JP2008069093A - Water-dispersible magnetic particle utilizing electrostatic interaction - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水分散性磁性粒子に関する。より詳細には、本発明は、タンパク質などの生体物質が非特異吸着しにくい水分散性磁性粒子であって、磁性粒子とカルボン酸との相互作用より強固な静電的相互作用を利用した水分散性磁性粒子に関する。 The present invention relates to water-dispersible magnetic particles. More specifically, the present invention relates to water-dispersible magnetic particles that are difficult to non-specifically adsorb biological substances such as proteins, and water that utilizes electrostatic interaction stronger than the interaction between magnetic particles and carboxylic acid. The present invention relates to dispersible magnetic particles.
超常磁性酸化鉄ナノ粒子（Superparamagnetic iron oxide nanoparticles: SPION）は、MRIプローブ、ドラッグデリバリー、ハイパーサーミアなどのバイオメディカルへの応用が期待されている。超常磁性酸化鉄（SPIO）は、従来のコトラスト試薬（常磁性ガドリニウム基体のプローブ）に比べ、より高いコントラストが期待されているが、SPIOをin vivoで利用すると、血漿中での粒子同士の付着、凝集体の形成がおこり、マクロファージのようなRES（Reticular endothelial system）によって速やかに排出される。さらには、SPIOが凝集すると、その常磁性特性が低減する。このようなSPIOの速やかな排出はopsonization process という粒子表面への血漿タンパク質の非特異的な吸着によって引き起こされることが知られている。この現象は、ナノサイズ粒子間の斥力と同様に、その高い体積比表面積によって、より効果的に起こる（粒子サイズが小さくなればなるほど、その効果が顕著に表れる）。そのため、SPIO粒子表面をいかに加工して、生理条件下（高塩濃度、高タンパク質濃度）で生体物質付着性を最小限に抑えるか、または、粒子同士の凝集を防ぐかが重要である。 Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) are expected to be applied to biomedical applications such as MRI probes, drug delivery, and hyperthermia. Superparamagnetic iron oxide (SPIO) is expected to have higher contrast than conventional contrast agent (paramagnetic gadolinium-based probe). However, when SPIO is used in vivo, particles adhere to each other in plasma. Aggregates are formed and rapidly discharged by RES (Reticular endothelial system) such as macrophages. Furthermore, the aggregation of SPIO reduces its paramagnetic properties. It is known that such rapid elimination of SPIO is caused by non-specific adsorption of plasma proteins to the particle surface called the opsonization process. This phenomenon occurs more effectively due to its high volume specific surface area as well as the repulsive force between nano-sized particles (the smaller the particle size, the more pronounced the effect). Therefore, it is important how to process the surface of SPIO particles to minimize the adhesion of biological materials under physiological conditions (high salt concentration, high protein concentration) or prevent aggregation between particles.
例えば、いくつかの合成ポリマーや天然物由来のポリマーが、その表面修飾に利用されている（非特許文献１及び２）。これらのポリマーは、デキストラン、PEG（ポリエチレングリコール）、PVP（ポリビニルピロリドン）などであり、生体適合性に優れ、長い血中滞留性を有することが報告されているが、被覆粒径にばらつきがあることや、ハンドリングの煩雑さが問題である。 For example, some synthetic polymers and polymers derived from natural products are used for surface modification (Non-patent Documents 1 and 2). These polymers are dextran, PEG (polyethylene glycol), PVP (polyvinylpyrrolidone), etc., and are reported to have excellent biocompatibility and long blood retention, but the coating particle size varies. In addition, the complexity of handling is a problem.
また、低分子分散剤では、粒子間の電荷反発を利用した水分散が報告されているが（非特許文献３）、粒子表面への非特異的なタンパク質の吸着（静電的な相互作用による）が懸念されることと、分散剤と粒子界面との相互作用にカルボン酸を利用しているために、濃度に依存して分散剤が解離するという問題が挙げられる。 In addition, low molecular dispersants have been reported to be water-dispersed using charge repulsion between particles (Non-patent Document 3), but nonspecific protein adsorption to the particle surface (by electrostatic interaction). ) And the problem that the dispersant dissociates depending on the concentration because carboxylic acid is used for the interaction between the dispersant and the particle interface.
また、特許文献１には、磁気分離性と生化学物質結合量に優れた磁性粒子として、ポリマーおよび磁性体からなる粒子であって、平均粒径がｄ（μｍ）、平均表面積がＳ（μｍ2）であって下記式：f・4π(d/2)2＝ S f ≧２を満たすことを特徴とする磁性粒子が開示されている。 Further, Patent Document 1 discloses a particle composed of a polymer and a magnetic material as a magnetic particle excellent in magnetic separation property and biochemical substance binding amount, having an average particle diameter of d (μm) and an average surface area of S (μm). 2 ) and a magnetic particle that satisfies the following formula: f · 4π (d / 2) 2 = S f ≧ 2 is disclosed.
本発明は上記した従来技術の問題点を解消することを解決すべき課題とした。即ち、本発明は、タンパク質などの生体物質が非特異的に吸着することを軽減し、粒子と分散剤のより強固な相互作用を利用して安定に分散にでき、ハンドリングが簡便な水分散性磁性粒子を提供することを解決すべき課題とした。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, the present invention reduces non-specific adsorption of biological substances such as proteins, can be stably dispersed using a stronger interaction between particles and a dispersant, and can be easily handled with water dispersibility. Providing magnetic particles was an issue to be solved.
