JP2009149593A - 埋包微粒子とその調製方法、および用途 - Google Patents
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Abstract
【課題】感熱性ゲルによって埋包された金ナノロッドの光吸収特性を損なうことなく効果的に利用した埋包微粒子とその調製方法を提供する。
【解決手段】金ナノロッドを表面処理して液中に分散させ、この微粒子表面にシリカ層を形成した後に感熱性ゲルを反応させて感熱性ゲル層を形成し、次いで、上記シリカ層を溶解除去することによって、単数の金ナノロッドが個々に感熱性ゲルによって埋包された微粒子を形成する埋包微粒子の調製方法、およびその埋包微粒子、この埋包微粒子を含有する組成物およびその用途。
【選択図】図４
【解決手段】金ナノロッドを表面処理して液中に分散させ、この微粒子表面にシリカ層を形成した後に感熱性ゲルを反応させて感熱性ゲル層を形成し、次いで、上記シリカ層を溶解除去することによって、単数の金ナノロッドが個々に感熱性ゲルによって埋包された微粒子を形成する埋包微粒子の調製方法、およびその埋包微粒子、この埋包微粒子を含有する組成物およびその用途。
【選択図】図４
Description
本発明は、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）を原料とする感熱性ゲルで単数のロッド形状の金微粒子（金ナノロッドと云う）を埋包した埋包微粒子とその調製方法、および用途に関する。
本発明は、より具体的には、単数の金ナノロッドが感熱性ゲルによって埋包された埋包微粒子、その調製方法、その微粒子を含有する組成物、およびその用途に関する。本発明は特に金ナノロッドの特定波長吸収機能で吸収した光を熱に変換し、感熱性ゲルの体積変化を促進することにより、感熱性ゲル中に保持していた薬物が放出される機能を利用した薬物送達システム(ＤＤＳ)用薬物保持体として有用である。
溶媒中に分散した金属微粒子に光を照射すると局在表面プラズモン共鳴（Localized surface Plasmon resonance：ＬＰＲ）と呼ばれる共鳴吸収現象が生じる。この吸収現象は金属の種類と形状、そして溶媒の屈折率によって吸収波長が決定される。例えば、球状の金微粒子が水に分散した場合は５３０nm付近に吸収域を持ち、金微粒子の形状を短軸１０ｎｍ程度のロッド状（金ナノロッド）にすると、ロッドの短軸に起因する５３０nm付近の吸収の他に、ロッドの長軸に起因する長波長側の吸収を有することが知られている（非特許文献１）。これらの金属微粒子分散液は、低分子化合物や高分子化合物を保護剤として金属微粒子表面に吸着ないし結合させることによって、金属微粒子が凝集することなく安定に溶媒に分散させることができる。
金ナノロッドはアスペクト比が１より大きいロッド状の金微粒子であり、カチオン性界面活性剤である第四級アンモニウム塩のヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）に溶解した水中で合成され、ＣＴＡＢ水溶液中の金イオンを化学還元、電気還元、光還元などによって合成することが可能であり、合成した金微粒子はＣＴＡＢの保護作用により水中で安定分散している（特許文献１、２、３、４）。
近年、金微粒子のＬＰＲと感熱性ゲルを組み合わせた光熱変換技術を利用した研究が進められている。例えば、金微粒子／感熱性ゲルに薬物を保持させた系で、金微粒子のＬＰＲで特定波長を吸収し、感熱性ゲルに熱を伝達し、感熱性ゲルの体積変化を促進させて薬物を放出するシステムが検討されてきており、薬物を生体内へ投与するためのＤＤＳ（ドラッグデリバリーシステム）用担持素子として利用できる可能性がある（非特許文献２、３、４、５、特許文献５）。
特に、波長８００nm〜１２００nmの近赤外線は水の吸収による影響が少なく（Water Window）、生体にも安全な波長域であり、かつ、金微粒子のＬＰＲが存在するため、光−熱変換システムを構築するのに適した波長域である。また感熱性ゲルとしては、ＮＩＰＡＭの重合体が使用されており、３２℃前後に下限臨界共溶温度（ＬＣＳＴ）を有しており、ＬＣＳＴ以下では水に溶解するが、ＬＣＳＴ以上では水にほとんど溶解しなくなる特性を有している。
非特許文献２と特許文献５の方法によれば、Ａｕ2Ｓ／Ａｕのコア／シェル構造で近赤外線を吸収する粒子が構成されており、シェルの金膜厚でＬＰＲの波長位置が設定可能である。例えば、コア直径３７nm／シェル金膜厚４nmの場合、１０５０nmを中心とするプラズモン吸収が観察され、粒子表面にチオールを吸着しそれ以上の金析出を抑えることでシェルの膜厚は調整可能である。このコア／シェル微粒子は感熱性ゲルで埋包することが可能であり、ＮＩＰＡＭとアクリルアミド（ＡＡｍ）の共重合体にN，N'−メチレンビスアクリルアミド（ＢＩＳ）を架橋剤として得られた感熱性ゲル中に複数のＡｕ2Ｓ／Ａｕのコア／シェル粒子が埋包された形態が得られている。
Ａｕ2Ｓ／Ａｕ粒子を埋包した感熱性ゲルは、Ａｕ2Ｓ／Ａｕを埋包しない感熱性ゲル（ブランク）と比較して、温度をかけた場合ではゲルの体積変化に大きな差はない。しかし、１０６４nmの近赤外線を照射した場合のゲル体積変化は大きく差が生じ、Ａｕ2Ｓ／Ａｕ粒子を含有する感熱性ゲルは体積変化が速く、かつ大きい。薬物に見立てたメチレンブルーを感熱性ゲルに含有させ、１０６４nmの近赤外線を照射した場合、Ａｕ2Ｓ／Ａｕ粒子を含有する感熱性ゲルの方が感熱性ゲルの体積変化が大きいため、メチレンブルーの放出量も多いことが確認されている。これは、Ａｕ2Ｓ／Ａｕ粒子の１０５０nm付近のプラズモン吸収が近赤外線を吸収して光を熱に変換したため、感熱性ゲルの温度が上昇し、ＬＣＳＴを境に水への溶解性が変化し、ゲル体積の収縮（水の排出）が起こり、保持していたメチレンブルーを放出したことを意味している。
非特許文献３と特許文献５の方法は、７１５nm〜９４０nmに吸収を有するシリカ／Ａｕで構成されるコア／シェル粒子が赤外線を吸収する粒子として使用されており、ＮＩＰＡＭとＡＡｍの共重合体にＢＩＳを架橋剤として得られた感熱性ゲル中に複数のコア／シェル粒子が埋包された形態である。上記Ａｕ2Ｓ／Ａｕ粒子を埋包した場合と同様に、シリカ／Ａｕ粒子を埋包する感熱性ゲルの方が、８３２nmの近赤外線を照射した場合、大きな体積収縮が観察されている。
非特許文献４の方法は、ＣＴＡＢとベンジルジメチルヘキサデシルアンモニウムクロリド（ＢＤＡＣ）を使用して、多段階の化学還元で合成された金ナノロッドであって（非特許文献６）、アスペクト比２〜６で６５０nm〜９５０nmにプラズモン吸収を有する金ナノロッドを使用している。合成した感熱性ゲル（ＮＩＰＡＭとＡＡｍの共重合体）はマイナスの電荷を有しており、プラスの電荷を有する金ナノロッドは感熱性ゲルの細孔中で吸着される。上記の非特許文献２、３、特許文献５と同様に、近赤外線を感熱性ゲルに照射した場合、金ナノロッドを含有する感熱性ゲルの方が大きな体積変化を示している。
非特許文献５の方法は、ＣＴＡＢを用いて化学的還元と光還元を組み合わせて合成された金ナノロッドで（非特許文献７、８、特許文献２）、アスペクト比５．９で９２０nmにプラズモン吸収を有する金ナノロッドを使用している。α−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコール（重量平均分子量５７００）を表面修飾した金ナノロッドをＮＩＰＡＭとＢＩＳの共重合の際に添加することによって、ＮＩＰＡＭとＢＩＳの共重合体に複数の金ナノロッドが埋包された形態を形成している。
