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CN113966348A - 用于将有用的化学剂引入体内的具有受控活化的安全粒子 - Google Patents

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CN113966348A CN202080025020.8A CN202080025020A CN113966348A CN 113966348 A CN113966348 A CN 113966348A CN 202080025020 A CN202080025020 A CN 202080025020A CN 113966348 A CN113966348 A CN 113966348A
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Abstract

本发明提供了封装着色剂的粒子，其在通过与至少一种外源接触而被触发之前不会产生功能效果或去除功能效果。本发明中的粒子最大限度地减少了着色剂和与外源相互作用的材料对身体的毒性作用，并且最大限度地减少了身体化学物质降解所述粒子内部的着色剂和与外源相互作用的材料。

Description

用于将有用的化学剂引入体内的具有受控活化的安全粒子
相关申请的交叉参考
本申请要求2019年2月21日提交的美国临时专利申请号62/808,724的优先权，其经此引用以其全文并入本文。
发明背景
活性剂，如化妆剂（例如文身颜料）或与外源相互作用的材料（例如可以被近红外辐射激发的染料），在化妆品、生物医药和制药应用中有许多用途。该活性剂和与外源相互作用的材料通常是有机化合物，其可能容易被体液中存在的身体化学物质降解。另一方面，活性剂和材料可能渗出，并对人体造成细胞毒性。例如，目前市场上的文身墨水粒子含有多种化学物质和重金属。然而这些材料通常不会被封装，即使在封装后，泄漏的试剂毒性也可能非常高，除非改变粒子结构以产生显著降低粒子外部浓度的结构。这些化学物质和重金属具有潜在的毒性。近来对亡故的文身个体的研究表明，在文身个体的皮肤和淋巴样品中存在有机颜料，包括酞菁和偶氮化合物（Sci. Rep. 2017, DOI: 10.1038/s41598-017-11721-z）。
同样重要的是注意到即使在封装活性剂的情况下，此类试剂的功效也可能会受到可进入封装粒子的生理介质的不利影响。当然，这取决于粒子在体内停留的持续时间。
在一些情况下，化妆剂如文身颜料被设计为在人体内停留延长的时间段，并由此具有更大的随时间推移在人体中被各种生理介质降解的可能性。即使在生理介质少量泄漏的情况下，即使在低粒子孔隙率的情况下，在较长时间段内仍可能发生显著的降解。
所报道的封装技术产生通常具有一定程度孔隙率的粒子，这允许化学剂逸出，并允许体液以时间依赖性方式侵入粒子。
因此，需要产生具有受控孔隙率的粒子，以便能够不仅减少活性剂泄漏到粒子外所导致的毒性，而且减少身体化学物质侵入粒子造成的试剂分解所导致的功效损失。
发明概述
本公开提供了包含着色剂和与外源相互作用的材料的粒子。此类粒子最大限度地减少了着色剂和材料对身体的毒性作用，并且最大限度地减少了身体化学物质对粒子内部的着色剂和材料二者的降解。在一个实施方案中，着色剂在被外源活化之前不表现出任何功能效果。
在一个实施方案中，本公开提供了包含载体、材料和着色剂的粒子，其中当所述材料吸收红外波长的辐射时，所述着色剂的颜色改变；其中所述粒子中的着色剂和材料表现出稳定性，使得所述粒子被认为通过功效测定方案（Efficacy Determination Protocol）；并且其中构造粒子结构使得其通过可提取细胞毒性测试（Extractable CytotoxicityTest）。
在一些实施方案中，所述颜色变为无色。在一些实施方案中，所述颜色从一种色调变为不同的色调。
在一些实施方案中，所述载体包含甲基丙烯酸甲酯的聚合物或共聚物。
在一些实施方案中，所述辐射的红外波长为700至1500 nm。在一些实施方案中，所述辐射的红外波长为1064 nm。
在一些实施方案中，所述吸收红外波长的辐射的材料是四胺鎓（aminium）染料。在一些实施方案中，所述吸收红外波长的辐射的材料是磷酸铁锌颜料。
在一些实施方案中，所述着色剂包含发色团基团和可热活化的断裂基团。在一些实施方案中，发色团基团选自取代或未取代的三芳基甲烷、呫吨、罗丹明、荧烷、偶氮羰花青（azocarbocyanine）、联苯胺（benzilidine）、噻嗪、吖啶、氨基蒽醌及其组合。在一些实施方案中，可热活化的断裂基团在活化时产生亲核基团。在一些实施方案中，可热活化的断裂基团包括取代和未取代的碳酸酯、氨基甲酸酯、酯、内酰胺、内酯、酰胺、酰亚胺、肟、磺酸酯或膦酸酯。
在一些实施方案中，所述粒子是无定形的、部分无定形的或部分结晶的。
在一些实施方案中，所述粒子进一步包含包封所述粒子以形成核壳粒子的壳。在一些实施方案中，壳包含交联的聚合物。在一些实施方案中，壳包含在Stöber合成中衍生自乙烯基三甲氧基硅烷试剂的有机硅酸酯聚合物。
在一个实施方案中，本公开提供了一种粒子，其包含：（a）包含载体、材料和着色剂的核，（b）包封所述核的壳，其中所述材料吸收红外波长的辐射，其中当所述材料吸收红外波长的辐射时，着色剂转变为无色，其中所述粒子中的着色剂和材料表现出稳定性，使得所述粒子被认为通过功效测定方案；并且进一步地，其中构造粒子结构，使得其通过可提取细胞毒性测试。
在一个实施方案中，所述粒子在提取液浓度下通过可提取细胞毒性测试。
在一个实施方案中，所述粒子在提取液浓度的最高0.1×稀释下通过可提取细胞毒性测试。
在一个实施方案中，所述粒子在提取液浓度的最高0.01×稀释下通过可提取细胞毒性测试。
在一个实施方案中，所述粒子在提取液浓度的最高0.001×稀释下通过可提取细胞毒性测试。
在一个实施方案中，所述粒子在提取液浓度的最高0.0001×稀释下通过可提取细胞毒性测试。
在一些实施方案中，所述载体包含甲基丙烯酸甲酯的聚合物或共聚物。
在一些实施方案中，所述壳是交联的聚合物。在一些实施方案中，壳包含衍生自乙烯基三甲氧基硅烷的硅酸酯聚合物。
在一些实施方案中，所述辐射的红外波长为700至1500 nm。在一些实施方案中，辐射的红外波长为1064 nm。
在一些实施方案中，所述吸收红外波长的辐射的材料是四胺鎓染料。在一些实施方案中，所述吸收红外波长的辐射的材料是磷酸铁锌颜料。
在一些实施方案中，所述着色剂包含发色团基团和可热活化的断裂基团。在一些实施方案中，发色团基团选自取代或未取代的三芳基甲烷、呫吨、罗丹明、荧烷、偶氮羰花青、联苯胺、噻嗪、吖啶、氨基蒽醌及其组合。在一些实施方案中，可热活化的断裂基团在活化时产生亲核基团。
在一些实施方案中，所述可热活化的断裂基团包括取代和未取代的碳酸酯、氨基甲酸酯、酯、内酰胺、内酯、酰胺、酰亚胺、肟、磺酸酯或膦酸酯。
在一个实施方案中，本公开提供了一种粒子，其包含：（a）包含载体、材料和可热活化的着色剂的核；和（b）包封所述核的壳；其中壳包含衍生自三烷氧基硅烷或三卤代硅烷的交联的有机硅酸酯聚合物；其中在所述材料吸收红外波长的辐射并将能量转化为热时，可热活化的着色剂转变为无色；其中所述粒子中的可热活化的着色剂和材料表现出稳定性，使得所述粒子被认为通过功效测定方案；并且其中构造粒子结构，使得其通过可提取细胞毒性测试。
在一些实施方案中，所述载体包含甲基丙烯酸甲酯的聚合物或共聚物。
在一些实施方案中，用于制造壳的三烷氧基硅烷选自C2-C7烷基-三烷氧基硅烷、C2-C7烯基-三烷氧基硅烷、C2-C7炔基-三烷氧基硅烷、芳基-三烷氧基硅烷及其组合。在一些实施方案中，用于制造壳的三卤代硅烷选自三氯硅烷、三溴硅烷、三碘硅烷及其组合。在一些实施方案中，交联的有机硅酸酯聚合物衍生自乙烯基-三甲氧基硅烷（VTMS）。
在一些实施方案中，所述可热活化的着色剂包含发色团基团和可热活化的断裂基团。在一些实施方案中，发色团基团选自取代或未取代的三芳基甲烷、呫吨、罗丹明、荧烷、偶氮羰花青、联苯胺、噻嗪、吖啶、氨基蒽醌及其组合。在一些实施方案中，可热活化的断裂基团在活化时产生亲核基团。在一些实施方案中，可热活化的断裂基团包含取代和未取代的碳酸酯、氨基甲酸酯、酯、内酰胺、内酯、酰胺、酰亚胺、肟、磺酸酯或膦酸酯。
在一些实施方案中，所述辐射的红外波长为700至1500 nm。在一些实施方案中，辐射的红外波长为1064 nm。
在一些实施方案中，所述吸收红外波长的辐射的材料是四胺鎓染料。
在一个实施方案中，本公开提供了用于永久性可去除文身的文身墨水，其包含本文中描述的文身粒子和皮肤病学可接受的液体载体。
在一些实施方案中，所述文身墨水为可注射悬浮液的形式。
在一些实施方案中，所述皮肤病学可接受的液体载体选自纯净水、金缕梅（witchhazel）、Listerine®嗽口水和缓冲溶液。在一些实施方案中，所述皮肤病学可接受的液体载体包含pH为大约6至大约8的缓冲溶液。在一些实施方案中，所述缓冲溶液是选自表A中列举的缓冲液的氢离子缓冲液。
在一个实施方案中，本公开提供了在对象身上制作永久性可去除文身的方法，包括将任意一种本文中所述的文身墨水注射到对象的皮肤区域以便在对象身上形成永久性文身的步骤。
在一个实施方案中，本公开提供了远程触发文身粒子的颜色改变的方法，包括对如本文中所述的对象身上的永久性文身施用一定剂量的激光的步骤。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括重复施用一定剂量的激光的步骤。
在一些实施方案中，所述激光是脉冲激光。在一些实施方案中，激光脉冲持续时间为几毫秒至几纳秒，并且激光具有1064 nm的振荡波长。在一些实施方案中，激光发射808nm的光。在一些实施方案中，激光发射805 nm的光。在一些实施方案中，载体是交联的。
在一些实施方案中，激光脉冲持续时间选自大约10 ns；大约400 ps至大约500ps；大约500 ps至大约600 ps，和大约600 ps至大约750 ps。在一些实施方案中，激光发射1064 nm的光。在一些实施方案中，所述吸收红外波长的辐射的材料是Epolight IR 1117。
在一些实施方案中，所述着色剂是选自表1中公开的品红色、青色、黄色、黑色和PB5的一种或多种。在一些实施方案中，所述着色剂是选自表3中公开的品红色、青色、黄色、黑色和PB5的一种或多种。
附图概述
图1示出了用于确定最佳粒子结构的反馈回路的流程图。
图2示出了用Horiba LA-950粒度分析仪在pH 7.4的蒸馏水中测得的2 µm粒子的典型粒度分布。
图3示出了从不具有VTMS壳、具有9.1% VTMS壳、具有25% VTMS壳和具有40% VTMS壳的3 µm PB1粒子渗漏到3毫升1% SDS中的着色剂的提取液的吸收光谱。对于所有粒子，核含有3:1重量比的聚合物与染料。
图4A示出了与不具有25% VTMS壳的1 µm 粒子相比，从具有25% VTMS壳的1 µm NB粒子渗漏到3毫升1% SDS中的着色剂的提取液的吸收光谱，所述粒子的核含有3:1重量比的聚合物与染料。图4B示出了与不具有壳的0.5 µm 粒子相比，从具有25% VTMS壳的0.5 µmPB4粒子渗漏到3毫升1% SDS中的染料的提取液的吸收光谱，所述粒子的核含有2:1重量比的聚合物与染料。图4C示出了从具有25% VTMS壳的0.7 µm 四色黑（process black）粒子渗漏到3毫升1% SDS中的染料的提取液的吸收光谱，所述粒子的核含有3:1重量比的聚合物与四色黑（PB）染料。
图5A示出了不具有壳的3 µm NB粒子的SEM图像，所述粒子的核含有3:1重量比的聚合物与染料。图5B示出了具有25% VTMS壳的1 µm NB粒子的SEM图像，所述粒子的核含有3:1重量比的聚合物与染料。图5C示出了具有25% VTMS壳的0.7 µm PB1染料粒子的TEM图像，所述粒子的核含有3:1重量比的聚合物与染料。
图6示出了与未包覆粒子相比，从具有25% TEOS壳的0.7 µm PB1粒子渗漏到3毫升1% SDS中的染料的提取液的吸收光谱，所述粒子的核含有3:1重量比的聚合物与染料。
图7示出了具有25% VTMS壳的0.9 mm PB1粒子和具有由VTMS/TEOS混合物制成的壳的粒子渗漏到3毫升1% SDS中的染料的提取液的吸收光谱，所述粒子的核含有3:1重量比的聚合物与染料。
图8示出了在暴露0、10和20分钟后Epolight™ 1117在甲醇中和在中性粒细胞培养基中的吸收光谱。
图9示出了在暴露0和15分钟后Epolight™ 1117在甲醇中和在巨噬细胞培养基中的吸收光谱。
图10示出了与对照（未经激光处理的Y197粒子）相比，在用一定剂量的1064 nm波长和3.51 J/cm2能量密度的激光辐射处理后在二氯甲烷（DCM）中渗漏的Y197染料和Epolight™ 1117的提取液的吸收光谱。在用激光处理后，粒子中68%的Epolight™ 1117和41%的Y197染料被降解。结果表明，Epolight™ 1117具有显著的激光吸收，并在粒子内部产生局部热量，导致Y197染料的降解。
图11示出了与对照（未经激光处理的M071粒子）相比，在用一定剂量的1064 nm波长和2.46 J/cm2、3.03 J/cm2、3.51 J/cm2、4.28 J/cm2和5.09 J/cm2能量密度的激光辐射处理后在DCM中渗漏的M071染料和Epolight™ 1117的提取液的吸收光谱。结果表明，M071粒子中红外吸收剂的衰减为80% vs品红色染料的衰减为大约50%。此外，在M071粒子中的染料衰减在4.28 J/cm2下趋于平稳。
图12示出了与对照（未经激光处理的PB5粒子）相比，在用一定剂量的1064 nm波长和3.51 J/cm2、4.28 J/cm2和5.09 J/cm2能量密度的激光辐射处理后在DCM中渗漏的PB5染料和Epolight™ 1117的提取液的吸收光谱。结果表明，对于5% PB5粒子的低颜色清除水平为大约30%。此外，在5% PB5粒子中的染料衰减似乎在3.51 J/cm2下趋于平稳。由更高的能量密度没有产生额外的热量，这表明红外吸收剂吸光度在3.51 J/cm2下达到饱和。
发明详述
文身是已经实践了数千年的组织标记形式。文身如今可以用于个人艺术表达，或者也可以用于化妆修饰，特别是在面部上。文身通过将由颜料制备的墨水引入皮肤的真皮来制作；仅到达表皮的颜料可能随时间推移而脱落。典型的颜料包括炭黑、无机金属盐和有机金属配合物。此类成分对于组织标记应用通常不受管制，并且已知这些材料会引起生物反应，包括过敏反应，在最初暴露后甚至很长时间，这种反应仍可能相当严重。
许多获得文身的人在一段时间后决定要去除文身。这种“买家反悔”催生了采用诸如覆盖文身（over-tattooing）、磨皮术、手术切除、和通过用脉冲激光照射来去除的方法来去除文身的行业。所有这些方法都具有相当的侵入性，可能导致额外的皮肤创伤和疤痕，以及继发感染（来自手术方法）或附带损伤（来自磨削和激光方法）的可能性。
已经描述了几种产生可以随后通过非侵入性方法去除的组织标记的方法。Anderson（美国专利号6,800,122）公开了文身墨水粒子，其包含至少一种颜料或染料的核、吸收组分和包围核的载体（vehicle），其中吸收组分在暴露于外源性能量时改变所述粒子的结构，使得染料从所述粒子中释放并最终被人体消化。Agrawal（美国专利号8,039,193）公开了一种组织标记的方法，其包括至少一种包含热不稳定断裂基团的有色化合物和至少一种红外吸收化合物，使得可以通过施加红外辐射使文身颜料中的染料颜色变为无色。此类方法没有考虑所用组分的毒性。包含无定形聚合物的粒子含有可以被体液渗透的固有的自由体积或孔隙率，允许有毒组分泄漏到细胞外基质中。同样，此类体液可能随它们携带分子组分，所述分子组分可以攻击粒子内部的着色剂，使其丧失功能。此外，甚至无机材料也可能具有固有的多孔结构，其提供了生物剂侵入的途径。
对于组织标记应用而言，有利的是提供具有降低的颜料、染料和发色团毒性的粒子。甚至更合意的是提供具有更受控的颜色去除性质的粒子。
在一个实施方案中，本公开提供了适于组织标记的粒子，其包含：（a）包含载体、材料和着色剂的核，（b）包封所述核的壳，其中所述材料吸收红外波长的辐射，其中当所述材料吸收红外波长的辐射时，着色剂转变为无色染料，其中所述粒子中的着色剂和材料表现出稳定性，使得所述粒子被认为通过功效测定方案；并且进一步地，其中构造粒子结构，使得其通过可提取细胞毒性测试。
此类粒子最大限度地减少了从所述粒子泄漏到体内的任何有色染料和与外源相互作用的材料的毒性作用，并且最大限度地减少了身体化学物质以能够降解所述粒子内部的有色染料和材料二者的浓度进入所述粒子内部。
用聚合物封装着色剂和/或材料可以减少上述降解和泄漏，但由于聚合物粒子的固有孔隙率而仅在一定程度上减少降解和泄漏。
粒子的孔隙率取决于各种因素，包括聚合物的分子量、聚合物的结构、交联剂及其量、聚合温度、以及溶剂等等。此外，当用包含治疗剂的聚合物粒子治疗疾病时，例如用于任何特定疾病的治疗剂的可耐受泄漏不同于另一治疗剂的可耐受泄漏。因此，期望有一种控制粒子孔隙率的有效方法。为此，本发明提供了一种处理方法以解决这些问题。具体而言，本发明提供了经由图1中描绘的反馈回路控制聚合物粒子的孔隙率的方法，由此获得对于人类使用安全得多的粒子。如图1中所示，将粒子结构按顺序优化以降低：（1）从所述粒子泄漏至健康细胞中的试剂和材料的毒性，和（2）由于身体化学物质进入所述粒子中所导致的分解造成的试剂和材料的功效损失。为此，本发明提供了一种粒子，其包含：（a）着色剂，（b）载体，（c）与外源相互作用的材料，其中着色剂被载体封装，其中所述粒子中的着色剂和材料表现出稳定性，使得所述粒子被认为通过功效测定方案；并且其中构造粒子结构，使得其通过可提取细胞毒性测试。此外，本文中描述的粒子降低了着色剂的毒性。
定义
如前述部分和本说明书的其余部分通篇中所用的，除非另行定义，否则本文中使用的所有技术术语和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同含义。本文中提及的所有专利和出版物均经此引用以其全文并入本文。
如本文中所用的术语“一个”、“一种”和“该”通常解释为涵盖单数和复数形式。
如本文中所用的术语“大约”通常是指包括本领域普通技术人员确定的变化和可接受的误差范围的特定数值，其将部分取决于如何来测量或确定数值，即测量系统的局限性。例如，“大约”可以指零变化，以及给定数值的±20%、±10%或±5%的范围。
如本文中所用的术语“体液”通常是指在人体的流体隔室之一中存在的天然流体。主要的流体隔室是细胞内和细胞外的。更小的部分（跨细胞的）包括支气管树、胃肠道和膀胱中的流体；脑脊液；以及眼睛的房水。体液包括血浆、血清、脑脊液或唾液。在一个实施方案中，体液含有中性粒细胞和巨噬细胞。
如本文中所用的术语“身体化学物质”通常是指存在于体液、中性粒细胞培养基、巨噬细胞培养基或任何完整细胞生长培养基的任一种中的化学物质。
如本文中所用的术语“生物相容性”是指植入体内的材料与组织和谐共存而不引起有害变化的能力。
如本文中所用的术语“生物相容性聚合物”通常是指意在与生物体系对接以评估、治疗、增强或置换身体的任何组织、器官或功能的材料。生物相容性材料的一些特征性质包括“对生物体系没有毒性或有害作用”、“材料在特定应用中以适当的宿主响应发挥作用的能力”和“生物材料在医学疗法方面发挥其所需功能而不会在该疗法的接受者或受益者中引起任何不期望的局部或全身作用，但是在该特定情况下产生最适当的有益细胞或组织响应并优化该疗法的临床相关性能的能力”。
如本文中所用的术语“可生物降解的”是指在生理或内体条件下完全降解（即降解成单体物类）的聚合物。可生物降解的聚合物不一定是可水解降解的，并且可能需要酶作用来完全降解。
如本文中所用的术语“发色团”是指以特定频率吸收光并由此赋予分子颜色的化学基团（如呫吨基团或吖啶基团）。
如本文中所用的术语“着色剂”与术语“发色团化合物”在本公开通篇中可互换使用。
如本文中所用的术语“染料”包括着色剂和红外吸收剂。
如本文中所用的术语“红外吸收材料”、“红外染料”、“红外辐射吸收剂”和“红外吸收剂”可互换使用。
如本文中所用的术语“功效测定方案”通常是指用于测定在用身体化学物质处理一段时间后粒子内部的着色剂和/或材料的降解程度的模拟使用环境（例如文身）的方法，其中所述材料与外源相互作用。各种分析工具，如UV-VIS-NIR、NMR、HPLC、LCMS等等将用于量化提取液和对照中着色剂的浓度。功效测定方案的细节描述在实施例6中。在一些情况下，如果着色剂的降解小于90%且所述材料的降解小于90%，则粒子被认为通过功效测定方案。在一些情况下, 取决于着色剂的吸收强度和所述材料的物理化学性质，如果着色剂的降解为小于85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%或5%，且所述材料的降解为小于85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%或5%，则粒子被认为通过功效测定方案。
如本文中所用的术语“可提取细胞毒性测试”通常是指可用于从粒子中提取着色剂的体外渗漏方案（使用在生理温度下含有血清蛋白的生理相关培养基）。提取液可以随后原样（“纯”或1×）或用培养基连续稀释（最多0.0001×稀释）用于针对健康细胞（将根据应用选择不同的细胞）的细胞毒性测试，作为粒子孔隙率的替代测量。可以测量杀死30%的细胞的纯提取液或稀释提取液，并将其称为IC30。同样，可以测量杀死10%的细胞的纯提取液或稀释提取液，并将其称为IC10。可以测量杀死20%或更低的细胞的纯提取液或稀释提取液，并将其称为IC20。可以测量杀死40%或更低的细胞的纯提取液或稀释提取液，并将其称为IC40。可以测量杀死50%或更低的细胞的纯提取液或稀释提取液，并将其称为IC50。可以测量杀死60%或更低的细胞的纯提取液或稀释提取液，并将其称为IC60。可以测量杀死70%或更低的细胞的纯提取液或稀释提取液，并将其称为IC70。可以测量杀死80%或更低的细胞的纯提取液或稀释提取液，并将其称为IC80。可以测量杀死90%或更低的细胞的纯提取液或稀释提取液，并将其称为IC90。可提取细胞毒性测试的细节描述在实施例4中。可提取细胞毒性测试符合国际标准：ISO-10993-5 “细胞毒性测试——体外方法”。在一些情况下，如果渗漏液中着色剂和材料的纯浓度或稀释浓度独立地小于IC10、IC30、IC40、IC50、IC60、IC70、IC80或IC90，则粒子通过可提取细胞毒性测试。
如本文中所用的术语“反馈回路”通常是指基于已经用于评估是否需要通过改变粒子制造化学而使粒子孔隙率更低的可提取细胞毒性测试和/或功效测定方案的反馈回路。在一个实施方案中，在可提取细胞毒性测试中，当细胞死亡小于或等于30%时，则粒子被认为已经通过了可提取细胞毒性测试。可提取细胞毒性测试符合国际标准：ISO-10993-5“细胞毒性测试——体外方法”。在一些实施方案中，当细胞死亡小于或等于10%、20%、40%、50%、60%、70%、80%或90%时，则粒子被认为通过了相应的可提取细胞毒性测试。
如本文中所用的术语“亲水性”是指对水具有亲和力的性质。例如，亲水性聚合物（或亲水性聚合物链段）是主要可溶于水溶液和/或具有吸收水的倾向的聚合物（或聚合物链段）。通常，聚合物越亲水，聚合物越倾向于溶解在水中、与水混合或被水润湿。
如本文中所用的术语“疏水性”是指缺乏对水的亲和力或甚至排斥水的性质。例如，聚合物（或聚合物链段）越疏水，聚合物（或聚合物链段）越倾向于不溶于水、不与水混合或不被水润湿。
如本文中所用的术语“巨噬细胞培养基”通常是指设计用于培养巨噬细胞的完全培养基。培养基包含基础培养基（含有必需和非必需氨基酸、维生素、有机和无机化合物、激素、生长因子、微量矿物质），辅以巨噬细胞生长添加剂、抗生素和胎牛血清。
如本文中所用的术语“材料”是指本公开中描述的与外源相互作用的材料。
如本文中所用的术语“材料工艺稳定性”是指在使用条件下保持材料的光学和物理特性，使得其可以在受到外源刺激时按预期递送热量。
如本文中所用的术语“中性粒细胞培养基”通常是指设计用于培养中性粒细胞的完全培养基。培养基含有基础培养基（含有必需和非必需氨基酸、维生素、有机和无机化合物、激素、生长因子、微量矿物质），辅以中性粒细胞培养添加剂、抗生素（即青霉素、链霉素）、L-谷氨酰胺和胎牛血清（FBS）。
如本文中所用的术语聚合物“多分散性（PD）”通常用作聚合物分子量分布宽度的量度，并由式PD =
Figure 382351DEST_PATH_IMAGE001
定义。多分散性越大，分子量越宽。所有链长相等的单分散聚合物（如内源蛋白质）具有Mw/Mn = 1，最佳控制的合成聚合物具有1.02至1.10的Mw/Mn。
术语“多分散性指数（PdI）”定义为粒径分布的标准偏差（σ）除以平均粒径（2a）的比值的平方，如下式所示：PdI = (σ/2a)2。PdI用于估计粒子尺寸分布的不均匀程度，并且越大的PdI值对应于粒子样品中越大的尺寸分布。PdI还可以指示纳米粒子聚集以及粒子表面修饰的一致性和效率。当PdI值小于0.1时，样品被认为是单分散的。
如本文中所用的术语“固溶体”是指着色剂分子溶解在固体赋形剂基质如疏水性聚合物中，其中着色剂与聚合物基质赋形剂混溶。
如本文中所用的术语“固体分散体”是指着色剂以结晶或无定形粒子形式分散，其中着色剂分散在无定形聚合物中并随机分布在聚合物基质赋形剂之间。
Stöber反应：Stöber反应由Werner Stöber在1968年报道，并且其目前仍然是最广泛使用的制备具有可控和均匀尺寸的二氧化硅（SiO2）粒子的湿化学合成方法。其是溶胶-凝胶法的一个实例，其中分子前体（通常为原硅酸四乙酯，TEOS）首先与水在醇溶液中反应，所得分子随后连接在一起构建更大的交联无机网络结构。本公开中的粒子使用修改的Stöber方法，其使用乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）试剂。在1999年，报道了两阶段修改方法，其使得能够受控形成具有小孔隙的二氧化硅粒子。该方法在低pH下在表面活性分子的存在下进行。在加入氟化钠以开始缩合过程之前，水解步骤伴随着微乳液的形成而完成。对于较大的孔隙结构，如大孔整料、基于聚苯乙烯、环烯或多胺的核-壳粒子和碳球，也已经进行了开发工作。
1. 文身粒子
本公开通过在被外源活化时使有色文身颜料变成无色来提供可用于可去除组织标记的文身粒子。
在一个实施方案中，本公开提供了组织标记，其适于永久性标记，并能够根据需要在期望的情况下选择性地使其变成无色。在一些实施方案中，组织标记可以由墨水配制物来产生，所述墨水配制物由文身颜料粒子来制备，并且可以通过用合适的红外光源照射来使所述粒子变成无色。
在一个实施方案中，本公开提供了适于组织标记应用（例如文身墨水）的粒子，其包含：（a）包含载体、材料和着色剂的核，（b）包封所述核的壳，其中所述材料吸收红外波长的辐射（红外吸收剂），其中着色剂染料和材料表现出稳定性，使得所述粒子中的着色剂和材料表现出稳定性，使得所述粒子被认为通过功效测定方案；并且其中构造粒子结构，使得其通过可提取细胞毒性测试。
为了可用于组织标记，必须使封装在所述粒子中的着色剂足够无毒性。可以通过细胞系暴露于相关化学剂时的存活来测试细胞毒性。特别地，墨水粒子可以用生理相关培养基来提取，所述培养基在生理温度下含有血清蛋白，并且这些提取液针对健康细胞来测试细胞毒性。可以评估杀死30%的细胞的提取液浓度，并称为IC30。可以对每种应用确立粒子的IC30。这样的“可提取细胞毒性测试”是文身墨水组分的毒理学影响的直接量度，并且必须采取文献中所述方法之外的方法以确保这些墨水的安全组成。这些方法可以包括附加的化学手段以结合减少生物介质侵入的附加包覆层。最重要的是，制备墨水粒子的过程直到测试显示组合物满足所需毒理学规格时才完成。
在一个实施方案中，本公开提供了组织标记，其适于永久性标记，并能够根据需要在期望的情况下选择性地使其变成无色。在一些实施方案中，组织标记可以由墨水配制物来产生，所述墨水配制物由文身颜料粒子来制备，并且可以通过用合适的红外光源照射来使所述粒子变成无色。
在一个实施方案中，着色剂和材料分别在所述粒子内部由于身体化学物质侵入造成的降解通过功效测定方案测得为小于85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%或5%。
聚合物粒子可以具有与其相关的一定的自由体积或孔隙率，取决于所用聚合物载体的性质以及封装方法和功效。因此，着色剂和/或响应外源的材料可能容易因身体化学物质侵入粒子内部而降解。这样的降解降低了封装的着色剂和/或材料的稳定性。另一方面，着色剂和/或材料可能因载体孔隙率或自由体积而渗出或扩散到粒子外部。如果将粒子植入受试人体，这种泄漏可能导致细胞毒性。
应当注意，由于载体基质的固有孔隙率，单独的载体基质可能不足以提供阻隔保护以防止粒子外部的身体化学物质的渗透，也不能防止着色剂和/或材料的泄漏。
因此，在一些实施方案中，本公开提供了具有壳的粒子，所述壳具有合适的阻隔性质以限制所述粒子内部的着色剂和/或材料暴露于身体化学物质，并且还减少了着色剂和/或材料渗出或扩散到所述粒子外部。
因此，在一些实施方案中，本公开提供了具有核-壳结构的粒子，以降低粒子孔隙率并保护包封的着色剂和/或材料免于被身体化学物质降解。因此，由于减少的身体化学物质的侵入，改善了所述粒子内部的着色剂和/或材料的稳定性。此外，通过图1中描述的方法，最大限度地减少了由于着色剂和/或材料的泄漏所造成的粒子的细胞毒性。
在一些实施方案中，所述粒子是生物相容性的和/或可生物降解的。
在一些实施方案中，选择所述粒子的载体以便与着色剂和/或材料相容，从而最大化功效。例如，在其中所述材料是红外染料的情况下，材料和载体的固溶体将最大化其吸收密度。在不存在固溶体的情况下，尤其当所述材料为有机染料时，可能导致聚集、吸收密度损失和吸收最大值偏移，这可能以不合意的方式限制与外源的相互作用。
在一个实施方案中，在暴露于外源后，所述粒子保持其结构完整性，并且着色剂和与外源相互作用的材料保持在所述粒子内部。着色剂可以包括染料和颜料。
在一些实施方案中，所述粒子是无定形的或部分无定形的或部分结晶的。
（a）着色剂
在一个实施方案中，本公开提供了适于组织标记应用（例如文身墨水）的粒子，其包含：（a）包含载体、材料和可热活化的着色剂的核，（b）包封所述核的壳，其中所述材料吸收红外波长的辐射（红外吸收剂），其中可热活化的着色剂和所述材料表现出稳定性，使得所述粒子被认为通过功效测定方案；并且其中构造粒子结构，使得其通过可提取细胞毒性测试。
在一些实施方案中，可热活化的着色剂包含发色团基团和可热活化的断裂基团。在一些实施方案中，选择可热活化的着色剂，以使其含有与亲核基团缀合的发色团基团，所述亲核基团被可热活化的断裂基团保护。在施加由粒子中的红外吸收剂产生的足够的热量时，可热活化的断裂基团降解以产生亲核基团，亲核基团随后与发色团基团反应以消除导致其颜色的着色剂的可见光吸收。在一些实施方案中，发色团基团选自取代或未取代的三芳基甲烷、呫吨、罗丹明、荧烷、偶氮羰花青、联苯胺、噻嗪、吖啶、氨基蒽醌及其组合。在一些实施方案中，发色团基团选自取代或未取代的呫吨，如美国专利号4602263和4826976以及EP 174054中描述的那些，其公开内容经此引用以其全文并入本文。在一些实施方案中，取代或未取代的呫吨发色团是选自以下的一种或多种：6-(二丁基氨基)-9-[2-[[[(1,1-二甲基乙氧基)羰基](甲基磺酰基)氨基]甲基]苯基]-3-甲基-2-(苯基氨基)-呫吨鎓（xanthylium）（B141）、3,6-双(2,3-二氢-1H-吲哚-1-基)-9-[2-[[[(1,1-二甲基乙氧基)羰基]甲基氨基]磺酰基]苯基]-呫吨鎓（C161：CAS编号104434-22-2）；3,6-双[(2-氯苯基)甲基氨基]-9-[2-[[[(1,1-二甲基乙氧基)羰基]甲基氨基]磺酰基]苯基]-呫吨鎓（M071：CAS编号104434-20-0）、9-[2-[[[(1,1-二甲基乙氧基)羰基]甲基氨基]磺酰基]苯基]-3,6-二苯氧基-呫吨鎓（Y161：CAS编号104434-14-2）。在一些实施方案中，所述粒子包含含有B141（黑色）、M071（品红色）、C161（青色）或Y161（黄色）的发色团化合物的混合物。
在一些实施方案中，具有与可热活化的断裂基团缀合的取代或未取代的呫吨发色团的着色剂选自美国专利号8039193中描述的那些，其公开内容经此引用以其全文并入本文。
在一些实施方案中，着色剂是如美国专利号8039193中描述的具有式D-Sp-Nu-FG的有色化合物，其包含可热活化的断裂基团，其中D包含发色团，Sp包含连接有色化合物和亲核物质Nu的任选的间隔基团，Nu包含取代或未取代的亲核基团且FG包含可热活化的断裂基团；并且其中至少一种有色化合物能够在有色化合物暴露于足够剂量的外源时通过可热活化的断裂基团的单分子断裂而变成无色，由此在需要时使有色化合物变成无色。在一些实施方案中，外源是红外辐射。在一些实施方案中，至少一种有色化合物进一步包含一个或多个连接到发色团和/或可热活化的断裂基团上的稳定基团（ballast groups）。
在一些实施方案中，发色团D包括取代或未取代的三芳基甲烷、呫吨、罗丹明、荧烷、偶氮羰花青、亚苄基、噻嗪、吖啶、氨基蒽醌或其它发色团；任选的间隔基团Sp包括取代或未取代的烷基基团、脂环族基团、含硫或磷的基团或其氧化物、或其它间隔基；亲核基团Nu包括取代或未取代的、氧、硫、磷、碳、硒、氮或硅、或其氧化物、或其它取代或未取代的亲核基团；并且可热活化的断裂基团FG包括取代和未取代的碳酸酯/盐、氨基甲酸酯/盐、酯、内酰胺、内酯、酰胺、酰亚胺、肟、磺酸酯/盐、硫酸酯/盐、次磺酸酯/盐、磷酸酯/盐、膦酸酯/盐或-R2C-RHC-Y，其中R相同或不同，并包括取代或未取代的烷基、芳基或芳烷基基团，并且其中Y包括氰基、硝基、亚砜、含羰基化合物、磺酰胺或在施加足够量的热能时能够断裂的其它吸电子取代基。
在一些实施方案中，具有式D-Sp-Nu-FG的有色化合物选自具有式（I）-（VII）的化合物：
Figure 846962DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE003
Figure 463582DEST_PATH_IMAGE004
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，
以及其盐，及其组合。
在一些实施方案中，载体形成基质。在一些实施方案中，与载体混合的着色剂形成均匀的分散体或固溶体。
在一些实施方案中，所述粒子具有通过光谱吸光度测得的着色剂负载量。在一些实施方案中，所述粒子具有通过本领域中已知的分析技术，如UV-VIS-NIR、NMR、HPLC、LCMS等等测得的着色剂负载量。在一些实施方案中，着色剂负载量为所述粒子总重量的大约0.01重量%至大约95.0重量%。在一些实施方案中，着色剂负载量为所述粒子总重量的大约0.01重量%至大约20.0重量%。在一些实施方案中，所述粒子具有大约1.0重量%至大约20.0重量%的着色剂负载量。在一些实施方案中，所述粒子具有大约5.0重量%至大约20.0重量%的着色剂负载量。在一些实施方案中，所述粒子具有大约10.0重量%至大约20.0重量%的着色剂负载量。在一些实施方案中，所述粒子具有大约5.0重量%至大约15.0重量%的着色剂负载量。在一些实施方案中，所述粒子具有大约10.0重量%至大约15.0重量%的着色剂负载量。在一些实施方案中，所述粒子具有大约5.0重量%至大约12.5重量%的着色剂负载量。在一些实施方案中，着色剂负载量是选自以下的值：大约0.01重量%、大约0.1重量%、大约0.2重量%、大约0.3重量%、大约0.4重量%、大约0.5重量%、大约0.6重量%、大约0.7重量%、大约0.8重量%、大约0.9重量%、大约1.0重量%、大约1.5重量%、大约2.0重量%、大约2.5重量%、大约3.0重量%、大约3.5重量%、大约4.0重量%、大约4.5重量%、大约5.0重量%、大约5.5重量%、大约6.0重量%、大约6.5重量%、大约7.0重量%、大约7.5重量%、大约8.0重量%、大约8.5重量%、大约9.0重量%、大约9.5重量%、大约10.0重量%、大约10.5重量%、大约11.0重量%、大约11.5重量%、大约12.0重量%、大约12.5重量%、大约13.0重量%、大约13.5重量%、大约14.0重量%、大约14.5重量%、大约15.0重量%、大约15.5重量%、大约16.0重量%、大约16.5重量%、大约17.0重量%、大约17.5重量%、大约18.0重量%、大约18.5重量%、大约19.0重量%、大约19.5重量%或大约20.0重量%。在一些实施方案中，所述粒子具有大约12.5重量%的着色剂负载量。在一些实施方案中，着色剂负载量是选自以下的值：大约0.1重量%、大约1.0重量%、大约2.0重量%、大约3.0重量%、大约4.0重量%、大约5.0重量%、大约6.0重量%、大约7.0重量%、大约8.0重量%、大约9.0重量%、大约10.0重量%、大约15.0重量%、大约20.0重量%、大约25.0重量%、大约30.0重量%、大约35.0重量%、大约40.0重量%、大约45.0重量%、大约50.0重量%、大约55.0重量%、大约60.0重量%、大约65.0重量%、大约70.0重量%、大约75.0重量%、大约80.0重量%、大约85.0重量%、大约90.0重量%或大约95.0重量%。
