JP2015527473A - ハイブリッド粒子を製造するためのモノマー内でのナノ粒子の析出 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの無機材料および少なくとも１つのポリマーの有機材料を含有するハイブリッドナノ粒子の製造方法において、少なくとも以下の段階：（Ａ） 少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物と、少なくとも１つの無機材料の析出を生じさせる少なくとも１つの化合物とを含有する分散相（Ｉ）、水性の連続相（ＩＩ）、および任意に、少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせる少なくとも１つの化合物を含み、前記化合物が分散相（Ｉ）中、水性の連続相（ＩＩ）中または相（Ｉ）および相（ＩＩ）の両方中に存在する、エマルションを準備する段階、（Ｂ） 少なくとも１つの無機材料の少なくとも１つの前駆体化合物を、段階（Ａ）によるエマルションに添加し、少なくとも１つの無機材料が分散相中で析出によって形成される段階、（Ｃ） 少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせる少なくとも１つの化合物を、それが段階（Ａ）において添加されなかった場合に添加する任意の段階、および（Ｄ） 少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物を重合させる段階を含む前記方法に関する。さらに、本発明は、本発明による方法によって製造可能なナノ粒子、並びに光学系、電子工学系、化学系、農芸化学系、医療技術系、製薬系、および／またはバイオテクノロジー系における、または、少なくとも１つの作用物質を投与するための、本発明のナノ粒子の使用に関する。

Description

本発明は、少なくとも１つの無機材料および少なくとも１つのポリマーの有機材料を含有するハイブリッドナノ粒子の製造方法において、少なくとも以下の段階：
（Ａ） 少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物と、少なくとも１つの無機材料の析出を生じさせる少なくとも１つの化合物とを含有する分散相（Ｉ）、水性の連続相（ＩＩ）、および任意に、少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせる少なくとも１つの化合物を含み、前記化合物が分散相（Ｉ）中、水性の連続相（ＩＩ）中または相（Ｉ）および相（ＩＩ）の両方中に存在する、エマルションを準備する段階、
（Ｂ） 少なくとも１つの無機材料の少なくとも１つの前駆体化合物を、段階（Ａ）によるエマルションに添加し、少なくとも１つの無機材料が分散相中で析出によって形成される段階、
（Ｃ） 少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせる少なくとも１つの化合物を、それが段階（Ａ）において添加されなかった場合に添加する任意の段階、および
（Ｄ） 少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物を重合させる段階
を含む前記方法に関する。さらに、本発明は、本発明による方法によって製造可能なナノ粒子、並びに光学系、電子工学系、化学系、農芸化学系、医療技術系、製薬系、および／またはバイオテクノロジー系における、または、少なくとも１つの作用物質を投与するための、本発明のナノ粒子の使用に関する。

無機材料と有機ポリマー材料とを含有するハイブリッドナノ粒子の製造方法は、従来技術から公知である。

Ｊ． Ｖｉｄａｌ−Ｖｉｄａｌ ｅｔ ａｌ．， Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ａ： Ｐｈｙｓｉｏｃｈｅｍ． Ｅｎｇ． Ａｓｐｅｃｔｓ ２８８ （２００６）、４４−５１は、マイクロエマルション法による、マグヘマイトからの単分散ナノ粒子の製造方法を開示している。このために、水中にシクロヘキサンが乳化されている分散液が製造される。前記水滴中には金属カチオン、殊に鉄（ＩＩＩ）カチオンが存在し、それは塩基を分散液に添加することにより、水滴中で析出することにより、固体の酸化鉄（ＩＩＩ）に変換される。この文献においては、さらに、そのように生成されたナノ粒子の表面を、例えばポリアミンで表面改質できることに言及されている。

Ｗｉｎｋｅｌｍａｎｎ ｅｔ ａｌ．， Ｐａｒｔｉｃｕｏｌｏｇｙ ９ （２０１１）， ５０２−５０５内には、同様に、ミニエマルションの使用下での析出による金属酸化物ナノ粒子の製造方法が開示されている。このために、油中水型のミニエマルションが製造され、この場合、水滴中に相応の金属酸化物前駆体化合物、例えば塩化鉄（ＩＩＩ）が存在する。連続的な油相のために、化合物、例えばアミンが添加され、これが油相を通じて分散された水滴中に運ばれることができ、その中で、存在する塩化鉄（ＩＩＩ）の析出によって固体の鉄酸化物へと変換され得る。