α−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコールは、開始剤である硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）を添加した際の金ナノロッドの凝集を防ぐ機能がある。近赤外線を感熱性ゲルに照射した場合、照射強度と金ナノロッドの含有量の違いで感熱性ゲルの体積変化に差があり、顕著な体積変化を起こす近赤外線の照射強度と金ナノロッド含有量を確認している。さらに、近赤外線を照射した部位におけるゲル体積の収縮と（元の体積に戻ろうとする）緩和の挙動を、ゲル中に保持させた蛍光物質を用いて確認している。
S-S.Chang,S-S.Changetal,Langmuir,15,p701(1999)
S.R.Sershen,S.L.Westcott,N.J.Halas,J.L.West,J.Biomed.Mater.Res.,51,p293(2000)
S.R.Sershen,S.L.Westcott,J.L.West,N.J.Halas,Appl.Phys.B,73,p379(2001)
I.Gorelikov,L.M.Field,E.Kumacheva,J.Am.Chem.Soc.126,p15938(2004)
A.Shiotani,T.Mori,T.Niidome,Y.Niidome,Y.Katayama,Langmuir,23,p4012(2007)
B.Nikiibakht,M.A.El-Sayed,Chem.Mater.,15,p1957(2003)
Y.Niidome,H.Kawasaki,S.Yamada,S.Chem.Commun,18,p2376(2003)
H.Takahashi,Y.Niidome,T.Niidome,K.Kaneko,H.Kawasaki,S.Yamada,Langmuir,22,p2(2006)
特開２００４−２９２６２７号公報
特開２００５−９７７１８号公報
特開２００６−１６９５４４号公報
特開２００６−１１８０３６号公報
特表２００３−５０４４２１号公報
非特許文献２、３と特許文献５の金微粒子は球状金微粒子の表面に金を被覆し、プラズモン吸収波長を調整しているが、吸収波長は金ナノロッドの吸収波長域と比較してブロードであり、選択的波長を光照射（例えば、レーザーの照射）した際に金微粒子で効率のよい光−熱変換が得られない。また、非特許文献４、５の金微粒子は、金ナノロッドが感熱性ゲルで埋包されているが、複数の金ナノロッドが感熱性ゲル中に埋包されたマクロな形態である。このため、単独の微粒子としての効果が得られない。例えば、ＤＤＳ用薬物保持体として、生体内の特定細胞中への導入を目的とした場合、細胞中に取り込まれるためには感熱性ゲルで埋包された微粒子も微細な粒子径である必要がある。
本発明は、従来技術の上記課題を解決したものであり、単数のロッド形状の金微粒子（金ナノロッドと云う）を感熱性ゲルで埋包した埋包微粒子とその調製方法および用途を提供する。本発明の埋包微粒子は、金ナノロッドの光吸収による効率の良い光−熱変換性を有しており、感熱性ゲルの大きな体積変化を促して、感熱性ゲルに保持されている物資を効果的に放出できる利点を有している。
さらに本発明の埋包微粒子は、感熱性ゲルが温度により親水性と疎水性に変化するため、媒体中で埋包微粒子を分散した状態から凝集状態に変化させることが可能である。本発明はこの状態変化を利用した薬物送達システム用薬物保持体を提供する。
本発明は、上記課題を解決した以下[１]〜[７]に示す埋包微粒子に関する。
〔１〕単数のロッド形状の金微粒子が個々に感熱性ゲルで埋包されていることを特徴とする埋包微粒子。
〔２〕ロッド形状の金微粒子の長軸長さが４００nm未満であって、アスペクト比が１より大きい上記[１]に記載する埋包微粒子。
〔３〕プラズモン吸収の最大吸収波長が波長７００〜２０００ｎｍである上記[２]に記載する埋包微粒子。
〔４〕金微粒子が吸収した光の熱変換によって感熱性ゲルが熱収縮する上記[１]〜上記[３]に記載する埋包微粒子。
〔５〕感熱性ゲルが、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）とN，N'−メチレンビスアクリルアミド（ＢＩＳ）の共重合体であることを特徴とする上記[１]〜上記[４]に記載する埋包微粒子。
〔６〕１種以上の薬物、核酸、蛍光体、染料、顔料、生体マーカー、造影剤、マイクロカプセル、金属微粒子、金属酸化物微粒子が感熱性ゲルの中に保持される上記[１]〜上記[５]に記載する埋包微粒子。
〔７〕感熱性ゲルに保持されている物質が該感熱性ゲルの体積変化によって感熱性ゲルから放出される上記[６]に記載する埋包微粒子。
〔１〕単数のロッド形状の金微粒子が個々に感熱性ゲルで埋包されていることを特徴とする埋包微粒子。
〔２〕ロッド形状の金微粒子の長軸長さが４００nm未満であって、アスペクト比が１より大きい上記[１]に記載する埋包微粒子。
〔３〕プラズモン吸収の最大吸収波長が波長７００〜２０００ｎｍである上記[２]に記載する埋包微粒子。
〔４〕金微粒子が吸収した光の熱変換によって感熱性ゲルが熱収縮する上記[１]〜上記[３]に記載する埋包微粒子。
〔５〕感熱性ゲルが、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）とN，N'−メチレンビスアクリルアミド（ＢＩＳ）の共重合体であることを特徴とする上記[１]〜上記[４]に記載する埋包微粒子。
〔６〕１種以上の薬物、核酸、蛍光体、染料、顔料、生体マーカー、造影剤、マイクロカプセル、金属微粒子、金属酸化物微粒子が感熱性ゲルの中に保持される上記[１]〜上記[５]に記載する埋包微粒子。
〔７〕感熱性ゲルに保持されている物質が該感熱性ゲルの体積変化によって感熱性ゲルから放出される上記[６]に記載する埋包微粒子。
さらに本発明は、以下[８]〜[１４]に示す構成を有する埋包微粒子の調製法に関する。
〔８〕ロッド形状の金微粒子を表面処理して液中に分散させ、この微粒子表面にシリカ層を形成した後に感熱性ゲルを反応させて感熱性ゲル層を形成し、次いで、上記シリカ層を溶解除去することによって、単数の金ナノロッドが個々に感熱性ゲルによって埋包された微粒子を形成する上記[１]〜上記[５]の埋包微粒子の調製方法。
〔９〕次式[Ｉ]で示される４級アンモニウム塩が吸着したロッド形状の金微粒子に、重量平均分子量１０００以上のα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコールを表面修飾する上記[８]に記載の埋包微粒子の調製方法。
ＣＨ3(ＣＨ2)nＮ+(ＣＨ3)3Ｂｒ- （ｎは１〜１５の整数） …[Ｉ]
〔１０〕α−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコールによって表面処理した微粒子に、テトラエチルオルトシリケートを反応させて微粒子表面にシリカ層を形成し、ロッド形状の金微粒子をコアとし、シリカ層をシェルとするコア／シェル微粒子を形成する上記[９]に記載の埋包微粒子の調製方法。
〔１１〕上記コア／シェル微粒子を、（メタ）アクリロイル基を有するシランカップリング剤によって表面処理する上記[１０]に記載の埋包微粒子の調製方法。
〔１２〕シランカップリング剤が３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランである上記[１１]に記載の埋包微粒子の調製方法。
〔１３〕シランカップリング剤で処理されたコア／シェル微粒子に、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）の存在下でＮ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）およびN，N'−メチレンビスアクリルアミド（ＢＩＳ）の共重合体からなる感熱性ゲルを反応させて、表面に感熱性ゲル層を形成する上記[１１]または上記[１２]に記載の埋包微粒子の調製方法。
