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CN120201996A - 纳米载体的用于活性剂递送的用途 - Google Patents

纳米载体的用于活性剂递送的用途 Download PDF

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CN120201996A
CN120201996A CN202380079090.5A CN202380079090A CN120201996A CN 120201996 A CN120201996 A CN 120201996A CN 202380079090 A CN202380079090 A CN 202380079090A CN 120201996 A CN120201996 A CN 120201996A
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CN
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witc
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shell
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Application number
CN202380079090.5A
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English (en)
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萨希·阿布拉莫维奇
加尔·阿维多尔
本锡安·兰达
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Landa Labs 2012 Ltd
Original Assignee
Landa Labs 2012 Ltd
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Publication date
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Priority claimed from PCT/IB2023/057187 external-priority patent/WO2024013694A1/en
Application filed by Landa Labs 2012 Ltd filed Critical Landa Labs 2012 Ltd
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Abstract

公开用于制备用于需要治疗的主体或客体的药物的组合物的用途，所述组合物包含纳米元件，其含有：a)至少一种能够形成核的水不溶性热塑性化合物(WITC)；以及b)能够在所述核或围绕所述核的壳中设置的至少一种活性剂。具有在亚微米范围内的平均直径的纳米元件由具有低蒸气压的材料构成，并且可分散在极性载体中。还提供了制备这些纳米元件并施用它们以治疗与其中所含的活性剂相对应的病症的方法。

Description

纳米载体的用于活性剂递送的用途
相关申请的交叉引用
本申请要求2022年11月22日提交的英国专利申请第2217477.5号和2023年7月13日提交的国际专利申请第PCT/IB2023/057187号的巴黎公约优先权。这些申请的内容以引用方式整体并入本文，如同在本文中完整阐述一样。
技术领域
本公开涉及包含适用于递送活性剂的纳米颗粒的组合物及其用途。还提供了制备这些组合物的方法。
背景技术
药物用于诊断、预防或治疗疾病。它们有多种药物剂型，可通过各种途径给药于动物或人类受试者。通常，这类组合物的活性成分(使组合物能够用于疾病的诊断或治疗)与合适的药学上可接受的赋形剂混合给药，这些赋形剂根据预期的剂型和给药途径进行选择。这类药物可通过几种途径(例如局部或全身给药，包括肠内和肠外途径)进入体内，每种途径对于特定目的和/或疾病都有其自身的优缺点。
纳米技术在药物开发中已被证明具有优势，特别是在药物制剂和递送方面。通过这种技术生产的纳米颗粒，其粒径通常在10纳米(nm)至1000纳米之间，由于纳米尺寸颗粒具有例如穿过血脑屏障(BBB)、进入肺部系统或如果足够小(例如粒径高达200纳米甚至100纳米)通过血管内皮细胞的紧密连接被吸收的能力，使得药物能够实现位点特异性和靶向递送。有人认为，如果药物本身是足够小的分子，分子量不超过约1000g/mol，并且根据Lipinski的“五规则”最好小于500g/mol，则它甚至可能能够进行细胞内递送。这些纳米尺寸的颗粒可以是纳米球、纳米胶囊、纳米晶体、纳米乳液、纳米纤维、纳米管、聚合物胶束、聚合物囊泡、树枝状聚合物、脂质体等形式。
各种化合物，如聚合物(可生物降解或不可生物降解)，在纳米医学中用作治疗剂的纳米载体，允许将这类治疗剂转移到靶位点，同时保护药物免受过早降解和/或减少药物与生物环境的过早相互作用。这类纳米载体还可以实现药物在靶位点的控释或缓释。聚合物，无论是均聚物、混合聚合物还是共聚物，既可以用于形成空心囊泡的包膜，药物位于这类聚合物囊泡的核内和/或插入周围的膜中，也可以用于将药物嵌入构成整个纳米载体的聚合物基质中。
文献中描述了各种制备这些纳米载体(例如聚合物纳米载体)的常规方法，但它们中的大多数依赖于使用溶剂，而这些溶剂通常会残留在传统制备的颗粒中。当使用的溶剂是挥发性有机化合物(VOC)时，存在许多缺点，因为尽管它们具有相对挥发性，但这类溶剂无法完全去除至可忽略的残留水平以下。首先，用于制药行业的纳米载体必须符合国际人用药品技术要求协调会(ICH)发布的指南，因此鉴于其毒性，这类残留VOC的含量应相应限制。其次，由于VOC可能会随着时间逐渐蒸发直至达到其残留水平，在此期间纳米颗粒的结构或性质可能会发生改变，从而影响所携带药物的功效，例如药物释放曲线。虽然已经开发出繁琐的方法试图解决不需要的溶剂残留(residual entrapment)问题，但迄今为止报道的方法无法提供粒径分布窄的纳米颗粒甚至微粒，和/或鉴于其复杂性、无法形成稳定分散体或在需要添加活性成分时包封效率低，缺乏商业可行性。
尽管在通过纳米载体进行药物递送领域进行了深入研究，旨在提高所携带药物的稳定性、载药量或其在相关位点的选择性靶向和控释，但对这类纳米载体仍有需求。有利的是，这类载体可以显示出低浓度的挥发性有机溶剂，并允许递送具有相对较高平均分子量的水不溶性药物分子。
发明内容
本发明的多个方面涉及一种组合物用于制备适用于给药于活体受试者或有生命物体的药物的用途，所述组合物包含水不溶性热塑性化合物(water-insolublethermoplastic compound,WITC)，例如水不溶性热塑性聚合物(water-insolublethermoplastic polymer,WITP)，其能够以纳米颗粒或纳米液滴(统称为“纳米元件”)的形式分散在极性液体载体中。这些纳米颗粒或纳米液滴可用于递送至少一种活性剂，因此，它们也可被称为纳米载体。
纳米元件可以是核纳米元件的形式，其中包含WITC和活性剂的核没有被外壳进一步包裹。或者，纳米元件可以是核-壳或核-多壳纳米元件的形式，其中活性剂可以在包含WITC的核内和/或直接或间接围绕核形成壳，如下文将解释的那样。值得注意的是，由此制备的纳米颗粒或纳米液滴含有少于2wt.％的挥发性有机化合物。此外，鉴于其制备方法，纳米元件的核被认为形成连续相，从而产生无孔核。在某些情况下，WITC可以是可生物降解的和/或可以进行改性以增强其任何所需的性能(例如关于活性剂的释放)。
如本文所用，术语“纳米元件”是指尤其包含WITC(增塑或未增塑)和活性剂(无论这些活性剂相对于核位于何处)的结构，是指通常呈球状的颗粒，其在室温下可以是相对固态的纳米颗粒或相对液态的纳米液滴，平均直径为1000或更小、750nm或更小、500nm或更小、或250nm或更小，特别是200nm或更小、150nm或更小、100nm或更小、75nm或更小、或50nm或更小，这样的结构可(例如由于纳米尺寸化)分散在均匀介质中，并能够在其中形成纳米悬浮液。这类纳米元件通常平均直径为2nm或更大、5nm或更大、10nm或更大、15nm或更大、或20nm或更大。在一些实施方案中，根据本教导可用于制备药物的组合物的纳米元件的平均直径在2nm至1000nm之间、2nm至750nm之间、2nm至500nm之间、或2nm至250nm之间。在其它实施方案中，纳米元件的平均直径在2nm至200nm之间、5nm至150nm之间、10nm至100nm之间、15nm至75nm之间、或20nm至50nm之间。纳米元件的平均直径可以通过任何合适的方法确定，并且可以指通过动态光散射(DLS)测量并按数量(DN50)计或体积计(DV50)的50％的纳米元件确定的流体动力学直径。在特定实施方案中，纳米元件的平均直径按数量确定。
虽然纳米元件的特征之一是其在极性液体载体中的分散性，例如纳米元件是疏水性的而液体是水性的，但要给药于有需要的受试者或有生命物体的组合物不一定是液体形式。纳米元件可以从其可能分散的极性液体载体中分离出来，以便用于制备干燥形式的所需药物。因此，虽然本药物中包含的纳米元件(当组合物为液体时)通常被称为“分散的”，但该术语涵盖了如果处于合适的液体环境中“可分散”的纳米元件。
可分散的纳米元件分散在极性液体载体中时，通常的特征是离散的单个纳米元件，彼此分离，最小程度地聚集或团聚，从而在很长一段时间内稳定地保持其本文所述的粒径分布(particle size distribution,PSD)(例如，分散体在PSD上的波动不显著，至少稳定1天)。分散性可以通过显微镜手段确认，通过标准方法(如DLS)分析纳米元件的粒径分布。
这些组合物可为了活体动物(例如哺乳动物或非哺乳动物、人类或非人类)或有生命物体(例如季节性或多年生植物及其部分或产品)的益处而使用。因此，由此制备的药物可以根据目标群体、纳米元件(在其核和/或壳中)中包含的活性剂的预期用途和/或给药途径以各种名称来称呼。关于后者，本发明特别涉及通过除活体动物的可见皮肤或物体的外部/暴露表面之外的途径给药。为简单起见，除上述排除的途径之外的所有给药途径都可以称为“非暴露表面给药(non-exposed-surface administration，NESA)”或“内部给药(internal administration)”，即使涉及物体时也是如此，并且当受试者是活体动物时，特别可以称为“非经皮给药(non-dermal administration，NDA)”，本给药途径排除的表面是其暴露的皮肤。本药物的给药途径也可以简称为NESA(或NDA)或NES(或ND)给药，以及类似的语法变体。当提及可通过NES或ND途径给药的药物和/或本组合物的用途时，首字母缩略词NES或ND可以与其它术语类似地使用。
这些组合物或由其制成的药物在旨在给药于活体受试者时通常称为药品，当活体受试者是非人类动物时，该术语包括兽药产品。药品可通过各种途径用于递送活性剂，包括局部途径(其效果基本上限于给药部位，例如口服、眼部、耳部、直肠、鼻腔、阴道以及通过受试者身体的类似非暴露腔道)和全身途径(用于全身效果，即肠内或肠外途径，如注射、舌下、吸入、雾化、鞘内、硬膜外等)。如对活体受试者的示例性给药途径所示，一些可能由本药物治疗的器官或可能作为其所携带活性剂的进入点的器官具有包括皮肤在内的暴露部分，如眼睑，但所设想的递送被认为是非经皮的(通过眼表面、通过粘膜、通过器官的内部部分等)。
当用于制备农用化学品产品时，所述组合物可以通过注射到植物或其相关部分(例如树干或树枝)中来递送专用的活性剂。用农用化学品产品浇灌植物周围的土壤也可以通过根部吸收实现活性剂的系统递送。
如本文所用，术语“活性剂”是指能够诊断、预防、改善、减轻、延迟或阻止通过药物的NES(例如ND)给药治疗的病症的进展和/或治愈该病症的任何物质，或本领域技术人员已知的与活性剂通常相关的任何类似效果的物质。举例来说，这类物质包括通常称为药物的物质，以及食品补充剂(例如电解质、维生素、矿物质、金属以及任何类似的营养物质)和传统上已知可改善个体健康(health or wellness)的替代物质。因此，类似地，“药物”是指包含这类活性剂的组合物，其对于目标病症可以提供类似的诊断、预防或治疗效果(无论程度如何)，所述药物通常根据其要施加的NES途径进行配制。活性剂或包含活性剂的药物能够实现的任何和所有这些效果都被认为是对药物要给药的受试者或物体的“治疗”，该术语涵盖疾病的检测。
本药物可以通过NES(例如ND)给药，以单独提供任何此类所需的治疗，或者可以用于增加针对相同病症共同给药的治疗的功效，而无论共同治疗的给药方式和/或其组成如何。根据本教导制备和给药的药物的治疗或共同治疗的程度(如前文示例的含义)及其功效，可以通过与所治疗病症相关的症状的减轻或与期望增强的特性相关的活性的增加来评估。
在本公开的第一个方面，提供了一种组合物用于制备通过活体受试者或物体的非暴露表面(例如通过ND途径)给药来治疗所述受试者或物体的药物的用途，所述组合物包含可分散在极性载体中的纳米元件，所述纳米元件包含：
a)至少一种水不溶性热塑性化合物(WITC)，其形成每个纳米元件的核；和
b)至少一种与WITC混溶且不溶于极性载体从而位于所述核内的活性剂；
其中所述纳米元件的每种成分在约20℃的温度下测量的蒸气压为40帕斯卡(Pa)或更低；并且其中所述纳米元件具有1000nm或更小的平均直径(例如DN50)。
与WITC混溶(因此称为“WITC混溶性”活性剂)且不溶于极性载体(因此称为“极性载体不溶性活性剂”或“载体不溶性活性剂”)的活性剂可以称为“WITC混溶性/极性载体不溶性”。如本文所用，当一种成分在极性液体载体(例如水)中的溶解度在20℃的温度下按极性载体的重量计小于5wt.％，更典型地小于4wt.％、小于3wt.％、小于2wt.％、小于1wt.％或小于0.5wt.％时，该成分被认为在该极性液体载体中“不溶”。此外，如果一种成分能够与WITC形成均匀混合物而不会导致相分离或由于形成连续核而引起混合物的任何其它类似变化，则该成分被认为在WITC中“混溶”，这类WITC混溶性材料在WITC中的溶解度通常按其混合的WITC的重量计为5wt.％或更高(更典型地为6wt.％或更高、7wt.％或更高、8wt.％或更高、9wt.％或更高或10wt.％或更高)。
在一些实施方案中，(从液体介质中分离的)纳米元件在20℃至80℃之间的至少一个温度和10sec-1的剪切速率下测量的动态粘度为107毫帕斯卡·秒(mPa·s)或更低、106mPa·s或更低、105mPa·s或更低、104mPa·s或更低或103mPa·s或更低。在一些实施方案中，在相同测量条件下，纳米元件的动态粘度为至少1mPa·s、至少10mPa·s或至少100mPa·s。纳米元件的这种粘度可以由WITC或每种WITC的固有粘度产生，或者当有不止一种WITC时由它们的混合物产生，或者可以由WITC中存在的活性剂(或稍后将讨论的任何其它化合物)产生。在其它情况下，核中可以存在非挥发性液体，用于增塑WITC，以便将本药物的纳米元件的粘度降低到上述范围内。
用于制备纳米元件的主体WITC的粘度可以称为WITC或其混合物的第一(或天然)粘度，而包含至少WITC和活性剂的纳米元件的粘度可以称为第二粘度。更一般地，表征核中包含的主体WITC的性质可以称为“第一”性质，而在纳米元件上测量的类似性质可以称为“第二”性质，与天然WITC相比，该性质可以具有相同或不同的值。
在一些实施方案中，至少一种WITC(和/或包含它的纳米元件，可选地为由非挥发性液体增塑的WITC)具有以下至少一种、至少两种或至少三种结构性质：
i.WITC和/或纳米元件不溶于极性载体；
ii.WITC和/或纳米元件是可生物降解的和/或生物相容的；
iii.WITC和/或纳米元件的熔融温度(Tm)、软化温度(Ts)或玻璃化转变温度(Tg)中的至少一个至多为300℃、至多为250℃、至多为200℃、至多为180℃、至多为150℃或至多为120℃，所述温度是WITC的第一(即天然)Tm、Ts或Tg，或者是纳米元件的第二Tm、Ts或Tg，或者两者皆是；
iv.WITC和/或纳米元件各自具有至少为0℃、至少为10℃、至少为20℃、至少为30℃、至少为40℃、至少为50℃或至少为60℃的第一和/或第二Tm；
v.WITC和/或纳米元件各自具有在0℃至300℃之间、10℃至300℃之间、20℃至300℃之间、20℃至250℃之间、20℃至200℃之间、30℃至180℃之间、40℃至150℃之间或50℃至120℃之间的第一和/或第二Tm；
vi.WITC和/或纳米元件具有-75℃或更高、-50℃或更高、-25℃或更高、0℃或更高、10℃或更高、20℃或更高、25℃或更高、30℃或更高、40℃或更高、50℃或更高或60℃或更高的第一和/或第二Tg或Ts；
vii.WITC和/或纳米元件具有在-75℃至300℃之间、-50℃至250℃之间、-25℃至200℃之间、0℃至180℃之间、20℃至300℃之间、20℃至250℃之间、20℃至200℃之间、20℃至180℃之间、30℃至180℃之间、40℃至180℃之间、30℃至150℃之间、50℃至150℃之间或50℃至120℃之间的第一和/或第二Ts或Tg；
viii.WITC和/或纳米元件各自具有在20℃至80℃之间的至少一个温度和10sec-1的剪切速率下测量的107mPa·s或更低、5x106mPa·s或更低、106mPa·s或更低、5x105mPa·s或更低、105mPa·s或更低、5x104mPa·s或更低、104mPa·s或更低、5x103mPa·s或更低或103mPa·s或更低的第一和/或第二粘度；
ix.WITC具有0.5kDa或更高、0.7kDa或更高、0.8kDa或更高、0.9kDa或更高、1kDa或更高、1.5kDa或更高、2kDa或更高、2.5kDa或更高、3kDa或更高、3.5kDa或更高、4kDa或更高、4.5kDa或更高、5kDa或更高、5.5kDa或更高、6kDa或更高、6.5kDa或更高或7kDa或更高的分子量；
x.WITC具有500kDa或更低、300kDa或更低、200kDa或更低、100kDa或更低、80kDa或更低、50kDa或更低、25kDa或更低或15kDa或更低的分子量；以及
xi.WITC具有在0.5kDa至500kDa之间、0.6kDa至500kDa之间、0.7kDa至300kDa之间、0.8kDa至200kDa之间、1kDa至100kDa之间、2kDa至80kDa之间、1.5kDa至500kDa之间、2.5kDa至300kDa之间、3kDa至200kDa之间、3.5kDa至500kDa之间、4kDa至500kDa之间、5kDa至300kDa之间、5.5kDa至300kDa之间、6kDa至200kDa之间、6.5kDa至200kDa之间或7kDa至200kDa之间的分子量。
在一些实施方案中，至少一种WITC和纳米元件(可选地包括增塑的WITC)满足的至少一种结构性质为：上述列出的性质i)、上述列出的性质ii)、上述列出的性质iii)、上述列出的性质iv)、上述列出的性质v)、上述列出的性质vi)、上述列出的性质vii)、上述列出的性质viii)、上述列出的性质ix)、上述列出的性质x)或上述列出的性质xi)。
在一些实施方案中，至少一种WITC和包含(可选地增塑的)WITC的纳米元件满足的至少两种结构性质为：上述列出的性质i)和ii)、性质i)和v)、性质i)和vii)、性质i)和viii)、性质i)和xi)、性质ii)和v)、性质ii)和vii)、性质ii)和viii)、性质ii)和xi)、性质v)和xi)、性质vii)和xi)或性质viii)和xi)。
在一些实施方案中，至少一种WITC和包含(可选地增塑的)WITC的纳米元件满足的至少三种结构性质为：上述列出的性质i)、ii)和iii)、性质i)、ii)和v)、性质i)、ii)和vii)、性质i)、ii)和viii)、性质i)、ii)和xi)、性质i)、v)和vii)、性质i)、v)和viii)、性质i)、vii)和viii)、性质i)、v)和xi)、性质i)、vii)和xi)、或性质i)、viii)和xi)。
在特定实施方案中，水不溶性热塑性化合物(WITC)是水不溶性热塑性聚合物(WITP)，由重复结构单元组成，这些单体可以相同(形成均聚物)或不同(形成无规或嵌段共聚物)。虽然非聚合化合物的分子量通常高达2kDa，一般不超过1kDa，但WITP可以是至少几千道尔顿的较大分子。
考虑到其预期用途和/或制备方法，适用于本发明药物的WITC有利地但不一定在室温(约25℃)至体温(例如，人类受试者约37℃)范围内相对固态。这种偏好也适用于包含它们的纳米元件，这进一步考虑了任何影响产品热行为的材料的存在，例如活性剂和/或非挥发性液体及其各自的相对含量。本领域技术人员可以理解，由于WITC可以是热塑性聚合物，这类材料在任何特定温度下的“相对固态”或“相对固态性”是指它们不一定是固态的但表现出粘弹性行为的这一事实。不希望受任何特定理论的束缚，WITC的这种特性应在必要程度上确保由其制成的纳米元件相对不粘，有利于它们在根据本教导的组合物或药物中均匀分布。
所述组合物可以纳米悬浮液的形式掺入本发明的药物中。根据形成纳米元件核的WITC的Tm或Ts，所述组合物在室温下可以是纳米分散体的形式(即，如果Tm或Ts高于25℃，例如在25℃至80℃之间)，纳米元件为相对固态的纳米颗粒，或者可以是纳米乳液的形式(即，如果Tm或Ts低于25℃)，纳米元件为相对液态的纳米液滴。或者，纳米元件虽然可分散在极性液体中并能够与其形成纳米分散体或纳米乳液，但在制备药物时以从这类介质中分离的形式使用。举例来说，本组合物可以液体形式添加到干剂型的固体赋形剂中，并与之一起干燥和压实，或者冷冻干燥后再添加到赋形剂中。
WITC(例如WITP)可以是天然化合物，甚至是人工合成的，也可以是没有天然存在形式的合成化合物。一些适用于本教导的化合物在特定情况下可能会组装形成被视为聚合物的较大分子。在形成这些连接之前，这类化合物应被称为可聚合的。
在一些实施方案中，可聚合的WITC是选自树脂、树胶、树胶树脂及其组合的天然化合物。在特定实施方案中，可聚合的WITC是虫胶或松香。
在一些实施方案中，WITC是不可聚合的，例如醌，特别是泛癸利酮，也称为1,4-苯醌或辅酶Q10(CoQ10)。
在其它实施方案中，WITC是WITP，其也可以是合成或天然来源的。在一些实施方案中，热塑性聚合物是可生物降解的聚合物，选自包括以下的聚合物家族：脂族聚酯、聚羟基脂肪酸酯、聚(烯烃二羧酸盐)、聚碳酸酯、脂族-芳族共聚酯、其异构体、其共聚物及其组合。虽然上述一些聚合物有天然对应物，但这些例外通常几乎仅以人工制备的形式商业可得，因此整个组通常被视为合成聚合物的代表。
或者，热塑性聚合物可以是非生物可降解的合成聚合物，例如聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚(乙烯-共-丙烯酸)(PEAA)、聚(乙烯-共-甲基丙烯酸)(PEMAA)、聚(乙烯-共-正丁基丙烯酸酯)(PEBA)、聚(乙烯-共-醋酸乙烯酯)(PEVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)、聚硅氧烷、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯(PU)或聚氯乙烯(PVC)。
在其它实施方案中，WITP是选自多糖、木质素及其组合的天然可生物降解聚合物。
在特定实施方案中，WITC是可生物降解材料，例如CoQ10、虫胶、松香或作为脂族聚酯的WITP。在进一步的特定实施方案中，脂族聚酯选自聚己内酯、聚乳酸、聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(丁二酸-己二酸丁二酯)、其异构体、其共聚物及其组合。
在一些实施方案中，可添加到WITC中以降低其第一(天然)粘度、Tm、Tg和Ts中至少一个的非挥发性液体选自包括以下的组：单官能和多官能脂族酯、芳族酯、脂肪酯、环状有机酯、萜烯、芳族醇、芳族醚、醛及其组合。在一些实施方案中，非挥发性液体是脂族或芳族脂肪酯。在特定实施方案中，非挥发性液体选自：己二酸二丁酯、癸二酸二丁酯、苯甲酸苄酯、O-乙酰柠檬酸三乙酯、C12-C15烷基苯甲酸酯和碳酸二辛酯。