在一些实施方案中，所述粒子以0.14 M071对1.0 B141的重量比含有B141和M071发色团化合物以平衡黑色染料（“中性黑”）的绿色色调。在一些实施方案中，所述粒子含有B141、M071和附加的Y161以平衡蓝色。在一些实施方案中，所述粒子含有B141、M071和附加的C161以及增加的重量量的M071以增加黑色强度（“四色黑”）。在一些实施方案中，所述粒子含有包含大约6.2重量%至大约10.0重量%的B141、大约1.36重量%至大约2.71重量%的M071、大约0重量%至大约2.71重量%的C161、大约0重量%至大约4.52重量%的Y161和大约10.4重量%至大约14.0重量%的Epolight™ 1117的染料混合物。在一些实施方案中，所述粒子以1.0 B141、0.3 M071、0.3 C161和0.5 Y161的重量比包含B141、M071、C161和Y161。在下表1中概括了具有一定范围的颜色强度和鲜艳度（vibrancy）的黑色染料的组成。
表1. 具有各种染料组合的粒子的组成
条目 组成 B805(重量%) Cyanox®1790 (重量%) B141(重量%) M071(重量%) C161(重量%) Y161(重量%) Y184/Y197 IR1117(重量%) 聚合物/染料重量比
1 中性黑(NB) 75 0 10 1.36 0 0 0 13.64 3:1
2 四色黑1(PB1) 75 0 8.08 2.42 2.42 0 0 12.1 3:1
3 PB2 75 0 6.94 2.08 2.08 3.47 0 10.4 3:1
4 PB3 70 5 6.2 1.86 1.86 3.1 0 12 3:1<sup>a</sup>
5 PB4 62 5 9.05 2.71 2.71 4.52 0 14 2:1<sup>a</sup>
6 青色 78.3 5 0 0 11.11 0 0 5.56 5:1<sup>a</sup>
7 品红色 78.3 5 0 11.11 0 0 0 5.56 5:1<sup>a</sup>
8 黄色 78.3 5 0 0 0 11.11 0 5.56 5:1<sup>a</sup>
9 PB5(黑色) 61.25 5 9.92 1.5 2.97 0 4.96 Y184 14 2:1
10 青色 76.25 5 0 0 12.5 0 0 6.25 4:1
11 品红色 74.50 5 0 12.5 0 0 0 8 4:1
12 橙色 74.50 5 0 0 0 0 12.5 Y184 8 4:1
13 黄色 76.25 5 0 0 0 0 12.5 Y197 6.25 4:1
a. 用于计算聚合物/染料重量比的聚合物量包括抗氧化剂Cyanox® 1790的重量量。
在一些实施方案中，所述粒子是PB5（黑色）粒子，其包含：所述粒子总重量的大约61.65重量% B-805聚合物、大约2.97重量% C161、大约1.5重量% M071、大约9.92重量%B141、大约4.96重量% Y184、大约14.0重量% Epolight™ IR 1117和大约5.0重量% Cyanox®。
在一些实施方案中，所述粒子是青色粒子，其包含：所述粒子总重量的大约76.25重量% B-805聚合物、大约12.5重量% C161、大约6.25重量% Epolight™ IR 1117和大约5.0重量% Cyanox®。
在一些实施方案中，所述粒子是黄色粒子，其包含：所述粒子总重量的大约76.25重量% B-805聚合物、大约12.5重量% Y197、大约6.25重量% Epolight™ IR 1117和大约5.0重量% Cyanox®。
在一些实施方案中，所述粒子是品红色粒子，其包含：所述粒子总重量的大约74.50重量% B-805聚合物、大约12.5重量% M071、大约8.0重量% Epolight™ IR 1117和大约5.0重量% Cyanox®。
在一些实施方案中，所述粒子是橙色粒子，其包含：所述粒子总重量的大约74.50重量% B-805聚合物、大约12.5重量% Y184、大约8.0重量% Epolight™ IR 1117和大约5.0重量% Cyanox®。
在一些实施方案中，所述粒子是品红色粒子，其包含：所述粒子总重量的大约74.50重量% B-805聚合物、大约6.25重量% M071、大约8.0重量% Epolight™ IR 1117和大约5.0重量% Cyanox®。
在一些实施方案中，所述粒子是品红色粒子，其包含：所述粒子总重量的大约74.50重量% B-805聚合物、大约3.0重量% M071、大约8.0重量% Epolight™ IR 1117和大约5.0重量% Cyanox®。
在一些实施方案中，所述粒子是品红色粒子，其包含：所述粒子总重量的大约74.50重量% B-805聚合物、大约1.0重量% M071、大约8.0重量% Epolight™ IR 1117和大约5.0重量% Cyanox®。
在一些实施方案中，所述粒子是青色粒子，其包含：所述粒子总重量的大约76.25重量% B-805聚合物、大约6.25重量% C161、大约6.25重量% Epolight™ IR 1117和大约5.0重量% Cyanox®。
在一些实施方案中，所述粒子是青色粒子，其包含：所述粒子总重量的大约76.25重量% B-805聚合物、大约4.0重量% C161、大约6.25重量% Epolight™ IR 1117和大约5.0重量% Cyanox®。
在一些实施方案中，所述粒子是青色粒子，其包含：所述粒子总重量的大约76.25重量% B-805聚合物、大约2.0重量% C161、大约6.25重量% Epolight™ IR 1117和大约5.0重量% Cyanox®。
在一些实施方案中，所述粒子是橙色粒子，其包含：所述粒子总重量的大约74.50重量% B-805聚合物、大约6.25重量% Y184、大约8.0重量% Epolight™ IR 1117和大约5.0重量% Cyanox®。
在一些实施方案中，所述粒子是橙色粒子，其包含：所述粒子总重量的大约74.50重量% B-805聚合物、大约3.0重量% Y184、大约8.0重量% Epolight™ IR 1117和大约5.0重量% Cyanox®。
在一些实施方案中，发色团化合物（染料）以选自以下的量存在：所述粒子总重量的1.0重量%、1.5重量%、2.0重量%、2.5重量%、3.0重量%、3.5重量%、4.0重量%、4.5重量%、5.0重量%、5.5重量%、6.0重量%、6.5重量%、7.0重量%、7.5重量%、8.0重量%、9.0重量%、9.5重量%、10.0重量%、10.5重量%、11.0重量%、11.5重量%、12.0重量%、12.125重量%、12.25重量%、12.50重量%、12.625重量%、12.75重量%、13.0重量%、13.125重量%、13.25重量%、13.5重量%、13.625重量%、13.75重量%、14.0重量%、14.125重量%、14.25重量%、14.50重量%、14.625重量%、14.75重量%、15.0重量%、15.125重量%、15.25重量%、15.5重量%、15.625重量%、15.75重量%、16.0重量%、16.125重量%、16.25重量%、16.50重量%、16.625重量%、16.75重量%、17.0重量%、17.125重量%、17.25重量%、17.5重量%、17.625重量%、17.75重量%、18.0重量%、18.125重量%、18.25重量%、18.5重量%、18.625重量%、18.75重量%、19.0重量%、19.125重量%、19.25重量%、19.5重量%、19.625重量%、19.75重量%、20.0重量%、20.125重量%、20.25重量%、20.5重量%、20.625重量%、20.75重量%、21.0重量%、21.125重量%、21.25重量%、21.5重量%、21.625重量%、21.75重量%、22.0重量%、22.125重量%、22.25重量%、22.5重量%、22.625重量%、22.75重量%、23.0重量%、23.125重量%、23.25重量%、23.5重量%、23.625重量%、23.75重量%、24.0重量%、24.125重量%、24.25重量%、24.5重量%、24.625重量%、24.75重量%、25.0重量%、25.125重量%、25.25重量%、25.5重量%、25.625重量%、25.75重量%、26.0重量%、26.125重量%、26.25重量%、26.5重量%、26.625重量%、26.75重量%、27.0重量%、27.125重量%、27.25重量%、27.5重量%、27.625重量%、27.75重量%、28.0重量%、28.125重量%、28.25重量%、28.5重量%、28.625重量%、28.75重量%、29.0重量%、29.125重量%、29.25重量%、29.5重量%、29.625重量%、29.75重量%、30.0重量%、30.125重量%、30.25重量%、30.5重量%、30.625重量%、30.75重量%、31.0重量%、31.125重量%、31.25重量%、31.5重量%、31.625重量%、31.75重量%、32.0重量%、32.125重量%、32.25重量%、32.5重量%、32.625重量%、32.75重量%、33.0重量%、33.125重量%、33.25重量%、33.5重量%、33.625重量%、33.75重量%、34.0重量%、34.125重量%、34.25重量%、34.5重量%、34.625重量%、34.75重量%或35.0重量%。在一些实施方案中，发色团化合物的负载量可以高达所述粒子总重量的33.0重量%而不影响粒子结构完整性，但保持很强的颜色强度。在一些实施方案中，单一发色团化合物以1.0重量%至15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，所述粒子中的单一发色团化合物以选自以下的量存在：所述粒子总重量的1.0重量%、1.36重量%、1.86重量%、2.08重量%、2.42重量%、2.71重量%、3.1重量%、3.47重量%、4.52重量%、5.56重量%、6.20重量%、6.94重量%、8.08重量%、9.05重量%、10.0重量%、11.11重量%、12.0重量%、12.1重量%、13.64重量%、14.0重量%或15.0重量%。
在一些实施方案中，发色团化合物以所述粒子总重量的大约10.0重量%至大约33.0重量%的量存在。在一些实施方案中，发色团化合物以所述粒子总重量的大约12.5重量%至大约33.0重量%的量存在以提供与市售黑色颜料的颜色鲜艳度和强度相当的黑色。在一些实施方案中，发色团化合物以所述粒子总重量的大约10.0重量%至大约30.0重量%的量存在。在一些实施方案中，发色团化合物以所述粒子总重量的大约10.0重量%至大约25.0重量%的量存在。在一些实施方案中，发色团化合物以所述粒子总重量的大约12.5重量%至大约25.0重量%的量存在。在一些实施方案中，发色团化合物以所述粒子总重量的12.5重量%至20.0重量%的量存在，并表现出优异的颜色强度。在一些实施方案中，发色团化合物以所述粒子总重量的大约12.5重量%至大约17.0重量%的量存在。在一些实施方案中，发色团化合物以所述粒子总重量的大约12.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，发色团化合物以所述粒子总重量的大约10.0重量%至大约20.0重量%的量存在。在一些实施方案中，发色团化合物以所述粒子总重量的大约10.0重量%至大约15.0重量%的量存在。
在一些实施方案中，发色团化合物以选自以下的量存在：所述粒子总重量的大约10.0重量%、大约11.0重量%、大约12.0重量%、大约13.0重量%、大约14.0重量%、大约15.0重量%、大约16.0重量%、大约17.0重量%、大约18.0重量%、大约19.0重量%、大约20.0重量%、大约21.0重量%、大约22.0重量%、大约23.0重量%、大约24.0重量%、大约25.0重量%、大约26.0重量%、大约27.0重量%、大约28.0重量%、大约29.0重量%、大约30.0重量%、大约31.0重量%、大约32.0重量%和大约33.0重量%。
染料浓度与所述粒子的颜色的感知相关。可以使用高达所述粒子总重量的20.0重量%的可见染料含量而不会因染料吸光度的扩大和发色团化合物负载量增加所导致的较低峰值吸收而影响粒子颜色强度。在一些实施方案中，所述粒子在发色团化合物具有所述粒子总重量的大约12.5重量%的负载的情况下表现出优异的颜色强度。在一些实施方案中，所述粒子在发色团化合物具有所述粒子总重量的大约13.0重量%的负载的情况下表现出优异的颜色强度。在一些实施方案中，所述粒子在发色团化合物具有所述粒子总重量的大约13.5重量%的负载的情况下表现出优异的颜色强度。在一些实施方案中，所述粒子在发色团化合物具有所述粒子总重量的大约14.0重量%的负载的情况下表现出优异的颜色强度。在一些实施方案中，所述粒子在发色团化合物具有所述粒子总重量的大约14.5重量%的负载的情况下表现出优异的颜色强度。在一些实施方案中，所述粒子在发色团化合物具有所述粒子总重量的大约15.0重量%的负载的情况下表现出优异的颜色强度。在一些实施方案中，所述粒子在发色团化合物具有所述粒子总重量的大约15.5重量%的负载的情况下表现出优异的颜色强度。在一些实施方案中，所述粒子在发色团化合物具有所述粒子总重量的大约16.0重量%的负载的情况下表现出优异的颜色强度。在一些实施方案中，所述粒子在发色团化合物具有所述粒子总重量的大约16.5重量%的负载的情况下表现出优异的颜色强度。在一些实施方案中，所述粒子在发色团化合物具有所述粒子总重量的大约17.0重量%的负载的情况下表现出优异的颜色强度。在一些实施方案中，所述粒子在发色团化合物具有所述粒子总重量的大约17.5重量%的负载的情况下表现出优异的颜色强度。在一些实施方案中，可热活化的断裂基团包括取代和未取代的碳酸酯、氨基甲酸酯、酯、内酰胺、内酯、酰胺、酰亚胺、肟、磺酸酯或膦酸酯。
（b）载体
为了实现如上所述的稳定性和细胞毒性标准，必须产生具有适当的结构完整性或孔隙率的粒子。对于给定试剂和材料，正确选择载体是实现合适的结构完整性的重要参数。同样重要的是选择与待封装的着色剂和材料相容的载体，因为否则着色剂和材料的功效可能会受到不利的影响。
在一些实施方案中，所述粒子包含载体。在一个实施方案中，载体可以包括选自脂质、聚合物-脂质缀合物、碳水化合物-脂质缀合物、肽-脂质缀合物、蛋白质-脂质缀合物及其混合物的脂质。在一些实施方案中，脂质可以包括以下的一种或多种：二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）、1-棕榈酰基-2-羟基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（MPPC）、1-肉豆蔻酰基-2-硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（MSPC）；1,2-二肉豆蔻酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（DMPC）、1,2-二肉豆蔻酰基-sn-甘油-3-磷酸甘油（DMPG）；1,2-二硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺（DSPE）；1,2-二油酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（DOPC）；1,2-二油酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺（DOPE）；1,2-二棕榈酰基-sn-甘油-3-磷酸-(1'-rac-甘油)（DPPG）；1,2-二硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（DSPC）、与聚乙二醇缀合的二硬脂酰基磷酸乙醇胺（DSPE-PEG）；磷脂酰丝氨酸（PS）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰甘油（PG）、磷脂酰胆碱（PC）及其组合。在一个实施方案中，所述粒子包含选自以下的脂质：DPPC、MPPC、PEG、DMPC、DMPG、DSPE、DOPC、DOPE、DPPG、DSPC、DSPE-PEG、MSPC、胆固醇、PS、PC、PE、PG、1,2-二硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸甘油钠盐（DSPG）、1,2-二肉豆蔻酰基-sn-甘油-3-磷酸-L-丝氨酸钠盐（DMPS, 14:0 PS）、1,2-二棕榈酰基-sn-甘油-3-磷酸丝氨酸钠盐（DPPS, 16:0 PS）、1,2-二硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸-L-丝氨酸（钠盐）（DSPS, 18:0 PS）、1,2-二肉豆蔻酰基-sn-甘油-3-磷酸钠盐（DMPA, 14:0 PA）、1,2-二棕榈酰基-sn-甘油-3-磷酸钠盐（DPPA, 16:0 PA）、1,2-二硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸钠盐（DSPA, 18:0）、1',3'-双[1,2-二棕榈酰基-sn-甘油-3-磷酸]-甘油钠盐（16:0心脂质）、1,2-二肉豆蔻酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺（DMPE, 12:0 PE）、1,2-二棕榈酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺（DPPE, 16:0）、1,2-二花生基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺（20:0 PE）、1-硬脂酰基-2-亚油酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺, 1,2-双十七烷酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（17:0PC）、1,2-双十九烷酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（19:0 PC）、1,2-二花生酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（20:0 PC）、1,2-双二十一烷酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（21:0 PC）、1,2-二山萮酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（22:0 PC）、1,2-双二十三烷酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（23:0PC）、1,2-双二十四烷酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（24:0 PC）、1-肉豆蔻酰基-2-硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（14:0-18:0 PC）、1-硬脂酰基-2-棕榈酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（16:0-18:0 PC）及其组合。
在一些实施方案中，载体包含2份的1,2-二硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸甘油（DSPG）、1份的胆固醇和0.2份的1,2-二硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺（DSPE-PEG2000）。在一些实施方案中，载体包含2份的鞘磷脂（蛋）、1份的胆固醇和0.2份的1,2-二硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺（DSPE-PEG2000）。
在一个实施方案中，载体是聚合物。在一些实施方案中，聚合物载体是可生物降解的和/或生物相容性聚合物。在一些实施方案中，基于要封装的特定着色剂来选择聚合物载体（有效负载），例如聚合物载体与着色剂化学相容。应当注意的是，使用生物相容性载体不能确保具有有效负载的粒子将是生物相容性的。
在一些实施方案中，聚合物可以包括但不限于：聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚己内酯（PCL）、聚(碳酸三亚甲基酯)或其它聚(α-酯)、聚氨酯、聚(烯丙胺盐酸盐)、聚(酯酰胺)、聚(原酸酯)、聚酸酐、聚(酸酐-共-酰亚胺)、交联的聚酸酐、假聚(氨基酸)、聚(氰基丙烯酸烷基酯)、聚磷酸酯、聚磷腈、壳聚糖、胶原蛋白、天然或合成的聚(氨基酸)、弹性蛋白、弹性蛋白样多肽、白蛋白、纤维蛋白、聚硅氧烷、聚碳硅氧烷、聚硅氮烷、聚烷氧基硅氧烷、多糖、可交联聚合物、热响应聚合物、热稀化聚合物、热增稠聚合物或上述聚合物与聚乙二醇的嵌段共聚物及其组合。
在一些实施方案中，载体包含聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯或其组合的疏水性聚合物或共聚物。在一些实施方案中，载体包含聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，由DSM出售的Neocryl® 728，Tg = 111℃，酸值为6.5）。
在一些实施方案中，载体包含两种不同的甲基丙烯酸酯单体的共聚物。在一些实施方案中，载体包含甲基丙烯酸甲酯单体与甲基丙烯酸C2-C6烷基酯单体的共聚物。在一些实施方案中，载体包含甲基丙烯酸甲酯单体与甲基丙烯酸C2-C4烷基酯单体的共聚物。在一些实施方案中，载体包含甲基丙烯酸甲酯单体与甲基丙烯酸C3-C4烷基酯单体的共聚物。在一些实施方案中，聚甲基丙烯酸酯共聚物由甲基丙烯酸甲酯单体和甲基丙烯酸C4烷基酯单体制成。在一些实施方案中，聚甲基丙烯酸酯共聚物由聚甲基丙烯酸酯共聚物总重量的大约80.0重量%至大约99.0重量%的量的甲基丙烯酸甲酯（MMA）单体和大约1.0重量%至大约20.0重量%的量的甲基丙烯酸丁酯（BMA）单体制成。在一些实施方案中，聚甲基丙烯酸酯共聚物由聚甲基丙烯酸酯共聚物总重量的大约85.0重量%至大约96.0重量%的量的MMA单体和大约4.0重量%至大约15.0重量%的量的BMA单体制成。在一些实施方案中，聚甲基丙烯酸酯共聚物由聚甲基丙烯酸酯共聚物总重量的大约90.0重量%至大约96.0重量%的量的MMA单体和大约4.0重量%至大约10.0重量%的量的BMA单体制成。在一些实施方案中，聚甲基丙烯酸酯共聚物由聚甲基丙烯酸酯共聚物总重量的大约95.0重量%至大约96.0重量%的量的MMA单体和大约4.0重量%至大约5.0重量%的量的BMA单体制成。在一些实施方案中，聚甲基丙烯酸酯共聚物由聚甲基丙烯酸酯共聚物总重量的大约99.0重量%的MMA单体和大约1.0重量%的BMA单体制成。在一些实施方案中，聚甲基丙烯酸酯共聚物由聚甲基丙烯酸酯共聚物总重量的大约98.0重量%的MMA单体和大约2.0重量%的BMA单体制成。在一些实施方案中，聚甲基丙烯酸酯共聚物由聚甲基丙烯酸酯共聚物总重量的大约97.0重量%的MMA单体和大约3.0重量%的BMA单体制成。在一些实施方案中，聚甲基丙烯酸酯共聚物由聚甲基丙烯酸酯共聚物总重量的大约96.0重量%的MMA单体和大约4.0重量%的BMA单体制成。在一些实施方案中，聚甲基丙烯酸酯共聚物由聚甲基丙烯酸酯共聚物总重量的大约95.0重量%的MMA单体和大约5.0重量%的BMA单体制成。在一些实施方案中，聚甲基丙烯酸酯共聚物由聚甲基丙烯酸酯共聚物总重量的大约94.0重量%的MMA单体和大约6.0重量%的BMA单体制成。
在一些实施方案中，MMA/BMA共聚物中MMA重复单元与BMA重复单元的重量比为80:20至99:1。在一些实施方案中，MMA/BMA共聚物中MMA重复单元与BMA重复单元的重量比为85:15至96:4。在一些实施方案中，MMA/BMA共聚物中MMA重复单元与BMA重复单元的重量比为90:10至96:4。在一些实施方案中，MMA/BMA共聚物中MMA重复单元与BMA重复单元的重量比为95:5至96:4。在一些实施方案中，MMA/BMA共聚物中MMA重复单元与BMA重复单元的重量比为80:20、81:19、82:18、83:17、84:16、85:15、86:14、87:13、88:12、89:11、90:10、91:9、92:8、93:7、94:6、95:5、96:4、97:3、98:2或99:1。在一些实施方案中，聚甲基丙烯酸酯共聚物是MMA/BMA共聚物，且MMA与BMA的重量比为96:4（例如DSM的Neocryl® 805，酸值小于1）。
在一些实施方案中，疏水性聚甲基丙烯酸酯的酸值小于10。在一些实施方案中，疏水性聚甲基丙烯酸酯的酸值小于5。在一些实施方案中，疏水性聚甲基丙烯酸酯的酸值小于2。在一些实施方案中，疏水性聚甲基丙烯酸酯的酸值小于1。
取决于封装在所述粒子中的特定着色剂和材料，为了实现所需孔隙率以最大限度地减少泄漏以及减少体液渗透到粒子中，有必要并入可交联基团，使得通过附加的交联，可以在功效测定方案和可提取细胞毒性测试的指导下实现所需孔隙率。
在一些实施方案中，载体包含可交联反应性基团，其选自乙烯基（-CH=CH2）、乙炔基（-C≡C-）、乙烯基二甲基砜基团、羟基（-OH）、硫醇基（-SH）、胺基（-NH2）、醛基（-CHO）、羧酸基团（-COOH）及其组合。在一些实施方案中，载体包含可交联多糖。在一些实施方案中，可交联多糖可以包括海藻酸、海藻酸钠或角叉菜胶。
在一些实施方案中，为了降低粒子孔隙率，载体包含由连接到载体上的可交联反应性基团与交联剂试剂反应所产生的交联聚合物网络。在一些实施方案中，所述粒子的孔隙率或自由体积可以通过使具有可交联反应性基团的载体与交联剂试剂反应以形成交联载体基质或通过提高交联度来改变。在一些实施方案中，交联度可以通过控制交联反应中交联剂试剂与具有可交联反应性基团的载体的重量比来调节。
在一些实施方案中，用于交联连接到载体上的羟基（-OH）、硫醇基（-SH）或胺基（-NH2）的交联剂试剂可以包括二硫代双(琥珀酰亚胺基)丙酸酯（Lomant试剂）、胱胺双丙烯酰胺、双丙烯酰氧基乙基二硫化物、N,N'-(乙烷-1,2-二基)二丙烯酰胺、N,N'-(2-羟基丙烷-1,3-二基)二丙烯酰胺、多异氰酸酯、多异硫氰酸酯、己二亚胺酸二甲酯、庚二亚氨酸二甲酯、辛二亚氨酸二甲酯、3,3'-二硫代双丙亚氨酸二甲酯、戊二醛、乙二醛、乙二醛-三聚体二水合物、辛二亚氨酸二甲酯、3,3'-二硫代双丙亚氨酸二甲酯、戊二醛、环氧化物、双-环氧乙烷类（bis-oxiranes）、对叠氮苯甲酰肼、N-α-马来酰亚胺基乙酸琥珀酰亚胺酯、对叠氮苯基乙二醛一水合物、双-((β)-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫化物、碘乙酸琥珀酰亚胺酯、3-(溴乙酰胺)丙酸琥珀酰亚胺酯、4-(碘乙酰基)氨基苯甲酸酯、N-α-马来酰亚胺基乙酸琥珀酰亚胺酯、N-β-马来酰亚胺丙酸琥珀酰亚胺酯、N-γ-马来酰亚胺基丁酸琥珀酰亚胺酯、间马来酰亚胺基苯甲酰基-N-羟基琥珀酰亚胺酯、4-(N-马来酰亚胺基甲基)环己烷-1-羧酸琥珀酰亚胺酯、N-ε-马来酰亚胺基己酸琥珀酰亚胺酯、4-(对马来酰亚胺基苯基)丁酸琥珀酰亚胺酯、6-β-马来酰亚胺基丙酰胺基)己酸琥珀酰亚胺酯、3-(2-吡啶基二硫代)丙酸琥珀酰亚胺酯（SPDP）、PEG4-SPDP、PEG12-SPDP、酒石酸二琥珀酰亚胺酯、4-琥珀酰亚胺基氧基羰基-α-甲基-α-(2-吡啶基二硫代)甲苯、戊二酸二琥珀酰亚胺酯、乙二醇双(琥珀酰亚胺基琥珀酸酯)、双-(磺基琥珀酰亚胺基)(乙二醇)双(琥珀酰亚胺基琥珀酸酯)、辛二酸双-磺基琥珀酰亚胺酯、辛二酸二琥珀酰亚胺酯、氨基三乙酸三-琥珀酰亚胺酯、二酰氯或多酚化合物（例如鞣酸或鞣质，作为用于交联蛋白质如胶原蛋白、明胶等等的交联剂，多巴胺及其衍生物）。
在一些实施方案中，用于交联连接到载体上的羟基（-OH）、硫醇基（-SH）或胺基（-NH2）的交联剂试剂可以包括具有2-8个支链臂的羧基封端的聚乙二醇（与羧酸活化剂N-羟基琥珀酰亚胺酯(NHS)和/或 1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺(EDC)一起使用），例如，4-臂PEG羧基（季戊四醇核）、6-臂PEG羧基（六甘油核）、8-臂PEG羧基（三季戊四醇核）。在一些实施方案中，用于交联连接到载体上的羟基（-OH）、硫醇基（-SH）或胺基（-NH2）的交联剂试剂可以包括具有3-8个支链臂的双琥珀酰亚胺酯封端的聚乙二醇或星形琥珀酰亚胺酯封端的聚乙二醇，例如4-臂PEG琥珀酰亚胺基（季戊四醇核）或6-臂PEG琥珀酰亚胺基（六甘油核）。在一些实施方案中，琥珀酰亚胺酯或羧基封端的聚乙二醇型交联剂试剂可以具有大约150道尔顿（Da）至大约10 KDa的数均分子量。在一些实施方案中，琥珀酰亚胺酯或羧基封端的聚乙二醇型交联剂试剂可以具有大约1 KDa至大约10 KDa的数均分子量。在一些实施方案中，琥珀酰亚胺酯或羧基封端的聚乙二醇型交联剂试剂可以具有大约1 KDa至大约5KDa的数均分子量。在一些实施方案中，琥珀酰亚胺酯或羧基封端的聚乙二醇型交联剂试剂可以具有大约150 Da至大约1 KDa的数均分子量。在一些实施方案中，琥珀酰亚胺酯或羧基封端的聚乙二醇型交联剂试剂可以具有大约150 Da至大约750 Da的数均分子量。
在一些实施方案中，用于交联连接到载体上的反应性醛基、乙烯基二甲基砜基团或羧酸基团（用N-羟基琥珀酰亚胺酯(NHS)或1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺(EDC)活化）的交联剂试剂可以包括多胺化合物，如精胺、聚精胺（polyspermine）、低分子量聚乙烯亚胺（PEI）、二赖氨酸、直链或支链的三赖氨酸、四赖氨酸、五赖氨酸、六赖氨酸、七赖氨酸、八赖氨酸、九赖氨酸、十赖氨酸、十一赖氨酸、十二赖氨酸、十三赖氨酸、十四赖氨酸、十五赖氨酸或超支化聚赖氨酸，多元醇如季戊四醇、乙二醇、聚乙二醇、甘油、聚甘油、蔗糖、山梨糖醇等等。
在一些实施方案中，用于交联连接到载体上的醛基、乙烯基二甲基砜基团或羧酸基团（用N-羟基琥珀酰亚胺酯(NHS)或1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺(EDC)活化）的交联剂试剂可以包括具有2-8个支链臂的胺封端的聚乙二醇，例如4-臂PEG胺（季戊四醇核）、6-臂PEG胺（六甘油核）、8-臂PEG胺（三季戊四醇核）。在一些实施方案中，胺封端的聚乙二醇型交联剂试剂可以具有150 Da至10 KDa的数均分子量。在一些实施方案中，胺封端的聚乙二醇型交联剂试剂可以具有1 KDa至10 KDa的数均分子量。在一些实施方案中，胺封端的聚乙二醇型交联剂试剂可以具有1 KDa至5 KDa的数均分子量。在一些实施方案中，胺封端的聚乙二醇型交联剂试剂可以具有150 Da至1 KDa的数均分子量。在一些实施方案中，胺封端的聚乙二醇型交联剂试剂可以具有150 Da至750 Da的数均分子量。
在一些实施方案中，所述粒子以1:10至10:1的重量比包含载体与着色剂。在一些实施方案中，载体与着色剂的重量比为 1:1至7:1。在一些实施方案中，载体与着色剂的重量比选自1:10、1:9、1:8、1:7、1:6、1:5、1:4、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1和10:1。在一些实施方案中，载体与着色剂的重量比选自1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1和7:1。在一些实施方案中，载体与着色剂的重量比为2:1。在一些实施方案中，载体与着色剂的重量比为3:1。在一些实施方案中，载体与着色剂的重量比为4:1。在一些实施方案中，载体与着色剂的重量比为5:1。在一些实施方案中，载体与着色剂的重量比为6:1。在一些实施方案中，载体与着色剂的重量比为7:1。
（c）与外源相互作用的材料
在一个实施方案中，所述粒子包含与外源相互作用的材料（也称为外源触发剂）。
在一些实施方案中，与外源相互作用的材料可以起到某些用处（例如产生热量或使粒子更多孔）以允许着色剂发挥其功能。
在一些实施方案中，外源是电磁辐射、微波、无线电波、声波、电场或磁场。在一些实施方案中，外源可以是电磁辐射（EMR）。
在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在可见电磁波谱区域（400 nm至750nm）中不具有显著的光学吸收。在一些实施方案中，着色剂在可见光范围（400 nm至750 nm）中具有吸收，并且与外源相互作用的材料在近红外光谱区域（NIR）（750 nm至1500 nm）中具有显著的吸收。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料包含能够吸收电磁辐射并将能量转化为热量（光热转化）的染料。在一些实施方案中，外源包括激光。在一些实施方案中，激光是脉冲激光。在一些实施方案中，激光脉冲持续时间为几毫秒至几纳秒，并且激光具有1064 nm的振荡波长。在一些实施方案中，激光发射808 nm的光。在一些实施方案中，激光发射805 nm的光。
在一些实施方案中，外源可以具有冷头（cold tip）以便在施加外源能量之前、期间和之后冷却目标组织区域。在一些实施方案中，冷头可以具有2-8℃的温度。