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行い、（メトキシ基）−（ポリエチレングリコール成分）−（ホスホン酸基またはリン酸基）という構造を有する化合物を合成することに成功し、さらに該化合物を用いて磁性粒子を被覆することによって、安定した分散性を有する水分散性磁性粒子を製造することに成功して、本発明を完成するに至った。特に、血液サンプルなどの生体サンプル中には、様々な成分が混在するため、それを用いたアッセイでは、前処理したサンプルが用いられる。そのため、煩雑な操作を必要とし、検査に時間のかかることが問題とされてきた。本発明のように、高塩強度中で安定に分散する磁性ナノ粒子が実現できると、磁性を用いた標的成分の分離、検出などに威力を発揮すると期待される。 The present inventors have intensively studied to solve the above problems, and succeeded in synthesizing a compound having a structure of (methoxy group)-(polyethylene glycol component)-(phosphonic acid group or phosphoric acid group), Furthermore, the present invention was completed by successfully producing water-dispersible magnetic particles having stable dispersibility by coating the magnetic particles with the compound. In particular, since various components are mixed in a biological sample such as a blood sample, a pretreated sample is used in an assay using the same. Therefore, it has been a problem that a complicated operation is required and it takes time for the inspection. If magnetic nanoparticles that can be stably dispersed in a high salt strength as in the present invention can be realized, it is expected to exert power in separation and detection of target components using magnetism.
即ち、本発明によれば、磁性粒子と静電的相互作用できる構造を有する分散剤で被覆した磁性粒子からなる水分散性磁性粒子が提供される。 That is, according to the present invention, water-dispersible magnetic particles comprising magnetic particles coated with a dispersant having a structure capable of electrostatic interaction with magnetic particles are provided.
好ましくは、本発明の水分散性磁性粒子は、平均粒径１〜７０ｎｍのナノ粒子である。
好ましくは、磁性粒子は金属酸化物である。
好ましくは、磁性粒子と静電的相互作用できる構造は、ホスホン酸またはリン酸である。
好ましくは、分散剤は、ポリエチレングリコール構造を有する分散剤である。
Preferably, the water-dispersible magnetic particles of the present invention are nanoparticles having an average particle size of 1 to 70 nm.
Preferably, the magnetic particle is a metal oxide.
Preferably, the structure capable of electrostatic interaction with the magnetic particles is phosphonic acid or phosphoric acid.
Preferably, the dispersant is a dispersant having a polyethylene glycol structure.
好ましくは、分散剤は、下記式（１）で表される化合物またはその塩である。
Ｚ−Ｌ−（Ｏ−ＣＨ（Ｒ）ＣＨ2）n−X （１）
（式中、Ｚは、Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）2−又はＰ（＝Ｏ）（ＯＨ）2−Ｏ−を示し、Ｌは単結合又は連結基を示し、Ｒは水素原子又は−ＣＨ3を示し、Ｘは−ＯＣＨ3又は−ＯＨを示し、ｎは２から２０の整数を示す）
Preferably, the dispersant is a compound represented by the following formula (1) or a salt thereof.
Z-L- (O-CH ( R) CH 2) n -X (1)
(In the formula, Z represents P (═O) (OH) 2 — or P (═O) (OH) 2 —O—, L represents a single bond or a linking group, and R represents a hydrogen atom or —CH. 3 represents X, —OCH 3 or —OH, and n represents an integer of 2 to 20.
好ましくは、分散剤は、下記の何れかの化合物またはその塩である。
本発明の別の側面によれば、下記式（１）で表される化合物またはその塩が提供される。
Ｚ−Ｌ−（Ｏ−ＣＨ（Ｒ）ＣＨ2）n−X （１）
（式中、Ｚは、Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）2−又はＰ（＝Ｏ）（ＯＨ）2−Ｏ−を示し、Ｌは単結合又は連結基を示し、Ｒは水素原子又は−ＣＨ3を示し、Ｘは−ＯＣＨ3又は−ＯＨを示し、ｎは２から２０の整数を示す）
According to another aspect of the present invention, a compound represented by the following formula (1) or a salt thereof is provided.
Z-L- (O-CH ( R) CH 2) n -X (1)
(In the formula, Z represents P (═O) (OH) 2 — or P (═O) (OH) 2 —O—, L represents a single bond or a linking group, and R represents a hydrogen atom or —CH. 3 represents X, —OCH 3 or —OH, and n represents an integer of 2 to 20.
好ましくは、下記の何れかの化合物またはその塩が提供される。
本発明のさらに別の側面によれば、上記した本発明の化合物又はその塩を含む、粒子被覆剤が提供される。
本発明のさらに別の側面によれば、上記した本発明の化合物又はその塩を含む、粒子分散剤が提供される。
According to still another aspect of the present invention, there is provided a particle coating agent comprising the above-described compound of the present invention or a salt thereof.
According to still another aspect of the present invention, there is provided a particle dispersant comprising the above-described compound of the present invention or a salt thereof.
本発明のさらに別の側面によれば、上記した本発明の水分散性磁性粒子を含む、温熱療法剤が提供される。
本発明のさらに別の側面によれば、上記した本発明の水分散性磁性粒子を含む、ＭＲＩ造影剤が提供される。
本発明のさらに別の側面によれば、上記した本発明の水分散性磁性粒子を含む、薬物送達剤が提供される。
本発明のさらに別の側面によれば、上記した本発明の水分散性磁性粒子を含む、分析診断用プローブが提供される。
According to still another aspect of the present invention, there is provided a thermotherapy agent comprising the above-described water-dispersible magnetic particles of the present invention.
