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TWI842610B - 奈米材料的組合及其在磁場-誘發的電刺激上的方法與醫藥品用途 - Google Patents

奈米材料的組合及其在磁場-誘發的電刺激上的方法與醫藥品用途 Download PDF

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TWI842610B
TWI842610B TW112130503A TW112130503A TWI842610B TW I842610 B TWI842610 B TW I842610B TW 112130503 A TW112130503 A TW 112130503A TW 112130503 A TW112130503 A TW 112130503A TW I842610 B TWI842610 B TW I842610B
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江柏翰
鄭兆鈞
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國立陽明交通大學
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Abstract

為了開發可無線操作的電刺激方式，本發明揭示一種奈米材料的組合，其含有：一用於接觸細胞的壓電奈米粒子，其被綴合以一專一性結合分子對中的一第一分子；以及一磁性奈米碟，其被綴合以該專一性結合分子對中的一第二分子，該第二分子會與該第一分子結合而使得該磁性奈米碟可貼附至該壓電奈米粒子上，其中，當該磁性奈米碟被施加磁場時會將磁能轉換成機械能並將該機械能施加於該壓電奈米粒子上，該壓電奈米粒子會將該機械能轉換成電能並對該細胞進行電刺激。本發明亦揭示該組合可被用於磁場-誘發的電刺激。

Description

奈米材料的組合及其在磁場-誘發的電刺激上的 方法與醫藥品用途
本發明是有關於一種含有壓電奈米粒子與磁性奈米碟的組合。本發明亦有關於該組合在磁場-誘發的電刺激上的應用。
電刺激(electrical stimulation)不僅可用於治療各種神經與肌肉相關疾病或病況[例如，脊髓損傷(spinal cord injury)、肌肉萎縮(muscular dystrophy)、肌肉萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis)、多系統萎縮症(multiple system atrophy)、慢性疼痛(chronic pain)、精神分裂症(schizophrenia)、巴金森氏症(Parkinson’s diseases)、阿茲海默氏症(Alzheimer’s disease)、亨丁頓舞蹈症(Huntington’s disease)、癲癇(epilepsy)、憂鬱症(depression)，以及躁鬱症(bipolar disorder)]，還被廣泛地應用於諸如腸胃道失調(gastrointestinal disorders)(Payne S.C.et al.(2019),Nat. Rev.Gastroenterol.Hepatol.,16：89-105)與癌症(Das R.et al.(2021),Front.Bioeng.Biotechnol.,9：795300)等各種不同的疾病。
然而，臨床上用來進行電刺激的電極通常為有線且體積較大而在操作上較為不便，在透過外科手術植入體內時還存在有感染的風險，植入後也可能會因日常活動而產生位移。因此，本領域的相關研究人員致力於開發無須透過外科手術且可無線操作的電刺激方式。
在Kozielski K.L.et al.(2021),Sci.Adv.,7：eabc4189中揭示了一種用於無線深層腦部刺激(wireless deep brain stimulation)之可注射的奈米電極(injectable nanoelectrode)，其是由塗覆以壓電材料(piezoelectric material)BaTiO3之磁致伸縮的CoFe2O4奈米粒子(magnetostrictive CoFe2O4 nanoparticle)所形成之核-殼(core-shell)結構的粒子。該奈米電極經由活體外與活體內試驗而被證實能夠於磁場施用下經由磁電作用(magnetoelectric effect)來輸出電訊號並調控神經細胞活性(neuronal activity)。
然而，此種核-殼結構的奈米電極在製備上需將壓電材料塗覆於磁致伸縮的奈米粒子上而較為困難，且由於磁致伸縮所產生的機械力較小，在使用時通常需要較高頻率與較高振幅的磁場。
發明概要
於本發明中，申請人發現，將分別綴合有一專一性結合分子對(specific binding molecule pair)中的一第一分子[亦即中性親和素(neutravidin)]與第二分子[亦即生物素(biotin)]的壓電奈米粒子(piezoelectric nanoparticle)與磁性奈米碟(magnetic nanodisc)依序投予神經細胞並施加磁場，磁性奈米碟可將磁能(magnetic energy)轉換成機械能(mechanical energy)[亦即產生扭矩(torque)]並將該機械能施加於壓電奈米粒子上，且壓電奈米粒子可將該機械能轉換成電能(electrical energy)並對神經細胞進行電刺激而將其活化。就申請人所知，迄今尚未有研究報導將兩種奈米材料組合使用來進行電刺激。
於是，在第一個方面，本發明提供一種用於對細胞進行磁場-誘發的電刺激(magnetic field-induced electric stimulation)之組合，其包含有：一用於接觸細胞的壓電奈米粒子，其被綴合以一專一性結合分子對中的一第一分子；以及一磁性奈米碟，其被綴合以該專一性結合分子對中的一第二分子，該第二分子會與該第一分子結合而使得該磁性奈米碟可貼附至該壓電奈米粒子上， 其中，當該磁性奈米碟被施加磁場時會將磁能轉換成機械能並將該機械能施加於該壓電奈米粒子上，該壓電奈米粒子會將該機械能轉換成電能並對該細胞進行電刺激。
在第二個方面，本發明提供一種如上所述的組合供應用於製備一用於在一個體上進行磁場-誘發的電刺激之醫藥品的用途。較佳地，該磁場-誘發的電刺激包括在該醫藥品投予給該個體後對該個體所進行的磁場施加。
