JP2014527094A - 光応答性ハイブリッド有機無機粒子を調製するためのプロセス - Google Patents

Abstract

光応答性ハイブリッド有機無機粒子を調製するためのプロセスであって、（ａ）（１）水酸基、加水分解基、及びこれらの組み合わせから選択される少なくとも２つのケイ素結合した基を含む、少なくとも１つのオルガノシラン化合物と、（２）少なくとも１つの未希釈光活性材料と、を混合して、セラミック前駆体組成物を形成することと、（ｂ）前記加水分解基の加水分解、及び前記オルガノシラン化合物の縮合を可能にするか、又は誘発して、前記光活性材料を含むハイブリッド有機無機粒子を形成することと、を含む、プロセス。
【選択図】なし

Description

発明の詳細な説明

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１１年６月２８日に出願された、米国特許仮出願第６１／５０１７９９号の優先権を主張する。

［技術分野］
本発明は、少なくとも１つの光活性材料を含むハイブリッド有機無機粒子を調製するためのプロセスに関する。

［背景］
光動療法は、種々の腫瘍学的疾患、心血管疾患、皮膚科学的疾患、及び眼科疾患の治療のために使用され得る。例えば、癌治療では、光活性材料を全身投与時に腫瘍組織内に優先的に局在化させることができ、次に照射して、不可逆的に細胞を損傷させることができる反応性種を生成することができる。適切な条件下では、かかる方法は、隣接する健全な組織を損傷させることなく、疾患組織を選択的に破壊させることができる。

しかしながら、多くの光活性薬物及び染料は、（少なくとも幾らかの有機内容物に起因して）疎水性であり、このことは、かかる光活性化合物の水性系中への安定した分散を可能にするような種々の異なる送達賦形剤又は担体の開発を必要としてきた。担体としては、油分散液（ミセル）、リポソーム、ポリマーミセル、親水性薬物ポリマー複合体などが挙げられている。かかるアプローチには過敏症反応を引き起こすものがあり、また相対的に不良な薬物負荷、薬物の自己集合、及び／又は正常な組織内での薬物の蓄積を問題とするものもあった。

有機的に改質されたシリケートといった、セラミック系ナノ粒子もまた、送達賦形剤としての使用のために光活性薬物又は染料でドープされてきた。かかるナノ粒子は概して、非常に安定性であり、ドープされた分子を極度のｐＨ及び温度条件から効果的に保護することができ、種々の異なる表面改質基で容易に官能化されることができ、また少なくとも幾つかは、生体系とのその両立性に関して知られている。かかるドープされたセラミック系ナノ粒子の調製のためのプロセスは、典型的には有機溶媒（粒子形成を阻止し得る）の使用を伴ってきたが、しかしながら、例えば、多数のプロセス工程、多数の触媒、ミセル組成物の形成、及び／又はコアシェル粒子構造の製造への必要性といった、他の欠点に悩まされてきた。

［概要］
このように、我々は、種々の異なる用途の性能要件、並びにその調製のための相対的に単純で効率的かつ費用効果的なプロセスに対する性能要件に合致し得る、光応答性ハイブリッド有機無機粒子（及び具体的には、光応答性の有機的に改質されたシリケートナノ粒子）に対する必要性が、継続して存在していることを認識している。好ましい粒子調製プロセスは、好ましくは先行技術のプロセスに対する有機溶媒の必要性を低減又は排除しながら、光活性材料（複数可）の効率的組み込み（例えば、相対的に完全な組み込み）を提供するであろう。

手短に述べると、一態様では、本発明は光応答性ハイブリッド有機無機粒子を調製するためのプロセスを提供する。前記プロセスは、
（ａ）（１）水酸基、加水分解基、及びこれらの組み合わせから選択される少なくとも２つのケイ素結合した基を含む、少なくとも１つのオルガノシラン化合物と、（２）少なくとも１つの未希釈（即ち、希釈又は有機溶媒と混合されていない）光活性材料と、を混合してセラミック前駆体組成物を形成することと、
（ｂ）前記加水分解基の加水分解、及び前記オルガノシラン化合物の縮合を可能にするか又は誘発して、前記光活性材料を含むハイブリッド有機無機粒子を形成することと、を含む。

好ましくは、オルガノシランも同様に、未希釈セラミック前駆体組成物を提供するように、未希釈形態である。

加水分解及び縮合は、好ましくは、セラミック前駆体組成物を、少なくとも１つの触媒、及び所望により、少なくとも１つの界面活性剤を含む水性組成物と、混合することによって達成され得る。好ましくは、オルガノシランは、モノオルガノシラン、ジオルガノシラン、及びこれらの組み合わせから選択され、並びに／又は光活性材料は、光活性薬物、染料、希土類ドープ金属酸化物ナノ粒子、金属ナノ粒子、半導体ナノ粒子、及びこれらの組み合わせから選択される。

光応答性ハイブリッド有機無機粒子は、未希釈光活性材料（複数可）をオルガノシラン（類）中へ直接に分散又は溶解する単純なプロセスによって、調製され得ることが発見されている。驚くべきことに、前記プロセスは、光活性材料（複数可）とオルガノシラン（類）との双方が未希釈形態で使用される場合であっても、また光活性材料（複数可）の粒子への共有結合を伴わない（それによって、１つ以上の追加の化学修飾プロセス工程に対する必要性を回避する）場合であっても、得られるハイブリッド粒子中への光活性材料（複数可）の効率的な組み込み（好ましい実施形態では、相対的に完全な組み込み）を提供し得る。

本発明のプロセスは、有機溶媒中に光活性材料（複数可）を溶解又は分散させる初めの工程を伴わずに行い得るため、該プロセスは、先行技術の調製プロセスよりも相対的に費用効果的であり、また環境に優しく、一方でまた有機溶媒の使用に関連付けられる粒子形成との干渉を低減又は排除し得る。プロセスは、粒子形成と光活性材料組み込みとの双方を達成するためにミセル組成物又はコアシェル粒子構造の形成を必要としない、本質的に単純な「単一ポット」又は「単一工程」プロセスである。

得られる光応答性ハイブリッド有機無機粒子は、例えば、光動療法用途における使用、光学センサとしての使用、指示薬としての使用などを含む、多数の異なる用途に使用され得る。したがって、本発明のプロセスの少なくとも幾つかの実施形態は、種々の異なる用途の性能要件を満たし得る光応答性ハイブリッド有機無機粒子（及び具体的には光応答性の有機的に改質されたシリケートナノ粒子）を提供し得るだけでなく、また同様に、先行技術のプロセスに対する有機溶媒への必要性を低減又は排除しながら、上述に説明される相対的に単純で効率的かつ費用効果的なその調製のためのプロセスへの継続的な必要性に合致し得る。

［詳細な説明］
以下の詳細な説明では、種々の組の数値範囲（例えば、特定の部分における炭素原子の数、又は特定の成分の量など）が記載され、各組内では、範囲の任意の下限を範囲の任意の上限と対にすることができる。同様に、このような数値範囲は、範囲内に含まれる全ての数を含むことを意味する（例えば１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５などを含む）。

本明細書で使用するとき、用語「及び／又は」は、１つ若しくは全ての列挙した要素、又は２つ以上の列挙した要素のいずれかの組み合わせを意味する。

用語「好ましい」及び「好ましくは」は、特定の状況下で、特定の利点をもたらし得る本発明の実施形態を指す。しかしながら、同一又は異なる条件下において、他の実施形態が好ましい場合もある。更には、１つ以上の好ましい実施形態の詳細説明は、他の実施形態が有用ではないことを意味するものではなく、本発明の範囲から他の実施形態を排除することを意図するものではない。