在其它实施方案中，当聚合物是非生物可降解的合成聚合物时，非挥发性液体还可以选自包括以下的组：矿物油、天然油、植物油、精油、合成油及其组合，前提是它们满足本要求。合成油的非限制性实例包括合成异链烷烃(例如IsoparTMM和IsoparTMV)、C12-C15烷基乙基己酸酯、C12-C15烷基苯甲酸酯或异壬酸异壬酯等，仅举几例。合适的植物油的非限制性实例包括蓖麻油、玉米油、石榴籽油或鳄梨油等，仅举几例。精油的非限制性实例包括丁香叶油、薰衣草油或牛至油等，仅举几例。
在一些实施方案中，包含WITC和载体不溶性活性剂的纳米元件可分散(例如，如果组合物为干燥形式)或分散(例如，如果组合物为液体形式)在其中的极性载体包括水、二醇(例如丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-乙基-1,3-己二醇和2-甲基-2-丙基-1,3-丙二醇)、甲酰胺、乙腈、甘油、其前体和衍生物，本文统称为“甘油类”(例如丙烯醛、二羟基丙酮、甘油酸、丙醇二酸、环氧氯丙烷、甘油叔丁基醚、聚甘油、甘油酯和甘油碳酸酯)及其组合。在特定实施方案中，极性载体包括水、由水组成或就是水。
在一些实施方案中，所述组合物还包含至少一种选自乳化剂和助溶剂的表面活性剂。表面活性剂可以存在于包含WITC的纳米元件中(例如，如果是极性载体不溶性表面活性剂)，存在于包含极性载体的液相中(例如，如果是极性载体可溶性表面活性剂)，或者存在于两者中(例如，如果是中间乳化剂)。
在一些实施方案中，用于制备本药物的组合物除了嵌入WITC纳米元件中的活性剂之外，还包含一种以上的活性剂，额外的活性剂可以处于相同或不同的相。举例来说，第一种额外的活性剂，是WITC混溶性/极性载体不溶性的，可以包含在纳米元件内，而第二种额外的活性剂，是载体可溶性的，可以包含在极性载体相中。
如果一种活性剂在其浸入的载体中的溶解度在20℃的温度下按极性载体的重量计为5wt.％或更高(更典型地为6wt.％或更高、7wt.％或更高、8wt.％或更高、9wt.％或更高或10wt.％或更高)，则该活性剂被认为可溶于液体载体，例如是“极性载体可溶性活性剂”(或“载体可溶性活性剂”)。本领域技术人员可以理解，一些具有所需活性的材料在一种化学形式下可能是极性载体不溶性的，而在另一种化学形式下可能是极性载体可溶性的，材料的盐通常会增加其溶解度。
有利的是，与包含此类成分的传统组合物相比，用于制备本药物的组合物可以具有：a)相对较高浓度(例如1wt.％或更高)的WITC(例如WITP)和/或嵌入其中的WITC混溶性/载体不溶性活性剂；和/或b)其中的WITC和/或活性剂可以具有相对较高的分子量。因此，本纳米载体可用于制备能够递送具有相对较高分子量和/或相对较高浓度的活性剂的药物和/或农用化学品产品。不希望受理论束缚，WITC和/或活性剂的相对较高负载量，以及纳米元件的相对较高效力(当功效也取决于可能递送的活性剂的分子量时)，预计各自都能提高产品的功效(无论是药物还是农用产品)。
在本公开的第二个方面，提供了一种组合物用于制备通过活体受试者或物体的非暴露表面(例如通过ND途径)给药来治疗所述受试者或物体的药物的用途，所述组合物包含可分散在极性载体中的纳米元件，所述纳米元件是核-壳纳米元件，由以下组成：
I.包含至少一种WITC的核；
II.围绕核的壳，所述壳包含至少一种极性载体不溶性壳形成剂(shell-formingagent,SFA)或其一部分；以及
III.位于所述纳米元件的核和壳中至少一处的极性载体不溶性活性剂；
其中所述核-壳纳米元件的每种成分在约20℃的温度下测量的蒸气压为40帕斯卡(Pa)或更低；并且其中所述纳米元件具有1000nm或更小的平均直径(例如DN50)。
就材料而言，核-壳纳米元件的WITC和极性载体，以及在组合物中存在的情况下的载体不溶性活性剂、非挥发性液体、表面活性剂和载体可溶性活性剂，基本上如上文所述和本文所详述。由于制备核和核-壳纳米元件的方法有共同步骤，在任何情况下，核都被认为是连续/无孔的。
根据本文公开的第一或第二个方面形成核或核-壳纳米元件的所有材料都被设定为相对不挥发，其各自或组合的蒸气压不超过40Pa。在一些实施方案中，纳米元件及其每种成分的蒸气压在约20℃的温度下测量为20Pa或更低、5Pa或更低或1Pa或更低。
在一些实施方案中，SFA与WITC不形成共价键。
在纳米元件制备过程中壳形成剂与WITC混合时会产生围绕核的壳状结构，它们通常是两亲性分子，由相对较大的疏水部分形成疏水“尾部”和亲水“头部”组成，其中疏水尾部被囊括(陷入)在包含WITC的核内，而亲水头部在合适的条件下(例如核的粘度、周围液体的极性)迁移到核表面，形成壳。
主要发现在核-壳纳米元件的核中的SFA的疏水尾部通常是脂族化合物的脂肪部分，该尾部通常是直链、支链或环状、饱和或不饱和、脂族或芳族、烷基或芳基烃链。在一些实施方案中，形成壳的水不溶性/WITC混溶性的SFA选自包括以下的组：脂肪胺、脂肪酸以及烷基芳基磺酸盐或石油磺酸盐的金属盐。当SFA是脂肪胺时，烃链通常含有8至22个碳原子。当SFA是脂肪酸时，链通常含有5至40个碳原子。当SFA是磺酸盐的金属盐时，金属抗衡离子可以例如是钡、钙、镁或钠，并且烷基芳基或石油烃链通常含有20至30个碳原子。
与可能添加到WITC中且在纳米元件制备过程中可能固有迁移的其它分子不同，主要发现在核-壳纳米元件的壳中的SFA的亲水头部通常是在极性载体(核-壳纳米元件可分散于其中)中可带电的化学基团。根据可带电的化学基团和极性载体(例如组成和pH)，壳可以带正电或带负电，核-壳纳米元件在相同极性载体中的总电荷还取决于SFA与WITC的相对比例，以及WITC的化学特性，WITC通常提供负电荷。因此，根据构成核的材料和构成壳(如果存在)的材料的化学特性和各自的量，以及这类核或核-壳纳米元件分散在其中的介质，它们可以被调整为具有绝对值为5mV或更高、10mV或更高、20mV或更高、30mV或更高或40mV或更高的正电荷或负电荷，电荷的绝对值通常不超过100mV。举例来说，负电荷可以在-100mV至-5mV的范围内，正电荷可以在+5mV至+100mV的范围内。在存在或不存在壳的情况下，纳米元件的这种电荷或带电性通常在水存在下评估并在室温下测量。
纳米元件的相对电荷可以促进它们在液体介质中的分散性和/或额外分子的附着(例如，和/或附着到所需的靶组织)。带足够电荷(正电荷(例如+30mV或更高)或负电荷(例如至少-30mV))的纳米元件可以凭借带电纳米元件之间的静电排斥力稳定分散，从而无需专用的分散剂。包含这类在分散性方面自给自足的纳米元件的组合物可以被称为“自乳化”、“可自乳化”及类似的语法变体。如果药物为液体形式，电荷在-30mV至+30mV之间的纳米元件可能需要特别注意以保持稳定分散，并且可能需要对液体介质进行适当的改性(例如，通过加入分散剂或任何其它通过静电以外的机制促进纳米颗粒排斥的试剂)。然而，纳米元件的带电性不是必需的，核或核-壳纳米元件可以具有在-5mV至+5mV之间的接近中性的电荷。
在特定实施方案中，水不溶性/WITC混溶性的SFA选自由油胺、辛胺、油基双(2-羟乙基)胺、N,N-二甲基十二烷基胺(DMDA)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、辛酸及其组合组成的组。
在本发明第二个方面的一些实施方案中，本发明中使用的组合物在极性载体中还包含水溶性活性剂，该材料在核-壳纳米元件的表面形成第二壳。在一些实施方案中，第二壳由至少一层载体可溶性活性剂组成。包含a)包括至少WITC混溶性/极性载体不溶性活性剂(以及可选地核中可能需要的非挥发性液体、表面活性剂和类似的WITC混溶性/极性载体不溶性材料)的WITC核、b)包括至少SFA的极性部分的第一壳和c)为至少一层载体可溶性活性剂的第二壳的纳米元件可以被称为核-壳或核-多壳纳米元件。如本文所用，术语核-壳涵盖仅具有直接围绕核的包含SFA的第一壳的核-壳纳米元件，以及进一步具有围绕第一壳且间接围绕核的第二壳的核-壳纳米元件。
有利的是，核-多壳纳米元件的第一壳在组合物的水性极性载体中带电，这有助于第二壳的非共价形成。例如，带正电的第一壳可以静电吸引在极性载体中带负电的载体可溶性活性剂分子。在这种情况下，在被考虑的介质中原本带正电且只有一层SFA壳的纳米元件，可能会变得带正电荷量减少、呈静电中性或带负电。额外地，或替代地，第一壳可以与载体可溶性活性剂的第二壳形成共价键，促进它们间接附着到核上。
优选地，第二壳围绕第一壳的共价或非共价包裹方式应使得纳米元件的尺寸不会超出本文公开的尺寸范围。
由于适用于制备本药物的活性剂可以是非极性且完全可溶于WITC，也可以是有极性且完全可溶于极性载体，或者是两亲性的，因此与SFA类似，其疏水部分可以在核内，亲水部分形成围绕核的壳。相应地，活性剂可以分别被认为是(完全)包含在核内、(外部)锚定在核上(例如通过第一壳以共价或静电方式)或(部分)被囊括在核内(即通过疏水尾部)。如果本纳米元件中包含一种以上的活性剂，它们也可以分布在核-壳的不同区域。
关于本文公开的用于制备药物的组合物的用途，以及在通过非暴露表面(例如通过ND途径)给药所述药物后它们可能实现的对活体受试者或物体的治疗，这取决于包含在纳米元件核内、陷入纳米元件核内和/或锚定到纳米元件核上的活性剂。如果从这类药物或治疗中受益的受试者是人类或非人类动物，这类用途可以是用于制备作为药品(包括兽药产品)的药物，这类药物根据纳米元件中存在的活性剂(无论它们位于纳米元件的哪一部分)被配置用于治疗(包括从诊断到治愈的任何医学相关步骤，通过预防、延迟或减轻等方式)任何疾病。
如果非暴露表面不是待治疗受试者的，而是与人类或兽医学相关的物体的，纳米元件的用途仍可被视为药学用途。例如，本药物可用于涂覆旨在人工替代身体一部分的假体植入物。或者，纳米元件可用于制备农用化学品产品，物体为植物或其部分。
本公开的其它目的、特征和优点将在下面的详细描述中阐述，并且部分将从描述中显而易见，或者通过实践说明书和权利要求中所述的公开内容以及所附附图来认识。本公开的各种特征和实施例的子组合可以在不参考其它特征和子组合的情况下使用。
例如，其它目的包括通过本纳米元件可递送的活性剂治疗可治疗病症的相应治疗方法，向需要所述治疗的受试者或物体以有效量的所述活性剂给药，以及在这类方法中可递送的药物。
附图说明
现在将通过示例进一步描述本公开的一些实施例，参考附图，其中相同的参考数字或字符表示相应或相似的组件。结合附图的描述使本领域普通技术人员清楚了解本公开的一些实施例可以如何实施。附图用于说明性讨论，并且不试图比理解本公开的基本内容所必需的更详细地展示实施例的结构细节。为了清楚和便于呈现，附图中描绘的一些物体不一定按比例显示。
在附图中：
图1描绘了根据本教导的一个实施例制备适用于组合物的纳米元件的方法的简化示意图；
图2A显示了根据本教导制备的包含WITC混溶性活性剂的核纳米元件的粒径分布，通过动态光散射测量并按数量呈现；
图2B显示了根据本教导制备的包含WITC混溶性活性剂和SFA的核-壳纳米元件的粒径分布，通过动态光散射测量并按数量呈现；
图3示意性地说明了一种核-壳纳米元件，其中形成第一壳的SFA的极性部分(例如在非水极性载体中)不带电；
图4示意性地说明了被由活性剂分子形成的第二壳包围的带正电的核-壳纳米元件；
图5是根据本教导制备的核纳米元件的冷冻透射电子显微镜(CryoTEM)图像，该纳米元件包含WITC混溶性/极性载体不溶性活性成分外是安全的；
图6A是根据本教导制备的被载体可溶性活性剂的第二壳包围的核-壳纳米颗粒的CryoTEM图像；
图6B是与图6A中所示类似的被经历了部分聚结的第二壳包围的核-壳纳米颗粒的CryoTEM图像；
图7A是应用根据本教导的一个实施例的纳米元件后皮质神经元细胞的图片，核包括用于展示细胞穿透的荧光标记；
图7B是图7A的细胞穿透图像的示意性描绘；以及
图8是药代动力学图，显示了与给予相似剂量的商业和作为悬浮液提供的他达拉非原料药相比，在口服给药根据本教导的在其核中包含他达拉非的纳米元件后，大鼠血浆中他达拉非浓度随时间的变化。
具体实施方式
本发明尤其涉及组合物用于制备药物产品(用于治疗人类和非人类受试者)和农用化学品产品(用于治疗物体)的用途，所述组合物通过所述受试者或物体的非暴露表面给药，所述组合物包含纳米元件，例如纳米颗粒或纳米液滴，其包含能够形成核的水不溶性热塑性化合物(WITC)(特别是水不溶性热塑性聚合物(WITP))，所述纳米元件还包含活性剂，并且能够作为纳米悬浮液分散或分散在极性载体中。纳米元件可以是如上所述和本文详述的核或核-壳纳米元件的形式。有利的是，如果需要，WITC可以由非挥发性液体增塑，该非挥发性液体也可以称为增塑剂。由于纳米元件可以由具有低挥发性的成分制备，它们的特征可以是挥发性有机化合物(VOC)含量低，这类挥发性化合物的含量按纳米元件的重量计小于1wt.％的VOC或其混合物。包含可选地增塑的WITC和活性剂的纳米元件还可以包括任何其它期望的化合物，例如与核或(对于核-壳纳米元件)任何壳混溶的任何材料，以实现或增加纳米元件在组合物中的分散性，调节它们的电荷或任何其它适合增加纳米元件随时间稳定性的性质，进一步增强或改变组合物的活性(例如从纳米元件中释放活性剂)和/或增加纳米元件与它们作为药物的预期配方的相容性。还公开了制备这类纳米元件的方法。
在详细解释至少一个实施例之前，应当理解，本公开不一定限于本文阐述的结构细节和组件及/或方法的布置。本公开能够有其它实施例，或者能够以各种方式实践或实施。本文采用的措辞和术语用于描述目的，不应被视为限制。
应当理解，前述一般描述和以下详细描述(包括材料、方法和示例)仅仅是本公开的示例，旨在提供理解所要求保护的发明的性质和特征的概述或框架，并不一定旨在限制。
生物可降解性
本发明中使用的WITC可以是可生物降解的，并且因此可以通过适合其结构和化学特性的任何合适的生物降解机制分解。在将纳米元件施用于活体受试者或物体后，WITC可以通过生物机制降解，使得由此携带的活性剂可以在生物降解的位点和时间以及降解期间释放。合适的WITC通常与它们可能在其中生物降解的生理环境生物相容，例如以纳米元件的形式递送后发现的环境。合适的WITC在一般文献中也可以被称为生物可吸收或生物可摄取的，这取决于它们在体内的命运和从体内的预期消除，但为简单起见，本文通常将所有这类化合物统称为“可生物降解的”。如果一种WITC在实现其目的后相对快速地分解(例如通过环境中的细菌分解过程或通过体内的酶促或代谢过程)，产生天然副产物，则称该WITC是可生物降解的。已知可生物降解的WITC，并且正在开发新的WITC。它们在各种环境中的相对生物降解性可以通过许多方法评估，根据感兴趣的条件，这些方法可以是基于诸如ASTMF1635等标准或对其进行修改的规程。
尽管适合本发明的可生物降解WITC在合适的生理条件下倾向于自然分解，但它在储存和给药期间对于其预期用途应足够稳定和耐用，直到纳米元件到达活性剂靶向的位点，如果这种用途涉及会增强生物降解性的条件，这可能特别具有挑战性。例如，包含WITC并配制成片剂口服给药的组合物预计要经受消化系统的过程，并且这类药物应避免在到达目标之前WITC的降解。因此，在选择用于本发明的药物和农用化学品组合物的合适WITC时，应考虑这些因素。
组合物中使用的WITC也可以是生物相容的，在施用于受试者或物体时不会引起不期望的局部或全身效应。评估生物相容性的标准方法是已知的，例如ASTMF748和ISO10993中规定的方法。
不溶性
除了可能的生物降解性和生物相容性之外，WITC优选基本上不溶于包含极性载体(例如水)的组合物的液相中，在制备过程中它们作为纳米元件分散在该液相中。出于类似原因，它们应基本上不溶于液体制剂的液体载体中(无论与制备过程中使用的极性载体相同或不同)。
如本文所用，材料(例如WITC、非挥发性液体或活性剂)的溶解度是指可以引入液体(例如极性)载体中同时保持液体介质澄清的这类成分的量。组合物中特定成分在任何特定液体中的溶解度通常在仅存在极性载体而不存在组合物的任何其它可能成分的情况下评估，但也可以相对于包括载体的液相的最终组成或相对于液体制剂的液体载体的最终组成来确定。
如果WITC(或本发明感兴趣的任何其它材料)在极性载体、包含极性载体的液相或剂型的液体载体中的溶解度按所考虑的流体重量计为5wt.％或更低、4wt.％或更低、3wt.％或更低、2wt.％或更低、1wt.％或更低、0.5wt.％或更低或0.1wt.％或更低，则被认为是不溶的。例如，在100g极性载体中，不超过5g不溶于该极性载体的材料会溶解。这种基本不溶性虽然通常在室温下测量，但优选应适用于这些成分组合和加工的任何温度，即即使在相对较高的温度下，这些化合物在极性载体中的溶解度也应保持在所需范围内。当所考虑的液体环境是极性载体时，满足这些条件的材料可以称为“极性载体不溶性”材料。
这种材料的不溶性有望防止或减少WITC和纳米元件中任何其它WITC混溶性成分(例如载体不溶性活性剂、非挥发性液体或SFA)中的一种或多种渗出到其周围介质中。如果材料可溶于极性载体，这种渗出可能会影响纳米元件成分的相对比例、它们的尺寸或任何其它最终可能对药物功效产生不利影响的参数。例如，考虑最初嵌入WITC纳米元件中的活性剂，如果由于不适当的溶解度导致这类活性剂以不受控制的方式泄漏，这类活性剂可能会不合时宜地从纳米载体中排出，和/或可能在相对于所需靶位点不合适的位置排出。
无论包含纳米元件可分散在其中的极性载体的极性液体相的组成如何，极性载体不溶性WITC、活性剂或SFA(以及任何类似的WITC混溶性材料)首先可以被表征为水不溶性(即通常在室温下在水中的溶解度小于5wt.％)。
分子量
有利的是，与通常能够充分穿透生物屏障(如血管壁或细胞膜)以显示任何功效的化合物相比，本发明允许递送包含具有相对较高分子量的WITC的纳米元件。适用于本组合物、方法和用途的WITC的分子量(MW)可以为0.6kDa或更高、0.7kDa或更高、0.8kDa或更高、0.9kDa或更高、1kDa或更高、1.5kDa或更高，WITP的分子量也可以为2kDa或更高、2.5kDa或更高、3kDa或更高、3.5kDa或更高、4kDa或更高、4.5kDa或更高、5kDa或更高、5.5kDa或更高、6kDa或更高、6.5kDa或更高、7kDa或更高或10kDa或更高。通常，如果化合物不是聚合物，其分子量不超过2kDa，WITP的分子量可高达500kDa，并且通常为300kDa或更低、200kDa或更低、100kDa或更低、80kDa或更低、50kDa或更低、25kDa或更低或15kDa或更低。在另一个实施方案中，WITC的分子量在0.6kDa至500kDa之间、0.7kDa至300kDa之间、0.8kDa至200kDa之间、1kDa至100kDa之间、2kDa至80kDa之间、1.5kDa至500kDa之间、2.5kDa至300kDa之间、3kDa至200kDa之间、3.5kDa至500kDa之间、4kDa至500kDa之间、5kDa至300kDa之间、5.5kDa至300kDa之间、6kDa至200kDa之间、6.5kDa至200kDa之间或7kDa至200kDa之间。
如本文所用，术语“分子量”(或“MW”)是指可以为非聚合性WITC或任何其它具有已知分子结构的化合物计算的实际分子量，也可以表示为克/摩尔，或者是指可聚合WITC或WITP的重均分子量，它们可能是每种都包含略有不同数量重复单元的聚合物的混合物，聚合物的重均分子量通常以道尔顿表示。
WITC的分子量可以由其供应商提供，并且可以通过标准方法独立测定，例如包括凝胶渗透色谱、高压液相色谱(HPLC)、尺寸排阻色谱、光散射或基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI-TOFMS)，其中一些方法在ASTMD4001或ISO16014-3中有所描述。
关于WITC示例的分子量的一般规则可以应用于组合物的任何其它成分，无论是否为聚合物，并且在一些实施方案中，添加到纳米元件的核和/或壳中的活性剂也可以是分子量为0.6kDa或更高的相对较大的分子，以及为WITC具体列举的任何其它值。虽然大多数活性剂是相对较小的分子(大多数小于1kDa，许多分子量小于0.6kDa)，但许多重要的活性剂是相对较大的。例如生物制品或生物药物就是这种情况，它们通常是天然存在化合物(例如蛋白质、多糖、核酸等)的衍生物。相对较大的活性剂的例子包括激素胰岛素(约6kDa)、多糖透明质酸、疫苗、血液因子、酶、抗体或其部分，分子量约为144kDa的阿达木单抗
特征温度
虽然绝大多数非聚合化合物可以通过熔点(Tm)来表征，在该温度下它们从固相转变为液相，但聚合化合物如果是无定形的，可以另外或替代地通过玻璃化转变温度(Tg)来定义，纯无定形聚合物没有Tm。纯结晶聚合物可以通过其Tm来表征，半结晶聚合物通常显示两个特征温度(例如Tg和Tm)，反映分子中无定形和结晶部分的各自比例。这类聚合物也可以通过其软化温度(Ts)来定义，软化温度是熔化过程中对数步长的中间点。由于玻璃化转变温度描述了玻璃态到橡胶态的转变，软化温度是材料热分析中的中间拐点，它们通常涉及一个温度范围或首次观察到该过程的温度。
因此，根据WITC的化学性质，可能表征其热行为的温度可以是Tm、Ts和Tg中的至少一个。因此，当WITC(或包含WITC的纳米元件)被定义为适当地具有在特定范围内的第一(或第二)Tm、Ts和Tg中的至少一个时，所考虑的温度与该材料相关。一些化合物可能由两个这样的特征温度来识别，在这种情况下，在高于两个温度中的任何一个的温度下执行方法步骤可能高于两个温度中的较低者(这将延长该步骤)或高于较高者(这将加速该步骤)。相反，在低于两个温度中的任何一个的温度下执行方法步骤可能低于两个温度中的较高者或较低者。以可以由所有三个温度(Tm、Ts和Tg，按值从高到低排列)表征的半结晶聚合物为例，加热到高于Tg(即高于至少一个温度)可能不足以达到Ts或Tm，而加热到高于Ts(即高于至少两个温度)可能不足以达到Tm。只有加热到高于Tm才能确保加热温度高于可以表征这种示例性聚合物的所有三个温度。
在一些实施方案中，适用于本组合物的WITC的特征在于其第一(天然)熔点(Tm)、软化温度(Ts)或玻璃化转变温度(Tg)中的至少一个至多为300℃、至多为250℃、至多为200℃、至多为190℃、至多为180℃、至多为150℃或至多为120℃。
在一些实施方案中，WITC的第一Tm至少为0℃、至少为10℃、至少为20℃、至少为30℃、至少为40℃、至少为50℃或至少为60℃。在其它实施方案中，WITC的第一Tm在0℃至300℃之间、10℃至300℃之间、20℃至300℃之间、20℃至250℃之间、20℃至200℃之间、30℃至180℃之间、40℃至150℃之间，或50℃至120℃之间。
在一些实施方案中，WITC的特征在于其第一Ts和第一Tg中的至少一个为-75℃或更高、-50℃或更高、-25℃或更高、0℃或更高、10℃或更高、20℃或更高、25℃或更高、30℃或更高、40℃或更高、50℃或更高，或60℃或更高。在一些实施方案中，WITC的第一Ts和Tg中的至少一个在-75℃至300℃之间、-50℃至250℃之间、-25℃至200℃之间、0℃至180℃之间、20℃至300℃之间、20℃至250℃之间、20℃至200℃之间、20℃至180℃之间、30℃至180℃之间、40℃至180℃之间、30℃至150℃之间、50℃至150℃之间，或50℃至120℃之间；
当涉及天然/未改性化合物时，WITC的特征温度(Tm、Ts或Tg)可称为“第一”Tm、Ts或Tg，当涉及经改性以构成本纳米元件核的WITC时，可称为“第二”Tm、Ts或Tg。在一些实施方案中，在将WITC与其它成分(如WITC混溶性活性剂、壳形成剂(SFA)、非挥发性液体或任何其它所需成分)混合后得到的混合物上测量的第二Tm、Ts或Tg，或者更确切地说，在包含这些成分的纳米元件上测量的第二Tm、Ts或Tg，与WITC的第一相应Tm、Ts或Tg相似。或者，第二Tm、Ts或Tg可低于WITC的相应第一特征温度，在这种情况下，WITC被认为是增塑或溶胀的。
关于WITC示例的合适热行为的一般规则可应用于纳米元件的任何其它可能显示或影响本文所述特征温度的成分。因此，在一些实施方案中，纳米元件的一种成分(除WITC外)，无论是单独还是与WITC以及所有其它形成纳米元件的材料(如活性剂、SFA等)组合，都可满足上述范围。换句话说，主体、天然WITC的上述热性质(例如，第一Tm、第一Ts或第一Tg以及它们应优选满足的值)可类似地应用于纳米元件及其各自的第二Tm、第二Ts或第二Tg。
