本发明的领域涉及包含与至少一个化合物缔合的至少一个亚铁磁性或铁磁性氧化铁纳米颗粒的颗粒和它们的医疗或美容用途。
背景技术：
一些新探针的性能依赖于对诸如温度的参数的局部检测。为了实现这一点，已经开发了荧光温度计，它们含有与荧光团缔合的氧化铁纳米颗粒，所述缔合使用了通常避免氧化铁对发光的猝灭的方法(S.K.Mandal等,Langmuir,第21卷,第4175页(2005))。然而，这些纳米颗粒是超顺磁性的并且因此具有弱磁性。它们在生理温度或环境温度下具有不稳定的磁矩。
也已经提出了新的药物递送模式，这是通过使药物与包括磁小体的纳米颗粒缔合以提高药物的功效来实现的(J-B.Sun等,Cancer Letters,第258卷,第109页(2007))。然而，在这种情况下，药物不能以受控方式释放。
技术实现要素：
本发明的一个目的在于颗粒用作探针的用途，特别是体外用途，所述颗粒包含：
与至少一个化合物缔合的至少一个亚铁磁性氧化铁纳米颗粒，其中在对所述颗粒施加物理化学干扰之后所述化合物从所述氧化铁纳米颗粒解离和/或本身发生化学修饰。
更具体来说，本发明的一个目的在于颗粒用作探针的用途，特别是体外用途，所述颗粒包含：
与至少一个化合物缔合的至少一个亚铁磁性或铁磁性氧化铁纳米颗粒，其中所述纳米颗粒优选地不是通过至少一个核酸或至少一个氨基酸与所述化合物结合，其中在对所述颗粒施加物理化学干扰之后，所述化合物从所述氧化铁纳米颗粒解离和/或本身发生化学修饰，其中所述化合物的解离和/或化学修饰不优先造成对它的破坏，其中所述物理化学干扰优先诱导所述纳米颗粒的状态的改变。
根据本发明的颗粒可以包含至少1个、10个、102个、103个、104个、105个、106个、109个、1020个、或1040个氧化铁亚铁磁性或铁磁性纳米颗粒和/或至少1个、10个、102个、103个、104个、105个、106个、109个、1020个、或1040个化合物。
根据本发明的颗粒在与发光物质缔合时在它的使用上不同于通常所述的发光纳米颗粒探针。实际上，它的原始使用模式依赖于检测由于在对所述颗粒施加物理化学干扰之后与所述颗粒缔合的发光物质的解离和/或化学修饰所引起的发光变化。
在一个实施方案中，所述发光与变化小于10-10％、10-5％、10-1％、1％、10％、25％、50％、75％、或90％的至少一种发光特性有关，而所述发光变化与变化大于10-10％、10-5％、10-1％、1％、10％、25％、50％、75％、或90％的至少一种发光特性有关，其中该变化百分比可以作为时间的函数或在所述颗粒的至少两个不同的空间位置之间测量。
根据本发明的颗粒在它与药物化合物缔合时在它的使用上也不同于与药物缔合的纳米颗粒。实际上，它的原始使用模式依赖于在对所述颗粒施加物理化学干扰之后所述药物化合物从所述颗粒的解离。
所述颗粒的体外使用可以对应于在人类或动物的外部发生的该颗粒的任何使用，其不与人类或动物发生任何接触或不在人类或动物的生物体中进行任何施用。
根据本发明的颗粒的体外使用可以对应于在将该颗粒施用或引入到生物体或该生物体的一部分中之前、或在将该颗粒施用或引入到生物体或该生物体的一部分中之后该颗粒从所述生物体或该生物体的一部分离开之后发生的该颗粒的任何使用。优选的是，所述生物体是人类或动物生物体。优选的是，该生物体的一部分是生物物质、DNA、RNA、蛋白质、酶、脂质、组织、细胞、细胞器、血液、或肿瘤。
在本发明的一个实施方案中，所述颗粒的体外使用可以对应于医学治疗，例如诊断或治疗，它局限于生物体的一部分并且不影响整个生物体或影响该生物体或该生物体的细胞的少于90％、50％、25％、10％、5％、1％、或0.1％。所述颗粒的体外使用可以对应于医学治疗，所述医学治疗影响不同于以正常状态存在于生物体中的细胞、组织、器官或生物物质的至少一个细胞(优选地是原核细胞或真核细胞)、组织、器官或至少一种生物物质，例如细胞、组织、或癌器官或诸如细菌或病毒。
在一个实施方案中，使用根据本发明的颗粒作为探针的用途使得有可能检测、测量诸如温度、pH值、化学环境、或辐射的参数。在一些情况下，它然后可以用作诊断工具。
在另一个实施方案中，使用根据本发明的颗粒作为探针的用途使得有可能改变参数，例如细胞的状态或生理状态。在一些情况下，它然后可以用作治疗工具。
根据本发明的颗粒是呈固态、液态、或气态，优选地呈固态的原子、分子的集合体。
在本发明的一个实施方案中，所述颗粒不是或不包含晶性液体或树枝状聚合物。
所述化合物是发光物质和/或药物化合物。
所述发光物质是在它曝露于或已经曝露于光辐射时能够发光的物质。它可以是磷光的或荧光的。
所述药物化合物是用于医疗应用，特别是用于诊断或治疗，特别是用作医疗装置或药物，或者用于美容或生物应用，特别是用于研究目的的化合物。
在本发明的一个实施方案中，NANOF表示亚铁磁性或铁磁性氧化铁纳米颗粒，有时也等同地被表示为纳米颗粒、所述纳米颗粒或氧化铁纳米颗粒。
在此由NANOF表示的根据本发明的亚铁磁性或铁磁性氧化铁纳米颗粒具有以下特性中的至少一种：(i)通常结晶的核心，其中该结晶性的特征可以在于存在至少一个晶面，优选地至少五个晶面，更优选地至少十个晶面，并且它的组成是氧化铁，优选地至少部分地由磁赤铁矿、磁铁矿或磁赤铁矿和磁铁矿的混合物组成，最优选地主要由磁铁矿组成的组合物；(ii)涂层，所述涂层有时也被称作膜，它是生物来源的，由例如脂质和蛋白质构成；或是非生物来源的，其中该涂层可以使得能够在所述化合物与所述NANOF之间进行能量或粒子的转移，使NANOF稳定，使NANOF具有生物相容性，促进NANOF的细胞内化，使NANOF与不同类型的物质偶联，包括发光物质、医学上感兴趣的物质、具有低天然丰度的物质；(iii)通常是亚铁磁性或铁磁性的行为，特别是在生理温度下；(iv)被称作单畴的单磁畴；(v)防止或限制聚集并且可能促进细胞内化的可能的链排列；(vi)在存在或不存在涂层的情况下测量为1nm至1μm、10nm至200nm、20nm至150nm的尺寸；(vii)可能存在电荷，优选地是表面电荷，其中该电荷可以是负电荷，特别是在所述纳米颗粒涂有带负电荷的脂质时，其中该电荷可以随着pH值、涂层的存在或不存在而变化，并且可以促进细胞内化，特别是在它是正电荷或负电荷时；(viii)至少一个金属原子(例如铁原子)以及至少一个其它原子，例如氧原子，其磁矩优选地是反向平行的，从而产生可以是亚铁磁性的特性；或(ix)至少一个金属原子(如例铁原子)以及至少一个其它原子，例如另外的铁原子，其磁矩优选地是平行的，从而产生可以是铁磁性的特性。
在本发明的一个实施方案中，所述氧化铁纳米颗粒是完全亚铁磁性的或完全铁磁性的，但是在一些情况下，可能发生的是，磁矩的取向在纳米颗粒的表面与核心之间不同，例如在考虑核心含有铁并且表面是氧化铁的氧化铁纳米颗粒时。
在本发明的一个实施方案中，在低于所述纳米颗粒的居里温度(Curie temperature)或熔融温度或高于所述纳米颗粒的阻挡温度或在7、6、5、4、8、9、或10的pH值下、或在所述纳米颗粒的各向异性能高于所述纳米颗粒的热能，从而可以产生所述纳米颗粒的热稳定磁矩时，所述氧化铁纳米颗粒是亚铁磁性的或铁磁性的。
在本发明的一些实施方案中，可能发生的是，所述纳米颗粒丧失它的铁磁性或亚铁磁性，例如当它在体内溶解时、当它被内化到细胞或溶酶体中时，特别是在与生理pH值显著不同的pH值下。
NANOF的亚铁磁性或铁磁性行为产生热稳定的磁矩，特别是在生理温度下，并且产生矫顽磁力、剩余磁化强度、饱和磁化强度、磁晶各向异性、在施加交变磁场下产生热的能力，这些中的一种或多种是非零的，优先地是高的。NANOF因此可以具有大于1Oe、10Oe、100Oe、200Oe、500Oe、1000Oe、或10,000Oe的矫顽磁力；大于0.01、0.1、0.2、或0.5的剩余磁化强度与饱和磁化强度之间的比率；大于每克NANOF 0.1emu、1emu、10emu、20emu、50emu、60emu、80emu、90emu、或100emu的饱和磁化强度；或大于每克NANOF 0.01瓦特、0.1瓦特、1瓦特、10瓦特、100瓦特、200瓦特、500瓦特、或1000瓦特的比吸收率(SAR)。矫顽磁力、剩余磁化强度与饱和磁化强度之间的比率、或饱和磁化强度优选地是在高于0.1K、1K、10K、50K、100K、200K、400K、或800K的温度下测量的。SAR优选地是在大于每毫升0.01mg、0.1mg、1mg、5mg、10mg、15mg、20mg、50mg、100mg、或200mg的NANOF浓度下测量的，优选地通过施加具有高于或低于0.1mT、1mT、2mT、5mT、10mT、20mT、50mT、100mT、1000mT、或10000mT的强度和/或高于或低于1Hz、10Hz、或100Hz、1KHz、10KHz、100KHz、1000KHz、或10000KHz的频率的交变磁场来测量。这些磁性特性一般优于通常用于包括医疗应用在内的应用的被称作SPION的超顺磁性氧化铁纳米颗粒的那些。SPION在尺寸上小于NANOF并且具有在生理温度下通常热不稳定的磁矩。NANOF的亚铁磁性或铁磁性行为还可以产生以下特性中的至少一种：(i)NANOF的磁矩与发光物质的偶极子磁矩之间的相互作用，其引起该发光物质的发光的猝灭，这通常比对于SPION更有效；(ii)NANOF的磁矩与辐射(优选地磁场，更优选地交变磁场)之间的耦合，这使得有可能诱导发光变化，这优先地比对于SPION更重要；(iii)可以更容易地通过施加磁场，优选地磁场梯度，更优选地交变磁场梯度来诱导所述化合物或所述颗粒在生物体中移动；或(iv)通过施加磁场，优选地交变磁场来促进所述化合物或颗粒的细胞内化，这可以特别使得所述化合物或所述颗粒能够在细胞内测量所述化合物或所述颗粒的环境的变化或它所暴露的辐射的特性。
说所述NANOF与所述化合物缔合，相当于说所述化合物与所述NANOF缔合。在这种情况下，所述化合物具有以下特性中的至少一种。它可以是：(i)与NANOF结合；(ii)与NANOF相互作用；(iii)整合到NANOF中，特别是在制备所述颗粒期间；(iv)整合到NANOF中；(v)从NANOF获得，特别是当在使用所述颗粒期间它从NANOF脱离时；(vi)并入到NANOF的结晶核心中或吸附到NANOF的结晶核心上；(vii)并入到NANOF中或吸附到覆盖NANOF的涂层上；(viii)处于NANOF的环境中；(ix)与NANOF直接接触，也就是说特别是，在所述化合物与所述NANOF之间没有任何物质；或(x)与NANOF间接接触，也就是说特别是，至少一种物质、聚合物或溶剂位于所述NANOF与所述化合物之间。
在本发明的一个实施方案中，所述位于所述NANOF与所述化合物之间的物质、聚合物或溶剂不是由活生物体合成的，不是蛋白质、脂质、酶、DNA、DNA链、RNA、RNA链、一个或多个核酸、一个或多个氨基酸，不是活性生物物质，或不是链霉亲和素或生物素。在这种情况下，所述NANOF可不通过位于所述NANOF与所述化合物之间的至少一种这样的物质、聚合物或溶剂与所述化合物结合。
在本发明的一个实施方案中，NANOF不是通过至少1个、10个、102个、103个、106个、1010个、1020个、或1040个氨基酸、核酸、DNA链、RNA链、蛋白质、脂质、或酶与所述化合物结合。
在本发明的一个实施方案中，所述位于所述NANOF与所述化合物之间的物质、聚合物、或溶剂可以是由活生物体、蛋白质、脂质、DNA、或RNA产生的至少一个原子，例如碳、或原子的复合物，其中该原子或原子的复合物已经优选地通过化学处理和/或热处理而变性。
在本发明的一个实施方案中，所述位于所述NANOF与所述化合物之间的物质、聚合物或溶剂代表NANOF的质量的少于90％、50％、25％、10％、5％、1％、或0.1％，其中该百分比可以对应于所述物质、聚合物、或溶剂的质量除以NANOF的质量。
在本发明的一个实施方案中，所述位于所述NANOF与所述化合物之间的物质、聚合物、或溶剂在对颗粒施加物理化学干扰之后不变性或不被破坏，或不是造成在对颗粒施加物理化学干扰之后所述化合物从NANOF解离和/或所述化合物的化学修饰的原因。该变性或破坏可能与所述物质、聚合物、或溶剂的活性的丧失或降低相关，例如蛋白质、脂质、酶的活性的丧失或降低、双链DNA向单链DNA的转化、或氨基酸或核酸的复合物丧失至少一个氨基酸或至少一个核酸。
在一个实施方案中，NANOF是造成在对所述颗粒施加物理化学干扰之后所述化合物从所述NANOF解离和/或所述化合物的化学修饰的原因。
在本发明的一个实施方案中，当所述化合物与所述NANOF之间的距离小于10μm、1μm、100nm、10nm、或1nm时，所述化合物与所述NANOF直接接触。
NANOF的环境可以是液体介质、固体介质或气体介质或不同于所述化合物的至少1种、10种、102种、103种、106种、1010种、或1040种物质，优先地一种或多种物质，其在从颗粒的中心或外表面测量的优选地小于1m、1dm、1cm、1mm、1μm、100nm、或10nm的距离上围绕或包括所述颗粒。
NANOF的环境可以是液体介质、固体介质或气体介质或不同于所述化合物的至少1种、10种、102种、103种、106种、1010种、或1040种物质，优先地一种或多种物质，其在从颗粒的中心或外表面测量的优选地大于1m、1dm、1cm、1mm、1μm、100nm、或10nm的距离上围绕或包括所述颗粒。
NANOF的环境可以是液体介质、固体介质或气体介质或不同于所述化合物的至少1种、10种、102种、103种、106种、1010种、或1040种物质，优先地一种或多种物质，其在从颗粒的中心或外表面测量的优选地小于或大于地球直径、或1000km、或1km、或1m、或1dm、或1cm、或1mm、或1μm、或100nm、或10nm的距离上围绕或包括所述颗粒。
根据本发明，当所述化合物与NANOF分离，以于NANOF的环境中而告终时，所述化合物被认为从NANOF解离。
在本发明的一个实施方案中，在没有对所述颗粒施加物理化学干扰时，所述颗粒是失活的或处于失活状态。
在另一个实施方案中，在对所述颗粒施加物理化学干扰时，所述颗粒被活化或处于活化状态。
根据本发明的探针可以含有处于活化状态和/或失活状态的颗粒。
根据本发明，修饰或未修饰的NANOF和/或化合物和/或磁小体可以处于活化状态或失活状态。
物理化学干扰可以使用人造装置，例如MRI施加，或由颗粒的天然环境，例如放射性环境来天然地施加。
所述化合物从NANOF的解离可以通过解离常数KD来表征，该解离常数KD可以等于当颗粒被活化时所测量的与NANOF结合的化合物的浓度除以当颗粒失活时所测量的相同浓度的比率。优选的是，根据本发明的常数KD可以低于1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.05、0.02、0.1、0.05、0.01、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8、或10-9。根据该定义，KD越小，则所述化合物从NANOF的解离越大。
