JP2015509836A - ナノ粒子を含有する水性試料のヒドロゲルによる汚染除去 - Google Patents

ナノ粒子を含有する水性試料のヒドロゲルによる汚染除去 Download PDF

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Abstract

本発明は粒子を含有する液体媒体から粒子を除去するための超分子系の使用に関する。本発明によれば、その超分子系は低分子量を有する少なくとも1つの分子および/または生物、好ましくはクラゲに由来する有機化合物を含み、前記化合物はコラーゲン、多糖、プロテオグリカンまたは前記有機化合物のうちの2つからなる混合物の中から選択され、そして、前記分子は低分子量と本願において定義される式(I)を有する。本発明はまた粒子を含有する液体媒体から粒子を除去するための方法にも関する。本発明は水浄化とバイオテクノロジーにおける使用に特に適している。

Description

本発明は、粒子を含有する液体媒体から粒子を除去するための超分子系の使用であって、前記超分子系が少なくとも1つの低分子量分子および/または生物、好ましくはクラゲに由来する1つの有機化合物を含み、前記化合物がコラーゲン、多糖、プロテオグリカンまたはこれらの有機化合物のうちの2つからなる混合物より選択され、前記低分子量分子が本明細書において定義される式(I)の低分子量分子である、前記超分子系の使用に関する。
本発明は粒子を含有する液体媒体から粒子を除去するための処理工程にも関する。
前記超分子系の使用は特に水浄化とバイオテクノロジー分野における使用である。
下の記述において、角括弧([])の間の参照番号は実施例の末尾に添付された参照文献のリストを指す。
近年、残留水、廃水、飲料水または、概して、特に食品用もしくは工業用に使用されるあらゆる水性溶液の汚染除去の分野で多くの研究が行われてきた。
現在のところ汚染水の処理は固体要素または粒子状要素を除去するための物理的処理工程の使用、分注可能な粒子状物質を除去するための物理化学的処理の使用、または有機物を除去するための生物学的処理の使用からなる。
このように、汚水に含まれる無用な物質または毒性物質を破壊または除去するために多数の技術が開発されてきた。それらの技術は、例えば、紫外線(UV)照射への曝露、帯電分子を捕捉するための電極と電流の使用、凝固剤、凝集剤または塩素の添加、微生物の使用等である。
活性炭を使用することもできるが、この種の物質を使用する方法は費用がかかり、保守と相当の管理を必要とすることがわかっている。
オゾン(O)の使用も主に有機物の酸化のための汚染除去方法を構成する。しかしながら、この方法は大量処理のために使用される複雑な装置を必要とする。したがって、この方法は少量の汚染除去に適していない。
したがって、現行の汚染除去方法は粒子、とりわけ小粒子、例えばナノ粒子で汚染された液体媒体の汚染除去にはほとんど、または全く適していないことが分かる。加えて、これらの方法は必ずしも大規模にしても少量にしても液体媒体の汚染除去に適しているとは言えない。
ナノ濾過と逆浸透法は液体媒体からナノ粒子を除去するために現在用いられている方法である。しかしながら、これらの方法が必要とする装置とそれらの方法の実施は非常に費用がかかり、相当の保守を要求する。
また、ナノ粒子のヒト、動物、または環境への毒性の可能性に関する多くの健康上の懸念が特に化粧品中のナノ粒子に関して2011年6月14日に出版されたAfssap[フランス医療用品安全管理庁]による評価の後に表面化した。
したがって、これらの先行技術の問題を解決すること、とりわけ液体媒体からそれらの液体媒体が含んでいるかもしれない粒子、特にナノ粒子を取り除くための手段を提供することを可能とする新しい液体媒体の処理方法を開発することが非常に重要である。粒子、特にナノ粒子を含有する液体媒体を汚染除去するための方法であって、先行技術の方法と比べて費用の減少と汚染除去の向上を可能とする方法の開発も非常に重要である。
本発明は、無用な粒子を含有する液体媒体の汚染除去のための手段を提供することによってこれらの要求を正確に満たす。
したがって、本発明は特に粒子を含有する液体媒体から粒子を除去するための超分子系の使用であって、前記超分子系が少なくとも1つの低分子量分子および/または1つの重合体を含み、前記低分子量分子が式(I)の低分子量分子であり、および/または生物、好ましくはクラゲに由来する少なくとも1つの有機化合物を含み、前記化合物がコラーゲン、多糖、プロテオグリカンまたはこれらの上で定義した有機化合物のうちの2つからなる混合物より選択される、前記の超分子系の使用を対象とする。
発明者らは、実際に、下で定義される式(I)の低分子量分子ならびに/またはコラーゲン、多糖、プロテオグリカンおよびこれらの重合体のうちの少なくとも2つからなる混合物を含む群から選択される重合体が、液体媒体から分離することができる超分子系を用いて後者(粒子)を捕獲することによって粒子を含む前記液体媒体から粒子を除去することを可能とすることをまさに初めて記述した者である。
本発明は粒子を含有する液体媒体から粒子を除去する方法であって、少なくとも1つの低分子量分子および/または生物、好ましくはクラゲに由来する少なくとも1つの有機化合物を含む超分子系であって、前記化合物がコラーゲン、多糖、プロテオグリカンまたはこれらの有機化合物のうちの2つからなる混合物より選択され、前記低分子量分子が下で定義される式(I)の低分子量分子である前記超分子系を2℃と95℃の間の温度で前記液体媒体に添加するステップであって、前記超分子系が液体媒体と接触してゲルを形成し、前記ゲルが前記液体媒体に含まれる粒子を捕捉するステップ(a)、および前記液体媒体と前記粒子を捕捉した前記ゲルを分離するステップ(b)を含む前記方法も対象とする。
本発明によれば、ステップ(a)において得られた液体媒体の温度が50℃より低いとき、前記方法はステップ(b)の前に次の中間段階:
(a1)ステップ(a)において得られた前記媒体を50℃と95℃の間の温度まで加熱するステップ、および
(a2)ステップ(a1)において得られた前記媒体を2℃と50℃の間の温度まで冷却するステップ
を含んでもよい。
これらのステップ(a1)および(a2)は必須ではない。しかしながら、それらのステップはゲル形成速度を非常に上昇させることができ、したがって、液体媒体の汚染除去速度を非常に上昇させることができる。
「粒子を含む液体媒体から粒子を除去する」または「粒子を含有する液体媒体からの粒子の除去」という表現は本明細書において液体媒体中に存在する粒子の捕獲または捕捉とその後の前記媒体からのそれらの粒子の除去を意味するものとする。本発明によれば、それらの粒子は前記の超分子系によって捕獲または捕捉され、次に前記の超分子系によって
形成されたゲルを前記の液体媒体から分離することによってその液体媒体から除去される。例えば、粒子を含む液体媒体を汚染除去することが必要であり得、または粒子を含む液体媒体の汚染除去が問題であり得る。
「粒子」という用語は本明細書において有機分子および/または無機分子の弱い結合(例えば、ファンデルワールス結合または水素結合)または他の強い結合(例えば、共有結合またはイオン結合)を介する会合の結果生じた凝集物を意味するものとする。したがって、それらの粒子は分子量を有しない。
したがって、本発明によれば、「粒子」という用語は溶液中の分子、例えば溶液中の色素またはオリゴヌクレオチドを、それらは分子量を有しているので除外する。
「ナノ粒子」という用語は本明細書において、ISO基準TS/27687に従うナノメーターサイズの粒子(または超微粒子)であって、寸法の少なくとも一辺がナノメーター尺度である分子の集合である粒子を意味するものとする。例えば、本発明に従う「ナノ粒子」は上述したISO基準に従って、三辺の寸法がナノメーター尺度であるナノ物質、すなわち、公称直径が約100nm未満であり、好ましくは0.5nmと100nmの間である粒子と定義され得る。
本発明は、ナノ粒子および/またはミクロ粒子、例えば0.5nmと5μmの間、例えば0.5nmと1μmの間、例えば0.5nmと500nmの間、例えば1nmと50nmの間、例えば5ナノメートルと20ナノメートルの間のサイズを有する粒子で汚染された液体媒体の汚染除去に特に有効である。
有利なことに、それらの粒子は1nmと500nmの間、例えば1nmと400nmの間、例えば5nmと300nmの間、例えば5nmと200nmの間のサイズを有する。それらの粒子がナノ粒子、すなわち、5nmと150nmの間、例えば5nmと100nmの間のサイズを有する粒子であることが好ましい。