According to still another aspect of the present invention, there is provided an MRI contrast agent comprising the above-described water-dispersible magnetic particles of the present invention.
According to still another aspect of the present invention, there is provided a drug delivery agent comprising the above-described water-dispersible magnetic particles of the present invention.
According to still another aspect of the present invention, there is provided an analytical diagnostic probe comprising the above-described water-dispersible magnetic particles of the present invention.
本発明の式（１）で表される化合物は、タンパク質などの生体物質の非特異的な吸着を軽減することができる。すなわち、本発明の式（１）で表される化合物は、エチレングリコール部分により安定な水分散性を発揮すると同時に、末端のメトキシ基を利用して金属酸化物粒子上でのタンパク質などの生体物質との相互作用を軽減することができる。 The compound represented by the formula (1) of the present invention can reduce nonspecific adsorption of biological substances such as proteins. That is, the compound represented by the formula (1) of the present invention exhibits a stable water dispersibility due to the ethylene glycol moiety, and at the same time, utilizes a terminal methoxy group to biomaterials such as proteins on metal oxide particles. Interaction with can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の化合物は、下記式（１）で表される化合物である。
Ｚ−Ｌ−（Ｏ−ＣＨ（Ｒ）ＣＨ2）n−X （１）
（式中、Ｚは、Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）2−又はＰ（＝Ｏ）（ＯＨ）2−Ｏ−を示し、Ｌは単結合又は連結基を示し、Ｒは水素原子又は−ＣＨ3を示し、Ｘは−ＯＣＨ3又は−ＯＨを示し、ｎは２から２０の整数を示す）
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The compound of the present invention is a compound represented by the following formula (1).
Z-L- (O-CH ( R) CH 2) n -X (1)
(In the formula, Z represents P (═O) (OH) 2 — or P (═O) (OH) 2 —O—, L represents a single bond or a linking group, and R represents a hydrogen atom or —CH. 3 represents X, —OCH 3 or —OH, and n represents an integer of 2 to 20.
式（１）において、Ｌは単結合又は連結基を示す。Ｌは単結合が好ましい。連結基としては、炭素数１から６のアルキレン基、−ＮＨ−、−ＣＯ−、−Ｏ−、−Ｓ−、又はこれらの組み合わせなどを挙げることができる。好ましくは、炭素数１から６のアルキレン基である、例えば、−ＣＨ2−ＣＨ2−などを挙げることができる。式（１）において、Ｒは水素原子又は−ＣＨ3を示し、好ましくは水素原子である。式（１）において、Ｘは−ＯＣＨ3又は−ＯHを示し、好ましくは−ＯＣＨ3である。ｎは２から２０の整数を示し、好ましくは２から１０の整数を示し、さらに好ましくは２から５の整数を示す。 In the formula (1), L represents a single bond or a linking group. L is preferably a single bond. Examples of the linking group include an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, —NH—, —CO—, —O—, —S—, or a combination thereof. Preferably, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, eg, -CH 2 -CH 2 - and the like. In the formula (1), R represents a hydrogen atom or —CH 3 , preferably a hydrogen atom. In the formula (1), X represents —OCH 3 or —OH, preferably —OCH 3 . n represents an integer of 2 to 20, preferably an integer of 2 to 10, and more preferably an integer of 2 to 5.
本発明の化合物は、遊離したリン酸またはホスホン酸の形態で存在してもよいし、又は１塩又は２塩の形態で存在してもよい。塩としては塩基付加塩が挙げられ、塩基付加塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、若しくはカルシウム塩などの金属塩、アンモニウム塩、又はトリエチルアミン塩若しくはエタノールアミン塩などの有機アミン塩などを用いることができる。さらに、本発明の化合物又はその塩は、水和物又は溶媒和物として存在する場合があるが、これらの物質も本発明の範囲に包含される。また、本発明の化合物は、置換基の種類によっては１個又は２個以上の不斉炭素を有する場合があり、光学異性体又はジアステレオ異性体などの立体異性体が存在する場合がある。純粋な形態の立体異性体、立体異性体の任意の混合物、ラセミ体などはいずれも本発明の範囲に包含される。 The compounds of the present invention may exist in the form of free phosphoric acid or phosphonic acid, or may exist in the form of a mono- or di-salt. Examples of the salt include base addition salts. Examples of the base addition salt include metal salts such as sodium salt, potassium salt, magnesium salt, or calcium salt, ammonium salts, and organic amine salts such as triethylamine salt or ethanolamine salt. Etc. can be used. Furthermore, the compound of the present invention or a salt thereof may exist as a hydrate or a solvate, and these substances are also included in the scope of the present invention. In addition, the compound of the present invention may have one or two or more asymmetric carbons depending on the type of substituent, and may have a stereoisomer such as an optical isomer or a diastereoisomer. Pure forms of stereoisomers, any mixture of stereoisomers, racemates, and the like are all within the scope of the present invention.
本発明の式（１）の化合物のうち、Ｘがメトキシ基（−ＯＣＨ3）である化合物は、本明細書の実施例にも示す通り、以下の反応経路により合成することができる。 Among the compounds of the formula (1) of the present invention, a compound in which X is a methoxy group (—OCH 3 ) can be synthesized by the following reaction route as shown in the examples of the present specification.
