherical.  

Die Oberfläche des Nanopartikels kann gegebenenfalls mit mindestens einer funktionellen Gruppen, wie z. B. Sulfat (-SO4), Carbonsäure (-COOH), aliphatisches Amin (-CH2-NH2), aromatisches Amin, Aldehyd (-CHO), Hydroxyl (-OH), Sulfonat (-SO3), Vinylbenzylchlorid, Chloromethyl (-CH2-Cl), Hydrazid (-CONH-NH2) oder einer Epoxydgruppe modifiziert sein.The surface of the nanoparticle may optionally have at least one functional group, such as. B. sulfate (-SO 4 ), carboxylic acid (-COOH), aliphatic amine (-CH 2 -NH 2 ), aromatic amine, aldehyde (-CHO), hydroxyl (-OH), sulfonate (-SO 3 ), vinylbenzyl chloride, Chloromethyl (-CH 2 -Cl), hydrazide (-CONH-NH 2 ) or an epoxy group may be modified.

Die Anbindung an die Partikel kann aber auch auf andere Weise geschehen. So gibt es Partikel, die bereits funktionelle Gruppen besitzen, die für kovalentes Kuppeln verwendet werden können. Hier sind beispielsweise folgende zu nennen:
The connection to the particles can also be done in other ways. There are particles that already have functional groups that can be used for covalent coupling. Here are some examples:

  • - primäre oder aliphatische Amine zur Kopplung von radioaktiven Aldehyden, z. B. Formaldehyd, Acetaldehyd oder anderen Aldehyden, oder zur Kopplung von Säuren z. B. Essigsäure.Primary or aliphatic amines for coupling radioactive aldehydes, e.g. B. formaldehyde, acetaldehyde or other aldehydes, or for coupling of acids e.g. B. acetic acid.
  • - Aldehyde zur Bindung von radioaktiven Aminen, insbesondere Methylamin.- Aldehydes for binding radioactive amines, especially methylamine.
  • - Chloromethyl (Vinylbenzylchlorid) zur Bindung von radioaktiven Aminen, z. B. Methylamin.- Chloromethyl (vinylbenzyl chloride) for binding radioactive amines, e.g. B. Methylamine.
  • - Epoxydgruppen zur Bindung von radioaktiven Aminen, z. B. Methylamin.- Epoxy groups for binding radioactive amines, e.g. B. methylamine.
  • - Hydroxylgruppen zur Bindung von radioaktiven Säuren, z. B. Essigsäure.- Hydroxyl groups for binding radioactive acids, e.g. B. acetic acid.
  • - Hydrazide zur Bindung von radioaktiven Aldehyden oder Säuren.- Hydrazides for binding radioactive aldehydes or acids.

Je nach Auswahl des radioaktiven Markers können unterschiedliche Markierungen vorgenommen werden. Als Marker für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich z. B.
Ag 110, C 14, Cd 109, Cs 137, Ca 47, Cl 36, Cr 51, Co 57, Fe 55, Fe 59, Ga 153, In 111, I 125, I 131, Mn 54, Hg 203, Na 22, Ni 63, P 32, P 33, Rb 86, Ru 106, S 35, Se 75, Sr 85, Tc 99 oder Tritium, insbesondere C 14, Tritium, P 32 und S 35.
Depending on the selection of the radioactive marker, different markings can be made. Suitable markers for the method according to the invention are e.g. B.
Ag 110, C 14, Cd 109, Cs 137, Ca 47, Cl 36, Cr 51, Co 57, Fe 55, Fe 59, Ga 153, In 111, I 125, I 131, Mn 54, Hg 203, Na 22 , Ni 63, P 32, P 33, Rb 86, Ru 106, S 35, Se 75, Sr 85, Tc 99 or tritium, in particular C 14, tritium, P 32 and S 35.