在第三個方面，本發明提供一種用於在活體外或在一個體中對細胞進行磁場-誘發的電刺激的方法，其包括：令一壓電奈米粒子與一細胞接觸，該壓電奈米粒子被綴合以一專一性結合分子對中的一第一分子；提供一磁性奈米碟，其被綴合以該專一性結合分子對中的一第二分子，該第二分子會與該第一分子結合而使得該磁性奈米碟可貼附至該壓電奈米粒子上；以及對該磁性奈米碟施加磁場，而使得該磁性奈米碟會將磁能轉換成機械能並將該機械能施加於該壓電奈米粒子上，該壓電奈米粒子會將該機械能轉換成電能並對該細胞進行電刺激。
本發明的上述以及其它目的、特徵與優點，在參照以下的詳細說明與較佳實施例和隨文檢附的圖式後，將變得明顯，其中：圖1顯示實施例1中藉由發射掃描式電子顯微鏡所觀察到之在初代海馬迴神經細胞上的n-BTO與b-MND；圖2顯示實施例1中藉由螢光顯微鏡所觀察到之在初代海馬迴神經細胞上的n-BTO與b-MND；圖3顯示實施例2的各組的螢光強度(%)隨著時間的變化，其中磁場是在第50至100秒之間作用；圖4顯示在實施例3的小鼠注射側與未注射側的杏仁核中表現c-Fos的細胞密度；圖5顯示實施例4A中不同粒徑的n-BTO在與b-MND250組合使用下所測得的最高螢光強度(%)；以及圖6顯示實施例4B中不同粒徑的n-BTO在與不同直徑的b-MND組合使用下所測得的最高螢光強度(%)。
發明的詳細說明
要被瞭解的是：若有任何一件前案刊物在此被引述，該前案刊物不構成一個下述承認：在台灣或任何其他國家之中，該前案刊物形成本技藝中的常見一般知識之一部分。
為了這本說明書之目的，將被清楚地瞭解的是：文字“包含有(comprising)”意指“包含但不限於”，以及文字“包括(comprises)”具有一對應的意義。
除非另外有所定義，在本文中所使用的所有技術性與科學術語具有熟悉本發明所屬技藝的人士所共同瞭解的意義。一熟悉本技藝者會認知到許多與那些被描述於本文中者相似或等效的方法和材料，它們可被用於實施本發明。當然，本發明決不受到所描述的方法和材料之限制。
本發明提供一種用於對細胞進行磁場-誘發的電刺激(magnetic field-induced electric stimulation)之組合，其包含有：一用於接觸細胞的壓電奈米粒子(piezoelectric nanoparticle)，其被綴合以一專一性結合分子對(specific binding molecule pair)中的一第一分子；以及一磁性奈米碟(magnetic nanodisc)，其被綴合以該專一性結合分子對中的一第二分子，該第二分子會與該第一分子結合而使得該磁性奈米碟可貼附至該壓電奈米粒子上，其中，當該磁性奈米碟被施加磁場時會將磁能(magnetic energy)轉換成機械能(mechanical energy)並將該機械能施加於該壓電奈米粒子上，該壓電奈米粒子會將該機械能轉換成電能(electrical energy)並對該細胞進行電刺激。
如本文中所使用的，術語“磁場-誘發的電刺激(magnetic field-induced electric stimulation)”與“磁電刺激(magnetoelectric stimulation)”可被交替地使用，意指在磁場作用下產生電能並導入至標的細胞中。適用於本發明的標的細胞沒有特別限制，而可涵蓋習知任何用於生理活性調節或疾病治療[例如，調節神經活性；促進神經或肌肉再生，諸如修復脊髓損傷(spinal cord injury)、肌肉萎縮(muscular dystrophy)、肌肉萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis)與多系統萎縮症(multiple system atrophy)；緩解疼痛，諸如慢性疼痛(chronic pain)；改善神經疾病，諸如精神分裂症(schizophrenia)、巴金森氏症(Parkinson’s diseases)、阿茲海默氏症(Alzheimer’s disease)、亨丁頓舞蹈症(Huntington's disease)、癲癇(epilepsy)、憂鬱症(depression)與躁鬱症(bipolar disorder)；以及改善腸胃道失調，諸如肥胖、胃食道逆流(gastroesophageal reflux)與發炎性腸病(inflammatory bowel disease,IBD)]之針對不同部位的電刺激技術(例如，腦部的電刺激、脊髓的電刺激、肌肉的電刺激、周邊神經的電刺激、腸胃道的電刺激、癌症或腫瘤的電刺激、骨細胞的電刺激等)所應用之各種系統、器官或組織中的細胞，並被預期可達致相同的效用。
較佳地，該細胞是選自於由下列所構成之群組：神經細胞、癌細胞、骨細胞(osteocyte)、血管內皮細胞(vascular endothelial cell)、肌肉細胞、腹膜間皮細胞(peritoneal mesothelial cell)，以及它們的組合。在本發明的一個較佳具體例中，該細胞是神經細胞。
適用於本發明的壓電奈米粒子沒有特別限制，而可包括各種商業上可購得的產品，亦可藉由熟習此項技藝者所詳知且慣用的技術而被製備。在此方面，可以參照，例如，Jordan T.et al.(2020),ACS Appl.Nano Mater.,3：2636-2646、Orudzhev F.et al.(2020),Sensors,20：6736、Fan C.H.et al.(2023),ACS Nano.,17：9140-9154，以及Marino A.et al.(2015),ACS Nano.,9：7678-7689。
較佳地，該壓電奈米粒子是選自於由下列所構成之群組：BaTiO3奈米粒子、MoS2奈米粒子、KNbO3奈米粒子、LiNbO3奈米粒子、BiFeO3奈米粒子、Pb(Zr,Ti)O3奈米粒子，以及它們的組合。在本發明的一個較佳具體例中，該壓電奈米粒子是BaTiO3奈米粒子。
較佳地，該壓電奈米粒子具有一範圍落在50nm至500nm內的粒徑，更佳地，50nm至200nm。在本發明的一個較佳具 體例中，該壓電奈米粒子的粒徑是50nm。在本發明的另一個較佳具體例中，該壓電奈米粒子的粒徑是100nm。