「含む（comprises）」という用語及びその変化形は、それらの用語が説明及び請求項に出現する箇所において、限定的な意味を有するものではない。

本明細書で使用するところの「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、「少なくとも１つの」及び「１つ以上の」は、互換可能に使用される。

上記「課題を解決するための手段」の節は、全ての実施形態又は本発明の全ての実施を説明しようとするものではない。以下の「発明を実施するための形態」が例示的実施形態をより具体的に記載する。「発明を実施するための形態」の全体にわたり、複数の実施例の一覧を通してガイダンスが提供されており、それら実施例は様々な組み合わせで用いられ得る。いずれの場合にも、記載した一覧は、代表的な群としてのみ役立つものであり、排他的な一覧として解釈されるべきではない。

定義
本特許出願で使用されるとき、
「化学放射」とは、電磁スペクトルの任意の波長範囲内の放射を意味する（化学放射は典型的には、紫外線波長範囲内、可視波長範囲内、赤外線波長範囲内、又はこれらの組み合わせであり、当該技術分野において既知の任意の好適なエネルギー源を使用して化学放射を提供することができる）。

「アシル」とは、式−（Ｃ＝Ｏ）Ｒ（式中、Ｒはアルキル、アリール、及びこれらの組み合わせから選択される）の一価の基を意味する。

「アシルオキシ」とは、式−Ｏ（Ｃ＝Ｏ）Ｒ（式中、Ｒはアルキル、アリール、及びこれらの組み合わせから選択される）の一価の基を意味する。

「連結型ヘテロ原子（catenated heteroatom）」とは、（例えば、炭素−ヘテロ原子−炭素鎖又は炭素−ヘテロ原子−ヘテロ原子−炭素鎖を形成するために）炭素鎖中で１個以上の炭素原子と置換される炭素以外の原子（例えば、酸素、窒素、又は硫黄）を意味する。

「ヘテロ有機」とは、少なくとも１個のヘテロ原子（好ましくは、少なくとも１個の連結型ヘテロ原子）を含有する有機基又は部分（例えば、アルキル又はアリール基）を意味する。

「ナノ粒子」とは、例えば、０．１〜１００ナノメートルの範囲、又は１〜１００ナノメートルの範囲といった、０．１〜１０００ナノメートルの範囲の平均粒子直径を有する粒子（一次粒子又は粒塊）を意味する（用語「直径」とは、実質的に球形の粒子の直径のみでなく、同様に非球形粒子の最長寸法も指す。平均粒子直径を計測するための好適な技術には、例えば、走査型トンネル顕微鏡検査、光散乱、及び透過型電子顕微鏡検査が挙げられる）。

「未希釈」とは、希釈されていない、又は有機溶媒と混合されていないことを意味する。

「光活性」とは、化学放射に対して（例えば、化学的又は電気的に）応答性であることを意味する（例えば、幾つかの光活性材料は、かかる放射線を吸収した後、蛍光性（蛍光染料）又は色の変化（フォトクロミック染料）を示し得る）。

オルガノシラン化合物
本発明のプロセスの実施に使用するのに好適なオルガノシラン化合物には、水酸基、加水分解基、及びこれらの組み合わせから選択される少なくとも２つのケイ素結合した基を含むものが挙げられる。好ましくは、オルガノシランは、モノオルガノシラン、ジオルガノシラン、及びこれらの組み合わせ（より好ましくは、モノオルガノシラン及びこれらの組み合わせ）から選択される。

有用なオルガノシラン化合物の分類には、次の一般式：
Ｓｉ（Ｒ）_４−ｐ−（Ｘ）_ｐ （Ｉ）
（式中、各Ｒは独立して、有機基又はヘテロ有機基（好ましくは、アルキル（好ましくは、１〜約４個の炭素原子を有する）、アルケニル、アシル（好ましくは、１〜約３個の炭素原子を有する）、シクロアルキル、アリール（好ましくは、フェニル）、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、ヘテロアリール、及びこれらの組み合わせから独立して選択される、有機基又はヘテロ有機基）であり、各Ｘはハロゲン原子、水素原子、アシルオキシ、アルコキシ、ヒドロキシル、及びこれらの組み合わせから独立して選択され、ｐは、整数の２又は３（好ましくは、３）である）によって表され得るものが挙げられる。ハロゲン原子は、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、及びこれらの組み合わせ（好ましくは、塩素、臭素、ヨウ素、及びこれらの組み合わせ、より好ましくは、塩素、臭素、及びこれらの組み合わせ、最も好ましくは、塩素）から選択され得る。Ｒ中のへテロ原子（複数可）としては、酸素、硫黄、窒素、リン、及びこれらの組み合わせ（好ましくは、酸素、硫黄、及びこれらの組み合わせ、より好ましくは、酸素）が挙げられ得る。Ｒは、少なくとも２個の炭素原子によってケイ素から分離されるのであれば、フッ素を含有し得る。Ｒは、ケイ素（好ましくは、ヒドロキシル又は加水分解基に結合されたケイ素）を含有し得る。

各Ｒは、好ましくは、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、及びこれらの組み合わせ（より好ましくは、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、及びこれらの組み合わせ、更により好ましくは、アルキル、アリール、及びこれらの組み合わせ、より一層好ましくはアリール、最も好ましくはフェニル）から独立して選択される。好ましいＸ基としては、ハロゲン、水素、アルコキシ、ヒドロキシル、及びこれらの組み合わせ（より好ましくは、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、及びこれらの組み合わせ、更により好ましくは、アルコキシ、ヒドロキシル、及びこれらの組み合わせ、より一層好ましくはアルコキシ、最も好ましくは、メトキシ又はエトキシ）が挙げられる。

有用なオルガノシラン化合物の代表的な例としては、ジアルキルジアルコキシシラン、アルキルトリアルコキシシラン（例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、イソオクチルトリメトキシシラン、イソオクチルトリエトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、及びオクタデシルトリエトキシシラン）、アルケニルトリアルコキシシラン（例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリ−ｔ−ブトキシシラン、ビニルトリイソブトキシシラン、及びビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シランなどの、ビニルシラン）、アシルトリアルコキシシラン、シクロアルキルトリアルコキシシラン、ジアリールジアルコキシシラン、アリールトリアルコキシシラン（例えば、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ｐ−トリルトリメトキシシラン、及びｐ−トリルトリエトキシシラン）、ジヘテロアルキルジアルコキシシラン、ヘテロアルキルトリアルコキシシラン（例えば、ポリエチレンオキシトリメトキシシラン、ポリエチレンオキシトリエトキシシラン、及び３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトアルキルトリアルコキシシラン）、ヘテロアルケニルトリアルコキシシラン（例えば、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリルオキシメチルトリエトキシシラン、３−メタクリルオキシメチルトリメトキシシラン、及び３−（メタクリルオキシ）プロピルトリエトキシシランなどの、メタクリルオキシアルキルトリアルコキシシラン又はアクリルオキシアルキルトリアルコキシシラン）、ヘテロシクロアルキルトリアルコキシシラン、ジヘテロアリールジアルコキシシラン、ヘテロアリールトリアルコキシシラン、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。

好ましいオルガノシラン化合物には、アルキルトリアルコキシシラン、アリールトリアルコキシシラン、ヘテロアルキルトリアルコキシシラン、ヘテロアリールトリアルコキシシラン、及びこれらの組み合わせ（より好ましくは、アルキルトリアルコキシシラン、アリールトリアルコキシシラン、ヘテロアルキルトリアルコキシシラン、及びこれらの組み合わせ、更により好ましくは、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソオクチルトリメトキシシラン、イソオクチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ポリエチレンオキシトリメトキシシラン、ポリエチレンオキシトリエトキシシラン、及びこれらの組み合わせ、より一層好ましくは、イソオクチルトリメトキシシラン、イソオクチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ポリエチレンオキシトリメトキシシラン、ポリエチレンオキシトリエトキシシラン、及びこれらの組み合わせ、最も好ましくは、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、及びこれらの組み合わせ）が挙げられる。

