本发明专利技术提供了使用靶向磁性纳米粒子和特殊磁系统的体内检测、测量或定位受试者中的以甚至非常低的浓度存在的细胞或物质的方法和装置。这些磁系统可以检测、测量或定位通过抗体结合到预定类型的细胞或物质上的粒子。示例磁系统能够检测这些纳米粒子的低于纳克的量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用靶向纳米粒子和磁性弛豫测量的细胞或物质的体内检测和測量，特别有用于检测和測量人的癌细胞。
技术介绍
疾病的早期检测允许成功治疗和恢复的最大可能性。此外，疾病的早期检测和定位允许到疾病部位的导向治疗，从而使治疗效率最佳化。可以用适当的检测设备监测治疗，从而进一步增加所施用药物或其他形式的治疗的功效。靶向特定疾病的能力也可以改善治疗結果。癌症是美国人的第二大死亡原因，它的早期检测和定位可以改善病人的治疗结果。用于临床目的的癌症检测的最常见方法都是非特异性的，即，它们不能区分癌性肿瘤或良性肿瘤，都不能100%准确地检測。可用的方法都有缺点和不足，导致误诊率高，阳性诊断 率太低，共同导致死亡率上升。目前可用的最常见的临床形式是(I)乳房X线摄影木、(2)磁共振成像(MRI)，和(3)超声波扫描，当可用吋，以(4)正电子发射断层显像(PET)作为附加选项。X射线衰减測量提供关于干预介质密度的信息，是FDA批准的和用来检测各种形式的疾病尤其癌症的最常见设备。它也是许多假阴性和假阳性结果的原因。早期癌症肿瘤可被检测到，但在良性肿瘤或癌性肿瘤方面没有特异性。健康组织可以引起伪影，产生假阳性結果。一般而言，虽然剂量低，但人们对暴露于X射线和辐射越来越担忧。总的来说，癌症的X射线成像的假阳性数量仍然高，并且X射线方法不能检测早期肿瘤。超声波是用来使肿瘤成像的第二种方法。虽然超声波具有优良的对比度分辨率，但与X射线和其他成像技术相比，空间分辨率减小。超声波目前尚未被FDA批准作为癌症的初筛工具，但通常被用于跟踪常规检测到的任何异常。它是通常被用来证实乳腺癌和卵巢癌的X射线影像中的可疑区域的工具。MRI被用来跟踪在X射线扫描过程中看到的潜在问题区域；然而，MRI扫描的费用经常妨碍了它的使用。MRI可以检测组织中的小异常，并且在确定癌症是否已经转移方面也是有用的。动态对比增强(DCE)MRI有可能区分良性和癌性肿瘤，但产生许多假阳性。MRI的费用限制了它作为筛选工具的应用。癌症的MRI成像经常使用磁性纳米粒子作为造影齐U，并且是提供注射此种纳米粒子的标准的公认方案。已经使用2mg/kg剂量的纳米粒子重量的血管内MRI造影剤来检测转移病灶。因为疾病早期检测的重要性，所以目前正在研究用于成像的多种其他技木。这些技术包括使用PET或SPECT的核素乳腺闪烁显像(Scintimammography)、阻抗断层成像、以及各种形式的RF成像。在病变仍然可被控制的时候早期检测到它们是至关重要的，因为早期检测到的许多癌症的治愈率接近100%。现有成像方法往往不能识别病变，直到已经发生显著的生长。目前正在进行替代方法的研究，包括MRI、PET、超声波、闪烁扫描术和其他方法。目前，这些方法在肿瘤类型方面都没有特异性，都没有利用癌性组织和非癌性组织之间的组织性质差异。尤其是不依赖辐射或非常昂贵的程序并能够提供极早检测肿瘤的新途径是明确需要的。本专利技术提供了用于体内癌症检测的新性能。专利技术披露本申请与下列申请相关，每ー个申请通过引用结合在此2009年11月6日提交的 U. S. 61/259,011 ；2010 年 2 月 27 日提交的 U. S. 61/308,897 ；2010 年 3 月 16 日提交的U. S. 61/314，392 ；2010年5月5日提交的U. S. 61/331，816 ;和2010年7月7日提交的U. S. 61/361，998 ;每ー个申请通过引用结合在此。本专利技术提供了用于检测组织中的细胞或物质如癌细胞的装置和方法。该系统包括磁系统，所述磁系统包括磁场发生器，其将已知磁场施加在受试者组织上，从而磁化结合到感兴趣的细胞或物质上的靶向顺磁性纳米粒子；所述磁系统还包括灵敏磁传感器,其可检测残余磁场作为纳米粒子衰减的磁化強度。示例磁系统包括超导量子干渉仪传感器，其包括适配为向置于测量台上的病人癌组织施加均匀磁化脉冲场的磁脉冲发生器；和适配为检测由所施加的脉冲场产生的残余磁场并使其成像的剩余磁场检测器。磁脉冲发生器可以包括一对亥姆霍兹线圏。剩余磁场检测器可以包括梯度仪阵列。另ー种示例磁系统包括原子磁力仪和原子梯度仪阵列一非常灵敏的磁场传感器，可以用来基于磁场中原子的拉莫尔旋进测量极其微弱的磁场。在本专利技术的一些实施方案中，原子磁力仪包括含有小空腔的芯片集，所述小空腔中含有原子蒸气室。