JP2017532340A - 光線力学療法、ｘ線誘起光線力学療法、放射線療法、化学療法、免疫療法、及びこれらの任意の組み合わせのためのナノ粒子 - Google Patents

光線力学療法、ｘ線誘起光線力学療法、放射線療法、化学療法、免疫療法、及びこれらの任意の組み合わせのためのナノ粒子 Download PDF

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Abstract

光増感剤を含む金属有機構造体（ＭＯＦ）が記載される。本ＭＯＦはまた、Ｘ線及び／またはシンチレーションを吸収することができる部分を含み得る。任意で、光増感剤またはその誘導体は、本ＭＯＦの架橋配位子を形成することができる。更に任意で、本ＭＯＦは、ＭＯＦの空洞またはチャネル中に無機ナノ粒子を含んでも、無機ナノ粒子と組み合わせて使用されてもよい。光線力学療法またはＸ線誘起光線力学療法において、１つ以上の免疫療法剤及び／または１つ以上の化学療法剤の同時投与ありまたはなしのいずれかで、ＭＯＦ及び／または無機ナノ粒子を使用する方法もまた、記載される。【選択図】図１

Description

関連出願
本出願は、２０１４年１０月１４日に出願された米国仮特許出願第６２／０６３，７７０号、及び２０１５年６月９日に出願された米国仮特許出願第６２／１７３，１０３号の優先権を主張し、これらのそれぞれの開示は、それらの全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
政府の利益
本発明は、米国国立衛生研究所によって与えられた助成金第Ｕ０１−ＣＡ１５１４５５号、同第Ｕ０１−ＣＡ１９８９８９号、及び同第１Ｓ１０ＲＲ０２６９８８−０１号の下、政府の支援で行われた。米国政府は、本発明において一定の権利を有する。
本開示の主題は、光線力学療法（ＰＤＴ）、Ｘ線誘起光線力学療法（Ｘ−ＰＤＴ）、放射線療法（ＲＴ）、化学療法、免疫療法、またはこれらの任意の組み合わせのための、金属有機構造体（ＭＯＦ）材料（ナノスケール金属有機構造体（ＮＭＯＦ）を含む）に基づくナノ担体プラットフォームを提供する。いくつかの実施形態において、本プラットフォームはＰＤＴのためのものである。いくつかの実施形態において、本プラットフォームはＸ−ＰＤＴのためのものである。いくつかの実施形態において、本プラットフォームはＲＴに使用される。いくつかの実施形態において、本プラットフォームはＸ−ＰＤＴとＲＴとの組み合わせに使用される。いくつかの実施形態において、本プラットフォームは、ＰＤＴ、ＲＴ、またはＸ−ＰＤＴと、免疫療法との組み合わせに使用される。いくつかの実施形態において、本プラットフォームは、化学療法と、ＰＤＴと、免疫療法との組み合わせに使用される。いくつかの実施形態において、本プラットフォームは、化学療法と免疫療法との組み合わせに使用される。いくつかの実施形態において、本プラットフォームは、ＲＴと、化学療法と、免疫療法との組み合わせに使用される。
Figure 2017532340
Figure 2017532340
光線力学療法（ＰＤＴ）は、有効な抗癌治療の選択肢であり得る。ＰＤＴは、腫瘍局在化光増感剤（ＰＳ）を投与し、その後、光活性化して、細胞アポトーシス及びネクローシスを引き起こす高度に細胞傷害性の活性酸素種（ＲＯＳ）、特に一重項酸素（１Ｏ２）を発生させることを伴う。ＰＳ及び腫瘍領域に対する露光の両方を局在化することによって、ＰＤＴは、局所細胞を保存しながら、腫瘍細胞を選択的に死滅させることができる。ＰＤＴは、頭頸部腫瘍、乳癌、婦人科腫瘍、脳腫瘍、結腸直腸癌、中皮腫、ならびに膵臓癌を含む多くの異なる種類の癌を有する患者を治療するために使用されている。ＰＤＴは、周囲の細胞をより破壊せず、美的及び機能的障害を低減するため、頭頸部における癌を治療するためのＰＤＴの使用は、伝統的な治療モダリティ、例えば、外科手術及び照射と比較して、特に有利である。ＰＤＴに最も一般に使用されるＰＳの中には、ＰＨＯＴＯＦＲＩＮ（登録商標）、ＶＥＲＴＥＰＯＲＦＩＮ（登録商標）、ＦＯＳＣＡＮ（登録商標）、ＰＨＯＴＯＣＨＬＯＲ（登録商標）、及びＴＡＬＡＰＯＲＦＩＮ（登録商標）などのポルフィリン分子がある。しかしながら、それらは、ＲＯＳ発生のための効率的な光化学を有するものの、全身投与後のそれらの最適以下の腫瘍集積は、診療所におけるＰＤＴの有効性を制限し得る。
したがって、ＰＳ治療の送達（例えば、標的化された送達）を改善するための追加の送達ビヒクルに対する継続する必要性が存在する。具体的には、治療有効性を増加させるために、他の治療（例えば、他の化学療法剤及び免疫療法剤）と組み合わせてＰＳを送達することができる送達ビヒクルに対する必要性が存在する。
いくつかの実施形態において、本開示の主題は、ａ）光増感剤と、ｂ）架橋配位子を介してともに連結された複数の金属含有二次構成単位（ＳＢＵ）とを含む金属有機構造体（ＭＯＦ）を提供し、任意で、ＳＢＵは、金属オキソクラスタである。いくつかの実施形態において、ＳＢＵのうちの１つ以上は、Ｘ線を吸収することができる金属カチオンを含有する。いくつかの実施形態において、ＳＢＵのうちの１つ以上は、Ｈｆ、ランタニド金属、Ｂａ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、及びＢｉを含む群から選択される金属イオンを含有する。
いくつかの実施形態において、ＭＯＦは、ＭＯＦ中の空洞またはチャネル内に位置する、ポリオキソメタレート、金属ナノ粒子、または金属酸化物ナノ粒子のうちの少なくとも１つを更に含む。
いくつかの実施形態において、各架橋配位子は、複数の配位部位を含む有機化合物を含み、任意で、各架橋配位子は、２〜１０個の配位部位を含む。いくつかの実施形態において、各架橋配位子は、２つまたは３つのＳＢＵに結合することができる。いくつかの実施形態において、各架橋配位子は、少なくとも２つの基を含み、該２つの基のそれぞれは個々に、カルボキシレート、芳香族または非芳香族窒素含有基、フェノール、アセチルアセトネート、ホスホネート、及びホスフェートを含む群から選択され、任意で、該芳香族窒素含有基は、ピリジン基である。
