Compositions and methods for targeting and treating tumor

Abstract

Nanoparticles encapsulating core particles with attached photothermal agents, and therapeutic agents. The methods of imaging a tumor tissue and / or treating a subject suffering from tumor with the nanoparticles provided herein..

Description

Nanoparticles encapsulating a core particle and an attached photothermal agent, as well as a therapeutic agent. Methods for imaging tumor tissue and / or treating subjects with tumors using the nanoparticles provided herein. Abstract

Claims

1.A composition comprising:a photothermal agent, and one or more core particles,wherein the photothermal agent and the core particles are encapsulated in a nanoparticle made from a biodegradable material.2.The composition of claim 1, wherein the core particles are solid particles.3.The composition of claim 2, wherein the metal particles are Fe3O4 particles.4.The composition of any one of the preceding claims, wherein the core particles are surface-modified for the attachment of the photothermal agent.5.The composition of claim 4, wherein the core particles are modified on the surface by oleic acid molecules.6.The composition of claim 5, wherein the photothermal agent is attached to the surface of the core particles through hydrophobic interactions with the oleic acid molecules.7.The composition of any one of the preceding claims, wherein the core particles have a diameter of about 10 nm to about 40 nm.8.The composition of any one of the preceding claims, wherein the composition comprises about 1 to about 10 core particles.9.The composition of any one of the preceding claims, wherein the photothermal agent is selected from the group consisting indocyanine green (ICG) , polydopamine, polyaniline (PANI) , and polypyrrole (PPY) .10.The composition of claim 9, wherein the photothermal agent is indocyanine green (ICG) .11.The composition of any one of the preceding claims, further comprising a therapeutic agent, wherein the therapeutic agent is encapsulated in the nanoparticle.12.The composition of any of the preceding claims, wherein the therapeutic agent is an anti-cancer therapeutic agent.13.The composition of any one of the preceding claims, wherein the composition further comprises a tumor-targeting molecule attached to the surface of the nanoparticle.14.The composition of claim 13, wherein the tumor-targeting molecule is an antibody, or antigen-binding fragment thereof, that binds to a tumor-specific antigen.15.The composition of any one of the preceding claims, wherein the diameter of the nanoparticle is about 70 nm to about 120 nm.16.A method of producing the composition of any of the preceding claims, wherein the method comprises:(a) contacting one or more core particles with the photothermal agent, thereby attaching the photothermal agent to the surface of the core particles;(b) preparing a double emulsion comprising the biodegradable material; and(c) contacting the product of step (a) with the double emulsion prepared in step (b) , thereby producing the nanoparticles encapsulating the core particles;thereby producing the composition.17.The method of claim 16, wherein the biodegradable material is poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) .18.The method of claim 16 or 17, wherein the double emulsion further comprises polyvinyl alcohol (PVA) .19.The method of any one of claims 16-18, wherein the method further comprises washing and / or freezing the nanoparticles.20.A method of imaging a tumor tissue in a subject in vivo, the method comprising:(a) administering an amount of the composition of any one of claims 1-15 to the subject;(b) exciting the photothermal agent of the composition; and(c) detecting the emitted fluorescent signals,thereby imaging the tumor tissue.21.The method of claim 20, wherein the quality of the imaging is enhanced compared to an imaging without the administration of the composition.22.A method of diagnosing a tumor in a subject, the method comprising:(a) administering an amount of the composition of any one of claims 1-15 to the subject;(b) exciting the photothermal agent of the composition; and(c) detecting the presence or absence of emitted fluorescent signals,thereby diagnosing the tumor.23.The method of claim 22, further comprising recording the intensity of the emitted fluorescent signals.24.A method of treating a subject having tumor, the method comprising:(a) administering an amount of the composition of any one of claims 1-15 to the subject;(b) exciting the photothermal agent of the composition, thereby increasing the temperature of the tumor cells that has internalized the composition and damaging the tumor cells,thereby treating the subject having the tumor.25.The method of claim 24, further comprising treating the tumor with the therapeutic agent of the composition.26.The method of claim 25, wherein the therapeutic agent is a chemotherapy agent selected from the group consisting of paclitaxel, chlorambucil, cyclophosphamide, thiotepa, busulfan, purine antagonists, pyrimidine antagonists, folate antagonists, actinomycin D, doxorubicin, mitomycin, doxorubicin, mitoxantrone, and bleomycin.27.The method of any one of claims 20-26, wherein the tumor is a solid tumor.28.The method of any one of claims 20-27, wherein the photothermal agent is excited using a near-infrared (NIR) light .29.The method of any one of claims 20-28, further comprising targeting a specific tumor type by the tumor-targeting molecule of the composition.30.The method of any one of claims 20-29, wherein the tumor is lung cancer.31.The method of any one of claims 20-30, wherein the subject is a human subject.32.The method of any one of claims 20-31, wherein the administration is selected from the group consisting of intravenous injection, intraperitoneal injection, oral administration, oral transmucosal delivery, subcutaneous administration, intradermal administration, and transdermal administration.33.The method of any one of claims 24-32, wherein the photothermal agent is degraded after emitting heat.34.The method of claim 33, wherein the heat emitted from the photothermal agent is transmitted to the core particles, thereby increasing the heating duration.35.The method of any one of claims 24-34, wherein the heating of the tumor cells induces the apoptosis of the tumor cells.36.The method of any one of claims 20-35, wherein the composition is internalized into the tumor cells through non-specific endocytosis.37.The method of any one of claims 20-35, wherein the composition is internalized into the tumor cells through specific recognition of tumor antigens.38.The method of any one of claims 24-35, wherein the heating of the tumor cells is repeated at least once.39.The method of claim 38, wherein the tumor cells are heated to about 40 ℃ to about 45 ℃.40.A method of evaluating a therapeutic effect in a subject undergoing treatment with one or more cancer therapy, the method comprising:(a) administering an amount of the composition of any one of claims 1-15 to the subject;(b) imaging a tumor area and determining the tumor size;(c) repeating the imaging and the determining of the tumor size at a later time point; and(d) evaluating the therapeutic effect based on the tumor size from the different time points;thereby evaluating the therapeutic effect in the subject.41.The method of claim 40, further comprising imaging and determining the tumor size before the subject is treated with the cancer therapy.42.The method of claim 40 or 41, wherein the repeating of the imaging and determining of the tumor size is performed after about 1 week to about 1 year.43.The method of any one of claims 40-42, wherein the imaging is X-ray computed tomography (CT) , magnetic resonance imaging (MRI) , magnetic particle imaging (MPI) , photoacoustic imaging (PA) , ultrasound imaging (US) , fluorescent imaging (FL) , or a combination thereof.

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