適用於本發明的磁性奈米碟沒有特別限制，而可包括各種商業上可購得的產品，亦可藉由熟習此項技藝者所詳知且慣用的技術而被製備。在此方面，可以參照，例如，Su C.L.et al.(2022),Commun.Biol.,5：1166以及Gregurec D.et al.(2020),ACS Nano.,14：8036-8045。
較佳地，該磁性奈米碟是選自於由下列所構成之群組：Fe3O4奈米碟、γ-Fe2O3奈米碟、CoFe2O4奈米碟、Co1.2Fe1.8O4奈米碟、Ni(OH)2奈米碟，以及它們的組合。在本發明的一個較佳具體例中，該磁性奈米碟是Fe3O4奈米碟。
較佳地，該磁性奈米碟具有一範圍落在150nm至250nm內的直徑。在本發明的一個較佳具體例中，該磁性奈米碟的直徑是250nm。在本發明的另一個較佳具體例中，該磁性奈米碟的直徑是200nm。
較佳地，該壓電奈米粒子的粒徑與該磁性奈米碟的直徑之比例是落在1：2.5至1：5的範圍內。
依據本發明，該壓電奈米粒子與該磁性奈米碟可具有一範圍落在1：0.02至1：10內的重量比，較佳地，1：0.1至1：10，更佳地，1：0.1至1：1。在本發明的一個較佳具體例中，該壓電奈 米粒子與該磁性奈米碟的重量比是1：0.1。在本發明的另一個較佳具體例中，該壓電奈米粒子與該磁性奈米碟的重量比是1：1。
如本文中所使用的，術語“專一性結合分子對(specific binding molecule pair)”意指兩種能夠專一性結合至彼此的分子(亦即第一分子與第二分子)，這包括，但不限於：中性親和素(neutravidin)與生物素(biotin)、親和素(avidin)與生物素、抗原與抗體、配位子與受體、DNA與DNA、DNA與DNA結合蛋白，以及點擊化學反應物(click chemistry reactants)。在本發明的一個較佳具體例中，該第一分子是中性親和素，以及該第二分子是生物素。
依據本發明，該壓電奈米粒子可被進一步綴合以一選自於由下列所構成之群組中的分子以提高對該細胞的親和力：細胞-特異性抗體、細胞親和性分子(cell-affinitive molecule)，以及它們的組合。
適用於本發明的細胞-特異性抗體包括，但不限於：神經細胞-特異性抗體，例如抗-A2B5抗體與抗-Thy1抗體；以及癌細胞-特異性抗體，例如抗-CD146抗體、抗-IL-6抗體與抗-EGFR抗體。
適用於本發明的細胞親和性分子包括，但不限於：甲氧基聚乙二醇(mPEG)-矽烷[methoxy polyethylene glycol (mPEG)-silane]、聚乙二醇(PEG)-NH2[polyethylene glycol(PEG)-NH2]、PEG-COOH、順丁烯二酸酐-alt-1-十八烯(maleic anhydride-alt-1-octadecene,PMAO)、PMAO-PEG，以及聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)。
依據本發明，該綴合(conjugation)可藉由熟習此項技藝者所詳知且慣用的技術來進行。較佳地，該綴合是藉由該壓電奈米粒子以及該壓電奈米粒子的官能基化(functionalization)來進行。更佳地，該官能基化是選自於由下列所構成之群組：甲氧基聚乙二醇(methoxy polyethylene glycol,mPEG)官能基化、聚(順丁烯二酸酐-alt-1-十八烯)[poly(maleic anhydride-alt-1-octadecene,PMAO]官能基化，以及它們的組合。在本發明的一個較佳具體例中，該官能基化是mPEG官能基化。在本發明的另一個較佳具體例中，該官能基化是PMAO官能基化。
可瞭解到的是，有關綴合的條件會進一步隨著所使用的專一性結合分子對與官能基化的種類等因素而被變動，以便達致最佳的綴合效果。而這些操作條件的選擇是熟習此項技藝者能例行性地自行決定的。
如本文中所使用的，術語“組合(combination)”意指將兩種以上的活性成分合併使用以供共投予(co-administering)給一細胞或一個體。換言之，該等活性成分可被合併為一單一劑型 (single dosage form)或者以分開的劑型(separate dosage forms)來同時地(simultaneously)投予。另擇地，該等活性成分亦可以分開的劑型而被交替地(alternately)或依序地(sequentially)投予，且彼此間隔一段預定時間。較佳地，該預定時間的長度可視需求來進行調整。在本發明的一個較佳具體例中，該壓電奈米粒子與該磁性奈米碟是被依序投予給該個體。
如本文中所使用的，術語“投予”以及“投藥(administration)”可被交換地使用，並且意指藉由任何合適的途徑來對一個體導入(introducing)、提供(providing)或遞送(delivering)一預定的成分以執行其預期的效用。
如本文中所使用的，術語“個體(subject)”意指任何感興趣的哺乳類動物，諸如人(humans)、猴子(monkeys)、牛(cows)、綿羊(sheep)、馬(horses)、豬(pigs)、山羊(goats)、狗(dogs)、貓(cats)、小鼠(mice)，以及大鼠(rats)。
本發明亦提供一種如上所述的組合供應用於製備一用於在一個體上進行磁場-誘發的電刺激之醫藥品的用途。
依據本發明，該磁場-誘發的電刺激包括在該醫藥品投予給該個體後對該個體所進行的磁場施加。
依據本發明，該磁場施加可以採用熟習此項技藝者所詳知且慣用的技術來進行。在此方面，可以參照，例如，Su C.L.et al.(2022)(同上述)以及Gregurec D.et al.(2020)(同上述)。可瞭解到的是，有關磁場施加的條件會進一步隨著所使用的壓電奈米粒子與磁性奈米碟的種類、大小以及用量比例等因素而被變動，以便該磁性奈米碟可將磁能(magnetic energy)轉換成機械能(mechanical energy)[亦即產生扭矩(torque)]並施加於該壓電奈米粒子上，進而達致最佳的電刺激效果。而這些操作條件的選擇是熟習此項技藝者能例行性地自行決定的。
依據本發明，該磁場可為交變磁場(alternating magnetic field)。
依據本發明，該磁場的振幅可為200mT以下。較佳地，該磁場的振幅是落在1mT至200mT的範圍內，更佳地，25mT至100mT。依據本發明，該磁場的頻率可為140Hz以下。較佳地，該磁場的頻率是落在1Hz至140Hz的範圍內，更佳地，5Hz至20Hz。在本發明的一個較佳具體例中，該磁場的振幅是50mT，而磁場的頻率是10Hz。