粒子の例として蛍光半導体ナノ結晶、金粒子、銀粒子、TiO粒子、CeO粒子およびZnO粒子を挙げることができる。それらは、例えば、日焼け止めクリームなどの化粧品、防臭剤などのケア製品、またはペンキなどの修理用品等の中に存在するあらゆる粒子またはあらゆるナノ粒子であり得る。
蛍光半導体ナノ結晶(「QD」または「量子ドット」)は独特の光学特性を有するナノメーターサイズの、約10nmの無機ナノ粒子である。それらは水溶性であり、そして、ある特定の生物医学用途および生物工学用途において有機蛍光色素分子に代わるものとして有用であることが示されている。結果として、化学工業および研究所によって排出される廃液は、多くの場合、封入化QDで汚染されていることがあり得る。本発明はこれらのナノ粒子に関してこの液体媒体を汚染除去するために液体媒体中に存在するQDを捕獲または除外するための手段を実際に提供する。
金ナノ粒子(AuNP)は独特の光学特性、電気特性および分子認識特性を有するナノメーターサイズの、100nm未満の無機化合物であり、金ナノ粒子は多種多様な分野、とりわけ電子顕微鏡観察、電子工学、ナノテクノロジーおよび物質科学において有用である。結果として、化学工業および研究所によって排出される廃液はAuNPで汚染されていることがあり得る。本発明はこれらのナノ粒子に関してこの液体媒体を汚染除去するために液体媒体中に存在するAuNPを捕獲または除外するための手段を実際に提供する。
本発明によれば、液体媒体は水性媒体、有機溶媒、乳液、および多相媒体を含む群から
選択される。
「水性媒体」という用語は本明細書において少なくとも1つの液体と、水であるその液体の溶媒とを含むあらゆる混合物を意味するものとする。
「有機溶媒」という用語は本明細書において有機化合物を含むあらゆる溶媒を意味するものとする。例えば、液体媒体は炭化水素、酸素含有溶媒およびハロゲン化溶媒を含む群から選択される有機溶媒であり得る。
例えば、炭化水素は脂肪族炭化水素、例えばアルカンまたはアルケン、または芳香族炭化水素、例えばベンゼン、トルエンまたはキシレンであり得る。
酸素含有溶媒は、例えば、エタノール、メタノール、アセトン、酢酸、酢酸エチル、エーテルおよびグリコールエーテルを含む群から選択され得る。
ハロゲン化溶媒は、例えば、パークロロエチレン、トリクロロエチレン、ジクロロメタン、クロロホルムおよびテトラクロロメタンを含む群から選択され得る。
「多相媒体」という用語は本明細書において少なくとも2つの非混和性液状物質を含む媒体を意味するものとする。多相媒体は、例えば、二相媒体、すなわち、二相を含む媒体であり得、それは例えば乳液であり得る。
「乳液」という用語は本明細書において2つの非混和性液状物質からなる肉眼的には均質であるが顕微鏡的には不均質であるあらゆる混合物を意味するものとする。例えば、乳液は油中水型の乳液または水中油型の乳液であり得る。
例えば、本発明に従う液体媒体はフルオロカーボン系の媒体、炭化水素系の媒体であり得る。
本発明に従う液体媒体は水性媒体であることが好ましい。
本明細書において、「複素環塩基」の例は、5個から14個までの環員、好ましくは5個から10個までの環員を含み、炭素原子以外の環員として窒素原子、イオウ原子および酸素原子からなる群より選択される1〜4個のヘテロ原子を有する(単環式、二環式、または三環式)複素環基を含む。
本明細書において、「直鎖または分岐C〜Cアルキル鎖」の例はメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec‐ブチル、tert‐ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチルおよびtert‐ペンチルを含む。
本明細書において、「直鎖または分岐C〜C30アルキル鎖」の例はエチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec‐ブチル、tert‐ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert‐ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、エンネアデシル(enneadecyl)、エイコサニル、トリアコンタニル、またはオレイル型、リノレイル型もしくはリノレイル型の不飽和基を含む。
本明細書において、「1〜4個の窒素原子を含むヘテロアリール」という用語は1個から4個までのヘテロ原子、とりわけイオウ、酸素、窒素およびホウ素を含む群から選択さ
れるヘテロ原子を含むアリールを意味するものとする。1〜4個の窒素原子を含むヘテロアリールの例として、次の化合物:1,2‐ジアゾール、1,3‐ジアゾール、1,4‐ジアゾール、1,2,3‐トリアゾール、1,2,4‐トリアゾール、1,3,4‐トリアゾール、およびテトラゾールを挙げることができる。
本明細書において、「ヒドロキシアルキル鎖」の例は飽和型鎖および不飽和型鎖を含む。飽和型C〜C19ヒドロキシアルキル鎖の例として、ヒドロキシオクチル鎖、ヒドロキシノニル鎖、ヒドロキシデシル鎖、ヒドロキシドデシル鎖、ヒドロキシテトラデシル鎖、ヒドロキシテトラデシル鎖、ヒドロキシペンタデシル鎖、ヒドロキシヘキサデシル鎖、ヒドロキシヘプタデシル鎖、ヒドロキシオクタデシル鎖およびヒドロキシエンネアデシル(hydroxyenneadecyl)鎖を挙げることができる。
本明細書において、「C〜C30アシル鎖」の例はエチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec‐ブチル、tert‐ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert‐ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、エンネアデシル、エイコサニル、トリアコンタニル、またはオレイル型、リノレイル型もしくはリノレイル型の不飽和基を含む。
本明細書において、「C〜C30炭化水素系鎖」の例は飽和型または不飽和型であり得、分岐状または非分岐状であり得る。飽和型C〜C30ヒドロアルキル鎖の例として、オクチル鎖、ノニル鎖、デシル鎖、ドデシル鎖、ミリスチル鎖、パルミチル鎖およびステアリル鎖を挙げることができる。不飽和型C〜C30ヒドロアルキル鎖の例として、オレイル鎖、リノレイル鎖、リノレイル鎖およびアラキドニル鎖を挙げることができる。
本明細書において、「C〜C19炭化水素系」の例は飽和型または不飽和型であり得、分岐状または非分岐状であり得る。飽和型C〜C19ヒドロアルキル鎖の例として、オクチル鎖、ノニル鎖、デシル鎖、ドデシル鎖、ミリスチル鎖、パルミチル鎖およびステアリル鎖を挙げることができる。不飽和型C〜C19ヒドロアルキル鎖の例として、オレイル鎖、リノレイル鎖およびリノレイル鎖を挙げることができる。
本明細書において、「フルオロカーボン系鎖」の例は1個から30個までの炭素原子を含み、そして、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、ヘプタフルオロプロピル、ノナフルオロブチル、ウンデカフルオロペンチル、パーフルオロヘキシル、パーフルオロオクチル、パーフルオロデシル、パーフルオロウンデシル、パーフルオロドデシル、パーフルオロウンデシルおよびパーフルオロ-ドデシルを含む群から選択され得る。
本明細書において、「ヒドロフルオロカーボン系鎖」の例は1個から30個までの炭素原子を含み、そして、1H,1H,2H,2H‐パーフルオロヘプチル、1H,1H,2H,2H‐パーフルオロオクチル、1H,1H,2H,2H‐パーフルオロノニル、1H,1H,2H,2H‐パーフルオロデシル、1H,1H,2H,2H‐パーフルオロウンデシル、1H,1H,2H,2H‐パーフルオロドデシル、7H,7H,7H,6H,6H‐パーフルオロヘプチル、8H,8H,8H,7H,7H‐パーフルオロオクチル、9H,9H,9H,8H,8H‐パーフルオロノニル、10H,10H,10H,9H,9H‐パーフルオロデシル、11H,11H,11H,10H,10H‐パーフルオロウンデシル、12H,12H,12H,11H,11H‐パーフルオロドデシル、1H,1H,3H,3H,5H,5H,7H,7H,9H,9H,11H,11H‐パーフルオロドデシルおよび2H,2H,4H,4H,6H,6H,8H,8H,10H,10H,12H,12H‐パーフルオロドデシルを含む群から選択され得る。
本明細書において、「単糖」の例はジヒドロキシアセトン、グリセルアルデヒド、エルトルロース、エリトロース、トレオース、リブロース、キシルロース、アラビノース、リキソース、リボース、キシロース、デオキシリボース、フルクトース、プシコース、ソルボース、タガトース、アロース、アルトロース、ガラクトース、グルコース、グロース、イドース、マンノース、タロース、フコース、フクロース、ニュウモース(pneumose)、キノボース、ラムノース、グルコヘプトース、イドヘプツロース、マンノヘプツロース、セドヘプツロースおよびタロヘプツロースを含む。単糖はグルコースまたはガラクトースであることが好ましい。