オルガノシラン化合物は、本発明のプロセスにおいて、単体で、又は異なる化合物との混合物の形態で使用され得る。オルガノシラン化合物は、既知の合成方法によって調製することができ、また市販のものもある（例えば、フェニルトリメトキシシラン、Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．，Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ，ＰＡ）。特定の用途に応じて、オルガノシラン化合物の有機基又はヘテロ有機基のうちの少なくとも幾つか（例えば、上述の式ＩのＲ基）は、特定の溶剤を伴う得られたハイブリッド有機無機粒子、又は他の化学的組成物、又は環境（例えば、粒子分散性に役立つような）に適合するように選択され得る。

所望により、オルガノシラン化合物（複数可）は、本発明のプロセスにおいて１つ以上の他のセラミック前駆体化合物と混合して使用され得る。例えば、シランエステル（例えば、トリエトキシシラン、テトラエトキシシラン（テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）としても既知である）、テトラメトキシシラン（テトラメチルオルトシリケート（ＴＭＯＳ）としても既知である）など）、並びに／又はアルミナ、チタニア、ジルコニアなどといった金属酸化物への前駆体（例えば、チタンアルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、酢酸ジルコニウムなど）として機能し得る化合物が、（単体、又は混合物の形態のいずれかで、好ましくは、オルガノシラン（類）と他のセラミック前駆体化合物（複数可）との総重量に対して少重量で（例えば、約５０重量パーセント未満、４０重量パーセント、３５重量パーセント、２５重量パーセント、１５重量パーセント、１０重量パーセント、又は５重量パーセント））セラミック前駆体組成物中に含まれ得る。かかるセラミック前駆体化合物は、既知の合成方法によって調製することができ、また市販のものもある（例えば、チタンアルコキシド及びジルコニウムアルコキシド、Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）。他のセラミック前駆体化合物には、（混合セラミック粒子を形成するように）オルガノシランと共に加水分解若しくは凝縮され得るものもあり、又は別の方法として（コアシェル構造のコア若しくはシェルのいずれかを形成するように）別々に加水分解若しくは凝縮され得るものもある。

好ましくは、オルガノシラン化合物は本発明のプロセスにおいて、有機的に改質されたシリカ（Ｏｒｍｏｓｉｌ）粒子（より好ましくは、Ｏｒｍｏｓｉｌナノ粒子）の形式で有機的に改質されたシリケートを提供するように、他の非シランセラミック前駆体化合物の添加を伴わずに使用される。

光活性材料
本発明のプロセスの実施における使用に好適な光活性材料としては、光活性有機材料及び無機材料、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。有用な光活性材料としては、光活性染料、薬物、希土類ドープ金属酸化物ナノ粒子、金属ナノ粒子、半導体ナノ粒子など、及びこれらの組み合わせが挙げられる。好ましい光活性材料としては、光活性染料、希土類ドープ金属酸化物ナノ粒子、金属ナノ粒子、半導体ナノ粒子、及びこれらの組み合わせ（より好ましくは、光活性染料、金属ナノ粒子、半導体ナノ粒子、及びこれらの組み合わせ、最も好ましくは、光活性染料及びこれらの組み合わせ）が挙げられる。本発明のプロセスは、少なくとも幾つかの有機又は有機金属内容物（例えば、光活性薬物、光活性染料、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、光活性染料及びこれらの組み合わせ）を有する光活性材料を組み込むのに、特に有用であり得る。

有用な光活性薬物としては、抗癌剤（例えば、Ｈｙｐｏｃｒｅｌｌｉｎ Ａ及びＰｏｒｆｉｍｅｒ Ｓｏｄｉｕｍ（Ｐｈｏｔｏｆｒｉｎ（商標）の商品名でＰｉｎｎａｃｌｅ Ｂｉｏｌｏｇｉｃｓ，Ｉｎｃ．，Ｂａｎｎｏｃｋｂｕｒｎ，ＩＬから販売されている）など、及びこれらの組み合わせが挙げられる。かかる薬物は、既知の方法によって単離又は合成することができ、また市販のものもある。

有用な光活性染料には、フォトクロミック染料、蛍光染料、化学発光染料など、及びこれらの組み合わせが挙げられる。かかる染料は、既知の方法によって合成することができ、また市販のものもある（例えば、フルオレセイン、Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）。好ましい光活性染料としては、フォトクロミック染料、蛍光染料、及びこれらの組み合わせ（より好ましくは、フォトクロミック染料及びこれらの組み合わせ）が挙げられる。

有用な光活性染料の代表的例としては、フルオレセイン及びその誘導体、ローダミン及びその誘導体、クマリン、ベンゾクマリン、キサンテン、ベンゾキサンテン、フェノキサジン、ベンゾフェノキサジン、ナフタルイミド（napthalimide）、ナフトラクタム、アズラクトン、メチン、オキサジン、チアジン、ジケトピロロピロール、キナクリドン、チオ−エピンドリン（thio-epindoline）、ラクタムイミド、ジフェニルマレイミド、アセトアセタミド、イミダゾチアジン、ベンゾアントロン、フタルイミド、ベンゾトリアゾール、ピリミジン、ピラジン、トリアジンなどといった、蛍光染料、ペルオキシダーゼ、ルシフェラーゼ、スルホンアミド、５−アミノ−２，３−ジヒドロ−１，４−フタラジンジオン（Ｌｕｍｉｎｏｌとして既知である）、サイリウム、塩化オキサリル、トリス（ビピリジン）ルテニウム（ＩＩ）クロライド、ピロガロール、過酸化シュウ酸塩、アリールオキシレート、アクリジニウムエステル、ジオキセタン、ルシゲニンなどといった、化学発光染料、スピロピラン、スピロオキサジン、スピロチオピラン、スチルベン、芳香族アゾ化合物、クロメン（ナフトピラン（napthopyran）を含む）、ビスイミダゾール、スピロジヒドロインドリジン、キノン、ペリミジンスピロシクロヘキサジエノン、ビオロゲン、フルギト類及びフルギミド、ジアリールエテン、トリアリールメタン、アニルなど（米国特許出願公開第ＵＳ ２００５／０２４４７４４ Ａ１号（Ｋａｚｍａｉｅｒら）に説明されるフォトクロミック材料を含む。その材料の説明は参照により本明細書に援用される）といった、フォトクロミック染料など、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。好ましい光活性染料としては、ナフタルイミド（napthalimide）、スピロピラン、スピロオキサジン、クロメン、及びこれらの組み合わせ（より好ましくは、ナフタルイミド（napthalimide）、クロメン、及びこれらの組み合わせ、最も好ましくは、クロメン及びこれらの組み合わせ）が挙げられる。

有用な光活性希土類ドープ金属酸化物ナノ粒子としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウムなど及びこれらの組み合わせといった、希土類とドープされる、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化銅、酸化ランタン、酸化ガドリニウム、酸化プラセオジムなどといった、金属酸化物のナノ粒子及びこれらの組み合わせが挙げられる。かかる希土類ドープ金属酸化物は、既知の方法によって調製することができる（例えば、米国特許第５，６３７，２５８号（Ｇｏｌｄｂｕｒｔら）に説明される方法）。希土類は、金属酸化物と希土類ドーパントとの総モルを基準として、約１〜３０モルパーセント又は約１〜２０モルパーセントの量で存在することが多い。好ましい光活性希土類ドープ金属酸化物には、ランタン、イットリウム、セリウム、及びこれらの組み合わせが挙げられる。