従来技術で挙げられた方法によって、相応の金属酸化物ナノ粒子を水−油エマルション中で製造することが可能であり、この場合、生成される金属酸化物ナノ粒子は本質的に水相中に存在する。この金属酸化物ナノ粒子から上記の金属酸化物およびポリマー化合物を含有するハイブリッドナノ粒子を得るためには、生成される金属酸化物ナノ粒子を分散液から分離し、且つモノマー含有分散液に移行し、重合する必要がある。この分離およびさらなるエマルションへの移行はさらなる煩雑な反応段階を意味する。

従って、本発明の課題は、反応段階が可能な限り少ない、少なくとも１つの無機材料および少なくとも１つのポリマーの有機材料を含有するハイブリッドナノ粒子の製造方法であって、その際、殊に無機材料の製造の後に、それらをポリマー部分の製造のためにさらなるエマルションに移行しなければならないことを回避する前記製造方法を提供することであった。

この課題は、本発明によれば、少なくとも１つの無機材料と少なくとも１つのポリマーの有機材料とを含有するハイブリッドナノ粒子の製造方法において、少なくとも以下の段階：
（Ａ） 少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物と、少なくとも１つの無機材料の析出を生じさせる少なくとも１つの化合物とを含有する分散相（Ｉ）、水性の連続相（ＩＩ）、および任意に、少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせる少なくとも１つの化合物を含み、前記化合物が分散相（Ｉ）中、水性の連続相（ＩＩ）中または相（Ｉ）および相（ＩＩ）の両方中に存在する、エマルションを準備する段階、
（Ｂ） 少なくとも１つの無機材料の少なくとも１つの前駆体化合物を、段階（Ａ）によるエマルションに添加し、少なくとも１つの無機材料が分散相中で析出によって形成される段階、
（Ｃ） 少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせる少なくとも１つの化合物を、それが段階（Ａ）において添加されなかった場合に添加する任意の段階、および
（Ｄ） 少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物を重合させる段階
を含む前記方法によって解決される。

さらに、本発明の課題は、本発明による方法によって製造可能なナノ粒子、並びに光学系、電子工学系、化学系、農芸化学系、医療技術系、製薬系、および／またはバイオ技術系における、または、少なくとも１つの作用物質を投与するための、本発明のナノ粒子の使用によって解決される。

本発明による方法を、以下に詳細に記載する：
段階（Ａ）：
本発明の方法の段階（Ａ）は、少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物と、少なくとも１つの無機材料の析出を生じさせる少なくとも１つの化合物とを含有する分散相（Ｉ）、水性の連続相（ＩＩ）、および任意に、少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせる少なくとも１つの化合物を含み、前記化合物が分散相（Ｉ）中、水性の連続相（ＩＩ）中、または相（Ｉ）および（ＩＩ）の両方中に存在する、エマルションを準備することを含む。

本発明により存在する分散相（Ｉ）は、少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物を含有する。本発明により存在する少なくとも１つのポリマーの有機材料は、好ましくはポリマーおよび／またはコポリマーである。従って、本発明によれば、分散相（Ｉ）に含有される少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物が、重合可能または共重合可能なモノマーであることがさらに好ましい。

従って、本発明は好ましくは、少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物が、重合可能または共重合可能なモノマーである、本発明による方法に関する。

本発明による方法の好ましい実施態様において、少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物は、少なくとも１つのオレフィン性不飽和モノマー、好ましくはα，β−不飽和モノマーである。

従って、本発明はさらに好ましくは、少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物、殊に少なくとも１つのモノマーが、オレフィン性不飽和モノマー、好ましくはα，β−不飽和モノマーおよびそれらの混合物からなる群から選択される、本発明による方法に関する。

一般に、当業者に公知の全ての重合可能なまたは共重合可能なα，β−不飽和モノマーを使用することができる。

本発明による方法において好ましく使用されるモノマー、殊にα，β−不飽和モノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン、スチレン誘導体、ビニルモノマー、例えば酢酸ビニル、イソシアネート、アクリルアミド、メタクリルアミドおよびそれらの混合物からなる群から選択される。

本発明により好ましく使用されるアクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルは、以下の一般式（Ｉ）の化合物である：

［式中、
Ｒ¹は、水素（アクリル酸）またはメチル（メタクリル酸）を意味し、且つ、
Ｒ²は、１〜１２個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖の任意に置換されたアルキル基、２〜１２個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖の任意に置換されたアルケニル基、５〜１８個の炭素原子を有する任意に置換されたアリール基、または４〜１８個の炭素原子を有する任意に置換されたヘテロアリール基を意味する］。