So ist z. B. C 14 ein sehr langlebiger Strahler, der sehr stabil ist, im Vergleich zu z. B. Brom, welches eine nur sehr kurze Halbwertszeit besitzt und daher nicht lange gelagert werden kann.So z. B. C 14 is a very long-lasting spotlight that is very stable compared to z. B. Bromine, which has a very short half-life and therefore not long can be stored.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Oberfläche des Nanopartikels mit mindestens einer funktionelle Gruppe modifiziert, so daß die Möglichkeit besteht weitere Liganden an den Nanopartikel zu koppeln. Als Beispiel für solche funktionellen Gruppen sind zu nennen: Sulfat- (-SO4) oder Carbonsäuregruppe (-COOH), aliphatische oder aromatische Amingruppe (-CH2- NH2), Amidrest (-CONH2), Aldehydgruppe (-CHO), Hydroxyl- (-OH) oder Sulfonatgruppe (-SO3) oder Vinylbenzylchlorid-, Chloromethyl- (-CH2Cl), Hydrazid- (-CONH-NH2) oder Epoxydreste. Die Anbindung derartiger weiterer Liganden kann vor, nach oder gleichzeitig mit der Anbindung des radioaktiven Moleküls an den Nanopartikel erfolgen.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the surface of the nanoparticle is modified with at least one functional group, so that there is the possibility of coupling further ligands to the nanoparticle. Examples of such functional groups include: sulfate (-SO 4 ) or carboxylic acid group (-COOH), aliphatic or aromatic amine group (-CH 2 - NH 2 ), amide residue (-CONH 2 ), aldehyde group (-CHO), Hydroxyl (-OH) or sulfonate group (-SO 3 ) or vinylbenzyl chloride, chloromethyl (-CH 2 Cl), hydrazide (-CONH-NH 2 ) or epoxy residues. Such additional ligands can be attached before, after or simultaneously with the attachment of the radioactive molecule to the nanoparticle.

Weitere Moleküle, die auf diese Weise kovalent an den radioaktiv markierten Partikel gebunden werden können sind z. B., um nur einige zu nennen: Antigene, Antikörper, Nucleinsäuren oder Proteine, Enzyme, Arzneistoffe oder Rezeptorliganden. Auf eine explizite Aufzählung aller geeigneter Liganden wird hier verzichtet, da eine derartige Auflistung den Rahmen dieser Anmeldung sprengen würde. Außerdem sind diese dem Fachmann bekannt sind und werden von ihm je nach Anwendung speziell ausgewählt.Other molecules that covalently labeled in this way on the radioactive Particles can be bound for. B. to name just a few: antigens, Antibodies, nucleic acids or proteins, enzymes, drugs or Receptor ligands. An explicit list of all suitable ligands is given here waived, since such a listing is beyond the scope of this application would. In addition, these are known to the person skilled in the art and are used by him specially selected according to application.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die entsprechenden Nanopartikel in eine wässrige Lösung gegeben, in der vorzugsweise ein Überschuß Sulfo-NHS (N- Hydroxysuccinimid-3-Sulfonsäuresalz, Aldrich) gelöst ist. Das Sulfo NHS dient im vorliegenden Fall als Katalysator und verhindert, daß die Partikel agglomerieren. Der Zusatz dieses Reagenz ist aber nicht zwingend. In dem anhängenden Beispiel wurden aus den vorstehend genannten Gründen Polystyrolpartikel, deren Oberflächen mit freien Carboxylgruppen modifiziert waren, verwendet. Zu dieser Mischung wird in einem darauffolgenden Schritt das radioaktiv markierte Molekül gegeben, z. B. C 14 markiertes Methylamin. Der pH Wert wird mit Phosphatpuffer so eingestellt, daß er im leicht sauren Bereich (pH < 7) liegt. Für den Fall, daß die eingesetzten Nanopartikel freie Carboxylgruppen tragen, wird zu der Reaktionslösung ein in destillierten Wasser gelöstes Carbodiimid zugegeben. Vorzugsweise wird das Carbodiimid im Überschuß zugesetzt. Bei dieser Reaktion können die gebräuchlichen, dem Fachmann bekannten Carbodiimide, wie z. B. Dicyclohexylcarbodiimid (DCC) oder 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodimid (EDC), verwendet werden. Nach Abschluß der Reaktion (einige Stunden) werden die Partikel ultrafiltriert und mit destilliertem Wasser so lange gewaschen, bis die freie (ungebundene) Radioaktivität herausgewaschen ist.In the method according to the invention, the corresponding nanoparticles are in given an aqueous solution in which an excess of sulfo-NHS (N- Hydroxysuccinimide-3-sulfonic acid salt, Aldrich) is dissolved. The Sulfo NHS serves in present case as a catalyst and prevents the particles from agglomerating. The However, addition of this reagent is not mandatory. In the attached example were polystyrene particles whose Surfaces with free carboxyl groups were used. In a subsequent step, the radioactive label is added to this mixture Given molecule, e.g. B. C 14 labeled methylamine. The pH value is with Phosphate buffer adjusted so that it is in the slightly acidic range (pH <7). In the event that the nanoparticles used carry free carboxyl groups a carbodiimide dissolved in distilled water was added to the reaction solution. The carbodiimide is preferably added in excess. In this reaction can the usual, known to those skilled in the art carbodiimides such. B. Dicyclohexylcarbodiimide (DCC) or 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodimide  (EDC) can be used. After the reaction is complete (a few hours) the particles are ultrafiltered and washed with distilled water until the free (unbound) radioactivity is washed out.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man radioaktive Nanopartikel mit einer spezifischen Aktivität von 1 bis 100 µCi/mg. Durch Wahl von geeigneten radioaktiven Markern mit entsprechender Radioaktivität und Wahl der entsprechenden Nanopartikel mit geeigneter Anzahl an freien funktionellen Gruppen, ist es möglich die spezifische Aktivität der erhaltenen radioaktiv markierten Partikel genau einzustellen.With the method according to the invention, radioactive nanoparticles are also obtained a specific activity of 1 to 100 µCi / mg. By choosing suitable ones radioactive markers with appropriate radioactivity and choice of corresponding nanoparticles with a suitable number of free functional Groups, it is possible the specific activity of the obtained radioactively labeled Adjust particles precisely.