有用な光活性金属ナノ粒子としては、金、銀、プラチナ、パラジウム、イリジウム、レニウム、水銀、ルテニウム、オスミウム、銅、ニッケルなど、及びこれらの組み合わせといった、貴金属又は貨幣金属のものが挙げられる。かかる金属ナノ粒子は、既知の方法によって調製することができ、また市販のものもある（例えば、銀及び金）。好ましい光活性金属ナノ粒子としては、金、銀、銅、ニッケル、プラチナ、パラジウム、及びこれらの組み合わせのものが挙げられる。

本発明のプロセスにおける使用に好適な光活性半導体ナノ粒子（「量子ドット」と名付けられることもある）としては、１つ以上の半導体材料を含むものが挙げられる。有用な半導体材料としては、例えば、ＩＩ〜ＶＩ族半導体（例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＭｇＴｅなど）、ＩＩＩ〜Ｖ族半導体（例えば、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＡｌＳなど）、ＩＶ族半導体（例えば、Ｇｅ、Ｓｉなど）、Ｉ〜ＶＩＩ族半導体（例えば、ＣｕＣｌ、ＡｇＩなど）、それらの合金、並びにそれらの混合物（例えば、三元及び四元混合物）が挙げられる。

好ましい光活性半導体ナノ粒子は、ＩＶ族又はＩＩ〜ＶＩ族半導体（より好ましくは、ＩＩ〜ＶＩ族半導体、最も好ましくは、亜鉛又はカドミウムを含むＩＩ〜ＶＩ族半導体）を含む。特に好ましい光活性半導体ナノ粒子は、第２の半導体材料の「シェル」によって包囲される、１つ以上の第１の半導体材料の「コア」を備える（「コア／シェル」半導体ナノ粒子）。

半導体ナノ粒子を調製するための方法は既知である（また、市販の半導体ナノ粒子もある）。例えば、ケイ素又はゲルマニウムといった単一要素半導体、及びＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＣｄＳｅ、又はＺｎＳといった化合物半導体は、標準的コロイド化学に基づいた湿式化学プロセスを使用して合成し得る。一般的な合成は、例えば、半導体（例えば、ＣｄＳｅのためのＣｄ（ＣＨ_３）_２）及び（ＴＭＳ）_２Ｓｅ）の分子前駆体の、ナノ粒子の成長を制御し、またその凝集を防止し得る温配位溶剤（例えば、アミン又はホスフィン）中への（例えば、注入による）高速添加に関与する（例えば、Ｍｕｒｒａｙら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１５：８７０６（１９９３）を参照されたい）。前駆体の高度に反応性の性質の観点から、及び／又は成長するナノ粒子の酸化を予防若しくは最小限にするため、合成は一般的に、不活性雰囲気（例えば、窒素雰囲気）にて行われる。コア／シェルナノ粒子は、例えば、Ｈｉｎｅｓら（Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．１００：４６８（１９９６））及びＤａｂｂｏｕｓｉら（Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ Ｂ １０１：９４６３（１９９７））によって開発された、以下の一般的方法によって合成し得る。

本発明のプロセスの多数の実施形態において、上述の光活性ナノ粒子（希土類ドープ金属酸化物、金属、又は半導体）は、約１００ナノメートル以下、約５０ナノメートル以下、約４０ナノメートル以下、約３０ナノメートル以下、約２０ナノメートル以下、又は約１０ナノメートル以下の平均直径を有し得る。ナノ粒子の平均直径は典型的には、少なくとも約１ナノメートル、少なくとも約２ナノメートル、少なくとも約３ナノメートル、又は少なくとも約４ナノメートルである。幾つかの実施形態では、ナノ粒子の平均直径は、約１〜約１００ナノメートルの範囲、約１〜約５０ナノメートルの範囲、約１〜約２０ナノメートルの範囲、約１〜約１０ナノメートルの範囲、又は約２〜約１０ナノメートルの範囲である。

プロセス及び得られる粒子
本発明のプロセスは、（ａ）（１）水酸基、加水分解基、及びこれらの組み合わせから選択される少なくとも２つのケイ素結合した基を含む、少なくとも１つのオルガノシラン化合物と、（２）少なくとも１つの未希釈（即ち、希釈又は有機溶媒と混合されていない）光活性材料と、を混合してセラミック前駆体組成物を形成することと、（ｂ）前記加水分解基の加水分解、及び前記オルガノシラン化合物の縮合を可能にするか又は誘発することと、によって実施され得る。プロセスは、雰囲気温度（例えば、約２３℃の室温）及び雰囲気温度より高温（例えば、加熱によって達成される温度）を含む、広範囲の温度のうちのいずれにおいても効果的に行われ得る。少量（セラミック前駆体組成物の総重量に対して、重量による、例えば、約２５重量パーセント未満、２０重量パーセント、１５重量パーセント、１０重量パーセント、又は５重量パーセント）の有機溶媒は、粒子形成に著しく干渉することなく許容され得るが、オルガノシラン（又はオルガノシラン（類）と１つ以上の他のセラミック前駆体化合物との混合物）はまた好ましくは、未希釈セラミック前駆体組成物を提供するために、未希釈形態で混合される。しかしながら、有機溶媒を利用する場合、それは好ましくは、相対的非極性の性質であり、また相対的に水と不混和性である。

オルガノシラン（類）及び光活性材料（複数可）は、特定の用途、２つの構成要素の性質、及び得られるハイブリッド有機無機粒子に望まれる光応答性の度合いに応じて、任意の範囲の比率で混合され得る。概して、光活性材料（複数可）は、セラミック前駆体組成物の総重量を基準として、最大で約５重量パーセントのゼロではない量（例えば、約０．０１〜約５重量パーセント）の光活性材料（好ましくは、約０．１〜約２．５重量パーセント、より好ましくは約０．５〜約１重量パーセント）を含有するセラミック前駆体組成物を生成するように、オルガノシラン（類）中に分散又は溶解され得る。

オルガノシラン化合物の加水分解及び縮合は（好ましくは、少なくとも１つの触媒の存在下で）、本質的に任意の既知の方法（例えば、加水分解性ゾル−ゲル分野におけるもの）又は水との接触を提供する、以降の開発された方法によって達成され得る。有用な触媒としては、塩基、酸、これらの緩衝液、及びこれらの組み合わせが挙げられる。塩基は、好ましい触媒であり得る（例えば、酸によって攻撃又は劣化され得る染料といった、光活性材料と作用する場合）。

本発明のプロセスの実施において触媒としての使用に好適な塩基としては、ヒドロキシルイオンを供与し得るもの、又は求核性のものが挙げられる。有用な塩基としては、第三級アミン（例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、テトラメチルエチレンジアミンといった、トリアルキルアミン、及びこれらの組み合わせ）、ピリジン、（例えば、メチル基又はエチル基といった、１つ以上の置換基で）置換されたピリジン（例えば、ピコリン）、立体障害型第二級アミン、ホスフィン（例えば、トリメチルホスフィン、ジメチルエチルホスフィン、メチルジエチルホスフィン、及びこれらの組み合わせ）、アルシン（例えば、トリメチルアルシン）、水酸基含有塩基（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、及びこれらの組み合わせ）など、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。

好ましい塩基としては、第三級アミン、ピリジン、置換ピリジン、水酸基含有塩基、及びこれらの組み合わせが挙げられる。より好ましい塩基としては、水酸基含有塩基（好ましくは、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、及びこれらの組み合わせ）、第三級アミン（好ましくは、トリメチルアミン）、及びこれらの組み合わせ（最も好ましくは、水酸基含有塩基及びこれらの組み合わせ）が挙げられる。水酸化ナトリウムが、（例えば、相対的に低費用であるため）最も好ましい。

