JP2007169261A - 特異的標的機能を有する蛍光磁気ナノ粒子 - Google Patents
特異的標的機能を有する蛍光磁気ナノ粒子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007169261A JP2007169261A JP2006195577A JP2006195577A JP2007169261A JP 2007169261 A JP2007169261 A JP 2007169261A JP 2006195577 A JP2006195577 A JP 2006195577A JP 2006195577 A JP2006195577 A JP 2006195577A JP 2007169261 A JP2007169261 A JP 2007169261A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluorescent
- biocompatible polymer
- magnetic nanoparticle
- magnetic
- fluorescent magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 229920000249 biocompatible polymer Polymers 0.000 claims abstract description 27
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000008685 targeting Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 8
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 claims description 4
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 4
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004633 polyglycolic acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 4
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 2
- 102000003886 Glycoproteins Human genes 0.000 claims description 2
- 108090000288 Glycoproteins Proteins 0.000 claims description 2
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 claims description 2
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims description 2
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 claims description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 14
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 abstract description 9
- 230000003902 lesion Effects 0.000 abstract description 6
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 abstract description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 15
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 11
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- OVBPIULPVIDEAO-LBPRGKRZSA-N folic acid Chemical compound C=1N=C2NC(N)=NC(=O)C2=NC=1CNC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(O)=O)C=C1 OVBPIULPVIDEAO-LBPRGKRZSA-N 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 6
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 229940031182 nanoparticles iron oxide Drugs 0.000 description 5
- OVBPIULPVIDEAO-UHFFFAOYSA-N N-Pteroyl-L-glutaminsaeure Natural products C=1N=C2NC(N)=NC(=O)C2=NC=1CNC1=CC=C(C(=O)NC(CCC(O)=O)C(O)=O)C=C1 OVBPIULPVIDEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 4
- 102000006815 folate receptor Human genes 0.000 description 4
- 108020005243 folate receptor Proteins 0.000 description 4
- 235000019152 folic acid Nutrition 0.000 description 4
- 239000011724 folic acid Substances 0.000 description 4
- 229960000304 folic acid Drugs 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 4
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002616 MRI contrast agent Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 2
