CN113556970B 用于在微纳米环境中感测、检测和实现的系统、设备和方法 （维兰尼迪科技有限责任公司）

2021.09.08PCT/US2020/0269232020.04.06WO2020/210169EN2020.10.15US2011230736A1,2011.09.22US2019090801A1,2019.03.28US2005048651A1,2005.03.03描述了一种尺寸为μm或nm级别并且括基于亚10nmSIA晶体管节点的集成电路逻辑、感测子系统可以包括由导电材料构成的至少一个垫和附着到所述至少一个垫的至少一个接头。每个接头也可以附着到靶向剂（例如抗体片段）合事件信息并决定所述实体是否是疾病相关的2及至少一个导电垫，所述至少一个导电垫定位在所述外壳表面其中，响应于靶结合事件，所述逻辑电路向所述针驱动电路2.根据权利要求1所述的微/纳米感测一决定一100纳米到500微米的长轴长度，且所述逻辑电路是使用10nm或更小的SIA晶体管节点制造够用于促进所述靶细胞的消融和电穿孔中的至少定实现装置还包含至少一个导电垫，定位在所述外壳表面上并且电连接到所述逻辑电路及至少一个导电垫，所述导电垫位于所述外壳表面上并电连接到其中，响应于靶结合事件，所述逻辑电路向所述针驱动电路3[0002]本申请要求于2019年4月8日提交的共同未决的美国临时专利申请第62/830,762缺乏进展的主要原因是这些致病实体固有的适应和发展使许多治疗剂无效的抗性机制的[0006]随着诸如嵌合抗原受体T细胞（CAR_T）疗法、成簇的规则间隔的短复发重复免疫系统的病理性活化的能力方面存在新的增长的问题，如在病毒载体相关基因疗法和并且通过将治疗剂或治疗作用直接递送至致病实体而显著提高它们在致病实体处局部释放的高浓度的功效。本公开描述了如何将任何治疗剂或显像剂仅递送至感兴趣的致病实体[0007]本公开描述了可以在包括但不限于人类的生物系统内实现这种高度特异性的治4[0019]在一个实施例中，垫片边界是使用生物安全光刻围绕至少一个导电垫被印刷在5个导电垫位于外壳表面上并连接到逻辑电路和能够与靶相互作用的靶电压可以使DAC穿孔并且允许治疗剂和诊断剂中的至少一种生物相容性涂层的多个外壳，每个外壳具有表面并且包括支撑亚10nm晶体管逻辑电路的近多个外壳中的每一个定位且分别连接到相应导电[0027]在一个实施例中，治疗组合物包括药学上可接受的载体和包含在载体内的多种路和能够与靶相互作用的靶向剂。[0028]在一个实施例中，治疗组合物包括药学上可接受的载体和包含在载体内的多种位于外壳表面上的至少一个导电垫，该导电垫连接到逻辑电路和能够与靶向DAC相互作用的至少一种靶向剂。在至少一种靶向剂与DAC关联之后，使用连接到逻辑电路的天线对6的决策子系统可以确定至少一种靶向剂是否已经与靶向DAC结合。如果决策子系统逻辑电路确定MNSDED被结合到预定DAC，则可以激活实现子系统以将电流引导到每个结合的MNSDED的纳米针和贮存器关联电路中的至[0030]在一个实施例中，MNSDED可以包括具有表面并包含支持逻辑电路的非导电外至少一个导电垫位于外壳表面上并连接到逻辑电路。至少一种靶向剂能够与靶相互作用，尺寸和层的厚度可能与显示这些特征和层的比例有很[0035]图4示出了使用DNA作为电荷携带聚合物的EEBI的示范性设计和电阻器_电容器[0039]图8A_8C示出了包括电穿孔/电消融纳米针的MNSDED实现子系统的一个实施例的[0040]图9示出了包括药物/显像剂递送组件的MNSDED实现子系统的一个实施例的一般[0043]图12A_12D示出了制造MNSDED的生物相容性光刻和蚀刻剥离工艺的一般示范性步7[0052]图21A21B示出了连接到RFEHCLC（线圈电容器）电路的电压倍增器电路的实施[0054]图23A23B示出了用于测试和仅使通过一组逻辑测试的那些MNSDED起作用的模如，经由RF天线的感应功率传输以及本文将详细描述的其它组件。