WITC或任何其它成分的这种热特性可由其制造商提供，或特别是对于纳米元件通过标准方法独立测定。热分析方法，例如差示扫描量热法(DSC)，在例如ASTM3418、ISO3146、ASTMD1525、ISO11357-3或ASTME1356中有所描述。此类测量可在原材料(例如主体WITC)或包含WITC的中间产品(例如混合物)或最终产品(例如纳米元件)上进行。为此，包含WITC的纳米元件可从极性载体和其中存在的其它试剂中分离出来。纳米元件与液体介质的分离可根据标准方法进行，例如通过干燥(例如在真空烘箱中)或冷冻干燥蒸发载体，或通过使组合物不稳定(例如通过改变pH)使纳米元件沉淀。通过任何合适方法从样品中分离出的纳米元件可另外用(例如水)冲洗以去除可能影响预期测量的残留物，然后将纳米元件与冲洗液分离。例如，从初始介质中沉淀出的纳米元件可通过离心分离，沉淀物可冲洗并再次离心，循环直至获得分离并理想冲洗的纳米元件。
聚合和非聚合WITC
在一些实施方案中，根据本教导使用的水不溶性热塑性化合物(WITC)是水不溶性热塑性聚合物(WITP)，此类聚合物还包括其片段化/较短版本即低聚物。由于WITP在递送到活体受试者或物体的生理环境中后期望适合生物降解，此类聚合物通常包含可水解的官能团或酶促可裂解位点。然而，可水解或其它可裂解位点的存在不是必需的，被认为不可生物降解的聚合物可能缺乏这些位点。
在一些实施方案中，WITC(或WITP)可能是非反应性的，无法建立更复杂的相互作用，仅能够生物降解，例如聚己内酯。在其它实施方案中，WITC(或WITP)可能是可生物降解的并且具有能够与其它不同分子相互作用的反应性基团，例如聚乳酸，或与其它相同分子相互作用，例如具有醛基的可聚合天然树脂。此外，WITC(或WITP)例如通过化学结合官能团可被改性，以提供、增强或调节其性能。
类似地，当WITC是非生物可降解化合物时，此类材料也可以是反应性的或非反应性的。非反应性的非生物可降解合成热塑性聚合物例如可以是聚乙烯或聚丙烯聚合物，而含有反应性基团的聚合物例如可以是乙烯-丙烯酸或乙烯-甲基丙烯酸共聚物。
作为合适的WITP，其可以是天然或合成来源的，本质上是热塑性的，其形状在适当加热和冷却时能够可逆地改变。合适的WITP也可以用合适的非挥发性液体增塑，对WITP的这种处理有助于将其纳米尺寸化，在一定程度上加速纳米元件和其中包含或携带的活性剂的递送。
合成WITP可以是可生物降解的，并且选自脂族聚酯、聚羟基脂肪酸酯、聚(烯烃二羧酸盐)、聚碳酸酯、脂族-芳族共聚酯、其对映体、其共聚物及其组合。
在形成WITP的单体具有手性中心的情况下，涵盖所有对映体和立体异构体。例如，乳酸(2-羟基丙酸，LA)存在两种对映体，L-乳酸和D-乳酸，因此PLA具有立体异构体，例如聚(L-丙交酯)(PLLA)、聚(D-丙交酯)(PDLA)和聚(DL-丙交酯)(PDLLA)。因此，WITP可以是同一分子的异构体混合物或特定的立体异构体(或立体共聚物)。
在一些实施方案中，WITP是可生物降解的，并且选自包括以下的组：脂族聚酯，例如聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、聚(L-乳酸)(PLLA)、聚(D-乳酸)(PDLA)、聚(D，L-乳酸)(PDLLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)和聚(对二氧环己酮)(PPDO)；聚羟基脂肪酸酯(PHA)，包括聚羟基丁酸酯(PHB)(例如聚-3-羟基丁酸酯(P3HB)、聚-4-羟基丁酸酯(P4HB)、聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)(PHBV)、聚羟基戊酸酯(PHV)、聚羟基己酸酯(PHH)和聚羟基辛酸酯(PHO))；聚(烯烃二羧酸盐)，例如聚(丁二酸丁二醇酯)(PBS)、聚(丁二酸-己二酸丁二酯)(PBSA)和聚(丁二酸乙烯酯)(PES)；聚碳酸酯，例如聚(三亚甲基碳酸酯)(PTMC)、聚(丙烯碳酸酯)(PPC)和聚[低聚(丁二酸四亚甲基酯)-共(三亚甲基碳酸酯)]；脂族-芳族共聚酯，例如聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)和聚(己二酸丁二醇酯-共-对苯二甲酸丁二醇酯)(PBAT)；它们的异构体、共聚物及其组合。
在特定实施方案中，可生物降解的WITP是或包括脂族聚酯、其异构体、共聚物及其组合。在进一步的特定实施方案中，WITP是PCL。在另一个进一步的特定实施方案中，WITP是PLA。在进一步的特定实施方案中，WITP是PLGA。在另一个进一步的特定实施方案中，WITP是PBSA。
天然可生物降解的WITP可以选自多糖(例如：纤维素、淀粉、几丁质和壳聚糖)、木质素及其组合。
在一些实施方案中，WITP是不可生物降解的，并且选自聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚(乙烯-共-丙烯酸)(PEAA)、聚(乙烯-共-甲基丙烯酸)(PEMAA)、聚(乙烯-共-正丁基丙烯酸酯)(PEBA)、聚(乙烯-共-醋酸乙烯酯)(PEVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)、聚硅氧烷、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯(PU)或聚氯乙烯(PVC)。在特定实施方案中，不可生物降解的WITP选自PA、PE、PEAA、PEMAA、PEBA、PEVA、其取代或改性版本、其离聚物及其组合。
上述聚合物可根据本领域技术人员已知的标准方法，例如通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱法，根据其各自的特征官能团来识别。
适用于本发明的组合物、方法和用途的非聚合WITC也可以是天然或合成的。在合适的条件下，一些天然WITC可能在聚合反应中发生反应，生成WITP。
可能发生聚合的天然WITC可以选自：天然树脂(例如：虫胶、松香、达玛树脂、柯巴树脂、山达脂、琥珀、乳香和马尼拉树脂)；天然树胶(要么源自产胶树，如阿拉伯胶树(babul)、儿茶(khair)、苹婆(kullu)、阔叶榆绿木(dhawra)、紫铆(palas)、凹叶紫荆(semal)、榄仁树(lendia)和印楝(neem)，要么源自植物种子，如瓜尔豆、罗望子和决明子)；天然树胶树脂(如阿魏、没药、印度乳香和古芸香脂)；及其组合。在特定实施方案中，天然可聚合WITC是虫胶或松香。
不可聚合的WITC包括醌类。在特定实施方案中，不可聚合的WITC是辅酶Q10(CoQ10)。
此外，WITC可以是不同化合物的混合物，无论其是否为聚合物或可聚合的，混合物的性质(例如特征温度、粘度等)满足适合单个化合物的范围。例如，具有超出先前认为合适范围的Tm、Ts或Tg(例如低于20℃或高于300℃)的WITC或WITP可以与具有适合“校正”所得混合物特征温度以满足本发明目的的Tm、Ts或Tg的WITC或WITP组合。例如，WITC可以是聚合物的混合物或包括至少一种上述WITP的共聚物，此类共聚物可有助于纳米元件的生物相容性、生物降解性以及机械和光学性能。
本发明中使用的组合物可包含各自使用各种类型的WITC制备的纳米元件。例如，组合物可包括使用一种类型的WITC制备的纳米元件与使用不同类型的WITC制备的纳米元件相结合。替代地，或另外地，本组合物可包含在类型(核或核-壳)、功能(例如每种类型的纳米元件包含不同的活性剂，从而产生组合活性)和/或粘度(例如每种类型的纳米元件能够在不同的起始时间和/或以不同的速率释放相同或不同的活性剂，从而在延长的时间段内产生活性)方面不同的纳米元件。
粘度
不希望受任何特定理论的束缚，据信纳米元件的粘度可有助于控制包含或囊括(entrapped，陷入)在核中或以其它方式附着于核的活性剂的释放曲线。简单地说，预计粘度相对较低的纳米元件比粘度相对较高的纳米元件更容易、更快地释放活性剂。由于活性剂的释放可以相应地调整为相对较快或相对较慢(释放速率在释放期间不一定是恒定的)，在期望延长释放持续时间的情况下，在药物中包含跨越较宽粘度范围的纳米元件可能是有利的，粘度范围的每个部分在释放窗口的相应部分内提供活性剂的释放。替代地，如果对于特定治疗，释放的起始时间和持续时间要更具体，则可以根据这些更窄的目的调整纳米元件的粘度并相应地进行选择。适合特定起始时间、速率、峰值和/或释放持续时间的粘度尤其可能取决于纳米元件的组成(例如WITC的类型和/或增塑材料的含量)以及药物靶向的环境及其对纳米元件降解的影响。这些参数可以通过实验评估，例如通过监测从具有一系列预定粘度的预期纳米元件中释放感兴趣的活性剂，在纳米元件在最模拟药物预期作用条件的介质中培育并在一定温度下监测释放。
因此，可以根据从纳米元件中释放活性剂的期望释放曲线选择WITC的粘度。适用于本用途和制备纳米元件的方法的WITC通常具有在20℃至80℃之间的至少一个温度和10sec-1的剪切速率下测量的不超过1011毫帕秒(mPa·s，等同于厘泊)的粘度，并且通常为5x1010mPa·s或更低、1010mPa·s或更低、5x109mPa·s或更低、109mPa·s或更低、5x108mPa·s或更低、108mPa·s或更低、5x107mPa·s或更低、107mPa·s或更低，或5x106mPa·s或更低。
应当注意，为了评估适用性而测量WITC(或包含相同WITC的纳米元件)粘度的温度可能取决于WITC的天然特征温度(即第一Tm、Ts或Tg)或表征纳米元件的第二Tm、Ts或Tg。例如，聚己内酯的第一Tm约为60℃，可以进行增塑以产生50℃或更低的第二Tm，因此可以在约50℃下测量增塑PCL的粘度。具有相对较高的第一或第二Tm的WITC或纳米元件可能需要在高于50℃的温度下进行粘度测量。相反，如果WITC或纳米元件具有相对较低的第一或第二Tm，则可以在低于50℃的温度下测量其粘度。尽管本WITC(或由其制备的纳米元件)的特征温度范围很宽，但据信在距50℃的30℃、20℃或10℃范围内的至少一个温度(即20℃至80℃、30℃至70℃或40℃至60℃之间)，WITC或纳米元件可能显示出所公开的动态粘度。
当粘度涉及分离的未改性WITC或WITC混合物的天然性质时，它可以被称为“第一粘度”。当粘度涉及通过与与其混溶的材料混合而改性的WITC时，它可以被称为包含WITC的混合物(或纳米元件)的“第二粘度”。例如，第二粘度可以是用合适的增塑剂(例如非挥发性液体)增塑的WITP的粘度，并且还可能受到活性剂或SFA存在的影响。材料(无论是否因其它材料的存在而改性)在任何感兴趣的温度(或其范围内)的粘度可以通过常规热流变分析来确定，例如在ASTMD3835或ASTMD440中描述的方法。
虽然无论WITC或WITP的天然粘度如何都可以添加非挥发性液体，但此类材料通常在WITC具有相对较高的第一粘度(例如如上述测量高于107mPa·s)时用于本组合物或制备纳米元件的方法中。非挥发性液体(也可以称为增塑液体)包含在纳米元件的核中，该液体通常被WITC吸附或以其它方式保留。
这种“增塑”通常会导致相对于WITC自身质量或体积的重量增加和/或体积增加。WITC的这种增塑使增塑后的WITC更柔软、更易加工，表现为第二粘度小于第一粘度，有助于将任何理想的WITC混溶性材料(例如载体不溶性活性剂和/或SFA)掺入核中，随后将其纳米尺寸化以形成纳米元件，和/或使能够在所述元件的核周围形成壳(如果需要)的材料迁移。与不含非挥发性液体的纳米元件相比，所得纳米元件可以加速包含或囊括在核中以及锚定在其上的活性剂的释放。
有利的是，降低的粘度在第一阶段应适应选择用于将增塑的WITC(例如增塑的WITP)纳米尺寸化以制备本纳米元件的剪切过程(例如剪切设备、剪切温度等)，并最终能够提供纳米元件中活性剂的期望释放曲线(例如，随着纳米元件在其靶向部位降解，WITC混溶性/极性载体不溶性活性剂从纳米元件的核释放，或者随着纳米元件的降解，其与核的相互作用减弱，极性载体可溶性活性剂从其与核的锚定中释放)。例如，可以选择非挥发性液体及其相对于WITC的比例，以使WITC的粘度降低至少半个对数，或至少一个对数，依此类推，根据需要进行调整。例如，如果WITC的第一粘度为108mPa·s，一种增塑剂及其用量如果能使增塑后的WITC在20℃至80℃的至少一个温度和10sec-1的剪切速率下测量的第二粘度为5x107mPa·s，则可实现半个对数的降低；或者如果增塑剂用量增加或选择更有效的增塑剂，使增塑后的WITC在相同测量条件下第二粘度为107mPa·s，则可实现一个对数的降低。
在一些实施方案中，WITC的第一粘度或用非挥发性液体增塑后的WITC(和/或包含它的纳米元件)的第二粘度，在20℃至80℃之间的至少一个温度和10sec-1的剪切速率下测量，在102mPa·s至107mPa·s之间、5×102mPa·s至106mPa`s之间、5×102mPa·s至105mPa·s之间、103mPa·s至5×104mPa·s之间，或103mPa·s至104mPa·s之间。可以使用任何配备适合预期粘度范围的纺锤体的合适流变仪，在适当的剪切速率下测量粘度。
WITC的增塑作用
虽然上文提到非挥发性液体对WITC粘度的影响(如果需要降低粘度)，但在纳米元件中与WITC结合使用的非挥发性液体还可能具有其它功能。对WITP的增塑作用可以直观观察到，因为聚合物在低于熔点的温度下会出现溶胀现象。在较高温度下，可以通过其增塑活性检测非挥发性液体(或任何其它具有增塑作用的试剂)的效果，这包括降低天然WITC的至少一个特征温度的能力。
降低WITC的特征温度，相应地可以降低制备组合物纳米元件的加工温度。例如，在没有合适的非挥发性液体时，WITC的第一(天然)Tm、Ts或Tg可能为200℃或更低，添加此类增塑剂可能会使增塑后的WITC具有低于第一温度的第二(改性)Tm、Ts或Tg，例如第二温度为95℃或更低。显然，非挥发性液体导致的温度下降幅度并不一定如此显著，这取决于天然WITC的第一Tm、Ts或Tg的值，以及为便于纳米元件的制备和/或后续递送而期望的第二Tm、Ts或Tg，还优选取决于组合物中仍存在的液体的沸点(Tb)(但如果步骤足够短和/或液体过量，以防部分液体沸腾蒸发，则不一定取决于此)，和/或取决于增塑剂相对于被增塑化合物的浓度。
WITC的特征温度可能仅因WITC混溶性活性剂或SFA(当添加到WITC中时，除其主要预期作用外还具有固有的增塑作用)的存在而令人满意地降低。或者，可以将非挥发性液体与WITC结合使用，以降低(或进一步降低)其至少一个特征温度。
通常，增塑后的WITC(连同与其混溶的任何其它成分)的第二Tm、Ts或Tg，比主体WITC各自的第一Tm、Ts或Tg低至少5℃、至少10℃、至少15℃、至少20℃、至少25℃、至少30℃、至少35℃、至少40℃、至少45℃，或至少50℃。
如果WITC与可能包含的任何一种载体不溶性活性剂、SFA和非挥发性液体的混合物，还包含或在其中有可能影响最终形成纳米元件核的组合的软化特性的成分(例如流变改性剂、表面活性剂、防腐剂或任何类似具有增塑作用的材料)，那么另外，适用于本发明的热特性也将适用于整个混合物。
因此，在一些实施方案中，纳米元件(无论是核还是核-壳纳米元件)的第二Tm、Ts或Tg中的至少一个至多为290℃、至多为250℃、至多为200℃、至多为190℃、至多为180℃、至多为170℃、至多为150℃，或至多为120℃。
在一些实施方案中，纳米元件具有0℃或更高、10℃或更高、20℃或更高、30℃或更高、40℃或更高、50℃或更高，或60℃或更高的第二Tm。在一些实施方案中，纳米元件的第二Tm在0℃至290℃、10℃至290℃、20℃至290℃、10℃至250℃、20℃至250℃、20℃至200℃、30℃至190℃、50℃至170℃、50℃至150℃、30℃至180℃、40℃至180℃、40℃至150℃、50℃至170℃、50℃至150℃，或50℃至120℃的范围内。
在一些实施方案中，纳米元件(核或核-壳)的第二Ts和第二Tg中的至少一个为-75℃或更高、-50℃或更高、-25℃或更高、-20℃或更高、-10℃或更高、0℃或更高、10℃或更高、20℃或更高、25℃或更高、30℃或更高、40℃或更高、50℃或更高，或60℃或更高。在其它实施方案中，在纳米元件上测量的第二Ts和Tg中的至少一个在-75℃至290℃、-50℃至290℃、-25℃至290℃、-20℃至290℃、-10℃至290℃、0℃至290℃、10℃至250℃、20℃至200℃、30℃至190℃、30℃至180℃、40℃至180℃、50℃至170℃、50℃至150℃，或50℃至120℃的范围内。
这种热行为和特征温度可以在制备增塑的WITC或包含其的混合物时进行评估，或者在完成组合物的制备方法后，即在从中分离出的纳米元件上进行评估。
非挥发性增塑液体
如上所述，控制包含或囊括在纳米元件核中或锚定在其上的活性剂的释放曲线，可通过纳米元件的粘度来促进，这尤其可以通过在纳米元件的核中存在非挥发性液体来调节。由于这种非挥发性液体也可能影响纳米元件的特征温度，进而促进药物释放的温度，选择既能降低WITC的粘度，又能降低其Tm、Ts和Tg中至少一个的非挥发性液体可能是有利的，如之前分别讨论的那样。
选择这类材料时，还可以考虑改善WITC的加工性能，以便于纳米元件在极性载体相中的制备和分散，之后纳米元件可能会从该极性载体相中分离出来(例如，将它们转移到适合特定液体制剂的不同液体载体中，或制备干剂型)。有利的是，合适的非挥发性液体可在适合将WITC剪切为纳米颗粒的条件下改善WITC的加工性能，剪切温度最初会导致纳米液滴的形成。首先，根据其名称的含义，适用于按照本教导对WITC进行增塑的试剂在WITC加工的温度下呈液态，即在与WITC混合和剪切的至少一个温度下呈液态。这类液体试剂在室温下也可以是液态的。
为确保其效果持久，增塑液体优选为非挥发性的。如本文所用，关于可能对WITC进行增塑的液体使用的术语“非挥发性”，是指蒸气压较低的液体，例如在约20℃的温度下低于40帕斯卡(Pa，也称为牛顿每平方米)。在一些实施方案中，非挥发性液体(或任何其它优选低挥发性的成分)在约20℃下测量的蒸气压可以为20Pa或更低、5Pa或更低、1Pa或更低、0.1Pa或更低，或0.01Pa或更低。这些蒸气压值通常由液体制造商提供，但也可以通过标准方法独立测定，例如根据蒸气压范围在ASTMD2879、E1194或E1782中描述的方法。用于增塑WITC的非挥发性液体的低或基本为零的挥发性，应优选在增塑后的WITC加工的最高温度下保持。使用这类非挥发性液体可使WITC保持增塑状态，即使在按照本文所述方法来制备药物和农用化学品组合物的纳米元件的高温下，也没有液体蒸发或消除的风险。
合适的非挥发性液体还具有沸点(Tbl)高于室温、高于体温，以及高于制备组合物所需的升高温度的特点，因为优选地，本发明中用于增塑WITC的液体在组合物制备过程中及制备后基本不会蒸发。话虽如此，如果增塑WITC的混合步骤足够短，以确保如预期的残留量，和/或如果添加足够过量的非挥发性液体以补偿可能发生的任何部分沸腾蒸发，则可以容忍一定程度的沸腾损失。
出于与被增塑的WITC保持结合并保留在包含它的纳米元件中的类似原因，非极性液体应优选不能迁移到极性载体相中。因此，合适的非挥发性液体基本上不溶于这类极性载体(例如水)，其在纯极性载体或包含它的液相中的溶解度与之前对WITC详细说明的相同，即按载体或包含它的相的重量计为5wt.％或更低、4wt.％或更低、3wt.％或更低、2wt.％或更低、1wt.％或更低、0.5wt.％或更低，或0.1wt.％或更低。
这类非挥发性液体需要与组合物中的WITC相容(即能够对其进行增塑：例如，降低其Tm、Ts或Tg，和/或降低其粘度)。适合特定WITC的非挥发性液体可以通过常规实验相应地选择。例如，对于特定的WITC，可以将各种非挥发性液体与其以一种或多种相对浓度混合，并且可选地在升高的温度下进行，以促进增塑，并通过热流变学(监测其作为温度函数降低粘度的能力)和热分析(例如通过DSC，监测其降低天然WITC的Tm、Ts或Tg的能力)监测它们对被增塑的WITC的影响。相应地，可以选择对特定WITC最有效的非挥发性液体。
从根本上讲，如果一种材料或化学成分不会阻止另一种材料的活性，或不会将其活性降低到显著影响预期目的的程度，则它们彼此相容。这种相容性可能从化学角度来看，例如，共享相似的功能性化学基团，或每种材料具有各自的部分，这些部分可能相互产生理想的相互作用。这种相容性可以通过组合材料形成均匀混合物来证明，而不是分离成不同的相。如果一种材料导致另一种材料降解，则该材料与另一种材料不相容。例如，如果极性液体相溶解纳米元件、使其不稳定、使其带有的电荷与其预期用途不相容等，则该极性液体相与纳米元件不相容。
材料还应与制备组合物的方法相容，不会受到该材料在制备过程中所经历的任何步骤的不利影响，也不会在其掺入组合物的温度下挥发(或以其它方式消除)。可以理解，这些材料还需要与其预期用途相容，在本情况下，这可能包括例如生物相容性、无刺激性、无免疫原性，以及具有任何此类特性，以确保在适合有效药物和/或农用化学品组合物的浓度下获得监管批准，如本文所公开的那样使用。
虽然WITC和非挥发性液体之间需要相容性，但不希望WITC溶解在非挥发性液体中，因此，非挥发性液体对于WITC而言不是作为溶剂，而是作为旨在与WITC保持结合的增塑剂。
据信，溶剂通常由相对较小的分子组成，能够进入WITC分子之间并使它们彼此分离，以至于WITC在室温下即可容易地溶解在溶剂中，形成均匀溶液。如本文所用，术语“溶剂”是指在室温下能溶解超过约5wt.％的WITC的液体。
相比之下，非挥发性(例如增塑)液体通常比溶剂分子大，在室温下不会轻易分离WITC分子以形成溶液，在室温下最多只能使WITC初步溶胀。需要升高温度才能使WITC分子彼此充分分离，以使足够的非挥发性液体进入形成的间隙。即使在这样有利的条件下，也可能需要混合才能均匀地形成增塑的WITC。这种升高的温度可以等于或高于WITC的第一Tm、Ts和Tg中的至少一个。
适用于本发明的非挥发性液体可以选自：单官能或多官能脂族酯(如戊二酸二甲酯、马来酸二甲酯、甲基戊二酸二甲酯、二丙二醇二苯甲酸酯和乳酸异戊酯)；脂肪酯(如乳酸2-乙基己酯、苯甲酸苄酯、丁酰乳酸丁酯、C12-C15烷基苯甲酸酯、辛酸癸酸甘油酯和辛酸辛酯的混合物、油酸癸酯、己二酸二丁酯、碳酸二辛酯、马来酸二丁酯、癸二酸二丁酯、琥珀酸二乙酯、油酸乙酯、单油酸甘油酯、单癸酸甘油酯、三辛酸甘油酯、三辛酸甘油酯、肉豆蔻酸异丙酯、棕榈酸异丙酯、L-薄荷醇乳酸酯、月桂醇乳酸酯、正戊基苯甲酸酯、PEG-6辛酸/癸酸甘油酯、丙二醇单月桂酸酯、丙二醇单辛酸酯、三醋精、柠檬酸三乙酯、O-乙酰柠檬酸三乙酯、O-乙酰柠檬酸三(2-乙基己基)酯、O-乙酰柠檬酸三丁酯和柠檬酸三丁酯)；环状有机酯(如癸酸内酯、γ-癸内酯、薄荷内酯和十一酸内酯)；芳族酯(如邻苯二甲酸二乙酯)；萜烯(如香茅醇、丁香酚、法呢醇、扁柏酚、芳樟醇、薄荷醇、薄荷酮、橙花叔醇、松油醇和百里酚)；芳族醇(如苄醇)；芳族醚(如苯氧乙醇)；醛(如肉桂醛)；及其组合。
在一些实施方案中，本文公开的可用于增塑WITC的非挥发性液体是多官能脂族酯(PFAE)，它是常见二羧酸(即己二酸(C6)、壬二酸(C9)和癸二酸(C10))的二酯衍生物，二酯的醇部分通常碳数在C3-C20范围内，包括直链和支链、偶数和奇数碳数的醇。在特定实施方案中，作为PFAE的非挥发性液体选自己二酸二丁酯(例如，商品名为B)、癸二酸二丁酯、O-乙酰柠檬酸三乙酯(例如，商品名为AII)、C12-C15烷基苯甲酸酯(例如，商品名为256)和碳酸二辛酯(例如，商品名为CC)。在另一个特定实施方案中，非挥发性液体是芳族酯苯甲酸苄酯。
当WITC不可生物降解时，可以使用额外的非挥发性液体。这类额外的液体可以是矿物油、天然油、植物油、精油、合成油及其组合，前提是它们优选满足本要求。
极性介质
形成连续相、包含WITC和载体不溶性活性剂的纳米元件可分散在其中的液体介质是极性的。在一些实施方案中，液相基本上由极性载体组成，而在其它情况下，极性载体内可以存在其它成分。这类额外成分可以是，例如，表面活性剂、载体可溶性活性剂，或通常存在于药物和/或农用化学品组合物中的任何其它添加剂。适用于本发明的极性载体可以选自包括水、二醇(例如丙二醇、二丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-乙基-1,3-己二醇和2-甲基-2-丙基-1,3-丙二醇)、包括甘油、其前体和衍生物的甘油类(例如丙烯醛、二羟基丙酮、甘油酸、丙醇二酸、环氧氯丙烷、甘油叔丁基醚、聚甘油、甘油酯和甘油碳酸酯)、甲酰胺、乙腈及其组合的组。
