JP2013540745A - 超常磁性特性を有するナノ粒子からなる医療用材料及びその外科手術における使用 - Google Patents

Abstract

【課題】 新規な医療用材料を提供する。
【解決手段】 本発明の医療用材料は超常磁性特性を有する生体適合性ナノ粒子からなる。前記ナノ粒子の超常磁性特性は、これら粒子の作用を所定の空間又は組織に局在化させるために使用される。特に、前記超常磁性特性を有するナノ粒子は磁鉄鉱から構成されている。本発明の医療用材料は、手術及び治療的処置の両方において有用な様々な用途を有する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、超常磁性特性を有するナノ粒子からなる医療用材料に関し、前記ナノ粒子はその作用を特定の空間及び組織に局在化させるために使用される。特に、超常磁性特性を有する前記ナノ粒子は酸化鉄からなり、酸化鉄のうちでも特に磁鉄鉱が好ましい。

特別な実施態様において、本発明の医療用材料は一つ又は二つ以上の治療活性物質に結合した、或いは放射活性を示す一つ又は二つ以上の物質に結合した超常磁性特性を有するナノ粒子からなる。

好ましい実施態様において、本発明の医療用材料は網膜剥離の治療に使用される。

病理過程の途中で、又は病的素因保有者において、網膜裂孔や網膜剥離などが起こることがある。

TulesとGoninが第1の効果的治療法として烙刺処置（穿刺及び焼灼）を提案した１９１８年まで、網膜剥離は必ず失明に至る疾患であった。烙刺処置だけでなく、おそらくもっと重要なことは、彼らが、網膜剥離を起こした裂孔の閉塞が為されれば、網膜剥離は治癒されるという概念を導入したことである。１９５０年代に、Charles Schepensは、前記閉塞を為すための手段として、円型外植片（エクスプラント）の配置を提案している。この円型外植片は、眼の鞏膜に縫合されると、裂孔に対応する領域内に窪みを形成する。この同じ年代に、決定的な閉塞法が提案された。この方法は、網膜と、裂孔を取り囲む脈絡膜との両方に局所的炎症を生成することからなる。これにより、最後には、生理学的接着よりも一層強い接着がもたらされる。この接着を達成するために、Meyer-Schwickerathは光凝固術の使用を提案した。１９５０年代後半に、Lincoffは、凍結固定術と呼ばれる方法により、局所冷凍を用いて同じ効果を得た。１９７１年に、Robert Machemer及びGolham Peymanは、それぞれ別個に、網膜剥離を治療するために硝子体切除術を使用する最初の研究を発表した。この術式は、内側から網膜をタックルし、毛様体扁平部から眼に侵入し、そして、網膜を牽引する硝子液を抜き取ることからなる。この術式は、硝子液を交換するための、シリコンオイル（Cibisにより１９６２年に初めて開示されたが、その使用は硝子体切除術に拡大された）；気体(Steve Charles, 1977)及びフルオロカーボン(Stanley Chang, 1987)による液体の交換などのような内部タンポナーデ（タンポン挿入）(internal tamponades)の利用の出現を可能にした。これらは網膜剥離手術における重要な前進であり、今日まで、網膜剥離治療の中心的標柱である。

内部タンポナーデは、膜膜裂孔が剥離を起こしている場合、眼内壁に対して接着される網膜を正しい位置に配置し、その位置を維持するために使用される。

網膜剥離と色素上皮(PE)壁との間の恒久接着を達成する方法は、レーザビーム又は別の熱源による局所炎症を誘発する。炎症は網膜と色素上皮との間で接着を生成する。この接着は生理学的接着よりも遙かに強い。しかし、この接着は、固化前の数日間持続する過程で網膜と色素上皮とを接触状態に維持することによってのみ得られる。このため、タンポナーデの使用が必要である。

好ましくは、タンポナーデは一時的に使用される。液状のパーフルオロカーボンは手術中に使用される重く、透明な液体であり、手術が終了する前に取り除かなければならない。

様々な密度のシリコンオイルは数週間あるいは数ヶ月もの間、眼内に残置させることができる。シリコンオイルは或る手術中に導入し、そして、別のその場限りの処置で抜き取られる。

液体が気体により交換される場合、空気は第１の要素である。しかし、空気は４８時間しか眼内に留まらない。この期間は、網膜がその眼内壁に完全に結合するには不十分である。従って、一層長い再吸収期間を有する特別な気体によるガスタンポナーデが使用される。

ガスタンポナーデはガス製剤（例えば、可変希釈度のC3FS及びSFS）の使用に基づく。このようなガス製剤は、気泡が長期間（数日?数週間の範囲内の期間）にわたって眼内に有用な容量を維持することを可能にする。

ガスタンポナーデ及びシリコンオイルの両方とも、眼液体媒体内で、浮力により網膜を上方に押し上げることにより作用する。このため、押し上げなければない網膜損傷が上方位置に配置されないような場合、患者は数日間の間、この状態のまま不自然な位置を無理強いされる。この患者にとって明らかに不快な状態は仕事を出來なくし、しかも、屡々、主要筋骨格後遺症を発生する。このようなことが起きた患者の全てが網膜の位置決めに厳密な問題を残し、事例の５０％未満しか達成されない。従って、手術の成功率は低下する。同じ理由により、損傷が下方の場合、極僅かな事例にしか、異常位置の治療有用性は達成されない。下方損傷の残りの事例では、内部タンポナーデは有効ではない。下方損傷のタンポナーデを可能にする水の密度よりも高い密度を有する複合シリコンオイルが存在するが、カバーされない上方損傷が残ってしまう。

ガス及びシリコンオイルが結晶後方皮膜に接触すると、ガスタンポン及びシリコンオイルの両方とも初めに後発白内障を発生し、その後、白内障を発生する。これは、数週間又は数ヵ月後に結晶を交換する新たな手術を行う必要がある。