所述化合物与NANOF之间的键或相互作用强度的测量值可以由解离常数KD的值给出。KD越大，则所述化合物与NANOF之间的结合强度越强。
当所述化合物的组成和/或结构发生变化，从而诱导它的特性中的一些，特别是发光特性和/或药理学特性的改变时，所述化合物被认为本身发生化学修饰。
在本发明的一个实施方案中，所述化合物的解离和/或化学修饰不会造成对它的破坏或变性或保留所述化合物。在这种情况下，所述化合物的解离和/或化学修饰不会优先地引发它的变性或整体或部分的破坏、或丧失至少1个、10个、102个、105个、1010个、或1020个原子、或丧失它的重量的至少0.1％、1％、5％、10％、25％、50％、或90％、或丧失它的特性中的至少一种，例如丧失发光特性或药理学特性、或它的发光强度降低大于1％、5％、10％、25％、50％、90％、或丧失它的治疗活性或诊断活性。物理化学干扰优选地是由辐射和/或颗粒、NANOF或化合物的环境的变化所引起的干扰。
对氧化铁NANOF施加的物理化学干扰可以优先选择性地诱导NANOF的状态的改变，而不在化合物中诱导这样的状态改变。当NANOF暴露于诱导NANOF的状态改变，例如移动或温度升高的物理化学干扰时，情况可能如此。物理化学干扰可以在NANOF中比在化合物中诱导更大的状态改变，例如更大的温度变化、更重要的移动、或更重要的特性改变。为了证实状态改变的这种差异，可以对单独的NANOF和单独的化合物施加物理化学干扰并且可以在施加该干扰之后测量单独的NANOF的特性之一的变化并且所述变化比单独的化合物的该相同特性的变化更重要。
物理化学干扰优选地是不会不可逆地改变所述化合物或NANOF的特性，优先地所述化合物的发光特性或治疗特性的干扰。例如优选地避免导致所述化合物或NANOF变性的这样的干扰，所述干扰在于提高温度到超过所述化合物或NANOF的熔融温度或变性温度。优选的是，物理化学干扰是足够适度的以使得在施加该干扰之后所述化合物至少部分地维持它的特性，优先地是发光或治疗性物质的特性。
物理化学干扰优选地是足够适度的干扰，例如颗粒温度的适度升高，优选地低于300℃、200℃、100℃、50℃、20℃、10℃、或1℃，这可能造成少于90％、50％、25％、10％、5％、1％或0.1％的颗粒的质量损失。
辐射可以是波辐射(rayonnement ondulatoire)或粒子辐射、声波辐射、电离辐射、X射线辐射、电磁辐射、由于电场、磁场或电磁场所引起的辐射、或由中子、质子、电子、正电子、α粒子、β、γ、中微子或μ介子所引起的辐射。
所述颗粒的环境可以是液体介质、固体介质或气体介质或在从颗粒的中心或外表面测量的优选地小于以下各项的距离上围绕或包括所述颗粒的至少1种、10种、102种、103种、104种、105种、106种、109种、1020种、或1040种物质：10 000km、1000km、100km、10km、1km、1m、1dm、1cm、1mm、1μm、100nm、或10nm。
根据本发明的颗粒的环境可以是液体介质、固体介质或气体介质或在从颗粒的中心或外表面测量的优选地大于以下各项的距离上围绕或包括所述颗粒的至少1种、10种、102种、103种、104种、105种、106种、109种、1020种、或1040种物质：10 000km、1 000km、100km、10km、1km、1m、1dm、1cm、1mm、1μm、100nm、或10nm。
根据本发明的颗粒的环境可以是液体介质、固体介质或气体介质或在从颗粒的中心或外表面测量的优选地大于或小于以下各项的距离上围绕或包括所述颗粒的至少1种、10种、102种、103种、104种、105种、106种、109种、1020种、或1040种物质：地球直径、或10 000km、或1000km、或100km、或10km、或1km、或1m、或1dm、或1cm、或1mm、或1μm、或100nm、或10nm。
根据本发明的化合物的环境可以是液体介质、固体介质或气体介质或在从所述化合物的中心或外表面测量的优选地大于或小于以下各项的距离上围绕或包括所述化合物的至少1种、10种、102种、103种、104种、105种、106种、109种、1020种、或1040种物质：地球直径、或10 000km、或1000km、或100km、或10km、或1km、或1m、或1dm、或1cm、或1mm、或1μm、或100nm、或10nm。
根据本发明的颗粒的环境可以包括所述颗粒、所述化合物和/或NANOF。
根据本发明的颗粒、化合物或NANOF的环境的物质可以是该环境中所含的原子、分子、聚合物；化学物质或生物物质，优先地是不同于所述化合物或NANOF的物质；DNA、RNA、蛋白质、脂质、酶、或核酸或氨基酸。
根据本发明的颗粒、化合物或NANOF的环境可以是生物环境，也就是说包含至少一种生物物质的环境，所述生物物质诸如细胞、细胞器、DNA、RNA、蛋白质、脂质、氨基酸、或核酸。
根据本发明的颗粒、NANOF或化合物的环境的变化可以是pH值变化，优选地小于或大于14个、13个、12个、11个、10个、9个、8个、7个、6个、5个、4个、3个、2个、1个、或0.1个pH值单位的变化；温度变化，优选地小于或大于500℃、400℃、300℃、200℃、100℃、50℃、25℃、10℃、5℃、1℃、或0.1℃的变化；氧化还原电位的变化，优选地小于或大于1000V、100V、10V、5V、2V、1V、0.1V、或0.01V的变化；粘度的变化，优先地是动态粘度的变化，优先地小于或大于1020Pa.s、1010Pa.s、105Pa.s、103Pa.s、102Pa.s、10Pa.s、10-1Pa.s、10-2Pa.s、10-3Pa.s、10-6Pa.s、10-9Pa.s、或10-20Pa.s的变化；或该环境的化学组成的变化。该环境的化学组成的变化可以对应于该环境中至少一种物质的浓度的变化并且可以优选地小于或大于100M、10M、1M、10-1M、10-2M、10-3M、10-6M、或10-9M。
在本说明书中，我们特别区分了其中所述颗粒是失活的并且没有经历任何物理化学干扰的情况与其中所述颗粒被活化并且经历这样的干扰的情况。
根据本发明的颗粒起作用的条件对应于所述颗粒从失活状态转变成活化状态的条件或反之亦然从活化状态转变成失活状态的条件。
对于根据本发明的颗粒的某些使用模式，与在所述颗粒被活化时相比，在所述颗粒失活时，所述化合物与NANOF具有更强的相互作用。当颗粒的使用涉及化合物从NANOF的解离时，情况可尤其如此。
对于根据本发明的颗粒的其它使用模式，当所述颗粒从失活状态转变成活化状态时，NANOF与所述化合物之间的相互作用可能不变化或甚至增强。当所述颗粒的使用涉及所述化合物的化学修饰时，情况可尤其如此。
示意图示于图1中，其阐明了涉及所述化合物从NANOF的解离或者所述化合物的化学修饰的根据本发明的颗粒的使用。
在本发明的一个实施方案中，亚铁磁性或铁磁性氧化铁纳米颗粒(NANOF)是由趋磁细菌合成的并且不包含源自于所述细菌的任何碳质材料。
在本发明的一个实施方案中，所述NANOF是由活生物体，优选地细菌，更优选地趋磁细菌合成的。
遵循本发明的一个实施方案，NANOF是由趋磁细菌合成的纳米颗粒，所述趋磁细菌特别选自由以下各项组成的组：趋磁螺菌(Magnetospirillum magneticum)AMB-1、球菌(coccus)MC-1、弧菌(vibrios)MV-1、MV-2和MV-4、趋磁螺菌MS-1、格瑞菲斯瓦尔德磁螺菌(Magnetospirillum gryphiswaldense)MSR-1、螺菌属(spirillum)、趋磁螺菌MGT-1以及磁性脱硫弧菌(Desulfovibrio magneticus)RS-1。
由趋磁细菌合成的NANOF是磁小体，特别是如由D.A.Bazylinski等,Nature Reviews Microbiology,第2卷,第217页(2004)所定义的那样。
根据本发明的NANOF可以化学合成或由非趋磁细菌的另外的活生物体合成并且具有与修饰或未修饰的磁小体相同或相似的至少一种特性。
根据本发明的磁小体可以具有与NANOF相同或相似的至少一种特性。
在本发明的一个实施方案中，磁小体呈链的形式，所述链包含2个至1000个磁小体、2个至500个磁小体、2个至250个磁小体、2个至100个磁小体、2个至75个磁小体，通常是4个至20个磁小体，它们优先地由生物来源(例如脂质和蛋白质)或非生物来源的材料维持排列成链。
属于这些链的磁小体通常具有在链伸长的方向上取向的结晶方向、易磁化轴、或场线。该取向尤其使得有可能使磁小体的磁矩稳定。因此，磁小体链具有显著的磁各向异性。当含有至少X个磁小体的几条磁小体链相互作用时，这引起含有至少X+1个磁小体的更长的磁小体链的形成。
根据本发明的磁小体链的长度可以小于或大于1m、1dm、1cm、1mm、100μm、10μm、1μm、600nm、300nm。由于它们的链排列，磁小体不会聚集并且具有本身可以与磁场耦合的稳定的磁矩，从而促进所述探针的发光变化。所述链排列还促进磁小体的细胞内化，这通过施加交变磁场而增强。
在本发明的一个实施方案中，为了确定NANOF或磁小体是否呈链的形式，将几微升的NANOF悬浮液沉积在载体(通常是碳质网)上，并且在电子显微镜下分析NANOF。当NANOF具有在链伸长的方向上取向的结晶轴或方向，特别是至少1个、2个、5个、10个、20个、30个、50个方向时，所述NANOF被认为是排列成链。这样的取向可以意指NANOF的结晶方向与链伸长方向之间的角度小于90°、80°、50°、40°、20°、10°、或5°。没有这种特性的NANOF不被排列成链。
在本发明的一个实施方案中，可以将趋磁细菌培养在培养基中，例如以引用方式并入本文的专利申请WO2011/061259中所述。
在本发明的一个实施方案中，所述趋磁细菌的培养基含有至少一种铁源，例如奎尼酸铁、柠檬酸铁、氯化铁、苹果酸铁、或硫酸亚铁的溶液，特别是0.02μM至2μM、0.02μM至200mM、0.2μM至20mM、2μM至2mM、或20μM至200μM的浓度的溶液以及通常以0.01μM至1M、0.01μM至100mM、0.01μM至10mM、0.01μM至1μM、0.1μM至100μM、或1μM至10μM的浓度添加的一种或多种其它添加剂。这些添加剂优选地选自过渡金属、螯合剂、发光物质、低频率/天然丰度的物质/同位素、具有上述物质中的几种的特性的物质。可以在趋磁细菌的不同生长阶段中的至少一个，例如潜伏期、加速期、指数期、衰亡期或静止期期间将细菌或这些添加剂引入到培养基中和/或可以在低于1000巴、100巴、10巴、1巴、200毫巴或20毫巴的低浓度的氧存在下培养所述细菌和/或所述趋磁细菌的生长培养基的pH值或另外的参数在所述趋磁细菌生长期间维持在恒定或几乎恒定的值，例如通过添加酸性溶液或碱性溶液来实现，所述溶液优选地包含一定浓度的这些添加剂。此外，这些添加剂和细菌生长条件优选地选自使得有可能避免毒性、赋予所述探针的良好的磁性和/或发光特性、允许添加剂掺入到趋磁细菌和/或磁小体中、引起磁小体链的尺寸和/或长度的增加、刺激趋磁细菌生长、使得有可能实现磁小体的足够高的产率，特别是每升培养物大于0.1mg、1mg、10mg、100mg、1g、10g的磁小体的产率、使得有可能获得窄的磁小体尺寸分布，特别是低于60nm、30nm、15nm、10nm、5nm、或1nm的那些。
在本发明的一个实施方案中，发光物质与磁小体的缔合可能通过(或可能不通过)对趋磁细菌进行遗传操纵来获得。
在本发明的一个实施方案中，所述发光物质优选地不是荧光蛋白，例如绿色荧光蛋白或黄色荧光蛋白、荧光酶、荧光氨基酸、荧光核酸、DNA或荧光DNA链、或RNA或荧光RNA链。
本发明的另一个目的是一种用于产生所述颗粒的方法，所述方法包括在发光物质存在下培养趋磁细菌，继而从这些细菌中提取所述磁小体，对它们进行纯化以及对它们进行表征。
本发明的另一个目的是一种用于产生所述颗粒的方法，所述方法包括在不存在发光物质的情况下培养趋磁细菌，继而从这些细菌中提取磁小体，对它们进行纯化，使发光物质与磁小体缔合以及对它们进行表征。
在本发明的一个实施方案中，所述NANOF是修饰的磁小体。
修饰的磁小体优选地是不包含、基本上不包含、或少量地包含有机材料或含碳材料的磁小体，所述材料特别由脂质、蛋白质、DNA、RNA或酶组成，特别可以围绕磁小体的矿物核心。
在本发明的一个实施方案中，矿物不包含碳或包含少于75％、50％、25％、10％、5％、2％、1％、或0.5％的碳。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的修饰的磁小体包含少于100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％、5％、1％、或0.1％的含碳质材料，其中该含碳质材料的百分比可以被定义为修饰的磁小体中所包含的碳原子的数目与修饰的磁小体中所包含的原子总数之间的比率。
修饰的磁小体优选地是主要由矿物核心和可能的涂层组成的纳米晶体，所述涂层不来自所述趋磁细菌。修饰的磁小体可以具有与未修饰的磁小体相同的至少一种特性，例如链排列。
根据本发明的修饰的磁小体的制品优选地是无热原的，并且不包含、或基本上不包含、或少量地包含内毒素或脂多糖。
在本发明的一个实施方案中，修饰的磁小体的制品包含每毫升每毫克、每毫克、或每立方厘米修饰的磁小体或修饰的磁小体的制品少于106、105、104、103、102、10、1、10-1、10-2、10-3、10-4、或10-5EU(内毒素单位)。
在本发明的一个实施方案中，所述颗粒的最大尺寸优选地包括1nm至10μm或10nm至1μm。
在本发明的一个实施方案中，所述颗粒的最大尺寸优选地小于100μm、50μm、10μm、1μm、500nm、250nm、100nm或50nm。
在一个实施方案中，根据本发明的颗粒进一步包含选自由以下各项组成的组的物质：低频率或天然丰度的同位素、过渡金属、以及医学感兴趣的物质。
有利的是，低频率或天然丰度的同位素可以与颗粒缔合以有助于在包含少量或不包含这种同位素(例如在自然界中最低限度存在的铁54、铁57或铁59)的介质中检测所述颗粒。
还有利的是，过渡金属可以与所述颗粒缔合以改进它的磁性特性，特别是有助于检测它的发光变化。
还有利的是，医疗上所关注的物质，例如靶向剂、在医疗操作、治疗、诊断、手术疗程、放射治疗、热疗、MRI、化学治疗期间所使用的物质可以与所述颗粒或化合物缔合，以特别是促进或改进它的使用或医疗功效。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的颗粒可以被封装在隔室中，所述隔室优选地是囊泡，最优选地是脂质囊泡，例如脂质体、巨囊泡或纳米凝胶，以特别是提高所述颗粒的功效或降低所述颗粒的毒性。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的颗粒与不属于所述颗粒的物质缔合、结合或相互作用。这可以使得能够检测该物质或该物质的状态。这还可以使得有可能提高所述颗粒的医疗、治疗、诊断、磁性、发光以及加热特性、或降低毒性风险，这特别是通过防止所述颗粒与生物体之间的直接接触来实现的。
