JP2010163393A - ナノバブルの形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明はナノバブルの形成方法を開示するものであり、前記形成方法は公知技術に使用する油水乳化反応とは異なる特徴を持つ。本発明のナノバブルの形成方法は、無機粒子を中心核として、前記中心核の表面に最低一つの第一高分子をコーティングして有機/無機複合粒子を形成する。次に、第一溶剤によって前記有機/無機複合粒子の中心核を溶解して除去し溶剤型ナノ粒子を形成する。続いて冷凍乾燥プロセスにおいて前記第一溶剤を除去し前記溶剤型ナノ粒子に中空ナノ粒子を形成させる。最後に前記中空ナノ粒子を第二溶剤に溶かして前記ナノバブルを形成する。
【選択図】図1
Description
前記有機/無機複合粒子は第一溶剤に接触し、前記第一溶剤で前記有機/無機複合粒子の中心核を溶解して除去し溶剤型ナノ粒子を形成し、前記溶剤型ナノ粒子の内部には前記第一溶剤を内含し、
冷凍乾燥プロセスにおいて前記第一溶剤を除去して前記溶剤型ナノ粒子に中空ナノ粒子を形成させ、
溶解プロセスにおいて前記中空ナノ粒子を第二溶剤に溶かしてナノバブルを形成することを特徴とするナノバブルの形成方法としている。
請求項2の発明は、請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記無機粒子は、金、銀、鉄、及びその他無機材料のナノ粒子のグループの内から何れか一つを選択することを特徴とするナノバブルの形成方法としている。
請求項3の発明は、請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記第一高分子は、ポリ(イソブチレン−アルト−無水マレイン酸)−グラフト−ドデシルアミン(poly(isobutylene-alt-maleic anhydride)-graft-dodecylamine)及びそれに類似する高分子であることを特徴とするナノバブルの形成方法としている。
請求項4の発明は、請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記第一溶剤は王水であることを特徴とするナノバブルの形成方法としている。
請求項5の発明は、請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記第二溶剤は、純水及び各種バッファ溶液のグループの何れか一つとすることを特徴とするナノバブルの形成方法としている。
請求項6の発明は、請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記ナノバブルの粒径範囲は30nm〜10000nmとすることを特徴とするナノバブルの形成方法としている。
請求項7の発明は、請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記ナノバブルの粒径は無機粒子のサイズによりコントロールされることを特徴とするナノバブルの形成方法としている。
請求項8の発明は、請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記第一高分子層コーティングプロセスを行った後、更にバイオコンジュゲーションプロセスを行い、生物適応性を備える第二高分子を第一高分子層の表面に接合することを特徴とするナノバブルの形成方法としている。
請求項9の発明は、請求項8記載のナノバブルの形成方法において、前記第二高分子はNH2官能基グループを含む分子であることを特徴とするナノバブルの形成方法としている。
請求項10の発明は、請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記溶解プロセスには、更に希望する気体気流を中空ナノ粒子上に施用し、並びに中空ナノ粒子を第二溶剤に溶かして希望する気体のナノバブルを形成することを特徴とするナノバブルの形成方法としている。
請求項11の発明は、請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記ナノバブルを真空にしてナノバブルの包覆する気体を除去し、希望の気体を充填することを特徴とするナノバブルの形成方法としている。
請求項12の発明は、請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記ナノバブルに含まれる気体は、フッ素化気体、酸素、窒素、アルゴン、ネオン、キセノン、及び空気のグループから何れか一つを選択することを特徴とするナノバブルの形成方法としている。
請求項13の発明は、請求項12記載のナノバブルの形成方法において、前記ナノバブルに含まれる気体は、CF4、C2F6、C2F4、C3F8、C4F8、C4F10、C3F6、SF6のグループから何れか一つを選択することを特徴とするナノバブルの形成方法としている。
請求項14の発明は、請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記ナノバブルのライフタイムは25〜30分間であることを特徴とするナノバブルの形成方法としている。