先ず、ＣH3-O−（ＣＨ（Ｒ）ＣＨ2Ｏ）n−Ｈ（式中、Ｒは水素原子又はメチル基を示し、ｎは２から２０の整数を示す）で表される化合物、四臭化炭素、及びトリフェニルホスフィンを乾燥THFに溶解し、反応させる。反応温度は特に限定されないが10から50℃程度で行うことができ、反応は数分から2時間程度で行うことができる。反応終了後、n-Hexaneを加え、ろ過したろ液を減圧留去し、カラムクロマトグラフィーによる精製を行う。その結果、無色透明液体状化合物が得られる。 First, a compound represented by CH 3 —O— (CH (R) CH 2 O) n —H (wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group, and n represents an integer of 2 to 20), Carbon bromide and triphenylphosphine are dissolved in dry THF and reacted. Although the reaction temperature is not particularly limited, it can be carried out at about 10 to 50 ° C., and the reaction can be carried out for several minutes to 2 hours. After completion of the reaction, n-Hexane is added, and the filtrate filtered is distilled off under reduced pressure and purified by column chromatography. As a result, a colorless transparent liquid compound is obtained.
次に、上記で得られた化合物をトリエチルホスフィンに溶解させ、反応温度を150℃に設定して攪拌する。反応終了後、未反応のトリエチルホスフィンを減圧去し、無色透明液体が得られる。 Next, the compound obtained above is dissolved in triethylphosphine, and the reaction temperature is set to 150 ° C. and stirred. After completion of the reaction, unreacted triethylphosphine is removed under reduced pressure to obtain a colorless transparent liquid.
最後に、上記で得られた化合物とトリメチルシリルブロマイドを塩化メチレンに溶解させ、室温で攪拌して反応させる。反応終了後、溶媒を減圧去し、メタノールを加え、室温で攪拌する。反応終了後、溶媒を減圧留去し、目的化合物である、本発明の式（１）の化合物のうちＸがメトキシ基（−ＯＣＨ3）である化合物が得られる。 Finally, the compound obtained above and trimethylsilyl bromide are dissolved in methylene chloride and allowed to react with stirring at room temperature. After completion of the reaction, the solvent is removed under reduced pressure, methanol is added, and the mixture is stirred at room temperature. After completion of the reaction, the solvent is distilled off under reduced pressure to obtain a compound in which X is a methoxy group (—OCH 3 ) in the compound of the formula (1) of the present invention which is the target compound.
本発明の式（１）の化合物のうち、Ｘがアルコール（−ＯＨ）である化合物は、以下の反応経路により合成することができる。 Among the compounds of the formula (1) of the present invention, a compound in which X is an alcohol (—OH) can be synthesized by the following reaction pathway.
なお、本明細書の実施例には、上記式（１） に包含される化合物の製造方法が具体的に説明されている。従って、この製造方法において用いられた出発原料、反応試薬、及び反応条件などを適宜選択し、必要に応じてこれらの製造方法に適宜の修飾ないし改変を加えることにより、本発明の範囲に包含される化合物はいずれも製造可能である。もっとも、本発明の化合物の製造方法は、実施例に具体的に説明されたものに限定されることはない。 In the examples of the present specification, a method for producing a compound included in the above formula (1) is specifically described. Therefore, by appropriately selecting the starting materials, reaction reagents, reaction conditions, etc. used in this production method, and making appropriate modifications or alterations to these production methods as necessary, they are included in the scope of the present invention. Any of the compounds can be produced. But the manufacturing method of the compound of this invention is not limited to what was specifically demonstrated by the Example.
本発明の式（１）で表される化合物は、分子内にポリエチレングリコール成分を含むことから粒子を水に分散させる効果を発揮する。従って、本発明の式（１）で表される化合物は、粒子被覆剤、及び粒子分散剤として有用である。即ち、本発明によれば、式（１）で表される化合物からなる粒子被覆剤、及び粒子分散剤が提供される。 Since the compound represented by the formula (1) of the present invention contains a polyethylene glycol component in the molecule, it exhibits the effect of dispersing the particles in water. Therefore, the compound represented by the formula (1) of the present invention is useful as a particle coating agent and a particle dispersant. That is, according to this invention, the particle | grain coating agent which consists of a compound represented by Formula (1), and a particle | grain dispersing agent are provided.
本発明の式（１）で表される化合物による被覆の対象となる粒子の種類は特に限定されず、有機粒子又は無機粒子の何れでもよいが、好ましくは無機粒子であり、さらに好ましくは金属粒子である。また粒子サイズも特には限定されず、ナノ粒子、マイクロ粒子、又はミリ粒子の何れでもよいが、好ましくはナノ粒子である。 The kind of particles to be coated with the compound represented by the formula (1) of the present invention is not particularly limited, and may be either organic particles or inorganic particles, preferably inorganic particles, and more preferably metal particles. It is. The particle size is not particularly limited, and may be any one of nanoparticles, microparticles, and milliparticles, but is preferably nanoparticles.
また、本発明によれば、磁性粒子と静電的相互作用できる構造を有する分散剤で被覆した金属磁性粒子からなる水分散性磁性粒子が提供される。ここで用いる磁性粒子と静電的相互作用できる構造を有する分散剤の種類は、磁性粒子と静電的相互作用できるものである限り、特に限定されないが、好ましくは、磁性粒子と静電的相互作用できる構造として、ホスホン酸またはリン酸を有する化合物である。また、分散剤は、粒子を水に分散させるという効果を発揮するために、ポリエチレングリコール構造を有する化合物であることが好ましい。上記したような磁性粒子と静電的相互作用できる構造を有する分散剤の好ましい例としては、上記した本発明の式（１）で表される化合物を挙げることができる。本発明の静電相互作用する分散剤とは、磁性粒子の酸化膜表面と、静電的に相互作用する分散剤をいう。 The present invention also provides water-dispersible magnetic particles comprising metal magnetic particles coated with a dispersant having a structure capable of electrostatic interaction with magnetic particles. The type of the dispersant having a structure capable of electrostatic interaction with the magnetic particles used here is not particularly limited as long as it can electrostatically interact with the magnetic particles. A compound having phosphonic acid or phosphoric acid as a structure capable of acting. Further, the dispersant is preferably a compound having a polyethylene glycol structure in order to exhibit the effect of dispersing the particles in water. Preferable examples of the dispersant having a structure capable of electrostatic interaction with the magnetic particles as described above include the compound represented by the above formula (1) of the present invention. The electrostatically interacting dispersant of the present invention refers to a dispersant that interacts electrostatically with the oxide film surface of magnetic particles.