在本发明的一个实施方案中，亚铁磁性或铁磁性氧化铁纳米颗粒(NANOF)是化学合成的。
在本发明的一个实施方案中，所述化合物通过弱键与所述NANOF缔合。当根据本发明的颗粒的使用涉及所述化合物从NANOF的解离和/或NANOF的所述化合物的化学修饰时，优选地遇到这种情况。
弱键优选地是允许在物理化学干扰下所述化合物从所述颗粒解离的键，其中该干扰优先地使得它不显著改变或它以不显著的方式改变NANOF的特性中的至少一种，例如它的尺寸、尺寸分布、亚铁磁性或铁磁性、组成、或晶体结构。
在本发明的一个实施方案中，NANOF的特性的显著改变可以被定义为：(i)NANOF的尺寸增加或减小大于100nm、1μm、或10μm；(ii)NANOF的尺寸分布增加或减小大于100nm、1μm、或10μm；(iii)由于例如NANOF从单畴磁性纳米颗粒转变成多畴磁性纳米颗粒所引起的磁性特性的改变，这可以特别引起NANOF的亚铁磁性或铁磁性的损失；(iv)组成的改变，例如从由氧化铁构成的纳米颗粒转变成仅由铁或氧构成的纳米颗粒；或(v)晶体结构的改变，如从结晶状态的纳米颗粒转变成无定形状态的纳米颗粒，所述结晶状态的特征可以在于在纳米颗粒中存在至少两个晶面，所述无定形状态的特征可以在于在纳米颗粒中不存在晶面。
在本发明的一个实施方案中，NANOF的特性的不显著改变可以被定义为：(i)NANOF的尺寸增加或减小少于100nm、1μm、或10μm；(ii)NANOF的尺寸分布增加或减小少于100nm、1μm、或10μm；(iii)不存在由于例如NANOF从单磁畴纳米颗粒转变成多磁畴纳米颗粒所引起的磁性特性的改变，所述转变可以显著地引起NANOF的亚铁磁性或铁磁性特性的损失；(iv)不存在组成改变，例如从氧化铁组成转变成铁或氧组成；或(v)不存在晶体结构的改变，例如不存在从结晶状态的纳米颗粒向无定形状态的纳米颗粒的转变，所述结晶状态的特征可以在于在纳米颗粒中存在至少两个晶面，所述无定形状态的特征可以在于在纳米颗粒中不存在晶面。
优选的是，根据本发明的弱键是氢键、由于范德华力(Van der Waals force)、伦敦力(London force)、德拜力(Debye force)、分子间力或纳米颗粒间力、或疏水性、亲水性、或静电相互作用所产生的键。
在本发明的一个实施方案中，所述弱键可以与所述化合物吸附到所述NANOF上相关。
在本发明的一个实施方案中，所述弱键可以通过解离常数KD来表征，所述解离常数KD优先地低于1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.05、0.02、0.1、0.05、0.01、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8、或10-9。
在本发明的一个实施方案中，与在所述颗粒被活化时相比，在所述颗粒失活时，所述化合物与所述NANOF之间的键是更强的。当所述颗粒的使用涉及所述化合物从NANOF的解离时，可以特别观察到这种特性。
在本发明的一个实施方案中，所述化合物不是通过强键与NANOF结合的，所述强键诸如共价键、离子键、或防止所述化合物从NANOF解离的键。当所述颗粒的使用涉及所述化合物从NANOF的解离和/或所述化合物的化学修饰时，优先地观察到这种特性。
在本发明的一个实施方案中，所述化合物通过强键与所述NANOF缔合。当所述颗粒的使用涉及所述化合物的化学修饰时，优先地满足这种情况。
强键优选地是防止在物理化学干扰下所述化合物从所述NANOF解离的键，其中该干扰优先地是它不显著地改变NANOF的特性中的至少一种，例如它的尺寸、尺寸分布、亚铁磁性或铁磁性、组成、或晶体结构。
在一个实施方案中，所述强键是不弱的键。
优选的是，根据本发明的强键是共价键、金属键或离子键。
在本发明的一个实施方案中，所述强键可以通过解离常数KD来表征，所述解离常数KD优先地大于1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.05、0.02、0.1、0.05、0.01、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8、或10-9。
在本发明的一个实施方案中，所述颗粒包含发光的化合物。
根据本发明的发光物质具有至少一种发光特性。
发光特性在本文被定义为强度、发光波长、强度、吸收波长、发光寿命、或发光各向异性，它优先地是可测量的。所述发光特性可以归因于发光物质或颗粒。
在本发明的一个实施方案中，所述发光物质具有至少一种发光特性，所述发光特性优选地在所述颗粒的操作条件下变化。
发光变化在本文被定义为至少一种发光特性的变化。它可以归因于发光物质或颗粒并且可以是所述颗粒或发光物质的至少一种发光特性的增加或降低，优选地是增加。
发光特性可以随时间而变化，这取决于颗粒或NANOF的空间位置、在颗粒或NANOF环境变化期间、在施加辐射、发光物质从NANOF的解离和/或发光物质的化学修饰之后。
在本发明的一个实施方案中，发光变化是发光的连续增加。它优先地在优选地长于以下各项的时间段内随时间推移而发生：10-10秒、10-9秒、10-8秒、10-7秒、10-6秒、10-5秒、10-4秒、10-3秒、10-2秒、10-1秒、1秒、2秒、5秒、或10秒、1分钟、2分钟、5分钟、10分钟、30分钟、或45分钟、1小时、2小时、5小时、10小时、或17小时、1天、2天、5天、10天、15天、或30天、1个月、2个月、5个月、或10个月、1年、2年、5年、10年、25年、50年、或100年。它优选地不是可以特别在发光物质的随机相互作用期间发生的连续至少1、10、102、103、106、109、1020、或1040的发光增加和降低。
在本发明的一个实施方案中，发光随时间推移的变化(ΔL)是通过起点处的斜率ΔL/δt来表征的，其中δt表示源自于发光变化开始的持续时间，这优选地是在对所述颗粒施加物理化学干扰之后的头几秒或分钟期间确定的。
发光特性或它的变化可以在颗粒或NANOF周围、颗粒或NANOF的表面处或颗粒或NANOF中，在从颗粒或NANOF的中心所测量的优选地小于1m、1dm、1cm、1mm、1μm、100nm、或10nm的距离上确定。
在本发明的一个实施方案中，发光变化是在使得能够进行发光变化检测的区域，即包含足够数目的颗粒的区域内确定的，所述数目优选地大于1个、10个、100个、103个、104个、105个、106个、107个、108个、109个、1010个、或1011个颗粒或颗粒/单位体积，特别是颗粒/m3、颗粒/cm3、颗粒/mm3、或颗粒/μm3。
在本发明的一个实施方案中，所述发光物质具有至少一种发光特性，所述发光特性是可随时间推移和/或作为颗粒或NANOF的位置的函数而测量的；或经历它的特性中的至少一种的变化，所述变化是可随时间推移和/或作为颗粒或NANOF的位置的函数而测量的。
在本发明的另一个实施方案中，某些参数，例如测量时间、发光物质和NANOF的尺寸和质量、发光物质与NANOF之间的键的类型、或颗粒的环境的特性，例如它的粘度，被优化以允许测量发光物质的发光变化。
在本发明的一个实施方案中，发光物质具有以下特性中的至少一种：(i)小尺寸或小质量，优选地小于NANOF的1/10、1/100、或1/1000，这可以特别使得有可能促进发光物质从NANOF解离和/或它在颗粒的环境中扩散；(ii)负电荷，优选地低于-1mV、-10mV、-20mV、或-50mV；正电荷，优选地大于1mV、10mV、20mV、或50mV；中性电荷，或与NANOF的电荷相反的电荷，这可以特别有利于发光物质与NANOF之间的键合；(iii)发光物质与NANOF之间的键使得它能够在颗粒的操作条件下从NANOF解离；(iv)由至少两个晶面的存在所揭示的结晶性；或(v)在生物介质少量吸收的波长处的非零吸收、或在20nm至2μm或600nm至1200nm的非零吸收。
在本发明的一个实施方案中，优选的发光物质是当颗粒失活时实现最强的发光强度猝灭和/或最小发光寿命的发光物质。
在本发明的一个实施方案中，优选的发光物质是当颗粒失活或活化时使得能够与NANOF进行最重要的能量或粒子转移的发光物质。
在本发明的一个实施方案中，优选的发光物质是使得有可能诱导发光变化的发光物质，所述发光变化：(i)当颗粒从失活状态转变成活化状态时，尽可能大和/或可测量；或(ii)当颗粒暴露于低强度、低能量辐射和/或低幅度的颗粒的环境变化时可测量，所述变化诸如低于106℃、105℃、104℃、103℃、102℃、10℃、5℃、1℃、0.5℃、或0.1℃的温度变化或小于100个、50个、20个、14个、10个、8个、6个、4个、2个、1个、0.5个、0.1个、或0.01个pH值单位的pH值变化。
在本发明的一个实施方案中，与氧化铁纳米颗粒缔合的发光物质的至少一种发光特性不同于单独的所述发光物质的发光特性。与在所述颗粒从失活状态转变成活化状态或从活化状态转变成失活状态时相比，这种差异在所述颗粒失活或活化，优先地失活时是可更容易观测和测量的。
在本发明的一个实施方案中，与单独的发光物质的发光强度相比，与氧化铁纳米颗粒缔合的发光物质的发光强度由氧化铁纳米颗粒猝灭。这种猝灭优选地在所述颗粒失活时被观测到并且是可测量的。
在本发明的一个实施方案中，发光物质的发光强度的猝灭是通过测量与NANOF结合的发光物质的发光强度IL与没有与NANOF结合的单独的发光物质的发光强度INL之间的比率IL/INL来确定的。该比率，特别是IL优选地是在所述颗粒失活时测量的。
在本发明的一个实施方案中，IL和INL是在相同的条件下测量的，特别是关于发光的激发和检测的参数以及在测量期间所使用的发光物质的浓度。
在本发明的一个实施方案中，当IL/INL低于1，优先地低于0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.05、0.02、0.01、0.005、0.001、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8、或10-9时，与NANOF缔合的发光物质的发光强度被猝灭。
在本发明的一个实施方案中，与单独的发光物质的发光寿命相比，与氧化铁纳米颗粒缔合的发光物质的发光寿命被氧化铁纳米颗粒改变、猝灭、或延长，优选地延长。在其中发光寿命由氧化铁纳米颗粒延长的情况下，这是一种不寻常的情况，不同于通常在福斯特转移(transfer)的情况下所遇到的引起寿命缩短的情况。
在本发明的一个实施方案中，发光物质的发光寿命的变化是通过测量与NANOF结合的发光物质的发光寿命TA与没有与NANOF结合的单独的发光物质的发光寿命TL之间的比率TA/TL来确定的。
在本发明的一个实施方案中，TA和TL是在相同的条件下测量的，特别是关于发光的激发和检测的参数以及在测量期间所使用的发光物质的浓度。
在本发明的一个实施方案中，当TA/TL低于1，优先地低于0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.05、0.02、0.01、0.005、0.001、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8、或10-9时，与NANOF结合的发光物质的发光寿命缩短，特别是由于NANOF的存在。
在本发明的一个实施方案中，当TA/TL大于1，优先地大于2、4、8、10、25、50、100、1000、104、105、106、107、108、或109时，与NANOF结合的发光物质的发光寿命延长，特别是由于NANOF的存在。
在本发明的一个实施方案中，当发光物质具有以下特性中的至少一种时，与单独的发光物质相比，与NANOF缔合的发光物质的至少一种发光特性发生变化：i)向NANOF转移或从NANOF接收能量或粒子，该能量或粒子交换可能是福斯特转移或德克斯特转移(Dexter transfer)；(ii)发光物质与NANOF分开的分隔距离优选小于1cm、1μm、500nm、100nm、50nm、25nm、10nm、或5nm，或分隔距离优选地是福斯特距离的不到100倍、100倍、50倍、20倍、10倍、2倍、或1倍，其中所述福斯特距离优选地是0.1nm至50nm、0.5nm至20nm、或1nm至10nm；(iii)用于描述福斯特转移的术语中的供体或接受体的特征；(iv)在NANOF吸收光的一个或多个波长处发射光的能力；(v)在发光物质单独时所测量的寿命或发光强度，其与和NANOF结合的发光物质的寿命或发光强度充分不同以使得所述寿命或发光强度的变化是可测量的；或(vi)单独的发光物质的寿命大于0.5ns、1ns、5ns、10ns、100ns、1μs、10μs、100μs、或1ms。
在本发明的一个实施方案中，当NANOF具有以下特性中的至少一种时，与单独的发光物质相比，与NANOF缔合的发光物质的至少一种发光特性发生变化：(i)在发光物质的发射波长处非零的，优先地显著的吸收、吸收系数、吸收指数、或消光系数，更优选地在10nm至5000nm、20nm至2000nm、或100nm至1500nm是显著的；(ii)在它的核心和/或涂层中含有在发光物质的一个或多个发射波长处吸收的材料；(iii)尺寸大于SPION，大于0.1nm、1nm，优选地大于10nm，更优选地大于20nm，这可以特别使得有可能增加它的吸收、它的吸收系数、它的吸收指数、或它的消光系数，这些可以(可能)随NANOF的尺寸而增加；(iv)亚铁磁性或铁磁性，其也可以增加NANOF的吸收、吸收系数、吸收指数、或消光系数和/或促进NANOF的偶极和/或磁矩与发光物质的偶极和/或磁矩之间的耦合；或(v)良好的结晶性，这可以特别使得能够在NANOF与发光物质之间转移能量、粒子(优先地是电子)。
在本发明的一个实施方案中，当发光物质的发光强度和NANOF的摩尔消光系数以及与它们相关的恢复功能是非零的，优选地最大化时，与单独的发光物质相比，与NANOF缔合的发光物质发生发光强度的猝灭和/或发光寿命的变化。
在本发明的一个实施方案中，与单独的发光物质相比，与NANOF缔合的发光物质的发光强度的猝灭和/或发光寿命的变化是因为在NANOF中或在NANOF的表面处存在氧原子或铁原子。
在本发明的一个实施方案中，当所述颗粒活化或失活时，观察到与单独的发光物质相比，与NANOF缔合的发光物质的发光强度的猝灭和/或发光寿命的变化。另一方面，与在所述颗粒被活化时相比，在所述颗粒失活时，这可以是更明显的。