依據本發明，該醫藥品可呈一適合於非經腸道投藥(parenteral administration)之劑型(dosage form)。
依據本發明，該醫藥品可進一步包含有一被廣泛地使用於藥物製造技術之藥學上可接受的載劑(pharmaceutically acceptable carrier)。例如，該藥學上可接受的載劑可包含一或多 種選自於下列的試劑：溶劑(solvent)、緩衝液(buffer)、乳化劑(emulsifier)、懸浮劑(suspending agent)、分解劑(decomposer)、崩解劑(disintegrating agent)、分散劑(dispersing agent)、黏結劑(binding agent)、賦形劑(excipient)、安定劑(stabilizing agent)、螯合劑(chelating agent)、稀釋劑(diluent)、膠凝劑(gelling agent)、防腐劑(preservative)、潤濕劑(wetting agent)、潤滑劑(lubricant)、吸收延遲劑(absorption delaying agent)、脂質體(liposome)以及類似之物。有關這些試劑的選用與數量是落在熟習此項技術之人士的專業素養與例行技術範疇內。
依據本發明，該醫藥品可利用熟習此技藝者所詳知的技術而被製造成一適合於非經腸道投藥的劑型[包括注射品(injection)，例如，無菌的水性溶液(sterile aqueous solution)或分散液(dispersion)]，且以一選自於由下列所構成的群組中的途徑來投藥：腹膜內注射(intraperitoneal injection)、胸膜內注射(intrapleural injection)、肌肉內注射(intramuscular injection)、靜脈內注射(intravenous injection)、動脈內注射(intraarterial injection)、關節內注射(intraarticular injection)、滑液內注射(intrasynovial injection)、椎管內注射(intrathecal injection)、顱內注射(intracranial injection)、表 皮內注射(intraepidermal injection)、皮下注射(subcutaneous injection)、皮內注射(intradermal injection)、病灶內注射(intralesional injection)、以及舌下投藥(sublingual administration)。
此外，本發明亦提供一種用於在活體外或在一個體中對細胞進行磁場-誘發的電刺激的方法，其包括：令一壓電奈米粒子與一細胞接觸，該壓電奈米粒子被綴合以一專一性結合分子對中的一第一分子；提供一磁性奈米碟，其被綴合以該專一性結合分子對中的一第二分子，該第二分子會與該第一分子結合而使得該磁性奈米碟可貼附至該壓電奈米粒子上；以及對該磁性奈米碟施加磁場，而使得該磁性奈米碟會將磁能轉換成機械能並將該機械能施加於該壓電奈米粒子上，該壓電奈米粒子會將該機械能轉換成電能並對該細胞進行電刺激。
依據本發明，該細胞、該壓電奈米粒子、該磁性奈米碟、該專一性結合分子對以及該磁場皆是如上面所述者。
較佳實施例之詳細說明
本發明將就下面的實施例來做進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅是供例示說明用，而不應被解釋為本發明的實施上的限制。
實施例 一般實驗材料： 1. BaTiO3壓電奈米粒子(piezoelectric nanoparticle)(以下簡稱為BTO)：
在下面實驗中所使用之具有不同粒徑(亦即50nm、100nm、200nm、300nm以及500nm)的BTO皆是購自於US Research Nanomaterials,Inc.。
2. Fe3O4磁性奈米碟(Fe3O4 magnetic nanodisc)(以下簡稱為MND)：
在下面實驗中所使用之具有不同直徑(亦即150nm、200nm以及250nm)的MND皆是參照在Su C.L.et al.(2022),Commun.Biol.,5：1166以及Gregurec D.et al.(2020),ACS Nano.,14：8036-8045當中所述的方法來進行合成。簡言之，先將0.273g FeCl3．6H2O(Sigma-Aldrich)、10mL 99.5%乙醇、0.6-1mL水(針對150nm、200nm以及250nm的直徑分別使用1mL、0.8mL與0.6mL水)以及0.8g無水醋酸鈉(anhydrous sodium acetate)(Sigma-Aldrich)混合並於180℃下加熱歷時18小時以合成無磁性的赤鐵礦奈米碟(non-magnetic hematite nanodisc)，接著將1mg赤鐵礦奈米碟混合以20mL三辛胺(tri-octylamine)(Acros Organics)與1g油酸(oleic acid)(Sigma-Aldrich)並於一含有H2(5%)與N2(95%)的氛圍下加熱至370℃歷時25分鐘以進行還原反應(reduction)，藉此而得到MND。
3.實驗動物：
在下面實驗中所使用之懷孕的Sprague-Dawley(SD)大鼠以及雄性C57BL/6小鼠(8至12週大，體重約為20至30g)皆是購自於樂斯科生物科技股份有限公司(BioLasco Taiwan Co.,Ltd)。所有的實驗動物被飼養於光照與黑暗各為12小時下，而且水分與飼料被充分地供給。有關實驗動物的一切實驗程序是由國立陽明交通大學(National Yang Ming Chiao Tung University,NYCU)的實驗動物照護及使用委員會(Institutional Animal Care and Use Committee,IACUC)所認可，並依據NYCU的實驗動物照護及使用規範(Guide for the Care and Use of Laboratory Animals)來進行。
4.初代海馬迴神經細胞(primary hippocampal neuron)的來源與培養：