Zur Bestimmung der Stabilität wird ein Teil der Partikel für 24 h lang in künstlichem Magensaft (0,1 M HCl) bei 37°C inkubiert, durch Ultrafiltration abgetrennt und die freie Radioaktivität im Filtrat bestimmt.To determine the stability, part of the particles are kept in artificial for 24 h Gastric juice (0.1 M HCl) incubated at 37 ° C, separated by ultrafiltration and the free radioactivity determined in the filtrate.

Das vorliegende Verfahren besitzt gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren viele Vorteile:
The present method has many advantages over the methods described in the prior art:

  • 1. Die Partikel sind schon kommerziell in verschiedensten Grössen und sehr engen Grössenverteilungen oder mit verschiedenen Oberflächenmodifikationen erhältlich, d. h. aufwendige Techniken zur Herstellung entfallen.1. The particles are already commercially available in various sizes and very narrow Size distributions or with different surface modifications available, d. H. elaborate manufacturing techniques are eliminated.
  • 2. Die nicht radioaktiven Partikel können umfassend charakterisiert werden (mit radioaktivem Material ist z. B. eine Messung der Partikelgrössenverteilung mittels Photonen Korrelations Spektroskopie schlecht möglich, da dadurch das Gerät kontaminiert werden könnte).2. The non-radioactive particles can be characterized comprehensively (with radioactive material is e.g. B. a measurement of the particle size distribution by means of Photon correlation spectroscopy poorly possible because of this the device could be contaminated).
  • 3. Die Oberflächen der Partikel können modifiziert sein (z. B. positiv, negativ oder zwitterionisch geladen sein).3. The surfaces of the particles can be modified (eg positive, negative or be zwitterionic charged).
  • 4. Je nach Auswahl des radioaktiven Markers können unterschiedliche Markierungen vorgenommen werden (z. B. C 14, Tritium, S 35 usw.).4. Depending on the selection of the radioactive marker, different ones Markings can be made (e.g. C 14, tritium, S 35, etc.).
  • 5. Eine weitere Bindung anderer Liganden an die Partikel ist möglich, die Ankopplung an die Partikel kann vorher, nachher oder zusammen mit dem Marker erfolgen. 5. Another binding of other ligands to the particles is possible Coupling to the particles can be done before, after or together with the Markers.  
  • 6. Die Reaktionen sind einfach und können in rein wässrigem Medium ohne Lösungsmittel durchgeführt werden, so lassen sich Agglomerationen vermeiden.6. The reactions are simple and can be done in a purely aqueous medium without Solvents are carried out, so agglomerations can be avoided.
  • 7. Durch die kovalente Anbindung des radioaktiven Markers entstehen sehr stabile Partikel, die keine Radioaktivität verlieren.7. The covalent connection of the radioactive marker creates very stable ones Particles that do not lose radioactivity.
  • 8. Die Reaktionen können auch auf sehr kleine Partikel im Nanometerbereich angewendet werden.8. The reactions can also take place on very small particles in the nanometer range be applied.