在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在近红外光谱区域（NIR）中具有显著的吸收。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在700 nm至1500 nm的NIR波长中具有显著的吸收。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在700 nm至1400 nm的NIR波长处具有显著的吸收。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在700 nm至1300 nm的NIR波长处具有显著的吸收。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在750 nm至850 nm的NIR波长处具有显著的吸收。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在750 nm至900 nm的NIR波长处具有显著的吸收。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在750 nm至950 nm的NIR波长处具有显著的吸收。在一些实施方案中，照射粒子包括780 nm至810 nm的辐射波长。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在800 nm至1100 nm的NIR波长处具有显著的吸收。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在750 nm至850 nm的NIR波长处具有显著的吸收。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在1000 nm至1400 nm的NIR波长处具有显著的吸收。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在1000 nm至1300 nm的NIR波长处具有显著的吸收。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在1000 nm至1100 nm的NIR波长处具有显著的吸收。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在选自以下的波长处具有显著的吸收：750 nm、751 nm、752 nm、753 nm、754 nm、755 nm、756 nm、757 nm、756nm、756 nm、758 nm、759 nm、760 nm、761 nm、762 nm、763 nm、764 nm、765 nm、766 nm、767nm、768 nm、769 nm、770 nm、771 nm、772 nm、773 nm、774 nm、775 nm、776 nm、777 nm、778nm、779 nm、780 nm、781 nm、782 nm、783 nm、784 nm、785 nm、786 nm、787 nm、789 nm、790nm、791 nm、792 nm、793 nm、794 nm、795 nm、796 nm、797 nm、798 nm、799 nm、800 nm、801nm、802 nm、803 nm、804 nm、805 nm、806 nm、807 nm、808 nm、809 nm、810 nm、811 nm、812nm、813 nm、814 nm、815 nm、816 nm、817 nm、818 nm、819 nm、820 nm、821 nm、822 nm、823nm、824 nm、825 nm、826 nm、827 nm、828 nm、829 nm、830 nm、831 nm、832 nm、833 nm、834nm、835 nm、836 nm、837 nm、838 nm、839 nm、840 nm、841 nm、842 nm、843 nm、844 nm、845nm、846 nm、847 nm、848 nm、849 nm、850 nm、851 nm、852 nm、853 nm、854 nm、855 nm、856nm、857 nm、858 nm、859 nm、860 nm、861 nm、862 nm、863 nm、864 nm、865 nm、866 nm、867nm、868 nm、869 nm、870 nm、871 nm、872 nm、873 nm、874 nm、875 nm、876 nm、877 nm、878nm、879 nm、880 nm、881 nm、882 nm、883 nm、884 nm、885 nm、886 nm、887 nm、888 nm、889nm、890 nm、891 nm、892 nm、893 nm、894 nm、895 nm、896 nm、897 nm、898 nm、899 nm、900nm、901 nm、902 nm、903 nm、904 nm、905 nm、906 nm、907 nm、908 nm、909 nm、910 nm、911nm、912 nm、913 nm、914 nm、915 nm、916 nm、917 nm、918 nm、919 nm、920 nm、921 nm、922nm、923 nm、924 nm、925 nm、926 nm、927 nm、928 nm、929 nm、930 nm、931 nm、932 nm、933nm、934 nm、935 nm、936 nm、937 nm、938 nm、939 nm、940 nm、941 nm、942 nm、943 nm、944nm、945 nm、946 nm、947 nm、948 nm、949 nm、950 nm、951 nm、952 nm、953 nm、954 nm、955nm、956 nm、957 nm、958 nm、959 nm、960 nm、961 nm、962 nm、963 nm、964 nm、965 nm、966nm、967 nm、968 nm、969 nm、970 nm、971 nm、972 nm、973 nm、974 nm、975 nm、976 nm、977nm、978 nm、979 nm、980 nm、981 nm、982 nm、983 nm、984 nm、985 nm、986 nm、987 nm、988nm、989 nm、990 nm、991 nm、992 nm、993 nm、994 nm、995 nm、996 nm、997 nm、998 nm、999nm、1000 nm、1001 nm、1002 nm、1003 nm、1004 nm、1005 nm、1006 nm、1007 nm、1008 nm、1009 nm、1010 nm、1011 nm、1012 nm、1013 nm、1014 nm、1015 nm、1016 nm、1017 nm、1018nm、1019 nm、1020 nm、1021 nm、1022 nm、1023 nm、1024 nm、1025 nm、1026 nm、1027 nm、1028 nm、1029 nm、1030 nm、1031 nm、1032 nm、1033 nm、1034 nm、1035 nm、1036 nm、1037nm、1038 nm、1039 nm、1040 nm、1041 nm、1042 nm、1043 nm、1044 nm、1045 nm、1046 nm、1047 nm、1048 nm、1049 nm、1050 nm、1051 nm、1052 nm、1053 nm、1054 nm、1055 nm、1056nm、1057 nm、1058 nm、1059 nm、1060 nm、1061 nm、1062 nm、1063 nm、1064 nm、1065 nm、1066 nm、1067 nm、1068 nm、1069 nm、1070 nm、1071 nm、1072 nm、1073 nm、1074 nm、1075nm、1076 nm、1077 nm、1078 nm、1079 nm、1080 nm、1081 nm、1082 nm、1083 nm、1084 nm、1085 nm、1086 nm、1087 nm、1088 nm、1089 nm、1090 nm、1091 nm、1092 nm、1093 nm、1094nm、1095 nm、1096 nm、1097 nm、1098 nm、1099 nm和1100 nm。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在选自以下的波长处具有显著的吸收：700 nm、766 nm、777 nm、780 nm、783nm、785 nm、800 nm、805 nm、808 nm、810 nm、820 nm、825 nm、900 nm、948 nm、950 nm、960nm、980 nm、1000 nm、1064 nm、1065 nm、1070 nm、1071 nm、1073 nm、1098 nm和1100 nm。
在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在805 nm波长处具有显著的吸收。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在808 nm波长处具有显著的吸收。在一些实施方案中，与外源相互作用的材料在1064 nm波长处具有显著的吸收。
在一些实施方案中，与外源相互作用的材料是红外辐射（IR）吸收材料。在一些实施方案中，红外吸收剂包含有机染料或无机颜料。在一些实施方案中，红外吸收剂是具有六氟锑酸根、四氟硼酸根或六氟磷酸根作为抗衡离子的胺鎓和/或二亚胺鎓（di-imonium）染料。在一些实施方案中，可以使用红外吸收剂N,N,N,N-四(4-二丁基氨基苯基)-对苯醌双(六氟锑酸亚胺鎓)，可以作为ADS1065购自American Dye Source, Inc.。ADS1065染料的吸收光谱在大约1065 nm处具有最大吸收，在可见光谱区域中具有低吸收。
在一些实施方案中，所述材料是红外吸收有机染料，如由Newark, N.J.的EpolinInc.制造的那些Epolight™胺鎓染料。在一些实施方案中，红外吸收剂是二亚胺鎓染料（也是胺鎓染料），其具有式（I）
Figure 999737DEST_PATH_IMAGE006
，其中R是取代或未取代的芳基、杂芳基、C1-C8烷基、C1-C8烯基或C1-C8炔基，其中C1-C8烷基、C1-C8烯基或C1-C8炔基可以是直链或支链的，其中X-是选自六氟砷酸根（AsF6 -）、六氟锑酸根（SbF6 -）、六氟磷酸根（PF6 -）、四(全氟苯基)硼酸根（(C6F5)4B-）和四氟硼酸根（BF4 -）的抗衡离子。在一些实施方案中，式（I）的二亚胺鎓染料具有六氟磷酸根作为抗衡离子。在一些实施方案中，式（I）的二亚胺鎓染料具有六氟锑酸根作为抗衡离子。在一些实施方案中，式（I）的二亚胺鎓染料具有四(全氟苯基)硼酸根作为抗衡离子。在一些实施方案中，红外吸收剂是四胺鎓染料，具有含金属元素如硼或锑的抗衡离子。在一些实施方案中，四胺鎓染料化合物具有式（II）
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，其中R是取代或未取代的芳基、杂芳基、C1-C8烷基、C1-C8烯基或C1-C8炔基，其中C1-C8烷基、C1-C8烯基或C1-C8炔基可以是直链或支链的，其中X-是选自六氟砷酸根（AsF6 -）、六氟锑酸根（SbF6 -）、六氟磷酸根（PF6 -）、(C6F5)4B-或四氟硼酸根（BF4 -）的抗衡离子。在一些实施方案中，四胺鎓染料是窄带吸收剂，包括以商品名Epolight™ 1117（具有六氟磷酸根抗衡离子的四胺鎓染料，峰值吸收，1071 nm）、Epolight™1151（四胺鎓染料，峰值吸收，1070 nm）或Epolight™ 1178（四胺鎓染料，峰值吸收，1073 nm）、Epolight™ 1151（四胺鎓染料，峰值吸收，1070 nm）或Epolight™ 1178（四胺鎓染料，峰值吸收，1073 nm）出售的市售染料。在一些实施方案中，四胺鎓染料是宽带吸收剂，包括以商品名Epolight™ 1175（四胺鎓染料，峰值吸收，948 nm）、Epolight™1125（四胺鎓染料，峰值吸收，950 nm）和Epolight™ 1130（四胺鎓染料，峰值吸收，960 nm）出售的市售染料。
在一些实施方案中，所述材料选自四胺鎓染料、花青染料、方酸染料、吲哚菁绿（ICG）、新ICG（IR 820）、方酸菁染料、IR 780染料、IR 193染料、Epolight™ 1117、Epolight™ 1175、氧化铁、磷酸铁锌颜料及其组合。
在一些实施方案中，红外辐射吸收材料是四胺鎓染料。在一些实施方案中，四胺鎓染料是窄带吸收剂，包括以商品名Epolight™ 1117（峰值吸收，1071 nm）、Epolight™1151（峰值吸收，1070 nm）或Epolight™ 1178（峰值吸收，1073 nm）出售的市售染料。在一些实施方案中，四胺鎓染料是宽带吸收剂，包括以商品名Epolight™ 1175（峰值吸收，948nm）、Epolight™ 1125（峰值吸收，950 nm）和Epolight™ 1130（峰值吸收，960 nm）出售的市售染料。在一些实施方案中，四胺鎓染料是Epolight™ 1178。
在一些实施方案中，四胺鎓染料是Epolin制造的Epolight™ 1178。在一些实施方案中，红外吸收剂是具有最小可见颜色的四胺鎓染料。在一些实施方案中，四胺鎓染料是Epolight™ 1117（分子量，1211 Da，峰值吸收1098 nm）。
在本公开中适于本发明的其它合适的胺鎓和/或二亚胺鎓染料可见于美国专利号3,440,257、3,484,467、3,400,156、5,686,639，其均经此引用以其全文完全并入本文。胺鎓和/或二亚胺鎓染料的另外的抗衡离子可见于美国专利号7,498,123，其经此引用以其全文完全并入本文。
在一些实施方案中，所述材料是选自以下的红外辐射吸收材料：1-丁基-2-(2-[3-[2-(1-丁基-1H-苯并[cd]吲哚-2-亚基)-亚乙基]-2-氯-环己-1-烯基]-乙烯基)-苯并[cd]吲哚鎓四氟硼酸盐、1-丁基-2-(2-[3-[2-(1-丁基-1H-苯并[cd]吲哚-2-亚基)-亚乙基]-2-苯基-环戊-1-烯基]-乙烯基)-苯并[cd]吲哚鎓四氟硼酸盐、1-丁基-2-(2-[3-[2-(1-丁基-1H-苯并[cd]吲哚-2-亚基)-亚乙基]-2-苯基-环己-1-烯基]-乙烯基)-苯并[cd]吲哚鎓四氟硼酸盐、1-丁基-2-(2-[3-[2-(1-丁基-1H-苯并[cd]吲哚-2-亚基)-亚乙基]-2-二苯基氨基-环戊-1-烯基]乙烯基)-苯并[cd]吲哚鎓四氟硼酸盐、1-丁基-2-[2-[3-[(1-丁基-6-氯苯并[cd]吲哚-2(1H)-亚基)亚乙基]-2-氯-1-环己烯-1-基]乙烯基]-6-氯苯并[cd]吲哚鎓四氟硼酸盐（IR 1048）、1-丁基-2-[2-[3-[(1-丁基-6-氯苯并[cd]吲哚-2(1H)-亚基)亚乙基]-2-氯-5-甲基-1-环己烯-1-基]乙烯基]-6-氯苯并[cd]吲哚鎓四氟硼酸盐（BASF的Lumogen™ IR 1050）、4-[2-[2-氯-3-[(2,6-二苯基-4H-噻喃-4-亚基)亚乙基]-1-环己烯-1-基]乙烯基]-2,6-二苯基噻喃鎓四氟硼酸盐（IR 1061）、二甲基{4-[1,7,7-三(4-二甲基氨基苯基)-2,4,6-庚三烯亚基]-2,5-环己二烯-1-亚基}过氯酸铵（IR 895）、2-[2-[2-氯-3-[[1,3-二氢-1,1-二甲基-3-(4-磺丁基)-2H-苯并[e]吲哚-2-亚基]-亚乙基]-1-环己烯-1-基]-乙烯基]-1,1-二甲基-3-(4-磺丁基)-1H-苯并[e]吲哚鎓氢氧化物内盐，钠盐（IR820，新ICG染料）、七甲川菁（IR825）、七甲川菁（IR780）、4-羟基苯甲酸附七甲川菁、胺官能化七甲川菁、半菁罗丹明、隐花青、二酮基吡咯并吡咯、二酮基吡咯并吡咯-克酮酸菁、1,3-双(5-(乙基(2-(丙-2-炔-1-基氧基)乙基)氨基)噻吩-2-基)-4,5-二氧杂环戊-2-烯-1-基鎓-2-醇盐(olate)（二氨基噻吩-克酮酸菁染料）、1,1'-((2-氧根离子基(oxido)-4,5-二氧杂环戊-2-烯-1-基鎓-1,3-二基)双(噻吩-5,2-二基))双(哌啶-4-甲酸钾)（二哌啶基噻吩-克酮酸菁染料）、吲哚菁绿（ICG）、花青7（Cy7®）及其组合。
在一些实施方案中，方酸染料是苯并吡喃鎓方酸染料，其具有式（III）
Figure 453590DEST_PATH_IMAGE008
Y+，其中每个X独立地为O、S、Se；Y+是选自六氟砷酸根（AsF6 -）、六氟锑酸根（SbF6 -）、六氟磷酸根（PF6 -）、(C6F5)4B-和四氟硼酸根（BF4 -）的抗衡离子；每个R1为非芳族有机取代基，每个R2 = H或OR3，R3 = 环烷基、烯基、酰基、甲硅烷基；每个R3= -NR4R5，R4、R5各自独立地为H、C1-8烷基。在一些实施方案中，式（III）的方酸染料是当R1 =-CMe3，R2 = OCHMeEt，X = O时的化合物，在788 nm处具有强吸收。在一些实施方案中，式（III）的方酸染料是当R1 = -CMe3，R2 = H，R3 = -NEt2，X =O时的化合物，在808 nm处具有强吸收（IR 193染料）。
在一些实施方案中，红外吸收剂包含选自吲哚菁染料（ICG）、2-[2-[2-氯-3-[[1,3-二氢-1,1-二甲基-3-(4-磺丁基)-2H-苯并[e]吲哚-2-亚基]-亚乙基]-1-环己烯-1-基]-乙烯基]-1,1-二甲基-3-(4-磺丁基)-1H-苯并[e]吲哚鎓氢氧化物内盐，钠盐（IR820，新ICG染料）、七甲川菁（IR825）、七甲川菁（IR780）及其组合的花青染料。在一些实施方案中，红外辐射吸收材料可以包括吲哚菁绿（ICG）。
在一些实施方案中，红外辐射吸收材料可以包括方酸染料。在一些实施方案中，红外吸收剂可以包括方酸菁染料。在一些实施方案中，红外吸收剂可以包括选自以下的方酸染料：IR 193染料、1,3-双[[2-(1,1-二甲基乙基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-二羟基-2,4-双[(2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-亚基)甲基]-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[2-(1,1-二甲基乙基)-6-甲基-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[2-(1,1-二甲基乙基)-7-羟基-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[2-(1,1-二甲基乙基)-6-(1-甲基乙基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-二羟基-2,4-双[1-(2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-亚基)乙基]-环丁烯二鎓盐、1,3-二羟基-2,4-双[(2-苯基-4H-萘并[1,2-b]吡喃-4-亚基)甲基]-环丁烯二鎓盐、1,3-二羟基-2,4-双[[6-(1-甲基乙基)-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[6-(1,1-二甲基乙基)-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[(2-环己基-7-甲氧基-4H-1-苯并吡喃-4-亚基)甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[2-(1,1-二甲基乙基)-6-(1-甲基丙氧基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[8-氯-2-(1,1-二甲基乙基)-6-(1-甲基乙基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[7-(二甲基氨基)-2-(1,1-二甲基乙基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1-[[7-(二乙基氨基)-2-(1,1-二甲基乙基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-3-[[7-(二甲基氨基)-2-(1,1-二甲基乙基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[7-(二乙基氨基)-2-(1,1-二甲基乙基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[1-[7-(二乙基氨基)-2-(1,1-二甲基乙基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]乙基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1-[[7-(二乙基氨基)-2-(1,1-二甲基乙基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-3-[[2-(1,1-二甲基乙基)-7-(2-乙基丁氧基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[2-环己基-7-(二乙基氨基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[2-(1,1-二甲基乙基)-7-(1-哌啶基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[2-(1,1-二甲基乙基)-7-(六氢-1H-吖庚因-1-基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[2-(1,1-二甲基乙基)-7-(4-吗啉基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[11-(1,1-二甲基乙基)-2,3,6,7-四氢-1H,5H,9H-[1]苯并吡喃并[6,7,8-ij]喹嗪-9-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[2-(1,1-二甲基乙基)-6-(4-吗啉基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[2-双环[2.2.1]庚-5-烯-2-基-7-(二乙基氨基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[7-(2,3-二氢-1H吲哚-1-基)-2-(1,1-二甲基乙基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[7-(二乙基氨基)-2-[(1R,5S)-6,6-二甲基双环[3.1.1]庚-2-烯-2-基]-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-双[[7-(二乙基氨基)-2-(6,6-二甲基双环[3.1.1]庚-2-烯-3-基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓盐、1,3-二羟基-2,4-双[[7-(4-吗啉基)-2-三环[3.3.1.13,7]癸-1-基-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-环丁烯二鎓盐、2,4-双[[7-(二乙基氨基)-2-(1,1-二甲基乙基)-4H-1-苯并吡喃-4-亚基]甲基]-1,3-环丁烷二酮及其组合。
在一些实施方案中，所述材料是选自酞菁、萘酞菁及其组合的红外辐射吸收剂。在一些实施方案中，所述材料选自三胺鎓染料、四胺鎓染料、花青染料、方酸染料、无机红外辐射吸收材料及其组合。在一些实施方案中，所述材料是方酸菁染料。在一些实施方案中，所述材料是四胺鎓染料。在一些实施方案中，所述材料是方酸染料。在一些实施方案中，所述材料是无机红外吸收剂。在一些实施方案中，红外吸收剂是有机红外吸收剂。在一些实施方案中，红外吸收剂是具有六氟锑酸根、四氟硼酸根或六氟磷酸根作为抗衡离子的胺鎓和/或二亚胺鎓染料。在一些实施方案中，可以使用红外辐射吸收材料N,N,N,N-四(4-二丁基氨基苯基)-对苯醌双(亚胺鎓六氟锑酸盐)，可以作为ADS1065购自American Dye Source,Inc.。ADS1065染料的吸收光谱在大约1065 nm处具有最大吸收，在可见光谱区域中具有低吸收。在一些实施方案中，红外吸收剂是吲哚菁绿（ICG）或新ICG染料IR820。
在一些实施方案中，红外吸收材料是含有具有不完全电子d-壳层的特定化学元素（即过渡元素的原子或离子）的无机物质，并且其红外吸收是原子或离子的d-壳层内的电子跃迁的结果。在一些实施方案中，无机红外辐射吸收材料包含一种或多种呈离子形式的过渡金属元素，如钯(II)、铂(II)、钛(III)、钒(IV)、铬(V)、铁(II)、镍(II)、钴(II)或铜(II)离子（对应于化学式Ti3+、VO2+、Cr5+、Fe2+、Ni2+、Co2+和Cu2+）。在一些实施方案中，所述材料是具有近红外吸收性质的无机红外辐射吸收材料，其选自氧化铁纳米粒子、磷酸铜锌颜料（(Zn,Cu)2P2O7）、磷酸铁锌颜料（(Zn,Fe)3(PO4)2）、硅酸铜镁（(Mg,Cu)2Si2O6固溶体）及其组合。在一些实施方案中，无机红外吸收剂是磷酸铁锌颜料。在一些实施方案中，无机红外吸收剂可以包括钯酸盐（例如四(氰基-C)钯酸钡四水合物、BaPd(CN)4•4H2O、[Pd(dimit)2]2-、双(1,3-二硫杂戊环-2-硫酮-4,5-二硫醇根)钯酸盐(II)。在一些实施方案中，无机红外辐射吸收材料可以包括铂酸盐，例如具有二硫醇根配体的铂基多吡啶配合物、具有3,3'-、4,4'-、5,5'-联吡啶取代基的Pt(II)(二胺)(二硫醇盐)。
在一些实施方案中，红外辐射吸收材料混合在载体中以形成均匀的分散体或固溶体。在一些实施方案中，红外辐射吸收材料与载体可以具有带相反电荷的官能团（例如红外辐射吸收材料是带正电荷的四胺鎓染料，并且载体具有带负电荷的官能团如聚甲基丙烯酸酯聚合物的羧酸根阴离子），使得红外辐射吸收材料经由氢键或经由离子静电相互作用连接到载体上。
在一些实施方案中，所述粒子表现出能量-热转化稳定性，使得暴露于脉冲激光后通过材料工艺稳定性测试（Material Process Stability Test）测得的红外辐射吸收材料的吸光度损失小于50%。
响应外源的材料的优选浓度取决于获得对来源的期望响应所需的量。例如，在需要红外吸收剂吸收入射红外辐射的情况下，太少的染料可能限制所需的温度升高。同样，太高的浓度可能导致染料聚集，这会使吸收转移，使得染料不再吸收激光提供的波长。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约0.01重量%至大约25.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约1.0重量%至大约20.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约20.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约5.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约6.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约6.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约7.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约7.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约8.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约8.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约9.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约9.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约10.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约10.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约11.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约11.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约12.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约12.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约13.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约13.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约14.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约5.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约6.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约6.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约7.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约7.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约8.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约8.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约9.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约9.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约10.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约10.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约11.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约11.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约12.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约12.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约13.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约13.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约5.5重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约6.0重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约6.5重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约7.0重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约7.5重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约8.0重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约8.5重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约9.0重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约9.5重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约10.0重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约10.5重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约11.0重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约11.5重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约12.0重量%至大约13.0重量%的量存在。
在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约5.5重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约6.0重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约6.5重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约7.0重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约7.5重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约8.0重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约8.5重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约9.0重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约9.5重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约10.0重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约10.5重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约11.0重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约11.5重量%至大约12.0重量%的量存在。