〔１４〕感熱性ゲル層を形成した微粒子のシリカ層をフッ化水素酸で除去することによって、金微粒子が感熱性ゲルによって埋包された状態を形成する請求項８〜１３の何れかに記載の埋包微粒子の調製方法。
〔８〕ロッド形状の金微粒子を表面処理して液中に分散させ、この微粒子表面にシリカ層を形成した後に感熱性ゲルを反応させて感熱性ゲル層を形成し、次いで、上記シリカ層を溶解除去することによって、単数の金ナノロッドが個々に感熱性ゲルによって埋包された微粒子を形成する上記[１]〜上記[５]の埋包微粒子の調製方法。
〔９〕次式[Ｉ]で示される４級アンモニウム塩が吸着したロッド形状の金微粒子に、重量平均分子量１０００以上のα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコールを表面修飾する上記[８]に記載の埋包微粒子の調製方法。
ＣＨ3(ＣＨ2)nＮ+(ＣＨ3)3Ｂｒ- （ｎは１〜１５の整数） …[Ｉ]
〔１０〕α−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコールによって表面処理した微粒子に、テトラエチルオルトシリケートを反応させて微粒子表面にシリカ層を形成し、ロッド形状の金微粒子をコアとし、シリカ層をシェルとするコア／シェル微粒子を形成する上記[９]に記載の埋包微粒子の調製方法。
〔１１〕上記コア／シェル微粒子を、（メタ）アクリロイル基を有するシランカップリング剤によって表面処理する上記[１０]に記載の埋包微粒子の調製方法。
〔１２〕シランカップリング剤が３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランである上記[１１]に記載の埋包微粒子の調製方法。
〔１３〕シランカップリング剤で処理されたコア／シェル微粒子に、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）の存在下でＮ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）およびN，N'−メチレンビスアクリルアミド（ＢＩＳ）の共重合体からなる感熱性ゲルを反応させて、表面に感熱性ゲル層を形成する上記[１１]または上記[１２]に記載の埋包微粒子の調製方法。
〔１４〕感熱性ゲル層を形成した微粒子のシリカ層をフッ化水素酸で除去することによって、金微粒子が感熱性ゲルによって埋包された状態を形成する請求項８〜１３の何れかに記載の埋包微粒子の調製方法。
さらに本発明は、以下[１５]〜[１８]に示す構成を有する埋包微粒子の用途に関する。
〔１５〕上記[１]〜上記[７]の何れかに記載する埋包微粒子、または上記[８]〜上記[１４]の何れかの方法によって調製された埋包微粒子が水に分散している組成物。
〔１６〕上記[１５]に記載する組成物を乾燥させた乾燥体。
〔１７〕上記[１]〜上記[７]の何れかに記載する埋包微粒子、または上記[８]〜上記[１４]の何れかの方法によって調製された埋包微粒子を用いた薬物送達システム(ＤＤＳ)用薬物保持体、光アクチュエーター。
〔１８〕埋包微粒子に光を照射し、該埋包微粒子を生体内の特定部位に蓄積させる上記[１７]に記載する薬物送達システム(ＤＤＳ)用薬物保持体。
〔１５〕上記[１]〜上記[７]の何れかに記載する埋包微粒子、または上記[８]〜上記[１４]の何れかの方法によって調製された埋包微粒子が水に分散している組成物。
〔１６〕上記[１５]に記載する組成物を乾燥させた乾燥体。
〔１７〕上記[１]〜上記[７]の何れかに記載する埋包微粒子、または上記[８]〜上記[１４]の何れかの方法によって調製された埋包微粒子を用いた薬物送達システム(ＤＤＳ)用薬物保持体、光アクチュエーター。
〔１８〕埋包微粒子に光を照射し、該埋包微粒子を生体内の特定部位に蓄積させる上記[１７]に記載する薬物送達システム(ＤＤＳ)用薬物保持体。
本発明の調製方法によれば、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）を原料とする感熱性ゲル層を個々の金ナノロッド表面に形成した埋包微粒子を製造することができる。本発明の埋包微粒子は、金ナノロッドが個々に感熱性ゲルによって埋包されているので、金ナノロッドの特定波長吸収機能を十分に利用することができ、金ナノロッドが吸収した光を熱に変換し、感熱性ゲルの体積変化を促進することによって、感熱性ゲル中に保持した物質（薬物等）を効果的に放出させることができる。従って、本発明の埋包微粒子は上記機能を利用した薬物送達システム(ＤＤＳ)用薬物保持体として有用である。
以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。なお、濃度の％は特に示さない限り質量％である。
本発明の微粒子は、単数のロッド形状の金微粒子が、感熱性ゲルで埋包されていることを特徴とする埋包微粒子である。本発明の埋包微粒子は、ロッド形状の金微粒子を表面処理して液中に分散させ、この微粒子表面にシリカ層を形成した後に感熱性ゲルを反応させて感熱性ゲル層を形成し、次いで、上記シリカ層を溶解除去することによって、単数の金ナノロッドが個々に感熱性ゲルによって埋包された微粒子を製造することができる。
本発明に係る埋包微粒子は、具体的には、ＣＴＡＢの吸着した金ナノロッドをα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコールによって表面処理し、さらにテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）アルコール溶液を添加して、金ナノロッドをコアとしてシリカをシェルとするコア／シェル微粒子を調製し、そのシリカ層表面にシランカップリング剤を吸着させた微粒子にし、この微粒子表面にドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）の存在下でＮＩＰＡＭ、ＢＩＳを共重合反応させて微粒子表面に感熱性ゲル層を形成し、さらに、フッ化水素酸によって上記シリカ層を除去することによって製造することができる。
本発明で使用する金微粒子は、長軸の長さが４００nm未満であって、アスペクト比が１より大きいロッド形状の金微粒子であり、具体的には、プラズモン吸収の最大吸収波長が波長７００〜２０００nmである金ナノロッドが用いられる。
〔金ナノロッドの調製〕
金ナノロッドは次式[Ｉ]で示される第四級アンモニウム塩が溶解した水溶液中で金イ
オンを還元して合成される。具体的には、ｎ＝１５のヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）が合成に使用され、金ナノロッドはＣＴＡＢが分散剤として吸着した状態で水中に安定に分散している。
ＣＨ3(ＣＨ2)nＮ+(ＣＨ3)3Ｂｒ- （ｎは１〜１５の整数） …[Ｉ]
金ナノロッドは次式[Ｉ]で示される第四級アンモニウム塩が溶解した水溶液中で金イ
オンを還元して合成される。具体的には、ｎ＝１５のヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）が合成に使用され、金ナノロッドはＣＴＡＢが分散剤として吸着した状態で水中に安定に分散している。
ＣＨ3(ＣＨ2)nＮ+(ＣＨ3)3Ｂｒ- （ｎは１〜１５の整数） …[Ｉ]
本発明の処理方法において、金ナノロッド水分散液は、水中に存在する余剰の界面活性剤ＣＴＡＢを除去して使用する。具体的には、金ナノロッド水分散液を遠心分離して金ナノロッドを遠沈管の底に沈降させ、ＣＴＡＢを含む上澄みを除去する。沈降した金ナノロッドは水を添加して再分散させる。この操作を１〜３回繰り返すことで、余剰なＣＴＡＢを除去することが可能である。なお、ＣＴＡＢを過剰に除去すると金ナノロッドが凝集して水に再分散しなくなる。