本発明のプロセスの実施における触媒としての使用に好適な酸としては、ケイ素アルコキシドを容易にプロトン化し得るものが挙げられる。有用な酸としては、塩酸、硝酸、酢酸、フッ化水素酸、硫酸、シュウ酸、及びこれらの組み合わせが挙げられる。好ましい酸としては、硝酸、酢酸、塩酸、及びこれらの組み合わせが挙げられる。

触媒の混合物が利用され得る。所望により、異なる触媒が、加水分解と縮合とにそれぞれ使用され得る。例えば、加水分解を触媒するために酸が使用され得、縮合を触媒するために塩基が使用され得る。しかしながら、塩基は、両反応に対する触媒として好ましくあり得る。

所望により、加水分解及び縮合は、少なくとも１つの界面活性剤の存在下で達成され得る。有用な界面活性剤としては、イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、及びこれらの組み合わせが挙げられる。好ましい界面活性剤としては、イオン性界面活性剤（例えば、カチオン性、アニオン性、又は双極性イオン界面活性剤）及びこれらの組み合わせが挙げられる。

本発明のプロセスの好ましい実施形態では、加水分解及び縮合は、セラミック前駆体組成物を、少なくとも１つの触媒（好ましくは、少なくとも１つの塩基）と、所望により、少なくとも１つの界面活性剤とを含む水性組成物と混合させることによって、達成され得る。組成物は好ましくは、ポンピングによって（例えば、シリンジポンプ又は蠕動ポンプ（parastaltic pump）を使用して）、ないしは別の方法でセラミック前駆体組成物を、継続的にじょう乱及び攪拌しながら、制御された速度で水性組成物中へ供給することによって混合され得る。触媒は、触媒的に効果的な本質的に任意の量で利用され得る。例えば、触媒は、セラミック前駆体組成物及び水性組成物（又は好ましい予備形成された水性組成物としてではなく、セラミック前駆体組成物に分離して添加される場合は、その構成要素）の総混合重量の、約０〜約１重量パーセント（好ましくは、約０．０１〜約０．１重量パーセント、より好ましくは、約０．０２〜約０．０５重量パーセント）を構成し得る。

界面活性剤の使用は、好ましくあり得る（例えば、ナノ粒子といった、より小さい粒子が所望される場合）。含ませ得る界面活性剤の量は、（例えば、界面活性剤（複数可）の性質に依存して）様々であろう。しかしながら、（セラミック前駆体組成物と水性組成物又はその構成要素との総混合重量を基準として）約０．５〜約１５重量パーセントの範囲の界面活性剤の量が、多くの場合、有用であり得る（約１．５〜約１０．５重量パーセントの範囲の量が好ましく、また約３．５〜約７．５重量パーセントの範囲の量がより好ましい）。

含ませ得る水の総量も、多様であり得るが、概して、オルガノシラン（類）の加水分解基（及びセラミック前駆体組成物に含まれる任意の他のセラミック前駆体化合物の加水分解基）を完全に加水分解するのに十分な化学量論的量と等しい、またはそれを超え得る。少量（水性組成物の総重量に対して、重量による、例えば、約５０重量パーセント未満、４０重量パーセント、３０重量パーセント、２０重量パーセント、１０重量パーセント、又は５重量パーセント）の有機溶媒（例えば、相対的にセラミック前駆体組成物と不混和性のアルコールといった、極性有機溶媒）は、水性組成物中に許容され得るが、水性組成物は、好ましくは有機溶媒を全く含有しない。最も好ましくは、有機溶媒は、本発明のプロセスの実施に利用されない。

少量の任意の構成要素（反応性又は非反応性）が、セラミック前駆体組成物若しくは水性組成物（好ましくは、セラミック前駆体組成物）中に含まれることができ、又はそれらの組み合わせに添加されて、特定の使用のための特定の所望の粒子特性を付与することができる。有用な組成物としては、例えば、他の触媒、他の乳化剤、安定剤、阻害剤、抗酸化剤、難燃剤、着色剤など、及びこれらの混合物といった、従来の添加剤が挙げられ得る。

オルガノシラン（類）（及び所望により、他のセラミック前駆体化合物）の加水分解及び縮合は、光活性材料（複数可）を含むハイブリッド有機無機粒子の形成をもたらす。好ましくは、光活性材料（複数可）は、粒子内に取り込まれる（より好ましくは、実質的に粒子の内部に取り込まれる）。かかる取り込みは、（例えば、吸着による、若しくは機械的もつれによる）物理的付着、又は（例えば、光活性材料（複数可）がオルガノシランと共反応性である少なくとも１つの基で官能化される場合、共有結合による）化学的付着のいずれかによるものであり得る。

好ましくは、光活性材料（複数可）は、共有結合を可能にする官能化の必要性を伴わずに、物理的付着によって取り込まれる。本発明のプロセスの少なくとも幾つかの実施形態において、光活性材料（複数可）は十分に物理的に取り込まれるため、驚くべきことに共有結合を必要とすることなく、得られるハイブリッド有機無機粒子（例えば、溶剤又は樹脂中に定置される場合）が安定した光学特性（又は更には、対応する遊離した、溶剤若しくは樹脂中に取り込まれていないフォトクロミック染料に対して、幾分改良されたフォトクロミック染料スイッチング性能）を示し得る。

本発明の多数の実施形態では、得られるハイブリッド有機無機粒子は、約４０００ナノメートル以下、約１０００ナノメートル以下、約４００ナノメートル以下、約３００ナノメートル以下、約２００ナノメートル以下、約１００ナノメートル以下、又は約５０ナノメートル以下の平均直径を有し得る。粒子の平均直径は、典型的には、少なくとも約１ナノメートル、少なくとも約２ナノメートル、少なくとも約３ナノメートル、少なくとも約４ナノメートル、又は少なくとも約５ナノメートルであり得る。幾つかの好ましい実施形態では、粒子の平均直径は、約１〜約１００ナノメートルの範囲、約１０〜約１００ナノメートルの範囲、約２０〜約１００ナノメートルの範囲、約３０〜約１００ナノメートルの範囲、約４０〜約１００ナノメートルの範囲、又は約５０〜約１００ナノメートルの範囲である。他の有用な実施形態では、粒子の平均直径は、約１〜約５０ナノメートルの範囲、約１〜約２０ナノメートルの範囲、約１〜約１０ナノメートルの範囲、約２〜約１０ナノメートルの範囲であり得る。

得られる粒子は、分散液又はゾルの形式で利用されることができ、又は所望により、使用前に分散液から単離され得る。例えば、粒子は、有機溶媒中への相交換によって、又は沈殿によって単離され、その後、濾過され得る。単離された粒子は、所望により、残留界面活性剤を除去するために洗浄され得る、及び／又は乾燥され得る。

得られる粒子の特性は、紫外−可視分光学（吸収特性）、Ｘ−線回析（結晶粒径、結晶相、及び粒径分布）、透過型電子顕微鏡検査（粒径及び粒子形状、結晶相、並びに粒径分布）、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ；光活性材料の組み込みの度合い）、熱重量分析（ＴＧＡ；有機内容物）、並びに動的光散乱（粒径及び凝集の度合い）によって評価し得る。

得られる光応答性ハイブリッド有機無機粒子は、多数の異なる用途に使用され得る。例えば、粒子は、光動療法用途において、光学センサとして、指示薬として、及び光応答性ハイブリッド固体に対する他の類似の用途において使用され得る。