极性介质可以由一种或多种合适的极性载体形成，当水是主要的极性载体时，所得液体通常称为水溶液(或水相)。在某些情况下，本身被认为极性不足的液体(如脂肪醇)可以与极性载体一起存在于液相中，前提是这种极性不足以形成整个极性液相的液体：a)可溶于主要的极性载体(例如，水溶解度为5wt.％或更高)，以便与其形成单一液相；b)保持液相的整体极性。所得液相的极性指数可以为3或更高、4或更高，或5或更高，水的极性指数参考值为9-10。
由于溶剂的极性指数是指其溶解测试溶质的相对能力，液体也可以根据其介电常数(εr)另外或替代地被分类为极性或非极性。介电常数小于15的液体通常被认为是非极性的，而介电常数较高的液体被认为是极性的，液体的相对极性随着介电常数的值增加而增加。优选地，适用于本组合物的极性载体在室温下的介电常数为20或更高、30或更高、40或更高、50或更高，或60或更高。例如，丙二醇的介电常数为32，甘油的介电常数为46，水的介电常数为80。为简单起见，虽然此指导是针对纯极性载体提供的，但实际上这应优选适用于由其制备的整个极性液体相(例如，包括其它极性可溶性材料和/或由液体载体的混合物组成)。值得注意的是，极性液体相可以由形式上的极性溶剂(例如，具有εr≥15)与形式上的非极性溶剂(例如，具有εr<15)混合而成，只要它们各自的体积能使整个液体相呈极性(例如，具有εr≥15)。液体的介电常数通常由制造商提供，但也可以通过任何合适的方法独立测定，例如ASTM-D924中描述的方法。
如前所述，极性液体相的组成应确保包含WITC(以及可选的载体不溶性活性剂和/或SFA)的纳米元件在其中基本不溶且稳定分散，且在不希望的情况下，纳米元件的内容物不会显著浸出到周围介质中。当纳米元件为核-壳纳米元件时，极性液体相还应能使其适当地带电，例如，以实现所需的递送分布和跨屏障的功效。
由于极性介质可能包含其它溶解在其中的液体和/或材料，极性载体按液体相的重量计可占至少50wt.％、至少60wt.％、至少70wt.％、至少80wt.％或至少90wt.％。
在特定实施方案中，极性载体包含水(例如，45wt.％水、45wt.％丙二醇和10wt.％脂肪醇)、由水组成(例如，包含51wt.％至80wt.％的水)、基本上由水组成(例如，包含81wt.％至99wt.％的水)或就是水。
如前所述，上述关于制备纳米元件时所用极性载体的详细原则，同样适用于纳米元件可能被转移至的任何其它液体载体，以便制备适合其选定给药途径的药物和/或农用化学品组合物的液体制剂。
表面活性剂
一些纳米元件因其固有的化学性质可在液体介质中保持纳米分散状态，例如，纳米元件(核或外壳，如果存在)带有足够的电荷，以确保颗粒相互排斥，从而保证其稳定分散。
在这种情况下，无论其潜在原理如何，这些纳米元件可被视为自乳化的(例如，在没有专门用于此目的的表面活性剂的情况下，在液体介质中保持为离散的单个纳米元件)。当颗粒达到所需的尺寸(和/或粒径分布)时，纳米元件被视为已分散，当颗粒能随时间保持所需的尺寸(或PSD)时，则被视为“稳定分散”。原始尺寸和PSD可以是在纳米颗粒制备完成时确定的，也可以是在任何其它所需时间点确定的。由于在同一时间点的重复测量中尺寸可能会有所不同，如果在随后时间点的尺寸或PSD与先前确定的值相差不超过10％或5％，则认为该尺寸或PSD与先前的值基本相似。因此，如果颗粒的尺寸和/或尺寸分布的测量值在至少1天、至少2天或至少3天内变化不超过10％或5％，则认为这些颗粒是稳定分散的。这种稳定性可以在任何所需的储存条件下进行评估，无论是在室温下、在较低温度下(例如4-8℃)，还是相反的在较高温度下(例如30-40℃)，当需要进行加速稳定性测试时。
虽然本发明中使用的组合物可能由于核-壳纳米元件的成分和/或其环境条件(例如液体介质的pH值)而保持稳定，但在一些实施方案中，组合物可能进一步包含至少一种(专用)表面活性剂，以使纳米元件保持稳定分散(从而也在其预期的尺寸范围内)。
根据其化学配方，表面活性剂可以与WITC(以及核中包含的任何其它成分)混溶，或者可溶于/分散在形成纳米悬浮液的极性载体中。
表面活性剂可以是阴离子型、阳离子型、两性型或非离子型表面活性剂。如果表面活性剂是非离子型或两性型且总体电荷接近中性，并且此外不溶于极性载体但与WITC混溶，则它们可以包含在纳米元件的核中，它们向核外表面的迁移不会显著影响纳米元件的电荷或带电能力(与用于此目的的SFA相反)。为简单起见，这类表面活性剂可称为“电荷中性表面活性剂”，它们可以通过偶极-偶极作用力或其它不需要表面活性剂带电的机制，促进与液体相中物质的相互作用。例如，纳米元件中存在的载体不溶性非离子型表面活性剂可以通过其向外的一端与极性液体相中存在的载体可溶性阴离子型表面活性剂形成偶极-偶极相互作用。
如果表面活性剂在极性载体中相对可溶，或者为了制备方便，无论其溶解性如何，都可以将其添加到液相中，而不必考虑它们在其中可能形成或不形成的电荷。
可添加到极性载体中或存在于极性载体中的阴离子型表面活性剂可选自包括以下的组：烷基硫酸盐(例如，十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铵和月桂醇聚醚硫酸铵)；磺基琥珀酸盐(例如，十二烷基磺基琥珀酸二钠、月桂醇聚醚磺基琥珀酸二钠、二辛基磺基琥珀酸钠及其与磺酸和月桂酰胺丙基甜菜碱的混合物)；烷基苯磺酸盐(例如，甲苯磺酸、二甲苯磺酸、异丙苯磺酸的盐(例如，钠、钾、钙、铵盐))；酰基甲基牛磺酸盐(例如，甲基月桂酰牛磺酸钠和甲基椰油酰牛磺酸钠)；酰基肌氨酸盐(例如，月桂酰肌氨酸钠、椰油酰肌氨酸钠和肉豆蔻酰肌氨酸钠)；羟乙磺酸盐(例如，丁基羟乙磺酸钠、辛酰羟乙磺酸钠和月桂酰羟乙磺酸钠)；丙基肽缩合物；单甘油酯硫酸盐；醚磺酸盐和脂肪酸盐(例如，硬脂酰乳酸钠)。烷基苯磺酸盐通常具有较大的烃残基(20至30个碳原子)，因此是载体不溶性的，当与WITC混合时也可用作SFA。
可添加到极性载体中或存在于极性载体中的阳离子型表面活性剂可选自包括以下的组：季铵化合物，其中大多数在水中高度可溶(例如，苯扎氯铵和三甲基硫酸甲酯铵)。相对水不溶性的脂肪胺季铵化合物(例如，硬脂基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基氯化铵)当与WITC混合时也可用作SFA。
可添加到极性载体中或存在于极性载体中，或者如果与WITC混溶则存在于纳米元件中的两性型表面活性剂可选自包括以下的组：甜菜碱(例如，椰油酰胺丙基甜菜碱)；烷基两性丙酸盐(例如，椰油两性丙酸盐)；烷基亚氨基丙酸盐(例如，月桂氨基丙酸钠)；和烷基两性乙酸盐(例如，椰油两性羧基甘氨酸盐)。
可添加到极性载体中或存在于极性载体中，或者如果与WITC混溶则存在于纳米元件中的非离子型表面活性剂可选自包括以下的组：脂肪醇(例如，鲸蜡硬脂醇)；乙氧基化脂肪醇(例如，C8-C18醇聚乙二醇、聚氧乙烯6硬脂酸酯和聚氧乙烯32硬脂酸酯)；聚(乙二醇)嵌段共聚物(例如；泊洛沙姆)；环氧乙烷(EO)/环氧丙烷(PO)共聚物；烷基酚乙氧基化物(例如，辛基酚聚乙二醇醚和壬基酚聚乙二醇醚)；烷基糖苷和聚葡糖苷(例如，月桂基葡糖苷)；脂肪烷醇酰胺(例如，月桂酰胺二乙醇胺和椰油酰胺二乙醇胺)；乙氧基化烷醇酰胺；乙氧基化脂肪酸；山梨醇衍生物(例如，聚山梨酯、山梨醇月桂酸酯、山梨醇、1,4-山梨醇、异山梨醇和1,4-山梨醇三酯、PEG-80)；烷基碳水化合物酯(例如，蔗糖脂肪酸单酯)；氧化胺；鲸蜡硬脂醇聚醚；油醇聚醚；烷基胺(除脂肪胺外)；脂肪酸酯(例如，抗坏血酸棕榈酸酯、乙二醇硬脂酸酯、聚甘油-6酯、聚甘油-6五油酸酯、聚甘油-10五油酸酯和聚甘油-10五异硬脂酸酯)；聚氧甘油酯(例如，油酰聚氧乙烯-6甘油酯)；天然油衍生物；酯羧酸盐(例如，D-α-生育酚聚乙二醇琥珀酸酯(维生素E TPGS))；和尿素。
这些表面活性剂可根据其作用机制分为乳化剂和助溶剂。乳化剂通常包含一个相对较大的疏水或亲水部分，并且容易形成胶束(因此具有临界胶束浓度(CMC)值)。一般来说，乳化剂通常是指确保一种液体分散到另一种液体中的表面活性剂，这两种液体具有相反的极性，而分散剂是指确保固体分散到液体中的表面活性剂。由于本方法可以制备纳米乳液和纳米分散体，在纳米悬浮液为乳液的步骤(例如，在升高的温度下)中被称为乳化剂的表面活性剂，实际上可能会变成分散剂，因为最初的纳米乳液在较低温度下可能会变成纳米分散体。因此，如本文所用，术语“乳化剂”也包括其它被称为分散剂的表面活性剂。
本质上亲脂性的乳化剂，即包含一个相对较大的疏水部分，原则上更适合与WITC(以及任何其它不溶于极性载体的材料，例如非挥发性液体、活性剂或SFA)结合，尽管它们也可以添加到液相中，它们在每个相中的掺入实际上取决于它们的带电能力或缺乏带电能力，如前所述。它们可被称为极性载体不溶性乳化剂(或一般所说的表面活性剂)。这些相对疏水的乳化剂在Griffin量表上的HLB值通常为9或更低、8或更低、7或更低或6或更低。
本质上更亲水性的乳化剂具有相对较大的亲水部分，并且仅与组合物的极性相相容。它们可被称为极性载体可溶性乳化剂(或一般所说的表面活性剂)。这类相对亲水的乳化剂的HLB值通常为11或更高、13或更高、15或更高、17或更高或20或更高。
HLB值在9至11范围内的乳化剂被认为是“中间型”的，这类乳化剂的疏水和亲水部分相当平衡。这种中间型乳化剂可以在本方法中添加到WITC中(前提是它们不会使核显著带电)或添加到极性载体中，因此可以在纳米元件或其介质中找到。
乳化剂可选自包括以下的组：烷基硫酸盐、磺基琥珀酸盐、C7-C10烷基苯磺酸盐、酰基甲基牛磺酸盐、酰基肌氨酸盐、羟乙磺酸盐、丙基肽缩合物、单甘油酯硫酸盐、醚磺酸盐、酯羧酸盐、甜菜碱、烷基两性丙酸盐、烷基亚氨基丙酸盐、烷基两性乙酸盐、脂肪醇、乙氧基化脂肪醇、聚(乙二醇)嵌段共聚物；环氧乙烷(EO)/环氧丙烷(PO)共聚物、烷基酚乙氧基化物、烷基糖苷和聚葡糖苷、脂肪烷醇酰胺、乙氧基化烷醇酰胺、乙氧基化脂肪酸、山梨醇衍生物、烷基碳水化合物酯、氧化胺、鲸蜡硬脂醇聚醚、油醇聚醚、烷基胺、脂肪酸酯、聚氧甘油酯、天然油衍生物和酯羧酸盐。
在特定实施方案中，乳化剂选自：维生素E TPGS、聚(乙二醇)嵌段共聚物、聚氧乙烯6硬脂酸酯I型、乙二醇硬脂酸酯和聚氧乙烯32硬脂酸酯I型的混合物(例如，从法国Gattefossé公司以商品名63购得)、包含橄榄油衍生提取物的混合物(例如，从西班牙MedollaIberia公司以商品名购得)、抗坏血酸棕榈酸酯、聚甘油-10五油酸酯、聚甘油-10五异硬脂酸酯、油酰聚氧乙烯-6甘油酯(例如，从法国Gattefossé公司以商品名M1944CS购得)、月桂醇聚醚磺基琥珀酸二钠、十二烷基磺基琥珀酸二钠、十二烷基磺基琥珀酸二钠、C14-C16烯烃磺酸钠和月桂酰胺丙基甜菜碱的混合物(例如，从美国Colonial Chemical公司以商品名DetEQ-154购得)以及橄榄油和谷氨酸的混合物(例如，从意大利Kalichem公司以商品名glutamate购得)。
虽然作为乳化剂的表面活性剂通常足以稳定本组合物中不能自乳化的纳米元件，但发明人发现，当如本教导所允许的那样WITC以相对较高的浓度存在时，添加另一种类型的表面活性剂，即助溶剂，有助于实现令人满意的稳定性。
与乳化剂相反，助溶剂包含相对较短的亲脂链。由于助溶剂的亲脂部分通常太短而无法形成胶束，助溶剂可替代地将疏水化合物溶解在极性载体中，并与乳化剂一起实现共乳化。一般来说，助溶剂主要可混溶于纳米悬浮液的极性载体相(例如水相)中，其特征在于HLB值为10或更高、12或更高、15或更高或18或更高。
合适的助溶剂可选自包括以下的组：二辛基磺基琥珀酸钠、尿素、三磷酸腺苷以及甲苯磺酸、二甲苯磺酸和异丙苯磺酸的盐(例如，钠、钾、钙、铵盐)。
在特定实施方案中，助溶剂选自：二辛基磺基琥珀酸钠、尿素和二甲苯磺酸的盐，例如二甲苯磺酸铵。
活性剂
具有由WITC制成的核的纳米元件还包含一种或多种活性剂，这些纳米元件作为纳米载体将此类活性剂作为药物递送。
活性剂可以是极性载体不溶性活性剂，通常与WITC以及纳米元件核基质中包含的任何成分混溶，例如与非挥发性液体和被囊括在核内的SFA的疏水尾部(当存在这些材料时)混溶。当纳米元件的成分形成单一相时，它们彼此混溶，这种性质反过来产生由连续基质构成的核。载体不溶性(且WITC混溶性)活性剂可以完全包含在核内(如果基本上是非极性的)或部分被囊括在核内(如果是两亲性的)。
与上述WITC、SFA和非挥发性液体类似，WITC混溶性活性剂在极性载体或包括极性载体的液相中的溶解度按重量计应小于5wt.％、4wt.％、3wt.％、2wt.％、1wt.％、0.5wt.％或0.1wt.％，才能被认为是极性载体不溶性的。
替代地，或另外地，活性剂也可以是极性载体可溶性活性剂，在这种情况下，它们通常位于围绕核的壳中，在一个实施方案中，该壳是通过由两亲性分子(例如其它活性剂或SFA)形成、间接围绕核并通过第一壳而锚定在其上的第二壳。第二壳可以由一层以上的载体可溶性活性剂组成。过量的极性载体可溶性活性剂也可以溶解在极性载体中。
在一些实施方案中，无论活性剂位于纳米元件中的何处，其分子量不超过1000g/mol，或不超过500g/mol，特别是如果期望在递送部位实现被动细胞渗透。然而，由于活性剂在不需要穿透特定靶细胞的情况下也可以对病症的诊断或治疗有效，因此可以掺入纳米元件核或壳中的活性剂不必限于这样的分子量。
因此，有利的是，活性剂，无论是非极性的、两亲性的还是极性的，其分子量也可以大于1000g/mol，例如至少为1200g/mol、至少为1400g/mol、至少为1600g/mol或至少为1800g/mol。通常，可以掺入本纳米元件(例如，平均直径为1000nm或更小，甚至200nm或更小)中的活性剂的分子量不超过500kDa。在一些实施方案中，活性剂的分子量为400kDa或更低、300kDa或更低、200kDa或更低或100kDa或更低。在特定实施方案中，活性剂的分子量不超过50kDa、不超过40kDa、不超过30kDa、不超过20kDa、不超过10kDa或不超过5kDa。
虽然活性剂是根据它们为当前药物提供的诊断、预防或治疗活性来选择的，但它们可能具有次要功能。例如，WITC混溶性/极性载体不溶性活性剂在能够降低纳米元件核内WITC的粘度时，可以可选地充当增塑剂；极性载体可溶性活性剂在能够稳定液相(活性剂分散在其中)中的核-壳纳米元件时，可以可选地充当表面活性剂。
虽然本发明主要关注其具有由WITC制成的核的纳米元件递送包含或囊括在其中和/或锚定在其上的活性剂的能力，从而提供有效的药物和/或农用化学品药物，但这类药物不一定是最终剂型中唯一存在的药物。根据本教导使用的组合物中可以包括其它活性剂。其它药物可以例如溶解在包含本纳米元件的液体制剂中，或者可以添加到与本纳米元件不同的药物载体中的合适剂型中，额外的活性剂在纳米元件外部。例如，组合物可以配制成用于给药的液体制剂，在这种情况下，额外的活性剂可以分散或溶解在纳米元件分散在其中的液体载体中。
适用于掺入本发明用于制备可通过非经皮途径给药于有需要的受试者的人用或非人类(即兽用)药物的药物组合物中的活性剂，可以在例如美国食品药品监督管理局(FDA)的Drugs@FDA数据库、欧洲药品管理局(EMA)的欧洲公共评估报告(EPARs)数据库中找到，或者在制药行业相关专业人员发布的任何类似权威列表中找到。
适用于制备可通过物体非暴露表面施用于有需要的物体的药物的农用化学品组合物的活性剂，可以在例如美国环境保护署(EPA)维护的农药产品信息系统(PPIS)、欧盟委员会卫生与食品安全总司(DGSANTE)维护的欧盟农药数据库中找到，或者在农用化学行业相关专业人员发布的任何类似权威列表中找到。
挥发性有机化合物
文献中大量描述了制备纳米材料的方法，适用于本发明中使用的疏水性化合物的主要方法涉及乳化。适用于此目的的传统乳化方法包括水包油(O/W)乳化或W/O/W乳化，通常通过溶剂蒸发或溶剂置换(例如通过溶剂扩散或盐析进行)来实现。这些方法繁琐且耗时，在某种程度上在商业上不可行。更重要的是，它们通常会导致溶剂残留在通过这些方法制备的纳米颗粒中(且残留量不可忽视)，当所使用的溶剂是在室温下具有高蒸气压和低沸点的挥发性有机化合物(VOC)时，这可能会特别关键。
如本文所用，术语“挥发性有机化合物”(“VOC”)是指在20℃温度下测量蒸气压为0.1kPa或更高的有机化合物。
通常，当报道在聚合物溶解于挥发性溶剂并随后蒸发后获得纳米颗粒时，鉴于完全去除的困难，作者对于其实际VOC含量通常保持沉默。当实际测量并报道相对较低含量的VOC时，所获得的颗粒至少是微粒(例如，粒径为2-100微米(μm))，而不是亚微米范围内的纳米颗粒。
与通常用于制备微粒或纳米颗粒的方法不同，本发明中使用的组合物的制备不涉及需要添加溶剂(如VOC)并将WITC(特别是WITP)溶解在其中，随后去除溶剂的乳化技术。当通过传统方法制备的颗粒(大概通过冗长且繁琐的方法)去除挥发性溶剂时，可能会观察到一些现象。溶剂的去除通常会产生多孔且易碎的颗粒，此外，由于溶剂的去除可能同时需要去除颗粒可能分散在其中的介质，这个过程本质上会导致分散体的崩溃和颗粒的干燥，然后这些颗粒可能会变成聚集体或团聚体。一旦干燥，为了去除用于制备它们的溶剂，传统制备的颗粒据信通常作为单个颗粒的分散性较差，并且如果有的话，其展延性也较差，其稠度基本上是固态的(即具有极高的“粘度”)。据信，根据现有技术方法制备的这类多孔颗粒的缺点可被本发明的无孔纳米元件克服。
因此，本发明的纳米元件基本上不含传统使用的VOC，如丙酮、乙腈、苯胺、苯、四氯化碳、氯仿、环己酮、二氯甲烷、二恶烷、二甲基亚砜、乙酸乙酯、六氟异丙醇、二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺、2-硝基丙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、四氢呋喃、1,1,2-三氯乙烷和甲苯，无论是作为单独的溶剂还是两种或更多种VOC的混合物。
在一些实施方案中，WITC的纳米元件含有按纳米元件重量计少于2wt.％、少于1.5wt.％，或优选少于1wt.％、少于0.5wt.％、少于0.4wt.％、少于0.3wt.％、少于0.2wt.％或少于0.1wt.％的VOC或其混合物。在特定实施方案中，纳米元件含有按纳米元件重量计少于0.09wt.％、少于0.08wt.％、少于0.07wt.％、少于0.06wt.％、少于0.05wt.％、少于0.04wt.％、少于0.03wt.％或少于0.02wt.％的VOC或其混合物。在一些实施方案中，纳米元件不含任何VOC，但可能含有高达0.001wt.％(相当于百万分之十-ppm)、高达0.002wt.％(20ppm)、高达0.003wt.％(30ppm)、高达0.004wt.％(40ppm)、高达0.005wt.％(50ppm)、高达0.006wt.％(60ppm)、高达0.007wt.％(70ppm)、高达0.008wt.％(80ppm)、高达0.009wt.％(90ppm)或高达0.01wt.％(100ppm)的VOC或其混合物。上述含量是在纳米元件中存在多种VOC的情况下的累积量。
在特定实施方案中，纳米元件含有按纳米元件重量计0wt.％至1wt.％、0.0001wt.％至0.5wt.％、0.0005wt.％至0.5wt.％、0.001wt.％至0.5wt.％、0.002wt.％至0.4wt.％、0.003wt.％至0.3wt.％、0.004wt.％至0.2wt.％、0.005wt.％至0.2wt.％、0.005wt.％至0.1wt.％、0.001wt.％至0.09wt.％、0.002wt.％至0.08wt.％、0.003wt.％至0.07wt.％、0.004wt.％至0.06wt.％或0.005wt.％至0.05wt.％的VOC或其混合物。
需要强调的是，上述关于纳米元件中VOC的低含量是相对于纳米元件而言的，因为它们分散在其中的液相可能容忍更高含量的这类材料，这取决于纳米元件的抗溶解能力和/或相关监管机构对用于本发明适用目的的组合物使用所允许的量。
纳米元件中假设存在的VOC的性质和含量可以通过常规分析确定，例如通过去除极性载体，并通过例如气相色谱(GC)与质谱(MS)联用对从中分离出的纳米元件进行分析以进行定量测定。用于确定VOC存在的示例性标准方法在ASTMD4526或VDA277中有所描述，分析在90℃的温度下进行，通过MS测量绝对量。或者，一旦通过GC估计出VOC的存在，就可以在90℃下测试样品的重量损失。
由于用于制备本纳米载体的方法不涉及将WITC溶解在溶剂(如VOC)中并随后去除溶剂从而导致形成多孔颗粒，因此本纳米元件的核相反基本上是无孔的。
核-壳纳米元件
当希望本发明中使用的组合物内的纳米元件具有不同的电荷时，可以将壳形成剂(SFA)与WITC和WITC混溶性试剂结合，从而在置于极性载体中时产生带正电或负电的核-壳纳米元件，核-壳纳米元件的电荷与仅具有类似核的纳米元件的电荷不同。
添加的SFA并非旨在完全保留在纳米元件的核内，相反，在制备纳米元件所选择的条件下，它们被认为会向核的外表面迁移，使其亲水头部暴露于围绕纳米元件的极性载体中，而其疏水尾部倾向于保留在核的水不溶性环境中。这种现象导致在水存在下形成可带电的壳，这可以通过纳米元件在有或没有SFA时的电荷变化得到证实。
如前所述，WITC通常带负电，因此，包含WITC(和其它WITC混溶性成分)的核预计在水性极性液体(例如水中)显示负电荷。然而，当组合物中进一步包含SFA时，会形成SFA亲水头部的壳。当在水性环境中带正电时，这样的壳会掩盖核，降低其负电荷，并且根据各自的电荷密度、核和壳材料的量以及可能调节这些电荷的液体环境(例如pH)，甚至可能为核-壳纳米元件提供正电荷。带负电的SFA可能会为核-壳纳米元件提供更负的电荷。
值得注意的是，形成纳米元件壳的SFA与核的WITC没有共价键合，这被认为有利地保持了核和壳中每个分子的原始活性，它们的任何部分都没有参与通过电子共享的共价键合，这种键合可能会降低或改变它们对组合物效力的各自贡献。此外，SFA与WITC没有共价键合这一事实允许它们在合适的条件下迁移到纳米元件的外表面以在其上形成壳。
图3示意性地描绘了在非水极性载体中的核-壳纳米颗粒300。该纳米元件包含核310，由WITC(显示为灰色背景)和WITC混溶性活性剂(显示为小黑点)以及任何其它WITC混溶性且极性载体不溶性的可选成分(如非挥发性液体)组成，核囊括了SFA的至少部分疏水尾部314。SFA的极性头部322(在图中以脂肪胺为例显示，用带圈的“N”表示)远离核表面312，形成纳米元件的壳320。由于没有水，SFA的亲水头部不会带电。
纳米元件的静电充电，特别是作为核-壳纳米元件(但不限于)，有利于其进一步被具有相反电荷的载体可溶性活性剂的外壳包覆。由此产生的核-多壳形成适度带电的甚至不带电的纳米元件。适度带电的核-多壳通常可以保持其原始电荷(即正电荷或负电荷)，但比各自没有活性剂第二壳的核-壳电荷要少。或者，核-多壳可以带相反电荷，例如，带正电的核-壳纳米元件可以变成带负电的核-多壳纳米元件，前提是可以避免组合物的崩溃(例如通过纳米元件在其等电点的聚集)。
图4示意性地描绘了这样一个在水性环境中被载体可溶性活性剂包覆的核-多壳纳米颗粒400。
与图3中先前描述的纳米颗粒300类似，纳米颗粒400由核410组成，其中至少部分SFA的疏水尾部414被囊括。与分散在非水极性载体中的纳米颗粒300不同，纳米颗粒400分散在其中的水性环境允许SFA的极性头部424(在图中为可带正电的脂肪胺，为例示目的)带电，形成围绕核表面412的现在带正电的纳米颗粒第一壳420。第一壳的这种带电使得载体可溶性活性剂分子432能够锚定到纳米颗粒第一壳422的表面，从而形成包含活性剂的第二壳430，在核-壳纳米元件的表面ζ电势与载体可溶性活性剂的表面ζ电势之间存在ζ电势差(Δζ)。载体极性可溶性活性剂分子可能带负电，导致纳米颗粒带正电的第一壳420与活性剂分子432之间的Δζ相对较大。或者，活性剂分子在极性载体中可能带正电，导致Δζ相对较小，与带负电的分子相比吸引力较弱。然而，只要Δζ为5mV或更大，这些条件就足以形成第二壳430。
虽然图4描绘了围绕核的示例性第一壳使其能够带正电，以便在其上形成第二壳的载体可溶性活性剂可以带负电，但核-壳纳米元件也可以带负电，从而允许由带正电的载体可溶性活性剂形成第二壳。可以通过调节纳米元件的环境，或通过使用具有可带负电亲水头部的脂肪化合物(如脂肪酸)来形成第一壳，从而获得带负电的内核-壳。