本明細書において、「多糖」の例はセロビオース、ゲンチオビオース、イヌロビオース、イソマルトース、イソマルツロース、コージビオース、ラクトース、ラクツロース、ラミナリビオース、ロイクロース、マルトース、マルツロース、メルビオース、ニゲロース、ロビノース、ルチノース、サッカロース、ソホロース、トレハロース、トレハルロース、ツラノース、エルロース、フコシルラクトース、ゲンチアノース、イヌロトリオース、1‐ケストース、6‐ケストース、マルトトリオース、マンノトリオース、メレジトース、ネオケストース、パノース、ラフィノースおよびラムニノースを含む。
本発明によれば、前記の少なくとも1つの低分子量分子は下の式(I)の低分子量分子であり:
式中、
Xは酸素原子、イオウ原子またはメチレン基を表す。
Bはプリン塩基またはピリミジン塩基、または各環が4〜7環員を含み、所望により下で定義されるR’基で置換される非天然型の単環式もしくは二環式の複素環塩基を表す。置換基LとLは同一または異なっており、そして、
(i)水素原子、
(ii)ヒドロキシル基、
(iii)1〜4個の窒素原子を含むヘテロアリール基であって非置換型の前記ヘテロアリール基、または飽和型もしくは不飽和型で直鎖状もしくは分岐状のC〜C30炭化水素系鎖で置換された前記ヘテロアリール基、
(iv)単糖または多糖、または
(v)オキシカルボニル基−O−C(O)−、チオカルバメート基−O−C(S)−NH−、カルボナート基−O−C(O)−O−、カルバメート基−O−C(O)−NH−、エーテル基−O−、ホスフェート基およびホスホナート基から選択される基
を表し、前記L基はR基で置換されており、前記L基はR基で置換されている場合、RとRは同一でも異なっていてもよく、
直鎖状または分岐状で飽和型または不飽和型、部分フッ素置換型または全フッ素置換型のC〜C30、好ましくはC〜C25、より好ましくはC〜C25の炭化水素系鎖であって、非置換型の前記炭化水素系鎖、または鎖端炭素においてフッ素原子で、またはベンジルエステルもしくはエーテルで、またはナフチルエステルもしくはエーテルで置換
された前記炭化水素系鎖、
〜C30アシルラジカル、または
アシルグリセロール基、スフィンゴシン基またはセラミド基、
を表し、
または
前記の置換基LとLは下の式(II)のケタール基を形成す。
式(II)中でKとKは同一または異なっており、飽和型または不飽和型のC〜C19炭化水素系鎖を表す。
とR’は互いに独立して
(i)ヒドロキシル基、アミノ基、ホスフェート基、ホスホナート基、ホスホコリン基、O‐アルキルホスホコリン基、チオホスフェート基、ホスホニウム基、−[NH−R基、−[NHR基、または−[NR基であって、R、RおよびRが互いに独立して同一または異なっており、(a)水素原子、(b)直鎖または分岐C〜Cアルキル鎖、または(c)直鎖または分岐C〜Cヒドロキシアルキル鎖を表す基、
(ii)所望により少なくとも1つのヒドロキシル基で置換される直鎖または分岐C〜C30アルキル鎖、
(iii)シクロデキストリン基、
(iv)Vが−O−基、−S−基または−NH−基を表し、RがC〜C30アルキルを表し、そして、nが1から50までの整数である−(CH−V−R基、
(v)Vが−O−基、−S−基または−NH−基を表し、そして、RがC〜C30アルキルを表す−V−C(O)−R基、または
(vi)1個から4個までの窒素原子を含有するヘテロアリール基であって非置換型の前記ヘテロアリール基、またはC〜C30アルキル、もしくは−(CH−O−(CH−R基、もしくは−(CH0〜1−Y−C(=O)−R’’基、もしくは単糖もしくは多糖、もしくは次の基:
もしくは次の基:
で置換された前記ヘテロアリール基であり、
式中、
mは1から6までの整数であり、
pは0から10までの整数であり、および
はC〜C10アルキル基、または5〜7個の炭素原子を含有する環状ケタール基であって非置換型の環状ケタール基または少なくとも1つの直鎖もしくは分岐C〜C30アルキルで置換された前記環状ケタール基、ステロール基、ジアシルグリセロール、ヒドロフルオロカーボン系鎖または少なくとも1つの単糖もしくは多糖を表し、
Yは酸素原子、NH基またはイオウ原子であり、および
R’’は炭化水素系鎖またはフルオロカーボン系鎖であり、
R’が炭化水素系鎖である、前記ヘテロアリール基
を表し、または
前記のRとR’は、二量体形態の化合物を形成するように、同一でも異なっていてもよい式(I)の別の化合物の、同一でも異なっていてもよい別の置換基RまたはR’と共有結合を介して互いに独立して結合する。
前記の非天然型のプリン塩基またはピリミジン塩基は本明細書において次の塩基を包含することができ式中、R’は前に定義された通りである:
本明細書におけるホスホコリン基は下の式を有する。
前に定義されたステロール基は本明細書において、例えば、コレステリルラジカルであり得る。
例えば、前記の有機化合物は重合体であり得る。
本発明によれば、前記の少なくとも1つの低分子量分子は下の式(I)の低分子量分子であり:
式中、
Xは酸素原子、イオウ原子またはメチレン基を表す。
Bはプリン塩基またはピリミジン塩基、または各環が4〜7環員を含み、所望により下で定義されるR基で置換される非天然型の単環式もしくは二環式の複素環塩基を表す。
置換基LとLは同一または異なっており、そして、
(i)水素原子、
(ii)ヒドロキシル基、
(iii)1〜4個の窒素原子を含むヘテロアリール基であって非置換型の前記ヘテロアリール基、または飽和型もしくは不飽和型で直鎖状もしくは分岐状のC〜C30炭化水素系鎖で置換された前記ヘテロアリール基、
(iv)単糖または多糖、または
(v)オキシカルボニル基−O−C(O)−、チオカルバメート基−O−C(S)−NH−、カルボナート基−O−C(O)−O−、カルバメート基−O−C(O)−NH−、エーテル基−O−、ホスフェート基およびホスホナート基から選択される基
を表し、前記L基はR基で置換されており、前記L基はR基で置換されている場合、RとRは同一でも異なっていてもよく、
直鎖状または分岐状で飽和型または不飽和型、部分フッ素置換型または全フッ素置換型のC〜C30、好ましくはC〜C25、より好ましくはC〜C25の炭化水素系鎖であって、非置換型の前記炭化水素系鎖、または鎖端炭素においてフッ素原子で、またはベンジルエステルもしくはエーテルで、またはナフチルエステルもしくはエーテルで置換された前記炭化水素系鎖、
〜C30アシルラジカル、または
アシルグリセロール基、スフィンゴシン基またはセラミド基、
を表し、
または
前記の置換基LとLは下の式(II)のケタール基を形成する。
式(II)中でKとKは同一または異なっており、飽和型または不飽和型のC〜C19炭化水素系鎖を表す。

(i)ヒドロキシル基、アミノ基、ホスフェート基、ホスホナート基、ホスホコリン基、O‐アルキルホスホコリン基、チオホスフェート基、ホスホニウム基、−NH−R基、−NHR基または−NR基であって、R、RおよびRが互いに独立して同一または異なっており、(a)水素原子、(b)直鎖または分岐C〜Cアルキル鎖、または(c)直鎖または分岐C〜Cヒドロキシアルキル鎖を表す基、
(ii)所望により少なくとも1つのヒドロキシル基で置換される直鎖または分岐C〜C30アルキル鎖、
(iii)シクロデキストリン基、
(iv)Vが−O−基、−S−基または−NH−基を表し、RがC〜C30アルキルを表し、そして、nが1から50までの整数である−(CH−V−R基、
(v)Vが−O−基、−S−基または−NH−基を表し、そして、RがC〜C30アルキルを表す−V−C(O)−R基、または
(vi)1個から4個までの窒素原子を含有するヘテロアリール基であって非置換型の前記ヘテロアリール基、またはC〜C30アルキル、もしくは−(CH−O−(CH−R基で置換された前記ヘテロアリール基であり、
式中、
mは1から6までの整数であり、
pは0から10までの整数であり、および
が5〜7個の炭素原子を含有する環状ケタール基であって非置換型の環状ケタール基または少なくとも1つの直鎖もしくは分岐C〜C30アルキルで置換された前記環状ケタール基、ステロール基、ジアシルグリセロール、ヒドロフルオロカーボン系鎖または少なくとも1つの単糖もしくは多糖を表す、前記ヘテロアリール基
を表し、または
前記のRは二量体形態の化合物を形成するように、同一でも異なっていてもよい式(I)の別の化合物の、同一でも異なっていてもよい別の置換基Rと共有結合を介して結合する。
好ましくは、式(I)において、
Xは酸素原子またはメチレン基、好ましくは酸素原子を表し、