これらタンポナーデの使用は部分的視野欠損或いは緑内障失明さえ起こしかねない。ガスタンポンの特別なケースでは、ガスの膨張容積を予測することが困難であり、ガスの膨張容積は異なる濃度及び異なる個人に応じて変化する。

従って、ガスタンポナーデの突然で過大な膨張は、網膜及び視神経に供給される動脈の圧力よりも高い値にまで眼圧を急激に増大させる。これは、これら構造体の虚血による組織死をもたらす。

オイルの使用は、液体の内部循環をブロックすることにより失明の後続的リスクを伴う突然の眼圧増大を引き起こすが、また、シュレム管内の油泡による眼房水流出のブロッキングによる眼圧増大も起こす。

或る患者では、シリコンオイルは角膜変性を引き起こす。そのため、有効視野の回復の唯一の可能な方法として移植が必要である。

最後に、ガス及びオイルタンポナーデの両方に共通する特徴は、タンポンが眼内に残っている間に引き起こされる視覚障害である。ガスタンポナーデの場合、これらは２?６週間の間にそれ自体が消失する。この期間中、ガスタンポンの使用により視力は著しく損なわれる。他方、オイルタンポナーデの場合、６ヶ月を超えるオイルタンポンの使用は推奨されない。この間、視力は著しく損なわれる。これは治療を受けている患者の可使時間に有害な影響を与えるばかりでなく、患者の社会生活にも有害な影響を与える。同じ特徴により、この期間を超えてオイルを使用し続けると、合併症（例えば、白内障及び緑内障の発症）が頻発する。

眼内オイルの長期間の使用は、オイルが網膜の内層に浸潤して終わることが判明しており、これは網膜機能に未知の作用を及ぼす。

シリコンオイルを２ヶ月よりも長く蓄積すると、オイルの乳化を引き起こすことがある。これは、大きな油泡から始まり非常に微小な泡を形成することからなる。これら微小な泡が凝集し、そして、泡沫と外観が似た白色の堆積層を形成する。この白色堆積層が視軸に達すると、視覚は完全に妨げられる。

他方、ガスタンポナーデの別の重要な制限は、航空機で旅行するすることができないことである。なぜなら、患者が海水面にまで降下する前に、気圧の低下により引き起こされる突発的膨張が、患者を失明させるかもしれないからである。

シリコンオイルタンポナーデの使用による別の欠点は、偽水晶体患者（すなわち、眼内レンズ装着患者）において、オイルがレンズ面に付着し、オイルが抜き取られた後でもレンズ面に残ってしまうことである。従って、前記油泡はレンズの光学品質を明確に変更し、結果的に、患者の視界も変更する。

特許文献１には、網膜剥離の治療に磁性ナノ粒子を使用することが開示されている。この先願発明の名称は「生活組織における磁化鞏膜バックル、重合性磁性ポリマー及びその他の磁性マニピュレーション」である。特に、特許文献１には、眼内で重合する媒体中で磁性ナノ粒子を使用し、コンパクトな固体を形成し、その後、この固体を３６０°リング（鞏膜バックル）の特定的形状を有する永久磁石により引き寄せることが開示されている。特許文献１によれば、眼内でいったん重合された流体はその完成した形状を獲得する。このため、鞏膜バックルがいったん取り除かれると、ポリマーは眼壁輪郭に順応すること無く、眼内に留まり続ける。何らかの理由によりポリマーが有効で無くなったり、再び網膜剥離が起こった場合、ポリマーは異物として眼内に残存し続け、その後の眼外科手術を妨げることとなる。

米国特許出願公開第２００５／０２０３３３３Ａ１号公報

本発明の目的は、新規な医療用材料を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、超常磁性特性を有する生体適合性ナノ粒子からなる医療用材料を提供する。前記ナノ粒子の超常磁性特性はその作用を特定の空間及び組織に局在化させるために使用される。

特に、超常磁性特性を有する前記ナノ粒子は酸化鉄からなり、酸化鉄のうちでも特に磁鉄鉱が好ましい。本発明による医療用材料は外科及び治療的処置の両方における様々な用途を有する。

本発明によるナノ粒子を接種してから７日間経過後の右目の網膜造影写真である。粒子が網膜上に堆積しているのが確認できる。網膜上の堆積区域は、磁石がウサギの眼球の背後に移植された区域と厳密に対応している。 本発明によるナノ粒子を接種してから１?７日間経過後の、図１におけるものと同じ右目及びウサギの眼球の光干渉断層撮影(OCT)写真である。上方右角部に、堆積部を緑色の線で箱状にフレーミングした網膜造影が示されている。箱の中心部に、光干渉レーザの境界決定区域をマークする緑色の線が示されている。左側には、レーザ光の通過により侵襲されたような網膜層が示されている。網膜層へのレーザ光の浸透を妨げる網膜上のナノ粒子が示されており、また、ナノ粒子が存在しない網膜層も示されている。 本発明によるナノ粒子を接種してから２８日間経過後の、図１におけるものと同じ右目及びウサギの眼球の組織を示す写真である。 透過型電子顕微鏡により撮影された２種類の異なる合成から得られた磁性粒子の画像である。図示されているように、各ナノ粒子は、ヒストグラム（柱状図）から明らかなように、狭いサイズ分布により確定される平均サイズを有する単一の磁鉄鉱結晶により構成されている。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳述する。

本発明は、現在使用されているタンポナーデの同じ有効性に関する医療上の必要性を解決するために、ナノ磁性タンポナーデの使用を提案する。しかし、特に限定する趣旨ではないが、本発明のナノ磁性タンポナーデは現用のタンポナーデが有する望ましからざる副作用、複雑性及びリスクなどは有しない。