いくつかの実施形態において、架橋配位子のうちの少なくとも１つは、光増感剤または光増感剤の誘導体を含む。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの架橋配位子は、ポルフィリン、クロリン、クロロフィル、フタロシアニン、ルテニウム−ビピリジン錯体、またはイリジウム−ビピリジン錯体を含む。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの架橋配位子は、ジフェニル−ジ（ベンゾエート）ポルフィリン、ジベンゾアート（ビピリジン）ルテニウムビス（ビピリジン）、テトラ（ベンゾエート）ポルフィリン、またはジベンゾアート（ビピリジン）ルテニウムビス（フェニルピリジン）を含む。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの架橋配位子は、
Figure 2017532340
 である。
いくつかの実施形態において、ＳＢＵのうちの１つ以上は、酸化物及びＯＨ−から選択されるアニオンを含む。
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの架橋配位子は、ポルフィリン系配位子、クロリン系配位子、バクテリオクロリン系配位子、大環状π−共役系、ボロン−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）誘導体、またはジサリシリデン−１，２−シクロヘキシリデンジアミン誘導体である。いくつかの実施形態において、架橋配位子のうちの少なくとも１つは、５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン（ＤＢＰ）またはその誘導体及び／もしくは金属錯体；５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）クロリン（ＤＢＣ）またはその誘導体及び／もしくは金属錯体；５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）バクテリオクロリン（ＤＢＢＣ）またはその誘導体及び／もしくは金属錯体；５，１０，１５，２０−テトラ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリンまたはその誘導体及び／もしくは金属錯体；５，１０，１５，２０−テトラ（ｐ−ピリジル）ポルフィリン、フタロシアニン−オクタカルボン酸（任意で、金属で錯体化される）；ジ（５'−ベンゾアートサリシリデン）−１，２−シクロヘキシリデンジアミンの白金またはパラジウム錯体；フタロシアニン（任意で、金属で置換される）；ならびにモテクサフィンルテチウムから選択される。いくつかの実施形態において、架橋配位子のうちの少なくとも１つは、プロトポルフィリンＩＸ、パドポルフィン；テトラ（ｍ−ヒドロキシフェニル）クロリン（ｍ−ＴＨＰＣ）；ＮＰｅ６、クロリンｅ６、ロスタポルフィン、及びこれらの誘導体を含む群から選択される。
いくつかの実施形態において、光増感剤は、共有結合染料であり、任意で、該染料は、アミドまたはチオ尿素結合を介して共有結合される。いくつかの実施形態において、架橋配位子のうちの少なくとも１つは、パラ−クアテルフェニルジカルボン酸誘導体である。いくつかの実施形態において、ＭＯＦは、
Figure 2017532340
 または
Figure 2017532340
 を含む。
いくつかの実施形態において、光増感剤は、ＭＯＦ中に非共有結合的に捕捉された染料である。いくつかの実施形態において、染料は、トルイジンブルー、メチレンブルー、ナイルブルー、ヒペリシン、Ｃｙ３、Ｃｙ３．５、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５、Ｃｙ７、及びカルコゲノピリリウムを含む群から選択される化合物または化合物の誘導体である。
いくつかの実施形態において、光増感剤は、プロトポルフィリンＩＸ、パドポルフィン；テトラ（ｍ−ヒドロキシフェニル）クロリン（ｍ−ＴＨＰＣ）；ＮＰｅ６、クロリンｅ６、ロスタポルフィン、及びこれらの誘導体を含む群から選択される。
いくつかの実施形態において、ＭＯＦは、非共有結合的に結合した白金系薬物、テモゾロミド、ドキソルビシン、カンプトテシン、パクリタキセル、ペメトレキセド、メトトレキサート、またはＩＤＯ阻害剤を更に含み、任意で、該ＩＤＯ阻害剤は、ＩＣＢＮ２４３６０、ＮＬＧ−９１９、１−メチル−Ｄ−トリプトファン、及び１−メチル−Ｌ−トリプトファンを含む群から選択される。いくつかの実施形態において、ＭＯＦは、共有結合または静電気的に結合したポリエチレングリコール（ＰＥＧ）部分または１つ以上の脂質分子を更に含み、任意で、該１つ以上の脂質分子は、１，２−ジオレオイル−３−トリメチルアンモニウムプロパン（ＤＯＴＡＰ）、１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン（ＤＯＰＣ）、及び１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン−Ｎ−［アミノ（ポリエチレングリコール）］（ＤＳＰＥ−ＰＥＧ）を含む群から選択される。
いくつかの実施形態において、本開示の主題は、光増感剤と、架橋配位子を介してともに連結された複数のＳＢＵ（任意で、ＳＢＵは、金属オキソクラスタである）とを含むＭＯＦと、薬学的に許容される担体とを含む医薬製剤を提供する。
いくつかの実施形態において、本開示の主題は、患者における疾患を治療するための方法を提供し、本方法は、患者に、光増感剤と、架橋配位子を介してともに連結された複数のＳＢＵ（任意で、ＳＢＵは、金属オキソクラスタである）とを含むＭＯＦを投与することと、患者に可視光または近赤外光を照射することとを含む。いくつかの実施形態において、患者は、患者の皮膚、血液、及び胃腸管から選択される解剖学的構造の部分を照射される。いくつかの実施形態において、疾患は、頭部腫瘍、頸部腫瘍、乳癌、婦人科腫瘍、脳腫瘍、結腸直腸癌、肺癌、中皮腫、軟部組織肉腫、及び膵臓癌から選択される。