这种蒸气室含有Rb原子，并由圆形偏振光束光抽运。这些原子经历拉莫尔旋迸，并且这种旋进的频率导致蒸气的折射率响应于所施加的磁场而变化。第二激光可以用作这种折射变化的測量场，使用一组光栅測量干扰图案随着所施加的磁场变化的变化。这些蒸气室可以是单独的或者布置在梯度仪配置中来測量场的变化作为距离的函数。根据本专利技术的方法包括提供磁系统；将用于特异性地结合到癌细胞或其他目的细胞或物质上的多个祀向(例如,标记有抗体)顺磁性纳米粒子注射到受试者中；施加已知(例如,均匀的)磁化脉冲场以磁化受试者组织中的纳米粒子；并且检测磁化纳米粒子的残余磁场，由此提供结合到病人癌组织上的纳米粒子的图像。该靶向顺磁性纳米粒子可以包含用生物相容性涂层包覆的磁芯，其上附连有至少ー种特异性抗体。例如，该磁芯可包含铁磁性材料，例如氧化铁。适合的靶向试剂如抗体的实例描述在下文。附图简要说明结合在本说明书中并构成它的一部分的附图举例说明了本专利技术，并与说明书一起描述了本专利技术。在附图中，相似的元件用同样的数字表示。图I是根据本专利技术的示例的測量用受试者组织制备的示意图。图2 (a、b、C、d)提供了根据本专利技术的示例测量的示意图。图3是来自结合图2描述的过程的测量的示意图。图4是适用于本专利技术的装置的示意图。图5是使用超导量子干涉仪(SQUID)磁传感器的示例性装置的示意图。图6是可以用于人癌症检查的示例性SQUID传感器装置的示意图。图7是用于弱场测量的原子磁力仪的不意图和照片。图8是具有生物相容性涂层和附连的用于靶向特定细胞的抗体的磁性纳米粒子、的示意图。图9描绘通过与具有已知结合能力的一系列微球比较而计算的Her2位点数目/细胞。附图说明图10是在与HER2/neu抗体和纳米粒子孵育之后，作为时间的函数测量的两种乳腺癌细胞系MCF7/HER218和MDA-MB-231的磁矩的图解。 图11经过用移液器吹打细胞2次之后，測量为细胞数目的函数的细胞样品的磁矩的图解。图12是插有MCF7细胞小瓶的体模的图解，左侧2E+06个细胞，右侧=1Ε+06个细胞。图13是在SQUID系统下的裸鼠的照片。图14包含从小鼠肿瘤获得的位置置信图。图15是在35个不同测量位点观察到的磁等值线的图解。图16是对于两只小鼠和每只小鼠的两个肿瘤的测量的时间过程的图解。图17示出这些测量的结果，与活小鼠的体内測量有很好的一致性。图18是叠加在小鼠实际肿瘤上的两个肿瘤的定位的ニ维95%置信限的图解。图19是取出之后的肿瘤的组织学照片。图20是卵巢癌的图解，显示了在卵巢上的肿瘤的生长。图21是以典型的一位病人对象的距离置于SQUID传感器装置下的全尺寸卵巢体模的照片。图22是针对插入到图21所示体模中的活卵巢细胞的灵敏度研究的结果的图解。图23是使用流式细胞术针对这些细胞的抗体位点的证实的图解。图24是附本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.06 US 61/259,011;2010.02.27 US 61/308,897;1.一种用于体内检测、测量或定位一种或多种预定类型的癌细胞或生物物质的装置，该装置包括 a.ー个磁化子系统，其被配置成磁化结合到病人中的一种或多种预定类型的癌细胞或生物物质上的纳米粒子；和 b.一个传感器子系统，其被配置成检测这些纳米粒子的残余磁化強度，并分析残余磁化强度从而检测、测量或定位病人中的一种或多种预定类型的癌细胞或生物物质。2.如权利要求I所述的装置，其中该磁化子系统包括多个亥姆霍兹线圏。3.如权利要求I所述的装置，其中该传感器子系统包括ー个梯度仪阵列。4.如权利要求I所述的装置，其中该传感器子系统包括多个平面梯度仪。5.如权利要求4所述的装置，其中至少ー个平面梯度仪具有大约2cm的基线。6.如权利要求4所述的装置，其中至少ー个平面梯度仪是使用光刻エ艺制造的。7.如权利要求4所述的装置，进ー步包括与平面梯度仪连通的超导量子干涉仪(SQUID)，其中所述SQUID在液氮温度左右的温度下是超导的。8.如权利要求4所述的装置，进ー步包括多个SQUID，每个SQUID与所述多个平面梯度仪中的ー个连通，其中这些SQUID在液氮温度左右的温度下是超导的。9.如权利要求I所述的装置，其中该传感器子系统包括原子磁力仪。10.如权利要求I所述的装置，其中该传感器子系统被配置成求解电磁反问题。11.一种用于体内检测、测量或定位一种或多种预定...
【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华·R·弗莱恩，
申请(专利权)人：纳米医学科学公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。