請求項15の発明は、請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記ナノバブルは、超音波造影剤、薬物キャリア、遺伝子キャリア、及び臨床における診断と治療に応用することを特徴とするナノバブルの形成方法としている。
前記無機ナノ粒子は、金、銀、鉄、及びその他無機材料のナノ粒子のグループから何れか一つを選択し、しかも第一溶剤は王水とし第一溶剤は純水と各種バッファ溶液とする。
前記ナノバブルの粒径範囲は30nm〜10000nmとし、その粒径の大きさは無機粒子のサイズによりコントロールする。
本発明のもう一つの実施例において前記のナノバブルを真空にし前記ナノバブルが包覆する気体を取り除き、並びに希望する気体を充填する。
[実施例1] 金ナノ粒子の合成
予め以下の溶液を配置する。
(a)ジドデシルジメチルアンモニウムブロミド(DDAB)溶液:微量用電子天秤を使いDDAB(MW=462.63)を4.63g量り、それを100mLトルエンに加え、振動器で均等に混合する。
(b)塩化金(AuCl3)溶液:微量用電子天秤を使いAuCl3(MW=303.33)を0.15g量り、それを20mLのDDABに加え、振動器で均等に混合する。
(c)ドデカニック酸(Dodecanic acid)溶液:微量用電子天秤を使いドデカニック酸(MW=172.26)を1.376g量り、それを80mLのトルエンに加え、振動器で均等に混合する。
(d)テトラブチルアンモニウムブロマイド(TBAB)溶液:微量用電子天秤を使いテトラブチルアンモニウムブロマイド(MW=257.31)を0.15g量り、それを1.08mLのDDABに加え、振動器で均等に混合する。
(e)トリオクチルホスフィン(trioctylpyosphine:TOP)溶液:0.17mLのTOPを3.8mLのトルエンに加え振動器で均等に混合する。TBAB溶液は金ナノ粒子を合成した活性化剤である故、合成が必要な時にその場で配合する。
先ず下記薬品を配置する。
(a)高分子溶液:3.084g(20mmole)のポリ(イソブチレン−アルト−無水マレイン酸)(Mw〜6,000)粉末を取り、丸底フラスコ中に置く。2.78g(15mmole)のドデシルアミン(dodecylamine)を100mLのトテラヒドロフラン(Tetrahydrofuran:THF)溶液中に溶かす。ドデシルアミン溶液とポリ(イソブチレン−アルト−無水マレイン酸)の粉末を迅速に均等混合して混合溶液を作る。次に減圧濃縮器の温度を60℃に設定し、適当な回転速度で10分間反応させて、前記の混合溶液を透明状態にする。続いて、圧力を200mbarに設定し24時間反応させる。溶液を完全に抜き取った後、25mLのクロロホルムを加え、前記で合成した高分子溶液を溶解する。前記高分子溶液(monomer)濃度は0.8Mであり、各高分子単体は25%の無水マレイン酸グループ(maleic anhydride groups)及び75%の疎水性炭化水素鎖を含む。
(b)ホウ酸ナトリウムバッファ液(Sodium borate buffer:SBB):微量用電子天秤を使い3.09gのホウ酸(Boric Acid, MW=61.83Da, 50mM)と19.07gの四ホウ酸ナトリウム十水和物(Sodium Tetraborate Decahydrate, W=381.37Da, 50mM)を量り、続いて1000mLの二次水(pH=9.0)に溶解し室温下に保存する。
(c)5×TBEバッファ液:微量用電子天秤を使い54gのトリス塩基(Tris Base)と27.5gのホウ酸を量った後、980mLの二次水に溶かし、続いて20mLのエチレンジアミン四酢酸(EDTA, 0.5M, pH=8.0)を加え、並びに磁石で均等攪拌した後、室温下で保存する。使用時は0.5×希釈した後に使用する。
(d)2%のアガロースゲル(agarose gel):ゲル製作トレイをゲルキャスティングトレイに入れ、並びに電気泳動コームをゲルキャスティングトレイ上に架設する。微量用電子天秤を使い2.4gのアガロースゲルを量り250mLの三角フラスコに入れ、120mLの0.5×TBEバッファを加え、続いてマイクロウェーブでアガロースが完全に溶解するまで加熱し、均等に揺らし、温度が若干下がった後、ゆっくり溶液を架設したゲルキャスティング槽に流し込み、その後、常温でアガロースが冷却凝固するまで静置し、最後に、電気泳動コームを抜き取り電気泳動槽に入れる。
(e)ローディングバッファ(Loading buffer):グリセリンと二次水を混合する(v:v=1:10)。
高分子コーティングを経た金ナノ粒子とポリエチレングリコール(Polyethyleneglycol:PEG)及び1−エチル基3−ジメチル基−カルボジイミド塩酸塩(EDC)を混合して([Au]/[PEG]=1/200,Au:PEG:EDC=v:v:v=1:1:1)2時間反応させる。その後100KDaタンパク質濾過管(MCWO)で未反応のPEGを除去し、並びに試料を1uMまで濃縮し、SBB(pH=9)で保存する。