余剰のＣＴＡＢを除去した金ナノロッド水分散液に、重量平均分子量１０００以上、好ましくは重量平均分子量２００００のα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコール（ＰＥＧ２００００−ＳＨ）を添加して攪拌すると、ＰＥＧ２００００−ＳＨは末端のチオール基で金ナノロッド表面に吸着し、ＰＥＧ２００００−ＳＨで表面修飾された金ナノロッドが得られる。この表面処理された金ナノロッドは、アルコール（エタノールなど）に分散することができる。ＰＥＧ２００００−ＳＨの重量平均分子量が１０００より小さいとアルコール中の分散安定性が悪くなる。
ＰＥＧ２００００−ＳＨの添加量は、分散液中で、金濃度１mMに対して、０.０１〜１mMになる濃度範囲がよく、好ましくは０.１〜０.５mMの範囲が良い。ＰＥＧ２００００−ＳＨの濃度が０.０１mMより低いとアルコール中での分散が不安定となりアルコール中に安定分散させることができない。一方、ＰＥＧ２００００−ＳＨの濃度が１mMより高いと金ナノロッドに吸着しない余剰分が発生し、コスト的に不利である。なお、ＰＥＧ２００００−ＳＨによって表面修飾しない金ナノロッドを用いてエタノール分散液を調製した場合、分散剤であるＣＴＡＢがエタノールに溶解するため、金ナノロッドが凝集する。
〔シリカ層の形成〕
ＰＥＧ２００００−ＳＨで表面修飾した金ナノロッドの水分散液に、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を溶解したエタノールを添加し、攪拌すると、金ナノロッド表面にシリカ層が形成され、金ナノロッドをコアとし、シリカ層をシェルとするコア／シェル微粒子を得ることができる。このとき、アンモニアを触媒として０.１％程度添加するとよい。
ＰＥＧ２００００−ＳＨで表面修飾した金ナノロッドの水分散液に、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を溶解したエタノールを添加し、攪拌すると、金ナノロッド表面にシリカ層が形成され、金ナノロッドをコアとし、シリカ層をシェルとするコア／シェル微粒子を得ることができる。このとき、アンモニアを触媒として０.１％程度添加するとよい。
ＴＥＯＳの添加量は、金濃度１mMに対して、０.５〜５０mMの濃度範囲がよく、好ましくは、１〜１０mMである。ＴＥＯＳの濃度が０.５mMより低いと金ナノロッド表面にシリカ被覆を十分に形成することができない。一方、ＴＥＯＳの濃度が５０mMより高いと金ナノロッド表面のシリカ被覆量が多くなり、粒子径が大きくなって分散安定性が低下し、沈降物を生じるので好ましくない。またコスト的にも不利である。
シリカ層のシェルを形成することにより、後のシランカップリング剤による表面処理工程におけるコア／シェル微粒子の分散安定性が維持される。また、シリカ層のシェルで被覆されることによって金ナノロッドの耐熱性が向上し、室温よりも高い温度（例えば、７０℃）の溶液中にこのコア／シェル微粒子を分散した場合でも、金ナノロッドの形状変化（アスペクト比が小さくなる）を低減することが可能となる。
〔下地処理〕
上記シリカ層を形成した微粒子（金ナノロッドコア／シリカシェル微粒子）のエタノール分散液に、シランカップリング剤を添加して該微粒子の表面を処理することによって、この表面に感熱性ゲル層を形成する下地処理を行う。シランカップリング剤は一分子中に官能基と加水分解基を有しており、無機物と有機物を結合させることができる。具体的には、金ナノロッド／シリカ微粒子のエタノール分散液に、シランカップリング剤を添加し、攪拌すると、シランカップリング剤が加水分解して生じたシラノール基と金ナノロッド／シリカ層微粒子表面のシラノール基どうしが脱水縮合し、シランカップリング剤の官能基を金ナノロッド／シリカ層微粒子の表面に導入することができる。
上記シリカ層を形成した微粒子（金ナノロッドコア／シリカシェル微粒子）のエタノール分散液に、シランカップリング剤を添加して該微粒子の表面を処理することによって、この表面に感熱性ゲル層を形成する下地処理を行う。シランカップリング剤は一分子中に官能基と加水分解基を有しており、無機物と有機物を結合させることができる。具体的には、金ナノロッド／シリカ微粒子のエタノール分散液に、シランカップリング剤を添加し、攪拌すると、シランカップリング剤が加水分解して生じたシラノール基と金ナノロッド／シリカ層微粒子表面のシラノール基どうしが脱水縮合し、シランカップリング剤の官能基を金ナノロッド／シリカ層微粒子の表面に導入することができる。
シランカップリング剤としては、官能基に（メタ）アクリロイル基を有するものを適宜選択すればよく、具体的には、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）が挙げられる。ＭＰＳの添加量は、金濃度１mMに対して、１〜５０mMの濃度範囲がよく、好ましくは５〜１５mMの範囲が良い。ＭＰＳの濃度が１mMより低いと金ナノロッド／シリカ層微粒子を十分に表面処理することができない。一方、ＭＰＳの濃度が５０ｍＭより高いとコスト的に不利である。
〔感熱性ゲル層の形成〕
シランカップリング剤を添加して表面処理した上記微粒子の水分散液に、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）とN，N'−メチレンビスアクリルアミド（ＢＩＳ）を添加し、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）の存在下で沈殿重合を行うと、上記微粒子の表面にＮＩＰＡＭ−ＢＩＳ共重合体からなる感熱性ゲル層が形成される。この重合反応は感熱性ゲルの下限臨界共溶温度（ＬＣＳＴ）以上の温度（７０℃）で行うため、水中の感熱性ゲルは疎水性となり疎水性相互作用によって凝集が発生する可能性があるが、ＳＤＳを添加することによって、ＳＤＳが疎水性の感熱性ゲル表面に吸着して親水性を付与し、水中での凝集発生を防いでいる。
シランカップリング剤を添加して表面処理した上記微粒子の水分散液に、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）とN，N'−メチレンビスアクリルアミド（ＢＩＳ）を添加し、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）の存在下で沈殿重合を行うと、上記微粒子の表面にＮＩＰＡＭ−ＢＩＳ共重合体からなる感熱性ゲル層が形成される。この重合反応は感熱性ゲルの下限臨界共溶温度（ＬＣＳＴ）以上の温度（７０℃）で行うため、水中の感熱性ゲルは疎水性となり疎水性相互作用によって凝集が発生する可能性があるが、ＳＤＳを添加することによって、ＳＤＳが疎水性の感熱性ゲル表面に吸着して親水性を付与し、水中での凝集発生を防いでいる。
ＮＩＰＡＭの添加量は、水分散液中で、金濃度１mMに対して、１〜５００mMの濃度範囲がよく、好ましくは、３０〜１６０mMである。ＢＩＳの添加量は、添加したＮＩＰＡＭ量の５〜１０％程度がよい。ＮＩＰＡＭの濃度が１mMより低いと金ナノロッド／シリカ微粒子を十分に埋包することができない。一方、ＮＩＰＡＭの濃度が５００mMより高いとコスト的に不利である。
ＳＤＳの添加量は、水分散液中で、金濃度１mMに対して、０.２〜２０mMの濃度範囲がよく、好ましくは、０.５〜５mMである。ＳＤＳの濃度が０.２mMより低いと感熱性ゲルの凝集を十分に防ぐことができない。一方、ＳＤＳの濃度が２０mMより高いとコスト的に不利である。
〔シリカ層の除去〕
上記感熱性ゲル（ＮＩＰＡＭ−ＢＩＳ共重合体）で埋包した微粒子は、この分散液にフッ化水素酸(ＨＦ)を添加し、シリカ層(シリカと下地のシランカップリング剤)をフッ化水素酸によって溶解除去することができる。例えば、感熱性ゲルで埋包した微粒子の分散液にＨＦを添加して適度な時間攪拌すると、ＨＦが感熱性ゲル層からシリカ層に浸透してシリカおよびＭＰＳが溶解除去され、ＰＥＧ２００００−ＳＨなどで表面処理された金ナノロッドが感熱性ゲルによって直接に埋包された金ナノロッド／感熱性ゲル微粒子（ＮＲｓ−ＮＩＰＡＭ）になり、該微粒子が分散した液が得られる。未反応のモノマーや溶解したシリカおよびＭＰＳは透析操作などで除去すればよい。