本発明の目的及び利点は、以下の実施例によって更に例示されるが、これらの実施例において列挙される特定の材料及びその量は、他の諸条件及び詳細と同様に、本発明を過度に制限するものと解釈されるべきではない。以下の実施例はあくまで例示を目的としたものにすぎず、付属の「特許請求の範囲」に対して限定的であることを意図するものではない。

材料及び条件
特に記載のない限り、実施例及び本明細書の残りの部分における全ての部、百分率、及び比率などは、重量による。特に記載のない限り、全ての化学物質は、Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）などの化学物質供給業者から入手されており、あるいは入手可能である。反応は、別段に記載のない限り、室温（約２３℃）で行った。

粒径を測定するための方法
粒径分布は、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ−ＮａｎｏＺＳ（商標）粒径分析器（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｍａｌｖｅｒｎ，英国から入手可能）を用いて、動的光散乱（ＤＬＳ）によって測定した。サンプル組成物の１５．６２５重量パーセント（％ ｗ／ｗ）の分散液又はゾルを、ＤＬＳ測定用に水中で調製した。小アリコート（５０〜２００マイクロリットル）を各ゾルから採取し、２ｍＬの水で希釈した。得られた希釈サンプルを十分に混合し、次いでプラスチックキュベットに移した。光散乱データを２５℃に設定されたサンプル温度と共に記録した。自己相関関数を粒径に変換するために、２５℃における水の粘度（０．８８７２×１０^−３Ｐａ．ｓ；０．８８７２ｃｐ）及び屈折率（１．３３）の標準値を使用した。１．４２８の値を、非晶質シリカのための屈折率として使用した。報告されたＺ−平均直径（ｎｍでの平均粒子直径、ｄ）は、強度に重み付けされた分布に基づいていた。全ての結果は、粒径、ｄ（ｎｍ）の観点で報告される。

高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を使用してゾルを分析するための方法
粒子分散液又はゾルを、クロマトグラフのクロマトグラフィーカラムを通して得られた流出液の保持時間に関して、ＨＰＬＣ（Ａｇｉｌｅｎｔ １１００シリーズ液体クロマトグラフ、Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，ＣＡから入手可能）によって分析した。概して、小アリコート（５０〜２００マイクロリットル）を、（後述の比較実施例及び実施例に従って）ゾルとして調製したサンプル組成物から採取し、液体クロマトグラフの移動相で使用される過剰溶剤（例えば、２−メトキシエタノール又はテトラヒドロフラン（ＴＨＦ））で希釈した。得られた希釈アリコートを十分に混合し、次いで隔膜で蓋をした小型バイアル瓶に移した。ＨＰＬＣデータを、２０マイクロリットル注入容量を使用して、４０℃に設定したカラム温度で記録した。計器検出器は、２ｎｍ増分にて１９０〜９００ナノメートル（ｎｍ）の波長範囲の、得られた流出液の吸収スペクトルを計測した。信号（保持時間ｖｓ吸収度）を、問題の検体に関連付けられる関心の吸収度ピークに対して生成した。例えば、２５８ｎｍ、３０５ｎｍ、３５５ｎｍ、及び５７５ｎｍにおける吸収度ピークを、ＴＨＦ中に希釈した（フェニルトリメトキシシランから調製した）有機的に改質されたシリカナノ粒子に取り込まれたフォトクロミック染料（Ｒｅｖｅｒｓａｃｏｌ（商標）Ｍｉｄｎｉｇｈｔ Ｇｒｅｙ、後述）に対する保持時間に関して調べた。全ての結果は、分における保持時間の観点で報告される。

（実施例１）
フォトクロミック有機染料を含むフェニルトリメトキシシラン（ＰｈＴＭＳ）からの、有機的に改質されたシリカナノ粒子の調製
「溶液１」の調製：１２．５ｍＬの脱イオン水を、２５ｍＬ三角フラスコに入れ、その後９．４マイクロリットルの水酸化ナトリウム溶液（８Ｍ）を入れた。１ｇの塩化ベンゼトニウム（９７重量パーセント（重量％）、Ａｌｐｈａ Ａｅｓａｒ，Ｗａｒｄ Ｈｉｌｌ，ＭＡ）を該フラスコに添加し、得られた混合物を、塩化ベンゼトニウムが完全に溶解されるまで攪拌した。

「溶液２」の調製：ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡから「ＰＨＯＴＯＳＯＬ（商標）７−４９」の商品名で獲得した３００ｍｇのフォトクロミック有機染料（ナフトピラン（クロメン）染料）を、３０ｍＬのフェニルトリメトキシシラン（９７重量％、Ａｌｐｈａ Ａｅｓａｒ，Ｗａｒｄ Ｈｉｌｌ，ＭＡ）中に溶解し、１ミクロンガラス繊維シリンジフィルタ（Ｐａｌｌ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｐｏｒｔ Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＮＹから獲得）を使用して濾過した。

実施例１（ａ）に対して、２．３５ｍＬの溶液２を、約０．５ｍＬ／分の速度で溶液１に攪拌しながら添加した。得られた混合物を、約２時間攪拌して、粒子分散液又はゾルを提供した。ゾルの得られた有機的に改質されたシリカ粒子の平均寸法は、（本質的に上述される通りに）動的光散乱によって１０３．９ｎｍであると決定された。

粒子を次に、過剰のエタノールをゾルに添加することによって沈殿させた。得られた沈殿物を、ガラス繊維フィルタ（Ａ／Ｄ ３ミクロン、Ｐａｌｌ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｐｏｒｔ Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＮＹから入手）を使用して真空濾過した。得られた単離材料を、６０℃にて約２時間オーブン内で乾燥した。得られた材料を次に、メチルエチルケトン中に再懸濁した。

実施例１（ｂ）を、反応溶液（溶液１と２との得られた混合物）を５０℃に加熱したことを除いて、実施例１（ａ）に対して使用したものと本質的に同一の手順によって調製した。得られた粒子は、動的光散乱によって決定した際に、９４．２ｎｍの平均粒径を有した。

実施例１（ｃ）を、溶液１への溶液２の添加速度が１．２ｍＬ／分であったことを除いて、実施例１（ａ）に対して使用したものと本質的に同一の手順によって調製した。得られた粒子の平均粒径は、動的光散乱によって８９．９ｎｍであると決定された。

（実施例２）
フォトクロミック有機染料を含むフェニルトリメトキシシラン（ＰｈＴＭＳ）からの、有機的に改質されたシリカナノ粒子の調製
フェニルトリメトキシシラン（１０ｍｇ／ｇ）中の２．３５ｍＬのフォトクロミック有機染料（Ｒｅｖｅｒｓａｃｏｌ（商標）Ｍｉｄｎｉｇｈｔ Ｇｒｅｙの商品名でＪａｍｅｓ Ｒｏｂｉｎｓｏｎ，ＵＫから入手したナフトピラン（クロメン）染料）の溶液を、水酸化ナトリウムと塩化ベンゼトニウムとの１２．５ｍＬの溶液（溶液１に関して実施例１で説明した手順に本質的に従って調製した）と、シリンジポンプを使用して０．１ｍＬ／分の速度にて攪拌しながら混合した。得られた混合物を、約２時間攪拌して、水性粒子分散液又はゾルを提供した。

得られた粒子を、酢酸エチルの該水性ゾルへの直接添加によって単離した。酢酸エチルの水性ゾルへの１：１容積添加が、分離の際、粒子を得られた有機相へ完全に移動することが判明された。