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N thionyl chloride Chemical compound ClS(Cl)=O FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide Chemical compound CCN=C=NCCCN(C)C LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 201000009030 Carcinoma Diseases 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N N-Hydroxysuccinimide Chemical compound ON1C(=O)CCC1=O NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010057249 Phagocytosis Diseases 0.000 description 1
- 208000009565 Pharyngeal Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 206010034811 Pharyngeal cancer Diseases 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RHQDFWAXVIIEBN-UHFFFAOYSA-N Trifluoroethanol Chemical compound OCC(F)(F)F RHQDFWAXVIIEBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 210000002950 fibroblast Anatomy 0.000 description 1
- 238000000684 flow cytometry Methods 0.000 description 1
- 125000003929 folic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 210000003953 foreskin Anatomy 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 210000000265 leukocyte Anatomy 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000008782 phagocytosis Effects 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/0002—General or multifunctional contrast agents, e.g. chelated agents
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K41/00—Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/001—Preparation for luminescence or biological staining
- A61K49/0013—Luminescence
- A61K49/0017—Fluorescence in vivo
- A61K49/0019—Fluorescence in vivo characterised by the fluorescent group, e.g. oligomeric, polymeric or dendritic molecules
- A61K49/0021—Fluorescence in vivo characterised by the fluorescent group, e.g. oligomeric, polymeric or dendritic molecules the fluorescent group being a small organic molecule
- A61K49/0032—Methine dyes, e.g. cyanine dyes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/001—Preparation for luminescence or biological staining
- A61K49/0013—Luminescence
- A61K49/0017—Fluorescence in vivo
- A61K49/005—Fluorescence in vivo characterised by the carrier molecule carrying the fluorescent agent
- A61K49/0052—Small organic molecules
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/001—Preparation for luminescence or biological staining
- A61K49/0013—Luminescence
- A61K49/0017—Fluorescence in vivo
- A61K49/005—Fluorescence in vivo characterised by the carrier molecule carrying the fluorescent agent
- A61K49/0054—Macromolecular compounds, i.e. oligomers, polymers, dendrimers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/001—Preparation for luminescence or biological staining
- A61K49/0063—Preparation for luminescence or biological staining characterised by a special physical or galenical form, e.g. emulsions, microspheres
- A61K49/0069—Preparation for luminescence or biological staining characterised by a special physical or galenical form, e.g. emulsions, microspheres the agent being in a particular physical galenical form