在本发明的一个实施方案中，发光物质从氧化铁纳米颗粒的解离和/或这种物质的化学修饰与所述发光物质的发光变化有关。这优先地在所述颗粒从失活状态转变成活化状态时发生。
在本发明的一个实施方案中，发光物质从NANOF的解离抑制或减少发光强度的猝灭，从而引起发光强度的增加。
在本发明的一个实施方案中，发光物质从氧化铁纳米颗粒的解离和/或发光物质的化学修饰引起发光物质的发光变化，这是因为：(i)发光物质与NANOF之间的能量或粒子的转移的改变(开始、增加、停止、或减少)；(ii)发光物质与NANOF分开的距离的改变；或(iii)发光物质的化学组成或结构的改变。
在本发明的一个实施方案中，引起发光变化的发光物质从NANOF的解离和/或发光物质的化学修饰是：(i)可逆的，通过涉及发光物质从NANOF解离和/或它的化学修饰，继而返回到在所述颗粒失活时所获得的颗粒的初始状态；(ii)不可逆的，涉及发光物质从NANOF的解离和/或它的化学修饰而发光物质不返回到它的初始状态；(iii)整体的，涉及整个发光物质；(iv)部分的，涉及发光物质的一部分、化学基团、原子；(v)与发光物质或NANOF的移动、平移(translation)、振荡、或振动相关；(vi)与电磁场、发光物质以及NANOF之间的耦合相关；(vii)因为颗粒的环境的变化；或(viii)之后是发光物质或它的一部分扩散到颗粒环境中。
在本发明的一个实施方案中，发光物质从NANOF的解离和/或该物质的化学修饰与局部发光变化有关，所述局部发光变化在当所述发光物质已于从NANOF的中心测量的优选地是NANOF尺寸的不到100倍、10倍、或1倍的距离处扩散时发生。通常在短于100分钟、10分钟、或1分钟的测量时间内测量发光的这种局部变化。
在本发明的一个实施方案中，可以测量与发光物质的解离和/或这种物质的化学修饰相关的至少一个参数，例如解离和/或扩散的发光物质的数量、它们的速度、或扩散和/或解离的时间。然后可能建立ΔL、ΔL/δt以及这些参数中的至少之一之间的关系。
在本发明的一个实施方案中，颗粒的环境的变化与发光物质的发光变化有关。这优先地在所述颗粒从失活状态转变成活化状态时发生。
在本发明的一个实施方案中，颗粒的环境的变化和/或该变化的起点处的斜率可以在使用所述颗粒之前、之后、或期间，优选地在使用所述颗粒期间测量。然后可能建立ΔL、ΔL/δt、以及该环境的变化，例如该环境的pH值、温度、氧化还原电位、或化学组成的变化之间的关系。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明，所述颗粒所暴露的辐射的变化，例如强度、能量、频率、电磁辐射，例如磁场(交变或不交变)、或电离辐射的变化与发光物质的发光变化有关。这优先地在所述颗粒从失活状态转变成活化状态时发生。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明，所述颗粒所暴露的辐射的变化和/或该变化的起点处的斜率可以在使用所述颗粒之前、之后、或期间，优选地在使用所述颗粒期间测量。然后有可能建立ΔL、ΔL/δt、以及该辐射的变化之间的关系。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的探针的发光变化在所述探针与合成或非合成的物质发生相互作用，例如接触或碰撞时发生。这特别可以在所述探针被内化到细胞中期间，特别是通过施加辐射，优选地电离辐射或磁场而发生。
在本发明的一个实施方案中，与氧化铁纳米颗粒缔合的发光物质的发光变化不同于单独的发光物质的发光变化。
在本发明的一个实施方案中，所述发光物质具有至少一种发光特性或经历它的特性中的至少一种的变化，所述发光特性或变化不同于单独的发光物质，即未与根据本发明的颗粒结合或缔合的发光物质。
在本发明的一个实施方案中，对根据本发明的颗粒施加的物理化学干扰诱导发光物质的至少一种发光特性的变化，所述变化不同于由该相同的干扰对单独的发光物质所诱导的变化。举例来说，颗粒环境的温度升高或对颗粒施加交变磁场可以诱导发光物质从NANOF解离和/或发光物质的化学修饰，从而诱导与NANOF缔合的发光物质的发光变化(增加或降低)，所述发光变化不同于暴露于相同的温度升高或相同的交变磁场的没有与NANOF结合的单独的发光物质的发光变化。
在本发明的一个实施方案中，与颗粒缔合的发光物质是发光团、发色团或荧光团。
在本发明的一个实施方案中，对颗粒施加的物理化学干扰诱导发光的增加或降低，所述增加或降低在所述发光物质与NANOF缔合时是在所述发光物质单独而没有与NANOF缔合时的10倍、102倍、103倍、106倍、1010倍、或1020倍或1/10、1/102、1/103、1/106、1/1010、或1/1020。
在本发明的一个实施方案中，对与NANOF缔合的发光物质施加的物理化学干扰诱导发光的增加，而在对单独的没有与NANOF缔合的发光物质施加该相同的干扰时，该相同的干扰诱导发光的降低。
在本发明的一个实施方案中，对与NANOF缔合的发光物质施加的物理化学干扰诱导发光的降低，而在对单独的没有与NANOF缔合的发光物质施加该相同的干扰时，该相同的干扰诱导发光的增加。
在本发明的一个实施方案中，对与NANOF缔合的发光物质施加的物理化学干扰诱导发光的变化，优选地是至少10-10％、10-5％、10-1％、1％、10％、25％、50％、70％、或90％的变化，而在对单独的没有与NANOF缔合的发光物质施加该相同的干扰时，该相同的干扰不诱导发光变化，优先地小于10-10％、10-5％、10-1％、1％、10％、25％、50％、70％、或90％的发光变化。在这种情况下，发光变化的百分比可以被定义为在施加干扰之前和之后所测量的发光之间的比率。
在本发明的一个实施方案中，所述发光物质包含至少一个发光化学原子或基团、发光分子、发光材料、或发光单体或聚合物。
在本发明的一个实施方案中，所述发光物质包含选自由以下各项组成的组的至少一种物质或由所述物质组成：
发光ADN、发光ARN、Alexa fluor、Alexa fluor 350、405、430、488、500、514、532、546、548、555、568、594、610、633、647、660、669、680、700、750或790、ATTO、ATTO 590、594、610、611x、620、633、635、637、647、647N、655、655、665、680、700、725、740、别藻蓝蛋白(APC)、缀合的APC、Cy、APC-Cy7、氨基香豆素、别藻蓝蛋白(APC)、APC-Cy7、吖啶橙、7-AAD、石青、AmCyan1、AcGFP1、Azami-Green、AsRed2、氨基香豆素、别藻蓝蛋白、溴化乙锭、硼-二吡咯亚甲基BODIPY、BODIPY TMR、BODIPY 581/591、BODIPY TR、BODIPY-FL、BODIPY 630/650或650/665、溴化乙锭、发光细胞、钙黄绿素、香豆素、花青苷Cy、Cy 2、Cy3、Cy3B、Cy 3.5、Cy 5、Cy 5.5或Cy 7、Cy3.5、有机染料、cascade blue色霉素A3、cerulean、CyPet、“DyLight Fluor”、DyLight 350、405、488、549、550、594、633、649、650、680、750、755或800、DRAQ5、DAPI、DCFH、DHR、dKeima-Red、Dronpa-Green、DsRed单体、DsRed2(“RFP”)、发光酶、EBFP、EBFP2、ECFP、Emerald、EYFP、E2-Crimson、荧光素、FluoProbe、FluoProbe 594、647H、682、752、782、FluorX、FAM、荧光素FITC、GFPuv、羟基香豆素、hoechst 33342或33258、HcRed1、HyPer、羟基香豆素、Hex、插入发光DNA、碘化丙锭、Indo-1Fluo-3、J-Red、Kusabira-Orange、Katushka(TurboFP635)、荧光素酶、发光脂质、三价镧系元素Ln3+、荧光黄(yellow Lucifer)、丽丝胺罗丹明(Lissamine Rhodamine)B LDS 751、镧系元素(镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥)、megastokes、甲氧基香豆素、光神霉素(mithramycin)、细胞功能标记、mCFP、mKeima-Red、mTFP1(青色)、Midoriishi-Cyan、mCitrine、mBanana、mOrange、mOrange2、mKO、mStrawberry、mRFP1、mCherry、mKate2、mKate(TagFP635)、mPlum、mRaspberry、mNeptune、单氯二胺、甲氧基香豆素、半导体纳米晶体、NBD R-藻红蛋白(PE)、发光蛋白、绿色荧光蛋白、红色荧光蛋白、黄色荧光蛋白、P3、Pacific Blue、Pacific Orange、PE-Cy5、PE-Cy7、PerCP、PhiYFP、PhiYFP-m、红色613、r-藻红蛋白(PE)、罗丹红-x、rox、红色613、罗丹明、罗丹明B、SNARF、SYTOX、SYTOX Blue、SYTOX Green、SYTOX Orange、S65A、S65C、S65L、S65T、抗体标记试剂盒中所含的发光物质，例如“生物素标签”、“荧光标签”、“免疫探针”或“Mix-n-Stain”、发光组织、德克萨斯红(Texas Red)、TOTO-3、TO-PRO-3、TruRed、TRITC X-罗丹明、TOTO-1、TO-PRO-1、TO-PRO:花菁:单体、噻唑橙、TOTO-3、TO-PRO-3、T-Sapphire、TagBFP、TagCFP、TurboGFP、TagGFP、TagGFP2、Topaz、TurboYFP、TurboRFP、tdTomato DsRed-Express2、TagRFP、TurboFP602、TurboFP635、TRITC、Tamara、德克萨斯红、TruRed、Venus、YOYO-1Y66H、Y66F、Y66W、YPet、ZsGreen1、ZsYellow1、以及衍生自上述发光物质或具有与上述发光物质相同的至少一个原子、分子、发光化学基团的物质。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的颗粒与发光物质缔合，所述发光物质具有选自由以下各项组成的组的至少一个化学官能：羧酸、磷酸、磺酸、酯、酰胺、酮、醇、酚、硫醇官能团、胺、醚、硫化物、酸酐、酰基卤、脒、腈、氢过氧化物、亚胺、醛、过氧化物、以及这些官能的酸性、碱性、氧化、还原、中性、或带正电荷或带负电荷的衍生物。
在本发明的一个实施方案中，所述发光物质具有允许与氧化铁纳米颗粒弱结合或强结合的至少一个化学官能，例如羧酸官能。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的颗粒与药物化合物缔合。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的颗粒与药物化合物缔合，所述药物化合物具有选自由以下各项组成的组的至少一个化学官能：羧酸、磷酸、磺酸酯、酰胺、酮、醇、酚、硫醇、胺、醚、硫化物、酸酐、酰基卤、脒、腈、氢过氧化物、亚胺、醛、过氧化物、以及这些官能的酸性、碱性、氧化、还原、中性、或带正电荷或带负电荷的衍生物。
在本发明的一个实施方案中，所述药物化合物具有允许与氧化铁纳米颗粒弱结合或强结合的化学官能，例如羧酸官能。
在本发明的一个实施方案中，所述药物化合物是治疗性物质、诊断剂、造影剂、抗癌剂、抗细菌剂、抗炎剂、疫苗、麻醉剂、镇痛剂、抗生素、抗抑郁剂、抗利尿剂、抗组胺剂、抗高血压剂、退热剂、抗病毒剂、止咳药、抗焦虑药、支气管扩张剂、利尿剂、轻泻剂、精神药物、镇静剂、或血管加压药。
在本发明的一个实施方案中，所述药物化合物含有活性成分和任选的赋形剂。
在本发明的一个实施方案中，所述药物化合物当与颗粒缔合时比在它单独时具有更大的功效和/或更低的毒性。这可能是因为以下事实，即它本身可以受控方式从颗粒解离并且被活化，例如当它已经到达生物体或生物体的所期望的部位，例如肿瘤或肿瘤细胞时。
在本发明的一个实施方案中，对颗粒施加的物理化学干扰引起药物化合物从氧化铁纳米颗粒解离。
在一个实施方案中，药物化合物从纳米颗粒的解离是通过施加物理化学干扰来控制的。这特别可以使得有可能提高治疗性治疗或诊断的功效和/或降低它的毒性。
在本发明的一个实施方案中，通过辐射，优选地电离辐射或磁场，更优选地交变磁场对颗粒施加物理化学干扰。
在本发明的一个实施方案中，所述辐射使得它显著改变NANOF，如本发明中所定义的那样。
在本发明的另一个实施方案中，所述辐射是优选地0.01mT至100T、0.1mT至10T、或1mT至1T的强度的连续磁场。
在本发明的一个实施方案中，所述辐射是交变磁场，所述交变磁场的强度优选地为0.01mT至100T、0.1mT至10T、或1mT至1T，并且优先地包括0.001Hz至1000MHz、0.01Hz至100MHz、0.1Hz至10MHz、1Hz至1MHz、10Hz至500kHz、100Hz至500kHz、1kHz至250kHz、或10kHz至200kHz的频率。
在本发明的一个实施方案中，所述辐射是能量大于10-15戈瑞、10-14戈瑞、10-13戈瑞、10-12戈瑞、10-11戈瑞、10-10戈瑞、10-9戈瑞、10-8戈瑞、10-7戈瑞、10-6戈瑞、10-5戈瑞、10-4戈瑞、10-3戈瑞、10-2戈瑞、10-1戈瑞、1戈瑞、10戈瑞、102戈瑞、103戈瑞、104戈瑞、105戈瑞、106戈瑞、107戈瑞、108戈瑞、109戈瑞、1010戈瑞、1011戈瑞、1012戈瑞、1013戈瑞、1014戈瑞、或1015戈瑞(Gy)的电离辐射。
在本发明的一个实施方案中，所述辐射是能量低于10-15戈瑞、10-14戈瑞、10-13戈瑞、10-12戈瑞、10-11戈瑞、10-10戈瑞、10-9戈瑞、10-8戈瑞、10-7戈瑞、10-6戈瑞、10-5戈瑞、10-4戈瑞、10-3戈瑞、10-2戈瑞、10-1戈瑞、1戈瑞、10戈瑞、102戈瑞、103戈瑞、104戈瑞、105戈瑞、106戈瑞、107戈瑞、108戈瑞、109戈瑞、1010戈瑞、1011戈瑞、1012戈瑞、1013戈瑞、1014戈瑞、或1015戈瑞(Gy)的电离辐射。