本発明の水分散性磁性粒子の粒子サイズは特には限定されず、ナノ粒子、マイクロ粒子、又はミリ粒子の何れでもよいが、好ましくはナノ粒子である。 The particle size of the water-dispersible magnetic particles of the present invention is not particularly limited, and may be any of nanoparticles, microparticles, and milliparticles, but is preferably nanoparticles.
本発明で用いる磁性粒子としては、磁性粒子と静電的相互作用できる構造を有する分散剤（例えば、本発明の式（１）で表される化合物）で被覆することにより、水性媒体に分散又は懸濁することができ、分散液又は懸濁液から磁場の適用により分離することができる粒子であれば任意の粒子を使用することができる。本発明で用いる磁性粒子としては、例えば、鉄、コバルト又はニッケルの塩、酸化物、ホウ化物又は硫化物；高い磁化率を有する稀土類元素（例えば、ヘマタイト又はフェライト）などが挙げられる。磁性ナノ粒子の具体例としては、例えば、マグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）、ＦｅＰｄ、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔなどの強磁性規則合金を使用することもできる。本発明では好ましい磁性粒子は、金属酸化物、特に、酸化鉄およびフェライト（Ｆｅ，Ｍ）3Ｏ4からなる群から選択されるものである。ここで酸化鉄には、とりわけマグネタイト、マグヘマイト、またはそれらの混合物が含まれる。前記式中、Ｍは、該鉄イオンと共に用いて磁性金属酸化物を形成することのできる金属イオンであり、典型的には遷移金属の中から選択され、最も好ましくはＺｎ2+、Ｃｏ2+、Ｍｎ2+、Ｃｕ2+、Ｎｉ2+、Ｍｇ2+などであり、Ｍ／Ｆｅのモル比は選択されるフェライトの化学量論的な組成に従って決定される。金属塩は固形でまたは溶液状で供給されるが、塩化物塩、臭化物塩、または硫酸塩であることが好ましい。このうち、安全性の観点から酸化鉄、フェライトが好ましい。特に好ましくは、マグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）である。 The magnetic particles used in the present invention are dispersed in an aqueous medium by coating with a dispersant having a structure capable of electrostatic interaction with the magnetic particles (for example, a compound represented by the formula (1) of the present invention). Any particles can be used as long as they can be suspended and can be separated from the dispersion or suspension by application of a magnetic field. Examples of the magnetic particles used in the present invention include iron, cobalt or nickel salts, oxides, borides or sulfides; rare earth elements having high magnetic susceptibility (for example, hematite or ferrite). As a specific example of the magnetic nanoparticles, for example, a ferromagnetic ordered alloy such as magnetite (Fe 3 O 4 ), FePd, FePt, CoPt, or the like can be used. In the present invention, preferred magnetic particles are those selected from the group consisting of metal oxides, particularly iron oxide and ferrite (Fe, M) 3 O 4 . Here, iron oxide includes, among others, magnetite, maghemite, or a mixture thereof. In the above formula, M is a metal ion that can be used together with the iron ion to form a magnetic metal oxide, and is typically selected from transition metals, most preferably Zn 2+ , Co 2+ , Mn 2+ , Cu 2+ , Ni 2+ , Mg 2+, etc., and the molar ratio of M / Fe is determined according to the stoichiometric composition of the selected ferrite. The metal salt is supplied in solid form or in solution, but is preferably a chloride salt, bromide salt, or sulfate salt. Among these, iron oxide and ferrite are preferable from the viewpoint of safety. Particularly preferred is magnetite (Fe 3 O 4 ).
磁性粒子と静電的相互作用できる構造を有する分散剤（例えば、式（１）で表される化合物）で磁性粒子を被覆する方法は特に限定されず、当業者に公知の方法で行うことができる。例えば、粒子の形成中または形成後に、上記分散剤を、当該粒子を含む液体に添加して混合することにより、当該粒子を上記分散剤で被覆することができる。また、粒子は遠心分離やろ過などの常法により洗浄、精製後、上記分散剤を含有する溶媒（好ましくはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、２−エトキシエタノールなどの親水性有機溶媒）に分散させて、粒子を上記分散剤で被覆してもよい。 The method for coating the magnetic particles with a dispersant having a structure capable of electrostatic interaction with the magnetic particles (for example, the compound represented by the formula (1)) is not particularly limited, and may be performed by methods known to those skilled in the art. it can. For example, the particles can be coated with the dispersant by adding and mixing the dispersant to the liquid containing the particles during or after the formation of the particles. The particles are washed and purified by a conventional method such as centrifugation or filtration, and then dispersed in a solvent containing the dispersant (preferably a hydrophilic organic solvent such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, 2-ethoxyethanol). The particles may be coated with the dispersant.