这里还描述了这些组成MNSDED组件互连和互操作的结构和方式。多个取代基等。8[0064]虽然本发明容许许多不同形式的实施例，但在附图中示9尺寸的因素包括但不限于由通过组织的体内移动性、靶DAC尺寸和电路功能要求等因素所多种靶向配体。一种或多种生物相容性表面涂层或保护剂可包括但不限于聚乙二醇环境的靶向配体和导电接头、能够摄取从环境感测到的信息并将其转换为电信号的导电表面组件、能够基于感测到的环境对预期的动作进行逻辑判定或对逻辑判定进行处理[0106]本文公开的系统、设备和方法可以部分地依赖于所述MNSDED的细胞运输以允许MNSDED的细胞内化和亚细胞定位以及通过扩散或对流穿过各种组织的运输。在一些情况被设计为结合至神经组织中的选定神经元以通过基于电的效应器机制来调节神经元活性，并且MNSDED的尺寸可以被调整为在神经元体的约4至100μm的相同尺寸直径级别。在其它并且MNSDED的尺寸可以被调整为在约100_500μm的脂肪细的特性是MNSDED的ζ电位。因此，所述的系统、设备和方法可以使用包括如本文所述的进一步缀合至本文所述的生物相容性表面保护涂层，其中MNSDED的ζ电位为略微负至接近[0108]MNSDED检测方法：MNSDED的尺寸和特性可以通过本领域已知的技术来检测或测表面电荷的示范性技术包括但不限于ζ电位法和NTA。适用于检测其它化学特性的其它技术微术（当MNSDED与荧光标记物组合使用时，或当MNSDED晶体管被激活并发射红外光时以及对于普通技术人员显而易见的其它技术。相关感染（例如，艰难梭菌（Clostridiumdifficile）或幽门螺杆菌（Helicobacter病症和用于治疗下GI道相关疾病，其中有利的是预防MNSDED暴露于上GI道（例如酸度问内或脑内给药—用于治疗中枢神经系统相关病理，包括神经胶质瘤和成以及用于治疗尿路感染；直肠内给药—用于治疗下GI和直肠相关疾病，包括艰难梭菌[0111]MNSDED不限于体内用例，可设计用于任何使用化学或生物环境感测的用例。MNSDED可进一步用于采用基于逻辑的决策制定和后续效应器机制执行的任何目的，系统、[0114]典型的MNSDED可以被分成多个子系统，这些子系统彼此互操作以实现期望的治作用与环境相关联并将化学和生物信息转换成电信息的特定过程，所述电信息被传播到或间接附着，例如其中第一化合物直接结合至第二化合物，以及其中一种或多种中间化合物设置在第一化合物与第二化合物之间的实施例。EEBITA与预定的化学或生物分子靶的相互作用将引发一系列在此描述的事件，这些事件将向MNSDED发送电信号，该电信号具有指和治疗机制两方面来规定整体MNSDED设计。例如，靶向与实体瘤中癌细胞相关的受体的所述EEBITA旨在用于促进穿过此类屏障的运输的受体。多种EEBITA可用于促进所公开的MNSDED的递送。脑特异性治疗策略可包括通过消除疾病相关的CD4T细胞或任何其它特异[0121]为了执行所述方法，控制附着到所述MNSDED的EEBITA的数量和类型可能是有利知的方法充分掺杂以变成导电材料。这些EEBIP将是MNSDED到MNSDED集成电路的表面上的EEBITA，这两种EEBITA都是抗体，每种EEBITA具有约10nm的流体动力学半径，并且每种EEBITA具有允许空间自由度的标称空间量。