在特定实施方案中，核-壳纳米元件带正电，并且在用于通过包含SFA亲水头部的第一壳将此类活性剂锚定到纳米元件核的液体环境中，载体可溶性活性剂分子带负电。
不希望受理论束缚，据信最初仅具有单个壳的纳米元件的电荷主要由SFA的亲水头部贡献，当暴露于水性环境时，这些亲水头部会根据极性载体中的pH和SFA的性质带电。
例如，当SFA是脂肪胺时，第一壳中的胺基在合适的酸性pH下会质子化，质子来自水。因此，当极性载体是水性极性载体(例如水或水性混合物)时，纳米元件可以带正电。或者，当SFA是脂肪酸时，第一壳中的酸性基团在碱性pH下可能会去质子化而带负电，形成羧酸盐。
然而，当在纳米元件的制备过程中使用非水极性载体时，据信会与第一壳的SFA亲水头部形成配位键，一种不能使第一壳分子质子化的极性载体“掩盖”了在能够使质子化的液体存在下可能在核-壳纳米元件表面潜在产生的任何正电荷。在这种情况下，或者当在液体载体中检测到的电荷被认为不足时，可以通过用至少部分水替换极性载体(例如，通过将纳米悬浮液与水混合)来“暴露(un-masking)”电荷或增加电荷，从而创造一个电荷可以产生或变得可用的水性环境。
如本领域技术人员所知，在测量组合物的电荷和ζ电势时，需要强调的是，在这种特定情况下，水性极性载体只需包含足够量的水(例如，≥5wt.％)，以促进壳内SFA的正电荷或负电荷的形成(例如，脂肪胺的质子化或脂肪酸的去质子化)。这些值可以用任何合适的设备测量，可以在“原样”的组合物中或其稀释样品中确定。
虽然水本身能够创造一个促进纳米元件带电的环境，但可以添加pH调节剂以进一步促进电荷形成。例如，当SFA是脂肪胺时，酸性试剂被认为会与极性载体分子反应(据推测是通过氢键)，使它们远离纳米颗粒的壳表面，使胺头部暴露在富含质子的酸性环境中，从而允许在壳表面形成正电荷。或者，可以向极性载体中添加碱，有助于胺的正电荷形成，尽管比酸性试剂的作用稍弱。碱性pH调节剂如果添加到组合物中，还可以选择性地进一步促进载体可溶性活性剂的负电荷形成。向纳米悬浮液中添加酸或碱可以分别称为“酸掺杂”或“碱掺杂”。
预期形成第二壳的材料的电荷，无论是否通过掺杂增强，都将促进它们对带电核-壳纳米元件的吸引，通过与相反电荷的非共价静电吸引促进核-多壳纳米元件的形成。替代地，或另外地，可以选择第二壳的活性剂与第一壳的材料(例如SFA、表面活性剂等)共价结合。
添加到组合物中的pH调节剂的量应加以控制，以便创造一个在SFA的充分带电与载体可溶性活性剂的充分带电之间保持平衡的环境，它们各自相反的电荷相互吸引是合适的。例如，酸性试剂的量应足够高以允许胺头部实现最佳正电荷化，但又要足够低以保持载体可溶性活性剂充分带负电。
在一些实施方案中，添加pH调节剂的量使组合物的pH在1至11之间、1至10之间、1至9之间、1至8之间、2至7之间或2至5之间。在特定实施方案中，当希望使核-壳纳米元件带正电时，添加pH调节剂的量应使pH为7或更低、6或更低、5或更低或4或更低。在其它实施方案中，当希望使核-壳纳米元件带负电时，添加pH调节剂以使pH大于7、大于8、大于9或大于10。
虽然pH调节剂通常添加到纳米元件分散在其中的液体载体中，但它们也可以替代地或另外地添加到纳米元件中，例如掺入其核中，无论可能围绕它们的壳的数量如何。适合掺入核的pH调节剂，希望它们能在适当的时候从核中渗出，应与核混溶且相容，并且也与极性载体相容。
在一些实施方案中，核-壳纳米元件在室温下置于水性环境中时具有+5mV或更高、+10mV或更高、+20mV或更高、+30mV或更高或+40mV或更高的正电荷，正电荷通常不超过+100mV。
在其它实施方案中，核-壳纳米元件在室温下置于水性环境中时具有介于-100mV至-5mV之间、-80mV至-5mV之间、-60mV至-5mV之间、-50mV至-10mV之间、-40mV至-20mV之间、-50mV至-30mV之间或-60mV至-30mV之间的负电荷。
在进一步的实施方案中，核-壳纳米元件在室温下置于水性环境中时，例如在存在非离子表面活性剂的情况下，具有介于-5mV至+5mV之间的接近中性的电荷。
随着颗粒尺寸减小，其比表面积增加，因此其外表面上可能存在的材料量也增加。由于本发明中使用的纳米元件的特征之一是DN50为1000nm或更小，特别是200nm或更小，在一些实施方案中，纳米元件可以足够小，以达到足够高的比表面积，从而允许壳中存在足够的亲水头部，能够为纳米分散体贡献所需的正电荷。在这种情况下，使用pH调节剂(其可用于进一步增强电荷)可能是多余的(如下面实施例4-II中所示)。
添加到核-壳纳米元件中的载体可溶性活性剂的量尤其可能取决于纳米元件的粒径以及因此可用于附着的将外部活性剂锚定到纳米元件核的表面积。此外，核-壳纳米元件和载体可溶性活性剂各自的ζ电势也可以表明它们在组合物中可以以何种比例存在，以优化核-多壳纳米元件的形成，并且如果需要，避免极性载体中存在过量的活性剂。虽然允许这种过量，特别是只要它促进第二壳的稳定，但如果载体可溶性活性剂分子的分子量很高，阻止了其细胞递送(如果需要的话)，那么过多未结合的活性剂可能是多余的。
载体可溶性活性剂与核-壳纳米元件的附着是由于由第一壳的脂肪化合物诱导的原始核-壳纳米元件的ζ电势(ζ1)与将形成第二壳的活性剂的ζ电势(ζ2)之间的差异而实现或促进的。在一些实施方案中，在水或水性极性载体存在下测量的定义为Δζ＝|ζ2-ζ1|的ζ电势差的绝对值至少为5mV、至少为10mV、至少为15mV、至少为20mV、至少为25mV，或至少为30mV。这些值的测定方法与核-壳纳米元件的电荷测定方法相同，测量时所选的条件(例如设备、温度和pH)对于作为锚定物的纳米元件和旨在形成进一步壳的载体可溶性活性剂是相同的。
尽管在前面的段落中，纳米元件的带电性被视为在选定并适配的液体环境中围绕核形成不同壳的一种手段，以促进各组分的相应带电和核壳或核多壳的形成，但这可能不是人们想要控制纳米元件电荷的唯一原因。其它需要考虑的因素可能是纳米元件(无论核周围是否有壳)在药物将被施用的生理环境中的带电性。以动物(例如人类)为例，这些生物主要由水组成，水性体液通常占体重的大部分。
在正常生理条件下，内部细胞、组织或器官(如血脑屏障、血管壁、细胞膜等)的外表面或壁通常带负电。因此，纳米元件在生理流体中的总电荷(部分由核的WITC、活性剂以及存在时的SFA贡献)可以调节纳米元件与带电表面的静电相互作用及其在这些表面上的保留，进而促进活性剂在这些位点的递送，和/或纳米元件穿透这些屏障。据信，带正电更多的纳米元件(无论壳数量)虽然预计会更好地保留并粘附在具有相反电荷的这类屏障表面，但与带正电较少甚至带负电的纳米元件相比，其通过率会更慢。带负电的纳米元件在通过屏障时可能会受到轻微排斥，但这种现象可能会促使它们进一步“穿过”屏障。
基于这一理论，人们认为纳米元件跨器官屏障的相对穿透率在一定程度上不仅可以通过其尺寸和/或展延性(例如粘度)来控制，还可以根据其电荷(例如通过其正电荷或负电荷的数值)来控制。因此，包含纳米元件的组合物可以根据纳米元件的电荷和在相关生理或病理条件下靶向组织的电荷，设计用于位点特异性药物递送。
例如，考虑用于治疗血管内壁内皮细胞功能障碍的药物产品。含有合适活性剂(在纳米元件的核和/或任何壳中)的带正电纳米元件预计会静电迁移到受损的内皮细胞(通常带负电)，并在其表面积累，释放它们携带的活性剂。同样，在需要时，带负电的纳米元件可能更易于穿透带负电的血管壁，从而将活性剂递送到血管系统之外。
壳形成剂(SFA)
SFA分子可与形成核的WITC混溶，因此含有疏水部分(也称为脂肪“尾部”)，可以是直链、支链或环状、饱和或不饱和、脂族或芳族、烷基或芳基链，SFA还包括可带电的亲水部分(例如胺、酸或磺酸盐“头部”)，能够在核周围形成壳。
通常，SFA在纳米元件要给药于的受试者或物体的温度下呈液态。它们在室温下也可以是液态的，即熔点至多为25℃、至多为20℃、至多为15℃，或至多为10℃。然而，这不是必需的，SFA的熔点可能高于25℃(例如季铵脂肪胺)。
疏水尾部通常包含5至40个碳原子，这使得SFA不溶于极性载体，例如SFA是水不溶性的，即其在液体中的溶解度按液体重量计为5wt.％或更低、4wt.％或更低、3wt.％或更低、2wt.％或更低、1wt.％或更低、0.5wt.％或更低，或0.1wt.％或更低。
合适的SFA包括：脂肪胺、脂肪酸和磺酸盐的金属盐。也可以使用这些SFA的组合。
适合作为SFA的脂肪胺包括直链、支链或环状、饱和或不饱和、脂族的C8-C22伯、仲、叔或季胺。在化学数据库中可以找到脂肪胺的综合列表，以下化合物仅作为每类的示例提供。硬脂胺(C18H39N)是直链、饱和、脂族伯烷基胺(通式为R-NH2)的一个例子，异硬脂胺是其支链对应物，油胺(C18H37N)的不同之处是在相同长度的烷基链中含有一个不饱和键。二壬基胺是仲胺(通式为R1-NH-R2)，三辛基胺是叔胺(N-R1,R2,R3)。季铵脂肪胺可以是季铵盐或阳离子脂肪咪唑啉，后者是包含杂环的脂肪胺的例子。在一些实施方案中，是C8-C22伯、仲、叔或季胺。在一些实施方案中，脂肪胺具有C8-C20或C8-C18的烷基链。
与以相似浓度包含的仲胺和叔胺相比，伯胺在为壳贡献电荷方面具有优势。合适的伯胺包括：油胺、辛胺、椰油酰胺丙基二甲基胺、十一胺、十二胺、硬脂胺和异硬脂胺)。仲胺和叔胺可以选自：乙氧基化油胺(如油基双(2-羟乙基)胺，商品名为O020Special)、N，N-二甲基十二烷基胺、烷基(C12-C16)二甲基胺、鳄梨酰胺丙基二甲基胺、月桂胺二亚丙基二胺、硬脂基二甲基胺、硬脂酰胺丙基二甲基胺、二壬基胺和三辛基胺。季铵胺可以是季铵盐，如十六烷基三甲基氯化铵。在特定实施方案中，脂肪胺选自包括以下的组：油基双(2-羟乙基)胺、N，N-二甲基十二烷基胺、油胺、辛胺和十六烷基三甲基氯化铵。
适合作为SFA的脂肪酸包括单或二C5-C40、C6-C30、C8-C22、C8-C20或C8-C18酸，如戊酸、己酸、辛酸、月桂酸、亚油酸、亚麻酸、肉豆蔻酸、油酸、棕榈酸、硬脂酸和异硬脂酸。在特定实施方案中，脂肪酸是辛酸。
磺酸盐的金属盐也可以用作SFA，其中金属抗衡离子可以选自：钡、钙、镁或钠，并且磺酸盐带有脂族残基，如含有20至30个碳原子的烷基芳基或石油烃链。合适的磺酸盐金属盐包括：烷基芳基磺酸钡、烷基芳基磺酸钙、烷基芳基磺酸镁、烷基芳基磺酸钠、石油磺酸钡、石油磺酸钙、石油磺酸镁和石油磺酸钠。
制备本发明的核-壳纳米元件时使用的温度应优选低于SFA或参与纳米元件制备的任何其它组分的降解点。例如，在高温下，脂肪胺可能易于降解，导致胺损失(由于胺的氧化酰胺化)。可以通过将脂肪胺在测试温度下放置足够长的时间(例如24小时)，然后使用标准方法(如ASTMD2074-07中所述)通过常规分析测量胺值来分析这种降解。作为非限制性示例，可以通过用盐酸滴定(已在测试温度下处理过的)脂肪胺来评估胺值，胺值对应于中和10g产品所需的0.1NHCl的毫升数。然后将获得的结果与相同脂肪胺在天然未加热形式下的胺值进行比较，该胺值由制造商提供，或者可以如上文所述独立测量。加热后的脂肪胺的胺值的任何降低都可能表明胺在测试温度下发生了降解(该温度称为脂肪胺的“降解点”)。类似地，作为SFA的脂肪酸在高温下可能会发生脱羧反应，导致其可带电的酸性基团被消除。可以采用与上述脂肪胺类似的方法来分析脂肪酸的脱羧反应，并进行适用于脂肪酸的调整。该分析可以包括将脂肪酸在测试温度下放置足够长的时间，然后通过标准方法(如用碱滴定至中和并计算酸值，如ASTMD1980-87中所述)测量酸值。然后可以将测量的酸值与脂肪酸制造商报告的值进行比较，以确认或否定脱羧反应是否发生。更一般地，考虑到关于SFA的感兴趣的功能是其带电性，SFA的降解点是指在水存在下SFA的带电性受到显著损害的温度。
为了能够形成壳，SFA必须与WITC混合，它们与WITC的混溶性、在极性载体中的不溶性(例如SFA是水不溶性的)以及形成纳米元件时选择的条件，使得它们的尾部和头部能够正确定向，并在纳米元件的核和壳之间进行各自的分配，同时SFA不会渗出到液体介质中。如果在纳米颗粒形成后添加与本发明SFA看似相似的材料，不会由此形成壳，这类材料最多只能作为分散剂存在于液体介质中，而不会部分被囊括在颗粒中。为了用作分散剂，这类非壳形成材料通常在极性载体中具有一定程度的溶解性，这与SFA形成对比。
与本发明纳米元件的其它组分一样，SFA除了形成可带电的壳外，还可以有其它用途。
一些SFA(例如油胺)可以作为增塑剂，能够降低核中WITC的固有粘度，促进其加工并作为纳米元件掺入本发明的组合物中。这样做时，或者作为替代，SFA可以作为“增溶剂”，能够增加其它材料(例如载体不溶性活性剂)在WITC中的混溶性。
替代地，或另外地，SFA(例如油基双(2-羟乙基)胺)也可以作为表面活性剂，适合在极性载体中稳定核-壳纳米元件。在一些实施方案中，SFA暴露在壳中的部分能够使核-壳纳米元件带电，使得这些元件在没有外部提供在液相中的专用表面活性剂的情况下也能在组合物中稳定分散(如实施例1-II和2-II中所示)。在这种情况下，核-壳纳米元件可以被视为“自乳化”或“自乳化的”。
替代地，或另外地，SFA还可以作为载体不溶性活性剂，不仅形成核-壳纳米元件的壳，还发挥其自身的活性(例如作为杀菌剂或抑菌剂)。
组合物
在回顾了可用于本发明组合物的各种组分之后，下面将提供合适的浓度或各自的比例。需要注意的是，为了简单起见，化合物根据其在本纳米元件中的主要作用进行了分类，但这些功能并非相互排斥，根据本教导的一些组分可以起到多种作用。一种作用相对于另一种作用的主导地位可能取决于材料在各自考虑的活动领域中的固有效能，还取决于材料在组合物中的相对含量。例如，如果一种材料在液相中占足够大的比例(例如超过20wt.％)而被视为载体，那么如果其含量相对较低，可能会被认为具有不同的功能，这种较低的含量更适合其次要作用。因此，当提及纳米元件或包含纳米元件的组合物中某种组分的浓度时，该信息仅指有意添加以发挥该作用的专用化合物，不包括具有不同主要作用的化合物。
在一些实施方案中，WITC(或多种WITC的组合)在纳米元件中的浓度按纳米元件总重量计在0.1wt.％至99.9wt.％的范围内。在一些实施方案中，WITC的浓度按纳米元件总重量计在1wt.％至99wt.％、1wt.％至90wt.％、5wt.％至80wt.％、10wt.％至50wt.％，或15wt.％至40wt.％的范围内。
在一些实施方案中，WITC在组合物或由其制备的药物中的浓度按组合物总重量计至少为0.1wt.％、至少为0.5wt.％、至少为1wt.％、至少为2wt.％、至少为3wt.％，或至少为4wt.％。在其它实施方案中，WITC的浓度按组合物总重量计至多为30wt.％、至多为25wt.％、至多为20wt.％、至多为15wt.％、至多为13wt.％、至多为10wt.％或至多为8wt.％。在其它实施方案中，WITC的浓度按组合物总重量计在0.1wt.％至30wt.％的范围内，优选在0.5wt.％至25wt.％、1wt.％至20wt.％，或1.5wt.％至15wt.％、0.5wt.％至13wt.％、1wt.％至10wt.％、2wt.％至10wt.％、3wt.％至10wt.％、4wt.％至10wt.％，或4wt.％至8wt.％的范围内。
活性剂通常以通过向有需要的受试者或物体进行一次或多次给药来实现有效治疗所需病症的量存在于本发明的药物中。以给药于活体受试者的药物为例，活性剂的数量或浓度通常被称为治疗有效量，这尤其取决于活性剂的性质、在靶位点达到治疗反应而无显著不良影响所需的浓度、给药途径、治疗时长、给药方案、活性剂的吸收和排泄速率，以及药理学领域的普通技术人员已知的类似因素。可以理解的是，即使对于特定的活性剂，上述一些因素也可能因情况而异。值得注意的是，剂量值可能会根据要缓解的病症的严重程度而有所不同。一般来说，应根据个体需求和给药或监督给药的专业人员的判断随时间调整给药方案。药物可以单次给药，也可以分成多个较小的剂量，在不同的时间间隔给药。因此，当根据本教导制备的药物是药品时，合适量的活性剂(例如，能够在不产生不良影响的情况下提供所需治疗效果的量)可以在每个活性剂的已知值范围内，这些值对于药理学领域的普通技术人员是已知的，或者可以通过进行相关试验(例如生物等效性研究)来优化。
在一些实施方案中，如果纳米元件中存在载体不溶性活性剂，载体不溶性活性剂的浓度按纳米元件总重量计在0.1wt.％至99.9wt.％的范围内、在0.5wt.％至85wt.％的范围内、在1wt.％至85wt.％的范围内、在2wt.％至70wt.％的范围内、在3wt.％至55wt.％的范围内、在5wt.％至45wt.％的范围内、在5wt.％至35wt.％的范围内、在10wt.％至30wt.％的范围内、在15wt.％至25wt.％的范围内、在0.1wt.％至25wt.％的范围内、在0.5wt.％至25wt.％的范围内，或在1wt.％至25wt.％的范围内。
在一些实施方案中，如果组合物中存在载体不溶性活性剂，其浓度按组合物总重量计在0.01wt.％至30wt.％的范围内，优选在0.05wt.％至25wt.％、0.1wt.％至20wt.％、0.5wt.％至15wt.％、1wt.％至12.5wt.％、2wt.％至10wt.％、3wt.％至10wt.％，或5wt.％至10wt.％的范围内。
在一些实施方案中，如果存在载体可溶性活性剂，则将其以按WITC重量计高达200wt.％的浓度添加到纳米悬浮液中，优选在0.1wt.％至170wt.％的范围内、在1wt.％至150wt.％的范围内、在5wt.％至100wt.％的范围内、在5wt.％至50wt.％的范围内、在5wt.％至40wt.％的范围内，或在10wt.％至20wt.％的范围内。
用于增塑的非挥发性液体(或其组合)可以相对于要增塑的WITC的重量以至少1:200、至少1:20、至少1:10、至少1:5，或至少1:3、至少1:1、至少2:1，或至少3:1的重量比加入。在一些实施方案中，非挥发性液体与WITC的重量比至多为100:1、至多为50:1、至多为20:1、至多为10:1，或至多为5:1。
在一些实施方案中，非挥发性液体的浓度按纳米元件重量计至少为1wt.％、至少为5wt.％、至少为10wt.％，或至少为20wt.％。在一些实施方案中，非挥发性液体的浓度按纳米元件总重量计至多为99wt.％、至多为90wt.％、至多为80wt.％、至多为70wt.％，或至多为60wt.％。在其它实施方案中，非挥发性液体的浓度按纳米元件总重量计在1wt.％至99wt.％的范围内，优选在5wt.％至90wt.％、10wt.％至80wt.％、20wt.％至70wt.％，或20wt.％至60wt.％的范围内。
在一些实施方案中，如果组合物中存在非挥发性液体，其浓度按组合物重量计至少为0.1wt.％、至少为0.5wt.％、至少为1wt.％，或至少为5wt.％。在其它实施方案中，非挥发性液体的浓度按组合物重量计至多为50wt.％、至多为45wt.％、至多为40wt.％、至多为35wt.％、至多为30wt.％、至多为25wt.％、至多为22.5wt.％，或至多为20wt.％。在其它实施方案中，非挥发性液体的浓度按组合物总重量计在0.1wt.％至50wt.％的范围内，优选在0.1wt.％至45wt.％、0.1wt.％至40wt.％、0.5wt.％至35wt.％、0.5wt.％至30wt.％、0.5wt.％至25wt.％、1wt.％至22.5wt.％，或5wt至20wt.％的范围内。
在一些实施方案中，SFA(或多种SFA的组合)在纳米元件中的浓度按纳米元件总重量计在1wt.％至99wt.％、1wt.％至90wt.％、5wt.％至80wt.％、10wt.％至50wt.％，或15wt.％至40wt.％的范围内。
在一些实施方案中，SFA在组合物中的浓度按组合物总重量计至少为0.1wt.％、至少为0.5wt.％、至少为1wt.％，或至少为1.5wt.％。在其它实施方案中，SFA的浓度按组合物总重量计至多为30wt.％、至多为25wt.％、至多为20wt.％，或至多为15wt.％。在其它实施方案中，SFA的浓度按组合物总重量计在0.1wt.％至30wt.％的范围内，优选在0.5wt.％至25wt.％、1wt.％至20wt.％，或1.5wt.％至15wt.％的范围内。
在一些实施方案中，极性载体(例如水)在作为液体制剂的组合物或药物中的含量按组合物或药物总重量计在30wt.％至90wt.％、30wt.％至80wt.％、40wt.％至70wt.％，或30wt.％至60wt.％的范围内。如前所述，纳米元件也可以被分离出来以制备干剂型药物，因此基本上不含任何液体载体，无论其是否为极性。
在一些实施方案中，如果纳米元件中存在非离子型或两性的“电荷中性”表面活性剂，其浓度按纳米元件总重量计在0.1wt.％至50wt.％、1wt.％至50wt.％、5wt.％至50wt.％、10wt.％至50wt.％、15wt.％至45wt.％，或20wt.％至40wt.％的范围内。这些浓度是指专门为该目的有意添加的表面活性剂，不包括任何其它也能起到表面活性剂作用的材料，例如某些SFA。
在一些实施方案中，如果组合物中存在表面活性剂(包括例如仅存在于液相中的乳化剂和/或助溶剂)，其总浓度按组合物总重量计至少为0.1wt.％、至少为0.5wt.％、至少为1wt.％、至少为5wt.％、至少为6wt.％、至少为7wt.％，或至少为8wt.％。在其它实施方案中，表面活性剂的总浓度按组合物总重量计至多为60wt.％、至多为40wt.％、至多为35wt.％、至多为30wt.％、至多为25wt.％、至多为20wt.％或至多为15wt.％。在其它实施方案中，表面活性剂的总浓度按组合物总重量计在0.1wt.％至60wt.％、0.5wt.％至60wt.％、1wt.％至60wt.％、5wt.％至40wt.％、6wt.％至30wt.％、7wt.％至25wt.％、8wt.％至20wt.％，或5wt.％至15wt.％的范围内。或者，组合物基本上不含专用表面活性剂，一种或多种表面活性剂的浓度按组合物总重量计小于0.1wt.％。
在一些实施方案中，如果组合物中存在乳化剂，其浓度按组合物总重量计至少为0.01wt.％、至少为0.1wt.％、至少为0.5wt.％、至少为1wt.％、至少为3wt.％，或至少为5wt.％。在其它实施方案中，乳化剂在组合物中的浓度按组合物总重量计至多为60wt.％、至多为50wt.％、至多为40wt.％、至多为30wt.％、至多为25wt.％，或至多为20wt.％。在其它实施方案中，乳化剂在组合物中的浓度按组合物总重量计在0.01wt.％至60wt.％、0.1wt.％至50wt.％、0.5wt.％至40wt.％、1wt.％至30wt.％、3wt.％至25wt.％，或5wt.％至20wt.％的范围内。
在一些实施方案中，如果组合物中存在助溶剂，其浓度按组合物总重量计至少为0.01wt.％、至少为0.05wt.％、至少为0.1wt.％、至少为0.5wt.％，或至少为1wt.％。在其它实施方案中，助溶剂在组合物中的浓度按组合物总重量计至多为60wt.％、至多为50wt.％、至多为40wt.％、至多为30wt.％、至多为25wt.％、至多为20wt.％、至多为15wt.％，或至多为10wt.％。在一些实施方案中，助溶剂在组合物中的浓度按组合物总重量计在0.01wt.％至60wt.％、0.05wt.％至50wt.％、0.1wt.％至40wt.％、0.1wt.％至30wt.％、0.5wt.％至25wt.％、1wt.％至20wt.％，或1wt.％至10wt.％的范围内。
虽然纳米元件的每个预期组分的浓度可能在相对较宽的值范围内，但需要明确的是，纳米元件、包含纳米元件的组合物或药物中存在的每个组分的各自浓度应使得所有组分的总和为100wt.％。
优选地，上述成分在预期浓度下被批准用于诊断或治疗活体受试者的疾病或影响物体的其它有害状况。例如，它们不会引起过敏反应或任何其它急性或慢性不良影响，无论是施用于动物受试者还是可能被动物食用的可食用植物。此外，所有成分彼此之间需要相容，这种相容性如上文所述。可以容易理解的是，这种相容性原则不仅可能受到材料化学特性的影响，还可能受到根据预期用途确定的它们的相对比例的影响，它应优选指导本文公开的组合物所需的所有材料的选择。
制备方法
具有由水不溶性热塑性化合物(WITC)，特别是水不溶性热塑性聚合物(WITP)制成的核，可作为纳米悬浮液分散在极性液体中，并且在纳米元件的核或壳中进一步包含活性剂的纳米元件可以如下制备。本方法中使用的材料的性质和特征如上文针对适用于本药物的每种材料所描述的那样。值得注意的是，包含WITC和活性剂的纳米元件基本上不含VOC化合物，并且按纳米元件重量计含有少于2wt.％甚至少于0.2wt.％的VOC或其混合物。