- A61K49/0089—Particulate, powder, adsorbate, bead, sphere
- A61K49/0091—Microparticle, microcapsule, microbubble, microsphere, microbead, i.e. having a size or diameter higher or equal to 1 micrometer
- A61K49/0093—Nanoparticle, nanocapsule, nanobubble, nanosphere, nanobead, i.e. having a size or diameter smaller than 1 micrometer, e.g. polymeric nanoparticle
Abstract
【課題】磁気と光学イメージングの両方について特異性をもつマルチモダリティコントラスト剤を提供する。
【解決手段】蛍光特性と特異的標的機能を有する磁気ナノ粒子であって、この蛍光磁気ナノ粒子は、磁気ナノ粒子、前記磁気ナノ粒子を化学的に修飾する生体適合性ポリマー、前記生体適合性ポリマーと結合する蛍光染料、および前記生体適合性ポリマーと結合する特異的標的剤を含む。前記ナノ粒子の蛍光特性と磁気特性は、異なったタイプの信号源を提供し、これによって病巣を再確認するための異なるタイプの映像法を利用した迅速なイメージングが可能となる。
【選択図】なし
【解決手段】蛍光特性と特異的標的機能を有する磁気ナノ粒子であって、この蛍光磁気ナノ粒子は、磁気ナノ粒子、前記磁気ナノ粒子を化学的に修飾する生体適合性ポリマー、前記生体適合性ポリマーと結合する蛍光染料、および前記生体適合性ポリマーと結合する特異的標的剤を含む。前記ナノ粒子の蛍光特性と磁気特性は、異なったタイプの信号源を提供し、これによって病巣を再確認するための異なるタイプの映像法を利用した迅速なイメージングが可能となる。
【選択図】なし
Description
本発明は磁気ナノ粒子に関し、より詳細には蛍光特性と特異的標的機能を有する磁気ナノ粒子に関するものである。
バイオテクノロジーの分野では、磁気ナノ粒子は、造影、診断、治療、バイオ物質の分離などに広く利用することができ、造影において磁気ナノ粒子は、例えば、映像コントラストを高めるためのコントラスト剤、または特定の疾患の存在を追跡するためのトレーサーとして利用されている。さらに、磁気ナノ粒子はドラッグデリバリーや癌治療にも用いられている。
現在、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）および超音波（ＵＳ）など多くの映像分析技術が病気の診断に利用されている。コンピュータ断層撮影の一般的な検査法は、Ｘ線を用いて映像を得るというものである。例えば、密度がそれぞれ異なるために人体の各組織のＸ線回折の結果が異なったものになるということを利用して映像を得る。また、異なる組織または器官の間のコントラストを強めるため、コントラスト剤が検査時に用いられることもある。しかしながら、Ｘ線の照射は好ましくない副作用をもたらすため、代わりの検査法として磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）が供されている。
磁気共鳴映像法は、組織のいくつかの異なった特徴を示すことが可能である。ＭＲＩ映像サイクル中の特異的信号の記録時間における組織の磁化レベルは、主にＭＲＩ映像中の特定の組織の明度を決定する。コントラストは、組織が同じ磁化レベルでない場合に作り出される。
ＭＲＩは、例えばコンピュータ断層撮影（ＣＴ）および超音波（ＵＳ）など他の映像法の後に用いられて、より精確な生理学的情報を提供するものである。通常は、まず腫瘍の特性を異なったタイプの映像法により推測してから、腫瘍巣をＭＲＩによって確定する。
酸化鉄粒子は臨床上、ＭＲＩ用コントラスト剤として使用されている。酸化鉄粒子は、これら粒子を取り込む組織の有効な横緩和時間（Ｔ２）を短縮する。主として縦緩和時間（Ｔ１）を短縮し強度上昇をもたらすガドリニウムジエチルトリアミンペンタ酢酸塩（Ｇｄ−ＤＴＰＡ）に代表される別な種類のＭＲＩコントラスト剤と比較すると、酸化鉄粒子はより高感度である。しかし、現在市販されているＭＲＩコントラスト剤は特異性に劣っており、それらのコントラストの向上が求められる。
さて、多くの映像法が利用可能となってはいるが、それらにはそれぞれ異なったタイプのコントラスト剤が用いられる。例えば、ＭＲＩ後のＮＩＲ（近赤外）イメージングによる腫瘍巣の再確認には、さらに蛍光剤の使用が必要となる。結果として、さらなる手間が必要となり、時間がかかるため診断情報は価値を失うことになる。
そこで、本発明の目的は磁気と光学イメージングの両方について特異性をもつマルチモダリティコントラスト剤（multi-modality contrast agent）を提供することにある。
上記目的を達成するために、標的剤を磁気ナノ粒子に結合させ、標的特異性を備えたＭＲＩコントラスト剤を供することで標的効率（targeting efficiency）を高める。さらに、磁気ナノ粒子を蛍光染料と結合させて、ＮＩＲイメージング(NIR imaging)のような光学イメージング(optical imaging)用コントラスト剤として機能させるようにする。よって、本発明のマルチモダリティコントラスト剤は、磁気ナノ粒子、磁気ナノ粒子を化学的に修飾する生体適合性ポリマー、生体適合性ポリマーに結合する蛍光染料、および生体適合性ポリマーに結合する特異的標的剤を含む。詳細な説明は図を参考にした次の実施例において示される。
本発明に係る蛍光磁気ナノ粒子は、特異的標的機能（Specific targeting function）を有しているため、標的効率が向上し、かつ、コントラストの高い病巣の映像が提供されることとなる。さらに、ナノ粒子の蛍光と磁気特性は異なったタイプの信号源を提供できるため、各種映像法を用いた迅速なイメージングにより病巣を再確認することが可能となる。
以下の記載は本発明を実施する上での最良の形態を示したものである。この記載は本発明の一般的原理を説明する目的で作成されたもので限定された意味で取るべきでない。本発明の範囲は添付した特許請求の範囲を参照することによって最良に判断される。
本発明は特異的標的機能（Specific targeting function）をもつ蛍光磁気ナノ粒子を提供するものである。特異的標的は、標的効率を高め、コントラストの高い病巣の映像を提供する。ナノ粒子の蛍光と磁気特性は、異なったタイプの信号源を提供するため、病巣を再確認するための異なるタイプの映像法を用いた迅速なイメージングが可能となる。