在下面實驗中所使用之初代海馬迴神經細胞是參照在Su C.L.et al.(2022)(同上述)當中所述的方法從懷孕的SD大鼠產出之幼鼠(1-3天大)的海馬迴(hippocampus)中所分離出。所分離出的初代海馬迴神經細胞在活體外是以神經基礎培養基(neurobasal medium)(10888-022,Gibco)[添加有B27補充劑(17504-044,Gibco)以及GlutaMAX(35050-061,Gibco)]來進行培養(37℃、5% CO2)。在活體外培養的第3天在神經基礎培養基中添加4μM 5-氟-2’-去氧尿苷(5-fluoro-2’-deoxyuridine)(Sigma-Aldrich)以抑制神經膠細胞(glial cell)的生成。下面的實驗都是在活體外培養的第5至14天內進行。
一般實驗方法： 1.磁場處理(magnetic field treatment)：
在下面實驗中對細胞與實驗動物所進行的磁場處理皆是參照在Su C.L.et al.(2022)(同上述)當中所述的方法並分別藉由下列條件來進行：使用一個銅線線圈[匝數(turns)為2000，線規(wire gauge)為18 AWG，電阻(resistance)為7Ω，電感(inductance)為60mH]以3A的交流電來對標的細胞施加1次振幅(amplitude)為50mT且頻率(frequency)為10Hz的磁場[亦即交變磁場(alternating magnetic field)](作用歷時50秒，前後休息50秒)；以及使用四個銅線線圈[匝數皆為500，線規皆為12 AWG，電阻為1.02至1.55Ω，電感為22至31.6mH]以10A的交流電來對標的實驗動物施加10次振幅為50mT且頻率為10Hz的磁場(每次作用歷時30秒，休息30秒)。
2.鈣離子流入(calcium influx)的量測：
在下面實驗中所進行之鈣離子流入的量測是參照在Su C.L.et al.(2022)(同上述)當中所述的方法在螢光顯微鏡(SS-1000-00,Scientifica)下拍攝Fluo-4鈣離子螢光訊號並依據Gregurec D.et al.(2020)(同上述)當中所述的方法轉換為螢光強度(fluorescence intensity)(%)(亦即△F/F0)來進行。
3.統計學分析(statistical analysis)：
在下面的實施例中，實驗數據是以“平均值(mean)±標準差(standard deviation,SD)”來表示。各組實驗數據之間的差異是藉由使用威爾克森符號秩檢定(Wilcoxon signed rank test)、威爾克森秩和檢定(Wilcoxon rank-sum test)、雙因子變異數分析(two-way analysis of variance,two-way ANOVA)合併塔基事後檢定(Tukey’s post hoc test)或克拉斯卡-瓦立斯檢定(Kruskal-Wallis test)合併杜納事後檢定(Dunn’s post hoc test)來進行評估。
實施例1. 本發明含有BTO與MND的組合的製備與性質分析 A、製備綴合有中性親和素的BTO(neutravidin-conjugated BTO)(以下簡稱為n-BTO)：
首先，將20mg甲氧基聚乙二醇(mPEG)-矽烷[methoxy polyethylene glycol(mPEG)-silane](平均分子量為30,000g/mol，PSB-2014，Creative PEGWorks)配於9mL 95% 乙醇中，繼而加入10mg上面“一般實驗材料”的第1項當中所得到之粒徑為100nm的BTO，並進行音波處理(sonication)歷時2小時。接著，以8500rpm對所得到的混合物進行離心歷時10分鐘並移除上澄液，繼而以ddH2O來對所得到的沉澱物進行洗滌3次，藉此而得到mPEG-官能基化的BTO(mPEG-functionalized BTO)。
再者，將200μL 2mg/mL中性親和素(Thermo Scientific)與200μL Alexa Fluor 488染劑(Thermo Scientific)混合歷時2小時，接著加入10mg mPEG-官能基化的BTO並於4℃下進行反應歷時2小時。然後以8300-8500rpm來對所得到的混合物進行離心歷時3分鐘並移除上澄液，繼而以ddH2O來對所得到的沉澱物進行洗滌3次，藉此而得到帶有Alexa Fluor 488染劑之n-BTO。
B、製備綴合有生物素的MND(biotin-conjugated MND)(以下簡稱為b-MND)
首先，將聚(順丁烯二酸酐-alt-1-十八烯)[poly(maleic anhydride-alt-1-octadecene,PMAO](平均分子量為30,000-50,000g/mol，419117，Sigma-Aldrich)溶解於1mL氯仿(chloroform)中，繼而加入1mg上面“一般實驗材料”的第2項當中所得到之直徑為250nm的MND，並進行音波處理歷時1小時。接著，對所得到的混合物進行真空乾燥過夜，繼而加入25% TAE 緩衝液(Biomate)並於80℃下進行音波處理歷時3小時，然後以8500rpm進行離心歷時10分鐘並移除上澄液，繼而以ddH2O來對所得到的沉澱物進行洗滌3次，藉此而得到PMAO-官能基化的MND(PMAO-functionalized MND)。
再者，將100μL 30μM生物素(MXBIOS100,Sigma-Aldrich)與10μL Alexa Fluor 594染劑(Thermo Scientific)混合歷時2小時，接著加入10mg PMAO-官能基化的MND並於4℃下進行反應歷時2小時。然後以8300-8500rpm來對所得到的混合物進行離心歷時3分鐘並移除上澄液，繼而以ddH2O來對所得到的沉澱物進行洗滌3次，藉此而得到帶有Alexa Fluor 594染劑之b-MND。
C、使用n-BTO與b-MND來處理細胞：
首先，將初代海馬迴神經細胞以一為7.5×104細胞/井的數量接種於含有1mL的神經基礎培養基的24-井培養盤中，並在培養箱(37℃、5% CO2)中進行培養歷時至少5天。接著，對細胞處理以70μg/井帶有Alexa Fluor 488染劑之n-BTO以及70μg/井帶有Alexa Fluor 594染劑之b-MND，並在培養箱(37℃、5% CO2)中進行培養歷時15分鐘。