在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约5.5重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约6.0重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约6.5重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约7.0重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约7.5重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约8.0重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约8.5重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约9.0重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约9.5重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约10.0重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约10.5重量%至大约11.0重量%的量存在。
在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约5.5重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约6.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约6.5重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约7.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约7.5重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约8.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约8.5重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约9.0重量%至大约10.0重量%的量存在。
在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约8.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约7.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约6.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约4.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以所述粒子总重量的大约3.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，响应外源的材料以选自以下的量存在：大约0.01重量%、大约0.1重量%、大约0.2重量%、大约0.3重量%、大约0.4重量%、大约0.5重量%、大约0.6重量%、大约0.7重量%、大约0.8重量%、大约0.9重量%、大约1.0重量%、大约1.5重量%、大约2.0重量%、大约2.5重量%、大约3.0重量%、大约3.5重量%、大约4.0重量%、大约4.5重量%、大约5.0重量%、大约5.5重量%、大约6.0重量%、大约6.5重量%、大约7.0重量%、大约7.5重量%、大约8.0重量%、大约8.5重量%、大约9.0重量%、大约9.5重量%、大约10.0重量%、大约10.5重量%、大约11.0重量%、大约11.5重量%、大约12.0重量%、大约12.5重量%、大约13.0重量%、大约13.5重量%、大约14.0重量%、大约14.5重量%、大约15.0重量%、大约15.5重量%、大约16.0重量%、大约16.5重量%、大约17.0重量%、大约17.5重量%、大约18.0重量%、大约18.5重量%、大约19.0重量%、大约19.5重量%、大约20.0重量%、大约20.5重量%、大约21.0重量%、大约21.5重量%、大约22.0重量%、大约22.5重量%、大约23.0重量%、大约23.5重量%、大约24.0重量%、大约24.5重量%和大约25.0重量%。在一些实施方案中，响应外源的材料以选自以下的量存在：大约1.0重量%、大约2.0重量%、大约3.0重量%、大约4.0重量%、大约5.0重量%、大约6.0重量%、大约7.0重量%、大约8.0重量%、大约9.0重量%、大约10.0重量%和大约15.0重量%。在一些实施方案中，响应外源的材料以选自以下的量存在：大约1.0重量%、大约5.0重量%、大约10.0重量%和大约15.0重量%。
在一些实施方案中，所述粒子具有10:1至1:10的响应外源的材料与着色剂的重量量的比率。在一些实施方案中，响应外源的材料与着色剂的重量量的比率为10:1、9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1;2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10。在一些实施方案中，响应外源的材料与着色剂的重量量的比率为1:1。
在一些实施方案中，文身粒子表现出稳定性，使得在将所述粒子在提取介质（含有血清）中在37℃下温育24小时后，通过功效测定方案测得的由身体化学物质造成的所述材料的降解小于20%。在一些实施方案中，文身粒子表现出稳定性，使得着色剂具有通过功效测定方案测得的选自大约5.0%、大约10%、大约15%、大约20%的降解度。在一些实施方案中，着色剂和/或材料具有通过功效测定方案测定的选自小于大约20.0%、小于大约15.0%、小于大约10.0%、小于大约5.0%、小于大约1.0%、小于大约0.5%、小于大约0.1%和小于大约0.01%的降解度。在一些实施方案中，着色剂和/或材料具有通过功效测定方案测定的小于大约10.0%的降解度。在一些实施方案中，着色剂和/或材料具有通过功效测定方案测定的小于大约5.0%的降解度。在一些实施方案中，着色剂和/或材料具有通过功效测定方案测得的小于大约1.0%的降解度。在一些实施方案中，着色剂和/或材料具有通过功效测定方案测得的小于大约0.1%的降解度。
（d）任选的添加剂
在一些实施方案中，所述粒子的核可以任选包含添加剂。在一些实施方案中，添加剂是热稳定剂、抗氧化剂或表面活性剂。
在一些实施方案中，所述粒子进一步包含热稳定剂。应当注意的是，通常着色剂和/或与外源相互作用的材料在室温下可能是稳定的（低降解速率），但当包含着色剂和材料的粒子在体内时，在37.5℃的体温下，着色剂和材料的降解可能显著加速。可用的热稳定剂的实例包括酚类抗氧化剂如丁基化羟基甲苯（BHT）、2-叔丁基氢醌和2-叔丁基羟基苯甲醚。
在一些实施方案中，添加剂是用于稳定染料的抗氧化剂。在一些实施方案中，添加剂是用于在人体温度下稳定染料的抗氧化剂。在一些实施方案中，用于稳定染料的抗氧化剂包括具有对丙酸酯基团（para-propionate groups）的空间位阻酚。在一些实施方案中，用于稳定染料的抗氧化剂包括季戊四醇四(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)。在一些实施方案中，用于稳定染料的抗氧化剂包括亚磷酸酯如亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。在一些实施方案中，用于稳定染料的抗氧化剂包括有机硫化合物，如硫醚。在一些实施方案中，用于稳定染料的抗氧化剂包括1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮（Cyanox® 1790）；其中Cyanox® 1790是无色的。
在一些实施方案中，添加剂是表面活性剂。在一些实施方案中，表面活性剂可以包括阳离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂。在一些实施方案中，表面活性剂包括阴离子表面活性剂，其选自脂肪酸盐、胆汁盐、磷脂、肉毒碱、醚羧酸盐、琥珀酰化甘油单酯、甘油单酯和甘油二酯的单/二乙酰化酒石酸酯、甘油单酯/甘油二酯的柠檬酸酯、油酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基肌氨酸钠、二辛基磺基琥珀酸钠（SDS）、胆酸钠、牛磺胆酸钠、月桂酰基肉毒碱；棕榈酰基肉毒碱；和肉豆蔻酰基肉毒碱，或脂肪酸的乳酰酯。在一些实施方案中，阴离子表面活性剂包括二-(2-乙基己基)磺基琥珀酸酯钠。在一些实施方案中，表面活性剂是非离子表面活性剂，其选自丙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯和甘油脂肪酸酯的混合物、甘油三酯、甾醇和甾醇衍生物、脱水山梨糖醇脂肪酸酯和聚乙二醇脱水山梨糖醇脂肪酸酯、糖酯、聚乙二醇烷基醚和聚乙二醇烷基酚醚、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、低级醇脂肪酸酯。在一些实施方案中，表面活性剂可以包括脂肪酸。脂肪酸的实例包括辛酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸或油酸。在一些实施方案中，表面活性剂包括两性表面活性剂，其包括（1）分类为简单蛋白质、缀合蛋白质和衍生蛋白质的物质，如白蛋白、明胶和糖蛋白，和（2）包含在磷脂分类中的物质，例如卵磷脂。阳离子分组中的胺盐和季铵盐也包含有用的表面活性剂。
在一些实施方案中，表面活性剂包括亲水性两亲型表面活性剂聚氧乙烯（20）脱水山梨糖醇单月桂酸酯（TWEEN® 20）或聚乙烯醇，其改善红外吸收剂在聚合物载体中的分布。在一些实施方案中，如果红外吸收剂是亲水性的且聚合物载体是疏水性的，则表面活性剂包含两亲型表面活性剂。在一些实施方案中，表面活性剂是阴离子表面活性剂磺基琥珀酸双(十三烷基)酯钠（Aerosol® TR-70）。在一些实施方案中，表面活性剂是磺基琥珀酸双(十三烷基)酯钠或十二烷基硫酸钠（SDS）。
在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约0.01重量%至大约10.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约0.1重量%至大约10.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约0.5重量%至大约10.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约1.0重量%至大约10.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约1.0重量%至大约9.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约1.0重量%至大约8.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约1.0重量%至大约7.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约1.0重量%至大约6.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约1.0重量%至大约5.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约1.0重量%至大约4.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约1.0重量%至大约3.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约1.0重量%至大约2.5重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约1.0重量%至大约2.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约2.0重量%至大约10.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约3.0重量%至大约10.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约4.0重量%至大约10.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以为所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约10.0重量%。在一些实施方案中，添加剂的用量可以选自大约0.01重量%、大约0.1重量%、大约0.2重量%、大约0.3重量%、大约0.4重量%、大约0.5重量%、大约0.6重量%、大约0.7重量%、大约0.8重量%、大约0.9重量%、大约1.0重量%、大约1.1重量%、大约1.2重量%、大约1.3重量%、大约1.4重量%、大约1.5重量%、大约1.6重量%、大约1.7重量%、大约1.8重量%、大约1.9重量%、大约2.0重量%、大约2.25重量%、大约2.5重量%、大约2.75重量%、大约3.0重量%、大约3.25重量%、大约3.50重量%、大约3.75重量%、大约4.00重量%、大约4.25重量%、大约4.50重量%、大约4.75重量%、大约5.00重量%、大约5.25重量%、大约5.50重量%、大约5.75重量%、大约6.00重量%、大约6.25重量%、大约6.50重量%、大约6.75重量%、大约7.00重量%、大约7.25重量%、大约7.50重量%、大约7.75重量%、大约8.00重量%、大约8.25重量%、大约8.50重量%、大约8.75重量%、大约9.00重量%、大约9.25重量%、大约9.50重量%、大约9.75重量%、大约10.0重量%、大约10.25重量%、大约10.50重量%、大约10.75重量%或大约11.00重量%。
2．粒子性质
（a）粒度和形貌
在一些实施方案中，所述粒子是微粒。在一些实施方案中，所述粒子可以具有球形形状。
在一些实施方案中，所述粒子可以具有多种非球形的形状。在一些实施方案中，非球形粒子可以呈矩形盘（rectangular disks）、高纵横比矩形盘、棒、高纵横比棒、蜗杆（worms）、扁圆椭圆、扁长椭圆、椭圆形盘、UFO、圆形盘、桶、子弹、丸粒、滑轮、双凸透镜、条带、小方饺（ravioli）、扁平丸粒、双锥体、金刚石盘、凹圆盘、细长的六边形盘、卷饼（tacos）、起皱的扁长椭圆体、起皱的扁圆椭圆体或多孔椭圆形盘的形状。这些形状之外的其它形状也在“非球形”形状的定义范围内。
在一些实施方案中，所述粒子具有大约0.05至大约0.15、大约0.06至大约0.14、大约0.07至大约0.13、大约0.08至大约0.12、或大约0.09至大约0.11的PdI。在一些实施方案中，所述粒子具有大约0.05、大约0.06、大约0.07、大约0.08、大约0.09、大约0.10、大约0.11、大约0.12、大约0.13、大约0.14、或大约0.15的PdI。
在一些实施方案中，所述粒子具有小于1000 nm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有选自大约500 nm、大约525 nm、大约550 nm、大约575 nm、大约600 nm、大约625 nm、大约650 nm、大约675 nm、大约700 nm、大约725 nm、大约750 nm、大约775 nm、大约800 nm、大约825 nm、大约850 nm、大约875 nm、大约900 nm、大约925 nm、大约950 nm、大约975 nm、或大约1000 nm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有500 nm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有750 nm的中值粒度。
在一些实施方案中，所述粒子是微粒，其具有等于或大于1000 nm（1微米）的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有选自以下的中值粒度：大约2 µm、大约3 µm、大约4µm、大约5 µm、大约6 µm、大约7 µm、大约8 µm、大约9 µm、大约10 µm、大约11 µm、大约12 µm、大约13 µm、大约14 µm、大约15 µm、大约16 µm、大约17 µm、大约18 µm、大约19 µm、大约20 µm、大约25 µm、大约30 µm、大约35 µm、大约40 µm、大约45 µm、大约50 µm、大约55 µm、大约60 µm、大约65 µm、大约70 µm、大约75 µm、大约80 µm、大约85 µm、大约90 µm、大约95µm、大约100 µm、大约105 µm、大约110 µm、大约115 µm、大约120 µm、大约125 µm、大约130µm、大约140 µm、大约145 µm、大约150 µm、大约155 µm、大约160 µm、大约165 µm、大约170µm、大约175 µm、大约180 µm、大约185 µm、大约190 µm、大约195 µm、大约200 µm、大约205µm、大约210 µm、大约215 µm、大约220 µm、大约225 µm、大约230 µm、大约235 µm、大约240µm、大约245 µm、大约250 µm、大约255 µm、大约260 µm、大约265 µm、大约270 µm、大约275µm、大约280 µm、大约285 µm、大约290 µm、大约295 µm、大约300 µm、大约310 µm、大约320µm、大约330 µm、大约340 µm、大约350 µm、大约360 µm、大约370 µm、大约380 µm、大约390µm、大约400 µm、大约410 µm、大约420 µm、大约430 µm、大约440 µm、大约450 µm、大约460µm、大约470 µm、大约480 µm、大约490 µm或大约500 µm。在一些实施方案中，所述粒子具有大约1 µm至大约500 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约1 µm至大约250µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约1 µm至大约100 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约1 µm至大约50 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约1 µm至大约25 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约1 µm至大约10 µm的中值粒度分布。在一些实施方案中，所述粒子具有大约1 µm至大约6 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约1 µm至大约5 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约1 µm至大约3 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约1 µm至大约2 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约2 µm至大约5 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约2 µm至大约4 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约2 µm至大约3 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约3 µm至大约5 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约3 µm至大约4 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约4 µm至大约5 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约1 µm、大约2 µm、大约3 µm、大约4 µm、大约5 µm、或大约6 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约1 µm至大约2 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约1 µm至大约3 µm的中值粒度。在一些实施方案中，所述粒子具有大约1 µm至大约4 µm的中值粒度。
（b）细胞毒性和孔隙率，着色剂稳定性
含有着色剂和与外源相互作用的材料的粒子的功效可能由于着色剂和/或材料的泄漏，或者由于可以降解这些组分的身体化学物质侵入粒子而降低。特别地，着色剂和红外吸收剂可能易于被体液中存在的身体化学物质或细胞生长培养基如中性粒细胞培养基和巨噬细胞培养基降解。例如，从所述粒子中渗出的红外吸收剂（如Epolight™ 1117）在暴露于亲核物质和自由基时降解（参见图8和9）。
封装在聚合物粒子内的着色剂和/或与外源相互作用的材料可以通过限制其暴露于来自周围环境的化学（例如中性粒细胞培养基或巨噬细胞培养基中的化学物质）来保护其免于降解。但是，由于聚合物粒子的载体的固有孔隙率，在一定程度上，降解性身体化学物质仍可能扩散到所述粒子中，导致封装的着色剂和/或与外源相互作用的材料的降解。此外，封装的着色剂和/或与外源相互作用的材料也可能泄漏到所述粒子外部，导致对周围环境的毒性。聚合物载体的明智选择可以对这样的侵入或泄漏提供一定程度的控制，但是可能不足以确保通过功效测定方案或可提取细胞毒性测试。在一个方面，本公开通过使用壳屏障包封所述粒子以降低粒子的固有孔隙率来提供对这样的侵入或泄漏的解决方案。
因此，本公开提供了封装可能易于被外部降解性身体化学物质（如体液中的那些）降解的着色剂和与外源相互作用的材料的核-壳粒子，其中壳提供了附加的阻隔性质以限制着色剂泄漏到粒子外并进入身体中，由此使得能够实现所需的细胞毒性性质。此外，具有合适的壳阻隔性质的粒子可以限制身体化学物质的侵入，使封装的着色剂或材料长期稳定。因此，即使当载体是多孔的或以其它方式允许来自周围环境的流体或其它组分侵入时，使用设计良好的壳可以提供足够的屏障以限制泄漏到粒子外和侵入到粒子中，由此可以满足细胞毒性要求并且可以保持粒子功效。
例如，为了在引入到人皮肤中时保护封装在聚合物粒子中的红外吸收剂，在聚合物粒子的表面上形成衍生自乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）的溶胶-凝胶乙烯基改性硅酸酯聚合物壳，以阻断亲核物质与自由基物类在粒子与周围环境之间的自由交换。
在一些实施方案中，与聚合物基粒子相关的自由体积或孔隙率可能受粒子制造过程和所用载体的属性影响。具有封装在其中的着色剂的聚合物粒子的孔隙率或自由体积在给定情况下取决于许多因素，如聚合物载体的支化和交联、聚合物结晶度、以及粒子中其它组分的溶解。同样，任何保护壳可以具有一定程度的孔隙率，其取决于其制造中采用的条件和材料。因此，可以设计或以其它方式调节聚合物粒子以实现所需量的孔隙率，从而保持所含组分的完整性。在一些实施方案中，本公开提供了通过下文所述的反馈回路（图1）引导的调节粒子孔隙率的方法，以评估在特定情况下粒子构造是否足以最大限度地减少泄漏以及防止渗透到粒子内部的体液所造成的的降解。在一个实施方案中，反馈回路基于可提取细胞毒性测试。在一个实施方案中，反馈回路基于功效测定方案。在一个实施方案中，反馈回路基于可提取细胞毒性测试和/或功效测定方案。
已经开发了基于可提取细胞毒性测试的反馈回路（图1）以评估粒子孔隙率是否可接受或需要降低以成功地通过可提取细胞毒性测试。如果初始结果不可接受，则通过在一个或多个迭代步骤中改变粒子制造的化学来降低粒子孔隙率，例如改变交联度，或添加包埋第一聚合物载体的第二载体，或添加壳，或改变壳厚度。这是迭代进行的，直到粒子通过可提取细胞毒性测试为止。
可提取细胞毒性测试的细节描述在实施例4中。着色剂和其它化学组分在提取液（“提取液浓度”）或其稀释物中的浓度可以使用分析工具如UV-VIS-NIR、NMR、HPLC、LCMS等等来测量。简而言之，使用在生理温度下含有血清蛋白的生理相关介质从粒子中提取包封的着色剂或与外源相互作用的材料。提取液可以原样使用（“纯”或1×）或连续稀释至最高10,000倍稀释（0.0001×）来使用。在一个实施方案中，稀释选自 2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1,000、2,000、3,000、4,000、5,000、6,000、7,000、8,000、9,000和10,000倍。在一些实施方案中，稀释10倍（0.1×）、25倍（0.25×）、50倍（0.5×）、100倍（0.01×）、或200倍（0.02×）。在针对健康细胞的细胞毒性测试中用培养基稀释取决于特定细胞和着色剂的使用。该测试被称为“可提取细胞毒性测试”（ECT）。杀死30%的细胞的纯提取液或稀释提取液可以被测量并称为IC30。可以对每种应用确立粒子的IC30。一旦已经确立IC30，则渗漏液（leachate）中的着色剂和/或与外源相互作用的材料的浓度分析可以用作细胞毒性测试的替代指标（surrogate）。在可提取细胞毒性测试中，在一个实施方案中，如果渗漏液中着色剂和/或与外源相互作用的材料的纯浓度或稀释浓度小于IC30，则粒子通过可提取细胞毒性测试。在一些实施方案中，如果渗漏液中的着色剂和/或与外源相互作用的材料的纯浓度或稀释浓度小于IC10、IC20、IC40、IC50、IC60、IC70、IC80或IC90，则粒子通过可提取细胞毒性测试。
在一个实施方案中，如果纯提取液或稀释提取液杀死超过30%的健康细胞（纯浓度或稀释浓度高于IC30），则可以改变粒子以降低孔隙率，并且可以重复该过程，直到粒子通过可提取细胞毒性测试。
反馈回路也可以基于功效测定方案（图1）。功效测定方案的细节描述在实施例6中。在一些情况下，如果着色剂的降解小于90%且所述材料的降解小于90%，则粒子被认为通过功效测定方案。
在一些实施方案中，壳的阻隔性质可以通过选择图1中所示的反馈回路所引导的适当的壳基质材料来调节。在一些实施方案中，保护壳层包含交联的聚合物。在一些实施方案中，交联的聚合物包含有机改性的无机聚合物。在一些实施方案中，有机改性的无机聚合物包含通过有机基硅烷三醇（衍生自乙烯基三甲氧基硅烷的硅酸酯聚合物，有机硅酸酯）的缩合形成的溶胶-凝胶有机改性硅聚合物。在一些实施方案中，有机基硅烷三醇是由25%VTMS HCl溶液组合物的水解所产生的乙烯基硅烷三醇。
应当注意的是，对于包含载体、着色剂和与外源相互作用的材料的给定粒子，并不一定任何可交联聚合物均能产生提供所需阻隔的壳。由25% TEOS溶液（TEOS = 原硅酸四乙酯，常规TEOS衍生的溶胶-凝胶）在常规Stöber反应条件下制成的壳不会显著降低在施以基于表面活性剂的可提取测试时所提取的着色剂的浓度（参见图6，表8）。另一方面，在Stöber反应条件下，当以核壳粒子重量的25重量%施用乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）时由25% VTMS溶液制成的壳提供了在施以基于表面活性剂的可提取测试时所提取的着色剂的浓度的显著降低所表明的着色剂的良好保留（参见图3，表6B）。
在一些实施方案中，壳的阻隔性质可以通过选择具有不同有机基团的有机基硅烷三醇（例如通过水解烷基三甲氧基硅烷试剂制备的烷基硅烷三醇）来调节。在一些实施方案中，壳由在Stöber合成中使用烷基三甲氧基硅烷试剂（CnTMS，n是1至12的整数）而产生。在一些实施方案中，壳由在Stöber合成中使用C1-C7烷基三甲氧基硅烷试剂而产生。在一些实施方案中，壳由在Stöber合成中使用C1-C7烯基三甲氧基硅烷试剂而产生。在一些实施方案中，壳由在Stöber合成中使用C1-C7炔基三甲氧基硅烷试剂而产生。在一些实施方案中，所述C1-C7烷基、所述C1-C7烯基或所述C1-C7炔基可以是直链或支链的。在一些实施方案中，壳由在Stöber合成中使用C2-C6直链烷基三甲氧基硅烷试剂而产生。在一些实施方案中，壳由在Stöber合成中使用C2-C4直链烷基三甲氧基硅烷试剂而产生。在一些实施方案中，壳由在Stöber合成中使用乙基（C2）三甲氧基硅烷试剂而产生。在一些实施方案中，壳由在Stöber合成中使用乙烯基三甲氧基硅烷试剂而产生。在一些实施方案中，壳由通过羟基甲基三氯硅烷的水解制备的羟基甲基硅烷三醇的缩合反应而产生。
在一些实施方案中，通过调节有机基硅烷三醇的缩合反应的反应介质的pH值来调节交联度，所述粒子壳具有可调节的孔隙率。
在一些实施方案中，通过调节壳层厚度，粒子壳具有可调节的阻隔性质。为了调节来自粒子内部的有效负载的泄漏水平，通过以改变0.083:1、0.33:1或0.66:1的VTMS试剂与核-壳粒子的重量比（所用的VTMS的量为VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的大约7.5重量%、大约25重量%或大约40重量%）来改变由VTMS试剂在Stöber反应中制得的溶胶-凝胶乙烯基改性有机硅聚合物壳的厚度。下文实施例1（ii-a）中描述的相同Stöber方案用于制造具有改变的壳厚度的粒子。壳包含通过在Stöber反应条件下乙烯基硅烷三醇（VTMS的水解产物）的缩合反应形成的溶胶-凝胶乙烯基改性有机硅聚合物。
在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约5重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约6重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约7重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约8重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约9重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约10重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约15重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约25重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约30重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约35重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约12.5重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约15重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约17.5重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约20重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约22.5重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约25重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约27.5重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约30.0重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约35重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约37.5重量%至大约40重量%。
在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约5重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约6重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约7重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约8重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约9重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约10重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约15重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约25重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约30重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约12.5重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约15重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约17.5重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约20重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约22.5重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约25重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约27.5重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约30.0重量%至大约35重量%。
在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约5重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约6重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约7重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约8重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约9重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约10重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约12.5重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约15重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约17.5重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约20重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约22.5重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约25重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约27.5重量%至大约30重量%。