図１を参照されたい。本発明のマルチモダリティ磁気ナノ粒子１００は、磁気ナノ粒子１０と化学的に結合する生体適合性ポリマー１２を含む。生体適合性ポリマー１２は蛍光染料１４および特異的標的剤１６と結合している。図に示すように、生体適合性ポリマー１２は磁気ナノ粒子１０の表面全体を被覆し、コア／シェル構造を形成していることが好ましい。生体適合性ポリマー１２が、磁気ナノ粒子１０上の単層コーティングを形成するとより好ましい。
磁気ナノ粒子は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉおよびそれらの酸化物のうちの１種または２種以上からなることが好ましい。また当然に、ナノ粒子は、その他任意の単一または複合磁気材料からなるものであってもよいが、超常磁性材料が特に好ましい。磁気ナノ粒子１０の好ましい直径は約３〜１００ｎｍであることが好ましく、約３〜１０ｎｍであることがさらに好ましい。
本発明への使用に適した生体適合性ポリマー１２には、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ＰＬＡ−ＰＥＧ、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリε−カプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等が含まれるが、これらに限定されることはない。生体適合性ポリマー１２と磁気ナノ粒子１０との化学結合は、カップリング剤（図示せず）を用いた反応によりなされる。好ましいカップリング剤は、例えば３−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＳ）のようなアミノトリアルコキシシランである。生体適合性ポリマー１２は磁気ナノ粒子１０に水中への分散性、血液との相溶性を付与し、かつ、ホストから容易に排出される。生体適合性ポリマー１２は界面活性剤使用の必要をなくすことに注目されたい。
生体適合性ポリマー１２は、磁気ナノ粒子１０に化学結合した後、その末端基が修飾されて、蛍光染料１４、および特異的標的剤１６と結合できるようになる。当該者は、ナノ粒子に特異性を与えるべく任意の適した標的剤を付加することができる。一般的に用いられている標的剤は、抗体、タンパク質、ペプチド、酵素、炭水化物、糖タンパク質、ヌクレオチド、および脂質を含む。例えば、葉酸は、葉酸受容体をもつ乳癌細胞を特異的に認識するのに使用できる。葉酸の構造は、−ＣＯＮＨ−結合の形成より、末端にアミンをもつ生体適合性ポリマーとの結合を可能する。
蛍光染料１４は、さらに磁気ナノ粒子と結合し、ＮＩＲイメージングなどの光学映像法に用いられる光学信号を提供する。蛍光染料１４は、共有結合により生体適合性ポリマーと結合することが好ましい。好ましい蛍光染料には、有機あるいは無機染料および有機金属錯体が含まれる。蛍光染料の励起および発光波長は紫外光（ＵＶ）、近赤外光（ＮＩＲ）、もしくは可視光（ＶＩＳ）であり得る。標的剤および蛍光染料と結合した磁気ナノ粒子の直径は約３〜１００ｎｍであることが好ましく、約１５〜１００ｎｍであることがさらに好ましい。粒子が大き過ぎる場合、細胞の中に入り込むことができないか、あるいは貧食作用によって白血球に捕捉されてしまう可能性がある。
先に記載したように、磁気ナノ粒子に蛍光染料を結合させることにより、蛍光−磁気ナノ粒子は、ＭＲＩのみならず光学映像法のコントラスト剤としても機能し得るため、異なる映像法による病巣の確認をより容易にする。実験により、蛍光染料の結合は、ＭＲＩ時における磁気ナノ粒子のコントラストの強度を減少させないことが示されている。
どのようなかたちによっても限定することなく、本発明を次の実施例によりさらに説明する。
実施例１：ナノ粒子の調製
２．９８２５４ｇ（０．０１５モル）のＦｅＣｌ2・４Ｈ2Ｏを８．１０９ｇ（０．０３モル）のＦｅＣｌ3・６Ｈ2Ｏに加え攪拌し溶解させた。この混合物を２口フラスコに入れ、６０℃にて５００ｒｐｍで攪拌し、５Ｎ ＮａＯＨ溶液を、１００〜１５０μｌ／ｓｅｃの速度で、黒色が現れ、ｐＨ値１３が測定されるまで滴下した。ＮａＯＨ溶液の滴下が終了したなら、反応混合物を１５分間攪拌し、室温に冷却してから、３０００ｒｐｍで１０分間遠心分離して沈殿物を回収した。その沈殿物を０．５Ｎ ＨＣｌに再分散させてから、９０００ｒｐｍで３０分間遠心分離し、沈殿物を回収した。さらにその沈殿物をジメチルスルフォキサイド（ＤＭＳＯ）で洗浄し、再びＤＭＳＯに再分散させ、９０００ｒｐｍで３０分間遠心分離を行って浮遊物を回収した。その浮遊物を０．１μｍのポリテトラフロオロエチレン（ＰＴＥＦ）フィルターで濾過し、得られた浮遊物をＦｅ3Ｏ4ナノ粒子懸濁物として回収した。
２．９８２５４ｇ（０．０１５モル）のＦｅＣｌ2・４Ｈ2Ｏを８．１０９ｇ（０．０３モル）のＦｅＣｌ3・６Ｈ2Ｏに加え攪拌し溶解させた。この混合物を２口フラスコに入れ、６０℃にて５００ｒｐｍで攪拌し、５Ｎ ＮａＯＨ溶液を、１００〜１５０μｌ／ｓｅｃの速度で、黒色が現れ、ｐＨ値１３が測定されるまで滴下した。ＮａＯＨ溶液の滴下が終了したなら、反応混合物を１５分間攪拌し、室温に冷却してから、３０００ｒｐｍで１０分間遠心分離して沈殿物を回収した。その沈殿物を０．５Ｎ ＨＣｌに再分散させてから、９０００ｒｐｍで３０分間遠心分離し、沈殿物を回収した。さらにその沈殿物をジメチルスルフォキサイド（ＤＭＳＯ）で洗浄し、再びＤＭＳＯに再分散させ、９０００ｒｐｍで３０分間遠心分離を行って浮遊物を回収した。その浮遊物を０．１μｍのポリテトラフロオロエチレン（ＰＴＥＦ）フィルターで濾過し、得られた浮遊物をＦｅ3Ｏ4ナノ粒子懸濁物として回収した。
実施例２：生体適合性ポリマーとの結合
０．１６７モルのＰＥＧビスカルボキシレート（Ｍｎ＝６００）と０．４８モルの塩化チオニルを丸底フラスコにて１．５時間還流し、減圧（７６ｍｍＨｇ）下で１時間蒸留した。その後、０．４４モルの２,２,２−トリフルオロエタノールを加え、還流し、減圧下で１時間蒸留して、ＰＥＧ−ジトリフルオロエチルエステルを得た。
０．１６７モルのＰＥＧビスカルボキシレート（Ｍｎ＝６００）と０．４８モルの塩化チオニルを丸底フラスコにて１．５時間還流し、減圧（７６ｍｍＨｇ）下で１時間蒸留した。その後、０．４４モルの２,２,２−トリフルオロエタノールを加え、還流し、減圧下で１時間蒸留して、ＰＥＧ−ジトリフルオロエチルエステルを得た。
１３５ｍｌのＡＰＳをＰＥＧ−ジフルオロエチルエステルに加え８時間反応させた。実施例１の酸化鉄０．８６６ミリモルを１００ｍｌのＤＭＳＯに溶解させ、次いで１．４４モルのＰＥＧ−トリフルオロエチルエステルシランを添加した。０．０１６モルのエチレンジアミンを前記溶液に加え、２時間強くかきまぜて、アミンターミネーテッド（amine-terminated）ＰＥＧによって修飾された酸化鉄ナノ粒子を得た。