接著，將所得到的細胞培養物以PBS予以洗滌3次，繼而添加適量之一含有3%戊二醛(glutaraldehyde)、2%三聚甲醛 (paraformaldehyde)以及0.1M二甲砷酸(cacodylate)的溶液來予以固定(fixation)。之後使用一場發射掃描式電子顯微鏡(Field Emission Scanning Electron Microscope,FE-SEM)(SU8220,Hitachi)並分別在2,500與5,000倍的放大倍率下進行觀察以及拍照。所得到的結果被顯示於圖1中。由圖1可見，n-BTO貼附於初代海馬迴神經細胞的細胞膜上，且b-MND貼附於n-BTO之上。而屬於負電分子的mPEG被認為可促進n-BTO貼附於初代海馬迴神經細胞的細胞膜上。
此外，使用一螢光顯微鏡(SS-1000-00,Scientifica)並使用470nm的激發波長(excitation wavelength)且在一為40倍的放大倍率下來進行觀察以及拍照，並使用HCImage軟體分析紅色螢光相對於綠色螢光的螢光共振能量轉移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)比率。所得到的結果被顯示於圖2中。由圖2可見，在海馬迴神經細胞上可觀察到由帶有Alexa Fluor 488染劑的BTO所激發出的綠色螢光，以及進一步由帶有Alexa Fluor 594染劑的MND所激發出的紅色螢光，並且所得到的FRET比率約為1.5，這表示：b-MND確實貼附於n-BTO上且這兩者之間的距離[亦即弗斯特半徑(Förster radius)]小於3-6nm。
實施例2. 本發明含有BTO與MND的組合在磁場-誘發的電刺激(magnetic field-induced electric stimulation)上的效用評估
在本實施例中，本發明含有BTO與MND的組合在磁場作用下的電刺激[又被稱為磁電刺激(magnetoelectric stimulation)]效用是藉由使用Fluo-4 Ca2+ Imaging Kit(Invitrogen)並依據製造商的操作指南分析細胞的鈣離子流入情形[對應於細胞膜上的鈣離子通道(calcium channel)的活化情形]來進行評估。而為了避免評估結果受到機械敏感的(mechanosensitive)陽離子通道瞬態受體電位陽離子通道(transient receptor potential cation channel,TRPC)之影響，TRPC的拮抗劑(antagonist)SKF-96365被使用。
A、製備n-BTO：
大體上參照上面實施例1的第A項來製備n-BTO，不同之處在於：不使用Alexa Fluor 488染劑，而僅使用400μL 2mg/mL中性親和素來與10mg mPEG-官能基化的BTO進行反應。
B、製備b-MND：
大體上參照上面實施例1的第B項來製備b-MND，不同之處在於：不使用Alexa Fluor 594染劑，而僅使用100μL 30μM生物素來與10mg PMAO-官能基化的MND進行反應。
C、電刺激效用的評估：
首先，將初代海馬迴神經細胞以一為7.5×104細胞/井的數量接種於含有500μL的1mM Fluo-4溶液(Invitrogen)的24-井培養盤中，並在培養箱(37℃、5% CO2)中進行培養歷時15至30分鐘，繼而使用Tyrode氏溶液(Tyrode’s solution)(含有50mM SKF-96365、125mM NaCl、2mM KCl、2mM MgCl2、2mM CaCl2、25mM HEPES以及51mM D-葡萄糖)來對所得到的細胞培養物進行洗滌3次。接著，將細胞培養物分為1個MND對照組、1個MND-BTO對照組以及1個實驗組，對實驗組處理以70μg/井n-BTO(配於500μL Tyrode氏溶液中)，對MND-BTO對照組處理以70μg/井b-MND(配於500μL Tyrode氏溶液中)，而對MND對照組處理以等體積的Tyrode氏溶液。在培養箱(37℃、5% CO2)中進行培養歷時5分鐘之後，使用Tyrode氏溶液對各組的細胞培養物進行洗滌3次。然後對實驗組與MND對照組分別處理以70μg/井b-MND(配於500μL Tyrode氏溶液中)，而對MND-BTO對照組處理以70μg/井n-BTO(配於500μL Tyrode氏溶液中)。在培養箱(37℃、5% CO2)中進行培養歷時5分鐘之後，依據上面“一般實驗方法”的第1至2項來對各組進行磁場處理以及鈣離子流入的量測。
所得到的結果被顯示於圖3與中。從圖3中可見，在第50至100秒間所進行的磁場作用下，MND對照組的螢光強度沒有明 顯的變化，這表示：SKF-96365成功地抑制了機械敏感的TRPC作用所導致的鈣離子流入，由此可知，各組的初代海馬迴神經細胞皆不會直接受到MND在磁場下所產生的扭矩(torque)[亦即由磁能(magnetic energy)轉換成機械能(mechanical energy)]之刺激而被活化。與MND對照組相較之下，在磁場作用下實驗組的螢光強度有顯著地提升，並且提升幅度是明顯高於MND-BTO對照組所具者，這表示：本發明組合中的MND在磁場作用下會產生扭矩，亦即將磁能轉換成機械能，並將該機械能施加於BTO上，而BTO會將該機械能轉換成電能(electrical energy)並對海馬迴神經細胞進行電刺激以將其活化。相對地，若將MND與BTO相對於細胞的位置對調(亦即使BTO位於MND與細胞之間)，此效用則會大幅降低。
實施例3. 本發明含有BTO與MND的組合在活體內進行磁場-誘發的電刺激之效用評估
為了評估本發明含有BTO與MND的組合在活體內是否亦能在磁場作用下進行電刺激以活化細胞，下面的實驗被進行且神經活性標記(marker of neural activity)c-Fos之表現情形被用來作為評估指標。
實驗方法：
首先，對雄性C57BL/6小鼠(n=3)進行麻醉並藉由立體定位開顱手術(stereotaxic craniotomy)使用微量注射針 (microinjection syringe)(7803-05,Hamilton)來將上面實驗例2中所得到的n-BTO與b-MND依序注射至小鼠其中一側的杏仁核(amygdala)(AP=-0.8mm；ML=3.05mm；DV=4.4mm，n-BTO與b-MND的劑量分別為20μg/隻與2μg/隻，皆配於PBS中)。在注射之後的第1天，依據上面“一般實驗方法”的第1項來進行磁場處理。在結束磁場處理的90分鐘後，藉由心臟灌流犧牲小鼠並取出牠們的大腦組織以分析杏仁核中c-Fos的表現情形如下。