在本发明的一个实施方案中，对根据本发明的颗粒施加的物理化学干扰归因于颗粒的环境的变化或与颗粒的环境的变化相关。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明对颗粒施加的物理化学干扰或颗粒的环境的变化是该环境或该环境中所包含的至少一种物质的小于14个、13个、12个、11个、10个、9个、8个、7个、6个、5个、4个、3个、2个、1个、0.5个、0.2个、0.1个、0.01个、0.005个、0.001个、10-4个、10-5个、10-6个、10-7个、10-8个、10-9个、10-10个、10-11个、10-12个、或10-13个pH值单位的pH值变化。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明对颗粒施加的物理化学干扰或颗粒的环境的变化是该环境或该环境中所包含的至少一种物质的大于14个、13个、12个、11个、10个、9个、8个、7个、6个、5个、4个、3个、2个、1个、0.5个、0.2个、0.1个、0.01个、0.005个、0.001个、10-4个、10-5个、10-6个、10-7个、10-8个、10-9个、10-10个、10-11个、10-12个、或10-13个pH值单位的pH值变化。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明对颗粒施加的物理化学干扰或颗粒的环境的变化是该环境或该环境中所包含的至少一种物质的小于1010℃、109℃、108℃、107℃、106℃、105℃、104℃、103℃、500℃、250℃、150℃、100℃、50℃、40℃、20℃、30℃、10℃、5℃、1℃、0.1℃、0.01℃、0.001℃、10-4℃、10-5℃、10-6℃、10-7℃、10-8℃、10-9℃、10-10℃、10-11℃、10-12℃、或10-13℃的温度变化。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明对颗粒施加的物理化学干扰或颗粒的环境的变化是该环境或该环境中所包含的至少一种物质的大于1010℃、109℃、108℃、107℃、106℃、105℃、104℃、103℃、500℃、250℃、150℃、100℃、50℃、40℃、20℃、30℃、10℃、5℃、1℃、0.1℃、0.01℃、0.001℃、10-4℃、10-5℃、10-6℃、10-7℃、10-8℃、10-9℃、10-10℃、10-11℃、10-12℃、或10-13℃的温度变化。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明对颗粒施加的物理化学干扰或颗粒的环境的变化是该环境或该环境中所包含的至少一种物质的小于103伏特、500伏特、100伏特、10伏特、5伏特、4伏特、3伏特、2伏特、1伏特、0.5伏特、0.4伏特、0.3伏特、0.2伏特、0.1伏特、0.01伏特、0.001伏特、10-4伏特、10-5伏特、10-6伏特、10-7伏特、10-8伏特、10-9伏特、10-10伏特、10-11伏特、10-12伏特、或10-13伏特的标准电位变化。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明对颗粒施加的物理化学干扰或颗粒的环境的变化是该环境或该环境中所包含的至少一种物质的小于103伏特、500伏特、100伏特、10伏特、5伏特、4伏特、3伏特、2伏特、1伏特、0.5伏特、0.4伏特、0.3伏特、0.2伏特、0.1伏特、0.01伏特、0.001伏特、10-4伏特、10-5伏特、10-6伏特、10-7伏特、10-8伏特、10-9伏特、10-10伏特、10-11伏特、10-12伏特、或10-13伏特的标准电位变化。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明对颗粒施加的物理化学干扰或颗粒的环境的变化是大于1010、109、108、107、106、105、104、103、500、250、150、100、50、40、20、30、10、5、1、0.1、0.01、0.001、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8、10-9、10-10、10-11、10-12、或10-13摩尔/升、微摩尔/升、纳摩尔/升、摩尔/毫升、微摩尔/毫升、纳摩尔/毫升、摩尔/立方米、摩尔/立方分米、摩尔/立方厘米、或摩尔/立方毫米的该环境的至少一种物质的浓度的变化。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明对颗粒施加的物理化学干扰或颗粒的环境的变化是小于1010、109、108、107、106、105、104、103、500、250、150、100、50、40、20、30、10、5、1、0.1、0.01、0.001、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8、10-9、10-10、10-11、10-12、或10-13摩尔/升、微摩尔/升、纳摩尔/升、摩尔/毫升、微摩尔/毫升、纳摩尔/毫升、摩尔/立方米、摩尔/立方分米、摩尔/立方厘米、或摩尔/立方毫米的该环境的至少一种物质的化学组成的变化。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明对颗粒施加的物理化学干扰或颗粒的环境的变化是该环境中至少1种、2种、3种、4种、5种、10种、25种、50种、100种、500种、103种、104种、105种、106种、107种、108种、109种、或1010种物质的改变，其中该改变可以是化学或结构改变和/或一种或多种物质从该环境出现或消失。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明对颗粒施加的物理化学干扰或颗粒的环境的变化是该环境中少于2种、3种、4种、5种、10种、25种、50种、100种、500种、103种、104种、105种、106种、107种、108种、109种、或1010种物质的化学组成的变化，其中该变化可以是化学或结构改变和/或一种或多种物质在该环境中出现或消失。
在本发明的一个实施方案中，对颗粒施加的物理化学干扰诱导所述颗粒的状态的改变，所述改变可以被定义为：(i)所述颗粒的pH值增加或降低大于或小于14个、13个、12个、11个、10个、9个、8个、7个、6个、5个、4个、3个、2个、1个、0.5个、0.2个、0.1个、0.01个、0.005个、0.001个、10-4个、10-5个、10-6个、10-7个、10-8个、10-9个、10-10个、10-11个、10-12个、或10-13个pH值单位；(ii)所述颗粒的温度升高或降低大于或小于1010℃、109℃、108℃、107℃、106℃、105℃、104℃、103℃、500℃、250℃、150℃、100℃、50℃、40℃、20℃、30℃、10℃、5℃、1℃、0.1℃、0.01℃、0.001℃、10-4℃、10-5℃、10-6℃、10-7℃、10-8℃、10-9℃、10-10℃、10-11℃、10-12℃、或10-13℃；(iii)所述颗粒的电荷增加或减少大于或小于103伏特、500伏特、100伏特、10伏特、5伏特、4伏特、3伏特、2伏特、1伏特、0.5伏特、0.4伏特、0.3伏特、0.2伏特、0.1伏特、0.01伏特、0.001伏特、10-4伏特、10-5伏特、10-6伏特、10-7伏特、10-8伏特、10-9伏特、10-10伏特、10-11伏特、10-12伏特、或10-13伏特；或(iv)所述颗粒中所包含的原子数目增加或减少大于或小于10100个、1050个、1020个、1010个、103个、10个、5个、或1个原子。
本发明还涉及一种用于检测发光变化的体外方法，所述方法包括检测根据本发明的颗粒的发光变化的步骤。
在根据本发明的用于检测发光变化的体外方法的一个实施方案中，在短于1小时、1分钟、或1秒的时间间隔期间测量所述发光变化。
在根据本发明的用于检测发光变化的体外方法的另一个实施方案中，在所述颗粒周围，优选地在从所述颗粒的中心测量的小于1cm3、1mm3、或0.1mm3的距离处，局部测量所述发光变化。
在根据本发明的用于检测发光变化的体外方法的另一个实施方案中，所述发光变化是发光物质的发光的连续增加，优选地持续至少1秒、1分钟、或1小时。
在根据本发明的用于检测发光变化的体外方法的另一个实施方案中，检测到发光物质从NANOF解离。
在本发明的另一个实施方案中，应用根据本发明的用于检测发光变化的方法以检测至少一个生理参数，优选地是氧化铁纳米颗粒的温度、pH值、环境。
在另一个实施方案中，应用根据本发明的用于检测发光变化的方法以检测如上文所定义的辐射。
在根据本发明的用于检测发光变化的体外方法的另一个实施方案中，通过施加如上文所定义的辐射来增加根据本发明的颗粒的发光强度。
在根据本发明的用于检测发光变化的体外方法的另一个实施方案中，通过改变颗粒的环境来增加发光物质的发光强度。
本发明还涉及一种装置，所述装置包括：
-根据本发明的颗粒，其中所述化合物是发光物质，以及
-用于检测发光变化的系统。
优选的是，根据本发明的装置包括与所述颗粒缔合的发光物质，所述发光物质的发光是自发的；以及检测系统，所述检测系统使得有可能测量与所述颗粒缔合的发光物质的发光变化。
还优选的是，根据本发明的装置包括与所述颗粒缔合的发光物质，所述发光物质的发光是通过第一激发源诱导的并且通过检测系统检测，所述检测系统使得有可能测量与所述颗粒缔合的发光物质的发光变化。
第一激发源诱导与所述颗粒缔合的发光物质的发光。它可以是连续操作或通过脉冲操作的单色或多色光源。它优选地产生单光子激发或多光子激发并且以优选地300nm至1500nm的波长发射。它可以是激光器，例如晶体激光器、以1064nm发射的Yag激光器、染料激光器、气体激光器、激光二极管、自由电子激光器或光纤激光器。它也可以是灯，例如卤素灯。所述检测系统是用于检测与所述颗粒缔合的发光物质的发光变化的硬件或硬件组。它可以包括用于选择由所述探针发射的辐射的波长的设备，例如波长的光谱分析仪、光谱仪、光敏传感器(它的电阻随着所捕获的光辐射的强度的变化而变化)(例如光电单元、光伏单元或光致抗蚀剂单元)、闪烁器、光电倍增管、通道倍增器、摄影传感器、用于色散能量分析的检测器、红外辐射检测器、光检测器。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的装置还包括第二激发源，例如辐射源，优选地是电离辐射源、或磁场源，优选地是交变磁场。该第二激发源可以使得有可能诱导与所述颗粒缔合的发光物质的发光变化。
在本发明的另一个实施方案中，根据本发明的装置包括光学组件，所述光学组件含有用于传输光信号的至少一种材料，例如光纤、显微镜、透镜，它可以用于将光从激发源传输到与所述颗粒缔合的发光物质、激发所述发光物质、收集所述发光物质的发光和/或将所述发光物质的发光从发光材料传输到检测系统。
在本发明的另一个实施方案中，根据本发明的装置包括一个或多个检测系统，所述检测系统用于检测根据本发明的颗粒的至少一个参数、低频率/天然丰度的物质/同位素的存在、辐射的特性(例如电磁辐射或电离辐射的频率、强度、能量)、过渡金属、或医学上感兴趣的物质。根据本发明的检测系统可以含有TIMS(固体源热电离质谱仪)或ICP-MS(电感耦合等离子体质谱仪)、放射性同位素检测器(也被称为放射性同位素)(例如核辐射检测仪器)、气体、半导体、无机闪烁、有机液体闪烁或固体有机闪烁检测器、光电倍增管、盖革计数器(Geiger counter)、生理参数探针(例如温度或pH值探针)、或磁场检测探针。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的装置允许根据本发明的颗粒从失活状态转变成活化状态，其中该活化可以特别引起所述发光物质的至少一种发光特性的变化。
在本发明的一个实施方案中，当根据本发明的颗粒被活化时，执行所述装置的活化。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的装置和/或根据本发明的颗粒的活化引起所述颗粒的至少一种发光特性的变化，所述变化是可在不存在第二激发源的情况下测量的并且所述装置不需要包括第二激发源。该情况可以例如在颗粒的环境的变化诱导发光的变化时发生。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的装置和/或根据本发明的颗粒的活化引起所述颗粒的至少一种发光特性的变化，所述变化不能在存在第二激发源的情况下测量并且第二激发源则被包括在所述装置中。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的装置根据以下序列中的至少一个起作用：与颗粒缔合的发光物质的发光(序列1)、与颗粒缔合的发光物质的发光变化(序列2)、以及检测该发光变化(序列3)。通常，这些序列是连续的并且序列3与序列1和/或序列2几乎同时进行，这是因为期望在激发颗粒之后立即测量发光变化以避免发光损失。序列3与序列1和/或序列2相隔的时间可以短于1分钟，优选地短于1秒，最优选地短于百分之一秒。此外可以发生的是，序列1和序列2同时进行，例如在辐射诱导颗粒的发光和发光变化这两者时，或序列1在序列2之后进行。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的颗粒和/或根据本发明的装置可以用于测量所述颗粒的存在和它的空间分布。在这种情况下，可以使用如上文所定义的辐射来增加颗粒的发光并且使其更容易由根据本发明的装置检测。此外，可以使用光学系统来测量颗粒的空间分布，所述光学系统包括光纤，所述光纤在含有根据本发明的颗粒的样品上水平移动。然后有可能建立在给定介质中颗粒的空间发光变化与颗粒分布之间的关系。
本发明还涉及一种药物组合物，所述药物组合物至少包含根据本发明的颗粒，所述颗粒任选地与药学上可接受的媒介物组合。
在根据本发明的药物组合物的一个优选的实施方案中，所述化合物是药物化合物。
根据本发明的另一个方面，根据本发明的颗粒用作药物，特别是用于医学、兽医学或植物应用。
本发明还涉及一种用于治疗个体的包括癌症的疾病的方法，其中向所述个体施用治疗活性量的根据本发明的颗粒。
本发明还涉及一种诊断组合物，所述诊断组合物至少包含根据本发明的颗粒。
在根据本发明的诊断组合物的一个优选的实施方案中，所述化合物是如上文所定义的发光物质。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的颗粒用作诊断剂或活体内探针。
本发明还涉及一种诊断方法，其中向个体施用根据本发明的颗粒。
本发明还涉及一种医疗装置，所述医疗装置至少包括根据本发明的颗粒，其中所述化合物优选地是药物化合物或发光物质。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的医疗装置用于医疗、兽医学或植物应用，特别是用于治疗疾病，例如癌症。