上記のアルキル基、アルケニル基、アリール基またはヘテロアリール基は、任意にさらなる官能基、例えばアルコール基、ケト基、またはエーテル基、またはヘテロ原子、例えばＮ、Ｏ、ＰまたはＳを含有できる。

上記のアリール基およびヘテロアリール基は任意に、カルボン酸官能基の酸素原子に、１〜１２個の炭素原子、好ましくは１または２つの炭素原子を有する飽和または不飽和の任意に置換された炭素鎖によって結合されることができる。

スチレンは当業者に公知であり、且つ、以下の式（ＩＩ）に相応する

スチレンの誘導体は、例えば、スチレンから誘導され且つさらなる置換基、例えばメチル、芳香環および／または二重結合を有する相応の化合物である。好ましく使用されるスチレン誘導体は、α−メチルスチレンである。

ポリマーの有機材料の前駆体化合物（モノマー）として、本発明によれば、イソシアネートも使用できる。本発明により使用されるイソシアネートは、好ましくはポリイソシアネートである、即ち、少なくとも２つのイソシアネート基を含有する。

好ましくは、このポリイソシアネートが混合物中に存在するアルコール、アミンまたはヒドロキシアミンと、好ましくはジオール、ジアミンおよび／またはヒドロキシアミンと反応し、相応のポリウレタンもしくはポリウレアになる。相応のイソシアネート、アルコール、アミンおよび／またはヒドロキシアミンは、当業者に公知である。適したイソシアネートは、例えばトルエン−２，４−ジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネートもしくはメチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、ポリマーのジフェニルメタンジイソシアネート（ＰＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４’−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタンまたはそれらの混合物である。適したジオールは、例えば、脂肪族または芳香族ジオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールまたはそれらの混合物である。

本発明による方法の特に好ましい実施態様において、少なくとも１つのモノマーは、アクリル酸、アクリル酸ブチルエステル、アクリル酸ベンジルエステル、メタクリル酸ヒドロキシエチルエステル（ＨＥＭＡ）、メタクリル酸−２−ヒドロキシプロピルエステル（ＨＰＭＡ）、２−シアノアクリル酸アルキルエステル、例えばアクリル酸シアノエチルエステル（ＥＣＡ）、メタクリル酸、メタクリル酸メチルエステル（ＭＭＡ）、メタクリル酸ブチルエステル、メタクリル酸ベンジルエステル、スチレン、α−メチルスチレン、４−ビニルピリジン、塩化ビニル、ビニルアルコール、酢酸ビニル、ビニルエーテル、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）、アクリルアミド、メタクリルアミド、イソシアネートおよびそれらの混合物からなる群から選択される。

さらに好ましくは、本発明による方法において、少なくとも１つのポリマーの有機材料は、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリ（４−ビニルピリジン）、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニルエーテル）、ポリアクリルアミド、ポリウレタン、ポリウレア、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（メタ） アクリル酸エステル、上記のポリマー内に含まれるモノマーの２つまたはそれより多くを含有するコポリマーおよびそれらの混合物からなる群から選択される。この好ましいポリマーおよびコポリマーを製造するために、本発明によれば、好ましくは相応の上記のモノマーが使用される。

分散相内に、少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物が、それぞれ分散相全体に対して、好ましくは７０〜９８質量％、好ましくは８０〜９６質量％、特に好ましくは９０〜９５質量％の量で存在する。

本発明による方法の段階（Ａ）において提供されるエマルションは、好ましい実施態様において、少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせる少なくとも１つの化合物をさらに含有する。さらに好ましい実施態様において、少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせるこの少なくとも１つの化合物を、段階（Ｃ）においても、即ち、析出によって無機材料が形成した後で添加することができる。

従って、本発明は好ましくは、少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせる少なくとも１つの化合物が段階（Ａ）において添加される本発明による方法に関する。この好ましい実施態様においては、段階（Ｃ）を省略できる。

本発明による方法において、段階（Ｄ）における重合を、好ましくは熱および／または光分解により開始させることができる。

従って、本発明は、好ましくは段階（Ｄ）における重合を熱および／または光分解により開始させる本発明による方法に関する。さらに、熱および／または光分解により開始される重合を、ラジカル重合、アニオン重合またはカチオン重合で行うことができる。