在室溫下以4%三聚甲醛(paraformaldehyde,PFA)來對小鼠的大腦組織進行固定(fixation)歷時24小時，繼而以石蠟(paraffin)予以包埋(embedding)，然後進行切片處理，藉此而得到具有一厚度為60μm的組織切片(tissue sections)。接著，使用源自於兔子的抗-c-Fos單株抗體(rabbit anti-c-Fos monoclonal antibody)(9F6#2250,Cell signaling)以及源自於山羊的抗-兔子IgG抗體(goat anti-rabbit IgG antibody)(ab150080,Abcam)分別作為一級抗體與二級抗體，並且依據熟習此項技藝者所詳知且慣用的技術來進行免疫螢光染色(immunofluorescence staining)，繼而使用ImageJ軟體來計算小鼠的兩側(包括注射測與未注射測)杏仁核中表現c-Fos的細胞密度。
結果：
圖4顯示在小鼠注射側與未注射側的杏仁核中表現c-Fos的細胞密度。由圖4中可見，注射側的杏仁核中表現c-fos的細胞密度是顯著高於未注射側所具者，甚至達致其200%以上。這個實驗結果顯示：本發明含有BTO與MND的組合能夠在磁場作用下對小鼠杏仁核中的神經細胞進行電刺激並提高神經細胞活性。
實施例4. MND與BTO的大小對於磁場-誘發的電刺激的效用影響之評估 A、BTO的粒徑對於磁場-誘發的電刺激的效用影響之評估： 實驗方法：
首先，大體上參照上面實施例2的第A項來製備n-BTO，不同之處在於：分別使用粒徑為50nm、100nm、200nm、300nm以及500nm的BTO來作為起始材料，藉此而得到不同粒徑之n-BTO(下稱n-BTO50、n-BTO100、n-BTO200、n-BTO300以及n-BTO500)。另外，參照上面實施例2的第B項來製備b-MND(下稱b-MND250)。接著，依據下面表1將該等不同粒徑之n-BTO分別與b-MND組合使用並參照上面實施例2的第C項中針對實驗組所使用的操作步驟與條件來進行效用評估，且紀錄最高螢光強度(亦即最高△F/F0)。
Figure 112130503-A0305-02-0030-1
結果：
圖5顯示不同粒徑的n-BTO在與b-MND250組合使用下所測得的最高螢光強度。從圖5可見，在與b-MND250組合使用下，不同的粒徑之n-BTO可展現出程度不等的電刺激效用，其中n-BTO50、n-BTO100與n-BTO200的效用特別顯著，而n-BTO500的效用則相對較弱。據此，申請人挑選n-BTO50與n-BTO100來進行下面的評估。
B、MND的直徑對於磁場-誘發的電刺激的效用影響之評估： 實驗方法：
首先，大體上參照上面實施例2的第B項來製備b-MND，不同之處在於：分別使用直徑為150nm、200nm以及250nm的MND來作為起始材料，藉此而得到不同直徑之b-MND(下稱b-MND150、b-MND200以及b-MND250)。接著，依據下面表2將該等不同直徑之b-MND分別與n-BTO50或n-BTO100組合使用並參照上面實施例2的第C項中針對實驗組所使用的操作步驟與條件來進行效用評估，且紀錄最高螢光強度。
Figure 112130503-A0305-02-0031-2
結果：
圖6顯示不同粒徑的n-BTO在與不同直徑的b-MND組合使用下所測得的最高螢光強度。從圖6可見，各種組合皆可展現出程度不等的電刺激效用，其中將n-BTO50分別與b-MND250以及b-MND200組合使用以及將n-BTO100與b-MND250組合使用的效用特別顯著，而將n-BTO100與b-MND150組合使用的效用則相對較弱。
從這些實驗結果可知：含有不同粒徑的BTO與不同直徑的MND之組合皆可用於進行磁場-誘發的電刺激，特別是BTO粒徑與MND直徑的比例為1：2.5至1：5的組合。
綜合以上的實驗結果，申請人認為：本發明含有壓電奈米粒子與磁性奈米碟的組合具有被開發為對細胞進行磁場-誘發的電刺激的產品之高潛力。
於本說明書中被引述之所有專利和文獻以其整體被併入本案作為參考資料。若有所衝突時，本案詳細說明(包含界定在內)將佔上風。
雖然本發明已參考上述特定的具體例被描述，明顯地在不背離本發明之範圍和精神之下可作出很多的修改和變化。因此意欲的是，本發明僅受如隨文檢附之申請專利範圍所示者之限制。

Claims (30)

  1. 一種用於對細胞進行磁場-誘發的電刺激(magnetic field-induced electric stimulation)之奈米材料的組合，其包含有：一用於接觸細胞的壓電奈米粒子(piezoelectric nanoparticle)，其被綴合以一專一性結合分子對(specific binding molecule pair)中的一第一分子；以及一磁性奈米碟(magnetic nanodisc)，其被綴合以該專一性結合分子對中的一第二分子，該第二分子會與該第一分子結合而使得該磁性奈米碟可貼附至該壓電奈米粒子上，其中，當該磁性奈米碟被施加磁場時會將磁能(magnetic energy)轉換成機械能(mechanical energy)並將該機械能施加於該壓電奈米粒子上，該壓電奈米粒子會將該機械能轉換成電能(electrical energy)並對該細胞進行電刺激。
  2. 如請求項1的組合，其中該壓電奈米粒子是選自於由下列所構成之群組：BaTiO3奈米粒子、MoS2奈米粒子、KNbO3奈米粒子、LiNbO3奈米粒子、BiFeO3奈米粒子、Pb(Zr,Ti)O3奈米粒子，以及它們的組合。
  3. 如請求項1的組合，其中該磁性奈米碟是選自於由下列所構成之群組：Fe3O4奈米碟、γ-Fe2O3奈米碟、 CoFe2O4奈米碟、Co1.2Fe1.8O4奈米碟、Ni(OH)2奈米碟，以及它們的組合。
  4. 如請求項1的組合，其中該壓電奈米粒子具有一範圍落在50nm至500nm內的粒徑。
  5. 如請求項1的組合，其中該磁性奈米碟具有一範圍落在150nm至250nm內的直徑。
  6. 如請求項1的組合，其中該壓電奈米粒子的粒徑與該磁性奈米碟的直徑之比例是落在1：2.5至1：5的範圍內。