Bは天然型または非天然型のプリン塩基またはピリミジン塩基を表し、所望により下に定義されるR’で置換されており、
置換基LとLは同一または異なっており、そして、
(i)水素原子、
(ii)ヒドロキシル基、
(iii)1〜4個の窒素原子を含むヘテロアリール基であって非置換型の前記ヘテロアリール基、または飽和型もしくは不飽和型で直鎖状もしくは分岐状のC〜C30炭化水素系鎖で置換された前記ヘテロアリール基、
(iv)オキシカルボニル基−O−C(O)−、チオカルバメート基−O−C(S)−NH−、カルボナート基−O−C(O)−O−、カルバメート基−O−C(O)−NH−、エーテル基−O−、ホスフェート基またはホスホナート基から選択される基
を表し、前記L1基はR1基で置換されており、前記L2基はR2基で置換されている場合、RとRは同一でも異なっていてもよく、
直鎖状または分岐状で飽和型または不飽和型、部分フッ素置換型または全フッ素置換型のC〜C30、好ましくはC〜C25、より好ましくはC〜C25の炭化水素系鎖、
〜C30アシルラジカル、または
アシルグリセロール基、
を表し、
または
前記の置換基LとLは下の式(II)のケタール基を形成し:
式(II)中でKとKは同一または異なっており、飽和型または不飽和型のC〜C19炭化水素系鎖を表し、
とR’は互いに独立して
(i)ヒドロキシル基、アミノ基、ホスフェート基、ホスホナート基、ホスホコリン基、O‐アルキルホスホコリン基、チオホスフェート基またはホスホニウム基、
(ii)所望により少なくとも1つのヒドロキシル基で置換される直鎖または分岐C〜C30アルキル鎖、
(iii)Vが−O−基、−S−基または−NH−基を表し、RがC〜C30アルキルを表し、そして、nが1から50までの整数である−(CH−V−R基、
(iv)Vが−O−基、−S−基または−NH−基を表し、そして、RがC〜C30アルキルを表す−V−C(O)−R基、または
(v)1個から4個までの窒素原子を含有するヘテロアリール基であって非置換型の前記ヘテロアリール基、またはC〜C30アルキル、もしくは−(CH−O−(CH−R基、もしくは−(CH0〜1−Y−C(=O)−R’’基、もしくは単糖もしくは多糖、もしくは次の基:
もしくは次の基で置換された前記ヘテロアリール基であり:
式中、
mは1から6までの整数であり、
pは0から10までの整数であり、および
はC〜C10アルキル基、または5〜7個の炭素原子を含有する環状ケタール基であって非置換型の環状ケタール基または少なくとも1つの直鎖もしくは分岐C〜C30アルキルで置換された前記環状ケタール基、ステロール基、ジアシルグリセロール、ヒドロフルオロカーボン系鎖または少なくとも1つの単糖もしくは多糖を表し、
Yは酸素原子、NH基またはイオウ原子であり、および
R’’は炭化水素系鎖またはフルオロカーボン系鎖であり、
R’が炭化水素系鎖である、前記ヘテロアリール基
を表し、または
前記のRとR’は、二量体形態の化合物を形成するように、同一でも異なっていてもよい式(I)の別の化合物の、同一でも異なっていてもよい別の置換基RまたはR’と共有結合を介して互いに独立して結合する。
例えば、本発明によれば、上記の式(I)において、
Xは酸素原子を表し、および/または
Bはチミン、アデニン、グアニン、シトシン、6‐メトキシプリンまたはヒポキサンチンまたは非天然型のプリン塩基もしくはピリミジン塩基を表し、そのピリミジン塩基は:
を包含することができる。式中、
’は下で定義される通りであり、
および/または
がヒドロキシル基を表し、Lが水素原子を表し、またはLとLが互いに結合して下の式(II)のケタール基を形成し:
式中、KとKは同一または異なっており、そして、飽和型または不飽和型C〜C19炭化水素系鎖を表し、および/または
とR’は
(i)ヒドロキシル基、アミノ基、ホスフェート基、ホスホナート基、ホスホコリン基、O‐アルキルホスホコリン基、チオホスフェート基またはホスホニウム基、
(ii)所望により少なくとも1つのヒドロキシル基で置換される直鎖または分岐C〜C30アルキル鎖、
(iii)Vが−O−基、−S−基または−NH−基を表し、RがC〜C30アルキルを表し、そして、nが1から50までの整数である−(CH−V−R基、
(iv)Vが−O−基、−S−基または−NH−基を表し、そして、RがC〜C30アルキルを表す−V−C(O)−R基、または
(v)1個から4個までの窒素原子を含有するヘテロアリール基であって非置換型の前記ヘテロアリール基、またはC〜C30アルキル、もしくは(CH−O−(CH−R基、もしくは−(CH0〜1−Y−C(=O)−R’’基、もしくは単糖もしくは多糖、もしくは次の基:
もしくは次の基で置換された前記ヘテロアリール基であり:
式中、
mは1から6までの整数であり、
pは0から10までの整数であり、そして
はC〜C10アルキル基、または5〜7個の炭素原子を含有する環状ケタール基であって非置換型の環状ケタール基または少なくとも1つの直鎖もしくは分岐C〜C30アルキルで置換された前記環状ケタール基、ステロール基、ジアシルグリセロール、ヒドロフルオロカーボン系鎖または少なくとも1つの単糖もしくは多糖を表し、
Yは酸素原子、NH基またはイオウ原子であり、
そして、R’’は炭化水素系鎖またはフルオロカーボン系鎖であり、
R’が炭化水素系鎖である、前記ヘテロアリール基
を表し、または
前記のRとR’は、二量体形態の化合物を形成するように、同一でも異なっていてもよい式(I)の別の化合物の、同一でも異なっていてもよい別の置換基RまたはR’と共有結合を介して互いに独立して結合する。
本発明によれば、上記の式(I)において、
Xは酸素原子を表し、
Bは、3個の窒素原子を含有するヘテロアリール基であって次の基で置換された前記ヘテロアリール基によって置換されている非天然型ピリミジン塩基を表し:
置換基LとLは同一または異なっており、そして、
(i)水素原子、
(ii)ヒドロキシル基
を表し、
は、3個の窒素原子を含むヘテロアリール基であって次の基:
または
で置換されている前記ヘテロアリール基であり、
式中、
R’は炭化水素系鎖であり、
Yは酸素原子、NH基またはイオウ原子であり、および
R’’が炭化水素系鎖またはフルオロカーボン系鎖である、前記ヘテロアリール基を表し、
または
前記のRは、二量体形態の化合物を形成するように、同一でも異なっていてもよい式(I)の別の化合物の、同一でも異なっていてもよい別の置換基Rと結合する。
本発明によれば、上記の式(I)において、
Xは酸素原子を表し、
Bはプリン塩基またはピリミジン塩基を表し、
置換基LとLは下の式(II)のケタール基を形成し:
式中、KとKは同一または異なっており、飽和型または不飽和型のC〜C19炭化水素系鎖を表し、
はホスホコリン基を表し、または、二量体形態の化合物を形成するように、同一でも異なっていてもよい式(I)の別の化合物の、同一でも異なっていてもよい別の置換基Rと結合する。
好ましくは、Xは本明細書において酸素原子を表す。
例えば、上記の式(I)において、非天然型のプリン塩基、ピリミジン塩基または複素環塩基はハロゲン基およびアミノ基、カルボキシ基、カルボニル基、カルボニルアミノ基、ヒドロキシル基、アジド基、シアノ基、アルキル基、シクロアルキル基、パーフルオロアルキル基、アルキルオキシ基、オキシカルボニル基、ビニル基、エチニル基、プロピニル基またはアシル基から選択される少なくとも1つの置換基で置換され得る。
有利には、本発明に従う低分子量分子は400Daと5000kDaの間の分子量を有する。
例えば、本発明によれば、前記の少なくとも1つの低分子量分子は両親媒性グリコシルヌクレオシド、例えば両親媒性フッ素置換型グリコシルヌクレオシド(「FGN」)であり得る。
例えば、前記の少なくとも1つの低分子量分子は
下の式(III)によって定義される基であってR’が炭化水素系鎖である基:
下の式(IV)によって定義される基であって、Yは酸素原子、NH基またはイオウ原子であり、R’’は炭化水素系鎖またはフルオロカーボン系鎖である基:
下の式(V)によって定義される基であってnが0と19の間の整数である基:
または
下の式(VI)によって定義される基であって、nが0と19の間の整数である基から選択され得る。
好ましくは、前記の少なくとも1つの低分子量分子は、
5’‐(4‐((2H,2H,3H,3H‐パーフルオロウンデカンアミド)メチル)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐1‐イル)‐N3‐(1‐((β‐D‐グルコピラノシド)‐1H‐1,2,3,‐トリアゾール‐4‐イル)メチル)チミジン、