本発明によって段階（Ｃ）で行われる重合の開始手段に依存して、本発明による方法の段階（Ａ）によるエマルションの分散相または連続相に、相応の重合を生じさせる化合物を添加する。

好ましい実施態様において、重合は熱により開始され、且つラジカル重合で行われる。

本発明によれば、熱により開始される重合のために適する、当業者に公知の全てのラジカル形成化合物を使用することが可能である。

好ましくは、重合を生じさせる少なくとも１つの化合物は、熱処理によりラジカルを形成するラジカル形成化合物から選択され、特に好ましくは２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、ジメチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ジメチル−２，２’−アゾビスイソブチレート、２，２’−アゾイソブチロニトロル（ＡＩＢＮ）、ジベンゾイルペルオキシド、水溶性開始剤、例えばペルオキソ二硫酸カリウムおよびそれらの混合物からなる群から選択される。水溶性開始剤は、本発明によれば、前記添加が段階（Ｃ）において初めて行われる場合に好ましく使用される。

さらに、本発明によれば、重合を光分解により開始させる、重合を生じさせる化合物、いわゆる光開始剤を使用することもできる。これは当業者に公知であり、且つ、少なくとも１つの存在するモノマーのラジカルまたはイオン、例えばカチオンまたはアニオン重合反応を開始させることができる。光開始剤を使用する場合には、重合を開始させるために光を照射しなければならないので、本発明によれば、光の照射によって十分に多量の（一次）フリーラジカルを生成する光開始剤が使用される。本発明に関して、「光」との用語は、ＵＶ光または可視光、例えば波長１５０〜８００ｎｍ、好ましくは１８０〜５００ｎｍ、さらに好ましくは２００〜４００ｎｍ、特に好ましくは２５０〜３５０ｎｍを有する電磁放射線に関する。本発明によれば、ＵＶ光の照射によって相応のラジカルを形成する光開始剤を使用することが好ましい。

ラジカル重合のために本発明により好ましく使用される光開始剤は、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン（例えば商標ｌｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７として販売されているもの）、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）およびさらなる非対称アゾ誘導体、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル、ベンゾイン誘導体、アセトフェノン、ベンジルケタール、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン−アシル−α−マキシミノケトン（ｍａｘｉｍｉｎｏｋｅｔｏｎｅ）、（ビ）アシルホスフィンオキシド、ジオキサントンおよび誘導体およびそれらの混合物からなる群から選択される。

カチオン開始重合を引き起こすための本発明による好ましい光開始剤は、例えば、置換ジアリールヨードニウム塩、置換トリアリールホスホニウム塩、およびそれらの混合物からなる群から選択される。

アニオン重合を開始させるために本発明により好ましく使用される光開始剤の例は、好ましくは遷移金属錯体、ｎ−アルコキシピリジニウム塩、ｎ−フェニルアシルピリジニウム塩およびそれらの混合物からなる群から選択される。

本発明によれば、いわゆる「リビング重合」を実施することもでき、それは純粋なポリマー混合物中か、場合により連鎖停止剤による第二の官能基を含んで実施される。

分散相（Ｉ）中で重合、殊に熱により開始されるラジカル重合を開始させる少なくとも１つの化合物の量は、本発明によれば、各々、分散相（Ｉ）全体に対して例えば０．１〜１０質量％、好ましくは０．５〜８質量％、さらに好ましくは０．８〜６質量％である。

さらに、本発明による方法の段階（Ａ）において提供される分散相（Ｉ）中に、少なくとも１つの無機材料の析出を生じさせる少なくとも１つの化合物が存在している。

少なくとも１つの無機材料の析出を生じさせる少なくとも１つの化合物は、本発明によれば、それらが無機材料の少なくとも１つの前駆体材料と分散相中で反応して無機材料になるように選択される。無機材料として好ましく存在する金属酸化物を製造するために、少なくとも１つの無機材料の析出を生じさせる少なくとも１つの化合物として、好ましくは塩基性化合物が使用される。

さらに好ましくは、少なくとも１つの無機材料の析出を生じさせる少なくとも１つの化合物は、本発明によれば、アルキルアミン、例えばトリエチルアミン、オクチルアミンおよびそれらの混合物からなる群から選択される。

少なくとも１つの無機材料の析出を生じさせる少なくとも１つの化合物は、本発明によれば、それぞれエマルション全体に対して例えば０．００１〜２質量％、好ましくは０．１〜１質量％、さらに好ましくは０．１〜０．５質量％の量で存在する。