実施例３：標的剤との結合
１．７ミリモルの葉酸を超音波処理でＤＭＳＯに完全に溶かした。０．７６ミリモルのＮ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）と３．９ミリモルの１−エチル−３−（３−（ジメチルアミノ）プロピル）カルボジイミドをそのＤＭＳＯ溶液に加え、６０℃、１時間、超音波処理した。溶液のｐＨ値は９に調整し、実施例２の酸化鉄ナノ粒子２００ｍｇ（０．５８ミリモル）を加え、８時間反応させ、葉酸で修飾された酸化鉄ナノ粒子を得た。
１．７ミリモルの葉酸を超音波処理でＤＭＳＯに完全に溶かした。０．７６ミリモルのＮ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）と３．９ミリモルの１−エチル−３−（３−（ジメチルアミノ）プロピル）カルボジイミドをそのＤＭＳＯ溶液に加え、６０℃、１時間、超音波処理した。溶液のｐＨ値は９に調整し、実施例２の酸化鉄ナノ粒子２００ｍｇ（０．５８ミリモル）を加え、８時間反応させ、葉酸で修飾された酸化鉄ナノ粒子を得た。
実施例４：蛍光染料との結合
実施例３の修飾されたナノ粒子（２ｍｇ/ｍｌ）を１０ｍｌの脱イオン水に溶かし、次いで１ｍｌのＣｙｐＨｅｒ５Ｅ（Amersham Bioscience社製ＮＩＲ染料１０-6 ｍｏｌ/ｍｌ）を添加した。その混合物を７時間攪拌し、特異性をもつ蛍光磁気ナノ粒子を得た。
実施例３の修飾されたナノ粒子（２ｍｇ/ｍｌ）を１０ｍｌの脱イオン水に溶かし、次いで１ｍｌのＣｙｐＨｅｒ５Ｅ（Amersham Bioscience社製ＮＩＲ染料１０-6 ｍｏｌ/ｍｌ）を添加した。その混合物を７時間攪拌し、特異性をもつ蛍光磁気ナノ粒子を得た。
実施例５：コントラスト強化試験
実施例４の蛍光磁気ナノ粒子のコントラスト強化特性を、Bruker社製０．４７Ｔ ２０ＭＨｚ ＭＱ２０ ｍｉｎ−ｓｐｅｃによって調べた。測定されたｒ２/ｒ１比は１２（２１０/１６．７）であり、市販品Schering社製ＲＥＳＯＶＩＳＴ（登録商標）の６．０４よりはるかに高かった。
実施例４の蛍光磁気ナノ粒子のコントラスト強化特性を、Bruker社製０．４７Ｔ ２０ＭＨｚ ＭＱ２０ ｍｉｎ−ｓｐｅｃによって調べた。測定されたｒ２/ｒ１比は１２（２１０/１６．７）であり、市販品Schering社製ＲＥＳＯＶＩＳＴ（登録商標）の６．０４よりはるかに高かった。
実施例６：細胞特異性試験
Ｈｆｆ（ヒト包皮繊維芽細胞）、ＨｅＬａ（ヒト上皮癌）、ＫＢ(ヒト咽頭癌)、およびＭＤＡ−ＭＢ−２３１（ヒト乳癌）の細胞株をそれぞれ播種し、次いで実施例４で得た酸化鉄ナノ粒子（２００μｇ／ｍｌ）１ｍｌを添加し、各細胞株をそれぞれ洗浄して回収した。透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて細胞への酸化鉄ナノ粒子の内在化（internalization）を確認した。図２〜５のＴＥＭ顕微鏡写真に示されるように、ナノ粒子（図中の矢印で示す）は、葉酸受容体をもつ細胞、つまり、ＫＢ、ＭＤＡ−ＭＢ−２３１およびＨｅＬａ内に内在化していた。一方、葉酸受容体をもたないＨｆｆ細胞中に内在化は確認されなかった。
Ｈｆｆ（ヒト包皮繊維芽細胞）、ＨｅＬａ（ヒト上皮癌）、ＫＢ(ヒト咽頭癌)、およびＭＤＡ−ＭＢ−２３１（ヒト乳癌）の細胞株をそれぞれ播種し、次いで実施例４で得た酸化鉄ナノ粒子（２００μｇ／ｍｌ）１ｍｌを添加し、各細胞株をそれぞれ洗浄して回収した。透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて細胞への酸化鉄ナノ粒子の内在化（internalization）を確認した。図２〜５のＴＥＭ顕微鏡写真に示されるように、ナノ粒子（図中の矢印で示す）は、葉酸受容体をもつ細胞、つまり、ＫＢ、ＭＤＡ−ＭＢ−２３１およびＨｅＬａ内に内在化していた。一方、葉酸受容体をもたないＨｆｆ細胞中に内在化は確認されなかった。
さらに、フローサイトメトリーを使い、各細胞内に取込まれたナノ粒子量を計った。その結果を次表に示す。
ＫＢ、ＭＤＡ−ＭＢ−２３１およびＨｅＬａ細胞は、葉酸受容体をもたないＨｆｆ細胞に較べ、かなりの量の酸化鉄を取込んでいる。この結果はＴＥＭ顕微鏡写真の観察と符合している。
以上、好適な実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれら開示された実施例に限定はされないと解されるべきである。本発明は、当業者には自明であるような種々の変更や類似の構成を含むことが意図されている。したがって、添付の特許請求の範囲は、かかる各種変更および類似の構成を全て包含するように、最も広い意味に解釈されるべきである。
１０ 磁気ナノ粒子
１２ 生体適合性ポリマー
１４ 蛍光染料
１６ 特異的標的剤
１００ マルチモダリティ磁気ナノ粒子
１２ 生体適合性ポリマー
１４ 蛍光染料
１６ 特異的標的剤
１００ マルチモダリティ磁気ナノ粒子
Claims (10)
- 特異的標的機能を有する蛍光磁気ナノ粒子であって、
磁気ナノ粒子と、
前記磁気ナノ粒子を化学的に修飾する生体適合性ポリマーと、
前記生体適合性ポリマーに結合する蛍光染料と、
前記生体適合性ポリマーに結合する特異的標的剤と、
を含む蛍光磁気ナノ粒子。 - 前記磁気ナノ粒子が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉおよびそれらの酸化物のうちの１種または２種以上からなる超常磁性ナノ粒子である請求項１記載の蛍光磁気ナノ粒子。
- 前記磁気ナノ粒子と、蛍光染料および特異的標的剤が結合された磁気ナノ粒子とが約３〜１００ｎｍの粒径を有してなる請求項１記載の蛍光磁気ナノ粒子。
- 前記蛍光染料の励起または発光波長が紫外光（ＵＶ）、近赤外光（ＮＩＲ）、および可視光（ＶＩＳ）のうちの少なくとも一つである請求項１記載の蛍光磁気ナノ粒子。
- 前記蛍光染料が、有機染料、無機染料または有機金属錯体を含む請求項１記載の蛍光磁気ナノ粒子。
- 前記特異的標的剤が、抗体、タンパク質、ペプチド、酵素、炭水化物、糖タンパク質、ヌクレオチド、または脂質を含む請求項１記載の蛍光磁気ナノ粒子。
- 前記生体適合性ポリマーが、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ＰＬＡ−ＰＥＧ、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリε−カプロラクトン（ＰＣＬ）およびポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のうちの少なくとも一つを含む請求項１記載の蛍光磁気ナノ粒子。