いくつかの実施形態において、本開示の主題は、患者における疾患を治療するための方法を提供し、本方法は、患者に、光増感剤と、架橋配位子を介してともに連結された複数のＳＢＵ（任意で、ＳＢＵは、金属オキソクラスタである）とを含むＭＯＦを投与することと、患者の少なくとも一部分にＸ線を照射することとを含む。いくつかの実施形態において、架橋配位子のうちの１つ以上は、９，１０−アントラセニルビス（安息香酸）などのアントラセン系リンカーを含む。
いくつかの実施形態において、疾患は、頭部腫瘍、頸部腫瘍、乳癌、婦人科腫瘍、脳腫瘍、結腸直腸癌、肺癌、中皮腫、軟部組織肉腫、及び膵臓癌から選択される。いくつかの実施形態において、疾患は、転移性癌である。
いくつかの実施形態において、本方法は、患者に免疫療法剤を投与することを更に含む。いくつかの実施形態において、免疫療法剤は、ＰＤ−１／ＰＤ−Ｌ１抗体、ＩＤＯ阻害剤、ＣＴＬＡ−４抗体、ＯＸ４０抗体、ＴＩＭ３抗体、ＬＡＧ３抗体、ＰＤ−１／ＰＤ−Ｌ１を標的とするｓｉＲＮＡ、ＩＤＯを標的とするｓｉＲＮＡ、及びＣＣＲ７を標的とするｓｉＲＮＡを含む群から選択される。
いくつかの実施形態において、本開示の主題は、患者における疾患を治療するための方法を提供し、本方法は、患者に、シンチレーターと、光増感剤を含むナノ粒子とを投与することと、患者の少なくとも一部分にＸ線を照射することと、患者に免疫療法剤を投与することとを含む。いくつかの実施形態において、疾患は、頭部腫瘍、頸部腫瘍、乳癌、婦人科腫瘍、脳腫瘍、結腸直腸癌、肺癌、中皮腫、軟部組織肉腫、皮膚癌、結合組織癌、脂肪癌、肺癌、胃癌、肛門生殖器癌、腎臓癌、膀胱癌、結腸癌、前立腺癌、中枢神経系癌、網膜癌、血液癌、神経芽細胞腫、多発性骨髄腫、リンパ癌、及び膵臓癌から選択される。
いくつかの実施形態において、本方法は、患者に追加の癌治療を投与することを更に含む。いくつかの実施形態において、追加の癌治療は、外科手術、放射線療法、化学療法、毒素療法、免疫療法、寒冷療法、及び遺伝子療法を含む群から選択され、任意で、該化学療法は、（ａ）患者に、オキサリプラチン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、ドセタキセル、ミトキサントロン、パクリタキセル、ジギトキシン、ジゴキシン、及びセプタシジンを含む群から選択される薬物を投与すること、ならびに／または（ｂ）患者に、ポリマーミセル製剤、リポソーム製剤、デンドリマー製剤、ポリマー系ナノ粒子製剤、シリカ系ナノ粒子製剤、ナノスケール配位ポリマー製剤、ナノスケール金属有機構造体製剤、及び無機ナノ粒子製剤を含む群から選択される薬物製剤を投与すること、を含む。
いくつかの実施形態において、免疫療法剤は、抗ＣＤ５２抗体、抗ＣＤ２０抗体、抗ＣＤ２０抗体、抗ＣＤ４７抗体、抗ＧＤ２抗体、放射性標識した抗体、抗体−薬物共役体、サイトカイン、ポリサッカライドＫ、及びネオ抗原を含む群から選択され、任意で、該サイトカインは、インターフェロン、インターロイキン、または腫瘍壊死因子アルファ（ＴＮＦ−α）であり、更に任意で、該サイトカインは、ＩＦＮ−α、ＩＮＦ−γ、ＩＬ−２、ＩＬ−１２、及びＴＮＦ−αを含む群から選択される。いくつかの実施形態において、免疫療法剤は、アレムツズマブ、オファツムマブ、リツキシマブ、ゼヴァリン、アドセトリス、カドサイラ、及びオンタックを含む群から選択される。いくつかの実施形態において、免疫療法剤は、ＰＤ−１阻害剤、ＰＤ−Ｌ１阻害剤、ＣＴＬＡ−４阻害剤、ＩＤＯ阻害剤、及びＣＣＲ７阻害剤を含む群から選択される。
いくつかの実施形態において、疾患は、転移性癌である。
いくつかの実施形態において、患者にＸ線を照射することは、タングステン標的を使用してＸ線を発生させることを含む。いくつかの実施形態において、タングステン標的を使用して発生させたＸ線は、患者を照射する前にフィルタを通過し、任意で、該フィルタは、少なくとも２０の原子番号を有する元素を含み、更に任意で、該フィルタは、銅を含む。いくつかの実施形態において、フィルタは、５ｍｍ未満、４ｍｍ未満、３ｍｍ未満、２ｍｍ未満、１ｍｍ未満、０．５ｍｍ未満、０．４ｍｍ未満、０．３ｍｍ未満、０．２ｍｍ未満、または０．１ｍｍ未満である厚さを有する。いくつかの実施形態において、Ｘ線は、２３０ｋＶｐ未満、２２５ｋＶｐ未満、２００ｋＶｐ未満、１８０ｋＶｐ未満、１６０ｋＶｐ未満、１４０ｋＶｐ未満、１２０ｋＶｐ未満、１００ｋＶｐ未満、または８０ｋＶｐ未満であるピーク電位を使用して発生される。
いくつかの実施形態において、Ｘ線は、ピーク電位及び電流を使用して発生され、任意に、Ｘ線照射による前記患者におけるＤＮＡ損傷を最小化し、かつ前記シンチレーターによるＸ線吸収を最大化するように選択されたフィルタを使用して発生される。いくつかの実施形態において、Ｘ線は、１２０ｋＶｐであるピーク電位を使用して発生される。
いくつかの実施形態において、シンチレーターは、ランタニドを含む。いくつかの実施形態において、シンチレーターは、ランタニドナノ粒子を含み、任意で、該シンチレーターは、ランタニドコアシェルナノ粒子を含み、更に任意で、該ランタニドコアシェルナノ粒子のシェルは、ランタニドカルコゲニドを含む。
いくつかの実施形態において、シンチレーターは、ハフニウム、ジルコニウム、またはセリウムを含むＭＯＦを含み、任意で、該シンチレーターは、Ｍ６（μ３−Ｏ）４（μ３−ＯＨ）４Ｌ６を含み、式中、Ｍは、ハフニウム、ジルコニウム、またはセリウムであり、Ｌは、９，１０−アントラセニルビス安息香酸である。いくつかの実施形態において、光増感剤は、ＭＯＦに共有結合され、任意で、該共有結合は、アミド共役、エステル共役、チオ尿素共役、クリックケミストリー、またはジスルフィド結合共役を通して形成される。