Die erfindungsgemäßen radioaktiv markierten Nanopartikeln sind insbesondere dort anwendbar, wo es auf einheitliche Partikelgrössenverteilung, hohe Sensitivität und schnelle, simple Auswertung ankommt wie z. B.:
Als Marker für zelluläre Antigene, zur Studie von phagozytotischen Prozessen Diagnostika, die auf Mikro- oder Nanopartikeln beruhen, z. B. Latex Agglutinationstests, Partikel Sandwich Tests, Mikroinjizierbare Zellmarker, Lungenabsorption, Scintigraphie, Aerosolcharakterisierung, Untersuchung des mucoziliätern Transportes, Blutflussuntersuchungen sowie Tumorbehandlungen (Radiotherapie) und Diagnose.
The radioactively labeled nanoparticles according to the invention can be used in particular where uniform particle size distribution, high sensitivity and fast, simple evaluation are important, such as, for example, B .:
As a marker for cellular antigens, for the study of phagocytotic processes, diagnostics based on micro or nanoparticles, e.g. B. latex agglutination tests, particle sandwich tests, micro-injectable cell markers, lung absorption, scintigraphy, aerosol characterization, examination of mucociliary transport, blood flow tests and tumor treatments (radiotherapy) and diagnosis.

Beispielexample

1 ml käuflicher 140 nm Polystyrolpartikel, die freie Carboxylgruppen an der Oberfläche tragen, werden mit 8 ml destilliertem Wasser, in dem 200 mg Sulfo-NHS (N-Hydroxysuccinimid-3-Sulfonsäuresalz, Aldrich) gelöst wurde, vermischt. Dazu werden 10 mg C 14 radioaktiv markiertes Methylamin (gelöst in 1 ml dest. Wasser) gegeben. Der pH Wert wird mit Phosphatpuffer auf 6,5 eingestellt. Zu dieser Lösung wird 1 ml dest. Wasser, in dem 150 mg EDAC (wasserlösliches Carbodiimid, Fluka) gelöst wurden, hinzugefügt und die Suspension über Nacht gerührt. Am nächsten Tag werden die Partikel ultrafiltriert (Amicon Ultrafiltrationszelle) und mit destilliertem Wasser so lange gewaschen, bis die freie (ungebundene) Radioaktivität herausgewaschen ist. Man erhält radioaktive Polystyrolpartikel mit einer spezifischen Aktivität von ca. 8 µCi/mg.1 ml of commercially available 140 nm polystyrene particles that contain free carboxyl groups on the Wear surface with 8 ml of distilled water containing 200 mg of sulfo-NHS (N-hydroxysuccinimide-3-sulfonic acid salt, Aldrich) was mixed. To 10 mg of C 14 radioactively labeled methylamine (dissolved in 1 ml of distilled water) given. The pH is adjusted to 6.5 with phosphate buffer. About this solution 1 ml of dist. Water in which 150 mg EDAC (water-soluble carbodiimide, Fluka) were dissolved, added and the suspension stirred overnight. The next The particles are ultrafiltered (Amicon ultrafiltration cell) and distilled Washed water until the free (unbound) radioactivity is washed out. Radioactive polystyrene particles are obtained with a specific activity of approx. 8 µCi / mg.

Zum Beweis der Stabilität wird ein Teil der Partikel für 24 h lang in künstlichem Magensaft (0,1 M HCl) bei 37°C inkubiert. Die Partikel werden vom Puffer durch Ultrafiltration abgetrennt und die freie Radioaktivität im Filtrat bestimmt. Nach 24 h betrug die freie Radioaktivität nur 0,2%.To demonstrate stability, part of the particles are kept in artificial for 24 hours Gastric juice (0.1 M HCl) incubated at 37 ° C. The particles are passed through by the buffer Ultrafiltration separated and the free radioactivity in the filtrate determined. After 24 h the free radioactivity was only 0.2%.