每个EEBIP将足够大以包含或容纳至少一个EEBITA或靶向配体，并且EEBIP大小可以变化为足够大以包含或允许利用对于MNSDED的指接头具有比EEBITA更大的流体动力学半径的实施例中，EEBIP临界尺寸可以理想地比接头个唯一的EEBITA，可以存在至少一个EEBIP，并且可以存在包含在每个MNSDED内或与每个MNSDED相关联的至少一个EEBITA，其具有与MNSDED的功能设计中所需的一样多的EEBITA，种独特EEBITA（该EEBITA是靶向CD71的抗体）的第二种EEBIP，其中可存在实际上可适合MNSDED表面的许多CD19相关EEBIP和CD71相关EEBI件引起的任何电子转移或电荷转移至EEBIP。EEBIL可以由生物缀合或化学链接的小分子、合物理想地具有低毒性和细胞毒性特征。合适的聚合物包括分子量为约10,000Da及以下蔽被广泛接受为对电场效应的过分地衰减，否则当特异性结合事件引起将在EEBIP中诱导施例可能需要携带EEBIL的电荷以克服该Debye屏蔽屏障，其在许多体内应用中将使EEBIP处的电位的场效应调制无效。携带电荷的EEBIL分子可以是聚合物（例如聚乙烯亚胺接头将电荷转移至EEBIP或实现EEBIP处电位的局部变化的能力。例如，在一些实施例中，37℃的生理温度同时确保存在足够少的碱基对以确保实现足够的导电性以引起电荷转是bps的数量足够低，以实现导致至少在微微伏级别的参考到靶EEBIP电位差的电信号，如低数目的bps和可能的最短EEBIL。[0128]EEBIL与EEBIP的附着可以通过放置在EEBIP表面上的官能柄来促进。该官能柄可通过使硫代(正烷基)胺与金属EEBIP表面反应以产生金属硫醇配价键来实现实例性官[0129]各种官能柄可以促进EEBIL到EEBIP以及EEBIL到EEBITA的链接，并且这些官能柄可以以类似的方式采用其它官能柄来引起EEBITA和EEBIP之间的关联。这些官能柄可以通性与该官能柄化学相互作用并促进EEBIP与EEBIL或EEBIL与EEBITA结合的化学部分的缀合普通技术人员显而易见的这样的替代方案被认为在本公开的范围内。此外，被描述为与并且其将EEBIP的磷酸骨架电荷并置至小于Debye长度（<1nm可以在EEBIP内产生特异性电压和电容比较器，电压和电容差通过差分放大器来确定，如这里进一步描述的。这些EEBIMTP可以确保，在靶EEBIP的非特异性结合时，在靶EEBIP和相应的参考EEBIP之间将存靶EEBIP中产生。这些EEBIMTP可以基于MNSDED的特定应用来配置和设计，并且可以通过实验开发来配置和设计，其中EEBIMTP的配置和设计进一步由将要施用MNSDED的特定环境来地基于白蛋白分子（以模拟MNSDED的直接周围环境或者在抗体是MNSDED靶向配体的情况任何其它分子或生物分子。于一个与靶EEBIP相关联的参考EEBIP的情况下，除了每个参考EEBIP通过附加的专用差分[0134]读出放大器将被结合到集成电路中，以便放大任何两个EEBIP之间的电压差（例出放大器可用于将参考和靶EEBIP之间的小电压差提升到CMOS逻辑电平。这些钟控读出放将EEBIL偶联至EEBIP的官能柄，以及在一些实施例中将EEBIL偶联至EEBITA的部分）。该以允许细胞相关受体通过流体镶嵌扩散过程向靶向配体扩散。例如，在一个实施例中，EEBIG与MNSDED的分子和相关接头可以不小于约10nm但不长于约20nm，以表现出上述密也可以降低EEBIG内环境的离子强度。这也可以显著地降低Debye屏蔽并增加EEBIP的电容移、电子转移或场效应，由EEBITA与靶受体的特异性结合产生的MNSDED中电位的转移。[0138]MNSDED决策子系统至少由以下组件和材料组成1）便于检测EEBITA与靶的初始EEBIP及其相关联的一个或多个参考EEBIP）的输出响应。