在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约21.0重量%至大约29.0重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约22.0重量%至大约26.0重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约23.0重量%至大约26.0重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约24.0重量%至大约26.0重量%。
在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约5重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约7.5重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约6重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约7重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约8重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约9重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约10重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约15重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约12.5重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约15重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约17.5重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约20重量%至大约25重量%。
在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的重量百分比选自大约5.0重量%、大约5.5重量%、大约6.0重量%、大约7.0重量%、大约7.5重量%、大约8.0重量%、大约8.5重量%、大约9.0重量%、大约9.5重量%、大约10.0重量%、大约10.5重量%、大约11.0重量%、大约11.5重量%、大约12.0重量%、大约12.5重量%、大约13.0重量%、大约13.5重量%、大约14.0重量%、大约14.5重量%、大约15.0重量%、大约15.5重量%、大约16.0重量%、大约16.5重量%、大约17.0重量%、大约17.5重量%、大约18.0重量%、大约18.5重量%、大约19.0重量%、大约19.5重量%、大约20.0重量%、大约20.5重量%、大约21.0重量%、大约21.5重量%、大约22.0重量%、大约22.5重量%、大约23.0重量%、大约23.5重量%、大约24.0重量%、大约24.5重量%、大约25.0重量%、大约25.5重量%、大约26.0重量%、大约26.5重量%、大约27.0重量%、大约27.5重量%、大约28.0重量%、大约28.5重量%、大约29.0重量%、大约29.5重量%、大约30.0重量%、大约30.5重量%、大约31.0重量%、大约31.5重量%、大约32.0重量%、大约32.5重量%、大约33.0重量%、大约33.5重量%、大约34.0重量%、大约34.5重量%、大约35.0重量%、大约35.5重量%、大约36.0重量%、大约36.5重量%、大约37.0重量%、大约37.5重量%、大约38.0重量%、大约38.5重量%、大约39.0重量%、大约39.5重量%或40.0重量%。在一个实施方案中，用于形成壳的VTMS的量为VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的大约7.5重量%。在一个实施方案中，用于形成壳的VTMS的量为VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的大约10.0重量%。在一个实施方案中，用于形成壳的VTMS的量为VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的大约15.0重量%。在一个实施方案中，用于形成壳的VTMS的量为VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的大约20.0重量%。在一个实施方案中，用于形成壳的VTMS的量为VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的大约25.0重量%。在一个实施方案中，用于形成壳的VTMS的量为VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的大约30.0重量%。
在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量为未包覆粒子的总重量的大约8.3重量%（VTMS/未包覆粒子的重量比= 0.083:1）。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量为未包覆粒子的总重量的大约33.0重量%（VTMS/未包覆粒子的重量比= 0.33:1）。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量为未包覆粒子的总重量的大约66.0重量%（VTMS/未包覆粒子的重量比= 0.66:1）。在一些实施方案中，用于形成壳的VTMS的量为未包覆粒子的总重量的大约8.3重量%至大约66重量%（VTMS/未包覆粒子的重量比为 0.083:1至0.66:1）。
下表6A、6B和6C中的结果表明壳厚度的增加将降低有效负载的渗漏水平，例如，与具有9.1% VTMS壳的粒子相比，具有25% VTMS壳的粒子在减少染料的泄漏方面表现出更好的结果（参见下表6B和6C）。但是，与具有25% VTMS壳的粒子相比，VTMS的量从VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的大约25重量%进一步增加至大约40重量%在减少染料渗漏方面没有产生改善的壳性能（表6A和6B）。
在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大于10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大于20.0重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大于30.0重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大于40.0重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大于50.0重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大于60.0重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大约10.0重量%至大约200重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大约20.0重量%至大约100重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大约20.0重量%至大约120重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大约20.0重量%至大约130重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大约20.0重量%至大约140重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大约20.0重量%至大约150重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大约20.0重量%至大约200重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大约30.0重量%至大约100重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大约40.0重量%至大约100重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大约60.0重量%至大约100重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大约70.0重量%至大约100重量%的量存在。
在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约5重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约6重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约7重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约8重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约9重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约10重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约15重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约25重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约30重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约35重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约12.5重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约15重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约17.5重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约20重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约22.5重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约25重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约27.5重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约30.0重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约35重量%至大约40重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约37.5重量%至大约40重量%。
在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约5重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约6重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约7重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约8重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约9重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约10重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约15重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约25重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约30重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约12.5重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约15重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约17.5重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约20重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约22.5重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约25重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约27.5重量%至大约35重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约30.0重量%至大约35重量%。
在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约5重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约6重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约7重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约8重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约9重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约10重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约12.5重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约15重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约17.5重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约20重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约22.5重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约25重量%至大约30重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约27.5重量%至大约30重量%。
在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约21.0重量%至大约29.0重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约22.0重量%至大约26.0重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约23.0重量%至大约26.0重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约24.0重量%至大约26.0重量%。
在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约5重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约7.5重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约6重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约7重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约8重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约9重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约10重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约15重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约12.5重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约15重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约17.5重量%至大约25重量%。在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比为大约20重量%至大约25重量%。
在一些实施方案中，壳的量占壳与未包覆粒子的总重量的重量百分比选自大约5.0重量%、大约5.5重量%、大约6.0重量%、大约7.0重量%、大约7.5重量%、大约8.0重量%、大约8.5重量%、大约9.0重量%、大约9.5重量%、大约10.0重量%、大约10.5重量%、大约11.0重量%、大约11.5重量%、大约12.0重量%、大约12.5重量%、大约13.0重量%、大约13.5重量%、大约14.0重量%、大约14.5重量%、大约15.0重量%、大约15.5重量%、大约16.0重量%、大约16.5重量%、大约17.0重量%、大约17.5重量%、大约18.0重量%、大约18.5重量%、大约19.0重量%、大约19.5重量%、大约20.0重量%、大约20.5重量%、大约21.0重量%、大约21.5重量%、大约22.0重量%、大约22.5重量%、大约23.0重量%、大约23.5重量%、大约24.0重量%、大约24.5重量%、大约25.0重量%、大约25.5重量%、大约26.0重量%、大约26.5重量%、大约27.0重量%、大约27.5重量%、大约28.0重量%、大约28.5重量%、大约29.0重量%、大约29.5重量%、大约30.0重量%、大约30.5重量%、大约31.0重量%、大约31.5重量%、大约32.0重量%、大约32.5重量%、大约33.0重量%、大约33.5重量%、大约34.0重量%、大约34.5重量%、大约35.0重量%、大约35.5重量%、大约36.0重量%、大约36.5重量%、大约37.0重量%、大约37.5重量%、大约38.0重量%、大约38.5重量%、大约39.0重量%、大约39.5重量%或40.0重量%。在一个实施方案中，壳的量为壳与未包覆粒子的总重量的大约7.5重量%。在一个实施方案中，壳的量为壳与未包覆粒子的总重量的大约10.0重量%。在一个实施方案中，壳的量为壳与未包覆粒子的总重量的大约15.0重量%。在一个实施方案中，壳的量为壳与未包覆粒子的总重量的大约20.0重量%。在一个实施方案中，壳的量为壳与未包覆粒子的总重量的大约25.0重量%。在一个实施方案中，壳的量为壳与未包覆粒子的总重量的大约30.0重量%。
在一些实施方案中，壳层以形成不能完全防止组分泄漏的不完美壳或满足如上所述的细胞毒性IC30标准的量（例如未包覆粒子的总重量的10重量%）存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大约100重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的大约200重量%的量存在。在一些实施方案中，壳层以选自以下的量存在：未包覆粒子总重量的大约10.0重量%、大约15.0重量%、大约20.0重量%、大约25.0重量%、大约30.0重量%、大约35.0重量%、大约40.0重量%、大约45.0重量%、大约50.0重量%、大约55.0重量%、大约60.0重量%、大约65.0重量%、大约70.0重量%、大约75.0重量%、大约80.0重量%、大约85.0重量%、大约90.0重量%、大约95.0重量%、大约100重量%、大约110重量%、大约115重量%、大约120重量%、大约125重量%、大约130重量%、大约135重量%、大约140重量%、大约145重量%、大约150重量%、大约155重量%、大约160重量%、大约165重量%、大约170重量%、大约175重量%、大约180重量%、大约185重量%、大约190重量%、大约195重量%、大约200重量%。在一些实施方案中，壳层以未包覆粒子总重量的10.0重量%至大约35.0重量%的量存在。在一些实施方案中，壳以未包覆粒子总重量的大约35.0重量%的量存在。
应当注意的是，粒子细胞毒性和功效分别通过可提取细胞毒性测试和功效测定方案来测定。为了减少这些测试各自的数量，有利的是确立基于表面活性剂的可提取测试以评估粒子外部的渗漏浓度，以及在进行可提取细胞毒性测试和功效测定方案之前通过测量渗漏浓度的降低来初步评估粒子结构改变的影响。
在一些实施方案中，所述粒子具有显著低的着色剂泄漏，使得所述粒子具有低细胞毒性。在一些实施方案中，显著低的着色剂泄漏是指着色剂泄漏小于大约20.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏小于大约15.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏小于大约10.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏小于大约5.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏小于大约4.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏小于大约3.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏小于大约2.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏小于大约1.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏小于大约0.1%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏小于大约0.01%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏为0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏小于选自以下的百分比值：大约0.01%、0.1%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%、6.5%、7.0%、7.5%、8.0%、8.5%、9.0%、9.5%、10.0%、10.5%、11.0%、11.5%、12.0%、12.5%、13.0%、13.5%、14.0%、14.5%、15.0%、15.5%、16.0%、16.5%、17.0%、17.5%、18.0%、18.5%、19.0%、19.5%、20.0%、20.5%、21.0%、21.5%、22.0%、22.5%、23.0%、23.5%、24.0%、24.5%或25.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏为大约0.01%至大约5.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏为大约0.01%至大约4.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏为大约0.01%至大约3.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏为大约0.01%至大约2.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏为大约0.01%至大约1.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏为大约0.01%至大约0.1%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏为大约0.1%至大约5.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏为大约0.1%至大约4.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏为大约0.1%至大约3.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏为大约0.1%至大约2.0%。在一些实施方案中，着色剂的泄漏为大约0.1%至大约1.0%。
在一些实施方案中，从具有或不具有壳的粒子中渗漏的着色剂和/或材料（例如有效负载）的水平可以通过调节载体与着色剂和/或材料的重量比来调节。在一些实施方案中，着色剂和/或材料泄漏的水平可以通过增加载体与着色剂和/或材料的重量比来降低。在一些实施方案中，粒子的细胞毒性因着色剂和/或材料的泄漏水平降低而降低，泄漏水平降低是由于载体与有效负载的重量比增加而导致的。在一些实施方案中，聚合物载体与染料的重量比也对由于聚合物粒子基质的固有孔隙率和自由体积而从聚合物粒子中渗漏的染料所导致的细胞毒性有影响。
在一些实施方案中，粒子以1:10至10:1的重量比包含载体与有效负载（例如染料）。在一些实施方案中，载体与有效负载的重量比为 1:1至7:1。在一些实施方案中，载体与有效负载的重量比为 2:1至7:1。在一些实施方案中，载体与有效负载的重量比为 3:1至7:1。在一些实施方案中，载体与有效负载的重量比为 4:1至7:1。在一些实施方案中，载体与有效负载的重量比为 5:1至7:1。在一些实施方案中，载体与有效负载的重量比为 6:1至7:1。在一些实施方案中，载体与有效负载的重量比为 1:7至7:1。在一些实施方案中，载体与有效负载的重量比为 1:5至5:1。在一些实施方案中，载体与有效负载的重量比为 1:3至3:1。在一些实施方案中，载体与有效负载的重量比是选自1:10、1:9、1:8、1:7、1:6、1:5、1:4、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1的范围。在一些实施方案中，载体与有效负载的重量比是选自1:1、2:1、3:1、5:1或7:1的范围。在一些实施方案中，载体与有效负载的重量比为2:1。在一些实施方案中，载体与有效负载的重量比为3:1。在一些实施方案中，载体与有效负载的重量比为5:1。在一些实施方案中，载体与有效负载的重量比为7:1。
在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解为大约5.0%至大约95%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解为0%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于90%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于85%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于80%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于75%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于70%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于65%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于60%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于55%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于50%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于45%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于40%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于30%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于20%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于10%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于5%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于1%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解小于0.1%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解为大约0.01%至10.0%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解为大约0.01%至5.0%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性和载体基质完整性，使得在37℃下在提取培养基（血清）中温育粒子24小时后通过功效测定方案测得的着色剂和/或材料的降解为大约0.01%至1.0%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性，使得着色剂和材料分别具有选自以下的降解程度：大约0%、大约0.01%、大约0.1%、大约0.5%、大约1.0%、大约2.0%、大约3.0%、大约5.0%、大约6.0%、大约7.0%、大约8.0%、大约9.0%、大约10.0%、大约11%、大约12%、大约13%、大约14%、大约15%、大约16%、大约17%、大约18%、大约19%、大约20%、大约21%、大约22%、大约23%、大约24%、大约25%、大约26%、大约27%、大约28%、大约29%、大约30%、大约31%、大约32%、大约33%、大约34%、大约35%、大约36%、大约37%、大约38%、大约39%、大约40%、大约41%、大约42%、大约43%、大约44%、大约45%、大约46%、大约47%、大约48%、大约49%、大约50%、大约51%、大约52%、大约53%、大约54%、大约55%、大约56%、大约57%、大约58%、大约59%、大约60%、大约61%、大约62%、大约63%、大约64%、大约65%、大约66%、大约67%、大约68%、大约69%、大约70%、大约71%、大约72%、大约73%、大约74%、大约75%、大约76%、大约77%、大约78%、大约79%、大约80%、大约81%、大约82%、大约83%、大约84%、大约85%、大约86%、大约87%、大约88%、大约89%、大约90%、大约91%、大约92%、大约93%、大约94%或大约95%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性，使得着色剂和材料分别具有选自以下的降解程度：大约5.0%、大约10%、大约15%、大约20%、大约25%、大约30%、大约35%、大约40%、大约45%、大约50%、大约55%、大约60%、大约65%、大约70%、大约75%、大约80%、大约85%、大约90%或大约95%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性，使得着色剂和材料的降解程度分别为大约25%至大约50%。在一些实施方案中，所述粒子表现出稳定性，使得通过功效测定方案测得的着色剂和材料的降解程度分别为小于大约25.0%。在一些实施方案中，着色剂和材料分别具有通过功效测定方案测定的选自以下的降解程度：小于大约25.0%、小于大约20.0%、小于大约15.0%、小于大约10.0%、小于大约5.0%、小于大约1.0%、小于大约0.5%、小于大约0.1%、小于大约0.01%、0%。在一些实施方案中，着色剂和材料分别具有通过功效测定方案测定的小于大约10.0%的降解程度。在一些实施方案中，着色剂和材料分别具有小于大约5.0%的降解程度。在一些实施方案中，着色剂和材料分别具有小于大约1.0%的降解程度。在一些实施方案中，着色剂和材料分别具有小于大约0.1%的降解程度。
在一个实施方案中，本公开提供了适于组织标记应用（例如文身墨水）的粒子，其包含（a）包含载体、材料和可见颜色染料的核，（ b）包封所述核的壳，其中所述材料吸收红外波长的辐射（红外吸收剂），其中当所述材料吸收红外波长的辐射时，可见颜色染料转变为无色染料，其中可见颜色染料和材料表现出稳定性，使得所述粒子中的着色剂和材料表现出稳定性，使得所述粒子被认为通过功效测定方案；并且其中构造粒子结构，使得其通过可提取细胞毒性测试。
在一些实施方案中，红外吸收剂是四胺鎓染料。在一些实施方案中，红外吸收剂是磷酸铁锌颜料。
在一些实施方案中，四胺鎓染料是Epolight™ 1178。在一些实施方案中，红外吸收剂是具有最小可见颜色的四胺鎓染料。在一些实施方案中，四胺鎓染料是Epolight™1117（六氟磷酸根作为抗衡离子，分子量1211 Da，峰值吸收1098 nm）。