本発明による方法の段階（Ａ）において提供されるエマルションは、水性の連続相（ＩＩ）の他に少なくとも１つの分散相（Ｉ）を、例えば２〜３０質量％、好ましくは６〜２０質量％、特に好ましくは８〜１２質量％の量で含む。本発明による方法の段階（Ａ）において準備されるエマルションは、水性の連続相（ＩＩ）を、好ましくは７０〜９８質量％、好ましくは８０〜９４質量％、特に好ましくは８８〜９２質量％の量で含む。分散相（Ｉ）および水性の連続相（ＩＩ）の量は、各々の場合、合計で１００質量％になる。

本発明により存在する水性の連続相（ＩＩ）は、主成分として水、好ましくは脱塩水を含有する。

好ましい実施態様において、水性の連続相（ＩＩ）は、さらに、少なくとも１つの乳化剤、例えばソルベート、例えばポリソルベート２０、ポリソルベート４０、ポリソルベート６０、ポリソルベート８０および／またはポリソルベート８５、例えば商品名Ｔｗｅｅｎとして販売されているもの、ナトリウムドデシルスルフェート（ＳＤＳ）、アルキルポリエチレングリコールエーテル、例えばＬｕｔｅｎｓｏｌ ＡＴ ５０またはＬｕｔｅｎｓｏｌ ＡＴ ８０、デカグリセリルモノステアレート、例えばＳＹ Ｇｌｙｓｔｅｒ ＭＬ−７５０、脂肪アルコールエトキシレート、例えばＥｍｕｌｇｉｎ Ｂ１、Ｅｍｕｌａｎ ＡＦ、Ｅｍｕｌａｎ ＡＴ ９、ナトリウムノニルフェニルポリグリコールエーテルスルフェート、例えばＥｍｕｌｐｈｏｒ ＮＰＳ ２５およびそれらの混合物からなる群から選択される乳化剤を含有する。

少なくとも１つの好ましく存在する乳化剤は、それぞれ水性の連続相全体に対して、例えば０．００１〜５質量％、好ましくは０．２〜４質量％、特に好ましくは１．５〜２．５質量％の量で使用される。

水は、水性の連続相中に、水性の連続相全体に対して、例えば９５〜９９．８質量％、好ましくは９６〜９９質量％、特に好ましくは９７．５〜９８．５質量％の量で存在する。

少なくとも１つの乳化剤および水の量の合計は、好ましくは１００質量％である。

本発明による方法の工程（Ａ）における乳化剤の準備は、当業者に公知の全ての方法、例えば、個々の成分を混合することによる分散相（Ｉ）の別途の製造、個々の成分を混合することによる水性の連続相（ＩＩ）の製造、および好ましくは当業者に公知の装置を用い、特に好ましくは少なくとも１００ｒｐｍ、好ましくは少なくとも１０００ｒｐｍの回転数でのローター・ステーター機を用いた２つの相（Ｉ）および（ＩＩ）の統合により行うことができる。段階（Ａ）において、エマルションの準備のために超音波および高圧ホモジナイゼーションを利用することがさらに好ましく、高圧ホモジナイゼーションを使用することが特に好ましい。

超音波は、殊に低粘度分散相のための効率的な乳化方法として当業者に公知であり、例えばＳ． Ｂｅｃｈｔｅｌ ｅｔ ａｌ．，Ｃｈｅｍｉｅ Ｉｎｇｅｎｉｅｕｒ Ｔｅｃｈｎｉｋ，７１，（８），８１０−８１７，１９９９，Ｓ．Ｂｅｃｈｔｅｌ ｅｔ ａｌ．，Ｃｈｅｍｉｅ Ｉｎｇｅｎｉｅｕｒ Ｔｅｃｈｎｉｋ，７２，（５），４５０−４５９，２０００，Ｏ．Ｂｅｈｒｅｎｄ，Ｍｅｃｈａｎｉｓｃｈｅｓ Ｅｍｕｌｇｉｅｒｅｎ ｍｉｔ Ｕｌｔｒａｓｃｈａｌｌ．，Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｅｔ Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ （ＴＨ），２００２またはＳ．Ｋｅｎｔｉｓｈ ｅｔ ａｌ． Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｅｍｅｒｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，９，（２），１７０−１７５，２００８を参照されたい。