5’‐(4‐((1H,1H,2H,2H‐パーフルオロウンデカンアミド)メチル)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐1‐イル)‐N3‐(1‐((β‐D‐グルコピラノシド)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐4‐イル)メチル)チミジン、
5’‐(4‐((オレアミド)メチル)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐1‐イル)‐N3‐(1‐((β‐D‐グルコピラノシド)‐1H,1,2,3‐トリアゾール‐4‐イル)メチル)チミジン、
5’‐(4‐((ステアルアミド)メチル)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐1‐イル)‐N3‐(1‐((β‐D‐グルコピラノシド)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐4‐イル)メチル)チミジン、
5’‐(4‐((オクタデシルオキシ)メチル)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐1‐イル)‐N3‐(1‐((β‐D‐グルコピラノシド)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐4‐イル)メチル)チミジン、および
5’‐(4‐((コレステリルオキシ)メチル)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐1‐イル)‐N3‐(1‐((β‐D‐グルコピラノシド)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐4‐イル)メチル)チミジン、
2’,3’‐O‐18‐ペンタトリアコンタニリデンウリジン(pentatriacontanylidenuridine)‐5’‐ホスホコリン、
2’,3’‐O‐18‐ペンタトリアコンタニリデンアデノシン(pentatriacontanylidenadenosine)‐5’‐ホスホコリン、および
これらの化合物のうちの少なくとも2つの混合物を含む群から選択され得る。
より好ましくは、前記の少なくとも1つの低分子量分子は、
5’‐(4‐((2H,2H,3H,3H‐パーフルオロウンデカンアミド)メチル)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐1‐イル)‐N3‐(1‐((β‐D‐グルコピラノシド)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐4‐イル)メチル)チミジン
を含む群から選択され得る。
そのような低分子量分子を作製するための方法は、例えば、国際公開第2005/116043号文書[1]に記載されている。
本発明に従う超分子系は重合体を含み得る。
本発明によれば、「重合体」という用語は、共有結合を介して互いに結合した単量体からなるあらゆる高分子量分子を意味するものとする。
本発明によれば、重合体はコラーゲン、多糖、プロテオグリカン、グリコサミノグリカン(GAG)およびこれらの重合体のうちの少なくとも2つからなる混合物を含む群から選択される。
例えば、重合体はポリペプチド、多糖およびポリヌクレオチドを含む群から選択される合成重合体であり得る。
重合体がコラーゲンであるとき、そのコラーゲンはI型コラーゲン、II型コラーゲンおよび部分加水分解コラーゲンを含む群から選択され得る。例えば、部分加水分解コラーゲンはゼラチンであり得る。
重合体が多糖であるとき、その多糖はアミロペクチン、アミロース、デキストリン、シクロデキストリン、寒天、カラゲナン、キチン、キシラン、イヌリン、キトサン誘導体、デンプンおよびセルロースを含む群から選択され得る。
重合体がプロテオグリカンであるとき、そのプロテオグリカンはベルシカン、ペルレカン、ニューロカン、アグレカンおよびフィブログリカンを含む群から選択され得る。
重合体はグリコサミノグリカン(GAG)であることが好ましい。グリコサミノグリカンは二糖単位の反復からなる直鎖状、すなわち、非分岐状の多糖鎖である。その二糖単位はヘキソサミンに結合したヘキソースまたはヘキスロン酸からなる。「ヘキソサミン」という用語は6個の炭素原子を含有し、アミン基を含む糖を意味するものとする。
重合体がグリコサミノグリカン(GAG;またはムコ多糖(MPS))であるとき、そのグリコサミノグリカンはヘパリン、ヒアルロン酸ナトリウム、ケラタン硫酸、ヘパラン硫酸、コンドロイチン硫酸およびデルマタン硫酸を含む群から選択され得る。
本発明によれば、重合体は天然重合体または合成重合体であり得る。
例えば、天然重合体は無脊椎生物または脊椎生物を起源とする重合体であり得る。
例えば、天然重合体は、クラゲのゼリーおよびワムシの外被を含む群から選択される無脊椎生物を起源とする天然重合体であり得る。例えば、クラゲのゼリーは有櫛動物ムネミオプシスのゼリーである。例えば、ワムシの外被はフクロワムシ(Asplanchna)の外被である。
クラゲのゼリーとワムシの外被はグリコサミノグリカン(GAG)とムコ多糖(MPS)からなる。
間充ゲルはクラゲが死んだ後にナノ粒子を捕獲することができる。そのナノ粒子の捕捉は、間充ゲル(ゲル)を汚染された水性媒体と接触させるときにのみ有効であり得る。
本発明によれば、使用される超分子系の濃度、すなわち、上で定義された高分子量分子および/または重合体の使用される濃度は1mlの水性媒体当たり0.001mgと100mgの間である。例えば、この濃度は0.005mg・ml−1と50mg・ml−1の間、例えば0.01mg・ml−1と20mg・ml−1の間、例えば10mg・ml−1であり得る。
本発明は、下の式(IV)の化合物であって、式中、Yが酸素原子であり、R’’が炭化水素系鎖またはフルオロカーボン系鎖である一群の化合物も対象とする。
炭化水素系鎖とフルオロカーボン系鎖は上で定義された通りである。
そのような低分子量分子を作製するための方法は、例えば、国際公開第2005/116043号文書[1]に記載されている。
当業者が非限定的な例示として提供されている、添付された図面により例示されている下の実施例を読むと、他の利点がさらに明らかになり得る。
ヒドロゲルと封入化QDの溶液の上清を含むマイクロチューブを示す図である。通常配置のマイクロチューブが図1Aで示されている。図1Aと同じマイクロチューブが上下反転した配置で図1Bにおいて示されている。UV照射していないヒドロゲルと上清が図1Cにおいて示されている。λmax=312nmのUV照射下の図1Cと同じマイクロチューブが図1Dにおいて示されている。「SU」は上清を意味し、「RF」は赤色蛍光が観察されることを意味し、そして、「NF」は蛍光が観察されないことを意味する。 封入化QDの水溶液の蛍光スペクトル(a)、およびこの実施例に記載されるプロトコルに従うヒドロゲルの形成後の上清の蛍光スペクトル(b)を示す図である。ナノメートル(NM)単位の波長がx軸に示され、任意単位(I)の強度がy軸に示される。 顕微鏡下で撮られた封入化QDを有しない(3A)または封入化QDを有する(3B)FGNの写真を示す図である。 顕微鏡下で撮られた封入化QDを有しない(3A)または封入化QDを有する(3B)FGNの写真を示す図である。 (a)L‐リシン被覆AuNP水溶液のマイクロチューブ、(b)FGNのヒドロゲルの形成から48時間後のL‐リシン被覆AuNPのマイクロチューブ、および(c)無色の液体上清のマイクロチューブ(I)および赤いルビー色のFGNのゲルとL‐リシン被覆AuNPのマイクロチューブ(II)を示す図である。
下に提示される実験の目的は、本発明に従って使用される超分子系により粒子で汚染された液体媒体の汚染除去が可能になることを実証することである。
実施例1:QDを含有する液体媒体の汚染除去
この実施例では封入化量子ドット(「QD」)を含む液体媒体を汚染除去するための低分子量分子を含む超分子系としてFGN(両親媒性フッ素置換型グリコシルヌクレオシド)を使用した。
材料
両親媒性フッ素置換型グリコシルヌクレオシド(FGN):
5’‐(4‐))2H,2H,3H,3H‐パーフルオロウンデカンアミド)メチル)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐1‐イル)N3‐)1‐((b‐D‐グルコピラノシド)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐4‐イル)メチルチミジンをGodeauらの文献(Godeau et al., Tetrahedron Lett., 2010, vol. 51, p. 1012-1015 [2])に記