如果MNSDED设计需要，逻辑电路如，可以启用任何布尔函数的CMOS逻辑门的组合并且最终的逻辑电路设计可以由MNSDED配一个决策标准或多个决策标准的实践一样。[0141]例如，对于治疗适应症，决策子系统可以被设计为使得EEBITA结合事件将通过子系统电路被激活。逻辑电路还可以被设计成使得结合到自身抗原或“安全解除武装抗原”路无效。由于在MNSDED表面将安置尽可能多的唯一EEBITA（受MNSDED的尺寸和靶的尺寸的限制MNSDED具有有效地感测其通过条形码类型识别唯一地结合到DAC的能力，同时具有[0144]电穿孔/电击针可以与电压放大器电路耦合，电压放大器电路将增加通过射频能置在MNSDED表面上尽可能接近EEBIP的位置，以便允许靶EEBIP和它们的相关参考EEBIP尽消融或穿孔MNSDED的相邻健康细胞的可能性。纳米针对在MNSDED表面上的位置可以离可能会导致EEBITA从靶分离或损坏EEBITA和EEBIMTP本身。理想地，纳米针通常距最近的MNSDED尺寸以及可用于容纳本文所述的所有EEBIP、纳米针和其它MNSDED表面相关组件的离，该距离由与在此进一步描述的制造方法相关联的光学邻近校正和蚀刻剖面限制来规[0145]这些纳米针可被设计为当MNSDED通过特异性EEBITA结合附着到感兴趣的细胞时械坚固的，并且纳米针的表面可以类似于如上所述的生物相容性表面保护涂层进行官能工具（Nanoneedle:Amultifunctionaltoolforbiologicalstudiesinliving压将被用在意图通过经由在BLM中产生的瞬时孔将治疗剂或显像剂引入到致病实体中来治导磷脂双层囊泡中的瞬时孔（Electricfieldinducedtransientporesin且多达约5V的电压（预期在1V到5V下不可逆膜击穿且将施加此电压不少于约1毫秒且针的产生应该在如本文所述的与EEBI的任何光刻辅助的化学或生物缀后，MNSDED可以通过上述决策子系统逻辑电路来决定是否激活治疗剂或显像剂递送组件。（当被逻辑电路决定时以便通过适当地对应于屏障材料本身的任何屏障去除机制释放治疗剂或显像剂，所述屏障去除机制可包括但不限于pH催化的化学去除、电场或电流辅助的熔融温度通过电流穿过包含在MNSDED内的对应的电阻加热元件或通过对紧邻该屏障周围稳定性降低的聚合物或其它化学或生物实体组成，使得当MNSDED暴露于酸性pH时膜击穿[0152]MNSDED贮存器可以通过微电子制造领域的技术人员已知的光刻和蚀刻方法和技用通过预先设计的光刻图案化和光刻后蚀刻实现的任何形状的沟槽、孔或任何空隙来修是例如对于至贮存器的椭圆体状入口的长轴直径不小于约20nm并且深度不小于约40nm。或显像剂溶解度极限的浓度）的治疗剂或显像剂的溶液中来用治疗剂或显像剂填充贮存[0153]在将具有填充的贮存器的MNSDED递送给受试者之后，EEBITA可促进MNSDED与DAC的关联。在一些实施例中，EEBITA可被设计成靶向DAC受体，使得在MNSDED与DAC结合后，MNSDED可通过细胞内噬或吞噬过程被DAC内化。内化MNSDED的装载隔室的膜可通过上述方[0158]根据RFEHC所采用的一个或多个RF频率，天线结构可以包括具有多匝的简单平面[0159]根据天线阻抗（Zant来自天线的RF电压可以通过阻抗变换网络以确保RF能量从[0162]功率调节和分配电路：RFEHC的经整流的输出可以“原样”（无需调节）馈送到[0163]来自外部电路的MNSDED信令：除了向通过外部RF电源感应的MNSDED供电之外，RFEHC电感器还可以用于从诸如RF发射器之类的外[0164]天线结构和匹配电路：MNSDED还实际上可以采用结合了双工器/接收器保护电路的相同天线结构。