高圧ホモジナイゼーションは、例えば圧力下で、ホモジナイザー開口部を有するホモジナイザーバルブにプレエマルションを導入することによってエマルションをホモジナイズするための当業者に公知の方法であり、例えばＤＥ２６３３２８８号およびＳ．Ｆｒｅｉｔａｓ ｅｔ ａｌ．， Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｓｏｎｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１３，（１），７６−８５，２００６を参照されたい。

従って、本発明は好ましくは、段階（Ａ）において、高圧ホモジナイゼーション、超音波および／または撹拌を利用することによってエマルションを準備する、本発明の方法に関する。

本発明によれば好ましくは、段階（Ａ）を温度−１０〜６０℃、好ましくは−５〜４０℃、特に好ましくは０〜２５℃で実施する。

従って、本発明は好ましくは、段階（Ａ）を温度−１０〜６０℃、好ましくは−５〜４０℃、特に好ましくは０〜２５℃で実施する本発明の方法に関する。

段階（Ａ）のあと、本発明によれば、上記の分散相（Ｉ）および水性の連続相（ＩＩ）を乳化された形態で含むエマルションが存在する。本発明によれば、これは好ましくは本発明による方法の段階（Ｂ）に直接的に移される。

段階（Ｂ）：
本発明による方法の段階（Ｂ）は、少なくとも１つの無機材料の少なくとも１つの前駆体化合物を段階（Ａ）からのエマルションに添加して、分散相中で析出によって少なくとも１つの無機材料が形成されることを含む。

本発明によれば、少なくとも１つの無機材料の少なくとも１つの前駆体化合物として、分散相（Ｉ）中で、少なくとも１つの無機材料の析出を生じさせる少なくとも１つの化合物と反応することにより、本発明によるハイブリッドナノ粒子中に存在する少なくとも１つの無機材料になる、当業者に公知の全ての化合物を使用することができる。

本発明による方法において、少なくとも１つの無機材料は、好ましくは少なくとも１つの金属化合物であり、その際、前記金属はさらに好ましくは亜鉛、鉄、チタン、スズ、インジウム、ジルコニウム、セリウムおよびそれらの混合物からなる群から選択される。

本発明によれば特に好ましくは、段階（Ｂ）に含まれる少なくとも１つの無機材料は金属酸化物の群から選択され、特に好ましくは、酸化亜鉛、酸化鉄、二酸化チタン、酸化スズ、酸化インジウム、二酸化ジルコニウム、酸化セリウムおよびそれらの混合物からなる群から選択される。

従って、本発明は好ましくは、少なくとも１つの無機材料が金属酸化物の群から選択され、特に好ましくは、酸化亜鉛、酸化鉄、二酸化チタン、酸化スズ、酸化インジウム、二酸化ジルコニウム、酸化セリウムおよびそれらの混合物からなる群から選択される本発明による方法に関する。

従って、本発明による方法の段階（Ｂ）において添加される少なくとも１つの無機材料の相応の前駆体化合物は、好ましくは相応の金属カチオンを含有する水溶性化合物から選択され、例えば相応のハロゲン化物、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、酢酸塩、硝酸塩、アルカノエートおよびそれらの混合物の群から選択される。特に好ましくは硫酸塩、特に好ましくは硫酸亜鉛または硫酸鉄（ＩＩ）が使用される。

この金属化合物は、好ましくは水溶液として添加される。

少なくとも１つの無機材料少なくとも１つの前駆体化合物は、本発明によれば、本発明によれば、それぞれエマルション全体に対して好ましくは０．００１〜２質量％、特に好ましくは０．１〜１質量％、とりわけ特に好ましくは０．１〜０．５質量％の量で添加される。

本発明によれば好ましくは、段階（Ｂ）を温度−１０〜６０℃、好ましくは−５〜４０℃、特に好ましくは０〜２５℃で実施する。

本発明によれば好ましくは、段階（Ｂ）において得られるエマルションを、直接的に且つさらなる段階なく、段階（Ｃ）または（Ｄ）において使用する。

段階（Ｃ）：
本発明による方法の任意の段階（Ｃ）は、少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせる少なくとも１つの化合物の添加を、それが段階（Ａ）において添加されなかった場合に含む。

少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせる少なくとも１つの化合物に関して、段階（Ａ）に関して述べられたことが当てはまる。段階（Ｃ）において添加が行われる場合、好ましくは、水溶性化合物、例えばペルオキソ二硫酸カリウム、過酸化物（例えば過酸化水素）、アゾ開始剤（例えば２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジスルフェートジヒドレート、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］）およびそれらの混合物からなる群から選択される、少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせる少なくとも１つの化合物が使用される。