在一些实施方案中，所述材料是具有近红外吸收性质的无机红外吸收剂，其选自磷酸铜锌颜料（(Zn,Cu)2P2O7）、磷酸铁锌颜料（(Zn, Fe)3(PO4)2）、硅酸铜镁（(Mg, Cu)2Si2O6固溶体）及其组合。在一些实施方案中，无机红外吸收剂是磷酸铁锌颜料（(Zn, Fe)3(PO4)2）。
在一些实施方案中，红外吸收剂与载体基质内的可见颜色染料靠近。在一些实施方案中，红外吸收剂和有色染料在载体内混合以形成均匀的分散体或固溶体。在一些实施方案中，红外吸收剂和有色染料可以具有带相反电荷的官能团（例如，红外吸收剂是带正电荷的四胺鎓染料，并且可见颜色的染料是带负电荷的磷酸盐），使得两种组分可以通过离子静电相互作用吸引靠近。
在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约15.0重量%的量包含红外吸收剂。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约5.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约6.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约6.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约7.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约7.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约8.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约8.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约9.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约9.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约10.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约10.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约11.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约11.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约12.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约12.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约13.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约13.5重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约14.0重量%至大约15.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约5.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约6.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约6.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约7.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约7.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约8.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约8.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约9.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约9.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约10.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约10.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约11.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约11.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约12.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约12.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约13.0重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约13.5重量%至大约14.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约5.5重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约6.0重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约6.5重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约7.0重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约7.5重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约8.0重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约8.5重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约9.0重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约9.5重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约10.0重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约10.5重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约11.0重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约11.5重量%至大约13.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约12.0重量%至大约13.0重量%的量存在。
在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约5.5重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约6.0重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约6.5重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约7.0重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约7.5重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约8.0重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约8.5重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约9.0重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约9.5重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约10.0重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约10.5重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约11.0重量%至大约12.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约11.5重量%至大约12.0重量%的量存在。
在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约5.5重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约6.0重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约6.5重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约7.0重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约7.5重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约8.0重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约8.5重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约9.0重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约9.5重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约10.0重量%至大约11.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约10.5重量%至大约11.0重量%的量存在。
在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约5.5重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约6.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约6.5重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约7.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约7.5重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约8.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约8.5重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约9.0重量%至大约10.0重量%的量存在。
在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约8.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约7.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约6.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约5.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约4.0重量%至大约10.0重量%的量存在。在一些实施方案中，红外吸收剂以所述粒子总重量的大约3.0重量%至大约10.0重量%的量存在。
在一些实施方案中，所述粒子以选自以下的量包含红外吸收剂：所述粒子总重量的大约5.0重量%、大约5.56重量%、大约10.4重量%、大约12.0重量%、大约12.1重量%、大约13.64重量%、大约14.0重量%或大约15.0重量%。在一些实施方案中，所述粒子以大约5.0重量%、大约5.25重量%、大约5.5重量%、大约5.75重量%、大约6.0重量%、6.25重量%、大约6.5重量%、大约6.75重量%、大约7.0重量%、7.25重量%、大约7.5重量%、大约7.75重量%、大约8.0重量%、大约8.25重量%、大约8.5重量%、大约8.75重量%、大约9.0重量%、大约9.25重量%、大约9.5重量%、大约9.75重量%、大约10.0重量%、大约10.25重量%、大约10.5重量%、大约10.75重量%、大约11.0重量%、大约11.25重量%、大约11.5重量%、大约11.75重量%、大约12.0重量%、大约12.25重量%、大约12.5重量%、大约12.75重量%、大约13.0重量%、大约13.25重量%、大约13.5重量%、大约13.75重量%、大约14.0重量%、大约14.25重量%、大约14.5重量%、大约14.75重量%或大约15.0重量%的量包含红外吸收剂。
在一些实施方案中，载体由聚合物或共聚物形成；实例包括但可不限于聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯及其共聚物、聚氨酯、聚脲、纤维素材料、聚马来酸及其衍生物、和聚乙酸乙烯酯。在一些实施方案中，载体包含聚甲基丙烯酸酯及其共聚物。
在一些实施方案中，聚合物载体具有至少45℃的玻璃化转变温度（Tg）。在一些实施方案中，聚合物载体具有45℃至120℃的玻璃化转变温度。在一些实施方案中，聚合物载体具有45℃至100℃的玻璃化转变温度。在一些实施方案中，聚合物载体具有55℃至100℃的玻璃化转变温度。在一些实施方案中，聚合物载体具有75℃至100℃的玻璃化转变温度。在一些实施方案中，聚合物载体具有95℃至100℃的玻璃化转变温度。在一些实施方案中，聚合物载体具有选自45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、110℃或120℃的玻璃化转变温度。在一些实施方案中，聚合物载体具有选自 95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃的玻璃化转变温度。在一些实施方案中，聚合物载体具有99℃的玻璃化转变温度。优选的是聚合物Tg大于大约37℃。
在一个实施方案中，聚合物载体是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。在一些实施方案中，聚合物载体是包含96%的聚甲基丙烯酸甲酯和4%的聚丙烯酸丁酯的聚丙烯酸酯共混物。在一些实施方案中，聚合物载体是包含96%的甲基丙烯酸甲酯重复单元和4%的丙烯酸丁酯重复单元的聚甲基丙烯酸酯/丙烯酸丁酯共聚物。在一些实施方案中，聚甲基丙烯酸甲酯是甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯的共聚物（NeoCryl® B-805，Tg 99℃，平均分子量85,000 Da）。
在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约60.0重量%至大约85重量%的量包含NeoCryl® B-805（96.0重量%的甲基丙烯酸甲酯/4.0重量%的丙烯酸丁酯的共聚物）。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约65.0重量%至大约85重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约70.0重量%至大约85重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约71.0重量%至大约85重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约72.0重量%至大约85重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约72.5重量%至大约85重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约73.0重量%至大约85重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约74.0重量%至大约85重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约75.0重量%至大约85重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约76.0重量%至大约85重量%的量包含NeoCryl®B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约77.0重量%至大约85重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约78.0重量%至大约85重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约79.0重量%至大约85重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约80.0重量%至大约85重量%的量包含NeoCryl® B-805。
在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约65.0重量%至大约80重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约64.0重量%至大约80重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约63.0重量%至大约80重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约62.0重量%至大约80重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约61.0重量%至大约80重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约60.0重量%至大约80重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约59.0重量%至大约80重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约58.0重量%至大约80重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约57.0重量%至大约80重量%的量包含NeoCryl®B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约56.0重量%至大约80重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约55.0重量%至大约80重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约55.0重量%至大约85重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约56.0重量%至大约84重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约57.0重量%至大约83重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约58.0重量%至大约82重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约59.0重量%至大约81重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约60.0重量%至大约80重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约61.0重量%至大约79重量%的量包含NeoCryl®B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约61.0重量%至大约78重量%的量包含NeoCryl® B-805。
在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约62.0重量%至大约64.0重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约62.0重量%至大约74重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约61.0重量%至大约77重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约61.0重量%至大约76重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约61.0重量%至大约75重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约61.0重量%至大约74重量%的量包含NeoCryl® B-805。
在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约70.0重量%至大约80.0重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约71.0重量%至大约79重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约72.0重量%至大约78重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约72.0重量%至大约77重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约72.0重量%至大约76重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以所述粒子总重量的大约72.0重量%至大约75重量%的量包含NeoCryl® B-805。
在一些实施方案中，所述粒子以选自所述粒子总重量的62.0重量%、70.0重量%、75.0重量%或78.3重量%的量包含NeoCryl® B-805。在一些实施方案中，所述粒子以选自所述粒子总重量的大约55.0重量%、大约56.0重量%、大约57.0重量%、大约58.0重量%、大约59.0重量%、大约60.0重量%、大约61.0重量%、大约62.0重量%、大约63.0重量%、大约64.0重量%、大约65.0重量%、大约66.0重量%、大约67.0重量%、大约68.0重量%、大约69.0重量%、大约70.0重量%、大约71.0重量%、大约72.0重量%、大约73.0重量%、大约74.0重量%、大约75.0重量%、大约76.0重量%、大约77.0重量%、大约78.0重量%、大约79.0重量%或大约80重量%的量包含NeoCryl® B-805。
在一些实施方案中，含有NeoCryl® B-805聚合物载体和染料的粒子具有1:1至7:1的NeoCryl® B-805聚合物载体与染料的重量比（参见下表3）。在一些实施方案中，含有NeoCryl® B-805聚合物载体和染料的粒子具有2:1至7:1的NeoCryl® B-805聚合物载体与染料的重量比。在一些实施方案中，含有NeoCryl® B-805聚合物载体和染料的粒子具有3:1至7:1的NeoCryl® B-805聚合物载体与染料的重量比。在一些实施方案中，含有NeoCryl® B-805聚合物载体和染料的粒子具有5:1至7:1的聚合物载体与染料的重量比。在一些实施方案中，含有NeoCryl® B-805聚合物载体和染料的粒子具有选自1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1或7:1的聚合物载体与染料的重量比。在一些实施方案中，含有NeoCryl®B-805聚合物载体和染料的粒子具有3:1的NeoCryl® B-805聚合物载体与染料的重量比。在一些实施方案中，含有NeoCryl® B-805聚合物载体和染料的粒子具有4:1的NeoCryl®B-805聚合物载体与染料的重量比。在一些实施方案中，含有NeoCryl® B-805聚合物载体和染料的粒子具有5:1的NeoCryl® B-805聚合物载体与染料的重量比。在一些实施方案中，含有NeoCryl® B-805聚合物载体和染料的粒子具有6:1的NeoCryl® B-805聚合物载体与染料的重量比。在一些实施方案中，含有NeoCryl® B-805聚合物载体和染料的粒子具有7:1的NeoCryl® B-805聚合物载体与染料的重量比。
在一些实施方案中，壳包含交联的聚合物结构。在一些实施方案中，交联的聚合物是无机聚合物。在一些实施方案中，无机聚合物是通过Stöber反应制备的溶胶-凝胶有机改性的有机硅聚合物。在一些实施方案中，壳包含通过Stöber反应由VTMS反应物制造的溶胶-凝胶乙烯基硅酸酯。在一些实施方案中，粒子壳进一步具有表面改性。在一些实施方案中，在壳上的表面改性包含在壳上的亲水性聚合物包覆层。
在一些实施方案中，核-壳粒子具有大致球形的形状。在一些实施方案中，所述粒子是微粒，其具有选自以下的中值粒度：0.5 µm、0.7 µm、1.0 µm、1.5 µm、2.0 µm、2.5 µm、3.0 µm、3.5 µm、4.0 µm、4.5 µm、5.0 µm、5.5 µm、6.0 µm、6.5 µm、7.0 µm、7.5 µm、8.0 µm、8.5 µm、9.0 µm、9.5 µm、10.0 µm、11.0 µm、12.0 µm、13.0 µm、14.0 µm、15.0 µm、16.0 µm、17.0 µm、18.0 µm、19.0 µm、20.0 µm、25 µm、30 µm、35 µm、40 µm、45 µm、50 µm、55 µm、60µm、65 µm、70 µm、75 µm、80 µm、85 µm、90 µm、95 µm、100 µm、105 µm、110 µm、115 µm、120µm、125 µm、130 µm、135 µm、140 µm、145 µm、150 µm、155 µm或160 µm。在一些实施方案中，所述粒子是微粒，其具有选自以下的中值粒度：0.5 µm、0.7 µm、1.0 µm、2.0 µm、3.0 µm、4.0 µm、5.0 µm或6.0 µm。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约1 µm至大约10µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约1 µm至大约9 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约1 µm至大约8 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约1 µm至大约7 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约1 µm至大约6 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约1 µm至大约5 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约1 µm至大约4 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约1 µm至大约3 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约1 µm至大约2 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约2 µm至大约10µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约2 µm至大约9 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约2 µm至大约8 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约2 µm至大约7 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约2 µm至大约6 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约2 µm至大约5 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约2 µm至大约4 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约2 µm至大约3 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约3 µm至大约10 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约3 µm至大约9µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约3 µm至大约8 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约3 µm至大约7 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约3 µm至大约6 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约3 µm至大约5 µm的中值粒度。在一些实施方案中，核-壳粒子是微粒，其具有大约3 µm至大约4 µm的中值粒度。
在一些实施方案中，所述粒子是微粒，其具有大约10 µm至大约150 µm的中值粒度。在一些实施方案中，微粒具有大约1 µm至大约6 µm的中值粒度。在一些实施方案中，微粒具有大约1 µm至大约4 µm的中值粒度。对于文身颜料，通常优选所述粒子具有大约0.5 µm至大约5 µm的中值粒度。
使用常规的、直链或适度支化的聚合物作为载体，已经发现载体的自由体积或孔隙率可能导致不可接受的泄漏量，如通过可提取细胞毒性测试测定的那样。结果，已经发现，用交联的无机聚合物壳包覆初始形成的粒子改善了粒子对生物介质侵入的抗性。壳的交联程度影响壳孔隙率，并因此通过增加交联降低壳的孔隙率改善了粒子在ECT中的性能以达到IC30或更低。壳可以包含无机聚合物如硅酸酯、有机硅酸酯、有机改性的有机硅聚合物，或可以是交联的有机聚合物如聚脲或聚氨酯。施加交联壳的方法必须经过设计，以最大限度地提高粒子组分对壳构造中所需化学的稳定性，至少直到生长的壳保护封装在粒子中的组分。
在一个实施方案中，适于组织标记应用（例如文身墨水）的粒子包含核和包封所述核的聚合物壳，所述核含有（i）大约21.6重量%至大约38.0重量%的着色剂，（ii）大约62.0重量%至大约78.3重量%的甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯96:4的共聚物（Neocryl®805）；（iii）大约5.56重量%至大约14.0重量%的红外吸收剂（Epolight™ 1117）；并且所述聚合物壳是由水解的乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）溶液制成的溶胶-凝胶乙烯基改性硅酸酯聚合物壳，其中VTMS试剂与未包覆粒子的重量比为0.083:1至0.66:1（VTMS试剂与未包覆粒子的重量的7.5重量% VTMS至40重量% VTMS）；其中所述粒子具有0.5 µm、0.7 µm、1 µm、2 µm、3 µm、4 µm、5 µm或6 µm的中值粒度。当VTMS试剂与未包覆粒子的重量比为0.083:1时，相对于核-壳粒子所用的VTMS的重量量为VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的7.5重量%。当VTMS试剂与未包覆粒子的重量比为0.33:1时，相对于未包覆粒子所用的VTMS的重量量为VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的25重量%。当VTMS试剂与未包覆粒子的重量比为0.66:1时，相对于未包覆粒子所用的VTMS的重量量为VTMS试剂与未包覆粒子总重量的40重量%。
在一个实施方案中，适于组织标记应用（例如文身墨水）的粒子包含核和包封所述核的聚合物壳，所述核含有（i）大约21.6重量%至大约38.0重量%的着色剂，（ii）大约62.0重量%至大约78.3重量%的甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯96:4的共聚物（Neocryl®805）；（iii）大约5.56重量%至大约14.0重量%的红外吸收剂（Epolight™ 1117）；并且所述聚合物壳是由水解的乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）溶液制成的溶胶-凝胶乙烯基改性硅酸酯聚合物壳，其中VTMS试剂与未包覆粒子的重量比为0.33:1至0.66:1（VTMS试剂与未包覆粒子的重量的25重量% VTMS至40重量% VTMS），其中所述粒子具有0.5 µm、0.7 µm、1 µm、2 µm、3 µm、4 µm、5 µm或6 µm的中值粒度。
在一个实施方案中，适于组织标记应用（例如文身墨水）的粒子包含核和包封所述核的聚合物壳，所述核含有（i）大约21.6重量%至大约38.0重量%的如上所述具有式D-Sp-Nu-FG的有色化合物，（ii）大约62.0重量%至大约78.3重量%的甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯96:4的共聚物（Neocryl® 805）；（iii）大约5.56重量%至大约14.0重量%的红外吸收剂（Epolight™ 1117）；并且所述聚合物壳是由水解的乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）溶液制成的溶胶-凝胶乙烯基改性硅酸酯聚合物壳，其中VTMS试剂与未包覆粒子的重量比为0.33:1至0.66:1（VTMS试剂与未包覆粒子的重量的25重量% VTMS至40重量% VTMS），其中所述粒子具有0.5 µm、0.7 µm、1 µm、2 µm、3 µm、4 µm、5 µm或6 µm的中值粒度。