（比較実施例Ａ）
フォトクロミック有機染料を含むフェニルトリメトキシシランからの、溶剤の存在下での有機的に改質されたシリカナノ粒子の調製
比較実施例Ａに対して、フォトクロミック有機染料（Ｊａｍｅｓ Ｒｏｂｉｎｓｏｎ，ＵＫからＲｅｖｅｒｓａｃｏｌ（商標）Ｍｉｄｎｉｇｈｔ Ｇｒｅｙの商品名で入手したナフトピラン（クロメン）染料）の１ｍＬの１重量％トルエン溶液を、１ｍＬのフェニルトリメトキシシランと混合した。得られた染料／シラン／トルエン混合物を、水酸化ナトリウムと塩化ベンゼトニウムとの１２．５ｍＬの溶液（溶液１に関して実施例１で説明した手順に本質的に従って調製した）に、変動流量ミニポンプ（ＶＷＲ，Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，ＰＡから入手）を使用して０．０８ｍＬ／分の速度で攪拌しながら添加した。得られた混合物を、約２時間攪拌して、水性粒子分散液又はゾルを提供した。

得られた粒子を、過剰量の酢酸エチルの水性ゾルへの直接添加によって単離した。粒子の相移動後、得られた有機相を分液漏斗を使用して収集した。

（比較実施例Ｂ）
フォトクロミック有機染料を含むフェニルトリメトキシシランからの、溶剤の存在下での有機的に改質されたシリカナノ粒子の調製
比較実施例Ｂに対して、フォトクロミック有機染料（Ｊａｍｅｓ Ｒｏｂｉｎｓｏｎ，ＵＫからＲｅｖｅｒｓａｃｏｌ（商標）Ｍｉｄｎｉｇｈｔ Ｇｒｅｙの商品名で獲得したナフトピラン（クロメン）染料）の１ｍＬの１重量％Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液を、１ｍＬのフェニルトリメトキシシランと混合した。得られた染料／シラン／ＮＭＰ混合物を、水酸化ナトリウムと塩化ベンゼトニウムとの１２．５ｍＬの溶液（溶液１に関して実施例１で説明した手順に本質的に従って調製した）に、変動流量ミニポンプ（ＶＷＲ，Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，ＰＡから入手）を使用して０．０８ｍＬ／分の速度で攪拌しながら添加した。得られた混合物を、約２時間攪拌して、水性粒子分散液又はゾルを提供した。

得られた粒子を、過剰量の酢酸エチルの水性ゾルへの直接添加によって単離した。粒子の相移動に際して、得られた有機相を分液漏斗を使用して収集した。

実施例２並びに比較実施例Ａ及びＢからのゾルサンプル（同様に、それらの前駆体成分のサンプル）を、上述の通りＨＰＬＣによって分析した。分析のために、過剰の２−メトキシエタノールを使用して各サンプルを希釈した。フェニルトリメトキシシラン（ＰｈＴＭＳ）サンプルは、希釈前は未希釈であった。Ｒｅｖｅｒｓａｃｏｌ（商標）Ｍｉｄｎｉｇｈｔ Ｇｒｅｙサンプルは、２−メトキシエタノール中への希釈前は、トルエン中１重量％であった。Ｒｅｖｅｒｓａｃｏｌ（商標）Ｍｉｄｎｉｇｈｔ Ｇｒｅｙ／ＰｈＴＭＳサンプルは、２−メトキシエタノール中への希釈前は、１０ｍｇ／ｇ濃度にて染料を含有する未希釈のセラミック前駆体溶液であった。ゾルの分析は、酢酸エチル中への単離後に行った。吸収度ピーク検出のために使用する波長は、２−メトキシエタノール中のサンプルの分光測光分析に基づいて選択した。具体的には、２６０ｎｍにおける吸収度ピークを、それがフェニルトリメトキシシランとＲｅｖｅｒｓａｃｏｌ（商標）Ｍｉｄｎｉｇｈｔ Ｇｒｅｙ染料との双方に対して観察されたため、またその双方に特徴的であると思われたため、検出のために選択した。得られた保持時間データを、以下の表１に示す。

ＨＰＬＣ分析からの結果は、各サンプルの組成及びプロセスに依存して、保持時間の明確な差異を示している。表１のデータは、粒子調製中の溶剤の存在（及び存在する溶剤の種類）が、サンプルの測定された保持時間に影響を及ぼしたことを示す。

（実施例３）
フォトクロミック有機染料を含むフェニルトリメトキシシラン及びイソオクチルトリメトキシシランからの、有機的に改質されたシリカナノ粒子の調製
フェニルトリメトキシシラン（１０ｍｇ／ｇ）中の２．４ｍＬのフォトクロミック有機染料（Ｊａｍｅｓ Ｒｏｂｉｎｓｏｎ，ＵＫからＲｅｖｅｒｓａｃｏｌ（商標）Ｍｉｄｎｉｇｈｔ Ｇｒｅｙの商品名で入手したナフトピラン（クロメン）染料）の溶液を、２．４ｍＬのイソオクチルトリメトキシシラン（Ｗａｃｋｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ａｄｒｉａｎ，ＭＩ）と混合し、５ｍＬシリンジ中に引き抜いた。得られた染料／シラン混合物を、水酸化ナトリウムと塩化ベンゼトニウムとの１２．５ｍＬの溶液（溶液１に関して実施例１で説明した手順に本質的に従って調製した）に、シリンジポンプを使用して０．１ｍＬ／分の速度で攪拌しながら添加した。得られた混合物を、約２時間攪拌して、水性粒子分散液又はゾルを提供した。得られた粒子の平均粒径は、動的光散乱によって直径７７．５ｎｍであると決定された。

得られた粒子を、酢酸エチルの水性ゾルへの直接添加によって単離した。酢酸エチルの水性ゾルへの１：１容積添加が、分離の際、粒子を得られた有機相へ完全に移動することが判明された。

（有機相から単離した）得られたゾルを、２５８、３０５、３６０、及び５７５ｎｍ波長にて観察された吸収度ピークを使用して、ＨＰＬＣによって分析した。分離した有機相（酢酸エチル中の粒子）を、分析のためにＴＨＦで希釈した。それらの結果を下記の表２に示す。

約０．９３分の保持時間が、選択された吸収度ピーク波長のそれぞれにおいて観察された。この結果は、粒子内に取り込まれた染料と一致している。５７５ｎｍで観察されたピーク吸収度は、染料が、分光光度計源によって照射されたときにその着色状態に切り替わったこと、及び染料が粒子マトリックス内部で機能を維持していることを示唆している。

（実施例４）
フォトクロミック有機染料を含むフェニルトリメトキシシラン及びポリエチレンオキシトリエトキシシランからの、有機的に改質されたシリカナノ粒子の調製
実施例４に対して、（ａ）フェニルトリメトキシシラン（１０ｍｇ／ｇ）中の、０．９６ｍＬのフォトクロミック有機染料（Ｊａｍｅｓ Ｒｏｂｉｎｓｏｎ，ＵＫからＲｅｖｅｒｓａｃｏｌ（商標）Ｍｉｄｎｉｇｈｔ Ｇｒｅｙの商品名で入手したナフトピラン（クロメン）染料）の溶液を、２．４ｍＬのポリエチレンオキシトリエトキシシラン（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｗｉｌｔｏｎ，ＣＴから「ＳＩＬＱＵＥＳＴ（商標）Ａ１２３０」の商品名で入手した、約５００の分子量を有するポリ（エチレングリコール）トリエトキシシラン）と混合し、５ｍＬシリンジ内へ引き抜き、水酸化ナトリウムと塩化ベンゼトニウムとの１２．５ｍＬの溶液（溶液１に関して実施例１で説明した手順に本質的に従って調製した）に、シリンジポンプを使用して０．１ｍＬ／分の速度で攪拌しながら添加した。得られた混合物を、約２時間攪拌して、水性粒子分散液又はゾルを提供した。得られた粒子の平均粒径は、動的光散乱によって１４３．３ｎｍであると決定された。