いくつかの実施形態において、シンチレーターは、炭素ドットを含む。いくつかの実施形態において、シンチレーターは、コアシェルナノ粒子を含み、該シェルは、硫化亜鉛を含み、かつ該コアは、遷移金属またはランタニド金属を含む。いくつかの実施形態において、シンチレーターは、金、白金、またはイリジウムを含むナノ粒子を含む。いくつかの実施形態において、シンチレーターは、ランタニドアルミニウムガーネットまたはフッ化ランタニドを含む。
いくつかの実施形態において、光増感剤は、配位結合を通してシンチレーターに結合する。いくつかの実施形態において、光増感剤は、カルボキシレート基、チオール基、ヒドロキシ基、アミノ基、またはホスフェート基を含み、シンチレーターは、金属を含み、該カルボキシレート基、チオール基、ヒドロキシル基、アミノ基、またはホスフェート基は、該金属に結合する。
いくつかの実施形態において、光増感剤及びシンチレーターは連結され、該連結は、シクロデキストリン、ポリエチレングリコール、ポリ（マレイン酸）、またはＣ２−Ｃ１５直鎖もしくは分岐アルキル鎖を含む。いくつかの実施形態において、光増感剤は、以下、
Figure 2017532340
 若しくは
Figure 2017532340
 のうちの１つ、またはこれらのうちの１つの脱プロトン化形態を含む。
いくつかの実施形態において、シンチレーターは、ＭＯＦ中またはメソポーラスシリカ中に被包される。いくつかの実施形態において、光増感剤は、メソポーラスシリカの細孔中に捕捉されるか、またはＭＯＦに共有結合される。
いくつかの実施形態において、本開示の主題は、患者における疾患を治療するための方法を提供し、本方法は、患者にナノ粒子化学療法剤を投与することと、患者に免疫療法剤を投与することとを含む。
いくつかの実施形態において、本方法は、患者に、Ｘ線吸収剤及び任意で光増感剤を投与することと、患者の少なくとも一部分にＸ線を照射することとを更に含む。いくつかの実施形態において、ナノ粒子化学療法剤は、Ｘ線吸収剤を含む金属有機構造体（ＭＯＦ）であり、任意で、該ＭＯＦは、Ｘ線を吸収することができる金属カチオンを含む二次架橋単位（ＳＢＵ）を含み、該ＭＯＦは、該ＭＯＦの細孔またはチャネル中に捕捉された化学療法剤を含む。いくつかの実施形態において、ＭＯＦは、光増感剤または光増感剤の誘導体を含む架橋配位子を含む。
いくつかの実施形態において、本方法は、患者に光増感剤を投与することと、患者に可視光または近赤外光を照射することとを更に含む。いくつかの実施形態において、ナノ粒子化学療法剤は、光増感剤を含む金属有機構造体（ＭＯＦ）であり、任意で、該ＭＯＦは、光増感剤または光増感剤の誘導体を含む架橋配位子を含み、かつ該ＭＯＦは、該ＭＯＦの細孔またはチャネル中に捕捉された化学療法剤を含む。
いくつかの実施形態において、化学療法剤は、オキサリプラチン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、ドセタキセル、ミトキサントロン、パクリタキセル、ジギトキシン、ジゴキシン、及びセプタシジンを含む群から選択される。
したがって、光増感剤及び／またはシンチレーター及び／またはＸ線吸収部分を含むＭＯＦ、それらのナノ粒子、ならびにそれらの医薬製剤だけでなく、疾患の治療における、そのような組成物の使用方法及び用途も提供することが、本開示の主題の目的である。
本明細書に上述されている本開示の主題の目的は、本開示の主題によって全体または一部が達成され、他の目的は、本明細書に最良に後述される添付の図面及び実施例との関連で考慮すれば、記述が進むにつれ明らかとなるであろう。
５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）クロリン架橋配位子（Ｈ２ＤＢＣ）の合成を示す模式図である。 ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン金属有機構造体（ＤＢＰ−ＵｉＯ、点線）、ならびに細胞培養培地中でのインキュベーション前（破線）及び後（実線）のジ（ｐ−ベンゾアート）クロリン金属有機構造体（ＤＢＣ−ＵｉＯ）の粉末Ｘ線回折（ＰＸＲＤ）パターンを示す。 ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）または０．６７ミリモル（ｍＭ）のリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）中、ジ（ｐ−ベンゾアート）クロリン（Ｈ２ＤＢＣ、実線）、ＤＢＣ−ＵｉＯ（破線）、ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン（Ｈ２ＤＢＰ、点線）、及びＤＢＰ−ＵｉＯ（破点線）の紫外可視（ＵＶ可視）吸収スペクトルを示す。 水溶液中、１マイクロモル（μＭ）のＨ２ＤＢＣ（実線）及びＤＢＣ−ＵｉＯ（点線）の定常状態の蛍光を示すグラフである。 １平方センチメートル当たり０．１ワット（Ｗ／ｃｍ２）の照射量での、ＤＢＣ−ＵｉＯ（ダイヤ形）、Ｈ２ＤＢＣ（左向き三角形）、ＤＢＰ−ＵｉＯ（四角形）、Ｈ２ＤＢＰ（円形）、及びプロトポルフィリンＩＸ（ＰｐＩＸ、上向き三角形）の一重項酸素（１Ｏ２）の発生を示すグラフである。ＤＢＣ−ＵｉＯ及びＨ２ＤＢＣは、６５０ナノメートル（ｎｍ）の発光ダイオード（ＬＥＤ）で照射される一方で、他のものは、６４０ｎｍのＬＥＤで照射される。記号（例えば、四角形、三角形など）は実験データであり、実線は適合曲線である。 ＣＴ２６結腸癌細胞（左）及びＨＴ２９結腸癌細胞（右）中、異なる光増感剤（ＰＳ）濃度での、ジ（ｐ−ベンゾアート）クロリン金属有機構造体（ＤＢＣ−ＵｉＯ）、ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン金属有機構造体（ＤＢＰ−ＵｉＯ）、ジ（−ｐ−ベンゾアート）クロリン（Ｈ２ＤＢＣ）、及びジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン（Ｈ２ＤＢＰ）の光線力学療法（ＰＤＴ）細胞傷害性のグラフのペアである。