- 前記生体適合性ポリマーが末端アミノ基を含み、前記特異的標的剤と前記生体適合性ポリマーとが共有結合によって結合して−ＣＯＮＨ−結合を形成してなる請求項１記載の蛍光磁気ナノ粒子。
- 前記生体適合性ポリマーが単層コーティングのコア／シェル構造を形成する請求項１記載の蛍光磁気ナノ粒子。
- 前記生体適合性ポリマーがカップリング剤により前記磁気ナノ粒子との結合を形成し、当該カップリング剤がアミノトリアルコキシシランである請求項９記載の蛍光磁気ナノ粒子
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW094146105A TWI293113B (en) | 2005-12-23 | 2005-12-23 | Magnetic nanoparticles with fluorescent and specific targeting functions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007169261A true JP2007169261A (ja) | 2007-07-05 |
Family
ID=38194009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006195577A Pending JP2007169261A (ja) | 2005-12-23 | 2006-07-18 | 特異的標的機能を有する蛍光磁気ナノ粒子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20070148095A1 (ja) |
| JP (1) | JP2007169261A (ja) |
| TW (1) | TWI293113B (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008038138A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Kaohsiung Medical Univ | ポリエチレングリコールで被覆した、葉酸レセプタ標的を有する酸化鉄ナノ粒子 |
| JP2009535126A (ja) * | 2006-04-27 | 2009-10-01 | バーンズ−ジューイッシュ ホスピタル | 標的組織の検出とイメージング |
| WO2010029947A1 (ja) * | 2008-09-09 | 2010-03-18 | 国立大学法人京都大学 | 造影剤組成物及びその製造方法 |
| JP2010112861A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Univ Of Tsukuba | 表面の修飾された希土類含有セラミックスナノ粒子 |
| WO2011152543A1 (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | Fujirebio Inc. | Optical cavity mode excitations in magnetic fluorescent microparticles |
| JP2012037259A (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-23 | Nagoya Univ | 磁性ナノ粒子複合体及び当該磁性ナノ粒子複合体による細胞の標識方法 |
| CN108109805A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-01 | 山东师范大学 | 一种由peg调控制得的羧酸型磁性纳米粒子及其应用 |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8060179B1 (en) | 2006-11-16 | 2011-11-15 | Scientific Nanomedicine, Inc. | Biomagnetic detection and treatment of Alzheimer's Disease |
| US8118754B1 (en) | 2007-11-15 | 2012-02-21 | Flynn Edward R | Magnetic needle biopsy |
| US9964469B2 (en) | 2005-02-28 | 2018-05-08 | Imagion Biosystems, Inc. | Magnetic needle separation and optical monitoring |
| US20080095699A1 (en) * | 2006-10-20 | 2008-04-24 | Shiying Zheng | Imaging contrast agents using nanoparticles |
| WO2011057146A1 (en) | 2009-11-06 | 2011-05-12 | Scientific Nanomedicine, Inc. | Detection, measurement, and imaging of cells such as cancer and other biologic substances using targeted nanoparticles and magnetic properties thereof |
| US8447379B2 (en) | 2006-11-16 | 2013-05-21 | Senior Scientific, LLC | Detection, measurement, and imaging of cells such as cancer and other biologic substances using targeted nanoparticles and magnetic properties thereof |
| WO2009072457A1 (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-11 | Tokyo Institute Of Technology | 被覆磁性微粒子を用いたバイオセンシング方法及び該方法に用いるバイオセンシング装置 |
| US9107858B2 (en) * | 2007-12-05 | 2015-08-18 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Dendritic cell targeting compositions and uses thereof |