得られた粒子を、水性ゾルへの過剰酢酸エチルの添加によって単離した。得られた有機相を、酢酸エチル溶剤中への粒子の完全な移動後に収集した。

実施例４（ｂ）に対して、フェニルトリメトキシシラン（１０ｍｇ／ｇ）中の１．０ｍＬのフォトクロミック有機染料（Ｊａｍｅｓ Ｒｏｂｉｎｓｏｎ，ＵＫからＲｅｖｅｒｓａｃｏｌ（商標）Ｍｉｄｎｉｇｈｔ Ｇｒｅｙの商品名で入手したナフトピラン（クロメン）染料）の溶液を、水酸化ナトリウムと塩化ベンゼトニウムとの１２．５ｍＬの溶液（溶液１に関して実施例１で説明した手順に本質的に従って調製した）に０．１ｍＬ／分の速度で添加した。染料−シラン溶液の完全な添加後、２．６ｍＬの上述のポリエチレンオキシトリエトキシシラン（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｗｉｌｔｏｎ，ＣＴから「ＳＩＬＱＵＥＳＴ（商標）Ａ１２３０」の商品名で入手）を、得られた混合物へ０．１ｍＬ／分の速度で添加した。得られた最終混合物を、約２時間攪拌して、水性粒子分散液又はゾルを提供した。得られた粒子の平均粒径は、動的光散乱によって直径９４．１ｎｍであると決定された。

得られた粒子を、水性ゾルへの過剰酢酸エチルの添加によって単離した。得られた有機相を、粒子の酢酸エチル溶剤中への完全な移動後に収集した。

（実施例５）
蛍光有機染料を含むフェニルトリメトキシシランからの有機的に改質されたシリカナノ粒子の調製
蛍光有機染料（Ｃｌａｒｉａｎｔ，Ｃｏｖｅｎｔｒｙ，ＲＩから「ＨＯＳＴＡＳＯＬ（商標）ＹＥＬＬＯＷ ３Ｇ」の商品名で獲得したナフタルイミド染料）を、１ｍＬのフェニルトリメトキシシランと０．７ｍｇ／ｇの濃度に混合した。得られた染料／シラン溶液を次に、水酸化ナトリウムと塩化ベンゼトニウムとの１２．５ｍＬの溶液（溶液１に関して実施例１で説明した手順に本質的に従って調製した）中に、変動流量ミニポンプを使用して約０．０８ｍＬ／分の速度で送達した。得られた混合物を、約２時間攪拌して、水性粒子分散液又はゾルを提供した。

得られた粒子を、水性ゾルへの過剰酢酸エチルの添加によって収集した。分離後、得られた有機層及び水性層を単離した。

本明細書で引用した特許、特許文献、及び公報に含有される参照された記述内容は、その全体が、それぞれ個別に組み込まれているかのように、参照として組み込まれる。本発明に対する様々な予見できない修正及び変更が、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく当業者に明らかとなるであろう。本発明は、本明細書で述べる例示的な実施形態及び実施例によって不当に限定されるものではないこと、また、こうした実施例及び実施形態は、本明細書において以下に記述する特許請求の範囲によってのみ限定されると意図する本発明の範囲に関する例示のためにのみ提示されることを理解すべきである。

Claims (20)

1. 光応答性ハイブリッド有機無機粒子を調製するためのプロセスであって、
   （ａ）（１）水酸基、加水分解性基、及びこれらの組み合わせから選択される少なくとも２つのケイ素結合した基を含む、少なくとも１つのオルガノシラン化合物と、（２）少なくとも１つの未希釈光活性材料と、を混合してセラミック前駆体組成物を形成することと、
   （ｂ）前記加水分解性基の加水分解、及び前記オルガノシラン化合物の縮合を可能にするか又は誘発して、前記光活性材料を含むハイブリッド有機無機粒子を形成することと、を含む、プロセス。
2. 前記オルガノシランが、未希釈セラミック前駆体組成物を提供するように、未希釈形態である、請求項１に記載のプロセス。
3. 前記オルガノシランが、モノオルガノシラン、ジオルガノシラン、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１又は２に記載のプロセス。
4. 前記オルガノシラン化合物が、次の一般式：
   Ｓｉ（Ｒ）４−ｐ−（Ｘ）ｐ （Ｉ）
   （式中、各Ｒは独立して、有機基又はヘテロ有機基であり、各Ｘは独立して、ハロゲン原子、水素原子、アシルオキシ、アルコキシ、ヒドロキシル、及びこれらの組み合わせから選択され、ｐは、２又は３の整数である）によって表されるものから選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
5. 各前記Ｒが、アルキル、アルケニル、アシル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、ヘテロアリール、及びこれらの組み合わせから独立して選択され、並びに／又は各前記Ｘが、ハロゲン、水素、アルコキシ、ヒドロキシル、及びこれらの組み合わせから独立して選択される、請求項４に記載のプロセス。
6. 各前記Ｒが、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、及びこれらの組み合わせから独立して選択され、並びに／又は各前記Ｘが、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、及びこれらの組み合わせから独立して選択される、請求項４又は５に記載のプロセス。
7. 各前記Ｒが、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、及びこれらの組み合わせから独立して選択され、各前記Ｘが、アルコキシ、ヒドロキシル、及びこれらの組み合わせから独立して選択され、並びに／又は前記ｐが整数の３である、請求項４〜６のいずれか一項に記載のプロセス。
8. 前記オルガノシラン化合物が、アルキルトリアルコキシシラン、アリールトリアルコキシシラン、ヘテロアルキルトリアルコキシシラン、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
9. 前記セラミック前駆体組成物が、オルガノシラン以外の少なくとも１つのセラミック前駆体化合物を更に含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプロセス。
10. 前記ハイブリッド有機無機粒子が、有機的に改質されたシリカ粒子である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロセス。
11. 前記光活性材料が、光活性薬物、染料、希土類ドープ金属酸化物ナノ粒子、金属ナノ粒子、半導体ナノ粒子、及びその組み合わせから選択される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプロセス。
12. 前記光活性材料が、光活性染料及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプロセス。
13. 前記光活性材料が、フォトクロミック染料、蛍光染料、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のプロセス。
14. 前記加水分解及び縮合が、前記セラミック前駆体組成物を、少なくとも１つの触媒を含む水性組成物と混合することによって達成される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のプロセス。
15. 前記触媒が、塩基、酸、それらの緩衝液、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１４に記載のプロセス。
16. 前記触媒が、塩基及びその組み合わせから選択される、請求項１４又は１５に記載のプロセス。
17. 前記水性組成物が、少なくとも１つの界面活性剤を更に含む、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のプロセス。
18. 前記ハイブリッド有機無機粒子が、ハイブリッド有機無機ナノ粒子である、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のプロセス。
19. 前記プロセスが、有機溶媒の不在下で行われる、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のプロセス。
20. 光応答性ハイブリッド有機無機粒子を調製するためのプロセスであって、
    （ａ）（１）少なくとも２つのケイ素結合した加水分解性基を含む、少なくとも１つの未希釈オルガノシラン化合物と、（２）少なくとも１つの未希釈光活性染料と、を混合して未希釈セラミック前駆体組成物を形成することと、
    （ｂ）前記未希釈セラミック前駆体組成物と、少なくとも１つの塩基、及び所望により、少なくとも１つの界面活性剤を含む水性組成物とを、有機溶媒の不在下で混合することによって、前記加水分解性基の加水分解及び前記オルガノシラン化合物の縮合を、可能にするか又は誘発して、前記光活性染料を含む有機的に改質されたシリカナノ粒子を形成することと、を含む、プロセス。