実施例2、実施例3を経た試料中に溶液が無色透明状態になるまで王水を落とし、100KDaタンパク質濾過管で溶液中の王水をSBB(pH=9)に置き換え、更にSBBを脱イオン水に置き換える。最後に冷凍乾燥機で溶液を完全に抜き取り、試料を白色固体にする。超音波で刺激する場合は、脱イオン水を加えて前記白色固体を直接溶解すればよく、これによりナノバブルが完成する。前記ナノバブルの合成図は図1に示す通りであり、エアコア(Air Core)中の気体は空気と各種惰性気体とし、良好なのはC3F8、C4F10、SF6である。
PRT: EXT-BNC Gain: 40dB Energy:32μJ
Damping:50 Ohm High Pass: 10MHz
Low Pass:50 MHz Lab View インターフェースパラメータ
Sample Number:512 Scan
Sequence:512PRF:512
Mode: B-scan
Sample rate: 120M Vectors:4mm Dynamic range:1V Speed:slow
Delay time:0.0147 C scan Trig Type: positive swept
Depth: 1mm interval:1μm
Claims (15)
- 無機粒子を中心核として、高分子層コーティングプロセスを行い、前記中心核の表面に最低一つの第一高分子を被覆して有機/無機複合粒子を形成し、
前記有機/無機複合粒子は第一溶剤に接触し、前記第一溶剤で前記有機/無機複合粒子の中心核を溶解して除去し溶剤型ナノ粒子を形成し、前記溶剤型ナノ粒子の内部には前記第一溶剤を内含し、
冷凍乾燥プロセスにおいて前記第一溶剤を除去して前記溶剤型ナノ粒子に中空ナノ粒子を形成させ、
溶解プロセスにおいて前記中空ナノ粒子を第二溶剤に溶かしてナノバブルを形成することを特徴とするナノバブルの形成方法。 - 請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記無機粒子は、金、銀、鉄、及びその他無機材料のナノ粒子のグループの内から何れか一つを選択することを特徴とするナノバブルの形成方法。
- 請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記第一高分子は、ポリ(イソブチレン−アルト−無水マレイン酸)−グラフト−ドデシルアミン(poly(isobutylene-alt-maleic anhydride)-graft-dodecylamine)及びそれに類似する高分子であることを特徴とするナノバブルの形成方法。
- 請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記第一溶剤は王水であることを特徴とするナノバブルの形成方法。
- 請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記第二溶剤は、純水及び各種バッファ溶液のグループの何れか一つとすることを特徴とするナノバブルの形成方法。
- 請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記ナノバブルの粒径範囲は30nm〜10000nmとすることを特徴とするナノバブルの形成方法。
- 請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記ナノバブルの粒径は無機粒子のサイズによりコントロールされることを特徴とするナノバブルの形成方法。
- 請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記第一高分子層コーティングプロセスを行った後、更にバイオコンジュゲーションプロセスを行い、生物適応性を備える第二高分子を第一高分子層の表面に接合することを特徴とするナノバブルの形成方法。
- 請求項8記載のナノバブルの形成方法において、前記第二高分子はNH2官能基グループを含む分子であることを特徴とするナノバブルの形成方法。
- 請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記溶解プロセスには、更に希望する気体気流を中空ナノ粒子上に施用し、並びに中空ナノ粒子を第二溶剤に溶かして希望する気体のナノバブルを形成することを特徴とするナノバブルの形成方法。
- 請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記ナノバブルを真空にしてナノバブルの包覆する気体を除去し、希望の気体を充填することを特徴とするナノバブルの形成方法。
- 請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記ナノバブルに含まれる気体は、フッ素化気体、酸素、窒素、アルゴン、ネオン、キセノン、及び空気のグループから何れか一つを選択することを特徴とするナノバブルの形成方法。
- 請求項12記載のナノバブルの形成方法において、前記ナノバブルに含まれる気体は、CF4、C2F6、C2F4、C3F8、C4F8、C4F10、C3F6、SF6のグループから何れか一つを選択することを特徴とするナノバブルの形成方法。
- 請求項1記載のナノバブルの形成方法において、前記ナノバブルのライフタイムは25〜30分間であることを特徴とするナノバブルの形成方法。
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