上記感熱性ゲル（ＮＩＰＡＭ−ＢＩＳ共重合体）で埋包した微粒子は、この分散液にフッ化水素酸(ＨＦ)を添加し、シリカ層(シリカと下地のシランカップリング剤)をフッ化水素酸によって溶解除去することができる。例えば、感熱性ゲルで埋包した微粒子の分散液にＨＦを添加して適度な時間攪拌すると、ＨＦが感熱性ゲル層からシリカ層に浸透してシリカおよびＭＰＳが溶解除去され、ＰＥＧ２００００−ＳＨなどで表面処理された金ナノロッドが感熱性ゲルによって直接に埋包された金ナノロッド／感熱性ゲル微粒子（ＮＲｓ−ＮＩＰＡＭ）になり、該微粒子が分散した液が得られる。未反応のモノマーや溶解したシリカおよびＭＰＳは透析操作などで除去すればよい。
ＨＦの添加量は、水分散液中で、金濃度１mMに対して、０.１〜１０Mの濃度範囲がよく、好ましくは０.５〜２Mの範囲が良い。ＨＦの濃度が０.１Mより低いと十分にシリカ層を除去することができない。一方、ＨＦの濃度が１０Mより高いとコスト的に不利である。
金ナノロッドを埋包する感熱性ゲルは、３２℃付近に下限臨界共溶温度（ＬＣＳＴ）を有している。金ナノロッドがＬＰＲ（局在表面プラズモン共鳴）で特性波長の光を吸収すると光は熱に変換され、熱が感熱性ゲルに伝達される。感熱性ゲルの温度が上昇すると、ＬＣＳＴ付近を境に体積の収縮が起こる。これは、ＬＣＳＴ以下では水に溶解するが、ＬＣＳＴ以上では水にほとんど溶解しなくなる感熱性ゲルの特性のためである。この光−熱変換による体積変化の現象を利用したシステムが設計可能である。
感熱性ゲルはＬＣＳＴを境に親水性と疎水性に物性が変化する。具体的には、感熱性ゲルはＬＣＳＴ以下では親水性を有するので水に溶解し、一方、ＬＣＳＴ以上では疎水性を有するので水にほとんど溶解しない。このため、感熱性ゲルで埋包された微粒子は、感熱性ゲルの物性変化により分散媒体中で分散状態や凝集状態に変化する。例えば、ＬＣＳＴ以下の水中に分散している感熱性ゲルで埋包された金ナノロッドが光を吸収し熱に変換すると、感熱性ゲルはＬＣＳＴ以上となり疎水性に変化し、水中で埋包微粒子どうしが凝集する。
本発明の金ナノロッドが感熱性ゲルで埋包された微粒子は、微粒子を水中に分散させた水分散液の形態、フリーズドライで脱水・乾燥した乾燥体の形態、乾燥体に水を添加し微粒子を水中に再分散させた水分散液の形態など、用途に応じて形態を適宜選択することができる。乾燥体の形態は長期保存が可能である。
金ナノロッドを埋包する感熱性ゲルの中に、薬物、蛍光体、染料、顔料、生体マーカー、造影剤、マイクロカプセル、金属微粒子、金属酸化物微粒子などの１種以上を保持させることができる。これらの保持物質は感熱性ゲルの体積収縮を利用して放出させることができ、その機能を得ることを目的とした物質を１種以上保持させ機能性微粒子を形成することができる。
上記物質の感熱性ゲルへの取り込み方法は、フリーズドライ（冷凍乾燥法）で処理した埋包微粒子の乾燥体を、保持物質を溶解または分散した水に浸漬するとよく、感熱性ゲルが吸水する際に保持物質が感熱性ゲルの細孔内に取り込まれる。
本発明の金ナノロッドが感熱性ゲルに埋包された微粒子は、例えば、感熱性ゲルに薬物を保持させた系で、金ナノロッドのＬＰＲで特定波長を吸収し、感温性ゲルに熱を伝達し、感熱性ゲルの体積変化を促進させて薬物を放出するシステムが設計可能であり、薬物送達システム(ＤＤＳ)用薬物保持体として利用できる。また、光エネルギーを運動エネルギーに変換可能なため、光アクチュエーターとして利用できる。
さらに本発明の金ナノロッドが感熱性ゲルに埋包された微粒子は、感温性ゲルの相転移（親水性と疎水性の転移）によって分散状態や凝集状態に変化するため、光熱変換による微粒子の分散状態変化をコントロールするシステムが設計可能である。
また、上記薬物送達システム(ＤＤＳ)用薬物保持体として利用した場合に、生体外からの光照射により感熱性ゲルの温度を調整し、生体内の特定の部位で埋包微粒子を凝集・蓄積させると同時に薬物を放出させることができるため、標的への薬物投与の効率を高めることが可能である。
以下、本発明を実施例によって具体的に示す。また、比較例を示す。各例において用いた金ナノロッド水分散液は次の手順で準備した。
〔金ナノロッドの調製〕
４００mMのＣＴＡＢ水溶液中で合成された金ナノロッド水分散液１ｍｌ（金濃度１mM、吸収波長９２０nm）を遠沈管に入れ、１４０００rpmで遠心分離して金ナノロッドを遠沈管の底に沈降させ、ＣＴＡＢを含む上澄み液を除去した。沈降した金ナノロッドに水を添加して再分散させ、余剰のＣＴＡＢを除去した金ナノロッド水分散液１mlを得た（ＮＲｓ水分散液、金濃度１mM）。
〔金ナノロッドの調製〕
４００mMのＣＴＡＢ水溶液中で合成された金ナノロッド水分散液１ｍｌ（金濃度１mM、吸収波長９２０nm）を遠沈管に入れ、１４０００rpmで遠心分離して金ナノロッドを遠沈管の底に沈降させ、ＣＴＡＢを含む上澄み液を除去した。沈降した金ナノロッドに水を添加して再分散させ、余剰のＣＴＡＢを除去した金ナノロッド水分散液１mlを得た（ＮＲｓ水分散液、金濃度１mM）。
〔実施例１〕
ＮＲｓ水分散液１mlに、１mMのα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコール（ＰＥＧ２００００−ＳＨ）水溶液２００μｌを添加し、２５℃で２４時間攪拌し、ＰＥＧ２００００−ＳＨの末端のチオール基で金ナノロッドを表面処理した。得られた水分散液中の余剰のＣＴＡＢと未反応のＰＥＧ−２００００−ＳＨは透析と遠心分離操作で除去し、金ナノロッド水分散液０．１mlを得た（ＰＥＧ−ＮＲｓ水分散液、金濃度１０mM）。図１a、図２aにそのＴＥＭ像とスペクトルを示す。
ＮＲｓ水分散液１mlに、１mMのα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコール（ＰＥＧ２００００−ＳＨ）水溶液２００μｌを添加し、２５℃で２４時間攪拌し、ＰＥＧ２００００−ＳＨの末端のチオール基で金ナノロッドを表面処理した。得られた水分散液中の余剰のＣＴＡＢと未反応のＰＥＧ−２００００−ＳＨは透析と遠心分離操作で除去し、金ナノロッド水分散液０．１mlを得た（ＰＥＧ−ＮＲｓ水分散液、金濃度１０mM）。図１a、図２aにそのＴＥＭ像とスペクトルを示す。
〔実施例２〕
実施例１のＰＥＧ−ＮＲｓ水分散液０.１mlに、５０mMのテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）エタノール溶液０.１mlと、触媒として０.０２mlのアンモニア水（アンモニアを５％含有）を添加し、エタノール０.７８ｍｌを加え、２５℃で２４時間攪拌した。ＰＥＧ−ＮＲｓとして分散している金ナノロッドはこの処理によってシリカで被覆され、金ナノロッドをコアとし、シリカ層をシェルとするコア／シェル微粒子が分散したエタノール分散液１mlが得られた（ＮＲｓ／シリカのエタノール分散液、金濃度１mM）。図１b、図２bにそのＴＥＭ像とスペクトルを示す。
実施例１のＰＥＧ−ＮＲｓ水分散液０.１mlに、５０mMのテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）エタノール溶液０.１mlと、触媒として０.０２mlのアンモニア水（アンモニアを５％含有）を添加し、エタノール０.７８ｍｌを加え、２５℃で２４時間攪拌した。ＰＥＧ−ＮＲｓとして分散している金ナノロッドはこの処理によってシリカで被覆され、金ナノロッドをコアとし、シリカ層をシェルとするコア／シェル微粒子が分散したエタノール分散液１mlが得られた（ＮＲｓ／シリカのエタノール分散液、金濃度１mM）。図１b、図２bにそのＴＥＭ像とスペクトルを示す。