載されるプロトコルに従って合成した。
量子ドット(QD):
Evident Technologies社からQD(カタログ参照番号:ED−C11−TOL−0620)を入手した。これらのQDの濃度はトルエン中に10mg・ml−1(24.4nM)である。それらの核はCdSeから構成され、それらの外殻はZnSから構成される。これらのQDはトリオクチルホスフィンオキシド(TOPO)中に封入化される。
「QD」は独特の光学特性を有する。実際に、同じ材料だが異なるサイズを有するQDが様々な色の光を発することができる。量子閉じ込め効果が物理的理由である。
DOPC:
Genzyme Pharmaceuticals社から(2‐{[(2S)‐2,3‐ビス[(9Z)‐オクタデセ‐9‐ノイルオキシ]プロピルホスホナート]オキシ}エチル)トリメチルアザニウム)(カタログ参照番号:LP−R4−070)を入手した。
DOTAU:
(N‐[5’‐(2’,3’‐ジオレオイル)ウリジン]‐N’,N’,N’‐トリメチルアンモニウムトシレート)をChabaudらの文献(Chabaud et al., Bioconjugate Chem., 2006, vol. 17, p. 466-472 [3])に記載されるプロトコルに従って合成した
DOTAU/DOPCミセル中にQDを封入するための処理
200μlのTOPO中に封入化されたQD(トルエン中に10mg・ml−1)と100mlのクロロホルムをRBフラスコに分注した。それらの溶媒をロータリーエバポレーターにおいて30℃で蒸発させて、その後、真空ポンプを使用して高真空下でQDを3〜4時間乾燥した。
次にQDを35mlのクロロホルムと5mlのリン脂質(クロロホルム中に10mg・ml−1の濃度の2.5mlのDOTUと2.5mlのDOPC)に懸濁した。
次に100本の試験管に400μlの得られた溶液を分注した(チューブ当たり400μl)。各試験官からクロロホルムを完全に蒸発させた後に残留物を80℃まで加熱し、そして、DOTU/DOPCミセルを含有する透明な懸濁液を得るためにこれらの試験管
のうち50本に1mlの水を添加した。これらの50本の試験管のそれぞれの内容物を残りの50本の試験管のそれぞれに移してDOTU/DOPCミセルを含有する光学的に透明な懸濁液を得た。総体積が50mlを越えないようにこの移転を実施した。
次にリン脂質封入化QDを2000μlのマイクロチューブに移した。20〜25℃で40000rpmの遠心分離を15分間2回行ってリン脂質中に封入化されたQDのあらゆる凝集物を除去した。
残留凝集物からQD溶液を分離するために、上清を回収し、Vivaspin(30kDaの分画閾値分子量)に移した。
20〜25℃で4000rpmの遠心分離を15分間行ってQD溶液の総体積を20〜25mlまで減少させた。その後、全てのQD溶液をフラスコに収集し、暗所4℃で保管した。
得られた封入化QDのサイズは(DLS実験によってZetasizer装置で測定して)20nm以下であった(Binil Itty Ipe et al., ChemPhysChem, 2006, 7, 1112-1118 [4])。
それらの濃度は(蛍光分光光度法で測定して)水中において17μg・ml−1であった。キセノン閃光電球を装備したLS 55分光蛍光光度計(Perkin Elmer社)で蛍光スペクトルを記録した。SigmaPlot 11プログラムを用いてデータ処理を実施した。
実験セクション:QDを含有する溶液を汚染除去するためのゲルの形成
0.1%(すなわち、1.0mg・ml−1)の溶液中の0.1mgのFGNを2mlのマイクロチューブの中で1mlの17μg・ml−1の濃度のQDの水溶液と20〜25℃で混合した。
外観上透明な溶液が得られるまで定速で撹拌しながらその溶液を水浴中で80℃まで加熱することによってゲルを調製した。この実験での撹拌時間は3〜4分であった。次にその溶液が安定することができるように、その溶液を暗所で48時間放置した。
48時間後に液体上清と共にゲルが形成した。マイクロチューブを上下逆さにすることによりゲルと上清の存在を確認した。ゲルはチューブの底に維持されるが、上清は流れる(図1Aおよび1Bを参照のこと)。
液体上清をゲルから分離した。次にUV(λmax=312nm)下での液体上清の観察により封入化QDが全てゲルによって捕捉されることが確認された。実際に、ゲルについて赤色蛍光が観察されたが、上清について蛍光は観察されなかった(図1Cおよび1D)。
さらに、図2は封入化QDの水溶液の蛍光スペクトル(a)およびこの実施例に記載されるプロトコルに従うゲルの形成後の上清の蛍光スペクトル(b)を示す。使用されたFGNによる封入化QDの捕捉を顕微鏡下で観察した(図3Aおよび3B)。
結論
FGN(両親媒性フッ素置換型グリコシルヌクレオシド)は、20nm未満のサイズを有する粒子(封入化QD)で汚染された液体媒体の汚染除去を可能にするゲルの液体媒体との接触による形成を可能にする。
実施例2:金ナノ粒子を含有する液体媒体の汚染除去
この実施例では金ナノ粒子(「AuNP」)を含む液体媒体を汚染除去するための低分子量分子を含む超分子系としてFGN(両親媒性フッ素置換型グリコシルヌクレオシド)を使用した。
材料
両親媒性フッ素置換型グリコシルヌクレオシド(FGN):
5’‐(4‐))2H,2H,3H,3H‐パーフルオロウンデカンアミド)メチル)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐1‐イル)N3‐)1‐((b‐D‐グルコピラノシド)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐4‐イル)メチル)チミジンをGodeauらの文献(Godeau et al., Tetrahedron Lett., 2010, vol. 51, p. 1012-1015 [2])に
記載されるプロトコルに従って合成した。
塩化金酸(「HAuCl」):
Alfa Aesar社から塩化金酸(参照番号36400)を入手した。
L‐リシン被覆金ナノ粒子を調製するための処理
Selvakannanら(Selvakannan et al., Langmuir, 2003, vol. 19, p. 3545-3549 [5])に記載されるプロトコルに従ってこの処理を実施した。
コロイド金粒子を作製するために20〜25℃で0.01gの水素化ホウ素ナトリウム(NaBH)を添加することにより10−4Mの濃度の100mlの塩化金酸(HAuCl)水溶液を還元した。この方法により、その溶液の色が淡黄色から赤いルビー色に変化することになる。これは金ナノ粒子の形成を示す。
90mlのコロイド金粒子溶液に10mlの10−3Mのリシン水溶液を添加することによってコロイド金粒子を被覆した。混合物を一晩放置する。これにより、L‐リシンに水溶性金メッキナノ粒子が供給される。得られた溶液を一晩放置してL‐リシン被覆AuNPを得た。
L‐リシンで被覆されていないAuNPの平均直径は6.5nm±0.7nmであった。
L‐リシン被覆AuNPの濃度は10−4Mであった。
実験セクション:L‐リシン被覆AuNPを含有する溶液を汚染除去するためのゲルの形成
0.1%(すなわち、1.0mg・ml−1)の溶液中の0.1mgのFGNを2mlのマイクロチューブの中で2mlの10−4Mの濃度のL‐リシン被覆AuNPの水溶液と20〜25℃で混合した。
外観上透明な溶液が得られるまで定速で撹拌しながらその溶液を水浴中で80℃まで加熱することによってゲルを調製した。この実験での撹拌時間は3〜4分であった。次にその溶液が安定することができるように、その溶液を暗所で48時間放置した
48時間後に液体上清と共にゲルが形成した。マイクロチューブを上下逆さにすることによりゲルと上清の存在を確認した。実施例1と同様に、ゲルはチューブの底に維持されるが、上清は流れる。
液体上清をゲルから分離した。ゲルでは赤いルビー色が観察されたが,上清は無色であり、これによって全てのL‐リシン被覆AuNPがFGNゲルに捕捉されることが確認された。
さらに、図4は(a)L‐リシン被覆AuNP水溶液の蛍光スペクトル、(b)FGNゲルの形成から48時間後のL‐リシン被覆AuNPの蛍光スペクトル、および(c)無色の液体上清の蛍光スペクトル(I)および赤いルビー色のFGNのゲルとL‐リシン被覆AuNPの蛍光スペクトルを示す。
結論
FGN(両親媒性フッ素置換型グリコシルヌクレオシド)は、約6.5nm未満のサイズを有するL‐リシン被覆金粒子で汚染された液体媒体の汚染除去を可能にするゲルの液体媒体との接触による形成を可能にする。
実施例3:QDを含有する液体媒体の汚染除去
この実施例では封入化量子ドット(「QD」)を含む液体媒体を汚染除去するための重合体を含む超分子系として天然重合体を使用した。