左のグラフ及び右のグラフの両方について、光照射あり（左向き三角形）及び光照射なし（すなわち、暗所、四角形）のＤＢＣ−ＵｉＯの細胞生存率パーセンテージ、光照射あり（円形）及び光照射なし（右向き三角形）のＨ２ＤＢＣの細胞生存率パーセンテージ、光照射あり（上向き三角形）及び光照射なし（ダイヤ形）のＤＢＰ−ＵｉＯの細胞生存率パーセンテージ、光照射あり（下向き三角形）及び光照射なし（五角形）のＨ２ＤＢＰの細胞生存率パーセンテージを示す。 ＣＴ２６結腸癌モデル（左のグラフ）及びＨＴ２９結腸癌モデル（右のグラフ）における光線力学療法（ＰＤＴ）治療後の、腫瘍増殖阻害曲線を示すグラフのペアである。両方のグラフにおいて、以下の治療、対照（リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）、色付き四角形）、ジ（ｐ−ベンゾアート）クロリン金属有機構造体（ＤＢＣ−ＵｉＯ、白抜き円形）；より高い用量のＤＢＣ−ＵｉＯ（白抜き星形）；ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン金属有機構造体（ＤＢＰ−ＵｉＯ、色付き上向き三角形）；ジ（ｐ−ベンゾアート）クロリン（Ｈ２ＤＢＣ、白抜き下向き三角形）；及びジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン（Ｈ２ＤＢＰ、色付き左向き三角形）に、（立方センチメートル（ｃｍ３）での）腫瘍量を提供する。 ハフニウム金属有機構造体（Ｈｆ−ＭＯＦ）及びジルコニウム金属有機構造体（Ｚｒ−ＭＯＦ）の合成の模式図である。 重金属からの高速光電子のＸ線誘起発生、その後、可視スペクトルでのアントラセン系リンカーのシンチレーションの模式図である。 （図６Ａ）［１００］方向から見た構造、（図６Ｂ）［１１０］方向から見た構造、（図６Ｃ）Ｍ６（μ３−Ｏ）４（μ３−ＯＨ）４（カルボキシレート）１２（Ｍ＝ＨｆまたはＺｒ）二次構成単位（ＳＢＵ）のボールスティックモデル、（図６Ｄ）四面体空洞、及び（図６Ｅ）八面体空洞を含む、ハフニウム金属有機構造体（Ｈｆ−ＭＯＦ）及びジルコニウム金属有機構造体（Ｚｒ−ＭＯＦ）の構造モデルの模式図を示す。多面体：８個の配位酸素原子を有するＨｆ４＋またはＺｒ４＋。 （図７Ａ）（左から右へ）ハフニウム金属−有機構造体（Ｈｆ−ＭＯＦ）、ジルコニウム金属有機構造体（Ｚｒ−ＭＯＦ）、及び対照試料の放射線ルミネセンス信号のグラフ：酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）及び酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）コロイドナノ粒子、架橋配位子（Ｈ２Ｌ）単独、Ｈ２Ｌ＋ＨｆＯ２コロイド、Ｈ２Ｌ＋ＺｒＯ２コロイド、Ｈｆ−ＭＯＦ、ならびにＺｒ−ＭＯＦ、（図７Ｂ）異なる濃度及び異なる放射線管電位を有するＨｆ−ＭＯＦ及びＺｒ−ＭＯＦの放射線ルミネセンス信号のグラフを示す。図７Ａについて、試料中のＨ２ＬまたはＨｆもしくはＺｒの濃度は、１．２ミリモル（ｍＭ）である。Ｘ線量は、有効なＸ線エネルギー１８．９キロ電子ボルト（ｋｅＶ）（４０キロボルト（ｋＶ）管電位、０．０８ミリアンペア（ｍＡ）管電流）、及び２００の検出ゲインで、１０秒（ｓｅｃ）当たり１グレイ（Ｇｙ）である。図７Ｂについて、データは、以下、３０ｋＶでのＨｆ−ＭＯＦ（四角形）；５０ｋＶでのＨｆ−ＭＯＦ（円形）；８０ｋＶでのＨｆ−ＭＯＦ（三角形）；３０ｋＶでのＺｒ−ＭＯＦ（四角形）；５０ｋＶでのＺｒ−ＭＯＦ（円形）；及び８０ｋＶでのＺｒ−ＭＯＦ（三角形）によって提供される。 ５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン配位子（Ｈ２ＤＢＰ）の合成の模式図である。 １０，２０−ジフェニル−５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン配位子の合成の模式図である。 １０，２０−ジ（ｍ−ヒドロキシフェニル）−５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン配位子の合成の模式図である。 ルテニウムビピリジン錯体系架橋配位子、［Ｒｕ（ｂｉｐｙ）２（ｂｐｙ−ｄｃ）］Ｃｌ２（ＲｕＢｉｐｙＬ）の合成の模式図である。 （図１２Ａ）ジ（ｐ−ベンゾエート）ポルフィリン金属有機構造体（Ｐ−ＭＯＦ）の従来の光線力学療法（ＰＤＴ）適合曲線、（図１２Ｂ）４３９ナノメートル（ｎｍ）での照射用量に対する光学密度の変化の線形適合（Δ（ＯＤ））、及び（図１２Ｃ）４３９ｎｍでの照射用量に対するΔ（ＯＤ）のグラフの組である。 （図１３Ａ）０．５グレイ（Ｇｙ）のＸ線照射あり（円形）及びＸ線照射なし（四角形）での、ヒト膠芽腫（Ｕ８７）細胞における、ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン金属有機構造体（Ｐ−ＭＯＦ）のナノスケール金属有機構造体（ＮＭＯＦ）の濃度依存的細胞傷害性、ならびに（図１３Ｂ）遮断材としての牛肉ありもしくはなしで、ＮＭＯＦ（Ｐ−ＭＯＦまたはルテニウム−ビピリジン系金属有機構造体（Ｒｕ−ＭＯＦ）及びＸ線照射で、またはＰ−ＭＯＦ及び発光ダイオード（ＬＥＤ）光照射で治療したヒト喉頭癌（ＳＱ２０Ｂ）細胞の細胞傷害性を示すグラフのペアである。 ＧＬ２６１神経膠腫細胞（図１４Ａ）、Ｕ２５１膠芽腫細胞（図１４Ｂ）、Ｕ８７一次性膠芽腫細胞（図１４Ｃ）、ＣＴ２６結腸癌細胞（図１４Ｄ）、ＴＵＢＯ乳癌細胞（図１４Ｅ）、及びＴＲＡＭＰ−Ｃ２前立腺癌細胞（図１４Ｆ）に対するＸ線照射時の、テトラ（ベンゾエート）ポルフィリン−ハフニウム（ＴＢＰ−Ｈｆ）金属有機構造体（ＭＯＦ）の細胞傷害性を示すグラフの組である。ＴＢＰ−Ｈｆ ＮＭＯＦは、１０マイクロモル（μＭ）のＨｆ用量で４時間（ｈ）細胞とともにインキュベートし、異なる線量でＸ線照射した。