本发明还涉及一种美容组合物，所述美容组合物至少包含根据本发明的颗粒，其中所述化合物是美容活性成分，任选地与美容上可接受的媒介物结合。
根据本发明的另一个方面，根据本发明的颗粒用作美容剂。
根据本发明，所述颗粒可以是医疗装置、药物、美容组合物、治疗性物质、造影剂或诊断剂。
根据本发明的另一个方面，包含发光化合物的根据本发明的颗粒用作探针以检测NANOF、发光物质和/或颗粒环境的发光变化或特性的变化。
在一些实施方案中，所述发光化合物是发光物质。
在本发明的一个实施方案中，包含发光化合物的根据本发明的颗粒用作探针以检测发光物质从NANOF的解离和/或NANOF的化学修饰。
在本发明的一个实施方案中，包含发光化合物的根据本发明的颗粒用作探针以用于检测如本发明所定义的辐射。
在本发明的一个实施方案中，包含与发光化合物缔合的颗粒的根据本发明的探针可以在体内、离体或体外、在医学研究或非医学研究(特别是治疗、诊断)的背景下、和/或在物质(优选地生物物质)的内部、表面或外部使用。
在本发明的一个实施方案中，包含发光化合物的根据本发明的颗粒用作探针以检测不同于正常的特定生理状态，优选地是由疾病或医疗操作所引起的特定生理状态。
根据本发明的一个实施方案，根据本发明的颗粒用作探针以检测不同于受试者在它的正常状态下的生理状态的特定生理状态。该特定生理状态可以由疾病、医疗操作、该生物体暴露于物质或辐射、发热、癌症、免疫系统反应所引起。它也可以是受试者在操作或医疗干预、治疗、诊断、外科手术、活检过程、细胞学穿刺、内窥镜检查、MRI、扫描仪、结肠镜检查、闪烁扫描、PET-SCAN、X射线、化学治疗、热疗(例如磁热疗)期间所达到的任何状态。为此，可以使所述颗粒与生物体相互作用、接触、缔合或向处于特定生理状态的该生物体施用。这可以诱导颗粒的发光的变化，所述变化不同于当身体处于它的正常状态时所观察到的变化并且因此允许检测该特定的生理状态。举例来说，可以将所述颗粒引入到经历热疗治疗的患者的肿瘤中并且所测量的发光变化可能不同于在不存在治疗的情况下所观察到的变化，从而表明所述治疗的活化。
在本发明的一个实施方案中，包含发光化合物的根据本发明的颗粒用作探针以检测颗粒、NANOF或发光物质的缔合、标记、靶向、递送。
根据本发明的一个实施方案，根据本发明的颗粒用于检测物质的标记、靶向、递送。为了进行标记，可以使所述颗粒与该物质缔合。为了靶向物质，可以将所述颗粒运送或引导到该物质，例如通过使所述颗粒与特异性识别该物质的抗体连接或施加朝向该物质方向取向的磁场来实现。为了递送物质，可以使所述颗粒与该物质缔合并且递送到给定的位置。该物质的标记、靶向、递送然后可以从在标记、靶向、递送期间所发生的特征性发光变化来观察。
在本发明的一个实施方案中，包含发光化合物的根据本发明的颗粒用作探针以检测混合物、颗粒从介质中的去除。
本发明还涉及根据本发明的颗粒用作探针以用于检测某些物质从材料、生物体、介质中的去除的用途，特别是在解毒的背景下或用于分离和纯化这些物质。为此，可以使所述颗粒与这些物质连接并且可以使用例如磁场将由此所形成的复合物从材料、生物体、介质中去除。该去除可以从在去除期间发生的特定发光变化来观察。
本发明还涉及根据本发明的颗粒用作探针以用于监测某些物质与材料、生物体、或介质的混合的用途。为此，可以使所述探针与这些物质连接并且可以使用磁场将由此所形成的复合物与材料、生物体、或介质混合。该混合物可以从在混合期间发生的特定发光变化来观察。
在本发明的一个实施方案中，包含发光化合物的根据本发明的颗粒用作探针以检测不同于正常状况的特定状况，例如高水平的污染、放射性、毒性。
根据本发明的一个实施方案，根据本发明的颗粒用作探针以检测不同于正常状况的特定状况，例如由于某些参数，例如放射性、污染、辐射、毒性的水平不同于，优先地高于正常所造成的状况。为此，可以将所述颗粒放置在具有不同水平(优选地高于正常)的这些参数的位置中。这可以诱导发光的变化，所述变化不同于在具有正常水平的这些参数的位置中所观测到的变化，并且因此允许检测这些参数的不同水平，优选地高于正常的水平。
本发明还涉及根据本发明的颗粒用作探针以用于检测转染或磁转染的功效的用途。在这种情况下，可以使DNA或RNA与所述颗粒缔合并且在存在或不存在磁场的情况下转染到细胞中。这些机制的功效可以由在转染或磁转染期间发生的特定发光变化来证实。
本发明还涉及根据本发明的颗粒用作探针以用于检测所述颗粒例如在细胞或细胞器中的内化的用途，其中该内化可以从在该内化期间发生的特定发光变化来观察。
本发明还涉及根据本发明的颗粒用作探针和/或用于检测物质从所述颗粒的解离和/或它的扩散的用途，特别是在施加辐射或所述颗粒的环境的变化之后。该物质的解离和/或它的扩散可以从它(它们)诱导的特定发光变化来突出显示。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的颗粒或发光物质经历发光变化，所述发光变化可以用于检测以下参数中的至少一个：(i)如本发明所定义的颗粒、NANOF或发光物质的环境的变化；(ii)如本发明所定义的辐射；(iii)化合物从NANOF的解离和/或化合物的扩散；或(iv)所述颗粒的分布。为了使得能够进行该检测，可以在发光变化与这些参数中的至少一个之间建立关系，这是通过使用已知的或确定的关系或通过使用使得有可能测量这些参数中的至少一个的至少一个检测系统来实现的。
本发明还涉及包含与至少一个化合物缔合的至少一个亚铁磁性或铁磁性氧化铁纳米颗粒的颗粒，其中在对所述颗粒施加物理化学干扰之后，所述化合物从所述氧化铁纳米颗粒解离和/或本身发生化学修饰，并且所述氧化铁纳米颗粒是由细菌，优选地趋磁细菌合成的，并且不包含源自于所述细菌的有机材料或碳质材料。在这种情况下，所述颗粒可以包含源自于所述细菌的矿物材料。
在本发明的一个实施方案中，当所述颗粒包含少于90％、75％、50％、25％、15％、10％、5％、3％、1％、10-1％、10-2％、10-3％、10-4％、10-10％、或10-20％的源自于活生物体或所述细菌的碳质材料或有机材料时，所述颗粒不包含该碳质材料或有机材料，其中该百分比可以对应于所述颗粒中所包含的源自于活生物体或所述细菌的碳质材料或有机材料的质量除以所述颗粒的总质量。
在本发明的一个实施方案中，当所述颗粒无热原时或当所述颗粒包含低于每毫克颗粒103个、1000个、500个、100个、50个、10个、或5个内毒素单位的内毒素浓度时，所述颗粒不包含源自于活生物体或所述细菌的碳质材料或有机材料。
在本发明的一个实施方案中，当所述颗粒不是源自于遗传修饰的细菌时，所述颗粒不包含源自于所述细菌的任何有机材料或碳质材料，其中所述遗传修饰旨在产生发光物质的合成。
本发明还涉及包含与至少一个发光物质缔合的至少一个亚铁磁性或铁磁性氧化铁纳米颗粒的颗粒，其中在对所述颗粒施加物理化学干扰之后，所述发光物质从所述氧化铁纳米颗粒解离和/或本身发生化学修饰，并且所述发光物质所具有的尺寸是纳米颗粒的尺寸的至多1/100，并且所述发光物质与所述纳米颗粒直接接触，并且所述颗粒不包含源自于活生物体的任何碳质材料或有机材料。
在本发明的一个实施方案中，所述发光物质所具有的尺寸是所述纳米颗粒的尺寸的至多1/2、1/5、1/10、1/102、1/103、1/104、1/105、或1/1010，这可以使得有可能使大量的发光物质与所述纳米颗粒结合或缔合。
在本发明的一个实施方案中，所述发光物质具有小尺寸，优选地小于10nm或1nm、或或小分子量，优先地小于106g/mol、105g/mol、104g/mol、103g/mol、102g/mol、或10g/mol，这可以使得有可能使大量的发光物质与所述纳米颗粒结合或缔合。
在本发明的一个实施方案中，所述发光物质是通过至少一种物质与所述纳米颗粒结合或缔合，所述物质的尺寸小于10nm或1nm、或或分子量小于106g/mol、105g/mol、104g/mol、103g/mol、102g/mol、或10g/mol，这可以使得有可能使大量的发光物质与所述纳米颗粒结合或缔合。
在本发明的一个实施方案中，优选的是，避免使用大于10μm或1μm、100nm、10nm或1nm、或的某些大的结构，例如生物物质、蛋白质、脂质、DNA、RNA、或大分子，例如树枝状聚合物来使所述发光物质与所述纳米颗粒结合或缔合。这种类型的结构一方面会限制可以与纳米颗粒结合或缔合的发光物质的数目，并且另一方面可能在发光物质与纳米颗粒之间产生显著的距离，优先地大于10μm或1μm、100nm或10nm的距离，并且因此干扰探针或颗粒的性能，包括当所述发光物质靠近所述纳米颗粒时所述发光物质的发光的猝灭。
在本发明的一个实施方案中，所述纳米颗粒的表面/体积比高到足以允许所述化合物或发光物质缔合，所述表面/体积比优选地大于10-10nm-1、10-5nm-1、10-3nm-1、10-1nm-1、0.5nm-1、或0.9nm-1。
在本发明的另一个实施方案中，所述纳米颗粒的表面/体积比不太高由此防止所述纳米颗粒丧失它的亚铁磁性或铁磁性，优选地低于103nm-1、102nm-1、10nm-1、1nm-1、0.1nm-1、或0.01nm-1。
在本发明的一个实施方案中，至少2个、5个、10个、102个、103个、104个、105个、或1010个发光物质与所述纳米颗粒或每一个纳米颗粒缔合或结合，优选地平均与每一个纳米颗粒缔合或结合。在一些情况下，平均与每一个纳米颗粒缔合或结合的发光物质的数目可以通过测量当所述颗粒活化或失活时(优先地当所述颗粒被活化时)所测量的、在给定体积中所包含的不与纳米颗粒缔合的发光物质的数目除以当所述颗粒被活化或没有被活化时(优选地当所述颗粒被活化时)所测量的、在相同体积中所包含的不与发光物质缔合的纳米颗粒的数目的比率来估计。
在本发明的一个实施方案中，包含与纳米颗粒缔合或结合的发光物质的颗粒具有如下的SAR、矫顽磁力、剩余磁化强度与饱和磁化强度之间的比率、或饱和磁化强度，它们分别至少等于或等于所述纳米颗粒的SAR、矫顽磁力、剩余磁化强度与饱和磁化强度之间的比率、或饱和磁化强度的10-4倍、10-3倍、10-2倍、10-1倍、1倍、1.001倍、1.01倍、1.2倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、或100倍。
在本发明的一个实施方案中，以下环境中的至少两个可以是等同的：化学环境、颗粒环境、NANOF环境、化合物环境、探针的环境、颗粒的天然环境、放射性环境、生物环境。
附图说明
图1：示出了所述颗粒的制造和使用的示意图。在电离辐射的作用或所述颗粒的环境的改变下，所述化合物从NANOF解离和/或被化学修饰。
实验实施例：
缩写的含义：
在实验实施例的说明中，MC表示从在不存在罗丹明B的情况下生长的非发光趋磁细菌中提取的磁小体链，MCR400和MCR20表示从趋磁细菌中提取的磁小体链，其中所述细菌是在400μM的罗丹明B和20μM的罗丹明B存在下合成的。BNF-DiI和MC-DiI分别表示在DiI(Sigma 42364；1,1'-二-十八烷基-3,3,3',3'-四甲基-吲哚碳菁高氯酸盐)存在下制备的普通BNF-淀粉(Micromod 10-00-102)和呈链状的磁小体。MCR400、BNF-DiI以及MC-DiI的上清液是在使用0.6T钕磁体在悬浮液中吸引各种氧化铁纳米颗粒之后去除的液体。
实施例1：MC和MCR400的合成和特征
根据以下实验方案制备MC和MCR400的悬浮液。趋磁细菌趋磁螺菌(Magnetospirillum magneticum)AMB-1是从ATCC获得的(ATCC 700274)并且将所述细菌在30℃在微厌氧条件下培养在与MSGM培养基(ATCC培养基1653)相比略有改动的液体培养基中。在1升中，这种培养基含有0.68g的磷酸二氢钾、0.85g的丁二酸钠、0.57g的酒石酸钠、0.083g的乙酸钠、225μl的刃天青0.2％、0.17g的硝酸钠、0.04g的L-抗坏血酸、2ml的10mM奎尼酸铁溶液、10ml的Woolf维生素溶液以及5ml的Woolf矿物溶液。为了制备MC悬浮液，不将罗丹明溶液添加到培养基中。为了制备MCR400悬浮液，将100mL的4mM罗丹明B溶液引入细菌的培养基中。为了制备MCR20悬浮液，将5mL的4mM罗丹明B溶液引入细菌的培养基中。使用1M氢氧化钠溶液将培养基的pH值调节到6.85。在静止期期间收集细菌并且使用切向流过滤柱(mPES，500KDa)以950毫升/分钟的流速将细菌浓缩，然后用盐水磷酸盐缓冲溶液(pH 7.4)(137mM NaCl、2.7mMKCl、10mM Na2HPO4、1.76mM KH2PO4)洗涤5次，持续30分钟。通过以4000rpm离心1小时收集细菌，去除上清液并且将细菌在50mMTris-HCl缓冲溶液(pH 7.4)中重悬并且稀释以在600nm获得5的光密度。为了提取磁小体链，在5℃以30W(2秒的脉冲和1秒的脉冲间隔)将该悬浮液超声处理60分钟以使细胞膜裂解，从而从细菌中分离出磁小体链。在超声处理之后，使用钕磁体从细胞碎片中磁力分离磁小体链。去除含有细胞碎片的上清液并且将磁小体链用50mM Tris-HCl缓冲溶液(pH 7.4)磁力洗涤五次并且用水磁力洗涤15次。最终将它们重悬在无菌水中以获得MCR400、MCR20或MC的悬浮液。
通过40μg/mL的铁浓度的MCR400悬浮液的吸收光谱揭示了罗丹明B与MCR400的缔合。该光谱在550nm处显示出肩峰，这在MC的吸收光谱中是不存在的，并且对应于罗丹明B的最大吸收波长。此外，MCR400的悬浮液的上清液在该波长处有少量吸收。这确认了以下事实，即MCR400的悬浮液中罗丹明B的吸收来自与磁小体缔合的罗丹明B。该缔合也可以通过MCR400的荧光发射光谱来揭示。实际上，在405nm处激发的MCR400的悬浮液在569nm处具有最大荧光强度，该波长略低于对应于罗丹明B的最大荧光强度的波长，即576nm。这种差异可以通过罗丹明B与磁小体链的缔合来解释，与罗丹明B相比，所述缔合将略微改变MCR400的发射波长。此外，我们测量的MCR400的红外光谱揭示了MC的特征性变形和振动带的存在(1650cm-1处的酰胺I、1530cm-1处的酰胺II、1050cm-1和1250cm-1处的脂多糖(LPS)或磷脂、580cm-1处的磁赤铁矿)以及罗丹明B的特征性变形和振动带(1700cm-1处的羧酸、1475cm-1和680cm-1处的烯烃、1250cm-1和1175cm-1处的醚、1125cm-1处的胺III)。这些结果因此似乎确认了罗丹明B吸附在磁小体的表面处或与磁小体复合，这可能是因为罗丹明B的羧酸官能。实验还使得有可能确定每一个磁小体上或每一个磁小体中存在的罗丹明B分子的数目。为此，使MCR400处于盐酸(pH值＝2)的存在下以从磁小体释放罗丹明B并且使氧化铁转化成铁(III)离子和铁(II)离子。这样处理的MCR400的荧光光谱表明罗丹明B从磁小体充分释放，这是因为发光峰在582nm(在溶液(pH 2)中游离罗丹明B的发射波长)处而不在568nm(MCR400中与磁小体缔合的罗丹明B的发射波长)处。根据从磁小体释放的罗丹明B的发光强度(约0.56a.u.)，从校准曲线估计罗丹明B浓度是750nmol/L，所述校准曲线表示作为罗丹明B浓度的函数的在溶液(pH值＝2)中单独的罗丹明B的发光变化。在1mL中，因此存在4.6×1014个RhB分子。已知悬浮液中磁小体的浓度是约166μg/mL并且磁小体的质量是6.25×10-16g，我们推导出1mL中磁小体的数目是26.5×1010个磁小体并且MCR400中与磁小体缔合的罗丹明B分子的数目据估计是约178±4个。换句话说，178±4个罗丹明B分子平均与每一个磁小体缔合。