段階（Ｄ）：
本発明による方法の段階（Ｄ）は、少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物の重合を含む。

重合を生じさせる化合物が段階（Ａ）で添加されるか（Ｃ）で添加されるかに依存して、段階（Ｄ）のエマルションは、重合を引き起こすために好ましくは加熱され、且つ／または光、殊にＵＶ光で照射される。

本発明によれば熱による開始が好ましいので、段階（Ｄ）は好ましくは温度４０〜１００℃、好ましくは５０〜９０℃、特に好ましくは６０〜８０℃で行われる。

段階（Ａ）、（Ｂ）、場合により（Ｃ）、および（Ｄ）においてハイブリッドナノ粒子の製造を行ったあと、これを当業者に公知の方法、例えばろ過によって分離し、且つ例えば乾燥によって後処理する。

本発明は、本発明の方法により製造可能な、好ましくは製造されたナノ粒子にも関する。まず無機材料がエマルションの分散相中で形成され、さらなる段階においてこの分散相がポリマーへと重合される本発明による処理方法によって、ポリマーの有機材料中での無機材料の特に均質な分布を特徴とする本発明によるナノ粒子の提供に成功する。さらには、本発明によれば、コア・シェル構造を有する相応のナノ粒子を形成することも可能であり、この場合、少なくとも１つの無機材料がコア中に存在し、且つ少なくとも１つのポリマーの有機材料がシェル中に存在する。一般に、無機材料とポリマーの有機材料とが互いに非常に均質に分布していることを特徴とする、本発明によるナノ粒子が得られる。

本発明によるナノ粒子を、例えば光学系、電子工学系、化学系、農芸化学系、医療技術系、製薬系および／またはバイオテクノロジー系において、または少なくとも１つの作用物質を投与するために使用することができる。

従って、本発明はさらに、光学系、電子工学系、化学系、農芸化学系、医療技術系、製薬系、および／またはバイオテクノロジー系における、または、少なくとも１つの作用物質を投与するための、本発明によるナノ粒子の使用に関する。

個々の実験のＴＥＭ写真。

エマルションは９０質量％の水性の連続相および１０質量％の分散相からなった。連続相自体は９８質量％の脱塩水および２質量％のＴｗｅｅｎ ８０ （Ｋａｒｌ Ｒｏｔｈ ＧｍｂＨ ｕｎｄ Ｃｏ．）から製造された。分散相の組成は９３．７５質量％のメチルメタクリル酸エステル（ＭＭＡ、Ｍｅｒｃｋ ＫＧａＡ）、３．９１質量％のヘキサデカン（浸透圧剤として）、および２．３４質量％のジメチル−２，２’−アゾビスイソブチレート（Ｖ６０１， Ｗａｋｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＧｍｂＨ）または２，２’−アゾイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）， Ｗａｋｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＧｍｂＨ）（開始剤として）であった。各々の実験のために３０ｇのエマルションを製造した。連続相および分散相を混合する前に、０．０５３ｍｌ（０．０４１ｇに相当）のオクチルアミン（Ｍｅｒｃｋ ＫＧａＡ）を分散相に添加した。オクチルアミンはここでは油溶性析出剤として作用した。

その後、両方の相を、磁気攪拌機を用いて１０分間ｍ３００ｒｐｍで撹拌し、そのプレエマルションをさらに超音波で処理した。このために、超音波処理機ＵＰ２００ｓ（Ｈｉｅｌｓｃｈｅｒ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ ＧｍｂＨ）を１０分間、振幅１００％で使用した。超音波を用いた処理の間、反応溶液を氷浴中で冷却した。析出反応を開始させるために、６ｍｌの０．１モルのＺｎＳＯ₄（Ｍｅｒｃｋ ＫＧａＡ）またはＦｅＳＯ₄（Ｍｅｒｃｋ ＫＧａＡ）をエマルションに添加した。重合のために、反応溶液を４時間、温度７２℃で水浴中に置いた。

エマルションを重合の前後に動的光散乱（Ｎａｎｏｔｒｅｃ、Ｍｉｃｒｏｔｒｅｃ、ＵＳＡ）によって評価した。モノマーのポリマーへの変換率を重量により測定した。ＬＥ０９２２、Ｏｍｅｇａを備えたＴＥＭを用いてハイブリッドポリマー粒子をさらに分析した。