上記のようにして得られる磁性粒子と静電的相互作用できる構造を有する分散剤で被覆された水分散性粒子が、例えば、腫瘍などの温熱療法剤として使用することができる。磁性ナノ粒子を用いて腫瘍の温熱療法を行う場合、磁性ナノ粒子を患者に投与し、電磁波を照射することによって温熱療法を行うことができる。磁性ナノ粒子の投与方法は、特に限定されず、経口投与でも非経口投与でもよいが、好ましくは非経口投与であり、例えば、静脈内投与、腹腔内投与、筋肉投与、皮下投与など任意の投与経路を選択することができる。磁性ナノ粒子の投与量は、患者の体重、疾患の状態などに応じて適宜設定することができるが、一般的には、１回の投与につき、１０μｇ〜１００ｍｇ／ｋｇ程度を投与することができ、好ましくは、２０μｇ〜５０ｍｇ／ｋｇ程度を投与することができる。磁性ナノ粒子を投与してから一定時間後に、電磁波を照射することにより温熱療法を行うことができる。即ち、本発明の磁性体ナノ粒子を体内に注入し、腫瘍箇所に凝集させた後、電磁波をかけることにより局所的に加熱することが可能である。電磁波としては、高周波磁場を用いることが特に好ましく、特に電磁波としては、周波数が、1KHz〜1MHzの高周波磁場であることが好ましい。1KHzより高い周波数の高周波磁場が好ましい理由は、磁気ヒステリシス加熱の効率が高いからであり、1MHzより低い周波数の高周波磁場が好ましい理由は、誘導電流による生体の発熱を生起させることなく磁性微粒子を加熱することができるからである。前記高周波磁場の周波数は、なかでも5KHz〜200KHzの範囲が好適である。 The water-dispersible particles coated with a dispersant having a structure capable of electrostatic interaction with the magnetic particles obtained as described above can be used as a thermotherapy agent for tumors, for example. When performing thermotherapy of a tumor using magnetic nanoparticles, the thermotherapy can be performed by administering the magnetic nanoparticles to a patient and irradiating with electromagnetic waves. The administration method of the magnetic nanoparticles is not particularly limited and may be oral administration or parenteral administration, but is preferably parenteral administration, for example, any administration such as intravenous administration, intraperitoneal administration, intramuscular administration, subcutaneous administration, etc. A route can be selected. The dosage of magnetic nanoparticles can be appropriately set according to the weight of the patient, the state of the disease, etc. In general, about 10 μg to 100 mg / kg can be administered per administration. Preferably, about 20 μg to 50 mg / kg can be administered. Hyperthermia can be performed by irradiating with electromagnetic waves after a certain time from administration of the magnetic nanoparticles. That is, it is possible to heat locally by injecting the magnetic nanoparticle of the present invention into the body and aggregating it at a tumor site, and then applying an electromagnetic wave. It is particularly preferable to use a high-frequency magnetic field as the electromagnetic wave, and it is particularly preferable that the electromagnetic wave is a high-frequency magnetic field having a frequency of 1 KHz to 1 MHz. The reason why a high-frequency magnetic field with a frequency higher than 1 KHz is preferable is because the efficiency of magnetic hysteresis heating is high, and the reason why a high-frequency magnetic field with a frequency lower than 1 MHz is preferable is to heat magnetic particles without causing heat generation of the living body due to induced current Because it can be done. The frequency of the high-frequency magnetic field is preferably in the range of 5 KHz to 200 KHz.
磁性ナノ粒子は、磁性を有するため、磁力により所定の部位に誘導することができる。即ち、磁性粒子と静電的相互作用できる構造を有する分散剤で被覆された磁性ナノ粒子は体内に投与し、磁力により疾患部位に誘導することができる、また上記のようにして疾患部位に誘導された磁性ナノ粒子は、ＭＲＩ造影により確認することができる。即ち、磁性粒子と静電的相互作用できる構造を有する分散剤で被覆された磁性ナノ粒子は、ＭＲＩ造影剤として有用である。 Since magnetic nanoparticles have magnetism, they can be guided to a predetermined site by magnetic force. In other words, magnetic nanoparticles coated with a dispersant having a structure capable of electrostatic interaction with magnetic particles can be administered into the body and induced to the diseased site by magnetic force, or induced to the diseased site as described above. The magnetic nanoparticles thus made can be confirmed by MRI imaging. That is, magnetic nanoparticles coated with a dispersant having a structure capable of electrostatic interaction with magnetic particles are useful as MRI contrast agents.
本発明の磁性粒子と静電的相互作用できる構造を有する分散剤で被覆された磁性ナノ粒子には、所望により薬物（薬学的活性成分）をさらに含ませてもよい。このような磁性ナノ粒子は、上記の方法に従って疾患部位に誘導した後、高周波をあてて加熱し、ナノ粒子に内包した薬学的活性成分を放出させることができる。即ち、本発明の磁性粒子は、薬物送達剤として有用である。 If desired, the magnetic nanoparticles coated with a dispersant having a structure capable of electrostatic interaction with the magnetic particles of the present invention may further contain a drug (pharmaceutically active ingredient). Such magnetic nanoparticles can be induced to a diseased site according to the method described above, and then heated by applying high frequency to release the pharmaceutically active ingredient encapsulated in the nanoparticles. That is, the magnetic particles of the present invention are useful as a drug delivery agent.