本方法的步骤在图1中简要展示，并在下文进一步详细说明，具有虚线轮廓的步骤是可选的。
在该方法的第一步(S01)中，提供至少一种WITC(例如，至少一种WITP)。
在该方法的第二步(S02)中，WITC可以与其它通常为WITC混溶性的材料混合，例如以下至少一种：i)非挥发性液体；ii)SFA(当需要具有可带电壳的核-壳纳米元件时)；以及iii)WITC混溶性/极性载体不溶性活性剂(当需要在纳米元件的核中存在活性剂时)。
当在S01中提供的WITC的粘度对于进一步加工而言足够低时(例如，在20℃至80℃之间的至少一个温度和10sec-1的剪切速率下测量为107mPa·s或更低)，添加非挥发性液体是可选的。或者，核的任何其它预期组分(例如活性剂或SFA)在适合此目的时，也可以作为充分增塑WITC的试剂，从而使添加非挥发性液体成为可选步骤。
如果需要对WITC进行有意增塑，则其与非挥发性液体(以及任何其它可能作为增塑剂的试剂)的混合可以在适合这种混合的任何混合温度和/或混合压力下进行。
混合(这可能包括对WITC的增塑)进行的温度通常根据参与该过程的物质的特征温度来选择，例如，考虑表征WITC的第一Ts、Tm和/或Tg，以及可选地SFA的Tb(称为TbSFA)和/或非挥发性液体的Tb(称为Tbl)和/或SFA的降解点(如果适用，例如当SFA的极性头部在加热高于特定点时失去其带电能力)。如前所述，混合温度应适当地高于WITC的至少一个特征温度(例如至少高5℃、至少高10℃、至少高15℃，或至少高20℃)，并且优选低于在混合步骤进行的压力下非挥发性液体和/或SFA的最低沸点以及SFA的降解点(例如至少低5℃、至少低10℃、至少低15℃，或至少低20℃)。然而，只要所选的混合温度不会使与WITC混合以形成纳米元件核的任何材料显著沸腾蒸发或降解，此推荐的混合温度上限就不是必需的。因此，在某些情况下，混合温度甚至可以达到Tbl、TbSFA或SFA降解点(如适用)或更高，如果该步骤足够短和/或非挥发性液体足够过量，和/或混合在足够密封的腔室中进行以限制液体成分的蒸发/有利于它们冷凝回混合物中。
可以容易理解的是，如果在密封腔室中进行确保WITC增塑的混合过程的压力相应降低或升高，则这些温度从第一值下降到第二值所反映的物质性质的变化可以在较低或较高的混合温度下发生。因此，虽然在描述适用于制备根据本教导使用的组合物的方法时，假设该过程在标准大气压下进行，可以参考特定的温度和时间持续时间，但这种指导不应被视为限制性的，并且所有在增塑WITC的行为以及/或者考虑到SFA的活性，核-壳纳米元件可能的带电性方面实现相似结果的温度和持续时间都包括在内。
在这种情况下需要注意的是，当WITC是WITP时，虽然聚合物的Tm和/或Tg可能设定相对明确的温度，在该温度以下和以上聚合物可能表现出不同的行为，但这通常不适用于Ts。鉴于其粘弹性，聚合物或增塑聚合物即使在略高于其正式软化点的温度下也可能保持“足够固态”。
WITC和与其混溶的材料的混合或增塑可以在多种条件下进行，例如升高的温度(即30℃或更高，例如在40℃或更高、50℃或更高、60℃或更高、75℃或更高，或90℃或更高)和/或升高的压力(即100kPa或更高，例如在125kPa或更高、150kPa或更高、175kPa或更高、200kPa或更高、250kPa或更高，或300kPa或更高)。由于混合步骤通常实现了对WITC的至少一些增塑，它也可以被称为增塑步骤，上述温度和/或压力通常会加速增塑过程(即缩短增塑期的持续时间)，或者使非挥发性液体或SFA(如果存在)的沸点Tbl或TbSFA发生所需的改变，在该沸点下它们可能会蒸发。由于在升高的压力下混合会提高Tbl和/或TbSFA，因此可以相应地拓宽增塑可以进行的温度范围。相反，如果在比为评估WITC被特定试剂增塑的能力而任意设定的条件更不利的条件下(例如在低于50℃的温度和/或低于100kPa的减压下)对WITC进行增塑，则可能会延长增塑过程(如果需要的话)。可以在上述任何温度或压力条件下评估WITC被特定增塑剂增塑的能力。
通过搅拌混合物来混合WITC与促进其增塑和/或改变核内容物的试剂，也可以缩短增塑/混合期，这种搅拌还确保WITC的所有部分都被增塑，和/或预期核的所有部分都以相对均匀的方式混合，增塑后的WITC在该方法的后续步骤和预期结果方面表现得相当均匀。如果在增塑过程中使用了过量的非挥发性液体，可以在进行后续步骤之前可选地将其去除。当要增塑的材料具有相对较高的粘度时，混合步骤也可以称为配混，并且可以相应地选择混合设备。
增塑的持续时间尤其取决于被增塑的WITC、所使用的非挥发性液体、增塑条件(例如温度、压力和/或搅拌)以及所需的增塑程度。增塑期可以至少为1分钟且至多为4天。增塑条件及其持续时间还需要适合于要掺入正在被增塑的WITC中的活性剂和可选的SFA。
混合可以通过本领域技术人员已知的任何方法进行，例如：超声处理、使用双夹套行星式混合器或高剪切混合器等。当混合的材料具有相对较高的粘度时，混合步骤可以使用双辊磨机、三辊磨机、挤出机等类型的设备进行。在特定实施方案中，混合通过超声处理进行。
如果需要，可以添加其它WITC混溶性组分，例如：极性载体不溶性电荷中性非离子型或两性表面活性剂、pH调节剂和任何其它所需的添加剂。
当还包括WITC混溶性/极性载体不溶性活性剂时，可以在加热WITC和/或与可选的非挥发性液体、SFA、电荷中性表面活性剂和/或任何其它与之混溶的所需成分混合之前，或者在任何此类加热和/或混合之后，一旦WITC通过加热和/或与之混合的成分至少部分软化或增塑时，将其与WITC组合。
在该方法的第三步(S03)中，将步骤S01中的WITC或在可选步骤S02中获得的包含它的混合物与至少一种极性载体组合。如果需要，可以在该步骤中将至少一种表面活性剂添加到极性载体中，该表面活性剂是相对极性的乳化剂或助溶剂。也可以在该步骤中添加其它可溶于极性载体的材料(例如，可能在先前步骤中形成的核周围形成壳的活性剂)，但也可以在后续的纳米尺寸化步骤之后引入。
在第四步(S04)中，将在步骤S03中获得的液体混合物进行纳米尺寸化以形成纳米悬浮液，由此包含任何所需的WITC混溶性和极性载体不溶性材料的WITC纳米元件分散在包含极性载体(可选地与其它极性材料组合)的极性液体中。
由于纳米尺寸化通常在相对较高的温度下通过施加剪切力来进行，因此在该步骤中纳米元件通常是纳米液滴，并且所得的纳米悬浮液是纳米乳液。可以通过能够剪切WITC(无论是否增塑，或是否包含其它化合物)的任何方法对所需材料的混合物进行纳米尺寸化以获得纳米乳液，该剪切方法选自包括以下的组：超声处理、研磨、磨碎、高压均质化、高剪切混合和高剪切微流化。在特定实施方案中，纳米尺寸化通过超声处理进行。
纳米尺寸化在剪切温度下进行，该剪切温度至少等于WITC的第一Ts、Tm和Tg中的至少一个，至少等于增塑和/或混合后的WITC的第二Ts、Tm和Tg中的至少一个，并且在一些实施方案中，可以比被剪切的WITC混合物的最高特征温度至少高5℃、至少高10℃，或至少高15℃。然而，如果剪切步骤足够短和/或极性液体足够过量，这不是必需的，但剪切温度应优选防止大量液相沸腾蒸发(并避免SFA(如果存在)的显著降解)。在一些实施方案中，进行纳米尺寸化的剪切温度不超过进行剪切的液相(或应防止其蒸发的任何其它液体)的沸点以及SFA(或应防止其热降解(例如失活、破坏等)的任何其它材料)的降解点。因此，剪切温度通常低于在纳米尺寸化步骤进行的压力下极性载体的Tb(称为Tbc)和与WITC混合的材料的降解点中的最低值。例如，当极性载体是水时，假设纳米尺寸化在大气压下进行，剪切温度可以选择低于95℃、低于90℃、低于85℃，或低于80℃。然而，如果纳米尺寸化在升高的压力下进行，则极性载体的Tbc会升高，并且剪切温度可以相应地提高。仍然以水为例，虽然其在约100kPa下的沸点为100℃，但在约200kPa下该沸点升高到120℃，在这种情况下，不超过的纳米尺寸化温度可以高达115℃。如前所述，这些上限虽然是优选的，但不是必需的，因为即使在更高的温度下，如果步骤足够短，和/或极性载体足够过量，和/或纳米尺寸化在足够密封的腔室中进行以限制其蒸发/有利于其冷凝回纳米悬浮液中，也可以防止例如极性载体、活性剂、表面活性剂或SFA的部分沸腾蒸发或降解。
在高于WITC的Ts、Tm或Tg且可选地低于液体载体的Tbc或任何存在材料的降解温度的该剪切温度范围内，WITC，特别是WITP，可以完全熔化，并且纳米尺寸化过程可以被视为“熔融纳米乳化”。
在一些实施方案中，在该纳米尺寸化步骤中形成的纳米元件(包括核和核-壳纳米元件，无论是纳米液滴还是纳米颗粒)的总数(DN50)或总体积(DV50)的至少50％具有至多1000或更小、750nm或更小、500nm或更小，或250nm或更小的流体动力学直径。在特定实施方案中，纳米元件的DN50或DV50至多为200nm、至多为150nm、至多为100nm、至多为90nm、至多为80nm，或至多为70nm。在一些实施方案中，纳米元件的中值直径至少为5nm、至少为10nm、至少为15nm，或至少为20nm。有利的是，这些值按纳米元件的数量确定时同样适用。
如容易理解的，根据纳米元件材料的特征温度和/或测量时的温度，纳米元件在温度降低时可以是相对液态的纳米液滴或相对固态的纳米颗粒。室温下纳米颗粒的尺寸与较高温度下纳米液滴的尺寸相称或略更紧密，其平均直径不超过1000nm，优选不超过200nm。
在一些实施方案中，纳米颗粒或纳米液滴的尺寸通过本领域已知的显微镜技术(例如通过冷冻透射电子显微镜(CryoTEM))测定。在一些实施方案中，纳米元件的尺寸通过动态光散射(DLS)测定。在DLS技术中，颗粒近似为行为等效的球体，尺寸可以用流体动力学直径表示。DLS还可以更容易地评估纳米元件群体的尺寸分布。
分布结果可以用给定累积粒径分布百分比的流体动力学直径来表示，既可以按颗粒数量，也可以按体积表示，通常提供10％、50％和90％的累积粒径分布。例如，D50是指最大流体动力学直径，低于该直径的样品体积或颗粒数量(视情况而定)占50％，可互换地称为体积中值直径(DV50)或数量中值直径(DN50)，通常更简单地称为平均直径。
在一些实施方案中，本公开的纳米元件的累积粒径分布D90为500nm或更小，或D95为500nm或更小，或D97.5为500nm或更小，或D99为500nm或更小，即分别有90％、95％、97.5％或99％的样品体积或颗粒数量的流体动力学直径不大于500nm。
此后，具有颗粒群体累积粒径分布90％、95％、97.5％或99％(无论是按颗粒数量还是按样品体积)的任何流体动力学直径可称为“最大直径”，即该群体中在各自累积尺寸分布下存在的颗粒的最大流体动力学直径。应当理解，术语“最大直径”并不旨在将本教导的范围限制于具有完美球形的纳米颗粒。
在一些实施方案中，纳米颗粒或纳米液滴可以具有均匀的形状，和/或相对于群体中值呈对称分布，和/或具有相对较窄的尺寸分布。
如果满足以下至少一个条件，则称粒径分布相对较窄：
A)90％的纳米元件的流体动力学直径与10％的纳米元件的流体动力学直径之差等于或小于250nm、等于或小于200nm、等于或小于150nm，或等于或小于100nm，或等于或小于50nm，数学上可表示为：(D90–D10)≤250nm等；
B)在a)90％的纳米元件的流体动力学直径与10％的纳米元件的流体动力学直径之差，与b)50％的纳米元件的流体动力学直径之间的比不超过2.5、不超过2.0，或不超过1.5，甚至不超过1.0，数学上可表示为：(D90–D10)/D50≤2.5等；以及
C)纳米元件的多分散指数(PDI)等于或小于0.5、等于或小于0.4，或等于或小于0.3，或等于或小于0.2，数学上可表示为：PDI＝σ2/d2≤0.5等，其中σ是颗粒分布的标准偏差，d是颗粒的平均尺寸，PDI可选地等于0.01或更大、0.05或更大，或0.1或更大。
PDI信息通常可从用于测量纳米颗粒流体动力学直径的仪器中轻松获得。
在该方法的第五步(S05)中，如果在制备中需要，在步骤S04中获得的纳米乳液可以可选地主动冷却至低于WITC的第一Tm、Ts或Tg(或纳米元件的第二Tm、Ts或Tg，如果更低)的温度，以加速纳米元件的相对固化。这种冷却可以通过将纳米悬浮液冷藏(例如，放置在具有所需低温的冷却剂中)、使纳米悬浮液持续搅拌以加速散热(并且附带在纳米液滴冷却时保持其适当分散)，或通过结合这两种方法来主动实现。该冷却步骤是可选的，因为纳米乳液在纳米尺寸化终止后可以在不搅拌的情况下被动冷却。当纳米乳液在后续可选步骤中与水(pH调节水)和/或极性载体可溶性活性剂混合时，如果它们的温度足够低，也可以被动冷却。尽管在制备过程中进行了冷却，但WITC(或增塑的WITC)可能仍以纳米液滴的形式保持液态，或者一旦给药于体温高于30℃(哺乳动物的体温通常分别高于32℃和35℃)的受试者，可能很容易转变回纳米液滴。
当在步骤S03中为了进行纳米尺寸化而添加的极性载体是非水的时，该方法可以可选地包括第六步(S06)，即至少部分地用水或pH调节水替换极性载体。如前所述，当极性载体是水或水与非水极性载体的混合物时，这种替换步骤可能不是必需的。
或者，可以在该方法的第四步(S04)中使用极性载体的水性pH调节溶液，从而产生促进纳米元件带电的环境，从而至少部分避免极性载体的可能的掩蔽效应。
假设预期的活性剂都为WITC混溶性并且在先前步骤中已掺入上述纳米元件和包含他们的组合物中，则纳米元件和包含它们的组合物可以根据其要通过的NES途径(例如ND途径)配制成适合给药于待治疗的受试者或物体的药物(药物或农用化学品)，以便活性剂可以发挥其预期的效果。
或者，在该方法的另一个可选的第七步(S07)中，可以添加极性载体可溶性活性剂并通过搅拌将其溶解在极性载体中。当将极性载体可溶性活性剂添加到核-壳纳米元件(其核中可能可选地包含其它活性剂)时，可溶性活性剂可以包裹纳米元件的外表面，形成如上文所述的第二壳。第二壳可以与由两亲性SFA和/或活性剂的可带电极性部分构成的第一壳共价和/或非共价连接，所述第一壳不与核共价连接。
当核-壳纳米元件在极性载体中的电荷不足以吸引带相反电荷的化合物时，S07还可以包括添加载体可溶性pH调节剂，其用量应适合增加核-壳纳米元件的电荷(例如，提高正电荷)，同时保持载体可溶性活性剂的相反(例如，负)电荷，反之亦然。根据第一壳的SFA分子上存在的可带电基团，pH调节剂可以是酸或碱。
虽然在图中显示为在纳米悬浮液冷却(无论是主动(S05)还是被动)之后的单独步骤，但可选的至少部分极性载体替换(S06)也可以在冷却之前或期间进行。
极性载体可溶性活性剂(S07)的添加也可以在组合物制备的不同步骤中进行，这取决于活性剂对温度、混合或剪切条件的耐受性。相对耐受性较强的活性剂可以在以下步骤中添加：i)将WITC(以及可选的其它WITC混溶性组分)与极性载体组合时；或ii)对组合物组分进行纳米尺寸化以获得核或核-多壳纳米元件时。或者，载体可溶性活性剂，特别是如果对剪切敏感，可以添加到获得的纳米悬浮液中，对热相对敏感的活性剂优选在冷却后与纳米乳液或纳米分散体组合。
在该方法的又一个可选的第八步(S08)中，可以将纳米元件从极性载体中分离出来。该步骤允许分离出的纳米元件稍后与合适的赋形剂组合，这取决于它们要掺入的剂型类型。例如，如果剂型是干燥形式，分离出的纳米元件可以与适当的赋形剂混合以形成干剂型(例如片剂或胶囊)。如果剂型是液体形式(例如用于静脉内给药)，这样的步骤可以用于将分离出的纳米元件从极性载体转移到适合所需液体制剂的不同液体载体中。
虽然在上述详细方法中，一些成分被描述为在特定步骤中引入(或可选地引入)到组合物中，但这不应被解释为限制性的。一些成分可以在多个步骤中引入，并且实际上可以在制备过程中的两个单独步骤中逐步引入，和/或在一个步骤进行时逐渐添加，随着步骤的进行添加材料。例如，一种或多种极性载体可溶性表面活性剂可以在剪切步骤中添加，可选地在步骤开始和结束时添加不同的表面活性剂。因此，上述步骤可以修改、省略(例如S02、S05、S06、S07或S08)，并且可以包括额外的步骤。例如，组合物可以包含在药物或制备药物的组合物中常用的任何添加剂，如稀释剂、增量剂、粘合剂、润滑剂、崩解剂、着色剂、调味剂、保湿剂、润肤剂、湿润剂、紫外线防护剂、增稠剂、防腐剂、抗氧化剂、杀菌剂、杀真菌剂、螯合剂、维生素和香料等，仅举几例。这些常规化合物(当考虑药物组合物时也称为药物赋形剂)的性质和浓度，对于每种此类药物和给药途径是本领域技术人员已知的，在此无需进一步详细说明。添加剂可以在已经描述的方法步骤中添加，或者通过新的步骤添加。此外，组合物可以根据健康或农业法规进一步处理(例如灭菌、过滤、辐照等)，以使其适合其预期用途。
有利的是，本方法无论涉及哪些步骤和制备何种组合物，都不寻求对其成分进行化学修饰，例如像为了将它们连接在一起可能需要的那样。本组合物中不存在这种修饰预计可以防止形成大颗粒，大颗粒可能由于其尺寸难以到达目标位点，和/或假设它们成功递送到目标位点，则被认为可以防止这些成分在其天然(未修饰)形式下可能提供的生物活性出现不期望的降低。
虽然为了简洁起见，本组合物主要被描述为适用于诊断和治疗动物受试者(与兽医或人类用途相关)，但它们也可以用于向植物领域递送相关的药剂，例如能够促进植物生长的因子(例如植物激素或其它肥料)或能够减少对植物生长产生不利影响的有害条件的药剂(例如杀虫剂、杀菌剂、杀昆虫剂等)。
本发明中使用的组合物可以根据物体、受试者和/或要治疗的病症，通过适合其预期用途的任何途径递送。这些给药方式是已知的，并且在前面已经举例说明。
根据ND给药途径，本药物可以制备成选自以下组的剂型：固体剂型，如扁囊剂、胶囊(硬壳或软壳)、片剂(包括含片、舌下片、咀嚼片、分散片、崩解片、包衣片和泡腾片等，仅举几例)、颗粒剂、粉剂，所述剂型可选地进行包衣以实现活性剂的改性或延长释放，或提供对某些生理环境的增强抗性(例如具有抗胃酸性)，上述一些固体剂型用于在预期给药时制备液体制剂(例如，当泡腾时或在必要时用于重构溶液或分散体，并且可以以液体形式或蒸汽形式给药)。固体剂型也可以是薄膜形式，如口腔膜，栓剂或棒剂形式，或者是浸渍有药物的装置，如浸渍垫、宫内装置或植入物。剂型也可以是半固体(例如乳膏、泡沫、糊剂或凝胶)或液体(例如糖浆、溶液、分散体或乳液)，既可以是即时使用的最终剂型，也可以是在给药时用于制备最终药物的中间浓缩物。例如，浓缩剂型可以用于制备漱口水、血液透析溶液、直肠溶液(例如灌肠剂)、注射溶液(例如通过静脉注射、腹腔注射、肌肉注射、皮下注射等)、输液、冲洗液或滴注液。在给药时要制备成最终形式的药物可以作为试剂盒的一部分提供，该试剂盒包括与所述制备相关的材料。固体或液体药物可以旨在通过吸入(例如口服或鼻腔)给药，并以气雾剂或喷雾剂的形式存在，并且在需要时包括推进药物的气体。剂型也可以根据要治疗的器官进行选择，以眼睛为例，可以是眼霜、眼药水、眼凝胶、眼洗液、眼喷雾剂、洗眼液等，或者是用于通过重悬和/或稀释重构上述液体药物的粉剂和/或液体，最终药物在给药前混合。前面为眼部给药说明的一些剂型也存在于口服、牙龈、牙科、胃肠、阴道、直肠、气管、尿道或肺部给药中。
本药物的治疗用途或使用本药物的治疗方法是通过纳米元件携带的有效量的活性剂的递送来实现的。这些活性剂无论是WITC混溶性/极性载体不溶性以便包含或囊括在纳米元件的核内的，还是载体可溶性以便形成核-壳纳米元件的壳的，都可以是镇痛药、麻醉剂、抗成瘾剂、抗菌剂、抗惊厥剂、抗痴呆剂、抗抑郁剂、止吐剂、抗真菌剂、抗痛风剂、抗炎剂、抗偏头痛剂、抗肌无力剂、抗分枝杆菌剂、抗肿瘤剂、抗肥胖剂、抗寄生虫剂、抗帕金森病剂、抗精神病剂、抗痉挛剂、抗病毒剂、抗焦虑剂、双相情感障碍治疗剂、血糖调节剂、心血管药物、中枢神经系统药物、避孕药、牙科和口腔药剂、胃肠道药剂、遗传/酶/蛋白质疾病治疗剂、泌尿生殖系统药剂、激素药剂(包括：肾上腺激素、垂体激素、前列腺素、性激素和甲状腺激素)、激素抑制剂(包括：肾上腺激素、垂体激素和甲状腺激素)、免疫药剂、不孕症治疗剂、炎症性肠病治疗剂、代谢性骨病治疗剂、眼科药剂、耳科药剂、呼吸道药剂、性功能障碍治疗剂、骨骼肌松弛剂、睡眠障碍治疗剂和膳食补充剂(例如：维生素、电解质、矿物质和金属)。使用包含此类活性剂的纳米元件制备的药物通常具有类似的名称(反之亦然)，使用这些药物的治疗方法具有相应的名称，这些名称很容易理解，在此不再列出。例如，如果活性剂是镇痛剂，则该药物可以被认为是镇痛药，可以用于治疗疼痛。
本纳米元件也可以用于递送诊断剂，并制备在给药于要诊断的受试者或物体后可用于诊断目的的组合物。
本组合物也可以是用于通过NSE给药治疗有需要的物体的农用化学品组合物，此类药物通常为溶液或乳液形式，或者为用于制备它们的粉剂、颗粒剂或丸剂形式，施用于合适的物体，如植物，给药方式为注射到植物中(例如注射到树干中)或用农用化学品组合物浇灌土壤。
可用于纳米元件中以制备此类农用化学品产品的活性剂可以是杀螨剂、除藻剂、驱虫剂、抗蛾剂、杀鸟剂、杀菌剂、化学绝育剂、肥料、杀真菌剂、除草剂、杀虫剂(包括杀卵剂)、昆虫驱避剂、昆虫信息素、杀软体动物剂、杀线虫剂、硝化抑制剂、农药、害虫驱避剂、植物生长促进剂、灭鼠剂、杀白蚁剂、杀病毒剂和植物伤口保护剂。
制备上述适合其给药方式和预期治疗活性(在本文赋予该术语的广义范围内)的药物剂型可以常规进行。类似地，通过给药此类药物进行的治疗也可以以传统的治疗方式实施，在此无需详细说明。
如前所述，纳米元件的性质可以允许控制活性剂从纳米元件中的释放曲线。因此，在一些实施方案中，本发明中使用的药物允许活性剂在至少十二小时的延长时间内释放，由此就所述活性剂而言，该药物可以被认为是持续释放药物。
实施例
材料
以下实施例中使用的材料列于下表1中。列出的性质是从各自供应商提供的产品数据表中获取的，或者通过标准方法估算。除非另有说明，所有材料均以最高可用纯度级别购买。“N/A”表示特定信息不可用。
表1
设备
电导率仪：美国Thermo Fisher Scientific的EutechCON700
冷冻透射电子显微镜(Cryo-TEM)：美国Thermo Fisher ScientificTM的Talos200C透射电子显微镜，配备Lacey网格
差示扫描量热仪(DSC)：美国TA Instruments的DSCQ2000
烘箱：以色列MRC的DFO-240
粒度分析仪(动态光散射)：英国Malvern的Zen3600Zetasizer和Zetasizer Nano ZS
超声波发生器：美国Sonics&Materials的VCX750
热流变仪：德国Thermo Scientific的HaakeMarsIII，配备C20/1°纺锤体，间隙为0.052mm，剪切速率为10sec-1。
I.核纳米元件的制备
实施例1-I：筛选适用于增塑WITC的非挥发性液体
在本研究中，测试了各种非挥发性液体(也称为增塑剂或溶胀剂)对水不溶性热塑性化合物(WITC)，特别是水不溶性热塑性聚合物(WITP)的增塑适用性。
将每种不同的液体与分子量为14kDa的聚己内酯(PCL-14)以1:1的重量比在80℃下培育1小时，即在玻璃小瓶中向2g PCL-14中加入2g非挥发性液体，密封小瓶后放入预热至增塑温度的烘箱中。培育后，手动混合小瓶内容物约30秒，直至获得澄清溶液。将增塑聚合物样品在室温下放置过夜(即至少12小时)使其固化。测试的所有液体均未出现从增塑PCL-14中渗出的现象，这表明它们即使在更高的重量比下也可能适用。
然后将固体样品转移到流变仪中，在20℃至80℃的温度范围内，以10℃/min的升温速率测量其粘度随温度的变化。研究中包括一个未增塑PCL-14的参考样品，该对照样品显示出粘度随温度升高而逐渐降低，从约2x105mPa·s(在50℃下测量)降至约2x104mPa·s(在80℃下测量)。为作比较，后面将详细介绍的更高分子量的未增塑PCL，即PCL-37、PCL-45和PCL-80，在升温温度范围内，在50℃下测量的粘度高达约6.2x106mPa·s。
在对以1:1重量比类似制备的样品进行的该温度范围内的额外粘度测量中，发现以下非挥发性液体可降低粘度。对于PCL-14，与该WITC的第一粘度2x105mPa·s相比，所有这些液体在50℃下测量时均使第二粘度低于104mPa·s，因此粘度至少降低了1.5个对数级。这些非挥发性液体包括辛酸、碳酸二辛酯、C12-C15烷基苯甲酸酯、柠檬酸三乙酯、香茅醇、环己烷羧酸、己二酸二丁酯、扁柏酚、芳樟醇、薄荷醇、碳酸丙烯酯、松油醇、乙酸叔丁酯和百里酚，例如可从Sigma-Aldrich、或Phoenix Chemical获得。