開始剤ＡＩＢＮおよびＶ６０１、および前駆体化合物ＦｅＳＯ₄およびＺｎＳＯ₄について、モノマーのポリマーへの変換率を以下の表１に示す。

さらに、図１に個々の実験のＴＥＭ写真を示す。

図１において、
（１）は開始剤Ｖ６０１を意味し、
（２）は開始剤ＡＩＢＮを意味し、
（３）は酸化鉄を意味し、
（４）は酸化亜鉛を意味する。

開始剤の選択が、析出反応および重合に著しく影響しないことが理解できる。ＡＩＢＮ（上）およびＶ６０１（下）の両方の開始剤について、析出された酸化鉄（左）および酸化亜鉛（右）のモフォロジーは類似している。酸化鉄の析出反応を観察すると、約２００ｎｍの長さの針状の構造が合成されることがある。前記の針はポリマーの表面に見られ、且つ、部分的にモノマー液滴外にも形成されている。他方で、酸化亜鉛粒子は５０ｎｍ未満の大きさを有し、ポリマー粒子中に存在する。

ラジカル重合のために本発明により好ましく使用される光開始剤は、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン（例えば商標ｌｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７として販売されているもの）、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）およびさらなる非対称アゾ誘導体、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル、ベンゾイン誘導体、アセトフェノン、ベンジルケタール、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン−アシル−α−アミノケトン、（ビ）アシルホスフィンオキシド、ジオキサントンおよび誘導体およびそれらの混合物からなる群から選択される。

Claims (12)

1. 少なくとも１つの無機材料および少なくとも１つのポリマーの有機材料を含有するハイブリッドナノ粒子の製造方法において、少なくとも以下の段階：
   （Ａ） 少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物と、少なくとも１つの無機材料の析出を生じさせる少なくとも１つの化合物とを含有する分散相（Ｉ）、水性の連続相（ＩＩ）、および任意に、少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせる少なくとも１つの化合物を含み、前記化合物が分散相（Ｉ）中、水性の連続相（ＩＩ）中または相（Ｉ）および相（ＩＩ）の両方中に存在する、エマルションを準備する段階、
   （Ｂ） 少なくとも１つの無機材料の少なくとも１つの前駆体化合物を、段階（Ａ）によるエマルションに添加し、少なくとも１つの無機材料が分散相中で析出によって形成される段階、
   （Ｃ） 少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせる少なくとも１つの化合物を、それが段階（Ａ）において添加されなかった場合に添加する任意の段階、および
   （Ｄ） 少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物を重合させる段階
   を含む前記方法。
2. 少なくとも１つの無機材料が、金属酸化物、好ましくは酸化亜鉛、酸化鉄、二酸化チタン、酸化スズ、酸化インジウムおよびそれらの混合物の群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１つのポリマーの有機材料の少なくとも１つの前駆体化合物が、重合可能または共重合可能なモノマーであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 少なくとも１つのポリマーの有機材料が、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリ（４−ビニルピリジン）、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニルエーテル）、ポリアクリルアミド、ポリウレタン、ポリウレア、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、上記のポリマー内に含まれるモノマーの２つまたはそれより多くを含有するコポリマーおよびそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. 段階（Ａ）を温度−５〜６０℃、好ましくは０〜４０℃、特に好ましくは２０〜３０℃で実施することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 段階（Ｄ）の重合を、熱および／または光分解により開始することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
7. 少なくとも１つの無機材料の析出を生じさせる少なくとも１つの化合物が、有機塩基、好ましくはアルキルアミンおよびそれらの混合物の群から選択されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 段階（Ａ）において、超音波、高圧ホモジナイゼーションおよび／またはローター・ステーター機を使用することによってエマルションを準備することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
9. 少なくとも１つの前駆体化合物の重合を生じさせる少なくとも１つの化合物が、段階（Ａ）において添加され、且つ少なくとも部分的に分散相（Ｉ）中に存在することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
10. 請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法によって製造可能なナノ粒子。
11. 少なくとも１つの無機材料および少なくとも１つのポリマーの有機材料が本質的に均質に分布して存在することを特徴とする、請求項１０に記載のナノ粒子。
12. 光学系、電子工学系、化学系、農芸化学系、医療技術系、製薬系および／またはバイオテクノロジー系における、または少なくとも１つの作用物質を投与するための、請求項１０または１１に記載のナノ粒子の使用。

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