MNSDED可以使用远场或孔并局部地释放治疗剂，并且当DAC被结合时，又一MNSDED可以释放显像剂，并且又一特序列的ssDNA寡聚物添加到策略性和光刻曝光的EEBIP。一旦所有的ssDNA寡聚物已经被晶片表面释放。[0172]一些实施例可能需要ssDNA作为EEBIL，因为对于SED相关的以几分钟计的短时间温度持续数分钟的常规PCR方案证明并且ssDNA相对于SED过程期间经历的pH和时间暴露条件是酸稳定的。可以围绕ssDNA并且在ARC和SED之前添加的生物保护层将理想地保持pHcDNA与MNSDED一起在溶液中搅拌。参考配体和EEBITA与它们在MNSDED上的预期EEBIP的随关联的锁存器与IC的逻辑输出相关联以适当地响应受体仅针对011101的组合EEBIP模式进行激发并且可以报告回附着到其的每个MNSDED的成功[0179]每个MNSDED可以包含与可熔断连接相关联的逻辑电路。TIC可以向逻辑电路发送位于体内空间中以便检测癌细胞的复发并且还向体外装置发出已经检测到该癌症的信号[0183]本文提供的方法可以通过向受试者施用悬浮在药学上可接受的载体中的MNSDED[0184]还包括液体制剂和固体形式的制剂，固体制剂可在使用之前不久转化为液体制过检测的预定EEBITA结合事件）鉴定为具有在其膜表面上表达的所述特异性BMBC细胞表面受体的任何细胞电消融。空间来施用。这种给药需要无菌技术，并且应由脑内或脑室内给药技术领域的医师给药。促进HER2与MNSDED关联的HER2_EEBITA结合，这是通过将MNSDED固定在BMBC表面上，随后HER2通过流体镶嵌扩散过程向MNSDED上的关联的EEBITA扩散米针引发并通过BMBC双脂质膜和细胞溶质传导的电[0195]步骤7（结束治疗一旦对受试者给予足够的RF功率以消融已被MNSDED多次输注随后多剂量的RF以消融整个肿瘤并消除所有相关联的B能数月至一年）以确定在CNS中是否存在BMBC复发或与MNSDED给药相关的任何不良反应。MNSDED具有与蚀刻剥离工艺相关的球形或立方形几何形状，并且MNSDED表面101与用于制造MNSDED的晶片表面相关联。MNSDED表面101基本上是平的。通常，MNSDED的特征在于化学物质作用影响的材料组成，且MNSDED侧面109可由也耐受剥离化学物质且为装置的侧面提供大体上气密密封的不同材料制成。MNSDED顶表面101还包含溶液到体硅连接垫110，物体进行电测量。溶液到体硅连接垫110可涂覆有导电聚合物或聚电解质层以改变其在溶晶片上构建的集成电路层202。主要由诸如氧化硅或任何其它电介质之类的非导电材料组成的MNSDED表面101包括多个EEBI垫105a_h和多个MNSDED通信总线垫106a_b，每个EEBI垫与EEBIL205b结合。导电纳米针对107a_b与集成电路相关联，并且由作为阳极的纳米针[0199]图3示出了MNSDED感测子系统及其特征和组件的示范性架构和布局。两个环境电件。EEBI301是靶向EEBI，具有以下特征和组接化学部分303的多个实例，借此EEBIP上的金属链接化学部分303的每一实例用于将化学部分304附着到EEBIP。与EEBIP链接的化学部分304的每一实例能够附着单个EEBIL（例如多个EEBITA可以附着或链接到相同的单个EEBIP。EEBI302是参考EEBI并且几乎与靶向一ssDNA链306与链接部分305偶联，而第二ssDNA链307通过结合部分308与靶结合分子[0201]ssDNA306和ssDNA307的双链组合为EEBITA204与靶抗原401结合产生的电荷流[0203]图6示出了耦合到两个参考EEBI302a和302b的备选EEBIMTP的一般示范性架构和第一参考EEBI302a；与第二参考分子206b和参考电压407b相关联的第二参考EEBI302b；放大器电路输出电压502a的第一读出放大器电路402a；具有电压输入407b和406以及第二的与参考分子206偶联的EEBIP105b在MNSDED表面101上的多个生物相容性保护分子子系统的电穿孔/电消融纳米针和其它特征和组件。