我们从该实施例可以得出结论：
(i)我们已经提出了一种用于产生MCR400的方法。
(ii)我们已经证实了MCR400中罗丹明B与磁小体的缔合。
(iii)MCR400的特征在于与罗丹明B相似的波长的吸收峰以及与罗丹明B相差约7nm-10nm的不同发射波长处的发射峰。
实施例2：MC-Dil和BNF-Dil的合成和特性
分别从MC和BNF-淀粉的悬浮液开始制备MC-DiI和BNF-DiI的悬浮液，所述MC和BNF-淀粉的悬浮液先前通过在5℃以14,000rpm离心30分钟而浓缩到25mg/mL(以氧化铁计)。首先在先前蒸馏的无水乙醇中制备5mg/mL的DiI的原液。然后将5mg氧化铁的MC和BNF-淀粉的悬浮液引入200μL的蒸馏的无水乙醇中，然后与来自原液的2.5mg的DiI混合。在避光下并且在包括5℃至10℃的温度下以30W将混合物超声处理10分钟(脉冲2秒)。将1ml体积的无菌水添加到超声处理的悬浮液中，然后将样品在室温和避光下保持磁力搅拌1小时。随后，在24小时内将该混合物储存在5℃。在避光下在5℃至10℃的温度下以30W将混合物超声处理10分钟(脉冲2秒)。通过在5℃以14,000rpm离心30分钟将MC-DiI和BNF-DiI的悬浮液浓缩，然后用0.5％乙醇洗涤5次并且用无菌水洗涤15次。最终将它们重悬在无菌水中以获得MC-DiI或BNF-DiI的悬浮液。
DiI的吸收光谱在560nm和520nm处具有两个最大值。BNF-DiI在595nm、535nm以及490nm的不同波长处显示出三个吸收峰。BNF-DiI上清液在DiI的吸收波长处不吸收。在530nm处激发的DiI的发射光谱在640nm和591nm处显示出具有最大强度的两个峰。对于吸收光谱，在530nm处激发的BNF-DiI的发射光谱(它的具有最大强度的峰是在670nm和600nm处)与DiI的发射光谱之间观测到光谱偏移。此外，BNF-DiI上清液在DiI的发射波长处没有产生发光强度。在BNF-DiI与DiI之间观测到的吸收和发射光谱偏移表明当DiI与BNF-淀粉缔合时它的改变。BNF-DiI上清液缺乏吸收和发射表明在该上清液中不存在DiI以及在BNF-DiI中DiI与BNF的缔合。
MC-DiI显示出与BNF-DiI相对类似的行为，其中在570nm和520nm处有两个吸收峰，在680nm和600nm处有两个发射峰。对于BNF-DiI，在MC-DiI的吸收峰和发射峰与DiI的吸收峰和发射峰之间观察到的差异表明，当DiI与MC缔合时它的改变。MC-DiI上清液不存在吸收和发射表明在MC-DiI中DiI与MC缔合。
我们从该实施例可以得出结论：
(i)我们提出了一种用于产生BNF-DiI和MC-DiI的方法。
(ii)我们强调了DiI与BNF和MC的缔合。
(iii)BNF-DiI和MC-DiI的特征在于波长不同于DiI的吸收峰和发射峰。
实施例3：使用MCR400作为温度探针。
将在800μL的体积中所含的浓度5μM和pH 7的罗丹明B的溶液在405nm处激发并且使用干热浴在不同温度下加热30分钟。当该溶液的温度从20℃升高到80℃时，对应于罗丹明B的最大发光的波长保持相对不变，而罗丹明B的最大发光强度强烈地降低了73％，这与先前公开的结果(Journal of Luminescence,第27卷,第455页(1982))相一致。将在800μl的体积中所含的250μg/mL氧化铁浓度和pH 7的MCR400悬浮液在405nm处激发并且使用干热水加热浴在不同温度下加热30分钟。在405nm处激发的MCR400在569nm处产生最大发光强度。MCR400的行为不同于罗丹明B的行为。实际上，在20℃至80℃，在569nm处观察到发光峰值的最大值并且MCR400的发光强度急剧地增加了66％。罗丹明B的发光强度最初在罗丹明B与磁小体缔合时将被猝灭并且将在温度升高的作用下随着罗丹明B从磁小体的解离而增加。
通过吸收测量确认罗丹明B通过加热从MCR400解离。将40μg/mL氧化铁浓度的MCR400悬浮液在pH 7下加热0分钟至240分钟的时间段并且在550nm处测量MCR400的上清液的吸收。随时间和加热温度的变化来测量MCR400的上清液的吸收的变化。MCR400悬浮液的加热时间越长或MCR400悬浮液的加热温度越高，则上清液的吸收越大。在20℃，MCR400的上清液的吸收在240分钟内从0增加到约0.004。在60℃，上清液的吸收在240分钟内从约0.01增加到约0.028。在90℃，上清液的吸收在240分钟内从约0.022增加到约0.044。当在不同温度下将MCR400加热240分钟时，MCR400悬浮液的上清液中罗丹明B的浓度从20℃时的20nM增加到90℃时的560nM。
我们从该实施例可以得出结论：
(i)有可能建立MCR400的发光强度变化与MCR400的温度变化之间的关系，并且因此使用MCR400作为温度探针。
(ii)MCR400的发光强度随温度升高而增加，该行为与溶液中游离罗丹明B的行为相反。这特别可以使得有可能区分游离罗丹明B的存在与和磁小体缔合的罗丹明B的存在。
(iii)MCR400发光强度随温度升高而增加，这可以归因于当MCR400被加热时罗丹明B从MCR400解离。
(iv)通过加热从磁小体解离的罗丹明B的量可以通过吸收测量来评价。
实施例4：使用MCR400作为探针以检测辐照
将三种悬浮液维持在pH 7和25℃的温度下，这三种悬浮液含有400μg/mL氧化铁的MCR400、125μM的罗丹明B、或与125μM的罗丹明B混合的400μg/mL氧化铁的MC。用faxitron辐照剂量计(160kV，6.3mA，没有滤波器，67.5Gy/min)对这些悬浮液进行辐照。辐照剂量是0Gy至1350Gy。当对这些悬浮液进行辐照时，单独含有罗丹明B的悬浮液或与MC混合的罗丹明B的上清液在550nm处激发并且在578nm处测量的发光不变或不降低。相反，当对MCR400悬浮液进行辐照时，在550nm处激发并且在576nm处测量的该悬浮液的上清液的发光从在不存在辐照的情况下的250a.u.急剧地增加到在大于250Gy的辐照存在下的600a.u.-950a.u.。这些结果表明在辐照的作用下罗丹明B从MCR400解离。此外，MCR400的上清液和溶液中游离罗丹明B的发射波长在576nm处保持不变，与由MCR400或罗丹明B所接受的辐照剂量无关。这表明溶液中的游离罗丹明B或与磁小体缔合的罗丹明B没有被辐照改变。
我们从该实施例可以得出结论：
(i)有可能建立MCR400的发光变化与辐照变化之间的关系并且因此使用MCR400作为辐照探针。
(ii)MCR400悬浮液的上清液的发光强度随着辐照增加而增加，该行为不同于溶液中游离罗丹明B的行为。这特别可以使得有可能区分游离罗丹明B的存在与和磁小体缔合的罗丹明B的存在。
(iii)在辐照下MCR400上清液的发光增强可以归因于在辐照下罗丹明B从MCR400的解离。
(iv)通过辐照从磁小体解离的罗丹明B的量可以通过发光测量来估计。
实施例5：使用BNF-DiI作为温度探针。
使用干热浴在处于20℃至90℃的各种温度下将浓度5.4μM和pH 7的DiI悬浮液加热30分钟。在530nm处激发的DiI的最大发光强度在20℃与60℃之间增加，然后在60℃与100℃之间降低。当使用干热浴在处于20℃至90℃的温度下加热含有以80μg/mL氧化铁浓度混合在水中的BNF-DiI的悬浮液时，行为不同于使用单独的DiI所观测到的行为。实际上，在530nm处激发的BNF-DiI的最大发光强度在20℃与60℃之间降低，然后在60℃与100℃之间保持几乎稳定。
为了确定BNF-DiI的发光变化是否归因于DiI从BNF的解离，对在20℃至90℃的不同温度下加热0分钟至30分钟的时间段的、含有BNF-DiI或单独的DiI的悬浮液，测量在530nm处激发的BNF-DiI和单独的DiI的上清液的最大发光强度。当在20℃与90℃之间将BNF-DiI加热0分钟至30分钟的时间段时，BNF-DiI的上清液的发光强度没有增加。鉴于当在20℃与90℃之间将DiI加热0分钟至30分钟的时间段时，DiI的发光强度没有显著地降低，这表明当温度升高时BNF-DiI悬浮液的上清液中DiI的浓度没有增加并且DiI因此没有从BNF解离。
我们从该实施例可以得出结论：
(i)有可能建立BNF-DiI的发光强度的变化与BNF-DiI的温度变化之间的关系并且因此使用BNF-DiI作为温度探针。
(ii)BNF-DiI上清液的发光强度不随温度升高而增加，这表明DiI没有由于温度升高而从BNF解离。在这种情况下，BNF-DiI的发光随温度升高而降低可以通过BNF-DiI的化学修饰来解释。
实施例6：使用MCR400作为pH值探针。
将MCR400作为体内pH值探针在大鼠脑上测试。为此，使用4只大鼠。大鼠1是与大鼠2同时安乐死的健康大鼠。大鼠2至大鼠4接受5μl含有3×103个RG-2细胞的悬浮液，所述细胞是使用立体定向头盔在坐标2mm背侧、2mm横向以及4mm深度植入的。不处理大鼠2并且在细胞植入的18天后将其安乐死。大鼠3和大鼠4在肿瘤细胞植入之后在细胞植入的部位处接受十四天的10μl的668μg/ml氧化铁浓度的MCR400悬浮液。分别在施用磁小体之后2小时和4天将大鼠3和大鼠4安乐死。然后提取脑并且切割成3mm厚的层。然后使用40MHz、1mW功率、以及405nm波长的脉冲激光二极管产生切片的发光。激光与定位于脑切片上方1.5mm处的200μm直径的光纤耦合。通过位于第一光纤的600μm处并且定位于脑切片上方1.5mm处的直径365μm的第二光纤收集组织发射的光。通过光谱仪检测发光(B.Leh等,J.Biomed.Opt.(2012)17(10),108001)，所述光谱仪使得能够测量作为发射辐射的波长的函数的脑切片的发光强度。这两个光纤可以侧向移动到脑切片的不同部分以鉴定发光位置。
对于不同的大鼠，测量不含MCR400的健康区域的发光光谱，所述发光光谱是非常相似的，显示出具有在约500nm处观测到的最大强度的发光带。该谱带归因于在450nm处NADH发光的少量贡献和在525nm处黄素蛋白的主要贡献。在575nm处，观察到肩峰，这将来自也被称为脂褐素脂质碎片的脂肪色素的发光。在625nm和690nm处，观察到原卟啉IX和衍生分子的发光。将健康区域的光谱取平均值，从而使得有可能将大鼠脑的所有切片的所有所测量的发光光谱归一化。
对于不同的大鼠，还测量了不含MCR400的肿瘤区域的发光光谱，所述发光光谱是非常相似的，这表明存在类似于对于健康区域所观察到的具有较低强度的那些的峰。
对于在施用MCR400之后2小时安乐死的大鼠3，接受MCR400的肿瘤位置的发光光谱表明存在两个有趣的峰：第一个在569nm处，其在不含MCR400的肿瘤区域和健康区域的光谱中不存在，并且第二个在576nm处。我们将这两个峰归于在569nm处MCR400的发射和在576nm处罗丹明B和脂肪色素的发射。576nm处的峰不可能仅来自脂肪色素的发光，这是因为它的相对发光强度I576/I500约1，高于在不含MCR400的健康位置和肿瘤位置的发光光谱中所测量的I576/I500约0.5的相对发光强度，其中I576和I500分别是在576nm和500nm处测量的发光强度。
对于在施用MCR400之后四天安乐死的大鼠4，接受MCR400的肿瘤位置的发光光谱表明在576nm处罗丹明B和脂肪色素峰的存在。569nm处的MCR400峰不再存在。这可以通过在大鼠脑中施用MCR400之后罗丹明B从MCR400的解离来解释。
为了研究该解离是否归因于pH值的变化，我们首先研究了MCR400在活细胞中是否内化，这可以引起pH值变化。将MCR400和500,000个MDA-MB-231细胞置于细胞活力探针，即钙黄绿素-乙酰氧基-甲酯(Ca)的存在下，该细胞活力探针不是天然发光的并且在活细胞存在下发光。将细胞在Ca存在下或者在Ca和MCR400存在下孵育6小时，其中MCR400悬浮液的氧化铁浓度是31.5μg/ml。流式细胞仪使得能够检测Ca(FL1-H信号)的发光或罗丹明B(FL3-H信号)的发光。FL1-H信号对于单细胞是弱的(2-3)并且当细胞处于Ca存在下时增加到约100，这表明了在不存在MCR400的情况下MDA-MB-231细胞的活力。当在Ca和MCR400存在下孵育所述细胞时，FL1-H信号大于约10并且因此大部分的细胞是活的。对于FL3-H信号，它表明99％的细胞在MCR400存在下是发光的。为了研究MCR400内化，在37℃将100μg/ml氧化铁浓度的MCR400放置于U87-Luc细胞和巨噬细胞的存在下2小时，所述细胞处于它们各自的含有10％去补体胎牛血清的DMEM培养基和RPMI培养基中。将U87-Luc细胞用PBS(磷酸盐缓冲盐水)洗涤5次并且固定，包埋在树脂中，并且通过TEM(透射电子显微镜术)成像。将巨噬细胞用PBS洗涤5次，然后通过落射荧光光学显微镜术成像。在这两种情况下，观察到溶酶体中MCR400的内化。在溶酶体中磁小体的内化期间，pH值将酸化到通常在3.5与5之间的值，这可以引起罗丹明B从磁小体的解离。
将400μg/mL氧化铁的MCR400悬浮液和125μM罗丹明B的溶液与0.1M至12M范围浓度的盐酸溶液或氢氧化钠溶液混合以将pH值调节到2至12的值。然后在4℃将含有如此处理的MCR400悬浮液的样品抵靠0.6T的磁体放置12小时并且去除经过处理的MCR400悬浮液的上清液。在550nm处激发的MCR400悬浮液的上清液的最大发光强度从pH 2时的140a.u.降低到pH 12时的20a.u.。另一方面，在550nm处激发的单独的罗丹明B的最大发光强度从440a.u.增加到580a.u.。这种行为差异表明了与MCR400缔合的罗丹明B在pH值变化期间经历了诸如解离或化学修饰的转化，这不同于罗丹明B。此外，对于pH值>4，MCR400的发射波长处于568nm与576nm之间，所述值低于单独的罗丹明B和MCR400的上清液的发射波长(对于pH值>4，所述发射波长处于577nm与580nm之间)。相反，对于2<pH值<4，单独的罗丹明B、MCR400以及MCR400的上清液的发射波长是相似的，处于580nm与584nm之间。这些行为可以通过在pH值>4罗丹明B与磁小体的缔合以及在pH值<4罗丹明B从磁小体的解离来解释。