これを行うために、本発明は外部磁石と、眼内で使用される生体適合性物質との間で創成される磁力の利用を提案する。本発明によれば、従来のガス又はオイルタンポナーデにより網膜に供給されていた力と同等又はそれ以上の力を網膜に対して長期間にわたって持続的に行使させることができる。

この目的のために、本発明の特定的実施態様では、眼の外側及び鞏膜上に、永久磁石を配置させる。この永久磁石はレアアース、アルニコ又はその他の磁性材料から形成させることができ、その生体適合性を保証するために適切な被覆が施されている。眼内では、超常磁性ナノ粒子が使用される。常磁性である粒子の重要性は、これら粒子が磁界影響下にあるときにのみ磁気活動を発揮することである。磁界が粒子への影響力の行使を止めたとき、ナノ粒子は媒体中に単に拡散移動することによりバラバラに広がる。他方、粒子組成物又は被膜は不活性でなければならず、かつ、硝子体液媒体中に懸濁可能でなければならない。

本発明による医療用材料は治療及び手術などにおいて極めて多大な潜在的用途を有する。特定的実施態様において、本発明による医療用材料は網膜剥離の治療に特に有用であることが示された。

動物実験において、本発明者らは次の事実を証明することができた。すなわち、本発明によるナノ粒子タンポナーデの挿入は、磁石が眼の外側に維持されている時、その全期間中、網膜を眼に対して押し付けたまま維持することを可能にする。

ナノ粒子が発揮する力は、粒子の量及び外側にインプラントされた要素からの力に応じて調整可能である。これにより、その最弱限度において、現用のタンポナーデにより発揮される力と類似する圧力範囲内で、その力を増大させることができる。

通常の治療において、例えば、眼の容積の１／３に等しい容積の気泡により発揮される圧力は約３２６ｄｙｎ／ｃｍ^２である。比較のために、ＮｄＦｅＢ製で、直径８ｍｍ、高さ０．５ｍｍの円板状永久磁石を、飽和磁力３５ｅｍｕ／ｇを有する幅１３ｎｍの立方晶系磁性ナノ粒子１ｍｇに、距離２ｍｍ（鞏膜の典型的な厚さに対応する）で作用させることにより発生される磁場の勾配を計算したところ、３１５ｄｙｎ／ｃｍ^２の算出圧力が得られた。この計算は、従来の方法が有する副作用無しに、従来の方法により得られる圧力に匹敵する圧力を有する磁性ナノ粒子の効果により網膜をタンポナーデする実行可能性を立証する。また、本発明者らは、ナノ粒子の量及び磁石の形状と組成を変更することにより、眼内でタンポナーデが必要とされる全ての領域において、様々なサイズ及び形状のタンポナーデを働かせることができることも発見した。

本発明のタンポナーデは上方損傷部及び下方損傷部において同等にその作用を発揮することができる。この唯一の特徴は、それ自体において、ナノ磁性タンポナーデの比較優位性を比類無きものにするのに十分であろう。なぜなら、漸進的に変化しない殆どの網膜剥離は都合よく下方に位置し、この下方位置は従来のタンポナーデの到達範囲外だからである。

本発明のタンポナーデはその作用を長期間にわたって持続的に発揮すると同時に、透明な中膜は改変されず、その結果、視力の質も改変されない。本発明により、従来の通常のタンポナーデを使用する網膜手術により引き起こされる病的状態、就業不能性及び社会生活不能性が低下される。しかし、本発明は空気トランスポート手段の使用を制限しない。

他方、動物を用いて行われた実験では、組織学的レベルにおける毒性の徴候は認められず、網膜と接触する内部硝子体スペースにおけるナノ粒子の永続性後に弱くなる。ナノ粒子の除去は不要である。従って、これらナノ粒子の抜き取りのための二次的な手術の必要性は回避可能になる。

別の点で、眼科学において、かつ、一般的な医薬品において使用される治療物質が有する困難性の一つが、活性元素を治療対象の組織又は箇所の近傍で十分な濃度に維持する困難性である。本発明の超常磁性ナノ粒子は、タンパク質、抗体、放射性物質及び治療作用を有する全ての他の元素に結合できる。また、本発明の超常磁性ナノ粒子は磁界によりガイドされるので、ナノ粒子を局所に配置させ、その作用を所定のスペース又は組織に限定することができる。

本発明によれば、磁性ナノ粒子(NP)とは、５０ｎｍ未満のサイズを有する粒子のことであり、永久磁化を示す。好ましい実施態様では、本発明による医療用材料は、１０ｎｍ?２０ｎｍの範囲内のサイズを有し、室温で超常磁性挙動を示す磁性ナノ粒子からなる。前記超常磁性粒子は、使用されるべき磁石により誘引され得るものでなけらばならず、しかも、生体適合性でなければならない。

本発明の特定的実施態様において、証明された生体適合性を有することが示されている酸化鉄からなるナノ粒子が使用される。更に特定的には、酸化鉄の中でも特に、磁鉄鉱が好ましい。なぜなら、この化合物は高い飽和磁化を示すからである。換言すれば、同じサイズで、本発明の医療用材料が高い磁化を示すからである。

組織から粒子を隔離する適切な被膜によりナノ粒子が被覆されていれば、非生体適合性材料から構成されたナノ粒子からなる医療用材料も本発明の範囲内に含まれる。この種の材料のうち使用可能なものは、コバルトフェライト及びレアアース合金（例えば、ＮｄＦｅＢ、ＳｍＣｏ等）であるが、これらのみに限定されない。また、組織からナノ粒子を隔離する被膜も、例えば、金、ダイアモンド及び不活性シリカ等から選択される材料からなる塗料により構成することができる。