７２時間後、細胞生存率を、（３−（４，５−ジメチルチアゾール−２−イル）−５−（３−カルボキシメトキシフェニル）−２−（４−スルホフェニル）−２Ｈ−テトラ−ゾリウム）（ＭＴＳ）によって評価した。 アミノ−トリフェニルジカルボン酸（アミノ−ＴＰＤＣ）配位子及びＵｉＯナノスケール金属有機構造体（ＮＭＯＦ）の合成を示す模式図である。 （左）４時間のインキュベーション後、ＳＱ２０Ｂ頭頸部癌細胞中、ＵｉＯ−６６（白抜き棒）、ＵｉＯ−６７（左下から右上へと向かう線を有する棒）、アミノＵｉＯ−６８（左上から右下へと向かう線を有する棒）、及びＨｆＯ２（四角形を有する棒）のナノ粒子の細胞取り込み量（ハフニウム（Ｈｆ）濃度は誘導結合型プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）によって決定した）、ならびに（右）ＳＱ２０Ｂ細胞に対する、ＵｉＯ−６６（白抜き棒）、ＵｉＯ−６７（左下から右上へと向かう線を有する棒）、アミノＵｉＯ−６８（左上から右下へと向かう線を有する棒）、及びＰ−ＭＯＦ（四角形を有する棒）の細胞傷害性を示すグラフのペアである。細胞は、１０マイクロモル（μＭ）のＨｆ濃度でＮＭＯＦとともにインキュベーションし、異なる線量のＸ線照射で治療した。細胞生存率を、（３−（４，５−ジメチルチアゾール−２−イル）−５−（３−カルボキシメトキシフェニル）−２−（４−スルホフェニル）−２Ｈ−テトラ−ゾリウム）（ＭＴＳ）アッセイによって決定した。 ＣＴ２６担腫瘍マウスへの腫瘍内注射後、ハフニウム（Ｈｆ、白抜き円形）及びジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン（ＤＢＰ）配位子（色付き四角形）に関する、ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン金属有機構造体（Ｐ−ＭＯＦ）の腫瘍滞留を示すグラフである。 （図１８Ａ）リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ、色付き四角形）、ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン金属有機構造体（Ｐ−ＭＯＦ、１画分照射線量当たり２．０グレイ（Ｇｙ）について白抜き円形、もしくは１画分照射線量当たり０．５Ｇｙについて色付き三角形）、または１キログラム当たり１０マイクロモル（μｍｏｌ／ｋｇ）の配位子用量のルテニウム−ビピリジン金属有機構造体（Ｒｕ−ＭＯＦ、白抜き三角形）で治療したＳＱ２０Ｂ担腫瘍マウスの腫瘍増殖曲線、（図１８Ｂ）ＰＢＳ（色付き四角形）または１０μｍｏｌ／ｋｇの配位子用量のＰ−ＭＯＦ（白抜き円形）及びＸ線照射で治療したＳＱ２０Ｂ担腫瘍マウスの腫瘍増殖曲線、（図１８Ｃ）ＰＢＳ（色付き四角形）または１０μｍｏｌ／ｋｇの配位子用量のＰ−ＭＯＦ（白抜き円形）及びＸ線照射で治療したＵ８７担腫瘍マウスの腫瘍増殖曲線、（図１８Ｄ）ＰＢＳ（色付き四角形）または１０μｍｏｌ／ｋｇの配位子用量のＰ−ＭＯＦ（白抜き円形）及びＸ線照射で治療したＰＣ−３担腫瘍マウスの腫瘍増殖曲線、ならびに（図１８Ｅ）ＰＢＳ（色付き四角形）または１０μｍｏｌ／ｋｇ（白抜き円形）もしくは１μｍｏｌ／ｋｇ（色付き三角形）の配位子用量のＰ−ＭＯＦ及びＸ線照射で治療したＣＴ２６担腫瘍マウスの腫瘍増殖曲線を示すグラフの組である。図１８Ａについて、治療は、腫瘍が１００立方ミリメートル（ｍｍ３）に達したときに開始した。図１８Ｂについて、治療は、腫瘍が２５０立方ミリメートル（ｍｍ３）に達したときに開始した。図１８Ｃについて、治療は、腫瘍が約１００ｍｍ３に達したときに開始した。図１８Ｄについて、治療は、腫瘍が１００ｍｍ３に達したときに開始した。図１８Ｅについて、治療は、腫瘍が１５０ｍｍ３に達したときに開始した。図１８Ａ〜１８Ｅについて、３日連続でＰＢＳまたはＮＭＯＦを腫瘍内注射した１２時間後に、マウスにＸ線照射を実行した。 リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ、四角形）またはジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン金属有機構造体（Ｐ−ＭＯＦ）及び１キログラム当たり７マイクロモル（μｍｏｌ／ｋｇ）の配位子用量のＩＤＯ１阻害剤免疫療法剤（ＩＮＣＢ２４３６０）（Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０、白抜き円形）、ならびにＸ線照射で治療したＣＴ２６担腫瘍マウスの腫瘍増殖曲線を示すグラフのペアである。治療は、腫瘍が約１００立方ミリメートル（ｍｍ３）に達したときに開始した。３日連続でＰＢＳまたはナノスケール金属有機構造体（ＮＭＯＦ）を腫瘍内注射した１２時間（ｈ）後に、マウスにＸ線照射（０．５Ｇｙ／画分）を実行した。右側のグラフ中の増殖曲線は、治療した腫瘍（マウスの右側）のものである一方で、左側のグラフ中の増殖曲線は、マウスの左側の未治療の遠隔腫瘍のものである。 リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ、色付き四角形）、ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン金属有機構造体（Ｐ−ＭＯＦ、白抜き円形）、またはＰ−ＭＯＦ及び１キログラム当たり７マイクロモル（μｍｏｌ／ｋｇ）の配位子用量のＩＤＯ１阻害剤免疫療法剤ＩＮＣＢ２４３６０（Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０、色付き三角形）、ならびにＸ線照射で治療したＴＵＢＯ担腫瘍マウスの腫瘍増殖曲線を示すグラフのペアである。治療は、腫瘍が約１００立方ミリメートル（ｍｍ３）に達したときに開始した。３日連続でＰＢＳまたはナノスケール金属有機構造体（ＮＭＯＦ）を腫瘍内注射した１２時間（ｈ）後に、マウスにＸ線照射（０．５Ｇｙ／画分）を実行した。右側のグラフ中の増殖曲線は、治療した腫瘍（マウスの右側）のものである一方で、左側のグラフ中の増殖曲線は、マウスの左側の未治療の遠隔腫瘍のものである。 リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）、ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン金属有機構造体（Ｐ−ＭＯＦ、白抜き円形）、またはＰ−ＭＯＦ及び１キログラム当たり３．５マイクロモル（μｍｏｌ／ｋｇ）の配位子用量のＩＤＯ１阻害剤免疫療法剤ＩＮＣＢ２４３６０（Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０、色付き三角形）、ならびにＸ線照射で治療したＴＲＡＭＰ−Ｃ２担腫瘍マウスの腫瘍増殖曲線を示すグラフのペアである。治療は、腫瘍が２００立方ミリメートル（ｍｍ３）に達したときに開始した。右側のグラフ中の増殖曲線は、治療した腫瘍（マウスの右側）のものである一方で、左側のグラフ中の増殖曲線は、マウスの左側の未治療の遠隔腫瘍のものである。 リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ、色付き四角形）、ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン金属有機構造体（Ｐ−ＭＯＦ、白抜き円形）、またはＰ−ＭＯＦ及び１キログラム当たり３．５マイクロモル（μｍｏｌ／ｋｇ）の配位子用量のＩＤＯ１阻害剤免疫療法剤ＩＮＣＢ２４３６０（Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０、色付き三角形）、ならびにＸ線照射で治療したＭＣ３８担腫瘍マウスの腫瘍増殖曲線を示すグラフのペアである。治療は、腫瘍が２５０立方ミリメートル（ｍｍ３）に達したときに開始した。右側のグラフ中の増殖曲線は、治療した腫瘍（マウスの右側）のものである一方で、左側のグラフ中の増殖曲線は、マウスの左側の未治療の遠隔腫瘍のものである。 リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ、色付き四角形）、ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン（Ｐ−ＭＯＦ、白抜き円形）、またはＰ−ＭＯＦ及び１キログラム当たり３．５マイクロモル（μｍｏｌ／ｋｇ）の配位子用量のＩＤＯ１阻害剤免疫療法剤ＩＮＣＢ２４３６０（Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０、色付き三角形）、ならびにＸ線照射で治療したＭＣ３８担腫瘍マウスの腫瘍増殖曲線を示すグラフのペアである。治療は、腫瘍が２００立方ミリメートル（ｍｍ３）に達したときに開始した。右側のグラフ中の増殖曲線は、治療した腫瘍（マウスの右側）のものである一方で、左側のグラフ中の増殖曲線は、マウスの左側の未治療の遠隔腫瘍のものである。 リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ、色付き四角形）、ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン金属有機構造体（Ｐ−ＭＯＦ、白抜き円形）、またはＰ−ＭＯＦ及び１キログラム当たり３．５マイクロモル（μｍｏｌ／ｋｇ）の配位子用量のＩＤＯ１阻害剤免疫療法剤ＩＮＣＢ２４３６０（Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０、色付き三角形）、Ｘ線照射、ならびにＰＤ−Ｌ１（腹腔内（ｉ．ｐ．）注射）抗体で治療したＴＵＢＯ担腫瘍マウスの腫瘍増殖曲線を示すグラフのペアである。治療は、腫瘍が２００立方ミリメートル（ｍｍ３）に達したときに開始した。右側のグラフ中の増殖曲線は、治療した腫瘍（マウスの右側）のものである一方で、左側のグラフ中の増殖曲線は、マウスの左側の未治療の遠隔腫瘍のものである。 （図２５Ａ）選択された減衰器の透過後に異なるエネルギーを有する、Ｘ線光子の画分の計算値、（図２５Ｂ）銅減衰器によるフィルタリング後、１２０キロボルトピーク（ｋＶｐ）でのタングステン（Ｗ）−標的源からのＸ線スペクトルの計算値、（図２５Ｃ）銅減衰器によるフィルタリング、総光子数による正規化後、１２０ｋＶｐでのＷ−標的源からのＸ線スペクトルの計算値、（図２５Ｄ）ハフニウム（Ｈｆ）及び水のＸ線質量エネルギー吸収係数の計算値、（図２５Ｅ）Ｈｆ及び水のＸ線質量エネルギー吸収係数の割合の計算値、ならびに（図２５Ｆ）異なるエネルギーでのＸ線光子の透過深度の計算値を示すグラフの組である。 （図２６Ａ）ＣＴ２６皮下担腫瘍マウスモデルに対する、異なるＸ線送達パラメータを使用したジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン金属有機構造体（Ｐ−ＭＯＦ）のインビボ抗癌有効性、及び（図２６Ｂ）ＣＴ２６皮下担腫瘍マウスモデルに対する、異なるＸ線送達パラメータを使用したテトラベンゾアートポルフィリン−ハフニウム金属有機構造体（ＴＢＰ−Ｈｆ）のインビボ抗癌有効性を示すグラフのペアである。リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）を、対照治療として使用した（色付き四角形）。図２６Ａについて、Ｐ−ＭＯＦを、１キログラム当たり１０マイクロモル（μｍｏｌ／ｋｇ）の配位子用量で、マウスに腫瘍内注射した。図２６Ｂについて、ＴＢＰ−Ｈｆを、１キログラム当たり１０μｍｏｌ／ｋｇまたは２０μｍｏｌ／ｋｇの配位子用量で、マウスに腫瘍内注射した。１２時間後、２つの異なるＸ線送達パラメータ、（１）２２５キロボルトピーク（ｋＶｐ）、１３ミリアンペア（ｍＡ）、０．３ミリメートル（ｍｍ）のＣｕフィルタ、及び０．５Ｇｙ／画分（白抜き円形）、ならびに（２）１２０ｋＶｐ、２０ｍＡ、２−ｍｍのＣｕフィルタ、及び１Ｇｙ／画分（色付き三角形）を使用して、腫瘍を照射した。図２６Ａについて、Ｐ−ＭＯＦを一度注射し、その後、３回、毎日Ｘ線照射した。