さらに本発明の磁性粒子と静電的相互作用できる構造を有する分散剤で被覆された磁性ナノ粒子は、分析診断用プローブとして使用することもできる。具体的には、粒子表面に様々な生体物質（DNA, タンパク質、抗体など）を固定化可能なので、以下のような解析においてハイスループットなスクリーニングが可能になると期待される。１）薬剤レセプターの単離・同定、２）レセプターの機能解析、３）生体反応制御ネットワークの解析などである。 Furthermore, magnetic nanoparticles coated with a dispersant having a structure capable of electrostatic interaction with the magnetic particles of the present invention can also be used as a probe for analytical diagnosis. Specifically, since various biological substances (DNA, proteins, antibodies, etc.) can be immobilized on the particle surface, high-throughput screening is expected to be possible in the following analysis. 1) isolation and identification of drug receptors, 2) functional analysis of receptors, and 3) analysis of biological reaction control networks.
以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。 The following examples further illustrate the present invention, but the present invention is not limited to the examples.
実施例１：実施例１：本発明の化合物（メトキシ型）の合成 Example 1: Example 1: Synthesis of a compound of the present invention (methoxy type)
（反応１）
トリエチレングリコールモノメチルエーテル2.5 g、四臭素化炭素6.0 g、トリフェニルホスフィン4.33 gを12 mL乾燥THFに溶解し、室温で１時間攪拌した。反応終了後、n-Hexaneを加え、沈殿物をろ別し、ろ液を減圧留去した。精製はカラムクロマトグラフィー（シリカゲル）で行った。同定は1H-NMRで行い、無色透明液体化合物2.85 g（83％）を得た。
1H-NMR（CDCl3, TMS, r. t.）δ/ ppm = 3.80 (s, 3H), 3.47 (t, 2H), 3.57 (m, 2H), 3.65〜3.70（m, 6H）, 3.84（t, 2H）
(Reaction 1)
Triethylene glycol monomethyl ether (2.5 g), carbon tetrabromide (6.0 g), and triphenylphosphine (4.33 g) were dissolved in 12 mL dry THF and stirred at room temperature for 1 hour. After completion of the reaction, n-Hexane was added, the precipitate was filtered off, and the filtrate was distilled off under reduced pressure. Purification was performed by column chromatography (silica gel). Identification was carried out by 1 H-NMR to obtain 2.85 g (83%) of a colorless transparent liquid compound.
1 H-NMR (CDCl 3 , TMS, rt) δ / ppm = 3.80 (s, 3H), 3.47 (t, 2H), 3.57 (m, 2H), 3.65-3.70 (m, 6H), 3.84 (t, 2H)
（反応２）
反応１で得られた化合物1.0 gをトリエチルホスフィン5.86 gに溶解させ、150℃で20時間攪拌した。反応終了後、トリエチルホスフィンを減圧留去し、得られたオイル状物をカラムクロマトグラフィー（シリカ、展開組成：酢酸エチル/ヘキサン＝1/1〜）により精製し、無色透明液体0.4 g（32％）を得た。
1H-NMR（CDCl3, TMS, r. t.）δ/ ppm = 1.38 (t, 6H), 2.05〜2.20 (ｍ, 2H), 3.40 (s, 3H), 3.60（m, 2H）, 3.60〜3.61（m, 6H）3.70〜3.80（m, 2H）、4.00〜4.20（m, 4H）
(Reaction 2)
1.0 g of the compound obtained in Reaction 1 was dissolved in 5.86 g of triethylphosphine and stirred at 150 ° C. for 20 hours. After completion of the reaction, triethylphosphine was distilled off under reduced pressure, and the resulting oily substance was purified by column chromatography (silica, developing composition: ethyl acetate / hexane = 1/1) to give a colorless transparent liquid 0.4 g (32% )
1 H-NMR (CDCl 3 , TMS, rt) δ / ppm = 1.38 (t, 6H), 2.05 to 2.20 (m, 2H), 3.40 (s, 3H), 3.60 (m, 2H), 3.60 to 3.61 ( m, 6H) 3.70-3.80 (m, 2H), 4.00-4.20 (m, 4H)
（反応３）
反応２で得られた化合物0.4 gとトリメチルシリルブロマイド583μLを塩化メチレン1.5 mLに溶解させ、室温で６時間攪拌した。反応終了、溶媒を減圧去し、メタノールを1.5 mLを加え、室温で2時間攪拌した。反応終了後、溶媒を減圧留去し、透明オイル状化合物300 mg（93％）を得た。1H-NMR（D2O, TSP, r. t.）δ/ ppm = 1.95〜2.10 (m, 2H), 3.25 (s, 3H), 3.50 (m, 2H), 3.58〜3.58（m, 6H）、3.60〜3.75（m, 2H）
(Reaction 3)
0.4 g of the compound obtained in Reaction 2 and 583 μL of trimethylsilyl bromide were dissolved in 1.5 mL of methylene chloride and stirred at room temperature for 6 hours. After completion of the reaction, the solvent was removed under reduced pressure, 1.5 mL of methanol was added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. After completion of the reaction, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 300 mg (93%) of a transparent oily compound. 1 H-NMR (D 2 O, TSP, rt) δ / ppm = 1.95 to 2.10 (m, 2H), 3.25 (s, 3H), 3.50 (m, 2H), 3.58 to 3.58 (m, 6H), 3.60 ~ 3.75 (m, 2H)
実施例２：磁性ナノ粒子の製造
FeCl3 6H2O（0.5 g, 1.85 mmol）及びFeCl2 4H2O（0.18 g, 0.925 mmol）を30 mL H2O中で20分間N2 でストリーミング（streaming）した。この溶液に7.5 mL NH4OH（水中で〜25％）を加えてN2下で激しく攪拌した（この時のpHは〜10.5程度）。磁石の上に静置して上清を捨てる。30 mLの蒸留水を加え、洗浄を２回以上行う。
Example 2: Production of magnetic nanoparticles
FeCl 3 6H 2 O (0.5 g, 1.85 mmol) and FeCl 2 4H 2 O (0.18 g, 0.925 mmol) were streamed with N 2 in 30 mL H 2 O for 20 minutes. 7.5 mL NH 4 OH (˜25% in water) was added to this solution and stirred vigorously under N 2 (the pH at this time was about ˜10.5). Place on a magnet and discard the supernatant. Add 30 mL of distilled water and wash twice or more.