特定的実施態様において、適用前に、ナノ粒子を、治療すべき組織と生体適合性を有する液体中に懸濁させる。例えば、網膜を治療するための本発明の医療用材料を利用する特別なケースにおいて、医療用材料を水性媒体中に懸濁させることができる。前記水性媒体は、例えば、ヒアルロン酸、メチルセルロース等の添加剤も含有することができる。同様に、ナノ粒子を液体媒体中に良好に懸濁させるために、又はこれらの薬物動態性を改善させるために、若しくは同時に前記二つの事項を達成するために、前記ナノ粒子は生体適合性有機材料で被覆させることができる。特に、例えば、デキストラン、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリ（オキシエチレン）ジカルボン酸（末端に結合されたカルボキシル基を有するポリエチレングリコール−ＰＯＥ）等のような低分子量多糖類を含む被覆である。

医療目的に関して磁性ナノ粒子を使用する場合、これら粒子の粒度分布は極めて狭くなければならないことを留意しなければならない。すなわち、これらの粒径は殆どが平均サイズ以内でなければならない。この特徴を達成するため、及び治療に適合する液体中へのその後の懸濁を行うために、ナノ粒子は次の化学的方法により製造される。例えば、粒径を制御する目的に関して、磁鉄鉱又はコバルトフェライト粒子を界面活性剤の存在下で有機先駆体から製造することができる。（例えば、"Tailoring the size in colloidal iron oxide magnetic nanoparticles", Jose M. Vargas and Roberto D. Zysler, Nanotechnology, 16, 1474-1476,(2005）参照。）ナノ粒子製造後、懸濁液中での凝集を排除し、組織による吸収を可能にする生体適合性被膜によりナノ粒子を機能性化させる。

有効に使用するために、ナノ粒子は完全に特徴付けられたサイズと磁化を有しなければならない。これらのサイズに関する特性解析は、このサイズレベルにおける解像度に応じて、透過型又は走査型電子顕微鏡により行うことができる。

ナノ粒子の超常磁性特性及び粒子毎の磁化値は、磁界及び温度の関数として磁化測定により行われる。この目的のために、磁力計が使用される。

本発明の医療用材料は網膜剥離の治療に特に好適に使用できる。この場合、特定的実施態様において、外部から結膜上に配置された磁石は磁界の勾配配列を有しなければならない。従って、治療されるべき組織にナノ粒子を向けるために、ナノ粒子上に必要な力を印可することができる。網膜剥離治療の特別な事例において、磁界勾配のこの形態はナノ粒子を網膜上に引き寄せ、次いで、最終的な瘢痕形成に必要な期間中、静的な方法で網膜を眼内壁に固定させるのに必要な力を持続的に行使する。

スペイン特許第ＥＳ２１２３２０２９Ａ１号公報には、本発明で提案された超常磁性を有しない磁性粒子の使用が開示されている。超常磁性を有するか、有しないかの相違点は次のことを可能にする。すなわち、加えられているのが超常磁性粒子なので、本発明の医療用材料は懸濁液中で希釈され、ナノ粒子が血流に到達するまで、小柱網及びシュレム管を通して房水中に排出される。ナノ粒子のサイズのために、粒子は血流中では改変されない。他方、前記の前提に関係する磁性粒子は超常磁性を示さないが、一方、これら粒子は永久磁性を有し、従って、これら粒子はブロックとして団結を維持する。従って、前記材料は、外部磁石を適所に無期限に維持するために、ブロックとしての団結が必須である。外部磁石が取り除かれると、凝集磁性粒子のブロックは眼内に、移動可能な異物として留まり、これら凝集磁性粒子ブロックは視力の改変を起こしたり、網膜に対して未知の結果を生じることがある。

また、前記先願特許公報に提案された方法は硝子体液を抽出するための硝子体切除の前のパフォーマンスを予知せず、治療を網膜に適用するための方法として記載している。本発明者らの経験によれば、事前に硝子体切除が行われる場合、超常磁性ナノタンポナーデはその最大効率に達する。網膜は通常の外科的方法を用いて利用され、超常磁性ナノ粒子は網膜をその適所に維持するために利用される。事前の硝子体切除無しに磁性粒子を硝子体内へ注入すると、本発明者らの経験により示されるように、磁石からの磁界の多様な強さにより届く粒子の不均一分布を生じ、硝子体液により提供される抵抗力により邪魔される磁石の方への凝集が見られる。その結果、硝子体液内に懸濁粒子が留まり、視力困難を引き起こす。

永久磁石の組成はアルニコ又はレアアース（ＮｄＦｅＢ、ＳｍＣｏ等）などである。（磁石が器官内に移植されている場合）生体組織との相互作用を排除するために、磁石は組織から磁石を隔離する被覆を有することもできる。この被覆は例えば、非常に薄い金属被膜（例えば、ニッケル、金、ステンレススチール等）又は非金属被膜（例えば、テフロン（登録商標）、表面ダイヤモンド等）であり、治療期間中の全体を通して不活性、かつ、安定なものである。

磁石の形状及びサイズは治療領域に適合し、また、網膜剥離の場合、治療すべき損傷に適合する。従って、特定的実施態様において、これら磁石の形状は円形、楕円形、閉鎖形等である。

ナノ粒子の使用量は治療すべき組織の面積及び量に応じて変化する。網膜剥離治療の場合、ナノ粒子の使用量を決定する因子は、網膜が眼内壁に固定されたときに、前記粒子が網膜に対して持続的に行使される最終圧力である。通常の治療では、気泡により持続的に行使される圧力は例えば、約３２６ｄｙｎ／ｃｍ^２である。ＮｄＦｅＢ製の直径８ｍｍ、高さ０．５ｍｍの形状の永久磁石の作用下における?１３の磁鉄鉱製磁性ナノ粒子の場合、治療すべき網膜の面積１ｃｍ^２あたり約１４ｍｇの量のナノ粒子が必要である。