  7. 如請求項1的組合，其中該專一性結合分子對是選自於由下列所構成之群組：中性親和素(neutravidin)與生物素(biotin)、親和素(avidin)與生物素、抗原與抗體、配位子與受體、DNA與DNA、DNA與DNA結合蛋白、點擊化學反應物(click chemistry reactants)，以及它們的組合。
  8. 如請求項1的組合，其中該專一性結合分子的第一分子是中性親和素，以及該專一性結合分子的第二分子是生物素。
  9. 如請求項1的組合，其中該細胞是選自於由下列所構成之群組：神經細胞、癌細胞、骨細胞、血管內皮細胞、肌肉細胞、腹膜間皮細胞，以及它們的組合。
  10. 如請求項9的組合，其中該細胞是神經細胞。
  11. 如請求項1的組合，其中該壓電奈米粒子被進一步綴合以一選自於由下列所構成之群組中的分子以提高對該 細胞的親和力：細胞-特異性抗體、細胞親和性分子，以及它們的組合。
  12. 如請求項1的組合，其中該壓電奈米粒子與該磁性奈米碟是呈分開的劑型或單一的劑型。
  13. 一種如請求項1至12中任一項所述的組合供應用於製備一用於在一個體上進行磁場-誘發的電刺激之醫藥品的用途。
  14. 如請求項13的用途，其中該壓電奈米粒子與該磁性奈米碟是被依序投予給該個體。
  15. 如請求項13的用途，其中該磁場-誘發的電刺激包括在該醫藥品投予給該個體後對該個體所進行的磁場施加。
  16. 如請求項15的用途，其中該磁場的振幅為200mT以下。
  17. 如請求項15的用途，其中該磁場的頻率為140Hz以下。
  18. 一種用於在活體外對細胞進行磁場-誘發的電刺激的方法，其包括：令一壓電奈米粒子與一細胞接觸，該壓電奈米粒子被綴合以一專一性結合分子對中的一第一分子；提供一磁性奈米碟，其被綴合以該專一性結合分子對中的一第二分子，該第二分子會與該第一分子結合而使得該磁性奈米碟可貼附至該壓電奈米粒子上；以及對該磁性奈米碟施加磁場，而使得該磁性奈米碟會將磁能轉換成機械能並將該機械能施加於該壓電奈米粒子上，該壓電奈米粒子會將該機械能轉換成電能並對該細胞進行電刺激。
  19. 如請求項18的方法，其中該壓電奈米粒子是選自於由下列所構成之群組：BaTiO3奈米粒子、MoS2奈米粒子、KNbO3奈米粒子、LiNbO3奈米粒子、BiFeO3奈米粒子、Pb(Zr,Ti)O3奈米粒子，以及它們的組合。
  20. 如請求項18的方法，其中該磁性奈米碟是選自於由下列所構成之群組：Fe3O4奈米碟、γ-Fe2O3奈米碟、CoFe2O4奈米碟、Co1.2Fe1.8O4奈米碟、Ni(OH)2奈米碟，以及它們的組合。
  21. 如請求項18的方法，其中該壓電奈米粒子具有一範圍落在50nm至500nm內的粒徑。
  22. 如請求項18的方法，其中該磁性奈米碟具有一範圍落在150nm至250nm內的直徑。
  23. 如請求項18的方法，其中該壓電奈米粒子的粒徑與該磁性奈米碟的直徑之比例是落在1：2.5至1：5的範圍內。
  24. 如請求項18的方法，其中該專一性結合分子對是選自於由下列所構成之群組：中性親和素與生物素、親和素與生物素、抗原與抗體、配位子與受體、DNA與DNA、DNA與DNA結合蛋白、點擊化學反應物，以及它們的組合。
  25. 如請求項18的方法，其中該專一性結合分子的第一分子是中性親和素，以及該專一性結合分子的第二分子是生物素。
  26. 如請求項18的方法，其中該細胞是選自於由下列所構成之群組：神經細胞、癌細胞、骨細胞、血管內皮細胞、肌肉細胞、腹膜間皮細胞，以及它們的組合。
  27. 如請求項26的方法，其中該細胞是神經細胞。
  28. 如請求項18的方法，其中該壓電奈米粒子被進一步綴合以一選自於由下列所構成之群組中的分子以提高對該細胞的親和力：細胞-特異性抗體、細胞親和性分子，以及它們的組合。
  29. 如請求項18的方法，其中該磁場的振幅為200mT以下。
  30. 如請求項18的方法，其中該磁場的頻率為140Hz以下。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109045475A (zh) * 2018-09-11 2018-12-21 同济大学 用于杀伤肿瘤细胞的振动磁场装置及杀伤肿瘤细胞的方法
US10188731B2 (en) * 2014-08-14 2019-01-29 Ping Liang Methods for killing cancer cells and cellular imaging using magneto-electric nano-particles and external magnetic field
US11628219B2 (en) * 2014-08-14 2023-04-18 Ping Liang System for achieving high-specificity killing of targeted cells and method thereof using magneto-electric nano-particles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10188731B2 (en) * 2014-08-14 2019-01-29 Ping Liang Methods for killing cancer cells and cellular imaging using magneto-electric nano-particles and external magnetic field
US11628219B2 (en) * 2014-08-14 2023-04-18 Ping Liang System for achieving high-specificity killing of targeted cells and method thereof using magneto-electric nano-particles
CN109045475A (zh) * 2018-09-11 2018-12-21 同济大学 用于杀伤肿瘤细胞的振动磁场装置及杀伤肿瘤细胞的方法

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