我们可以得出结论：
(i)有可能检测大鼠肿瘤内MCR400的发光变化。该发光变化可以归因于由MCR400在细胞中，特别是在酸性pH值下在细胞器内，例如溶酶体或内体内的内化所诱导的pH值变化，如我们通过电子透射显微镜术所观察到的那样。
(ii)作为pH值的函数的这种MCR400发光变化可以归因于在酸性pH值下罗丹明B从磁小体的解离。
实施例7：使用MCR400、BNF-Dil以及MC-Dil作为温度和磁场探针。
材料和方法：
对于在小鼠脑上进行的实验，将MCR400引入从小鼠提取的脑中。在这种情况下，在脑中1mm的深度处引入2μl或20μl的20mg/ml磁赤铁矿浓度的MCR400悬浮液。
对于在破碎组织中进行的实验，将MCR400磁小体与先前破碎的脑组织混合。在这种情况下，将2μl或20μl的20mg/ml磁赤铁矿浓度的MCR400悬浮液与2mm3体积中所含的脑组织混合。
然后使用激光二极管在405nm处激发引入小鼠脑中或与组织混合的MCR400悬浮液的荧光并且通过实施例6中所述的光纤发光光谱仪检测。将光纤定位在脑或破碎组织的表面上方3mm的距离处。该距离已经被优化以允许检测由MCR400发射的最大荧光强度。在没有施加交变磁场的情况下或在频率为198kHz和强度为8mT或25mT的交变磁场的存在下测量MCR400的荧光。施加交变磁场产生了对MCR400的磁力激发。还使用Easir 2热成像红外照相机和微探针热电偶(IT-18，美国克利夫顿的Physitemp公司(Physitemp,Clifton,USA))测量MCR400所位于的区域的温度。
对于在水中进行的实验，将300μl的含有3.6mg/mL磁赤铁矿浓度的MCR400、MC-DiI或BNF-Dil的三种悬浮液放置在管内并且暴露于强度25mT和频率198kHz的交变磁场的施加，持续0秒、100秒、200秒、300秒、600秒、900秒或1200秒的不同持续时间。对于与它们的上清液混合的这些悬浮液、这些悬浮液的上清液以及在水中混合的这些悬浮液，测量这些悬浮液的发光。在它们的上清液中混合的悬浮液是在施加交变磁场之后获得的悬浮液。这些悬浮液的上清液是通过将0.6T钕磁体抵靠容纳这些悬浮液的石英管放置以维持不同的纳米颗粒粘到管壁上来获得。然后使用移液管抽吸上清液。在水中混合的悬浮液是通过从悬浮液中去除上清液并且将它用水替换来获得。在405nm(对于MCR400)和550nm(对于BNF-DiI和MC-DiI)处激发这三种样品类型的发光。
结果和讨论：
当将2μl(40μg)或20μl(400μg)的MCR400悬浮液引入小鼠脑中而没有施加磁场时，我们已经证实MCR400的发光强度和温度都不随时间推移而变化。当使MCR400暴露于频率198kHz和强度8mT的交变磁场的施加时，获得类似的结果。
另一方面，当将2μl的MCR400悬浮液引入小鼠脑中并且使MCR400第一次(第1道)暴露于频率198kHz和强度25mT的交变磁场的施加时，在施加所述磁场的前100秒期间，MCR400的发光强度和温度分别从5个任意单位(a.u.)增加到30a.u.(即增加了80％)和从13℃升高到14℃。在30分钟的第一次磁处理(第1道)之后，使MCR400暴露于4次其它连续的磁力激发(第2至5道)。对于第2至5道，发光变化始终存在，但是与第1道相比不太明显。不再观察到温度变化。
当将20μl的MCR400悬浮液引入到小鼠脑中并且使MCR400暴露于频率198kHz和平均强度25mT的交变磁场的施加30分钟时，发光强度和温度增加。在磁力激发的前100秒期间，对于20μl的所施用的MCR400，发光强度从20a.u.增加到90a.u.，即增加了约80％。对于2μl和20μl的所施用的MCR400，发光增加百分比是相似的，即约80％。在磁力激发的前100秒期间，MCR400的温度从9℃升高到12℃。约33％的温度升高百分比显著低于发光增加百分比。
当将2μl的MCR400悬浮液与脑组织混合并且使MCR400在30分钟内第一次暴露于频率198kHz和强度25mT的交变磁场的施加时，在磁力激发的前100秒期间MCR400的发光和温度分别增加30倍和2℃，这两个增加大于在脑中所观察到的增加。
当在0秒、100秒、200秒、300秒、600秒、900秒以及1200秒的不同时间内使300μl的含有3.6mg/ml磁赤铁矿的MCR-400、BNF-Dil以及MC-Dil的悬浮液暴露于强度25mT和频率198kHz的磁场的施加时，在磁力激发的前100秒期间观察到上清液的发光的强烈增加，MCR400的上清液从1a.u.增加到19a.u.，BNF-Dil的上清液从0a.u.增加到0.32a.u.并且MC-Dil的上清液从0a.u.增加到0.2a.u.，然后在100秒之后MCR-400的上清液的发光相对稳定在18.5a.u.-19.5a.u.，BNF-Dil的上清液的发光相对稳定在0.31a.u.-0.33a.u.并且MC-Dil的上清液的发光相对稳定在0.17a.u.-0.2a.u.。与不含颗粒的上清液的发光相反，当将强度25mT和频率198kHz的交变磁场施加0秒、100秒、200秒、300秒、600秒、900秒以及1200秒的不同持续时间时，与它们的上清液或水混合的MCR-400、BNF-Dil以及MC-Dil的发光对于MCR400在约4的低值保持稳定或对于BNF-Dil和MC-Dil保持在零。
我们还测量了引入小鼠脑中或与组织混合的MCR400的发光变化的起点处的斜率ΔF/δt，其作为温度变化的起点处的斜率ΔT/δt的函数。随着ΔT/δt增加，ΔF/δt增加并且在ΔF/δt与ΔT/δt之间可以建立接近线性关系的关系，其中系数(ΔF/δt)/(ΔT/δt)是约45a.u./℃。此外，当ΔT/δt是约0时，可以检测到非零的荧光变化，ΔF/δt是约0.03。
我们从该实施例可以得出结论：
(i)当交变磁场的强度低于一定的阈值(B<8mT)时，它既不产生MCR400的发光变化，也不产生MCR400的温度变化。引起发光和/或温度的变化的MCR400磁力激发需要施加大于8mT的强度的交变磁场。
(ii)当将MCR400引入到脑中或与组织混合并且暴露于大于约25mT的强度的交变磁场时，这可以诱导发光增加和温度升高。发光的变化比温度的变化更明显。此外，发光变化可以在其中不能检测到温度变化的条件下被检测到，特别是在氧化铁纳米颗粒的低浓度下。这使得这种发光探针成为比在更大体积上测量平均温度的宏观温度探针更灵敏的局部探针。
(iii)通过施加交变磁场所诱导的MCR400的发光增加可以与罗丹明B从磁小体的解离有关。发光最初在罗丹明B与氧化铁纳米颗粒缔合时会被猝灭并且在施加交变磁场之后罗丹明B从MCR400解离时会增加。然后，罗丹明B会扩散到探针环境中，这可以解释在100秒之后观察到的发光强度的偶尔的随机变化。
(iv)MCR400的上清液的发光增加可以归因于由磁场所引起的温度升高。相反，BNF-DiI的上清液的发光增加不是因为由磁场所诱导的温度升高，而是因为由磁场诱导的非热效应。
(v)在使MCR400暴露于强度25mT和频率198kHz的交变磁场两次超过30分钟之后，通过施加交变磁场所产生的MCR400的发光增加减少。该猝灭可以归因于MCR400在交变磁场下的扩散或与磁小体缔合的罗丹明B分子的数目减少。
(vi)通过施加强度25mT和频率198kHz的交变磁场所诱导的MCR400的发光变化和温度变化是相关联的。发光变化增加越大，则温度变化增加越大。此外，可以对于一系列不同的条件建立ΔF/δt与ΔT/δt之间的准线性关系：(i)对于所测试的不同量的氧化铁纳米颗粒(40μg或400μg)；(ii)对于不同类型的纳米颗粒(磁小体和BNF)；(iii)对于不同类型的荧光团(罗丹明B和Dil)以及对于不同类型的制品(MCR400与组织混合、插入脑中或在水中混合)。
(vii)为了建立发光变化与温度变化之间的关系，有可能考虑由于交变磁场所引起的在激发的前100秒至200秒期间发生的变化。实际上，在该100秒至200秒的初始阶段之后，MCR400的发光变化可以是随机的。
(viii)当使MCR400、MC-Dil、BNF-Dil的悬浮液暴露于强度25mT和频率198kHz的交变磁场的施加时，这产生了在磁力激发的前100秒期间所观察到的上清液的发光强度的增加。该发光增加可以通过罗丹明B或Dil从磁小体或BNF的解离来解释。当罗丹明B或Dil在溶液中游离并且氧化铁纳米颗粒已经被去除时，它们的发光将增加，这是因为它将不再被氧化铁纳米颗粒猝灭。
(ix)在施加强度25mT和频率198kHz的交变磁场之后，与上清液或水混合的MCR400、BNF-Dil以及MC-Dil的发光没有变化。该行为可以通过氧化铁纳米颗粒对光的吸收来解释。
实施例8：测量罗丹明B和MCR400的寿命。
使用频率法进行寿命实验。所述配置使用作为激发源的调制激光二极管、共聚焦荧光分光镜、用于增强图像的控制单元和照相机、频率发生器以及光谱仪控制器。调制频率在30MHz与180MHz之间变动。激发波长是445nm。通过射频信号调制激光。干涉滤波器抑制来自激光二极管的寄生荧光并且将高通滤波器放置在检测路径中以减少散射。将1mL体积的5mg/mL氧化铁的MCR400和5μM浓度的罗丹明B的悬浮液在干热浴中放置5分钟以在25℃和45℃加热所述悬浮液。将10μl的5mg/ml氧化铁的MCR400和5μM浓度的罗丹明B的悬浮液沉积在载片上，然后放置在×40物镜前以测量每一种悬浮液的荧光寿命。
在25℃，MCR400的荧光寿命是4.8ns并且罗丹明B的荧光寿命是1.6ns。当将样品加热到45℃时，MCR400的寿命是1.6ns并且罗丹明B的寿命是1.3ns。
我们从该实施例可以得出结论：
(i)在25℃和45℃罗丹明B的荧光寿命短于MCR400的荧光寿命。
(ii)在MCR400中罗丹明B与磁小体充分缔合，这是因为罗丹明B的荧光寿命短于MCR400的荧光寿命。
(iii)当温度升高时，与罗丹明B的寿命相比，MCR400的寿命更显著地缩短。
(iv)在45℃，MCR400的寿命与单独的罗丹明B的寿命相同，这表明罗丹明B从磁小体解离。
实施例9：使用与药物化合物缔合的NANOF的用途
当将药物化合物与NANOF混合时，所述化合物通过化学反应与NANOF缔合。然后将所述颗粒送到或插入到生物体或生物体的一部分，例如肿瘤或肿瘤细胞中。然后使所述颗粒暴露于磁场，例如交变磁场，或暴露于所述颗粒周围的介质的pH值、温度或化学组成的改变，这诱导所述药物化合物从NANOF解离和/或NANOF的化学修饰。在该解离之后，所述化合物被活化并且用作诊断或治疗性治疗工具。
实施例10：覆盖有聚l-赖氨酸和Dil的涂层的由趋磁细菌合成的无热原和发光NANOF(M-PLL-DiI)的合成
在通风橱下在无热原条件下使用如下制备的MSR-1磁小体的中心部分制备M-PLL-DiI的无热原和发光NANOF悬浮液。首先将MSR-1细菌在琼脂凝胶上在30℃在铁存在下并且在低氧浓度(约0.5％的O2)下培养5天至7天。取出磁性菌落并且在30℃在空气存在下在含有碳源、氮源、矿物源、痕量元素源以及酵母提取物源的无铁预培养基中培养几天。将从预培养物中收集的趋磁细菌在50升发酵罐中在30℃在类似于预培养基的培养基中培养。在生长期间，通过添加含有铁源的酸性营养培养基将pH值维持在6.8-7，并且将压缩空气引入培养基中以促进细菌生长，同时维持氧浓度低于0.2％以允许磁小体的合成。将源自于发酵的MSR-1细菌浓缩到在565nm处所测量的110-120的光密度(OD565)。然后将100ml的该细菌浓缩物与400ml的5M NaOH混合并且在60℃加热1.5小时至2小时以裂解细菌。然后通过将钕磁体抵靠容纳裂解的细菌悬浮液的容器壁放置过夜并且通过用1×PBS替换含有NaOH和细菌碎片的上清液来从细菌碎片中分离经过处理的磁小体。然后在1×PBS存在下以10W将所得的悬浮液超声处理20秒，抵靠钕磁体放置15分钟，去除上清液并且将经过处理的磁小体重悬在1×PBS中。将该超声处理和磁力分离的序列重复4次。然后，将100mL的所得悬浮液与200mL的含有1％的Triton X-100和1％的SDS的溶液混合，将混合物在50℃加热过夜，抵靠钕磁体放置，去除上清液并且用80mL的苯酚(pH 8)替换。通过在60℃超声处理将所得的悬浮液加热2小时，在60℃在不进行超声处理的情况下维持过夜，抵靠磁体放置，去除悬浮液的上清液并且用80mL氯仿替换。将含有氯仿的悬浮液抵靠钕磁体放置，去除上清液并且通过在通风橱中将这些磁小体(没有上清液)加热2小时来去除经过处理的磁小体的表面处吸附的残留氯仿。最终，通过添加在超声波浴中在60℃加热1小时的80ml的1M NaOH将所获得的磁小体的中心部分从容纳它们的管的玻璃壁上解吸。将含有磁小体的中心部分的悬浮液抵靠钕磁体放置，去除上清液并且用无菌MilliQ水替换，以10W将悬浮液超声处理20秒。将该洗涤序列重复4次。将含有磁小体的中心部分的悬浮液用氮气脱气以避免氧化，通过高压消毒来灭菌并且储存在-80℃。
含有磁小体的中心部分的悬浮液的特征在于内毒素浓度是10EU/mg/ml至100EU/mg/ml；低的稳定性和快速的沉降；不存在如通过透射电子显微镜术所观察到的涂层。
将含有56mg的磁小体的中心部分的10ml悬浮液与373mg的摩尔质量21000g/mol的聚L-赖氨酸氢溴酸盐(Gmac公司，目录号：25988-63-0)和250μg的Dil混合。将混合物以25kHz在超声波浴中在30℃超声处理15分钟。然后将无热原的混合物在4℃在转轮上以13转/分钟的速度搅拌19小时。然后，在避光下并且在5℃，以1分钟的脉冲和脉冲之间1分钟的时间间隔将混合物用超声处理指在10W超声处理10分钟。将悬浮液通过在5℃以14,000rpm离心30分钟来浓缩，然后用0.5％乙醇洗涤两次并且用无菌水洗涤15次。最终将由此所获得的悬浮液重悬在无菌水中以获得无热原的M-PLL-DiI的悬浮液。
将3T3细胞在含有10％NCBS的培养基(DMEM)中以每2ml 5×105个细胞的浓度接种到皮氏培养皿(Petri dish)中。在24小时之后，将它们用PBS冲洗，然后用M-PLL-DiI的悬浮液(250μg/ml(以铁计))处理24小时。在处理之后，用含有10％NCBS的培养基将细胞冲洗三次，然后使用落射荧光显微镜拍摄细胞。通过荧光观测到MPLL-DiI的细胞内化。
实施例11：与MC的特性相比MCR400的特性
电子透射显微镜术测量揭示了MCR400具有60nm的平均尺寸和15nm至90nm的尺寸分布，而MC具有40nm的平均尺寸和5nm至60nm的尺寸分布。由于与MC相比，MCR400的磁小体尺寸增加了50％，因此我们可以预期与MC相比，MCR400的矫顽磁力、剩余磁化强度与饱和磁化强度之间的比率或SAR增加至少0.01％、0.1％、1％、2％、5％、10％、25％、或50％。