在一个实施方案中，适于组织标记应用（例如文身墨水）的粒子包含核和包封所述核的聚合物壳，所述核含有（i）大约21.6重量%至大约38.0重量%的选自如上所述具有式（I）-（VII）的化合物的有色化合物，（ii）大约62.0重量%至大约78.3重量%的甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯96:4的共聚物（Neocryl® 805）；（iii）大约5.56重量%至大约14.0重量%的红外吸收剂（Epolight™ 1117）；并且所述聚合物壳是由水解的乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）溶液制成的溶胶-凝胶乙烯基改性硅酸酯聚合物壳，其中VTMS试剂与未包覆粒子的重量比为0.33:1至0.66:1（VTMS试剂与未包覆粒子的重量的25重量% VTMS至40重量%VTMS），其中所述粒子具有0.5 µm、0.7 µm、1 µm、2 µm、3 µm、4 µm、5 µm或6 µm的中值粒度。
在一个实施方案中，适于组织标记应用（例如文身墨水）的粒子包含核和包封所述核的聚合物壳，所述核含有（i）大约21.6重量%至大约38.0重量%的着色剂，（ii）大约62.0重量%至大约78.3重量%的甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯96:4的共聚物（Neocryl®805）；（iii）大约5.56重量%至大约14.0重量%的红外吸收剂（Epolight™ 1117）；并且所述聚合物壳是由水解的乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）溶液制成的溶胶-凝胶乙烯基改性硅酸酯聚合物壳，其中VTMS试剂与未包覆粒子的重量比为0.083:1至0.33:1（VTMS试剂与未包覆粒子的重量的7.5重量% VTMS至25重量% VTMS），其中所述粒子具有0.5 µm、0.7 µm、1 µm、2 µm、3 µm、4 µm、5 µm或6 µm的中值粒度。
在一个实施方案中，适于组织标记应用（例如文身墨水）的粒子包含核和包封所述核的聚合物壳，所述核含有（i）大约21.6重量%至大约38.0重量%的着色剂，（ii）大约62.0重量%至大约78.3重量%的甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯96:4的共聚物（Neocryl®805）；（iii）大约5.56重量%至大约14.0重量%的红外吸收剂（Epolight™ 1117）；并且所述聚合物壳是由水解的乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）溶液制成的溶胶-凝胶乙烯基改性硅酸酯聚合物壳，其中VTMS试剂与未包覆粒子的重量比为0.33:1（VTMS试剂与未包覆粒子的重量的25重量% VTMS），其中所述粒子具有0.5 µm、0.7 µm、1 µm、2 µm、3 µm、4 µm、5 µm或6 µm的中值粒度。
在一个实施方案中，适于组织标记应用（例如文身墨水）的粒子包含核和包封所述核的聚合物壳，所述核含有（i）大约38.0重量%的着色剂，（ii）大约62.0重量%的甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯96:4的共聚物（Neocryl® 805）；（iii）大约5.56重量%至大约14.0重量%的红外吸收剂（Epolight™ 1117）；并且所述聚合物壳是由水解的乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）溶液制成的溶胶-凝胶乙烯基改性硅酸酯聚合物壳，其中VTMS试剂与未包覆粒子的重量比为0.33:1（VTMS试剂与未包覆粒子的重量的25重量% VTMS），其中所述粒子具有2µm的中值粒度。
在一个实施方案中，适于组织标记应用（例如文身墨水）的粒子包含核和包封所述核的聚合物壳，所述核含有（i）大约25.0重量%的着色剂，（ii）大约75.0重量%的甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯96:4的共聚物（Neocryl® 805）；（iii）大约5.56重量%至大约14.0重量%的红外吸收剂（Epolight™ 1117）；并且所述聚合物壳是由水解的乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）溶液制成的溶胶凝胶乙烯基改性硅酸酯聚合物壳，其中VTMS试剂与未包覆粒子的重量比为0.33:1（VTMS试剂与未包覆粒子的重量的25重量% VTMS），其中所述粒子具有0.5µm、0.7 µm、1 µm、2 µm或3 µm的中值粒度。
在一个实施方案中，适于组织标记应用（例如文身墨水）的粒子包含核和包封所述核的聚合物壳，所述核含有（i）大约21.7重量%的着色剂，（ii）大约78.3重量%的甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯96:4的共聚物（Neocryl® 805）；（iii）大约5.56重量%至大约14.0重量%的红外吸收剂（Epolight™ 1117）；并且所述聚合物壳是由水解的乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）溶液制成的溶胶-凝胶乙烯基改性硅酸酯聚合物壳，其中VTMS试剂与未包覆粒子的重量比为0.33:1（VTMS试剂与未包覆粒子的重量的25重量% VTMS），其中所述粒子具有1µm、2 µm或3 µm的中值粒度。
粒子成分的重量%基于无壳的粒子的总重量来计算。粒子成分的重量%的这种计算适用于本公开中上文所公开的所有粒子成分的重量%。
3．附加实施方案
在一些实施方案中，本公开提供了一种粒子，其包含（a）包含载体、材料和着色剂的核；和（b）包封所述核的壳；其中所述壳包含衍生自三烷氧基硅烷或三卤代硅烷的交联的有机硅酸酯聚合物；其中所述粒子中的着色剂和材料表现出稳定性，使得所述粒子被认为通过功效测定方案；并且其中构造粒子结构，使得其通过可提取细胞毒性测试。
在一些实施方案中，用于制造壳的三烷氧基硅烷选自C2-C7烷基-三烷氧基硅烷、C2-C7烯基-三烷氧基硅烷、C2-C7炔基-三烷氧基硅烷、芳基-三烷氧基硅烷及其组合。在一些实施方案中，用于制造壳的三卤代硅烷选自三氯硅烷、三溴硅烷、三碘硅烷及其组合。在一些实施方案中，交联的有机硅酸酯聚合物衍生自乙烯基-三甲氧基硅烷。
在一些实施方案中，所述材料吸收波长为700至1500 nm的红外辐射。在一些实施方案中，吸收红外辐射的材料是四胺鎓染料。在一些实施方案中，吸收红外辐射的材料是磷酸铁锌颜料。
在一些实施方案中，所述着色剂是包含发色团基团和可热活化的断裂基团的可见着色剂，其中可见着色剂在所述材料吸收红外波长的辐射时转变为无色染料。在一些实施方案中，发色团基团选自取代或未取代的三芳基甲烷、呫吨、罗丹明、荧烷、偶氮羰花青、联苯胺、噻嗪、吖啶、氨基蒽醌及其组合。在一些实施方案中，可热活化的断裂基团在活化时产生亲核基团。在一些实施方案中，可热活化的断裂基团选自取代和未取代的碳酸酯、氨基甲酸酯、酯、内酰胺、内酯、酰胺、酰亚胺、肟、磺酸酯、膦酸酯及其组合。
在一些实施方案中，本公开提供了一种粒子，其包含（a）包含载体、材料以及由发色团基团和可热活化的断裂基团组成的着色剂的核；和（b）包封所述核的壳；其中所述着色剂在所述材料吸收红外波长的辐射时转变为无色；其中可热活化的断裂基团选自取代和未取代的碳酸酯、氨基甲酸酯、酯、内酰胺、内酯、酰胺、酰亚胺、肟、磺酸酯、膦酸酯及其组合；其中发色团基团是呫吨染料，并且可热活化的断裂基团在活化时产生亲核基团；其中所述壳包含衍生自三烷氧基硅烷或三卤代硅烷的交联的有机硅酸酯聚合物；其中所述粒子中的着色剂和材料表现出稳定性，使得所述粒子被认为通过功效测定方案；并且其中构造粒子结构，使得其通过可提取细胞毒性测试。
在一些实施方案中，用于形成壳的三烷氧基硅烷选自C2-C7烷基-三烷氧基硅烷、C2-C7烯基-三烷氧基硅烷、C2-C7炔基-三烷氧基硅烷、芳基-三烷氧基硅烷及其组合。在一些实施方案中，用于形成壳的三卤代硅烷选自三氯硅烷、三溴硅烷、三碘硅烷及其组合。在一些实施方案中，交联的有机硅酸酯聚合物衍生自乙烯基-三甲氧基硅烷。
4．文身墨水和制作永久性文身的方法
在一些实施方案中，本公开提供了如本文中所述的文身粒子在制造用于形成永久性可去除文身的文身墨水（也称为组织标记）中的用途。将文身粒子与皮肤病学可接受的液体载体混合以形成具有各种颜色的文身墨水，包括黑色、蓝色、黄色、绿色、品红色、青色、中性黑（NB）和四色黑（PB）。在一些实施方案中，文身粒子和液体载体的混合物形成可注射的液体悬浮液，其适于与常规的文身机器一起使用。
在一些实施方案中，皮肤病学可接受的液体载体选自纯净水、金缕梅、Listerine®嗽口水和缓冲溶液。
在一些实施方案中，皮肤病学可接受的液体载体包含Listerine®嗽口水，一种含有精油薄荷醇（薄荷）0.042%、百里香酚（百里香）0.064%、水杨酸甲酯（冬青）0.06%和桉油精（桉树）0.092%的液体配制物。在一些实施方案中，皮肤病学可接受的液体载体包含金缕梅。在一些实施方案中，皮肤病学可接受的液体载体包含纯净水。
在一些实施方案中，皮肤病学可接受的液体载体包含缓冲溶液。在一些实施方案中，缓冲溶液包含pH为6至8的氢离子缓冲液（也称为Good's缓冲液）。在一些实施方案中，液体载体是选自下表A中列举的缓冲液的氢离子缓冲液。
表A. Good's缓冲液
缓冲液 20℃下的<u>p<i>K</i><sub>a</sub></u> Δp<i>K</i><sub>a</sub> /℃ 在0℃下在水中的溶解度
<u>MES</u> (2-(N-吗啉代)乙磺酸) 6.15 −0.011 0.65 M
(2-[双(2-羟基乙基)氨基]-2-(羟基甲基)丙-1,3-二醇) 6.60
<u>ADA</u> (2-[(2-氨基-2-氧乙基)-(羧甲基)氨基]乙酸) 6.62 −0.011 -
<u>ACES</u> (N-(2-乙酰胺基)-2-氨基乙磺酸) 6.76
<u>Bis-Tris丙烷</u>(1,3-双(三(羟基甲基)甲基氨基)丙烷) 6.80 -
<u>PIPES</u> (哌嗪-N,N′-双(2-乙磺酸)) 6.82 −0.0085 -
<u>ACES</u> (N-(2-乙酰胺基)-2-氨基乙磺酸) 6.88 −0.020 0.22 M
<u>MOPSO</u> (2-羟基-3-吗啉-4-基丙-1-磺酸) 6.95 −0.015 0.75 M
<u>氯化胆胺</u> 7.10 −0.027 4.2 M (以HCl形式)
<u>MOPS</u> ((3-(N-吗啉代)丙磺酸)) 7.15 −0.013 3.0 M
<u>BES</u> (OH-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-<sup>+</sup>NH(CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>SO<sub>3</sub><sup>-</sup>) 7.17 −0.016 3.2 M
<u>TES</u> (2-[[1,3-二羟基-2-(羟基甲基)丙-2-基]氨基]乙磺酸) 7.5 −0.020 2.6 M
<u>HEPES</u> ((4-(2-羟基乙基)-1-哌嗪乙磺酸)) 7.55 −0.014 2.25 M
<u>DIPSO</u> 7.6 −0.015 0.24 M
<u>MOBS</u> 7.6
<u>乙酰胺基甘氨酸</u> 7.7 - 非常高
<u>TAPSO</u> (3-[[1,3-二羟基-2-(羟基甲基)丙-2-基]氨基]-2-羟基丙-1-磺酸) 7.6 −0.018 1.0 M
<u>TEA</u> (三乙醇胺) 7.8
<u>POPSO</u> 7.85 −0.013 -
<u>HEPPSO</u> 7.9 −0.01 2.2 M
<u>EPS</u> 8.0
<u>HEPPS</u> (3-[4-(2-羟基乙基)哌嗪-1-基]丙-1-磺酸) 8.1 −0.015 大
<u>Tricine</u> (N-(2-羟基-1,1-双(羟基甲基)乙基)甘氨酸) 8.15 −0.021 0.8 M
<u>Tris</u> (三(羟基甲基)氨基甲烷) 8.2
<u>甘氨酰胺</u> 8.2 −0.029 6.4 M (以HCl形式)
<u>双甘氨肽</u> 8.2
<u>HEPBS</u> 8.3
<u>Bicine</u> 8.35 −0.018 1.1 M
<u>TAPS</u> 8.55 −0.027 大
<u>AMPB</u> 8.8
<u>CHES</u> 9.3
<u>AMP</u> 9.7
<u>AMPSO</u> 9.0
<u>CAPSO</u> 9.6
<u>CAPS</u> 10.4
<u>CABS</u> 10.7
在一些实施方案中，本公开提供了在对象身上制作永久性文身的方法，其包括将任何如上所述的文身墨水注射到对象的皮肤区域以便在对象身上形成永久性文身的步骤；其中永久性文身具有着色剂赋予的第一颜色，并且其中当永久性文身暴露于足够剂量的红外波长的激光时，第一颜色变为第二颜色。在一些实施方案中，第二颜色为无色。在一些实施方案中，第二颜色具有与第一颜色的色调不同的色调。
在一些实施方案中，本公开提供了一种远程触发永久性文身的颜色变化的方法，包括向对象身上的具有第一颜色的任何本文中所述的永久性文身施加一定剂量的红外波长的激光的步骤；其中激光使得第一颜色变为第二颜色。在一些实施方案中，第二颜色为无色。在一些实施方案中，第二颜色具有与第一颜色的色调不同的色调。
在一些实施方案中，对于任一种本文中所述的方法，变色步骤进一步包括重复施加一定剂量的激光的步骤。在一些实施方案中，激光是脉冲激光。在一些实施方案中，激光脉冲持续时间为几毫秒至几飞秒，并且激光具有1064 nm的振荡波长。在一些实施方案中，激光发射808 nm的光。在一些实施方案中，激光发射805 nm的光。在一些实施方案中，激光脉冲持续时间为几纳秒至几皮秒。在一些实施方案中，激光脉冲持续时间是纳秒和皮秒的组合。
实施例
现在参照以下实施例描述本文中涵盖的实施方案。仅为说明的目的提供这些实施例，并且本文中涵盖的公开内容决不应解释为限于这些实施例，而是应解释为涵盖因本文中提供的教导而变得明显的任何和所有变体。
一般程序
本发明的组合物可以通过本领域中已知的各种方法来制备。此类方法包括以下实施例的那些，以及下文具体示例的方法。为了清楚起见，术语“未包覆粒子”是指核-壳粒子的核。
实施例1. 粒子制造
试剂来源：化学试剂十二烷基硫酸钠（SDS）、聚乙烯醇（PVA）购自Aldrich；染料B141、C161、M071、Y161在Bambu Vault LLC制备；乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）购自Gelest,Inc。Neocryl® B-805聚合物（MMA/BMA共聚物，重均分子量 = 85,000 Da，玻璃化转变温度Tg = 99℃）购自DSM。Epolight™ 1117（四胺鎓，在800 nm-1071 nm处吸收，熔点：185-188℃，可溶于丙酮、甲乙酮和环己酮）购自Epolin Inc。抗氧化剂Cyanox® 1790（1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮，CAS编号040601-76-1）购自Cytec Industries Inc。
实施例1a. 通过乳液方法合成未包覆粒子
该方法产生了初级粒子（无壳），其中着色剂（例如文身染料）和材料（例如红外吸收剂）都处于固态溶体中，由此确保高吸光度。
缩写：n-BMA：甲基丙烯酸正丁酯；MMA：甲基丙烯酸甲酯
水相的制备：将1.2克的十二烷基硫酸钠（SDS）添加到放置在圆底烧瓶中的190克的4.9%聚乙烯醇（PVA）水溶液中。在SDS溶解后形成含有4.9% PVA的SDS水溶液（水相）。水相用IKA t-25 Turrax在8000 RPM下搅拌。
有机相的制备：向88克的二氯甲烷中添加8.0克的DSM Neocryl® B-805聚合物（MMA/BMA共聚物）、1.19克的B141染料、0.36克的C161染料、0.36克的M071染料、0.60克的Y161染料、1.82克的Epolight™ 1117染料和0.65克的Cyanox® 1790以使得形成Neocryl® B805聚合物和染料的澄清溶液（聚合物+ Cyanox®:染料重量比=2:1）。
将有机相（溶解在二氯甲烷中的聚合物和染料）直接注入Turrax转子-定子均化器（rotostator）顶端的水相（含有SDS表面活性剂的PVA溶液）中。在8000 RPM下继续剪切混合30分钟。将所得混合物滗析到敞口容器中并磁力搅拌16小时。制得固体黑色染料粒子在水性流体中的悬浮液。
将粒子悬浮液在5000 RPM下离心30分钟，并收集粒子。通过将粒子重新悬浮到蒸馏水中并离心以收集粒子来用蒸馏水洗涤收集的粒子。重复该粒子洗涤过程三次以除去残余的PVA。将所得染料/MMA/BMA共聚物粒子悬浮在蒸馏水中。
通过以下数据可以看出，未包覆的粒子（无壳）允许着色剂和材料均充分泄漏，从而未能通过可提取细胞毒性测试。下面描述了在未包覆粒子上生成壳的实施例。
实施例1b. 合成具有25% VTMS壳的染料粒子
在本实施例中，溶胶-凝胶乙烯基改性有机硅聚合物壳由以VTMS HCl溶液总重量的25重量%含有VTMS的VTMS HCl溶液制成。溶液中VTMS的重量量占VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的25重量% （VTMS/未包覆粒子的重量比=0.33:1），下文称为“25% VTMS壳”。
在第一容器中，在磁力搅拌下将1.52克（0.01毫摩尔）的乙烯基三甲氧基硅烷（CH2=CHSi(OMe)3，VTMS，MW = 148 Da）与4.58克pH为3.5的稀盐酸水溶液混合（24.9重量%的CH2=CHSi(OMe)3在稀HCl中的溶液）。将所得混合物搅拌2小时以使VTMS完全水解，得到乙烯基硅烷三醇（CH2=CHSi(OH)3，MW = 106 Da）。
在第二容器中，在磁力搅拌下，将3克预制的上述实施例1a的未包覆染料粒子分散在57克的水中以提供5重量%的染料粒子分散体。添加稀氢氧化铵水溶液将所得染料粒子水性分散体的pH值调节至10.0。向pH 10的该粒子分散体中，以2滴/秒的速率添加3.99克水解的25重量% VTMS溶液的等分试样到粒子悬浮液中。在添加水解的25% VTMS溶液后监测所得悬浮液的pH值，并用氢氧化铵溶液调节所得悬浮液的pH值以保持10的pH持续60分钟。在60分钟后，用冰醋酸中和悬浮液以便将pH从10降低至4.6-5.7。VTMS与未包覆粒子的重量比为0.33:1。
将所得粒子悬浮液在5000 RPM下离心30分钟以收集溶胶-凝胶乙烯基硅酸酯包覆的染料粒子。将离心后收集的粒子重新分散在蒸馏水中并施以离心来收集粒子。重复该洗涤程序3次以除去任何未反应的化学试剂。将所得溶胶-凝胶乙烯基硅酸酯包覆的粒子悬浮在蒸馏水中。
为了调节有效负载（着色剂和/或材料）从粒子内部泄漏的水平，改变在Stöber反应中由VTMS试剂制成的溶胶-凝胶乙烯基改性有机硅聚合物壳的厚度。可以使用上述相同的程序来制备具有不同壳厚度的粒子。如果用于形成壳的VTMS的量处于0.1:1的VTMS/未包覆粒子的重量比，则所用的VTMS的量为VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的9.1重量%，下文中称为“9.1% VTMS壳”。如果用于形成壳的VTMS的量处于0.66:1的VTMS/未包覆粒子的重量比，则所用的VTMS的量为VTMS试剂与未包覆粒子的总重量的40重量%，下文中称为“40%VTMS壳”。
实施例2. 粒子物理化学性质的表征
2a. 粒度分布
在pH 7.4的蒸馏水中用Horiba LA-950 粒度分析仪测量实施例1b的所得染料/MMA/BMA共聚物粒子的粒度分布（图2）。所有粒度测量均在室温（大约17-22℃）下进行。所得黑色染料/MMA/BMA共聚物粒子的中值粒度（D50）为2.0 µm。
根据上述程序制备染料粒子的各种附加实例。所得粒子的物理化学性质概括在下表3中。
2b. 染料负载量测定
将粒子干燥并在研钵和研杵中研磨。将5-10毫克的研磨粒子的等分试样添加到25毫升的二氯甲烷（DCM）中。使用Shimadzu UV-3600 UV/VIS/NIR分光光度计在400-1300 nm的范围内测量所提取的染料的吸收光谱。使用表2中给出的值根据比尔定律（方程1）的应用确定DCM中所提取的染料的浓度。
[染料](µM) =
Figure 338369DEST_PATH_IMAGE009
×106 （方程1）
其中ε取自表2，并且路径长度l为1厘米，染料包括着色剂与红外吸收剂。
表2. 粒子中可见光和红外吸收剂的光谱常数
染料 消光系数 (ε) 波长(λ<sub>max</sub>) 分子量
B141 18,600 M<sup>-1</sup>*cm<sup>-1</sup> 606 nm 759克/摩尔
M071 85,000 M<sup>-1</sup>*cm<sup>-1</sup> 558 nm 792克/摩尔
C161 70,000 M<sup>-1</sup>*cm<sup>-1</sup> 680 nm 747克/摩尔
Y161 30,000 M<sup>-1</sup>*cm<sup>-1</sup> 454 nm 697克/摩尔
IR1117 95,000 M<sup>-1</sup>*cm<sup>-1</sup> 1064 nm 1,211克/摩尔
由浓度、总DCM溶液的量（25毫升）和染料的分子量的乘积确定所提取的染料的量。可以由方程2确定作为总粒子质量的百分比的染料负载量。
染料负载量(%) =
Figure 684031DEST_PATH_IMAGE010
×100% （方程2）。
聚合物/染料重量比由此作为(
Figure 86194DEST_PATH_IMAGE011
-1):1给出。
表3. 有色粒子结构
条目 有色粒子<sup>a</sup> 聚合物载体 中值粒度 (微米) 聚合物/染料重量比 壳
1 NB B805<sup>b</sup> 1, 3, 6 3:1 -
2 NB B805 3, 4 7:1 -
3 NB B805 3 3:1 VTMS
4 PB1 B805 0.5, 1, 3 3:1 -
5 PB1 B805 0.5, 0.7 3:1 VTMS
8 PB1与Cyanox1790<sup>c</sup> B805 0.5, 1 3:1 -
9 PB1与Cyanox1790 B805 0.5, 1 3:1 VTMS
10 PB1 B728<sup>d</sup> 3 3:1 -
11 PB1与Cyanox1790 B728 3 3:1 -
12 PB2与Cyanox1790 B805 0.5, 0.7 3:1 -
13 PB2与Cyanox1790 B805 0.5 3:1 VTMS
14 PB3与Cyanox1790 B805 0.7, 1, 1.5, 2 3:1 -
15 PB3与Cyanox1790 B805 0.7, 1, 1.5, 2 3:1 VTMS
16 PB4与Cyanox1790 B805 0.5, 1, 1.5, 2, 3 2:1 -
17 PB4与Cyanox1790 B805 0.5, 1, 1.5, 2, 3 2:1 VTMS
18 品红色 B805 1, 2, 3 5:1 -
19 青色 B805 1, 2 5:1 -
20 黄色 B805 1, 2 5:1 -
21 黄色197 B805 2 5:1 VTMS
22 M071 B805 2 7:1 VTMS
23 PB5 B805 2 4:1 VTMS
24 Y184 B805 2 5:1 VTMS
a. 如表2中限定的中性黑(NB)和四色黑(PB)组合物
b. 聚合物B805：聚丙烯酸酯共混物，96%的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和4%的聚丙烯酸丁酯（由DSM出售的Neocryl® B-805）
c. Cyanox1790：混合在聚合物基质中的染料稳定剂
d. 聚合物728：PMMA（由DSM出售的Neocryl® B-728）。
实施例3. 基于表面活性剂的可提取测试
使用Shimadzu UV-3600 UV-NIR分光光度计从400-1300 nm测量吸收光谱。黑色染料B141的吸收光谱在波长λ= 464 nm和606 nm处显示峰，其是该染料分子的特征峰。同样，青色染料C161在λ= 678 nm处显示特征最大值，品红色染料M071在λ= 558 nm处显示特征最大值，黄色染料Y161在454 nm处显示特征最大值，并且四胺鎓红外吸收剂 Epolight™1117在λ= 1006 nm和λ= 1098 nm处显示特征最大值。
3a. 渗漏染料浓度的测定（标准方案）
将干燥粒子（50毫克）添加到3毫升1%的十二烷基硫酸钠中以形成分散体。超声处理分散体大约1小时。将分散体离心，取出上清液组分并通过0.2 µm注射过滤器过滤。使用Shimadzu UV-3600 UV/VIS/NIR分光光度计在1 cm池中从400-1300 nm测量滤液的吸收光谱。
如上文2b中所述通过应用比尔定律（方程1）以获得渗漏液浓度来计算渗漏的染料量。渗漏减少定义为与相同结构的未包覆粒子相比时，从包覆粒子中渗漏的染料的百分比。
实施例4. 细胞毒性试验
4a. 粒子组分的细胞毒性
将染料组分各自溶解在乙醇（来自Fisher Scientific的分子级乙醇）中以产生1mM（B141、M071和Epolight™ 1117）或100 µM（C161）的储备溶液。对于每个储备溶液，以2×、4×、8×、16×、32×、64×和128×进行附加的稀释，并在细胞毒性测试中测试每个浓度对NIH 3T3小鼠成纤维细胞的细胞毒性。将NIH-3T3细胞以10,000个细胞/孔的密度接种在96孔培养板中，并使其粘附于表面整夜。将不同浓度的染料溶液添加到NIH 3T3细胞中并在5% CO2培养箱中在37℃下温育24小时。细胞毒性实验的对照包括“活的”和“死的” （由于渗透压通过添加去离子水杀死细胞）。“活的”细胞除了含有添加于其中的10% FBS的细胞培养基之外什么都没有，并用于获得100%存活力数据。“死的”对照用于获得0%存活力数据点。在24小时后，用含有钙和镁的1× PBS洗涤细胞两遍，并在结束时添加100 µL的培养基。向孔内100 µL培养基的最终体积中加入20 µL的PMS活化的MTS试剂并温育90分钟。在这90分钟结束时，使用读板仪（Spectramax M2e, Molecular Devices）在490 nm处测量吸光度。使用对“活的”（100%）和“死的”（0%）对照测得的吸光度来计算细胞的存活力，并使用线性回归曲线拟合算法在MS Excel中绘制由不同浓度染料的吸光度评估的%存活力的结果以获得IC30。所有样品均一式三份进行测试，结果取三次重复的平均值。
如IC30浓度所描述的粒子组分的细胞毒性详细描述在下表4中。红外吸收剂（材料）在大于大约41 µM的浓度下是细胞毒性的。染料（着色剂）对于黑色和品红色染料而言在高于大约61 µM的浓度下是细胞毒性的，对于青色染料而言在高于大约14 µM的浓度下是细胞毒性的。应当注意的是，即使所有组分的渗漏液浓度低于它们各自的IC30值，染料的组合的细胞毒性也可能是不可接受的。
表4. 粒子组分的细胞毒性
条目 测试 组分 IC<sub>30</sub>　　　　　　　　　　　　　(70%存活力)
1 黑色染料 B141 61.22 µM<sup>a</sup>
2 品红色染料 M071 63.23 µM<sup>a</sup>
3 青色染料 C161 14.65 µM<sup>a</sup>
4 红外染料 IR 1117 41.38 µM<sup>a</sup>
a. 在乙醇中的染料溶液
4b. 可提取细胞毒性测试（ECT）。
称取出100毫克干粒子，然后悬浮在1毫升含有10%胎牛血清（FBS）的细胞培养基Dulbecco's Modified Eagle's培养基（DMEM）中，并涡旋五次以确保充分混合。将该悬浮液在37℃下温育24小时。在温育期后，将悬浮液在10,000 G下离心10分钟，并收集上清液。将上清液溶液通过0.2微米注射过滤器过滤，并作为“纯”或1×样品用于细胞毒性评估。用含有10% FBS的培养基连续稀释该1×纯提取液用于细胞毒性测试。使用纯提取液和补充有10% FBS的DMEM制备以下连续稀释液：2×（2倍稀释）、4×（4倍稀释）、8×（8倍稀释）、16×（16倍稀释）和32×（32倍稀释）。
通过进行MTS试验（一种用于测量与上面获得的1×提取液的不同稀释液温育后的细胞存活力的标准比色法）测定粒子提取液对NIH-3T3细胞（获自ATCC） 的30%细胞杀灭的抑制浓度（IC30）。将NIH-3T3细胞以10,000个细胞/孔的密度接种在96孔培养板中，并使其粘附于表面整夜。添加1×至32×的提取液浓度，并在5% CO2培养箱中在37℃下温育24小时。细胞毒性实验的对照包括“活的”和“死的” （由于渗透压通过添加去离子水杀死细胞）。“活的”细胞除了含有添加于其中的10% FBS的细胞培养基之外什么都没有，并用于获得100%存活力数据。“死的”对照用于获得0%存活力数据点。在24小时后，向孔内100 µL培养基的最终体积中加入20 µL的PMS活化的MTS试剂并温育90分钟。使用读板仪（Spectramax M2e,Molecular Devices）在490 nm处测量吸光度。使用在提取液的1×稀释下测得的吸光度计算细胞的存活力，并使用线性回归曲线拟合算法在MS Excel中绘制提取液的连续稀释液1×至32×的吸光度结果以获得IC30。所有样品均一式三份进行测试，结果取三次重复的平均值。在细胞毒性测试中导致70%细胞存活力的粒子被认为通过了可提取细胞毒性测试。
在一个实施方案中，在原始提取液浓度（1×）下在可提取细胞毒性测试中导致70%细胞存活力（或更高）的粒子实例被认为通过了ECT标准。在一个实施方案中，在10倍稀释（0.1×）下在细胞毒性测试中导致70%细胞存活力（或更高）的粒子实例被认为通过了ECT标准。在一个实施方案中，在100倍稀释（0.01×）下在细胞毒性测试中导致70%细胞存活力（或更高）的粒子实例被认为通过了ECT标准。在一些情况下，如果渗漏液中着色剂和材料的纯浓度或稀释浓度独立地小于IC10、IC30、IC40、IC50、IC60、IC70、IC80或IC90，则粒子通过可提取细胞毒性测试。
4c. 粒子结构的细胞毒性
使用上述ECT测定粒子的细胞毒性。已知聚合物载体是生物相容性材料，并且仅在与实际使用的浓度相当的浓度下进行测试，并且如表5中所示，在该浓度下其不具有细胞毒性（大于70%细胞存活力）。使用保护壳对粒子细胞毒性的影响也描述在下表5中。与没有此类壳的粒子相比，使用VTMS壳显著降低了细胞毒性。从表5中的数据可以看出，VTMS壳的存在对于满足可提取细胞毒性测试（ECT）的要求至关重要。
表5. PB1粒子结构的细胞毒性
条目 粒子颜色 聚合物<sup>a</sup>/染料比 粒度(µm) 壳 细胞毒性(%存活力)<sup>b</sup>
1 Empty B805<sup>a</sup> - 3 无 92.4
2 PB1 3:1 0.5 无 51.5
3 PB1 3:1 3 无 58.5
4 PB1 3:1 3 25重量% VTMS 79.7
a. B805聚合物，MMA/BMA共聚物
b. 在染料提取液的1×强度下的体外细胞存活力（70%存活力被认为通过）。
实施例5. 壳基质材料对有效负载从粒子中渗漏的影响
5a. VTMS壳对渗漏的影响
用3 µm核制备粒子，所述核含有3:1重量比的聚合物与PB1染料组合物。如上文实施例1b中所述，用几种不同的壳厚度包覆这些粒子的部分，并按照实施例3b部分中所述的基于表面活性剂的可提取测试来测试防止染料渗漏的有效性。表6A、6B和6C概括了从向其分别施加40%壳（0.66:1 VTMS:未包覆粒子）、25%壳（0.33:1 VTMS:未包覆粒子）和9.1%壳（0.1:1 VTMS:未包覆粒子）的3 µm PB1粒子中的渗漏。
表6A-6C中的结果表明，增加壳厚度通常可以减少有效负载的渗漏。例如，与具有9.1% VTMS的粒子相比，具有25% VTMS壳的粒子在减少染料泄漏方面表现出更好的结果（表6B和6C）。然而，当与具有25% VTMS壳的粒子相比时，将溶液中的VTMS起始材料的浓度从粒子核重量的25重量%进一步提高到40重量%没有产生减少的染料渗漏（表6A和6B）。
表6A. 染料从3µm 3:1 PB1粒子中渗漏（图3）
Figure 660132DEST_PATH_IMAGE012
a. 使用上文实施例2b中的方程1计算从未包覆粒子中渗漏的染料的浓度。
b. 减少的染料渗漏量定义在上文实施例3b中。
表6B. 染料从3µm 3:1 PB1粒子中渗漏
Figure 450234DEST_PATH_IMAGE013
a. 使用上文实施例2b中的方程1计算从未包覆粒子中渗漏的染料的浓度。
b. 减少的染料渗漏量定义在上文实施例3b中。
表6C. 染料从3µm 3:1 PB1粒子中渗漏
Figure 611088DEST_PATH_IMAGE014
a. 使用上文实施例2b中的方程1计算从未包覆粒子中渗漏的染料的浓度。
b. 减少的染料渗漏量定义在上文实施例3b中。
如表7A、7B和7C中所见，25% VTMS壳证明对粒子的多次不同迭代有效，与从未包覆粒子中渗漏相比显著减少了染料从具有壳的粒子中的渗漏。渗漏液的吸收光谱显示在图4A-4C中。各种粒子的渗漏染料浓度和染料渗漏减少概括在表7A-7C中。
表7A. 染料从1 µm 3:1 NB粒子中渗漏（图4A）
Figure 128525DEST_PATH_IMAGE015
a. 使用上文实施例2b中的方程1计算从未包覆粒子中渗漏的染料的浓度。
b. 减少的染料渗漏量定义在上文实施例3b中。
表7B. 染料从0.5 µm 2:1 PB4粒子中渗漏（图4B）
Figure 714228DEST_PATH_IMAGE016
a. 使用上文实施例2b中的方程1计算从未包覆粒子中渗漏的染料的浓度。
b. 减少的染料渗漏量定义在上文实施例3b中。
表7C. 染料从0.7 µm 3:1 PB1粒子中渗漏（图4C）
Figure 488280DEST_PATH_IMAGE017
a. 使用上文实施例2b中的方程1计算从未包覆粒子中渗漏的染料的浓度。
b. 减少的染料渗漏量定义在上文实施例3b中。
图5A和5B中分别显示了1 µm未包覆粒子和具有25% VTMS壳的1 µm 3:1中性黑色粒子的扫描电子显微镜（SEM）图像。由从未包覆粒子上的光滑表面到具有壳的粒子上的不规则粗糙表面的表面形貌变化可以看出，有机硅酸酯壳的存在是明显的。
图5C示出了具有25% VTMS壳的0.7 µm 3:1四色黑1粒子的横截面的透射电子显微镜（TEM）图像。从每个粒子周围的深色圆环可以明显看出存在薄而均匀的壳。
5b. TEOS作为壳材料对有效负载的渗漏性的影响
已经使用在与用于VTMS壳构造的那些条件相同的单独酸性水解并随后在pH 10下缩合的条件下制造的粒子研究了由四乙氧基硅烷（TEOS）制成的壳对有效负载的渗漏的影响。在2、4和26小时后检查交联反应。这些中每一个的渗漏减少都非常低，其中26小时反应仅导致渗漏液减少20%。虽然红外吸收剂渗漏比可见染料的渗漏减少得更多，但是粒子中残留的染料含量的测量表明红外吸收剂的损失＞40%。来自具有TEOS作为壳的粒子的渗漏的有效负载的吸收光谱概括在下表8中。
表8. 染料从0.7 µm、3:1 四色黑1（PB1）粒子a中渗漏（图6）.