本発明の医療用材料は前掲特許文献１に記載された材料とは次の点で異なる。本発明によれば、本発明のナノ粒子は高分子材料ではなく、常時、粒子自体がバラバラな遊離状態である。また、本発明によれば、磁石の形状も限定されず、治療すべき損傷部と相似の形状及びサイズを有することができる。

特に、前掲特許文献１に記載された方法に対して、本発明の方法が優れている点は次の通りである。

(a)本発明の医療用材料で使用されるナノ粒子は常に超常磁性であり、磁界の不存在下では凝集しない。本発明のナノ粒子は、治療の際に作用する永久磁石の磁界の影響下でのみ凝集する。これは次のことを意味する。すなわち、本発明によれば、磁石の影響のためにナノ粒子は網膜上で凝集し、そして、治療が終了し、磁石が眼から取り除かれると、ナノ粒子はバラバラに拡散し、眼組織に吸収される。従って、ナノ粒子は血流中に移行し、その後、排出される。前掲特許文献１の場合、重合体内部にナノ粒子を含有する強磁性流体では、治療終了後であっても、この固体は眼内に永久に留まる。

(b)本発明のナノ粒子は遊離しており、しかも、大きな有効表面を有するので、適当な被膜（例えば、薬物又は生物学的活性物質等）でナノ粒子を機能性化させることができ、その結果、網膜のタンポナーデ効果と共に、疾患の治療を促進させることができる。逆に、前掲特許文献１に記載された材料ではこれらは不可能である。なぜなら、ナノ粒子含有流体が重合すると、治療すべき組織への治療有効物質の放出が阻害されるからである。

(c)本発明によれば、磁石の形状及びサイズは治療に関して制限されない。なぜなら、治療すべき損傷のサイズよりも小さなサイズの磁石を配置することができるからである。

本発明による医療用材料を構成する磁性ナノ粒子は一般的に化学的方法により合成される。磁鉄鉱（及びコバルトフェライト）ナノ粒子の製造方法の一例は、ジフェニルエーテル（有機溶剤）中で界面活性剤（オレイン酸及びオレイルアミン）の存在下で、アセチルアセトン鉄(III)(Fe(acac)3)（コバルトフェライトの場合は、化学的量論的比率のアセチルアセトンコバルト(II)(Co(acac)2)）のような有機先駆体から合成する。ナノ粒子の生成は２７０℃で起こる。また、先駆体／界面活性剤比率は、極めて狭い分布範囲を有する平均粒径の制御を可能にする。この合成の生成物は、ナノ粒子の凝集を妨げるオレイン酸で被覆された磁鉄鉱（場合により、コバルトフェライト）ナノ粒子の懸濁物を包含する。ナノ粒子の被覆材料は親水性化合物に変更することもできる。この親水性化合物被膜の使用により、医療処置への応用にも関心がある水性媒体（例えば、デキストラン、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリ（オキシエチレン）ジカルボン酸（その末端にカルボキシル基を有するポエチレングリコール(POE)）及びポリエチレンイミン(PEI)等）にナノ粒子を懸濁させることが可能になる。

コバルトフェライトナノ粒子の場合、これら粒子は生体適合性を有しないので、コバルトフェライトナノ粒子を生体組織から隔離した状態に維持する不活性被覆が必要である。これは、金又はシリカ被覆により達成される。金被覆を形成する場合、金塩と還元剤をナノ粒子水性懸濁液に添加する。この方法では、ナノ粒子は、粒子表面への金属金の生成用核種の役割を果たし、その結果、金で被覆されたコバルトフェライトナノ粒子が得られる。

シリカ被覆を形成する場合、シリカ先駆体である必要量のテトラシロキサン(TEOS)をナノ粒子懸濁液に添加することにより行われる。最終生成物は不活性シリカで被覆された磁性ナノ粒子の懸濁液である。

前記のようにして合成されたナノ粒子は形態学的及び磁力的に特性評価される。形態学的特性評価は、ナノ粒子の組成及び結晶相による、ナノ粒子乾燥粉末のＸ線ディフラクトグラムの成績からなる。ナノ粒子のサイズ及び形状は、透過型電子顕微鏡により決定される。例えば、添付図面の図４には、多様な合成から得られた磁鉄鉱ナノ粒子のサイズ分布の柱状図（ヒストグラム）が示されている。材料の磁化性（従って、ナノ粒子の相互作用）を確立する磁力的特性評価は、磁力計により外部磁界が印可され、行われたとき、印可された磁場の関数として磁化曲線から行われる。

製造され、使用準備ができている懸濁液は全て、水性媒体として溶剤を使用する。この溶剤は水又は生理学的溶液からなる。さもなければ、この溶剤は、行われる医療処置の特徴である、例えば、何らかの薬物のような必要な添加物を有する。従って、製造されたナノ粒子は懸濁液中にありのまま維持され、ナノ粒子に添加された被覆の存在により、沈殿も凝集も全く起こらない。

これらナノ粒子を医療処置用の媒体として利用する目的に関して、懸濁液を殺菌しなければならない。この殺菌は常用のオートクレーブで行われる。懸濁液を加熱してもナノ粒子特性は改変されない。なぜなら、これらナノ粒子はオートクレーブ殺菌が行われる温度よりも高い温度で合成されており、ナノ粒子を被覆する分子は前記温度では分解されないからである。

本発明によれば、超常磁性ナノ粒子は懸濁液中に注入されるが、状態を変更したり或いはポリマーを生成したり若しくは特定の形状を採用すること無しに、ナノ粒子自体により作用する。ナノ粒子に磁場が印可されている間中、超常磁性ナノ粒子は、網膜上のそれらの適所で互いに粒子自体が結合された状態を維持する。外部磁石が取り除かれたために、この磁場が消失すると、ナノ粒子は眼内スペース内に分散される。