如图8A所示，纳米针107a和107b从107b组成，每个纳米针对107a和107b连接到由一个或多个逻辑输入802控制的纳米针驱动米针驱动电路逻辑输入802控制。图8B中的FET开关804和FET激活电路805的组合用于在图8C所示的实施方案，纳米针驱动电路801可以可选地结合能够生成更复杂波形的更复杂的特征尺寸的腔，并且每个所述装载隔室或贮存器207位于包括纳米针107a和107b以及EEBIP阵列105a_h和MNSDED通信总线垫106a和106b的其它MNSDED表面特征附近。每个贮存器207内。MNSDED表面被多个生物相容性保护分子201覆盖，并且在该实例中具有氧化物MNSDED底面108和氮化物MNSDED侧面1[0208]图10是用于制造一个或多个MNSDED以及准备那些通过电测试以递送给患者的和准备MNSDED的该示范性工艺的变化和偏离对于本领域来说是显而易见的。在步骤1001用生物安全光刻来印刷相关联的垫片边界区域，同时耦合垫片相关联的官能柄。在步骤剂和/或其它治疗剂容纳在装载隔室或贮存器中。不管具体的MNSDED设计或用例是否需要没在含有表面生物相容性保护剂的溶液中，向MNSDED表面提供生物相容性保护分子。在这些特定MNSDED的具体最终用途或应用[0210]图12A12D是在一个或多个MNSDED的制造中使用的示范性蚀刻剥离工艺的图示。相对于用于制造MNSDED的该示范性蚀刻剥离工艺的变化和偏离对于本领域技术人员来说或沟槽、填充有为沟槽蚀刻保留的不同材料的区域1203，以及每个MNSDED1204的底层围1206的顶部。在制造过程的这个阶段，已经制造了纳米针对107。在硅晶片上制造和测试装置使用。性治疗方法的变化和偏离将取决于具体的MNSDED最终用途和应用。在图13所示的实施例量的MNSDED可以以类似于重复步骤1302到1309的eebi靶eebi参考对应于图3中的靶向EEBI301和参考301和EEBI302之间足够大的差异时改变其输出的逻辑状态。当靶抗原在靶向EEBI301处放大器的检测电路的示意图在图14B中由读出放大器1410表示，其中代表性电容器1412和别用相位相反的AC信号1502和1503驱动具有电容1412和1411的EEBI301和302，并且通过在其反馈路径中具有电容和/或其它阻抗1504、1507和1511的放大器1506和1507的链来减电压与参考阈值进行比较。来自比较器的输出被馈送到读出放大器输出1406，并用作1508和1509结合使用以将DC和时变电压施加到EEBI电容1412和1411上的钟控读出放大器变化和偏离对于本领域普通技术人员来说是显[0215]图16A_16B示出了整个MNSDED结合检测过程的示范性示意图。相对于整个MNSDED子204和参考分子206通过ssDNA306和互补ssDNA307以本文前面所述的方式结合到导电有解调的线性放大器链和钟控比较器或用于在靶结合事件时转换EEBI301和302之间的电在从SA1410开始的预定时间间隔内检测到与靶抗原401的预定数量的肯定结合事件，对应受来自逻辑电路1601的输入和与结合决定密切相关的任何其它逻辑输入，并经由纳米针驱应于不存在或不充分的靶结合则到逻辑电路1602的信号1603保持未断言，到逻辑“决定”未通电。EEBITA和参考分子。来自每个EEBI对的差分电压分别由钟控读出放大器1410a、1410b和