〔実施例３〕
実施例２のＮＲｓ／シリカのエタノール分散液１mlに、１００mMの３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）エタノール溶液０.１mlを添加し、２５℃で２４時間攪拌し、ＭＰＳで上記コア／シェル微粒子を表面処理した。得られた分散液中の未反応のＭＰＳを透析と遠心分離操作で除去し、上記コア／シェル微粒子表面をＭＰＳで修飾した表面処理微粒子が分散した水分散液１mlを得た（金ナノロッド／シリカ／ＭＰＳの水分散液、金含有量１mM）。図１c、図２cにそのＴＥＭ像とスペクトルを示す。
実施例２のＮＲｓ／シリカのエタノール分散液１mlに、１００mMの３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）エタノール溶液０.１mlを添加し、２５℃で２４時間攪拌し、ＭＰＳで上記コア／シェル微粒子を表面処理した。得られた分散液中の未反応のＭＰＳを透析と遠心分離操作で除去し、上記コア／シェル微粒子表面をＭＰＳで修飾した表面処理微粒子が分散した水分散液１mlを得た（金ナノロッド／シリカ／ＭＰＳの水分散液、金含有量１mM）。図１c、図２cにそのＴＥＭ像とスペクトルを示す。
〔実施例４〕
実施例３の金ナノロッド／シリカ層／ＭＰＳ微粒子の水分散液１mlに、２０mMのドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）水溶液０.１mlを添加後、１００mMのＮ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）水溶液１mlと、５０mMのN，N'−メチレンビスアクリルアミド（ＢＩＳ）水溶液０.１mlを添加し、よく混合した。この溶液に、開始剤として１０mMの過硫酸カリウム水溶液０.１mlを添加し、７０℃で４時間攪拌すると、ＮＩＰＡＭの重合体がＢＩＳで架橋された共重合体（ＮＩＰＡＭ−ＢＩＳ共重合体：感熱性ゲル）が微粒子表面層を形成し、この感熱性ゲル層を有する微粒子の水分散液２.３mlが得られた（感熱性ゲル層を有する微粒子の水分散液、金含有量１mM）。図１d、図２dにそのＴＥＭ像とスペクトルを示す。
実施例３の金ナノロッド／シリカ層／ＭＰＳ微粒子の水分散液１mlに、２０mMのドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）水溶液０.１mlを添加後、１００mMのＮ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）水溶液１mlと、５０mMのN，N'−メチレンビスアクリルアミド（ＢＩＳ）水溶液０.１mlを添加し、よく混合した。この溶液に、開始剤として１０mMの過硫酸カリウム水溶液０.１mlを添加し、７０℃で４時間攪拌すると、ＮＩＰＡＭの重合体がＢＩＳで架橋された共重合体（ＮＩＰＡＭ−ＢＩＳ共重合体：感熱性ゲル）が微粒子表面層を形成し、この感熱性ゲル層を有する微粒子の水分散液２.３mlが得られた（感熱性ゲル層を有する微粒子の水分散液、金含有量１mM）。図１d、図２dにそのＴＥＭ像とスペクトルを示す。
〔実施例５〕
実施例４の感熱性ゲル層を有する微粒子の水分散液２.３mlに、１Mのフッ化水素酸（ＨＦ）を添加し、２５℃で２４時間攪拌すると、金ナノロッドがＮＩＰＡＭ−ＢＩＳ共重合体（感熱性ゲル）で埋包された微粒子が分散した水分散液が得られた。この分散液について透析操作で未反応モノマーや溶解したシリカ、ＭＰＳを除去し、金ナノロッドが感熱性ゲル（ＮＩＰＡＭ−ＢＩＳ共重合体）で埋包された微粒子（ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓ）が分散した水分散液１mlを得た（金含有量１mM）。この水分散液は８５０nmに吸収ピークがあり、処理前の吸収ピーク９２０nmとほぼ一致しており、感熱性ゲルで埋包する処理工程で金ナノロッドの凝集が起こらなかったことが確認された。図１e、図２eにそのＴＥＭ像とスペクトルを示す。
実施例４の感熱性ゲル層を有する微粒子の水分散液２.３mlに、１Mのフッ化水素酸（ＨＦ）を添加し、２５℃で２４時間攪拌すると、金ナノロッドがＮＩＰＡＭ−ＢＩＳ共重合体（感熱性ゲル）で埋包された微粒子が分散した水分散液が得られた。この分散液について透析操作で未反応モノマーや溶解したシリカ、ＭＰＳを除去し、金ナノロッドが感熱性ゲル（ＮＩＰＡＭ−ＢＩＳ共重合体）で埋包された微粒子（ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓ）が分散した水分散液１mlを得た（金含有量１mM）。この水分散液は８５０nmに吸収ピークがあり、処理前の吸収ピーク９２０nmとほぼ一致しており、感熱性ゲルで埋包する処理工程で金ナノロッドの凝集が起こらなかったことが確認された。図１e、図２eにそのＴＥＭ像とスペクトルを示す。
〔実施例６〕
実施例５で得られたＮＩＰＡＭ−ＮＲｓ水分散液をフリーズドライ（冷凍乾燥法）で処理して乾燥体を得た。この乾燥体は水に浸漬すると感熱性ゲルが吸水し、ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓは水に再分散させることが可能であった。図１f、図２fにそのＴＥＭ像とスペクトルを示す。
実施例５で得られたＮＩＰＡＭ−ＮＲｓ水分散液をフリーズドライ（冷凍乾燥法）で処理して乾燥体を得た。この乾燥体は水に浸漬すると感熱性ゲルが吸水し、ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓは水に再分散させることが可能であった。図１f、図２fにそのＴＥＭ像とスペクトルを示す。
〔実施例７〕
実施例５で得られたＮＩＰＡＭ−ＮＲｓ水分散液１mlをプラスチック製セルに入れ、近赤外線レーザー（CW、半導体レーザー、８０７nm）を照射した（０.５W、０.８W、１.０W）。各タイムコースにおいて、粒径分布を測定した結果、照射後直後から、いずれのレーザー強度においても、粒径の減少が認められ、その減少度はレーザー強度に依存していた（図３）。また、レーザーを５分おきにオン・オフさせて、粒径を測定した結果、レーザー照射されると粒子が小さくなり、レーザーを切ると再び元の大きさに戻った。そして、この変化は繰り返し観察され、可逆的であった（図４）。
実施例５で得られたＮＩＰＡＭ−ＮＲｓ水分散液１mlをプラスチック製セルに入れ、近赤外線レーザー（CW、半導体レーザー、８０７nm）を照射した（０.５W、０.８W、１.０W）。各タイムコースにおいて、粒径分布を測定した結果、照射後直後から、いずれのレーザー強度においても、粒径の減少が認められ、その減少度はレーザー強度に依存していた（図３）。また、レーザーを５分おきにオン・オフさせて、粒径を測定した結果、レーザー照射されると粒子が小さくなり、レーザーを切ると再び元の大きさに戻った。そして、この変化は繰り返し観察され、可逆的であった（図４）。
〔実施例８〕
実施例６で得られた乾燥体を３０℃で９０日間保存した。保存後、水に浸漬すると感熱性樹脂が吸水し、ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓは水に再分散させることが可能であった。
実施例６で得られた乾燥体を３０℃で９０日間保存した。保存後、水に浸漬すると感熱性樹脂が吸水し、ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓは水に再分散させることが可能であった。
〔実施例９〕