Desweiteren wurden die Partikel in künstlichem Darmsaft für 24 h bei 37°C inkubiert. Diesmal betrug die freie Radioaktivität nur 0,4%. Aus der spezifischen Radioaktivität der Partikel sowie einer Bestimmung der freien Carboxylgruppen auf den Partikeln läßt sich berechnen, daß etwa 1/3 der Carboxylgruppen an der Oberfläche des Partikels mit Methylamin reagiert haben und noch 2/3 freie Carboxylgruppen vorliegen.Furthermore, the particles were incubated in artificial intestinal juice for 24 h at 37 ° C. This time the free radioactivity was only 0.4%. From the specific radioactivity of the particles and a determination of the free carboxyl groups on the particles can be calculated that about 1/3 of the carboxyl groups on the surface of the Particles have reacted with methylamine and 2/3 free carboxyl groups available.

An die noch freien Carboxylgruppen der Partikel können weitere Moleküle (z. B. Antikörper, Antigene, Nucleinsäuren oder Proteine) kovalent gebunden werden. Zudem sind die Partikel durch die negative Oberflächenladung stabilisiert vor Agglomeration und unspezifischer Absorption von Fremdmolekülen.Additional molecules (e.g. Antibodies, antigens, nucleic acids or proteins) are bound covalently. In addition, the particles are stabilized by the negative surface charge Agglomeration and non-specific absorption of foreign molecules.

Zusammensetzung künstlicher Magensaft (USP) für 1 L LösungComposition of artificial gastric juice (USP) for 1 L solution

2,0 g NaCl und 3,2 g Pepsin weden in einer Mischung aus 7,0 ml konzentrierter Salzsäure und 950 ml Wasser gelöst. Die Lösung wird auf 1000 ml aufgefüllt. Diese Testlösung hat einen pH Wert von ca. 1,2.2.0 g NaCl and 3.2 g pepsin are concentrated in a mixture of 7.0 ml Hydrochloric acid and 950 ml of water dissolved. The solution is made up to 1000 ml. This Test solution has a pH of approx. 1.2.

Zusammensetzung künstlicher Darmsaft (USP) für 1 Liter LösungComposition of artificial intestinal juice (USP) for 1 liter of solution