| EP2285423B1 (en) * | 2008-04-22 | 2020-03-18 | MegaPro Biomedical Co., Ltd. | Biocompatible polymer and magnetic nanoparticle with biocompatibility |
| US10194825B2 (en) | 2009-11-06 | 2019-02-05 | Imagion Biosystems Inc. | Methods and apparatuses for the localization and treatment of disease such as cancer |
| CN104105456B (zh) | 2012-02-01 | 2017-07-11 | 皇家飞利浦有限公司 | 多模态基准标记和标记装置 |
| CN102898461A (zh) * | 2012-10-25 | 2013-01-30 | 南京大学 | 用于生命体系检测的荧光、磁共振双功能纳米超顺磁粒子的制备方法 |
| CN103663570A (zh) * | 2013-11-15 | 2014-03-26 | 太原理工大学 | 一种在室温下制备卵巢癌靶向纳米四氧化三铁颗粒的方法 |
| TWI689310B (zh) | 2014-07-11 | 2020-04-01 | 巨生生醫股份有限公司 | 治療鐵缺乏症之方法 |
| AU2016298210B2 (en) | 2015-07-28 | 2021-12-09 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Implant compositions for the unidirectional delivery of therapeutic compounds to the brain |
| CN105126127B (zh) * | 2015-10-14 | 2017-11-10 | 常州大学 | 一种结肠癌核磁共振多功能造影剂的制备方法 |
| CN106753335A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-05-31 | 淮阴工学院 | 一种用高分子改性有机荧光染料防止荧光淬灭的方法 |
| CN106770135A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-05-31 | 东南大学 | 金属增强荧光信号的编码微球及其制备方法和应用 |
| CN109957071B (zh) * | 2017-12-22 | 2022-03-11 | 财团法人工业技术研究院 | 磁性粒子及其制造方法 |
| CN108943700B (zh) * | 2018-07-18 | 2020-10-02 | 中南大学 | 一种聚左旋乳酸/四氧化三铁复合骨支架的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2003303954A1 (en) * | 2002-10-25 | 2004-10-11 | Emory University | Multifunctional magnetic nanoparticle probes for intracellular molecular imaging and monitoring |
| US7462446B2 (en) * | 2005-03-18 | 2008-12-09 | University Of Washington | Magnetic nanoparticle compositions and methods |
-
2005
- 2005-12-23 TW TW094146105A patent/TWI293113B/zh active
-
2006
- 2006-05-10 US US11/430,894 patent/US20070148095A1/en not_active Abandoned
- 2006-07-18 JP JP2006195577A patent/JP2007169261A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009535126A (ja) * | 2006-04-27 | 2009-10-01 | バーンズ−ジューイッシュ ホスピタル | 標的組織の検出とイメージング |
| JP2008038138A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Kaohsiung Medical Univ | ポリエチレングリコールで被覆した、葉酸レセプタ標的を有する酸化鉄ナノ粒子 |
| WO2010029947A1 (ja) * | 2008-09-09 | 2010-03-18 | 国立大学法人京都大学 | 造影剤組成物及びその製造方法 |
| JP2010112861A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Univ Of Tsukuba | 表面の修飾された希土類含有セラミックスナノ粒子 |
| WO2011152543A1 (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | Fujirebio Inc. | Optical cavity mode excitations in magnetic fluorescent microparticles |
| JP2012037259A (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-23 | Nagoya Univ | 磁性ナノ粒子複合体及び当該磁性ナノ粒子複合体による細胞の標識方法 |
| CN108109805A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-01 | 山东师范大学 | 一种由peg调控制得的羧酸型磁性纳米粒子及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI293113B (en) | 2008-02-01 |
| TW200724904A (en) | 2007-07-01 |
| US20070148095A1 (en) | 2007-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2007169261A (ja) | 特異的標的機能を有する蛍光磁気ナノ粒子 | |