従って、外科手術で日常的に使用されているガスタンポナーデ又はシリコンオイルタンポナーデに比べて、網膜剥離の治療に本発明の超常磁性ナノ粒子からなる医療用材料を使用することの利点は次の通りである。
(a)超常磁性ナノ粒子は白内障を引き起こさない。
(b)超常磁性ナノ粒子は緑内障を引き起こさない。
(c)超常磁性ナノ粒子は損傷位置に依存しない。超常磁性ナノ粒子は上方損傷及び下方損傷の何れにも同等に有効である。
(d)超常磁性ナノ粒子は強制的二次手術が不要である。
(e)磁鉄鉱は不活性であり、絶対的抽出刻限が存在しない。

前掲特許文献１に記載された利点と比較した本発明の優れた利点は次の通りである。
(a)本発明の超常磁性ナノ粒子は重合しない。
(b)本発明の超常磁性ナノ粒子は固体又は粘稠流体に変化しない。
(c)移植された磁石は、眼腔内に固形物を残さずに取り除くことができる。
(d)本発明の超常磁性ナノ粒子は手術により簡単に取り除くことができる。
(e)外部磁石が取り除かれると、本発明の超常磁性ナノ粒子は眼房水中に簡単に拡散させることができる。
(f)外部磁石が取り除かれれば、本発明の超常磁性ナノ粒子は視力を妨げない。

臨床前実験のステージに関して、本発明の医療用材料の有効性をブタの屍眼及びウサギの生体内眼で試験した。

(a)ブタ屍眼に関する試験。
１０個のブタ屍眼を使用した。
鞏膜が露出されるまで、角膜縁から結膜を解剖した。その後、タンポナーデ作用の画像記録を容易にするため及び理論計算が実験的に再現可能であることを実証するために、カップの後極部の前眼部を解剖した。

可変形状レアアース磁石を移植した。下記の実施例において、直径５ｍｍ、厚さ２ｍｍの環状磁石を使用した。

磁石はシアノアクリレートにより鞏膜に接着させた。次いで、網膜剥離を起こさせ、本発明の超常磁性ナノ粒子により被覆された網膜部分を全ての実験に利用した。

(b)ウサギの眼に対する生体実験
１０匹の白化変種ニュージーランドウサギと、１０匹の色素沈着カルフォルニアウサギを使用した。

体重が２．５ｋｇ?３ｋｇの範囲内の１０匹の白化変種ニュージーランドウサギと１０匹の色素沈着カルフォルニアウサギを昼／夜１２時間サイクルに保ち、水と餌は自由に摂取させた。Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO)(眼科と視覚に関する研究会議）により承認され、確立された規則及びプロトコルに従って、これらウサギを維持し、そして、処理した。

各ウサギを２．５ｍｌのケタミン（１２５ｍｇ）と０．５ｍｌのキシラジン（１００ｍｇ）の混合物３ｍｌで麻酔をかけた。

各ウサギの右目に対して外科的処置を行った。

外科的方法
(1)第1グループ
目的
超常磁性ナノ粒子が生体内タンポナーデとして有効な態様で作用することを生体内で証明する。
材料及び方法
各ウサギの右目に対して外科的処置を行った。

この外科的処置において、Wescott剪刀を用いて下方１８０°の位置に角膜縁からの結膜の孔を形成させた。直径５ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ及び中心開口内径２ｍｍの環状形のニッケル被覆レアアース磁石を移植するために、鞏膜が遊離し、乾燥されるまでテノン嚢を解剖した。眼球の赤道の背後の眼側頭部に、バイクリル(Vicry)7-0を用いて２カ所の縫合点で鞏膜を固定させた。

処置した眼を１％フェニレフィリン及び２％トロピカミドからなる点眼液３滴で散大させた。眼の後極を観察するために、角膜上に平凹コンタクトレンズを配置した。

ウサギの処置した眼を同軸光の顕微鏡下で観察した。顕微鏡により粒子の注入のための正しい位置を示すために、磁化を避けるためにチタン製ピンセットを用いて外側から押すことにより移植磁石を湾入させた。

１ｍｍのシリンジの内部に包含される、濃度１００％、容量１００μＬの粒子を、２７Ｇニードルにより角膜輪部から２．５ｍｍのところの網様体扁平部に注入した。その後、粒子は対応する網膜から距離３ｍｍ未満から眼内部に放出された。磁石を眼外部に配置させた。

ナノ粒子を４週間眼内に留まらせた。３日目、７日目、１４日目、２１日目及び２８日目にウサギを麻酔下で評価した。眼球の前眼房内又は硝子体液内に炎症の徴候を発見するために顕微鏡を使用した。記録用に写真を撮影した。２８日目にウサギを屠殺し、その眼を摘出し、１０％ホルマリン液中で固定し、パラフィン内に埋め込み、ミクロトームで厚さ７μｍに切断した。ヘマトキシリン-エオシンで染色し、そして、１０倍及び４０倍の倍率の顕微鏡で観察した。

結果
ナノ粒子の使用中、ナノ粒子は網膜表面に向かって移動し、外部磁石に対応する表面にナノ粒子粒子自体が均一に配列することが認められた。その後の観察において、ナノ粒子は分散すること無く、適所かつ適切な位置に留まっていた。臨床評価において炎症の徴候は認められなかった。網膜の組織学的解析は炎症危険性の不存在を示した。ナノ粒子と接触している網膜は、遊離網膜に関して、元の厚さをそのまま維持した。押圧による構造的損傷は認められなかった。