基于上述筛选结果，选择了第一对WITP和非挥发性液体，即分子量约为14kDa的PCL(PCL-14)和己二酸二丁酯。类似地测试了其它WITC和非挥发性液体的组合，并发现它们适用于制备可与活性剂组合的纳米元件，适合用于制备本药物的药物或农用化学品组合物。
实施例2-I：纳米元件在水性极性相中的纳米悬浮液
按如下方法制备含有表面活性剂混合物(包含乳化剂和助溶剂)的水溶液：将6.6g蒸馏水、0.3g二甲苯磺酸铵、0.1g三磷酸腺苷和1g维生素E TPGS放入20ml玻璃小瓶中，超声处理10分钟(功率40％，以7秒脉冲运行，随后暂停1秒)，直至获得用作WITC纳米元件的液体极性相的清澈水性液体。
按如下方法制备WITC预混物：在另一个20ml玻璃小瓶中，将3g具有约62℃天然熔点(通过DSC测定)的PCL-14与7g的B混合，将小瓶放入70℃-80℃的烘箱中1小时，直至PCL-14完全熔化。然后手动混合小瓶内容物约30秒，直至获得由70wt.％B增塑的30wt.％熔化PCL的澄清均匀溶液。然后通过DSC测定增塑聚合物的熔点，发现其约为50℃，用B增塑有效地使聚合物的Tm降低了10℃以上。
将2g含有熔化增塑聚合物溶液的WITC预混物加入到含有8g包含表面活性剂的水溶液的小瓶中，并在约70℃的剪切温度下超声处理20分钟，从而获得在水溶液中含有液态聚合物纳米液滴的纳米乳液。
该组合物在表2-I(A)中列为组合物2.1。按照类似程序步骤制备了其它组合物，每种组合物含有不同的组分和含量，并在不同条件下制备，如表2-I(A)-2-I(F)中所规定。超声处理按上述方法进行。表中列出的值对应于每种组分按组合物总重量计的重量百分比(wt.％)，但WITC预混物部分的值对应于该特定预混物中每种组分的重量百分比。如此制备的纳米乳液在室温下被动冷却1小时，使纳米液滴相对固化，并且在适用的情况下，形成纳米分散体。或者，纳米液滴在室温下在纳米乳液中保持液态。通过动态光散射(DLS)在组合物样品上测量如此制备的核纳米颗粒的尺寸，样品在水中稀释至1:100，测量得到的体积中值直径(DV50)和数量中值直径(DN50)以及多分散指数(PDI)也列于下表中。
表2-I(A)
表2-I(B)
表2-I(C)
还制备了其它组合物，其中PCL-14被各种WITC替代以形成纳米元件的核。使用更高分子量的聚己内酯，具体为25kDa、37kDa、45kDa和80kDa制备的组合物，如表2-I(D)中所述。使用天然WITC虫胶和松香作为核成分制备的组合物，以及使用以下WITP：聚(丁二酸-己二酸丁二酯)(PBSA)和聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)以及非聚合WITC辅酶Q10制备的组合物，列于表2-I(E)中，后两种组合物在制备时未使用任何专用的增塑性非挥发性液体。值得注意的是，添加到组合物2.31和2.32的WITC预混物中的极性载体不溶性活性剂DL-α-生育酚(维生素E衍生物)，也可作为增塑剂。
表2-I(D)
表2-I(E)
还使用其它非挥发性液体替代B制备了更多组合物，即256、CC和癸二酸二丁酯。这些组合物如表2-I(F)中所述。
表2-I(F)
还制备了使用非生物可降解的聚合物形成纳米元件核的组合物。这些组合物如表2-I(G)中所述。
表2-I(G)
从表2-I(A)-2-I(G)中可以看出，本方法适合制备在核中包含WITC的核纳米元件的纳米悬浮液，这些纳米元件的DV50和DN50不超过200nm，对于上述一些组合物，这些值甚至低于100nm。核纳米颗粒群体的PDI至多约为0.4。
还对上述预混物对应的样品在混合步骤结束时进行了粘度测试，此时WITC至少已与极性载体不溶性材料均匀混合，并且在大多数情况下，如果存在非挥发性液体，则已被其增塑。如前所述，在20℃至80℃的温度范围内和10sec-1的剪切速率下测定粘度，对于所有测试样品，在50℃下测量的粘度通常小于106mPa·s，一般在103mPa·s至105mPa·s之间，通常不超过5x104mPa·s，许多样品的粘度甚至小于104mPa·s。
实施例3-I：在WITC中包含极性载体不溶性活性剂的纳米元件的纳米悬浮液
在本实施例中，向WITC中添加了一种活性剂。使用水不溶性活性剂：棕榈酸视黄酯(MW～525g/mol)、他达拉非(MW～389g/mol)、Funapide(MW～429g/mol)、印楝油(MW～720g/mol)和蓖麻油(MW～927g/mol)，以举例说明将极性载体不溶性且WITC混溶性活性剂掺入包含WITC的纳米元件核中。棕榈酸视黄酯可被视为一种示例性维生素，适用于制备膳食补充剂或营养保健品；他达拉非可被视为治疗勃起功能障碍、肺动脉高压和良性前列腺增生的示例性活性剂；Funapide可被视为治疗多种慢性疼痛病症的示例性镇痛药。虽然印楝油和蓖麻油可用于活体受试者(例如，分别用于降低血糖水平或作为泻药)，但它们也可作为适用于植物全身治疗的示例性农药。
在一个20ml玻璃小瓶中制备WITC/活性剂预混物，将2gPCL-14、1g棕榈酸视黄酯、1g作为表面活性剂的12C和6g作为增塑非挥发性液体的B混合。将小瓶在约80℃下超声处理2分钟(如前所述)，以获得增塑WITC的澄清均质溶液。将WITC/活性剂预混物保持在80℃的烘箱中，直至与水相混合。
在另一个20ml玻璃小瓶中，放入7.5g蒸馏水和0.5g作为额外表面活性剂(助溶剂)的二辛基磺基琥珀酸钠，并在约60℃下超声处理1分钟，直至获得用于作为液体极性相的澄清水溶液。
然后将2g热的WITC/活性剂预混物添加到含有8g水溶液的小瓶中，并在约70-80℃的剪切温度下超声处理1分钟，从而获得在水性极性相中分散有包含棕榈酸视黄酯的液态PCL纳米液滴的纳米乳液。
该组合物在表3-I中列为组合物3.1。按照类似程序步骤制备了其它组合物，每种组合物含有不同的组分和含量，如表中所规定。他达拉非和Funapide各自先与非挥发性液体混合，并在80℃下超声处理2分钟以获得含有活性剂的澄清溶液，然后如上述与WITC和其它组分混合。
表中列出的值对应于每种组分按组合物总重量计的重量百分比(wt.％)，但WITC/活性剂预混物部分的值对应于该特定预混物中每种组分的重量百分比。如此制备的纳米乳液在室温下被动冷却1小时，使纳米液滴相对固化。通过对混合材料的预混物取样，可以评估固化程度，以确定在室温下纳米液滴是足够固态以构成纳米分散体，还是足够液态以构成纳米乳液，分离出的样品同样在不进行剪切成液相的情况下冷却。如此制备的核纳米颗粒的尺寸和PDI值，通过如前所述的DLS测量，也列于表3-I中。
表3-I
从表3-I可以看出，本方法适用于制备纳米元件的纳米悬浮液，这些纳米元件的核包含水不溶性热塑性化合物(WITC)和载体不溶性活性剂，纳米元件的DV50和DN50不超过200nm，对于上述某些组合物，这些值甚至低于100nm。核纳米颗粒群体的PDI至多约为0.3。
图2A展示了组合物3.6样品中粒径分布的代表性结果，显示了流体动力学直径在10-1000nm范围内的核纳米颗粒的体积百分比。
实施例4-I：在包含极性载体可溶性活性剂的液体极性相中WITC的纳米悬浮液
按如下方法制备含有表面活性剂混合物(包含乳化剂和助溶剂)的水溶液：将4.4g蒸馏水、0.6g二甲苯磺酸铵和1g维生素E TPGS置于20ml玻璃小瓶中，超声处理10分钟(如前所述)，直至获得用作液体极性相的包含表面活性剂的澄清水溶液。
在另一个20ml玻璃小瓶中，按如下方法制备WITC预混物：将3g PCL-14和7gB混合，将小瓶置于80℃的烘箱中1小时，直至PCL塑化并完全熔化。然后用手混合小瓶内容物约30秒，直至获得用70wt.％B塑化的30wt.％熔化的PCL的澄清均质溶液。
将2g塑化聚合物的熔化溶液加入到含有6g表面活性剂水溶液的小瓶中，并在约70℃的剪切温度下超声处理20分钟(如上所述)，从而获得在水性极性相中含有液体聚合物纳米液滴的纳米乳液。
让纳米乳液被动冷却至室温，冷却1小时，此时加入1g丙二醇，并用手混合小瓶内容物10秒。随后，加入1g低分子量透明质酸(LMW hyaluronic acid)作为极性载体可溶性活性剂，再次用手混合小瓶内容物约10秒，直至HA完全溶解在液体极性相中。
该组合物在表4-I中列为组合物4.1。以类似方式制备了其它组合物，包含不同含量的不同成分。表中列出的值对应于每种成分在组合物总重量中的重量百分比(wt.％)，但WITC预混物部分的值对应于每种成分在该特定预混物中的重量百分比。如前所述，通过动态光散射(DLS)测量所制备的纳米颗粒的尺寸和PDI值，也列于表4-I中。
表4-I
从表4-I可以看出，本方法适用于制备含有WITC和载体可溶性活性剂的纳米元件的纳米悬浮液，这些纳米元件的DV50和DN50不超过200nm，纳米颗粒群体的PDI至多约为0.2。
通过对纳米分散体的低温切片图像进行透射电镜(TEM)显微测量，证实了组合物4.1的核纳米颗粒的尺寸。图像中观察到的冷冻纳米颗粒的尺寸与DLS测量结果一致。图5展示了一个示例图像，纳米颗粒在背景中呈现为深灰色小球，显示出核。
据信，当纳米分散体要包含WITC纳米元件，且该分散体包含两种类型的活性剂(载体不溶性活性剂位于纳米元件的WITC基质内，载体可溶性活性剂位于周围的极性载体中)时，实施例3-I和4-I的方法可以结合使用。
II.核-壳纳米元件的制备
实施例1-II：降低WITC的粘度
在实施例1-I的先前研究中，已经对各种非挥发性液体增塑WITC(特别是PCL-14)的能力进行了筛查。在本研究中，进一步测量了PCL-14(在本实施例中简称为PCL)及其与壳形成剂以及用作增塑剂的非挥发性液体的混合物在不同PCL与增塑剂重量比下的粘度。
在第一系列实验中，对形成适合用本方法进行纳米尺寸化处理的均质物质的混合物进行粘度测量。将PCL与非挥发性液体或作为壳形成剂(SFA)的脂肪胺按不同重量比混合在玻璃小瓶中，密封小瓶后置于预热至80℃的烘箱中。测试的PCL与非挥发性液体的比例为1:1和1:2.33，PCL与脂肪胺的比例为1:0.1、1:0.33、1:0.5和1:1。加热培育1小时后，用手混合小瓶内容物约30秒，直至获得澄清溶液。样品在室温下冷却过夜(即至少12小时)以固化。所测试的增塑剂均未从固化的聚合物中渗出，这表明它们与PCL的比例甚至可以更高。
然后将固体样品转移到流变仪中，在室温至70℃的温度范围内，以10℃/min的升温速率测量其粘度随温度的变化。在50℃和70℃下测量的样品粘度(或第二粘度)总结在表2-II(A)中，第一行列出了未增塑的纯PCL参考样品在相同条件下的第一粘度。
表2-II(A)
从上述表格可以看出，在50℃和70℃时，所有测试的增塑剂(无论是专用的非挥发性液体还是具有增塑作用的脂肪胺)在测试的重量比下都能将PCL的粘度降低至小于104mPa·s。不同的重量比，如增塑剂或脂肪胺与WITC的相对含量较低(例如油胺1:0.1)，可能效果较差，但合适的比例和能够增塑材料的试剂可以通过常规实验轻松确定，如本文所示。
基于上述结果或类似实验，选择在至少50℃下测量的动态粘度为1×104mPa·s或更低(虽然允许更高的粘度)的PCL:增塑剂比例，用于制备用于药物或农用化学品组合物的核壳纳米颗粒，如以下实施例所述。
在第二系列实验中，在制备过程的另一个阶段测量粘度，即对从以下实施例中详细制备的组合物中分离出的核-壳纳米元件进行测量。将仅含有PCL-14的纳米颗粒用作参考，与含有1wt.％或5wt.％O 020Special(以下表格中简称GenA2)作为脂肪胺并与PCL混合的纳米颗粒，以及含有30wt.％PCL-14、30wt.％GenA2且另外含有40wt.％非挥发性液体(B或癸二酸二丁酯(DBS))的纳米颗粒进行比较。如前所述测量粘度随温度(℃)的变化，但最高温度为85℃，结果以mPa·s为单位，按温度从高到低的顺序列于表2-II(B)中。
表2-II(B)
从上述表格可以看出，在30℃至85℃的温度范围内，即使是微量的脂肪胺(例如1wt.％GenA2)也能通过其对WITC的增塑作用被检测到，而在较低温度下，则需要更高比例的增塑脂肪胺才能检测到增塑效果。有趣的是，即使是少量具有增塑作用的脂肪胺(例如5wt.％GenA2)，也能使核-壳纳米元件在接近体温(35℃)时的粘度小于1×107mPa·s。
实施例2-II：制备核壳纳米分散体
将2g的PCL-14、2g的SFA(N,N-二甲基十二烷基胺，DMDA，一种脂肪胺)和6g的非挥发性液体B(用作专用增塑剂)置于20ml玻璃小瓶中。将小瓶内容物在约70℃下超声处理2分钟，直至获得包含非挥发性液体的澄清WITC/SFA预混物。
在另一个20ml玻璃小瓶中，将8g的甘油用超声仪加热至约70℃，然后加入2g上述制备的热预混物，在保持70℃的同时超声处理该组合物5分钟，以获得纳米乳液。然后让纳米乳液冷却至室温，直至获得含有核壳纳米颗粒的纳米分散体。
该纳米分散体(ND1)列于表3-II中，表中还列出了根据类似程序步骤制备的其它纳米分散体，每种纳米分散体含有不同含量的不同成分，并在不同条件下制备，如表中所述。除非另有说明，本表格及后续描述组合物及其制备的表格中报告的值对应于每种成分在纳米分散体总重量中的重量百分比(wt.％)，但WITC/SFA预混物部分的值对应于该特定预混物中每种成分的重量百分比，该预混物还可能包含任何其它WITC混溶性成分，如非挥发性液体。水指双蒸水。
根据本实施例或以下类似实施例制备的纳米颗粒的尺寸通过动态光散射(DLS)在组合物样品上进行测量，样品在水中稀释至1:100，测量得到的数均中位直径(DN50)以及多分散指数(PDI)也列于以下相关表格中。测量时，在相关表格中还列出了样品中10％和90％的颗粒存在的最大流体动力学直径(分别为DN10和DN90)。
表3-II
从表3-II可以看出，本方法适用于制备核-壳纳米元件的纳米悬浮液，这些核-壳纳米元件的核含有WITC和SFA，纳米元件的DN50不超过200nm，对于上述某些纳米悬浮液，该值甚至低于100nm。核-壳纳米元件群体的PDI至多约为0.5。
实施例3-II：通过酸掺杂制备带正电的核壳纳米颗粒
将8g的双蒸水置于20ml玻璃小瓶中。加入2g实施例2-II中获得的纳米分散体ND1，用手摇晃小瓶内容物约10秒，直至得到均匀混合物(称为带电ND1或cND1)。使用Malvern电势分析仪Nano ZS测量混合物的ζ电势，发现为-14.7mV。除非另有说明，使用该仪器进行的所有测量(例如ζ电势和粒径分布)均对在双蒸水中稀释至1:100的样品进行。本实施例及后续实施例中报告的所有pH测量至少使用适用于相关pH范围的pH试纸进行，并在某些情况下使用合适的pH计进行确认。
然后向混合物中加入1滴乙酸，使pH值达到5.5，用手摇晃小瓶约10秒，直至获得含有带正电的核壳PCL/DMDA纳米颗粒的纳米分散体，称为cND1’。测量酸掺杂纳米分散体中纳米颗粒的ζ电势，确认其为正，电荷为+52.4mV。
通过DLS测定酸掺杂cND1’中纳米颗粒的流体动力学直径，发现样品的DN50与表3-II中ND1的纳米颗粒的DN50相似。
实施例4-II：在无酸条件下制备带正电的核壳纳米颗粒
将9.9g的双蒸水置于20ml玻璃小瓶中。加入0.1g实施例2-II中获得的纳米分散体ND3，用手摇晃小瓶内容物10秒，直至得到均匀混合物，称为cND3。测量混合物的ζ电势，发现为+43mV。通过DLS测定所得纳米颗粒的粒径分布，发现样品的DN50与表3-II中ND3的纳米颗粒的DN50相似。
实施例5-II：通过对稀释样品进行酸掺杂制备带正电的核壳纳米颗粒
将9g的双蒸水置于20ml玻璃小瓶中。加入1g实施例4-II中获得的纳米分散体cND3，用手摇晃小瓶内容物10秒，直至得到均匀混合物，称为cND3’。测量混合物的ζ电势，发现为-9.9mV。该混合物与实施例4-II中描述的混合物不同，在相同总重量的水性载体中，ND3的含量少了10倍。目前制备的10倍稀释的纳米分散体显示出相对较低的电荷，电荷为-9.9mV，而之前的情况电荷为+43mV。
然后向相对稀释的混合物中加入1滴乙酸，使pH值达到5.5，用手摇晃小瓶约10秒，直至获得含有带正电的核壳PCL/DMDA纳米颗粒的酸掺杂纳米分散体，称为cND3”。测量酸掺杂纳米分散体cND3”的ζ电势，确认其为正，电荷为+7.8mV。测定所得纳米颗粒的流体动力学直径，发现DN50与表3-II中ND3的纳米颗粒的DN50相似。
实施例6-II：在pH调节的极性载体中制备核壳纳米颗粒
将2g的PCL-14、2gDMDA和6g的B置于20ml玻璃小瓶中。将小瓶内容物在约70℃下超声处理2分钟，直至得到澄清的WITC/SFA预混物。
在另一个20ml玻璃小瓶中，将8g的甘油和1g的3wt.％HCl溶液(作为pH调节剂)混合，得到pH值为3的溶液。将1g上述制备的热WITC/SFA预混物加入酸性液体载体中，超声处理小瓶内容物30秒，以获得纳米乳液。让纳米乳液冷却至室温，直至得到纳米分散体。
测量纳米分散体的ζ电势，发现为+72.8mV，该电荷是样品在水中稀释产生的。因此，在酸性极性载体中超声处理后，很容易获得带正电的纳米颗粒，而无需像之前描述的那样采用两步法。
如此获得的纳米分散体(ND7)列于表4-II(A)中。按照类似程序步骤制备了其它纳米分散体，所有这些纳米分散体在水存在下均可带电，每个纳米分散体含有不同含量的不同成分，并在不同条件下制备，如表4-II(A)-(C)中所述。对一些纳米分散体的样品进行测量，这些样品在双蒸水中稀释至1:100，测量得到的参数值也列于下表中。纳米分散体ND15和ND16的pH值是通过向其各自的水相中加入约1滴乙酸获得的。
表4-II(A)
除了测量纳米分散体的ζ电势外，还通过测量纳米分散体制备过程中的pH变化来监测极性液体载体中pH调节剂的效果。以ND7为例，当将pH值为3的酸性甘油溶液与WITC/SFA混合物(SFA为脂肪胺DMDA)混合时，pH值升高到6，这表明液体载体中的氢离子被消耗，据信这些氢离子与脂肪胺壳的胺基发生了反应。冷却后pH值保持在6，用水稀释后升高到6.5，这表明胺基保持质子化状态，正的ζ电势也证实了这一点。
使用各种合成和天然来源的WITC制备的其它纳米分散体总结在表4-II(B)-(C)中。表中列出的纳米分散体的水相经过pH调节(对于ND17-ND23和ND26，加入约1滴乙酸，使其呈酸性pH；对于ND27，加入1-2滴25％的氢氧化铵溶液，使其呈碱性pH。调整ND24和ND25的pH值所添加的pH调节剂的量在表中注明)。
表4-II(B)
表4-II(C)
对ND24和ND25的核-壳纳米元件进行了分离，并进行了热流变分析，结果如2-II(B)表所示。
ND26和ND27含有脂肪酸作为SFA，促进了负电荷的产生，ζ电势表明了这一点。在较高的pH值下，ND27的负电荷增加。
使用不可生物降解的热塑性聚合物制备的纳米分散体总结在表4-II(C)中。表中纳米分散体的pH值是通过向其水相中加入约一滴乙酸获得的。
表4-II(C)
实施例7-II：制备核含酸的核壳纳米颗粒
在以下实施例中，纳米分散体的pH是从核壳的核内部进行调节的，这与之前(例如在实施例6-II中)通过将核壳与酸化的极性载体混合来形成纳米乳液的方法不同。
将2g的PCL-14、2g的O 020Special和6g的B置于20ml玻璃小瓶中。加入0.01g无水乙酸，将小瓶内容物在约70℃下超声处理2分钟，直至得到澄清的WITC/SFA/酸预混物。
在另一个20ml玻璃小瓶中，加入9g的水，再加入1g上述制备的热WITC/SFA/酸预混物，将小瓶内容物在约80℃下超声处理1分钟，以获得纳米乳液。让纳米乳液冷却至室温，直至得到纳米分散体。
测量其pH值，发现为5。在纳米分散体样品(在双蒸水中稀释至1:100)中测量ζ电势，发现为+54.1mV，这表明纳米颗粒带正电，推测是由于乙酸从纳米颗粒的核渗出到极性载体中，从而使纳米颗粒壳中的胺头质子化。同样测量了DN50和PDI，分别为35.3nm和0.198。
实施例8-II：制备核含有WITC混溶性活性剂的核壳纳米颗粒
将2g的PCL-14和0.1g作为WITC混溶性活性剂的过氧化苯甲酰置于20ml玻璃小瓶中。加入2g的O 020Special和5.9g的B，将小瓶内容物在约70℃下超声处理2分钟，直至得到澄清的WITC/SFA/活性剂预混物。
在另一个20ml玻璃小瓶中，加入9g的水，并通过加入一滴乙酸将其酸化至pH为4。将1g上述制备的热WITC/SFA/活性剂预混物加入酸性液体载体中，将小瓶内容物在约80℃下超声处理1分钟，以获得纳米乳液。让纳米乳液冷却至室温，直至得到纳米分散体。
如此获得的纳米分散体(ND31)列于表5-II中。按照类似程序步骤制备了其它纳米分散体，所有这些纳米分散体在水存在下均可带电，每个纳米分散体含有不同的与WITC混溶且不溶于水的活性剂(可以是药物活性剂或农用活性剂)，如表中所述。
对一些纳米分散体的样品(在双蒸水中稀释至1:100使其带电)测量了ζ电势、DN50和PDI，测量值列于表5-II中。
表5-II
图2B展示了ND32样品中粒径分布的代表性结果，显示了流体动力学直径在10-1000nm范围内的核壳纳米颗粒的数量百分比。
可以看出，ND37和ND38不含专用的非挥发性液体。据信，分别包含在ND37和ND38中的以相对于WITC重量三倍的较高含量的WITC混溶性活性剂印楝油和蓖麻油，还起到了增塑包含WITC的预混物的作用。
实施例9-II：制备外部包裹水溶性活性剂的核壳纳米颗粒
将1g的胶原蛋白肽粉末和2.1g的水置于20ml玻璃小瓶中，在室温下混合直至完全溶解。
在另一个20ml小瓶中，加入6.9g实施例6-II中获得的核壳纳米分散体ND11，然后加入提供水溶性活性剂分子以形成第二壳的胶原蛋白溶液。用手摇晃小瓶内容物10秒，直至得到均匀混合物。如此获得的胶原蛋白包被纳米元件的组合物(胶原蛋白-ND11)列于表6-II中，表中还列出了同样制备的低分子量透明质酸包被纳米元件的组合物(LMWHA-ND11)。还制备了含有未包被纳米元件的参考组合物(未包被-cND11)，其包含3.1g不含任何载体可溶性活性剂的水。
基于ND6和ND14又制备了另外三种纳米分散体(分别称为LMW HA-ND6和LMW HA-ND14)，向其中加入低分子量透明质酸以达到表6-II中报告的浓度。制备了LMWHA-ND6和LMWHA-ND14的样品，其中低分子量透明质酸溶液通过超声与ND6或ND14组合物混合。为作比较，还通过手动混合低分子量透明质酸溶液和ND6组合物制备了另一个具有相同成分浓度的LMW HA-ND6样品。
这些组合物也列于表6-II中，表中详细说明了不同的成分和含量。表中列出的值对应于每种成分在纳米分散体总重量中的重量百分比(wt.％)。大多数组合物的DN50和ζ电势值也列于表6-II中。
表6-II
从ζ电势的变化可以看出，向先前制备的核壳纳米颗粒中添加活性剂会降低在新形成的纳米颗粒外表面所感知到的电荷，这支持了在与液体载体的这个界面处发生了变化，从而表明形成了由活性剂组成的第二壳。例如，虽然未包被纳米元件的纳米分散体ND14的ζ电势为+56.0mV(根据实施例6-II的表4-II(A))，但可以看到用低分子量透明质酸(LMWHA)包被这些纳米元件后，其ζ电势降低到了+34.9mV。
作为参考，将0.1g的胶原蛋白肽分散在9.9g的蒸馏水中，测得其ζ电势为-7.7mV，这表明意欲包被纳米颗粒的胶原蛋白的ζ电势与要被包被的纳米颗粒的ζ电势之间存在令人满意的Δζ，这使得胶原蛋白能够附着在先前仅包含第一壳的纳米颗粒表面。测量了类似制备的LMW HA水溶液的ζ电势，发现为-17mV，与制备胶原蛋白包被纳米颗粒组合物时观察到的Δζ相比，这个Δζ甚至更高。
据信，形成第二壳的载体可溶性活性剂与仅具有带正电胺的第一壳的“未包被”核壳混合的速度，会影响能够获得的核-多层壳纳米颗粒的形态。
图6A展示了通过高剪切混合(即超声)LMW HA与ND6的核-壳纳米元件得到的LMWHA-ND6组合物第一个样品的低温透射电镜(CryoTEM)分析结果。在图中，包含PCL的核610(呈现为黑色小球)带有由LMW HA组成的第二壳630。如图6A所示，第二壳可以由多层HA组成，一层一层堆叠在一起。
图6B是另一个由CryoTEM拍摄的LMWHA-ND6组合物第二个样品的图像，其中LMW HA是手动与ND6的核-壳纳米元件混合的。在图像中，可以看到两个黑色的PCL核610被一个共同的壳630'包围，壳630'也由LMW HA层组成，形成了一个更大的纳米元件。据信手动混合可能太慢/能量太低，在核上形成的活性剂壳会聚并合并成这样更大的颗粒。因此，建议高能量混合(例如高剪切)比低能量混合方法更有利于围绕单个核形成第二壳，这样的核-多层壳纳米元件的粒径分布与单个核壳的尺寸相称，更容易保持在适合透皮递送的尺寸范围内。