| Das et al. | Tailor made magnetic nanolights: Fabrication to cancer theranostics applications | |
| Cha et al. | Functional mesoporous silica nanoparticles for bio‐imaging applications | |
| Hou et al. | Nanoparticles for multi-modality cancer diagnosis: simple protocol for self-assembly of gold nanoclusters mediated by gadolinium ions | |
| McCarthy et al. | Targeted delivery of multifunctional magnetic nanoparticles | |
| Kirui et al. | Gold hybrid nanoparticles for targeted phototherapy and cancer imaging | |
| Louie | Multimodality imaging probes: design and challenges | |
| Fang et al. | Multifunctional magnetic nanoparticles for medical imaging applications | |
| Zhu et al. | Quantum dot-based nanoprobes for in vivo targeted imaging | |
| Liu et al. | Advanced nanomaterials in multimodal imaging: design, functionalization, and biomedical applications | |
| Hu et al. | Facile synthesis of hyaluronic acid-modified Fe 3 O 4/Au composite nanoparticles for targeted dual mode MR/CT imaging of tumors | |
| Shirshahi et al. | Solid silica nanoparticles: applications in molecular imaging | |
| US20110021745A1 (en) | Ultra-small chitosan nanoparticles useful as bioimaging agents and methods of making same | |
| Crețu et al. | Imaging constructs: the rise of iron oxide nanoparticles | |
| Zhang et al. | Superparamagnetic iron oxide nanoparticles for MR imaging of pancreatic cancer: Potential for early diagnosis through targeted strategies | |
| Chen et al. | Facile synthesis of β-lactoglobulin capped Ag 2 S quantum dots for in vivo imaging in the second near-infrared biological window | |
| Zheng et al. | Recent advances in superparamagnetic iron oxide based nanoprobes as multifunctional theranostic agents for breast cancer imaging and therapy | |
| Song et al. | A multifunctional nanoprobe based on europium (iii) complex–Fe 3 O 4 nanoparticles for bimodal time-gated luminescence/magnetic resonance imaging of cancer cells in vitro and in vivo | |
| KR101485389B1 (ko) | 조영제 조성물 및 이를 이용한 바이오 영상화 방법 | |
| Yang et al. | Indocyanine green-conjugated superparamagnetic iron oxide nanoworm for multimodality breast cancer imaging | |
| Qiu et al. | The construction of multifunctional nanoparticles system for dual-modal imaging and arteriosclerosis targeted therapy | |
| Wang et al. | Multifunctional nanoprobe for multi-mode imaging and diagnosis of metastatic prostate cancer | |
| Walia et al. | Theragnosis: nanoparticles as a tool for simultaneous therapy and diagnosis | |
| Vivero-Escoto et al. | Mucin1 antibody-conjugated dye-doped mesoporous silica nanoparticles for breast cancer detection in vivo | |
| Cernat et al. | Applications of magnetic hybrid nanomaterials in Biomedicine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090929 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091225 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100302 |