材料
クラゲ:
0.5グラムの重量で1センチメートルの直径のムネミオプシス・レイディ(Mnemiopsis leidyi)有櫛動物クラゲ(Agassiz, 1865)をEtang de
Berre[ベール湖](フランス)から採取した。
これらのクラゲはグリコサミノグリカン(GAG)および/またはムコ多糖から構成される。
刺胞動物鉢虫綱:
200gの重量で10センチメートルの直径の刺胞動物鉢虫綱のミズクラゲをEtang de Berre[ベール湖](フランス)から採取した。
封入化(DOPC/DOTU)量子ドット(QD):
上記の実施例1と同じ方法で封入化QDを得た。
得られた封入化QDのサイズは(DLS実験によってZetasizer装置で測定して)20nm以下であった(Binil Itty Ipe et al. [4])。
それらの濃度は(蛍光分光光度法で測定して)水中において17μg・ml−1であった。キセノン閃光電球を装備したLS 55分光蛍光光度計(Perkin Elmer社)で蛍光スペクトルを記録した。SigmaPlot 11プログラムを用いてデータ処理を実施した。
実験セクション:封入化QDを含有する溶液を汚染除去するためのゲルの形成
約10匹のムネミオプシスクラゲを5mlのガラスチューブの中で1mlの17μg・ml−1の濃度のQDの水溶液と20〜25℃で接触させた。
混合物を数秒間穏やかに撹拌し、そして、2〜3日間放置した。
上記の反応混合物を含むガラスチューブを混合直後にUV光下で調べた。UV下でクラゲの部分を除いて反応混合物全体が蛍光赤色であることが観察された。クラゲの部分は黒
い染みのように見え、蛍光は観察されなかった。このことは、封入化QDはクラゲの表面にのみ吸収され、クラゲの中に入り込むことができないことを意味する。
24時間後に上と同じ観察を行った。クラゲはまだ生きていた。
48時間後に全てのクラゲが死に、そして、軟小片に分割された。UV下で溶液全体が蛍光赤色であった。
72時間後に溶液全体が透明になり、いくつかの軟小片はガラスチューブの底に沈殿し、またはチューブの面に付着した。液体上清を注意深く取り出し、UV下で観察した。驚くことに蛍光は観察されなかった。ほとんど全ての封入化QDが死んだクラゲによって吸収された。この反応混合物を一枚のワットマン紙を通して重力濾過すると、QDを有しない濾液が得られる。
200gの重量で10センチメートルの直径の刺胞動物鉢虫綱のミズクラゲ(Aurelia aurita)(Linnaueus, 1758)での実験も同様の結果をもたらす。
参照文献のリスト
[1] 国際公開第2005/116043号
[2] Godeau et al., Tetrahedron Lett., 2010, vol. 51, p. 1012-1015
[3] Chabaud et al., Bioconjugate Chem., 2006, vol. 17, p. 466-472
[4] Binil Itty Ipe et al., ChemPhysChem, 2006, 7, 1112-1118
[5] Selvakannan et al., Langmuir, 2003, vol. 19, p. 3545-3549

Claims (16)

  1. 粒子を含む液体媒体から粒子を除去するための超分子系の使用であって、前記超分子系が少なくとも1つの低分子量分子および/または生物、好ましくはクラゲに由来する有機化合物を含み、前記化合物がコラーゲン、多糖、プロテオグリカンまたはこれらの有機化合物のうちの2つからなる混合物より選択され、前記低分子量分子が下の式(I)の低分子量分子である、前記超分子系の使用。
    式中、
    Xは酸素原子を表す。
    Bは天然型または非天然型のプリン塩基またはピリミジン塩基を表し、所望により下に定義されるR’で置換される。
    置換基LとLは同一または異なっており、そして、
    (i)水素原子、
    (ii)ヒドロキシル基、
    (iii)1〜4個の窒素原子を含むヘテロアリール基であって、非置換型の前記ヘテロアリール基、または飽和型もしくは不飽和型で直鎖状もしくは分岐状のC〜C30炭化水素系鎖で置換されたヘテロアリール基、
    (iv)オキシカルボニル基−O−C(O)−、チオカルバメート基−O−C(S)−NH−、カルボナート基−O−C(O)−O−、カルバメート基−O−C(O)−NH−、エーテル基−O−、ホスフェート基またはホスホナート基から選択される基
    を表し、前記L基はR基で置換されており、前記L基はR基で置換されている場合、RとRは同一でも異なっていてもよく、
    直鎖状または分岐状で飽和型または不飽和型、部分フッ素置換型または全フッ素置換型のC〜C30、好ましくはC〜C25、より好ましくはC〜C25の炭化水素系鎖、
    〜C30アシルラジカル、または
    アシルグリセロール基
    を表し、
    または、前記置換基LとLは下の式(II)のケタール基を形成する。
    式(II)中でKとKは同一または異なっており、飽和型または不飽和型のC〜C19炭化水素系鎖を表す。
    とR’は互いに独立して
    (i)ヒドロキシル基、アミノ基、ホスフェート基、ホスホナート基、ホスホコリン基、O‐アルキルホスホコリン基、チオホスフェート基またはホスホニウム基、
    (ii)所望により少なくとも1つのヒドロキシル基で置換される直鎖または分岐C〜C30アルキル鎖、
    (iii)Vが−O−基、−S−基または−NH−基を表し、RがC〜C30アルキルを表し、そして、nが1から50までの整数である−(CH−V−R基、
    (iv)Vが−O−基、−S−基または−NH−基を表し、そして、RがC〜C30アルキルを表す−V−C(O)−R基、または
    (v)1個から4個までの窒素原子を含有するヘテロアリール基であって、非置換型の前記ヘテロアリール基、またはC〜C30アルキル、もしくは(CH−O−(CH−R基、もしくは−(CH0〜1−Y−C(=O)−R’’基、もしくは単糖もしくは多糖、もしくは次の基:
    もしくは次の基:
    で置換された前記ヘテロアリール基であり、
    式中、
    mは1から6までの整数であり、
    pは0から10までの整数であり、および
    はC〜C10アルキル基、または5〜7個の炭素原子を含有する環状ケタール基であって非置換型の環状ケタール基または少なくとも1つの直鎖もしくは分岐C〜C30アルキルで置換された前記環状ケタール基、ステロール基、ジアシルグリセロール、ヒドロフルオロカーボン系鎖または少なくとも1つの単糖もしくは多糖を表し、
    Yは酸素原子、NH基またはイオウ原子であり、および
    R’’は炭化水素系鎖またはフルオロカーボン系鎖であり、
    R’が炭化水素系鎖である、前記ヘテロアリール基
    を表し、または、
    前記のRとR’が、二量体形態の化合物を形成するように、同一でも異なっていてもよい式(I)の別の化合物の、同一でも異なっていてもよい別の置換基RまたはR’と共有結合を介して互いに独立して結合する。
  2. 前記低分子量分子が両親媒性フッ素置換型グリコシルヌクレオシドである、請求項1に記載の使用。
  3. Xが酸素原子を表し、および/または
    Bがチミン、アデニン、グアニン、シトシン、6‐メトキシプリンまたはヒポキサンチンまたは非天然型のプリン塩基もしくはピリミジン塩基を表し、そのピリミジン塩基は次の塩基:
    を包含することができ、
    式中、
    ’は下で定義される通りであり、
    および/または
    がヒドロキシル基を表し、Lが水素原子を表し、またはLとLが互いに結合して下の式(II)のケタール基を形成し:
    式中、KとKは同一または異なっており、そして、飽和型または不飽和型C〜C19炭化水素系鎖を表し、および/または
    とR’が
    (i)ヒドロキシル基、アミノ基、ホスフェート基、ホスホナート基、ホスホコリン基、O‐アルキルホスホコリン基、チオホスフェート基またはホスホニウム基、
    (ii)所望により少なくとも1つのヒドロキシル基で置換される直鎖または分岐C〜C30アルキル鎖、
    (iii)Vが−O−基、−S−基または−NH−基を表し、RがC〜C30アルキルを表し、そして、nが1から50までの整数である−(CH−V−R基、
    (iv)Vが−O−基、−S−基または−NH−基を表し、そして、RがC〜C30アルキルを表す−V−C(O)−R基、または
    (v)1個から4個までの窒素原子を含有するヘテロアリール基であって非置換型の前記ヘテロアリール基、またはC〜C30アルキル、もしくは(CH−O−(CH−R基、もしくは−(CH0〜1−Y−C(=O)−R’’基、もしくは単糖もしくは多糖、もしくは次の基:
    もしくは次の基:
    で置換された前記ヘテロアリール基であり、
    式中、
    mは1から6までの整数であり、
    pは0から10までの整数であり、および
    はC〜C10アルキル基、または5〜7個の炭素原子を含有する環状ケタール基であって非置換型の環状ケタール基または少なくとも1つの直鎖もしくは分岐C〜C30アルキルで置換された前記環状ケタール基、ステロール基、ジアシルグリセロール、ヒドロフルオロカーボン系鎖または少なくとも1つの単糖もしくは多糖を表し、
    Yは酸素原子、NH基またはイオウ原子であり、および
    R’’は炭化水素系鎖またはフルオロカーボン系鎖であり、
    R’が炭化水素系鎖である、前記ヘテロアリール基
    を表し、
    または、
    前記のRとR’が、二量体形態の化合物を形成するように、同一でも異なっていてもよい式(I)の別の化合物の、同一でも異なっていてもよい別の置換基RまたはR’と共有結合を介して互いに独立して結合する、請求項1に記載の使用。
  4. Xが酸素原子を表し、
    Bが、3個の窒素原子を含有するヘテロアリール基であって次の基:
    で置換された前記ヘテロアリール基によって置換されている非天然型ピリミジン塩基を表し、
    置換基LとLが同一または異なっており、そして、
    (i)水素原子、
    (ii)ヒドロキシル基
    を表し、
    が、3個の窒素原子を含むヘテロアリール基であって次の基:
    または
    で置換されている前記ヘテロアリール基であり、
    式中、
    R’は炭化水素系鎖であり、
    Yは酸素原子、NH基またはイオウ原子であり、および
    R’’が炭化水素系鎖またはフルオロカーボン系鎖である、前記ヘテロアリール基を表し、
    または、
    前記Rが、二量体形態の化合物を形成するように、同一でも異なっていてもよい式(I)の別の化合物の、同一でも異なっていてもよい別の置換基Rと結合する、請求項1に記載の使用。
  5. Xが酸素原子を表し、
    Bがプリン塩基またはピリミジン塩基を表し、
    置換基LとLが下の式(II)のケタール基を形成し:
    式(II)中でKとKは同一または異なっており、飽和型または不飽和型のC〜C19炭化水素系鎖を表し、
    がホスホコリン基を表し、または、
    前記Rが、二量体形態の化合物を形成するように、同一でも異なっていてもよい式(I)の別の化合物の、同一でも異なっていてもよい別の置換基Rと結合する、請求項1に記載の使用。
  6. 前記低分子量分子が:
    下の式(III)によって定義される基であって、R’が炭化水素系鎖である基:
    下の式(IV)によって定義される基であって、Yは酸素原子、NH基またはイオウ原
    子であり、R’’は炭化水素系鎖またはフルオロカーボン系鎖である基:
    下の式(V)によって定義される基であって、nが0と19の間の整数である基:
    または
    下の式(VI)によって定義される基であって、nが0と19の間の整数である基:
    から選択される、請求項1に記載の使用。
  7. 前記低分子量分子が:
    5’‐(4‐((2H,2H,3H,3H‐パーフルオロウンデカンアミド)メチル)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐1‐イル)‐N3‐(1‐((β‐D‐グルコピラノシド)‐1H‐1,2,3,‐トリアゾール‐4‐イル)メチル)チミジン、
    5’‐(4‐((1H,1H,2H,2H‐パーフルオロウンデカンアミド)メチル)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐1‐イル)‐N3‐(1‐((β‐D‐グルコピラノシド)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐4‐イル)メチル)チミジン、
    5’‐(4‐((オレアミド)メチル)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐1‐イル)‐N3‐(1‐((β‐D‐グルコピラノシド)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐4‐イル)メチル)チミジン、
    5’‐(4‐((ステアルアミド)メチル)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐1‐イル)‐N3‐(1‐((β‐D‐グルコピラノシド)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐4‐イル)メチル)チミジン、
    5’‐(4‐((オクタデシルオキシ)メチル)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐1‐イル)‐N3‐(1‐((β‐D‐グルコピラノシド)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐4‐イル)メチル)チミジン、および
    5’‐(4‐((コレステリルオキシ)メチル)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐1‐イル)‐N3‐(1‐((β‐D‐グルコピラノシド)‐1H‐1,2,3‐トリアゾール‐4‐イル)メチル)チミジン、
    2’,3’‐O‐18‐ペンタトリアコンタニリデンウリジン(pentatriacontanylidenuridine)‐5’‐ホスホコリン、
    2’,3’‐O‐18‐ペンタトリアコンタニリデンアデノシン(pentatriacontanylidenadenosine)‐5’‐ホスホコリン、および
    これらの化合物のうちの少なくとも2つの混合物を含む群より選択される、請求項1に記載の使用。
  8. 使用される超分子系の濃度が1mlの水性媒体当たり0.001mgと100mgの間である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の使用。
  9. 前記粒子が0.5nmと5μmの間のサイズ、有利には5nmと100nmの間のサイズを有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の使用。
  10. 前記液体媒体が水、有機溶媒および多相媒体を含む群より選択される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の使用。
  11. 粒子を含有する液体媒体から粒子を除去する方法であって、少なくとも1つの低分子量分子および/または生物、好ましくはクラゲに由来する少なくとも1つの有機化合物を含む超分子系であって、前記化合物がコラーゲン、多糖、プロテオグリカンまたはこれらの有機化合物のうちの2つからなる混合物より選択され、前記低分子量分子が請求項1〜7のいずれか一項において定義された式(I)の低分子量分子である前記超分子系を2℃と95℃の間の温度で前記液体媒体に添加するステップであって、前記超分子系が前記液体媒体と接触してゲルを形成し、前記ゲルが前記液体媒体に含まれる前記粒子を捕捉するステップ(a)、および前記液体媒体と前記粒子を捕捉した前記ゲルを分離するステップ(b)を含む前記方法。
  12. ステップ(a)において得られた前記液体媒体の温度が50℃よりも低いとき、ステップ(b)の前に次の中間段階:
    (a1)ステップ(a)において得られた前記媒体を50℃と95℃の間の温度まで加熱するステップ、および
    (a2)ステップ(a1)において得られた前記媒体を2℃と50℃の間の温度まで冷却するステップ
    も含む、請求項11に記載の方法。
  13. 使用される超分子系の濃度が1mlの水性媒体当たり0.001mgと100mgの間である、請求項11または12に記載の方法。
  14. 前記粒子が0.5nmと5μmの間のサイズ、有利には5nmと100nmの間のサイズを有する、請求項11〜13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記液体媒体が水、有機溶媒および多相媒体を含む群より選択される、請求項11〜14のいずれか一項に記載の方法。
  16. 下の式(IV)の化合物であって:
    式中、Yが酸素原子であり、R’’が炭化水素系鎖またはフルオロカーボン系鎖である一群の前記化合物。
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