添付図面の図１及び図２は、網膜上に半円配置状に堆積されたナノ粒子を示す画像である。この配置は外部眼表面と接触する磁石の配置に対応している。

この状態は３日目、７日目、１４日目、２１日目及び２８日目の１０匹のウサギで認められた。

ウサギを更に４週間観察した。

顕微鏡による臨牀観察中、炎症反応は検出されなかった。

組織学的サンプルの研究では、炎症又は組織損傷の徴候は認められなかった。網膜層間へのナノ粒子の侵入は認められなかった。

(2)第２グループ
前記第１グループと同様な方法を実施した。凹みを有すか又は有しない異なる磁石を使用した。

(3)第３グループ
シアノアクリレート接着剤で鞏膜に固着させたこと以外は、前記第１グループと同様な方法を実施した。

(4)第４グループ
前記第１グループと同様な方法を実施した。同じ物質を使用し、１％ヒアルロン酸エステルを添加した。
(5)第５グループ
目的
網膜剥離したウサギモデルで適用された網膜を維持するための本発明の超常磁性ナノ粒子の効果を証明する。

材料及び方法
この第５グループでは、３匹のウサギに麻酔をかけ、同じ方法で外部鞏膜上に磁石を配置してから、硝子体切除を行った。幅１ｍのＶ字形Lance強膜切開刀により網膜を３カ所切開した。強膜切開したうちの第１の箇所には、リンゲル液注入カニューレを挿入し、第２の箇所には内照明プローブを挿入し、第３の箇所は硝子体切除箇所である。網膜切開箇所への接近及び吸引の増大により、網膜を裂孔させることができた。網膜下注入カニューレにより、網膜剥離が完了するまで、液体を網膜裏側に注入した。第１グループにおいて述べた方法と同じ方法に従って観察を行った。また、各検体の組織学的研究も行った。

結果
この３匹のウサギによる試験では、粒子は裂孔を閉塞し、接着状態を維持した。一方、網膜は７日目も全てのウサギにおいて接着されたままであった。

医療用途における磁性ナノ粒子の性能に関する試験
ポリエチレングリコール(PEG)及びポリ（オキシエチレン）ジカルボン酸（その末端にカルボキシル基を有するポリエチレングリコール-POE）で被覆された直径が１０?２０ｎｍの範囲内の粒径を有する超常磁性ナノ粒子を組織内で使用した。この多糖類被覆は生体適合性である。この粒径及びこれらの被覆は、行われるべき治療に必要な期間中、患者の免疫システムにより認知されない。

前記ナノ粒子を下記の目的のために動物モデルにおいて利用した。
(a)超常磁性ナノ粒子（ＮＰ）と、眼球外部に取付られた永久磁石との間の磁力を用いて網膜剥離を治療する。

(b)温熱療法による腫瘍治療。これらの超常磁性ナノ粒子は、腫瘍細胞による超常磁性ナノ粒子エンドサイトーシスを引き起こさせる能力を有する。エンドサイトーシスの後、これら超常磁性ナノ粒子を、外部磁界の作用下で加熱する。斯くして、温熱療法により腫瘍細胞の壊死が起こる。

(c)抗体、タンパク質及びプラスミドの輸送若しくはこれら全ての同時輸送。POEで被覆された磁性ナノ粒子は前記活性成分を投与することからなる医学的処置に利用できる。POE分子末端から遊離されたカルボキシル基は、特定の組織を治療するために使用されるべき抗体、タンパク質又はプラスミド若しくはこれら全てを組み込むことができる。この組込ＮＰ薬剤は、この治療目的のために設計された外部磁界の印可により生体組織内に送達される。従って、治療は磁性ＮＰと治療されるべき組織に向けられた磁界との相互作用により行われる。その結果、治療の選択性という利点が得られる。

直径が１０?２０ｎｍの範囲内の粒径を有する超常磁性磁鉄鉱又はコバルトフェライトを金で被覆した。この金被膜は安定であり、生体組織に対して不活性である。従って、医学的処置に利用可能である。金表面は分子内に含まれる硫黄原子に対して非常に高い親和性を有する。なぜなら、硫黄−金結合は非常に強力だからである。例えば、金に対してチオール被膜を使用する場合、磁性ＮＰ−金・チオール系は、治療目的のために形成された外部磁界により特定の組織に送達させることができる薬物を結合するための理想的プラットフォームを構成する。応用例は化学療法である。

直径が１０?２０ｎｍの範囲内の粒径を有する超常磁性磁鉄鉱又はコバルトフェライトをシリカ（二酸化ケイ素）で被覆した。このシリカ被膜は安定であり、生体組織に対して不活性である。従って、医学的処置に利用可能である。シリカ表面は多糖類分子又はシリカと結合できるＯＨ基を有する分子に対して非常に高い親和性を有する。従って、磁性ＮＰ−シリカ系は、治療目的のために形成された外部磁界により特定の組織に送達させることができる薬物を結合するための理想的プラットフォームを構成する。このプラットフォームは例えば、(a)特定の薬剤を結合させる場合の化学療法及び(b)多糖類又は治療すべき腫瘍に対して特異的な抗原を結合させる場合の温熱による腫瘍治療などである。

一般的に、磁性ナノ粒子は化学的方法により合成される。磁鉄鉱（又はコバルトフェライト）磁性ナノ粒子の製造例として、アセチルアセトン鉄(III)(Fe(acac)3)（また、コバルトフェライトの場合は、化学量論的比率のアセチルアセトンコバルト（II）(Co(acac)2)を追加）のような有機先駆体から、界面活性剤（オレイン酸及びオレイルアミン）の存在下で、エーテル（有機溶剤）中で合成する事例について説明する。磁性ナノ粒子の生成は２７０℃の温度で起こる。先駆体／界面活性剤比率は、非常に狭い粒径分布を有する粒子の平均粒径の制御を可能にする。この合成の生成物は、生成物の凝集を防ぐオレイン酸で被覆された磁鉄鉱（又は場合によりコバルトフェライト）の懸濁液を含有する。これら粒子の被膜は、例えば、デキストラン、ポリエチレングリコール(PEG)、カルボキシルポリエチレングリコール(POE)、ポリエチレンアミン(PEI)などのような医学的処置においても有用な水性媒体中に粒子を懸濁させることができる親水性に変化させることもできる。