実施例３：分散剤の被覆
実施例２に従って調製した粒子に、30 mLの蒸留水を加え、5 mLづつ小分けにして、[実施例１で合成した分散剤] = 125 mmol /Lになるように調整し、1.5時間攪拌して、超音波処理（1.5時間程度）をした。その後、一晩攪拌（開放系）した。
Example 3 Coating of Dispersant 30 mL of distilled water was added to the particles prepared according to Example 2 and divided into 5 mL portions so that [the dispersant synthesized in Example 1] = 125 mmol / L. And stirred for 1.5 hours and sonicated (about 1.5 hours). Thereafter, the mixture was stirred overnight (open system).
実施例４：分散粒子の後処理
分散剤で被覆した粒子を、6000 rpm（15℃で 2分間）で遠心し、次いで、10000 rpm（15℃で20分間）で遠心した。その後、磁石の上で１晩静置した。凝集物を遠心分離（12000 rpm 、15℃、30分間）した。
Example 4: Post-treatment of dispersed particles The particles coated with the dispersant were centrifuged at 6000 rpm (15 ° C for 2 minutes) and then at 10000 rpm (15 ° C for 20 minutes). Then, it left still on a magnet overnight. The aggregate was centrifuged (12000 rpm, 15 ° C., 30 minutes).
実施例５：動的光散乱（DLS）測定
DLS測定は以下の通り行った。
粒度分析計Microtrac NIKKISO社、光源：半導体レーザー：波長780 nm
（測定条件）測定回数２回、測定時間３０秒、DEFAULT、透過、粒子屈折率1.81、粒子形状：非球形。分布表示：体積、溶媒：水、溶媒屈折率1.33、セル温度26.85℃、粘土：0.854 cP
結果を図１に示す。平均の粒径は、21.6 nmであった。
Example 5: Dynamic light scattering (DLS) measurement
DLS measurement was performed as follows.
Particle size analyzer Microtrac NIKKISO, light source: semiconductor laser: wavelength 780 nm
(Measurement conditions) Number of measurements twice, measurement time 30 seconds, DEFAULT, transmission, particle refractive index 1.81, particle shape: non-spherical. Distribution display: Volume, solvent: water, solvent refractive index 1.33, cell temperature 26.85 ℃, clay: 0.854 cP
The results are shown in FIG. The average particle size was 21.6 nm.
実施例６：RPMI培地中での安定分散
実施例６：RPMI培地中での安定分散
RPMI MEDIUM 16410（Invitrogen GIBCO11875）を用いて、実施例４で得た本発明の水分散性磁性粒子を分散させた時の写真を図２に示す。図２の結果から、本発明の水分散性磁性粒子は、RPMI培地中で安定に分散することが示された。
Example 6: Stable dispersion in RPMI medium Example 6: Stable dispersion in RPMI medium
FIG. 2 shows a photograph of the water-dispersible magnetic particles of the present invention obtained in Example 4 dispersed using RPMI MEDIUM 16410 (Invitrogen GIBCO11875). From the results of FIG. 2, it was shown that the water-dispersible magnetic particles of the present invention are stably dispersed in the RPMI medium.
Claims (15)
Ｚ−Ｌ−（Ｏ−ＣＨ（Ｒ）ＣＨ2）n−X （１）
（式中、Ｚは、Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）2−又はＰ（＝Ｏ）（ＯＨ）2−Ｏ−を示し、Ｌは単結合又は連結基を示し、Ｒは水素原子又は−ＣＨ3を示し、Ｘは−ＯＣＨ3又は−ＯＨを示し、ｎは２から２０の整数を示す） The water-dispersible magnetic particles according to any one of claims 1 to 5, wherein the dispersant is a compound represented by the following formula (1) or a salt thereof.
Z-L- (O-CH ( R) CH 2) n -X (1)
(In the formula, Z represents P (═O) (OH) 2 — or P (═O) (OH) 2 —O—, L represents a single bond or a linking group, and R represents a hydrogen atom or —CH. 3 represents X, —OCH 3 or —OH, and n represents an integer of 2 to 20.
Ｚ−Ｌ−（Ｏ−ＣＨ（Ｒ）ＣＨ2）n−X （１）
（式中、Ｚは、Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）2−又はＰ（＝Ｏ）（ＯＨ）2−Ｏ−を示し、Ｌは単結合又は連結基を示し、Ｒは水素原子又は−ＣＨ3を示し、Ｘは−ＯＣＨ3又は−ＯＨを示し、ｎは２から２０の整数を示す） The compound or its salt represented by following formula (1).
Z-L- (O-CH ( R) CH 2) n -X (1)
(In the formula, Z represents P (═O) (OH) 2 — or P (═O) (OH) 2 —O—, L represents a single bond or a linking group, and R represents a hydrogen atom or —CH. 3 represents X, —OCH 3 or —OH, and n represents an integer of 2 to 20.
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