同样，对实施例6-II中制备的ND12纳米颗粒用各种水溶性活性剂进行包被，并制备了未包被的ND12组合物作为参考。基于ND12的组合物，包括它们各自的成分及其浓度，总结在表7-II中，每种成分的浓度以纳米分散体总重量的wt.％表示。每种组合物的DN50和ζ电势值也列在表7-II中。
表7-II
具有由维生素构成壳的纳米元件可用于制备膳食补充剂，而含有胶原蛋白、弹性蛋白或HA(这些是已知的黏附蛋白或多糖)的外壳，可用于促进纳米元件(以及其中包含的其它活性剂)在期望的递送部位的保留。
实施例10-II：电导率测量
为了进一步证明水溶性活性剂吸附到核壳纳米颗粒的表面，使用电导率仪测量了各种基于ND12的组合物样品的电导率，结果以微西门子(μS)为单位列在表8-II中。
这项研究的基本原理是，如果将两种在特定介质中作为电解质各自具有电导率的物质混合，只有当这两种物质保持分离时，混合物的电导率才是这两种物质相对贡献的总和。换句话说，如果混合物的电导率不是其成分各自电导率的总和，就可以假设这两种物质相互作用。
在本研究中，假设水溶性活性剂分子能够附着到核壳纳米颗粒上，因此当在介质中具有给定浓度和电导率A的核壳纳米颗粒与在基本相同介质中具有给定浓度和电导率B的活性剂混合时，混合物的电导率应该低于A+B的总和。
在与制备ND12纳米颗粒及其包被版本的液体混合物基本相似的载体中制备了各种水溶性活性剂的样品。测量了单独的活性剂、在被活性剂第二壳包被之前的核壳纳米颗粒以及被活性剂包被的纳米颗粒的电导率，所有结果都列在表8-II中。
表8-II
从上述表格可以看出，仅包含由SFA(在本研究中为脂肪胺)的亲水部分形成的第一壳的未包被纳米颗粒的电导率基本相似，这与在相似载体中相似的(没有任何特定的外部应用活性剂的)核壳纳米颗粒样品的预期一致。
相比之下，每种单独活性剂或被其包被的核壳纳米颗粒的电导率取决于所考虑的活性剂(例如LMWHA、维生素C、胶原蛋白和弹性蛋白)。值得注意的是，所有活性剂包被纳米颗粒样品的电导率都低于核壳纳米颗粒在载体中的电导率(A)与活性剂在基本相同载体中的电导率(B)之和。这些结果支持本方法能够制备具有由WITC材料构成的核、由SFA构成的第一壳以及与第一壳相互作用的由水溶性活性剂构成的第二壳的核壳纳米颗粒。
三、纳米元件的细胞穿透
通过在细胞培养物中培育纳米元件中包含荧光染料的纳米元件组合物，并利用荧光显微镜进行监测，在体外测试了本组合物中纳米元件的细胞穿透能力。在从新生啮齿动物分离的皮质神经元细胞中评估纳米元件的穿透情况。
材料
以下研究中使用的材料列于表9。
研究系统
细胞培养研究中使用的所有溶液和设备均为无菌的，所有操作均在层流柜中进行。所有培育均在组织培养箱中进行，培养箱温度保持在37℃，CO2浓度为5％，相对湿度为95％。研究过程中使用以下溶液：脑神经元培养(BNC)培养基，包含NeurobasalTM培养基，包含5vol.％的FBS、2vol.％的B-27TM补充剂、1vol.％的GlutaMAXTM和30ppm的硫酸庆大霉素；补充的NB(SNB)培养基，与BNC培养基相同，但不含FBS；解离溶液，包含2vol.％的HEPES的HBSS溶液。
对24孔组织培养板进行如下预处理，以接收要在其中培养的细胞。在每个孔的底部放置一个圆形玻璃显微镜盖玻片。向每个孔中加入0.3ml浓度为0.1mg/mL的聚-L-赖氨酸(PLL)溶液，将培养板在37℃下培育3小时，同时轻轻摇晃，以确保盖玻片被溶液完全覆盖。然后吸出PLL，用NB培养基冲洗孔以去除残留的PLL。向每个冲洗后的孔中加入0.5ml的BNC培养基，并将包含预处理盖玻片(以促进细胞黏附)的培养板保持在培养箱中，直至使用。
细胞培养制备
细胞按照以下步骤制备：
1.组织采集：通过颈椎脱臼法处死两只新生的C57黑色小鼠，使用消毒的标准剪刀迅速解剖其大脑。将脑切片收集在装有5ml解离溶液的35mm培养皿中，并置于冰上。
2.解离：然后将培养皿中的内容物转移到15ml离心管中，使脑切片沉淀，随后去除并丢弃上清液。向分离的脑片加入解离溶液，使其总体积达到4ml，再加入1ml的TrypLETM表达酶，以诱导神经元细胞与其它组织分离。将离心管及其内容物在37℃的培养箱中培育20分钟，同时轻轻摇晃。然后小心地去除上清液，并用1.2ml的NB培养基替换。
3.研磨：随后通过若干开口尺寸变小的玻璃巴斯德吸管上下吹吸组织，将其研磨成单细胞，以获得含有单细胞的均匀溶液。将获得的细胞悬液在500转/分钟的条件下离心5分钟，弃去上清液，将沉淀重悬于2ml的BNC培养基中。再次通过离心(500转/分钟，5分钟)使重悬用于冲洗循环的细胞沉淀。
4.重悬：小心地去除上清液，将冲洗后的细胞重悬于1.5ml的BNC培养基中，并使用计数板和合适放大倍数的体视显微镜(Olympus的Stemi200-C)测定细胞浓度。
5.培养：将悬浮的细胞添加到预处理的24孔板的孔中，孔底部有聚-L-赖氨酸包被的盖玻片，添加体积应确保每孔接种约80000个细胞。将包含每孔0.5ml的BNC培养基和80000个神经元细胞的培养板在培养箱中培养3天。在添加测试组合物的前一天，吸出培养基，并用每孔1ml的SNB培养基替换。
测试组合物
用于本试验的组合物按照实施例2-I中的描述制备，在制备WITC预混物的过程中加入2mg荧光标记物尼罗红。最终组合物包含：4wt.％的PCL-14、1.3wt.％的M1944CS、2.7wt.％的63、12wt.％的B、0.004wt.％的尼罗红、1.3wt.％的二辛基磺基琥珀酸钠、18.7wt.％的glutamate和60wt.％的水。
然后将纳米分散体通过配备100nm过滤器的注射器进行灭菌，并储存在密闭容器中，室温保存直至使用。
体外研究
神经元细胞在BNC培养基中培育3天，在SNB培养基中培育1天后，将测试组合物添加到包含预处理盖玻片的孔中，细胞在培育期间黏附在盖玻片上。样品分两次添加到孔中，添加1μl以达到0.1vol.％的浓度，添加10μl以达到1vol.％的浓度。然后将培养板在37℃下培育20分钟，以使纳米元件穿透神经元细胞。
在与测试组合物培育结束时，从各自的孔中取出盖玻片，用DPBS冲洗，并放置在装有2ml的DPBS的35mm培养皿中，以便在显微镜下研究仍然存活的细胞(例如，在转移到DPBS后的一小时内)。通过荧光显微镜(使用配备荧光滤光片的BX43Olympus显微镜，并使用cellSens软件在594nm波长下测量)确定细胞内染料的存在。
结果
图7A显示了皮质神经元细胞70，在神经元细胞内可以看到含有染料的纳米元件72，从而证实了本纳米元件具有穿透细胞的能力。也可以在细胞外看到纳米元件74，考虑到含有它们的组合物是外部应用于细胞培养物的，这是可以预期的。图7B示意性地描绘了图7A中的细胞，以便更好地说明细胞、它们的外膜以及纳米元件相对于这些生物屏障的位置。
四、组合物作为药物纳米载体的用途
进行以下药代动力学(PK)研究，以确定根据本发明的组合物在口服给予大鼠后的疗效。
研究系统
本研究使用了9只健康的年轻成年大鼠(Sprague Dawley)，初始平均体重约为243.1±1.8g。它们被单独标记尾巴，并饲养在有限进入的笼养啮齿动物设施中。将大鼠随机分为3组，每组3只，在整个研究期间，它们与各自的组一起饲养在笼子里，环境温度控制在17-23℃，相对湿度(RH)为30-70％，光照与黑暗周期为12:12小时，研究室内每小时换气15次。在5天的适应期和整个研究期间，大鼠可以自由获取商业啮齿动物饲料和新鲜饮用水。
测试组合物及其给药
使用表5-II中列出的纳米分散体ND39作为测试组合物。ND39包含他达拉非作为纳米元件核中极性载体不溶性活性剂，并监测其在大鼠血液中的浓度。
在麻醉状态下，使用2ml注射器和灌胃器给进食的动物一次性给予1ml浓度为4mg/ml的组合物，剂量约为16mg/kg。在给予纳米元件后的0.25小时、0.5小时、1小时、2小时、4小时、8小时、12小时、24小时和48小时采集血样。
血液采集
在每个时间点，通过眶后窦对3只大鼠进行采血，将血液收集在EDTA埃本多夫管中，并立即在3000转/分钟的条件下离心5分钟。用过滤后的移液器吸头将血浆收集到小瓶中，并立即储存在-80℃的温度下。
实验终止
研究结束时，使用戊巴比妥钠对动物实施安乐死。
PK分析
将血浆样品与丙酮混合，使纳米元件溶解，使他达拉非可用于测量，然后进行离心，使血浆蛋白沉淀。取出获得的上清液，并通过LC-MS/MS与预先制备的他达拉非校准曲线(范围为1ng/ml至10μg/ml)进行对比分析。
图8中的黑色实线展示了在给予ND39组合物后，他达拉非浓度(ng/ml)随时间(小时)的变化情况。图中还展示了在另一项研究中，分别给每组3只大鼠施用参考组合物后获得的类似药代动力学数据。“Ref.C”指的是市售(含有他达拉非)片剂，将其碾碎并悬浮在水中配制成2mg/ml的溶液，以约18.7mg/kg的剂量给药(以虚线表示)。“Ref.T”指的是2mg/ml他达拉非原料药的水性混悬液，以约18.1mg/kg的剂量给药(以点线表示)。
从图8中可以看出，参考组合物递送的他达拉非水平下降相对较快，在给药24小时后，血液中就检测不到他达拉非了。相比之下，ND39的纳米元件在血液中停留的时间更长，从其中提取的他达拉非直到给药48小时后才不再能显著检测到。这表明，与传统治疗方法相比，本纳米元件携带的活性剂在从纳米元件中释放后，可使药物具有更长时间的治疗活性。
图中从零到无穷大的曲线下面积(AUC0-∞，单位为ng·hr/ml)，并根据每组他达拉非的剂量进行归一化(AUC0-∞/D，单位为h·mg/mL)，这也表明本纳米元件在递送活性剂方面可能具有优势。参考组合物的AUC0-∞/D值，Ref.C约为930h·mg/ml，Ref.T约为1249h·mg/ml。相比之下，本组合物计算得到的AUC0-∞/D值几乎高出一倍，约为1897h·mg/ml。这种显著差异归因于在本组合物(如在此测试的ND39)中，活性剂(此处为他达拉非)受到核的WITC的保护，从核中释放，而Ref.C和Ref.T中的他达拉非缺乏这种保护性纳米载体。
有趣的是，测试组合物ND39所得到的结果显示出较小的变异性(通过计算每个时间点所有动物的标准偏差与平均值之间的变异系数(％CV)来表示)，所有时间点的平均变异系数仅为17.7％。相比之下，Ref.C和Ref.T的％CV值在所有时间点的平均值分别为57.5％和31.1％，这表明该组合物的纳米元件可以提供更可重复的效果。
应当理解，为了清晰起见在不同实施例的背景下描述的本公开的某些特征，也可以在单个实施例中组合提供。相反，为了简洁起见在单个实施例的背景下描述的本公开的各种特征，也可以单独提供，或以任何合适的子组合形式提供，或在本公开的任何其它描述的实施例中以合适的方式提供。在各种实施例的背景下描述的某些特征，除非该实施例在没有这些元素的情况下无法操作，否则不应被视为这些实施例的基本特征。
尽管本公开是为了说明目的而针对各种具体实施例进行描述的，但这些具体公开的实施例不应被视为具有限制性。基于申请人在此处的公开内容，本领域技术人员将想到许多其它替代方案、修改和变化。因此，本公开旨在涵盖所有这些替代方案、修改和变化，并且仅受本公开的精神和范围以及任何落入其含义和等效范围内的变化的限制。
在本公开的描述和权利要求中，动词“包含”“包括”和“具有”及其共轭形式，用于表明动词的对象不一定是主体的特征、成员、步骤、组件、元素或部分的完整列表。然而，可以预期的是，本发明的组合物也基本上由所列举的组分组成，或者由所列举的组分组成，并且本发明的方法也基本上由所列举的工艺步骤组成，或者由所列举的工艺步骤组成。
如本文所用，单数形式“一”“一个”和“所述”包括复数引用，并且表示“至少一个”或“一个或多个”，除非上下文另有明确指示。A和B中的至少一个旨在表示A或B，并且在一些实施例中，可能表示A和B。一种可以单独存在于组合物中或与相同类型的其它材料组合存在的“材料”，可以被称为“(多种)材料”；(多种)WITC、(多种)WITP、(多种)极性载体、(多种)非挥发性液体、(多种)表面活性剂、(多种)活性剂等，分别表示在本方法中可以使用至少一种WITC、至少一种WITP、至少一种极性载体、至少一种非挥发性液体、至少一种表面活性剂、至少一种活性剂等，或者这些成分可以包含在组合物中，或者满足所列举的参数或其合适的范围。
除非另有说明，在供选择的列表的最后两个成员之间使用“和/或”表示选择列表中的一个或多个选项是合适的并且可以进行选择。
除非另有说明，当在本公开中指出本技术实施例的某个特征的范围的上限和下限时，应当理解，在该实施例中，该特征的可能值可以包括所指出的上限和下限以及上限和下限之间的值。
如本文所用，除非另有说明，修饰本技术实施例的特征的条件或关系特性的形容词，如“基本上”“大约”和“约”，应被理解为表示该条件或特性被定义在对于该实施例预期应用的操作可接受的公差范围内，或者在进行测量和/或使用测量仪器所预期的变化范围内。当术语“约”和“大约”在数值之前时，旨在表示±15％，或±10％，或甚至仅±5％，并且在某些情况下表示精确值。此外，除非另有说明，本公开中使用的术语(例如数字)，即使没有这些形容词，也应被解释为具有公差，这些公差可能偏离相关术语的精确含义，但将使本发明或其相关部分能够如本领域技术人员所理解的那样操作和起作用。
虽然本公开是针对某些实施例和通常相关的方法进行描述的，但实施例和方法的改变和排列对于本领域技术人员将是显而易见的。应理解，本公开不限于本文所描述的具体实施例。
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Claims (25)

1.一种组合物用于制备治疗活体受试者或物体的药物的用途，所述药物配置为通过所述受试者或物体的非暴露表面给药，所述组合物包含纳米元件，所述纳米元件包含：
a)核，其包含至少一种水不溶性热塑性化合物(WITC)和与之混溶的非挥发性液体；以及
b)至少一种活性剂，所述活性剂至少部分地位于核中，或当存在直接或间接围绕核的壳时位于围绕核的壳中；
其中，所述纳米元件的每种成分在约20℃的温度下测量的蒸气压为40帕斯卡(Pa)或更低；并且其中所述纳米元件，无论是否存在壳，i)在极性载体中是可分散的；ii)具有1000nm或更小的平均直径DN50。
2.根据权利要求1所述的用途，其中，所述纳米元件还包含至少一种两亲性的壳形成剂(SFA)，所述SFA或每种SFA是WITC混溶性且极性载体不溶性，所述SFA的亲水部分形成直接围绕每个核的第一壳，并且所述壳是可带电的。
3.根据权利要求2所述的用途，其中，所述SFA或每种单独的SFA选自由脂肪胺、脂肪酸、芳基烷基磺酸盐或石油磺酸盐的金属盐及其组合组成的组。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用途，其中，一种或多种活性剂中的至少一种是WITC混溶性且极性载体不溶性，所述活性剂当为非极性时被包含在所述纳米元件的核中，所述活性剂当为两亲性时至少部分地被囊括在所述纳米元件的核中，两亲性活性剂的亲水部分在不存在或存在SFA的情况下形成围绕每个核的第一壳。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的用途，其中，一种或多种活性剂中的至少一种是极性载体可溶性，所述活性剂形成经由所述第一壳锚定到所述纳米元件核的第二壳。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用途，其中，所述WITC或WITC的共混物，和/或具有由其制成的核的所述纳米元件，具有以下至少一种、至少两种或至少三种特性：
i.所述WITC或其共混物，和/或所述纳米元件是极性载体不溶性；
ii.所述WITC或其共混物，和/或所述纳米元件是可生物降解的和/或生物相容的；
iii.所述WITC或其共混物，和/或所述纳米元件各自分别具有在0℃至300℃、20℃至250℃或30℃至180℃之间的第一熔点(Tm)和第二熔点(Tm)中的至少一个，第二Tm低于第一Tm；
iv.所述WITC或其共混物，和/或所述纳米元件各自分别具有在-75℃至300℃、-25℃至200℃或0℃至180℃之间的第一玻璃化转变温度(Tg)、第一软化温度(Ts)、第二玻璃化转变温度(Tg)和第二软化温度(Ts)中的至少一个，第二Tg或Ts低于相应的第一Tg或Ts；
v.所述WITC或每种单独的WITC的分子量在0.6kDa至500kDa、2kDa至300kDa或5kDa至200kDa之间。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用途，其中，所述WITC或每种单独的WITC选自：
(I)选自包括以下聚合物家族的组的聚合物：脂族聚酯、聚羟基链烷酸酯、聚(烯烃二羧酸盐)、聚碳酸酯、脂族-芳族共聚酯、多糖、木质素、其异构体、其共聚物及其组合；以及
(II)选自树脂、树胶和树胶树脂的天然可聚合WITC。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用途，其中，所述活性剂或每种单独的活性剂具有高达500kDa、高达100kDa或高达10kD a的分子量。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用途，其中，所述药物用于治疗活体受试者，所述治疗包括诊断、预防、改善、减轻、延迟或阻止疾病进展和/或治愈有需要的受试者的疾病，所述活性剂选自包括以下的组：镇痛药、麻醉剂、抗成瘾剂、抗菌剂、抗惊厥剂、抗痴呆剂、抗抑郁剂、止吐剂、抗真菌剂、抗痛风剂、抗炎剂、抗偏头痛剂、抗肌无力剂、抗分枝杆菌剂、抗肿瘤剂、抗肥胖剂、抗寄生虫剂、抗帕金森剂、抗精神病剂、抗痉挛剂、抗病毒剂、抗焦虑剂、双相情感障碍治疗剂、血糖调节剂、心血管药剂、中枢神经系统药剂、避孕药剂、牙科和口腔药剂、胃肠道药剂、遗传/酶/蛋白质紊乱治疗剂、泌尿生殖系统药剂、激素类剂、激素抑制剂、免疫药剂、不孕症治疗剂、炎症性肠病治疗剂、代谢性骨病治疗剂、眼科药剂、耳科药剂、呼吸道药剂、性功能障碍治疗剂、骨骼肌松弛剂、睡眠障碍治疗剂和营养补充剂。
10.根据权利要求9所述的用途，其中，所述药物包含有效量的活性剂，所述药物为选自包括固体剂型、半固体剂型和液体剂型的组的药物剂型，所述剂型为即开即用型或在给药时用于制备最终剂型的剂型。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的用途，其中，所述药物用于治疗有需要的物体，所述活性剂选自包括以下的组：杀螨剂、除藻剂、驱虫剂、抗蛾剂、杀鸟剂、杀菌剂、化学绝育剂、肥料、杀真菌剂、除草剂、杀虫剂、昆虫驱避剂、昆虫信息素、杀软体动物剂、杀线虫剂、硝化抑制剂、杀卵剂、农药、害虫驱避剂、植物生长促进剂、灭鼠剂、杀白蚁剂、杀病毒剂和植物伤口保护剂。
12.根据权利要求11所述的用途，其中，所述药物包含有效量的活性剂，所述药物为选自包括溶液、分散体、乳液或用于制备它们的颗粒、丸剂或粉末的组的农用化学品剂型。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的用途，其中，包含在所述纳米元件的所述核中的所述非挥发性液体选自包括以下的组：单官能或多官能脂族酯、脂肪酯、环状有机酯、萜烯、芳族醇、芳族酯、芳族醚、醛及其组合。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的用途，其中，所述纳米元件的动态粘度被选择为在所述药物给药后的预定起始时间和/或期望的时间段内从所述纳米元件中释放所述活性剂。
15.根据权利要求14所述的用途，其中，所述纳米元件的动态粘度为107mPa·s或更低、5×106mPa·s或更低、106mPa·s或更低、5×105mPa·s或更低、105mPa·s或更低、5×104mPa·s或更低、104mPa·s或更低、5×103mPa·s或更低或103mPa·s或更低，所述纳米元件任选地具有在20℃至80℃之间的至少一个温度和10s-1的剪切速率下测量的1mPa·s或更高的动态粘度。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的用途，其中，所述纳米元件的每种成分具有在约20℃的温度下测量的20Pa或更低、5Pa或更低或1Pa或更低的蒸气压，所述纳米元件的所述核是无孔的。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的用途，其中，在水存在下并在室温下测量时，所述纳米元件具有正电荷或负电荷，并具有5mV或更高、20mV或更高或40mV或更高的绝对值；所述纳米元件电荷的绝对值任选地为100mV或更低。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的用途，其中，所述纳米元件可分散在其中的所述极性载体包含选自由水、二醇、甘油、甲酰胺、乙腈及其组合组成的组的至少一种极性液体。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的用途，其中，所述组合物除纳米元件外还包含液体形式的极性载体，所述液体包含以下至少一种：i)作为乳化剂或助溶剂的表面活性剂；以及ii)pH调节剂。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的用途，其中，所述纳米元件的平均直径DN50为200nm或更小、100nm或更小或50nm或更小；所述纳米元件任选地具有至少5nm的DN50。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的用途，其中，所述WITC或每种WITC具有在0.6kDa至500kDa、2kDa至300kDa或5kDa至200kDa之间的分子量。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的用途，其中，所述活性剂或每一种活性剂、至少一种活性剂是极性载体不溶性且WITC混溶性活性剂，且至少部分地位于所述纳米元件的所述核中。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的用途，其中，所述纳米元件基本上不含挥发性有机化合物(VOC)，所述纳米元件任选地含有按所述纳米元件重量计小于0.2wt.％、小于0.1wt.％、小于0.05wt.％或小于0.02wt.％的VOC或其共混物。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的用途，其中，一种或多种活性剂中的至少一种从所述纳米元件中在至少十二小时的延长时间段内释放，由此所述药物是关于所述活性剂的缓释药物。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的用途，其中，所述纳米元件通过包括以下步骤的方法制备：
a)提供至少一种WITC，其中：
i.所述WITC或其共混物具有300℃或更低的第一熔点(Tm)、第一软化温度(Ts)和第一玻璃化转变温度(Tg)中的至少一个；并且
ii.所述WITC或其共混物具有任选高于107mPa·s的第一粘度，所述粘度在20℃至80℃之间的至少一个温度和10s-1的剪切速率下测量；
b)将至少一种WITC与非挥发性液体以及存在时的可选地SFA混合，所述混合在等于或高于WITC的第一Tm、Ts和Tg中至少一个的混合温度下进行，由此形成任选地包括与之混溶的SFA的增塑的WITC的均匀混合物，所述增塑混合物具有低于相应第一Tm、Ts或Tg的第二Tm、Ts或Tg，以及低于第一粘度的第二粘度，所述第一和第二粘度中的至少一个在20℃至80℃之间的至少一个温度和10s-1的剪切速率下测量为107mPa·s或更低；
c)将极性载体与步骤b)中包含至少WITC的增塑混合物组合；以及
d)通过在等于或高于增塑WITC的第二Tm、Ts和Tg中至少一个的剪切温度下施加剪切力对步骤c)的组合进行纳米尺寸化，从而获得纳米悬浮液，由此包含至少一种包括增塑WITC的核以及任选地围绕所述核的包含至少SFA亲水部分的第一壳的纳米元件分散在所述极性载体中；
其中在所述WITC中可混溶且在所述极性载体中不溶的每种活性剂在步骤b中与所述WITC结合；和/或
其中，在步骤c)或步骤d)中添加可溶于所述极性载体的每种活性剂，前提是所述SFA和/或两亲性活性剂在步骤b)中存在以形成第一壳，极性载体可溶性活性剂间接围绕所述纳米元件的所述核并通过所述第一壳锚定其上而形成第二壳。
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