コバルトフェライト磁性ナノ粒子の場合、これらの粒子は生体適合性ではないので、磁性粒子を組織から分離させておくための不活性被覆を施す必要がある。これは金又はシリカ被膜により達成される。金被膜の場合、ナノ粒子が、ナノ粒子表面に金属金を形成させるための種晶の役割を果たし、それにより金で被覆されたコバルトフェライト磁性ナノ粒子の懸濁液が生成されるような方法で、金塩と還元剤を磁性ナノ粒子水溶液に添加することにより行われる。

シリカ被覆を行う場合、この被覆は磁性ナノ粒子懸濁液に必要量のテトラエトキシシラン(TEOS)（すなわち、シリカ先駆体）を添加することにより形成される。最終生成物は不活性シリカで被覆された磁性ナノ粒子の懸濁液である。

前記のようにして合成された磁性ナノ粒子は形態学的及び磁気的に特徴を有する。形態学的特徴は、ナノ粒子乾燥粉末のＸ線ディフラクトグラムのパフォーマンスからなる。これはナノ粒子の組成及び結晶相の両方を確認するためのものである。ナノ粒子のサイズ及び形状は透過型電子顕微鏡により確認される。例えば、様々な合成により得られた磁鉄鉱ナノ粒子の粒径の分布ヒストグラムを示す。材料の磁性（すなわち、ナノ粒子の相互作用が印可された外部磁界を有するであろうこと）を確認する磁気特性は、磁力計により。印可磁界の関数として磁化曲線から確立される。

製造され、使用準備の整った懸濁液は何れも溶剤として水性媒体を使用する。この水性媒体は水又は生理学的溶液その他であり、例えば、薬物療法のような行われべき医学的処置に必要な追加的特性を全て有する。

従って、製造された磁性ナノ粒子は本来的に懸濁液の状態を維持し、ナノ粒子に追加された被膜の存在のために沈殿も凝集もしない。

本発明の磁性ナノ粒子を医学的処置のための媒体として使用する目的に関して、前記懸濁液を滅菌しなければならない。この滅菌は常用のオートクレーブで行われる。懸濁液を加熱しても磁性ナノ粒子の特性は変化されない。なぜなら、ナノ粒子はオートクレーブの作動温度よりも高い温度で合成され、しかも、磁性ナノ粒子を被覆する分子はこれらの温度では分解されないからである。

以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。用語「又は」に関して、例えば「Ａ又はＢ」は、「Ａのみ」、「Ｂのみ」ならず、「ＡとＢの両方」を選択することも含む。特に記載のない限り、装置又は手段の数は、単数か複数かを問わない。

Claims (14)

1. 超常磁性特性を有する生体適合性ナノ粒子からなり、
   前記ナノ粒子の超常磁性特性は、これら粒子の作用を所定の空間又は組織に局在化させるために使用される、
   ことを特徴とする医療用材料。
2. １０ｎｍ?２０ｎｍの範囲内の粒径を有し、室温で超常磁性特性を示す生体適合性ナノ粒子からなる、
   ことを特徴とする請求項１記載の医療用材料。
3. 超常磁性特性を示し、かつ、酸化鉄から構成されている生体適合性ナノ粒子からなる、
   ことを特徴とする請求項２記載の医療用材料。
4. 超常磁性特性を示す生体適合性ナノ粒子からなり、前記酸化鉄は磁鉄鉱である、
   ことを特徴とする請求項３記載の医療用材料。
5. 超常磁性特性を示し、かつ、コバルトフェライトから構成されている生体適合性ナノ粒子からなる、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の医療用材料。
6. 酸化鉄及びレアアース合金から選択される化合物により構成されており、かつ、不活性材料により被覆されている生体適合性ナノ粒子からなる、
   ことを特徴とする請求項２記載の医療用材料。
7. 酸化鉄及びレアアース合金から選択される化合物により構成されており、かつ、金、ダイヤモンド及びシリカから選択される不活性材料により被覆されている生体適合性ナノ粒子からなる、
   ことを特徴とする請求項１?６の何れかに記載の医療用材料。
8. 超常磁性特性を示す前記生体適合性ナノ粒子は一つ以上の治療学的に活性な物質に付着する、
   ことを特徴とする請求項１?７の何れかに記載の医療用材料。
9. 超常磁性特性を示す前記生体適合性ナノ粒子は、放射活性を示すか、又は物理的方法により放射活性を獲得し得る一つ以上の物質に付着する、
   ことを特徴とする請求項１?７の何れかに記載の医療用材料。
10. 前記医療用材料は網膜剥離の治療に使用される、
    ことを特徴とする請求項１?９の何れかに記載の医療用材料の用途。
11. 前記医療用材料は一時的に維持するために眼の硝子体内の空間に注入され、そして、磁界の印可により網膜を眼の内壁に接着させる、
    ことを特徴とする請求項１０記載の医療用材料の用途。
12. 前記医療用材料は一時的に維持するために眼の硝子体内の空間に注入され、そして、磁界の印可により網膜を眼の内壁に接着させ、
    前記医療用材料は上方損傷部及び下方損傷部に対してその作用を均等に発揮する、
    ことを特徴とする請求項１１記載の医療用材料の用途。
13. 前記粒子は薬理学的に許容される溶媒又は担体と一緒に注入される、
    ことを特徴とする請求項１２記載の医療用材料の用途。
14. (i)患者に硝子体切除術を受けさせるステップと、
    (ii)請求項１?９の何れかに記載された医療用材料を前記患者の硝子体内の空間に注入するステップと、
    (iii)磁界を印可することにより、網膜を眼の内壁に接着させた状態を維持するステップとからなる、
    ことを特徴とする網膜のタンポナーデ方法。
    
    

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