実施例６で得られた乾燥体を、ローダミンでラベル化されたデキストラン（ＲＤ）を含む水に浸漬すると、感熱性ゲルは水とＲＤを吸収し、ＲＤを感熱性ゲル中に保持したＮＩＰＡＭ−ＮＲｓ（ＲＤ−ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓ）が分散した水分散液が得られた。この水分散液をガラス板上にドロップし、水を蒸発させ、ガラス板上にＲＤ−ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓが付着した試験片を作製した。このガラス上のＲＤ−ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓでは蛍光が観察され、ＲＤが感熱性ゲル中に保持されていることが確認された。このガラス板をプラスチック製セル中の水に浸漬し、近赤外線レーザー（CW、半導体レーザー、８０７ｎｍ）を照射すると、ＲＤ−ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓからＲＤの蛍光が放出される様子が観察された。これは、近赤外線が金ナノロッドによって熱変換され、感熱性ゲルの温度が上昇したため、ＬＣＳＴ付近を境にゲルの体積収縮が起こり、ＲＤが感熱性ゲルから放出されたためである。
実施例６で得られた乾燥体を、ローダミンでラベル化されたデキストラン（ＲＤ）を含む水に浸漬すると、感熱性ゲルは水とＲＤを吸収し、ＲＤを感熱性ゲル中に保持したＮＩＰＡＭ−ＮＲｓ（ＲＤ−ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓ）が分散した水分散液が得られた。この水分散液をガラス板上にドロップし、水を蒸発させ、ガラス板上にＲＤ−ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓが付着した試験片を作製した。このガラス上のＲＤ−ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓでは蛍光が観察され、ＲＤが感熱性ゲル中に保持されていることが確認された。このガラス板をプラスチック製セル中の水に浸漬し、近赤外線レーザー（CW、半導体レーザー、８０７ｎｍ）を照射すると、ＲＤ−ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓからＲＤの蛍光が放出される様子が観察された。これは、近赤外線が金ナノロッドによって熱変換され、感熱性ゲルの温度が上昇したため、ＬＣＳＴ付近を境にゲルの体積収縮が起こり、ＲＤが感熱性ゲルから放出されたためである。
〔実施例１０〕
実施例５で得られたＮＩＰＡＭ−ＮＲｓの水分散液３００μＬをマウス（検体）に静脈注射により投与し、ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓをマウス全身に循環させた。投与後、直ちに近赤外光レーザー（CW、半導体レーザー、８０７nm）をマウスの右腎臓に１０分間照射した（０.８W、照射スポット直径５.５mm）。照射終了後、マウスを解剖し、血液と各器官（左腎臓、右腎臓、肝臓、肺、脾臓）を摘出し、王水で完全溶解した。得られた各溶液は蒸発乾固後、水で溶解して、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）により各部位毎（血液、左腎臓、右腎臓、肝臓、肺、脾臓）の金濃度を定量した。この結果を図５(Ａ)〜(F)に示した。
実施例５で得られたＮＩＰＡＭ−ＮＲｓの水分散液３００μＬをマウス（検体）に静脈注射により投与し、ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓをマウス全身に循環させた。投与後、直ちに近赤外光レーザー（CW、半導体レーザー、８０７nm）をマウスの右腎臓に１０分間照射した（０.８W、照射スポット直径５.５mm）。照射終了後、マウスを解剖し、血液と各器官（左腎臓、右腎臓、肝臓、肺、脾臓）を摘出し、王水で完全溶解した。得られた各溶液は蒸発乾固後、水で溶解して、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）により各部位毎（血液、左腎臓、右腎臓、肝臓、肺、脾臓）の金濃度を定量した。この結果を図５(Ａ)〜(F)に示した。
図５(Ａ)は血液、図５(Ｂ)は左腎臓、図５(Ｃ)は右腎臓、図５(Ｄ)は肝臓、図５(Ｅ)は肺、図５(Ｆ)は脾臓に蓄積された金濃度を表すグラフである。図中(イ)はNIPAM-NRsをマウスに投与後、レーザーを照射しなかった場合の金の蓄積量、図中(ロ)はNIPAM-NRsをマウスに投与後、レーザーを照射した場合の金の蓄積量、図中(ハ)はNIPAM-NRsをマウスに投与前に、レーザーを照射した場合の金の蓄積量、図中(ニ)はNIPAM-NRsの代わりにPEG-NRsをマウスに投与後、レーザーを照射した場合の金の蓄積量である。
図５(Ｃ)の(ロ)に示すように、レーザー照射された右腎臓において金の蓄積が確認され、図５(Ｂ)の(ロ)に示すように、レーザー照射していない左腎臓には金の蓄積は確認されなかった。これは、右腎臓に存在する金ナノロッドが光を吸収し熱へ変換し、感熱性ゲルの温度が上昇して親水性から疎水性へと変化し、血液中でＮＩＰＡＭ−ＮＲｓの凝集が起こり、右腎臓にてＮＩＰＡＭ−ＮＲｓが蓄積したためである。
図５(Ｅ)の(ロ)に示すように、肺にも金の蓄積が確認されるが、これは右腎臓にて凝集したＮＩＰＡＭ−ＮＲｓが右腎臓を通過して血液中を循環し、肺の毛細血管にて蓄積したものである。右腎臓と肺へＮＩＰＡＭ−ＮＲｓが蓄積したため、血液中のＮＩＰＡＭ−ＮＲｓは減少していることが確認された。
〔参考例１〕
実施例１０において、ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓを投与後、レーザーを照射せず、マウスの血液と各器官を摘出して金の蓄積量を確認した（図５(イ)のバー）。この結果、血液以外の部位に顕著な金の蓄積は確認されず、実施例１０の右腎臓への金の蓄積はレーザー照射によってＮＩＰＡＭ−ＮＲｓが凝集したためであることが確認された。
実施例１０において、ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓを投与後、レーザーを照射せず、マウスの血液と各器官を摘出して金の蓄積量を確認した（図５(イ)のバー）。この結果、血液以外の部位に顕著な金の蓄積は確認されず、実施例１０の右腎臓への金の蓄積はレーザー照射によってＮＩＰＡＭ−ＮＲｓが凝集したためであることが確認された。
〔参考例２〕
実施例１０において、ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓを投与する前にレーザーを右腎臓に１０分間照射し、レーザー照射後に実施例５で得られたＮＩＰＡＭ−ＮＲｓの水分散液３００μＬを投与したマウスの血液と各器官を摘出して金の蓄積量を確認した（図５(ハ)のバー）。この結果、血液以外の部位に顕著な金の蓄積は確認されず、実施例１０の右腎臓への金の蓄積はレーザー照射によってＮＩＰＡＭ−ＮＲｓが凝集したためであることが確認された。
実施例１０において、ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓを投与する前にレーザーを右腎臓に１０分間照射し、レーザー照射後に実施例５で得られたＮＩＰＡＭ−ＮＲｓの水分散液３００μＬを投与したマウスの血液と各器官を摘出して金の蓄積量を確認した（図５(ハ)のバー）。この結果、血液以外の部位に顕著な金の蓄積は確認されず、実施例１０の右腎臓への金の蓄積はレーザー照射によってＮＩＰＡＭ−ＮＲｓが凝集したためであることが確認された。
〔比較例１〕