Figure 933168DEST_PATH_IMAGE018
a. 不含Cyanox® 1790的粒子
b. 使用上文实施例2b中的方程1计算从未包覆粒子中渗漏的染料的浓度。
c. 减少的染料渗漏量的计算定义在上文实施例3b中。
表8和图6中的结果表明，与由VTMS制成的壳相比，由单独的25重量% TEOS制成的壳不能充分减少有效负载从粒子中的渗漏，即使在由TEOS制成的壳的厚度大于由VTMS制成的壳的厚度的条件下也是如此。
5c. 壳材料组合对有效负载的渗漏的影响
在含有PB1染料组合物的未包覆粒子上构造包含VTMS和TEOS二者的壳。首先在1/4正常水平下添加VTMS （反应混合物中VTMS:未包覆粒子的重量比为1:1，相当于9.1%VTMS），并在pH 8下缩合2小时，随后以3× VTMS摩尔量添加TEOS（VTMS:TEOS:未包覆粒子的重量比为0.1:0.42:1），并在pH 8下再缩合24小时。采用这种程序，预期TEOS将缩合到初始形成的VTMS壳上以产生具有更大交联密度的最终包覆层。下表9和图7中的渗漏测试结果表明TEOS/VTMS壳表现得不如仅用VTMS制成的壳。
表9. 染料从0.9 µm、3:1 PB1粒子a中渗漏（图7）
Figure 536187DEST_PATH_IMAGE019
a. 不含Cyanox® 1790的粒子。
b. 使用上文实施例2b中的方程1计算从未包覆粒子中渗漏的染料的浓度。
c. 减少的染料渗漏量的计算定义在上文实施例3b中。
已经研究了由各种不同的硅烷试剂制成的壳对有效负载的影响。染料粒子用由各种不同类型的三甲氧基硅烷衍生物制成的壳包覆，所述三甲氧基硅烷衍生物包括正辛基三乙氧基硅烷、2-[甲氧基(聚亚乙基氧基)6-9丙基]三甲氧基硅烷和甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯。对包覆有不同的三甲氧基硅烷衍生物的粒子的每一种实施如上所述的渗漏测试方案。没有一种壳提供相比于由单独的TEOS或VTMS制成的壳得以改善的渗漏。
实施例6. 功效测定方案
使用功效测定方案来评估包括体液的生物化学物质对封装在粒子内部的着色剂和/或材料的影响。简而言之，将已知量的含有着色剂的粒子用1毫升含有10%胎牛血清的完全细胞培养基（例如巨噬细胞或中性粒细胞生长培养基）在37℃下温育。作为阴性对照，将相同量的含有着色剂的粒子悬浮在1毫升蒸馏水中，并在37℃下温育。在温育后的不同时间间隔（例如：24小时、48小时、72小时、120小时），对于测试和对照均取出一小部分样品并用蒸馏水稀释。如果着色剂吸收UV-VIS-IR，则使用UV-VIS-IR分光光度计测量每种溶液的UV-VIS-IR吸收光谱。通过比较测试样品的光谱中的峰值吸收与对照样品在相同光谱峰值处的吸收来确定由细胞培养基造成的化学剂的降解，并且降解通常报道为峰值吸光度减少的百分比。如果着色剂不吸收UV-VIS-IR，则使用其它分析工具（如NMR、HPLC、LCMS等）来量化测试和对照中着色剂的浓度。可以设计粒子以确保在用相关细胞培养基温育后24小时观察到不超过90%的降解。
在一个实施方案中，封装在粒子内的染料的降解程度可以使用上文实施例3a中所示的染料负载量测定方案来测定。未封装的着色剂的降解也可以与封装的着色剂的降解进行比较，以评估封装在粒子中的效果。根据应用，可以将不同的生物剂添加到细胞培养基中以模拟发生在体内的条件。该方案与可提取细胞毒性测试结合将提供反馈（反馈回路方案）以优化粒子结构，以便能够保护着色剂和/或材料免于被身体化学物质降解。可提取细胞毒性测试根据如上所述的方案进行。
实施例6a：红外吸收剂化合物在中性粒细胞培养基和巨噬细胞培养基中的稳定性
通过将10.4毫克红外吸收剂（Epolight™ 1117）溶解在250毫升甲醇溶剂中来制备红外吸收剂储备溶液。
通过用1.5毫升蒸馏水1:1稀释红外吸收剂储备溶液来制备用于红外吸收剂稳定性测试的对照溶液。通过用1.5毫升培养基（中性粒细胞培养基或巨噬细胞培养基）稀释1.5毫升红外吸收剂储备溶液来制备在生物培养基中的稳定性测试样品。将所有样品在室温下涡旋并经20分钟周期性取样。通过用Shimadzu UV-3600 UV/VIS/NIR在红外分光光度计谱带中测得的吸光度来分析样品。测试结果如图8和图9中所示。
图8和图9中的结果表明，红外吸收剂与中性粒细胞培养基和巨噬细胞培养基的直接接触均导致红外吸收剂的快速降解。结果表明，中性粒细胞培养基和巨噬细胞培养基中的身体化学物质可以导致不受保护的红外吸收剂的降解。
实施例6b：封装在聚合物粒子中的染料在中性粒细胞培养基和巨噬细胞培养基中 的稳定性
将100毫克粒子的等分试样置于900 µL体积的蒸馏水、磷酸盐缓冲溶液（PBS）、完全巨噬细胞培养基和完全中性粒细胞培养基的每一种中。将每种样品涡旋以悬浮粒子，并在40℃下温育所有样品。在温育0小时、22小时、42小时和107小时时通过取出20 µL并稀释到3毫升蒸馏水中来分析样品。在Shimadzu UV-3600 UV/VIS/NIR分光光度计上在320-1300nm范围内捕获吸收光谱。将光谱归一化至M071染料的峰，并通过1064 nm处的吸收变化来测定红外吸收剂的损失。
功效测定方案（EDP）的结果显示在表10中。用水处理不会导致未包覆粒子或包覆粒子中红外吸收剂的吸收损失，任何随时间推移的变化都代表测试可变性。用磷酸盐缓冲液处理粒子导致未包覆粒子的少量损失，但具有VTMS壳的粒子没有变化。巨噬细胞培养基和中性粒细胞培养基均导致未包覆粒子在107小时内损失大约15%。在具有VTMS壳的粒子的情况下，仅观察到大约5%的少量损失。VTMS壳的存在显著改善了红外吸收剂在包覆粒子中的保留。
表10. EDP：红外吸收剂在用生物培养基处理的2 µm、2:1 PB4粒子中的保留
Figure 231523DEST_PATH_IMAGE020
从含染料粒子的功效测定方案（EDP）的结果可以看出，未包覆粒子和包覆粒子均未显示出预期会显著降低粒子在文身应用中的性能的降解。虽然壳的存在改善了EDP性能，但壳对于满足可提取细胞毒性测试（ECT）的要求更是至关重要。
实施例7. 材料工艺稳定性测试
将粒子加热体（particle heaters）分散在2%明胶的温水溶液中。将悬浮液涡旋并转移到50毫米塑料培养皿中，使其胶凝，产生浅绿色凝胶。通过反射光谱法测量光密度以提供基线吸光度。
在跨越预期使用条件的脉冲宽度和能量密度范围内照射培养皿上的区域。通常，脉冲宽度为大约100 µs至大约1秒，能量密度为大约0.1 J/cm2至大约60 J/cm2。针对每种暴露条件测量吸光度并与基线吸光度进行比较。在施以这样的工艺条件后保留大于50%的材料吸光度被认为通过了材料工艺稳定性测试。
实施例8. 激光触发的文身粒子颜色变化
进行了一系列实验以证明在含有着色剂和材料的粒子中颜色变化的功效。通常，粒子在明胶中进行辐照，随后对组分（包括IR1117材料）进行光谱分析。由于体外实验没有设计成确保对所有粒子进行完全照射，因此颜色去除的程度不能作为体内应用中预期颜色变化性能的指标。
程序：通过在配备有磁力搅拌棒的100毫升玻璃广口瓶中将Knox明胶（1.0克）添加到冷水（12.5克）中来制备明胶溶液。将明胶搅拌15-30分钟，随后加入热水（70℃）直到总重量为50.0克。随后将该明胶以2.0 gm等分试样使用。随后将如上文实施例1b中制备的具有25% VTMS壳的负载着色剂的PMMA-BMA B-805共聚物粒子（20-30毫克）添加到明胶溶液（2.0克）中并在4 dram小瓶中涡旋。随后将文身粒子在明胶中的悬浮液超声处理15-30分钟，然后转移到5厘米塑料培养皿中。将明胶悬浮液均匀地铺展并使其凝固。随后将其覆盖并在6℃下储存直到使用。
如下完成激光暴露：除去培养皿的覆盖物，切割5厘米透明塑料覆盖物并套在明胶上以防止飞溅。随后，使用Nd-YAG Q开关的Lutronic激光器（Lutronic Spectra™ VRM II激光器，具有四种不同的Q开关模式波长：1064 nm、532 nm、585 nm、650 nm，纳秒脉冲宽度，光谱峰值能量：60 MW、120 MW和240 MW），采用2.46 J/cm2至5.09 J/cm2的能量密度在1064nm下用5毫米光斑完全照射顶表面。
在照射顶表面之后，用培养皿的盖子盖上培养皿，翻转并从相反侧照射以达到仅从底侧可见的任何未暴露的粒子。
在完全照射后，移除塑料覆盖物，并将任何粘附的明胶转移至10毫升离心管中。也将培养皿中的明胶移出并借助于大约5毫升的水转移到离心管中。用水冲洗培养管，并通过移液管将任何悬浮的明胶转移至离心管中。超声处理管中的材料，直到明胶重新溶解（20-30分钟，大约40℃）。
将样品离心20分钟并除去上清液。将回收的粒子再次用水制浆，离心，并除去洗涤水。将所得粒子在室温下真空干燥，并如上文2b中那样用光谱法分析染料的存在。
在使用这些粒子的设计中，除去文身颜色的标准能量密度是3.51 J/cm2。5.09 J/cm2是Lutronic激光器上使用5毫米光斑的最大能量密度。对上表3的条目21-24中的2 µm5:1 Y197（12.5% Y197:6.25% IR 1117）、2 µm 7:1 M071（6.25% M071，8.0重量% IR1117）、2 µm 5:1 PB5（2.56重量% B141，0.77重量% C161，0.39重量% M071，1.28重量%Y184，8.0重量% IR 1117）、2 µm 5:1 Y184（12.5重量% Y184，8.0重量% IR 1117）粒子进行激光触发的颜色变化测试（数字比是粒子中PMMA-BMA B-805共聚物与着色剂的重量比）。
Y197粒子的激光触发颜色变化结果概括在图10和下表11中。
表11. 在3.51 J/cm2下包含Y197和红外吸收剂的粒子的光谱变化
能量密度(J/cm<sup>2</sup>) Abs Y197(458 nm) %减少 Abs IR(1064 nm) %减少
0 0.061 0 0.039 0
3.51 0.036 41 0.013 67
观察到在Y197粒子中红外吸收剂显著减少，表明红外辐射的显著吸收以及随后的热量产生和红外吸收剂的损失（69%）。发现Y197的密度适度降低（41%）。
M701粒子在不同能量密度下的激光触发颜色变化结果概括在图11和下表12中。
表12. 在不同能量密度下包含M071和红外吸收剂的粒子的光谱变化
能量密度(J/cm<sup>2</sup>) Abs M071(458 nm) %减少 Abs IR(1064 nm) %减少
0 0.207 0 0.145 0
2.46 0.159 23 0.073 50
3.03 0.146 30 0.048 67
3.51 0.137 34 0.041 72
4.28 0.109 47 0.027 81
5.09 0.119 43 0.030 79
观察到M071粒子中红外吸收剂的减少为80%，与品红色染料大约50%的减少形成对比。此外，M071粒子中的染料减少似乎在4.28 J/cm2下趋于平稳。
5% PB5粒子在不同能量密度下的激光触发颜色变化结果概括在图12和下表13中。
表13. 在不同能量密度下包含5% PB5和红外吸收剂的粒子的光谱变化
能量密度(J/cm<sup>2</sup>) Abs M071(458 nm) %减少 Abs IR　(1064 nm) %减少
0 0.023 0 0.156 0
3.51 0.016 30 0.033 79
4.28 0.016 30 0.032 80
5.09 0.016 30 0.032 80
观察到粒子中5% PB5的减少在大约30%处停止，在3.51 J/cm2的能量密度下趋于平稳。由更高的能量密度没有产生额外的热量，这表明红外吸收剂吸光度在3.51 J/cm2下达到饱和。
实施例9. 用5% PB5粒子制作的文身的应用和颜色去除.
如实施例1b中那样制备包含5% PB5和红外吸收剂并包覆有25% VTMS壳的PMMA粒子。将这些粒子悬浮在液体载体中，并使用常见的文身设备和技术施加到皮肤上。在经过三周愈合过程后，使用X-Rite Ci64UV球体色度计测量经过文身的皮肤的颜色密度。在施加文身后257天，使用Lutronics Spectra VRM II纳秒激光器在5毫米光斑尺寸内以3.51 J/cm2将文身暴露于1064 nm红外光的单脉冲，脉冲持续时间为15纳秒，导致文身颜色的减少。
在施加文身之前的初始肤色通过具有0.53的黑色密度来描述。在文身施加愈合后，照射前文身的密度为0.91。在激光照射之后，照射区域中的黑色密度为0.56。
光谱读数表明，在照射后文身的颜色减少，导致与未受文身影响的周围皮肤相同颜色的肤色。

Claims (60)

1.一种粒子，其包含：包含载体、材料和着色剂的核；包封所述核的壳；其中当所述材料吸收红外波长的辐射时，所述着色剂的颜色改变；其中所述粒子中的所述着色剂和所述材料表现出稳定性，使得所述粒子被认为通过功效测定方案；并且其中构造所述粒子结构使得其通过可提取细胞毒性测试。
2.根据权利要求1所述的粒子，其中所述载体包含甲基丙烯酸甲酯的聚合物或共聚物。
3.根据权利要求1所述的粒子，其中所述壳是交联的聚合物。
4.根据权利要求3所述的粒子，其中所述壳包含衍生自乙烯基三甲氧基硅烷的硅酸酯聚合物。
5.根据权利要求1-4任一项所述的粒子，其中所述辐射的红外波长为700至1500 nm。
6.根据权利要求1-4任一项所述的粒子，其中所述辐射的红外波长为1064 nm。
7.根据权利要求1-4任一项所述的粒子，其中所述吸收红外波长的辐射的材料是四胺鎓染料。
8.根据权利要求1-6任一项所述的粒子，其中所述吸收红外波长的辐射的材料是Epolight IR 1117。
9.根据权利要求1-6任一项所述的粒子，其中所述吸收红外波长的辐射的材料是磷酸铁锌颜料。
10.根据权利要求1所述的粒子，其中所述着色剂包含发色团基团和可热活化的断裂基团。
11.根据权利要求1-10任一项所述的粒子，其中所述发色团基团选自取代或未取代的三芳基甲烷、呫吨、罗丹明、荧烷、偶氮羰花青、联苯胺、噻嗪、吖啶、氨基蒽醌及其组合。
12.根据权利要求10-11任一项所述的粒子，其中所述可热活化的断裂基团在活化时产生亲核基团。
13.根据权利要求10-11任一项所述的粒子，其中所述可热活化的断裂基团包括取代和未取代的碳酸酯、氨基甲酸酯、酯、内酰胺、内酯、酰胺、酰亚胺、肟、磺酸酯或膦酸酯。
14.一种粒子，其包含：（a）包含载体、材料和可热活化的着色剂的核；和（b）包封所述核的壳；其中所述壳包含衍生自三烷氧基硅烷或三卤代硅烷的交联的有机硅酸酯聚合物；其中当所述材料吸收红外波长的辐射并将能量转化为热量时，所述可热活化的着色剂转变为无色；其中所述粒子中的所述可热活化的着色剂和所述材料表现出稳定性，使得所述粒子被认为通过功效测定方案；并且其中构造所述粒子结构，使得其通过可提取细胞毒性测试。
15.根据权利要求14所述的粒子，其中所述载体包含甲基丙烯酸甲酯的聚合物或共聚物。
16.根据权利要求14-15任一项所述的粒子，其中用于制造壳的所述三烷氧基硅烷选自C2-C7烷基-三烷氧基硅烷、C2-C7烯基-三烷氧基硅烷、C2-C7炔基-三烷氧基硅烷、芳基-三烷氧基硅烷及其组合。
17.根据权利要求14-15任一项所述的粒子，其中用于制造壳的所述三卤代硅烷选自三氯硅烷、三溴硅烷、三碘硅烷及其组合。
18.根据权利要求14-17任一项所述的粒子，其中所述交联的有机硅酸酯聚合物衍生自乙烯基-三甲氧基硅烷（VTMS）。
19.根据权利要求14-18任一项所述的粒子，其中所述可热活化的着色剂包含发色团基团和可热活化的断裂基团。
20.根据权利要求19所述的粒子，其中所述发色团基团选自取代或未取代的三芳基甲烷、呫吨、罗丹明、荧烷、偶氮羰花青、联苯胺、噻嗪、吖啶、氨基蒽醌及其组合。
21.根据权利要求19-20任一项所述的粒子，其中所述可热活化的断裂基团在活化时产生亲核基团。
22.根据权利要求19-20任一项所述的粒子，其中所述可热活化的断裂基团包括取代和未取代的碳酸酯、氨基甲酸酯、酯、内酰胺、内酯、酰胺、酰亚胺、肟、磺酸酯或膦酸酯。
23.根据权利要求14-22所述的粒子，其中所述材料吸收具有700至1500 nm的波长的红外辐射。
24.根据权利要求23所述的粒子，其中所述材料吸收具有1064 nm的波长的红外辐射。
25.根据权利要求23所述的粒子，其中所述吸收红外辐射的材料是四胺鎓染料。
26.根据权利要求23-25所述的粒子，其中所述吸收红外波长的辐射的材料是EpolightIR 1117。
27.用于永久性可去除文身的文身墨水，其包含根据权利要求1-26任一项所述的文身粒子和皮肤病学可接受的液体载体。
28.根据权利要求27所述的文身墨水，其中所述文身墨水为可注射悬浮液的形式。
29.根据权利要求27所述的文身墨水，其中所述皮肤病学可接受的液体载体选自纯净水、金缕梅、Listerine®嗽口水和缓冲溶液。
30.根据权利要求27-29任一项所述的文身墨水，其中所述皮肤病学可接受的液体载体包含具有大约6至大约8的pH的缓冲溶液。
31.根据权利要求30所述的文身墨水，其中所述缓冲溶液是选自表A中列举的缓冲液的氢离子缓冲液。
32.在对象身上制作永久性可去除文身的方法，其包括将根据权利要求27-31任一项所述的文身墨水注射到对象的皮肤区域以便在对象身上形成永久性文身的步骤。
33.远程触发文身粒子的颜色改变的方法，其包括对权利要求32的对象身上的永久性文身施用一定剂量的激光的步骤。
34.根据权利要求33所述的方法，其进一步包括重复权利要求33的步骤。
35.根据权利要求33所述的方法，其中所述激光是脉冲激光。
36.根据权利要求33所述的方法，其中所述激光脉冲持续时间为几毫秒至几纳秒，并且所述激光具有1064 nm的振荡波长。
37.根据权利要求35所述的方法，其中所述激光发射808 nm的光。
38.根据权利要求35所述的方法，其中所述激光发射805 nm的光。
39.一种粒子，其包含载体、材料和着色剂，其中当所述材料吸收红外波长的辐射时，所述着色剂转变为无色；其中所述粒子中的所述着色剂和所述材料表现出稳定性，使得所述粒子被认为通过功效测定方案；并且其中构造所述粒子结构，使得其通过可提取细胞毒性测试。
40.根据权利要求39所述的粒子，其中所述载体包含甲基丙烯酸甲酯的聚合物或共聚物。
41.根据权利要求39-40所述的粒子，其中所述辐射的红外波长为700至1500 nm。
42.根据权利要求40-41任一项所述的粒子，其中所述辐射的红外波长为1064 nm。
43.根据权利要求40-42任一项所述的粒子，其中所述吸收红外波长的辐射的材料是四胺鎓染料。
44.根据权利要求40-42任一项所述的粒子，其中所述吸收红外波长的辐射的材料是磷酸铁锌颜料。
45.根据权利要求39-44任一项所述的粒子，其中所述着色剂包含发色团基团和可热活化的断裂基团。
46.根据权利要求45所述的粒子，其中所述发色团基团选自取代或未取代的三芳基甲烷、呫吨、罗丹明、荧烷、偶氮羰花青、联苯胺、噻嗪、吖啶、氨基蒽醌及其组合。
47.根据权利要求45-46任一项所述的粒子，其中所述可热活化的断裂基团在活化时产生亲核基团。
48.根据权利要求45-47任一项所述的粒子，其中所述可热活化的断裂基团包括取代和未取代的碳酸酯、氨基甲酸酯、酯、内酰胺、内酯、酰胺、酰亚胺、肟、磺酸酯或膦酸酯。
49.根据权利要求39-48任一项所述的粒子，其中所述粒子是无定形的、部分无定形的或部分结晶的。
50.根据权利要求39-49任一项所述的粒子，其中所述粒子进一步包含包封所述粒子的壳以形成核-壳粒子。
51.根据权利要求50所述的粒子，其中所述壳包含交联的聚合物。
52.根据权利要求50所述的粒子，其中所述壳包含在Stöber合成中衍生自乙烯基三甲氧基硅烷试剂的有机硅酸酯聚合物。
53.根据权利要求39所述的粒子，其中所述载体是交联的。
54.根据权利要求1所述的粒子，其中所述颜色变为无色。
55.根据权利要求1所述的粒子，其中所述颜色从一种色调变为不同的色调。
56.根据权利要求35所述的方法，其中所述激光脉冲持续时间选自大约10 ns；大约400ps至大约500 ps；大约500 ps至大约600 ps；和大约600 ps至大约750 ps。
57.根据权利要求35所述的方法，其中所述激光发射1064 nm的光。
58.根据权利要求36-38任一项所述的粒子，其中所述吸收红外波长的辐射的材料是Epolight IR 1117。
59.根据权利要求33-38任一项所述的粒子，其中所述着色剂是选自表1中公开的品红色、青色、黄色、黑色和PB5中的一种或多种。
60.根据权利要求33-38任一项所述的粒子，其中所述着色剂是选自表3中公开的品红色、青色、黄色、黑色和PB5中的一种或多种。
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