6,8 g Natriumdihydrogenphosphat werden in 250 ml Wasser gelöst und 380 ml 0,1 N NaOH Lösung sowie 200 ml Wasser hinzugegeben. Es werden 10,0 g Pankreatin hinzugefügt, gemischt und die Lösung mit 0,1 N NaOH auf einen pH von 7,5 ± 0,1 eingestellt. Es wird mit Wasser auf 1000 ml aufgefüllt.6.8 g of sodium dihydrogen phosphate are dissolved in 250 ml of water and 380 ml of 0.1 N NaOH solution and 200 ml of water are added. There will be 10.0 g of pancreatin added, mixed and the solution with 0.1 N NaOH to a pH of 7.5 ± 0.1 set. Make up to 1000 ml with water.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung stabiler radioaktiver Nanopartikel, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nanopartikel mit einem radioaktiv markierten Molekül in einem wässrigen Medium umgesetzt wird, wobei eine kovalente Anbindung des radioaktiv markierten Moleküls an den Nanopartikel erfolgt.1. A process for the production of stable radioactive nanoparticles, characterized in that a nanoparticle is reacted with a radioactively labeled molecule in an aqueous medium, the radioactively labeled molecule being covalently bound to the nanoparticle. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nanopartikel eine Größe im Bereich von 10 bis 1000 nm aufweist.2. The method according to claim 1, characterized in that the nanoparticle has a size in the range from 10 to 1000 nm. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das radioaktive Molekül mit einem Strahler markiert ist, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Ag 110, C 14, Cd 109, Cs 137, Ca 47, Cl 36, Cr 51, Co 57, Fe 55, Fe 59, Ga 153, In 111, I 125, I 131, Mn 54, Hg 203, Na 22, Ni 63, P 32, P 33, Rb 86, Ru 106, S 35, Se 75, Sr 85, Tc 99.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the radioactive molecule is labeled with an emitter, which is selected from the following group: Ag 110, C 14, Cd 109, Cs 137, Ca 47, Cl 36, Cr 51, Co 57, Fe 55, Fe 59, Ga 153, In 111, I 125, I 131, Mn 54, Hg 203, Na 22, Ni 63, P 32, P 33, Rb 86, Ru 106, S 35, Se 75, Sr 85, Tc 99. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nanopartikel aus mindestens einem der folgenden Polymeren aufgebaut ist: Polystyrol, Polyacrylat, Polyalkylmethacrylat, Styrol/Divinylbenzen-Copolymer, Polyvinyltoluol, Styrol-Butadien Copolymer, Silica.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the nanoparticle consists of at least one of the following Polymers is built up: polystyrene, polyacrylate, polyalkyl methacrylate, Styrene / divinylbenzene copolymer, polyvinyltoluene, styrene-butadiene copolymer, Silica. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Nanopartikels mit mindestens einer funktionellen Gruppen der Art: Sulfat- (-SO4) oder Carbonsäuregruppe (-COOH), aliphatische oder aromatische Amingruppe (-CH2-NH2), Amidrest (-CONH2), Aldehydgruppe (-CHO), Hydroxyl- (-OH) oder Sulfonatgruppe (-SO3) oder Vinylbenzylchlorid-, Chloromethyl- (-CH₂Cl), Hydrazid- (-CONH-NH2) oder Epoxydreste modifiziert ist. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface of the nanoparticle with at least one functional group of the type: sulfate (-SO 4 ) or carboxylic acid group (-COOH), aliphatic or aromatic amine group (-CH 2 -NH 2 ), Amide residue (-CONH 2 ), aldehyde group (-CHO), hydroxyl (-OH) or sulfonate group (-SO 3 ) or vinylbenzyl chloride, chloromethyl (-CH₂Cl), hydrazide (-CONH-NH 2 ) or epoxy residues is modified. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Liganden an den Nanopartikel angekoppelt werden, wobei die Anbindung der Liganden vor, nach oder gleichzeitig mit der Anbindung an das radioaktive Molekül erfolgt.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that further ligands are coupled to the nanoparticle be, the binding of the ligands before, after or simultaneously with the Connection to the radioactive molecule takes place. 7. Radioaktive Nanopartikel, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel eine Größe im Bereich von 10 bis 1000 nm besitzen.7. Radioactive nanoparticles, characterized in that the particles have a Have size in the range of 10 to 1000 nm. 8. Radioaktiver Partikel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an ihm weitere Moleküle ausgewählt aus der folgenden Gruppe kovalent gebunden sind: Antigene, Antikörper, Nucleinsäuren oder Proteine, Enzyme, Arzneistoffe oder Rezeptorliganden,8. Radioactive particle according to claim 7, characterized in that on it other molecules selected from the following group are covalently bound are: antigens, antibodies, nucleic acids or proteins, enzymes, Drugs or receptor ligands, 9. Verwendung eines radioaktiven Nanopartikel gemäß einer der Ansprüche 7 bis 8 für medizinische und diagnostische Zwecke.9. Use of a radioactive nanoparticle according to one of claims 7 to 8 for medical and diagnostic purposes. 10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der radioaktive Nanopartikel als Marker für zelluläre Antigene, zur Studie von phagozytotischen Prozessen, als mikroinjizierbarer Zellmarker, zur Scintigraphie, zur Aerosolcharakterisierung, bei der Lungenabsorption, bei Untersuchungen des mucozilitären Transports, bei Blutuntersuchungen oder zur Tumorbehandlung und -diagnose eingesetzt wird.10. Use according to claim 9, characterized in that the radioactive Nanoparticles as markers for cellular antigens, for the study of phagocytotic processes, as a microinjectable cell marker, for Scintigraphy, for aerosol characterization, for lung absorption, for Investigations of mucociliary transport, blood tests or is used for tumor treatment and diagnosis.
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