実施例１で得られたＰＥＧ−ＮＲｓ水分散液に水を０.９ｍｌ添加して金濃度を１mMに調整したＰＥＧ−ＮＲｓ水分散１ｍｌに、１００mMのＮ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）水溶液１mlと、５０mMのN，N'−メチレンビスアクリルアミド（ＢＩＳ）水溶液０.１mlを添加し、よく混合した。この溶液に、開始剤として１０mMの過硫酸カリウム水溶液０.１mlを添加し、７０℃で４時間攪した結果、ＮＩＰＡＭの重合体がＢＩＳで架橋された共重合体中に、複数の金ナノロッドを含有するヒドロゲルが分散した水分散液が得られ、単数の金ナノロッドが感熱性ゲルに埋包された微粒子は確認されなかった。
実施例１で得られたＰＥＧ−ＮＲｓ水分散液に水を０.９ｍｌ添加して金濃度を１mMに調整したＰＥＧ−ＮＲｓ水分散１ｍｌに、１００mMのＮ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）水溶液１mlと、５０mMのN，N'−メチレンビスアクリルアミド（ＢＩＳ）水溶液０.１mlを添加し、よく混合した。この溶液に、開始剤として１０mMの過硫酸カリウム水溶液０.１mlを添加し、７０℃で４時間攪した結果、ＮＩＰＡＭの重合体がＢＩＳで架橋された共重合体中に、複数の金ナノロッドを含有するヒドロゲルが分散した水分散液が得られ、単数の金ナノロッドが感熱性ゲルに埋包された微粒子は確認されなかった。
〔比較例２〕
実施例１０において、ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓの代わりに実施例１で得られたＰＥＧ−ＮＲｓ水分散液に水を０.９ml添加して金濃度を１mMに調整したＰＥＧ−ＮＲｓ水分散３００μＬを投与したマウスの血液と各器官を摘出して金の蓄積量を確認した（図５(ニ)のバー）。この結果、血液以外の部位に顕著な金の蓄積は確認されず、実施例１０の右腎臓への金の蓄積は、金ナノロッドが光を吸収し熱へ変換し、感熱性ゲルの温度が上昇して親水性から疎水性へと変化し、血液中でＮＩＰＡＭ−ＮＲｓの凝集が起こり、ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓが凝集したためであることが確認された。
実施例１０において、ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓの代わりに実施例１で得られたＰＥＧ−ＮＲｓ水分散液に水を０.９ml添加して金濃度を１mMに調整したＰＥＧ−ＮＲｓ水分散３００μＬを投与したマウスの血液と各器官を摘出して金の蓄積量を確認した（図５(ニ)のバー）。この結果、血液以外の部位に顕著な金の蓄積は確認されず、実施例１０の右腎臓への金の蓄積は、金ナノロッドが光を吸収し熱へ変換し、感熱性ゲルの温度が上昇して親水性から疎水性へと変化し、血液中でＮＩＰＡＭ−ＮＲｓの凝集が起こり、ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓが凝集したためであることが確認された。
ａ：実施例１の金ナノロッド（ＰＥＧ−ＮＲｓ）
ｂ：実施例２の金ナノロッド（ＮＲｓ／シリカ）
ｃ：実施例３の金ナノロッド（金ナノロッド／シリカ／ＭＰＳ）
ｄ：実施例４の金ナノロッド（感熱性ゲル層を有する微粒子）
ｅ：実施例５の金ナノロッド（ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓ）
ｆ：実施例６の金ナノロッド（凍結乾燥後、水に再膨潤させたＮＩＰＡＭ−ＮＲｓ）。
ｂ：実施例２の金ナノロッド（ＮＲｓ／シリカ）
ｃ：実施例３の金ナノロッド（金ナノロッド／シリカ／ＭＰＳ）
ｄ：実施例４の金ナノロッド（感熱性ゲル層を有する微粒子）
ｅ：実施例５の金ナノロッド（ＮＩＰＡＭ−ＮＲｓ）
ｆ：実施例６の金ナノロッド（凍結乾燥後、水に再膨潤させたＮＩＰＡＭ−ＮＲｓ）。
Claims (18)
- 単数のロッド形状の金微粒子が個々に感熱性ゲルで埋包されていることを特徴とする埋包微粒子。
- ロッド形状の金微粒子の長軸長さが４００nm未満であって、アスペクト比が１より大きい請求項１に記載する埋包微粒子。
- プラズモン吸収の最大吸収波長が波長７００〜２０００ｎｍである請求項２に記載する埋包微粒子。
- 金微粒子が吸収した光の熱変換によって感熱性ゲルが熱収縮する請求項１〜３に記載する埋包微粒子。
- 感熱性ゲルが、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）とN，N'−メチレンビスアクリルアミド（ＢＩＳ）の共重合体であることを特徴とする請求項１〜４に記載する埋包微粒子。
- １種以上の薬物、核酸、蛍光体、染料、顔料、生体マーカー、造影剤、マイクロカプセル、金属微粒子、金属酸化物微粒子が感熱性ゲルの中に保持される請求項１〜５に記載する埋包微粒子。
- 感熱性ゲルに保持されている物質が該感熱性ゲルの体積変化によって感熱性ゲルから放出される請求項６に記載する埋包微粒子。
- ロッド形状の金微粒子を表面処理して液中に分散させ、この微粒子表面にシリカ層を形成した後に感熱性ゲルを反応させて感熱性ゲル層を形成し、次いで、上記シリカ層を溶解除去することによって、単数の金ナノロッドが個々に感熱性ゲルによって埋包された微粒子を形成する請求項１〜５の埋包微粒子の調製方法。
- 次式[Ｉ]で示される４級アンモニウム塩が吸着したロッド形状の金微粒子に、重量平均分子量１０００以上のα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコールを表面修飾する請求項８に記載の埋包微粒子の調製方法。
ＣＨ3(ＣＨ2)nＮ+(ＣＨ3)3Ｂｒ- （ｎは１〜１５の整数） …[Ｉ]
- α−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコールによって表面処理した微粒子に、テトラエチルオルトシリケートを反応させて微粒子表面にシリカ層を形成し、ロッド形状の金微粒子をコアとし、シリカ層をシェルとするコア／シェル微粒子を形成する請求項９に記載の埋包微粒子の調製方法。
- 上記コア／シェル微粒子を、（メタ）アクリロイル基を有するシランカップリング剤によって表面処理する請求項１０に記載の埋包微粒子の調製方法。
- シランカップリング剤が３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランである請求項１１に記載の埋包微粒子の調製方法。
- シランカップリング剤で処理されたコア／シェル微粒子に、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）の存在下でＮ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）およびN，N'−メチレンビスアクリルアミド（ＢＩＳ）の共重合体からなる感熱性ゲルを反応させて、表面に感熱性ゲル層を形成する請求項１１または１２に記載の埋包微粒子の調製方法。
- 感熱性ゲル層を形成した微粒子のシリカ層をフッ化水素酸で除去することによって、金微粒子が感熱性ゲルによって埋包された状態を形成する請求項８〜１３の何れかに記載の埋包微粒子の調製方法。
- 請求項１〜７の何れかに記載する埋包微粒子、または請求項８〜１４の何れかの方法によって調製された埋包微粒子が水に分散している組成物。
- 請求項１５に記載する組成物を乾燥させた乾燥体。
- 請求項１〜７の何れかに記載する埋包微粒子、または請求項８〜１４の何れかの方法によって調製された埋包微粒子を用いた薬物送達システム(ＤＤＳ)用薬物保持体、または光アクチュエーター。
- 埋包微粒子に光を照射し、該埋包微粒子を生体内の特定部位に蓄積させる請求項１７に記載する薬物送達システム(ＤＤＳ)用薬物保持体。
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