図２６Ｂについて、ＴＢＯ−Ｈｆを一度注射し、その後、５回、毎日Ｘ線照射した。 本開示の主題の実施形態に従う、例示的な光増感剤の化学構造を示す模式図である。 本開示の主題の実施形態に従う、更なる例示的な光増感剤の化学構造を示す模式図である。 本開示の主題の実施形態に従う、例示的なポルフィリン、クロリン、及びバクテリオクロリン系光増感剤、ならびに／または架橋配位子の化学構造を示す模式図である。 本開示の主題の実施形態に従う、いくつかの追加の例示的な光増感剤、及び／または架橋配位子の化学構造を示す模式図である。 本開示の主題に従う、例示的なボロン−ジピリジン（ＢＯＤＩＰＹ）誘導体及びジサリシリデン−１，２−シクロヘキシリデンジアミン錯体光増感剤ならびに／または架橋配位子の化学構造を示す模式図である。 本開示の主題に従って使用するための、例示的な染料系光増感剤の化学構造を示す模式図である。
いくつかの実施形態において、本開示の主題は、光増感剤を含む金属有機構造体（ＭＯＦ）を提供する。本ＭＯＦはまた、Ｘ線及び／またはシンチレーションを吸収することができる部分を含み得る。任意で、光増感剤またはその誘導体は、本ＭＯＦの架橋配位子を形成することができる。更に任意で、本ＭＯＦは、ＭＯＦの空洞またはチャネル中に無機ナノ粒子を含んでも、無機ナノ粒子と組み合わせて使用されてもよい。いくつかの実施形態において、本開示の主題は、１つ以上の免疫療法剤及び／もしくは１つ以上の化学療法剤の同時投与ありもしくはなしのいずれかである、光線力学療法において、またはＸ線誘起光線力学療法において、ＭＯＦ及び／または無機ナノ粒子を使用する方法を提供する。
これより、代表的な実施形態が示される添付の実施例を参照しながら、本明細書下記に本開示の主題がより詳細に記載される。しかしながら、本開示の主題は異なる形態で実施することができ、本明細書に説明される実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全であり、かつ当業者に対して実施形態の範囲を完全に伝えるように提供される。
別段定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本開示の主題が属する当業者によって一般に理解されるものと同一の意味を有する。本明細書に記載されるものと類似した任意の方法、デバイス、及び材料が本開示の主題の実施及び試験で使用され得るものの、これより、代表的な方法、デバイス、及び材料が記載される。本明細書で言及される全ての出版物、特許出願、及び他の参考文献は、それらの全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
本明細書及び特許請求の範囲を通して、所与の化学式または名称は、そのような異性体及び混合物が存在する場合、全ての光学異性体及び立体異性体、ならびにラセミ混合物を網羅するものとする。
Ｉ．定義
以下の用語は、当業者によってよく理解されると考えられるが、以下の定義は、本開示の主題の説明を促進するために説明される。
長年の特許法慣習に従って、特許請求の範囲を含む本明細書で使用される場合、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「その」は、使用される場合、「１つ以上」を指す。したがって、例えば、「１つの金属イオン」への言及は、複数のそのような金属イオンを含む、などである。
別段示されない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される、サイズ、反応条件などの量を表す全ての数は、全ての場合において、「約」という用語によって修飾されるものとして理解されたい。したがって、それに反して示されない限り、本明細書及び添付の特許請求の範囲において説明される数的パラメータは、本開示の主題によって得ることが求められる所望される特性によって変動し得る近似値である。
本明細書で使用される場合、値、またはサイズ（すなわち、直径）、重量、濃度、もしくはパーセンテージの量を指す時、「約」という用語は、明記される値から、一例において±２０％または±１０％、別の例において±５％、別の例において±１％、及び更に別の例において±０．１％の変動を網羅することが意図されるが、これは、そのような変動が開示される方法を実行するのに適切なものであるためである。
本明細書で使用される場合、実体を列挙する文脈で使用される時、「及び／または」という用語は、単独または組み合わせで存在する実体を指す。したがって、例えば、「Ａ、Ｂ、Ｃ、及び／またはＤ」という語句は、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを個々に含むが、また、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤの任意ならびに全ての組み合わせ及び部分組み合わせも含む。
「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「を含有する」、または「によって特徴付けられる」と同義である「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、包括的または無制限であり、引用されない追加の要素または方法ステップを除外しない。「を含む」は、特許請求の言語で使用される専門用語であり、名前を挙げた要素が存在するが、他の要素が追加されてもよく、依然として特許請求の範囲内の構築物または方法を形成することを意味する。
本明細書で使用される場合、「からなる」という語句は、特許請求の範囲内に明記されないいかなる要素、ステップ、または成分も除外する。「からなる」という語句が、前文の直後ではなく、特許請求の範囲の本文の条項に出現する場合、それは、その条項内に説明される要素のみを限定し、他の要素は特許請求の範囲全体からは除外されない。
本明細書で使用される場合、「から本質的になる」という語句は、特許請求の範囲を、明記される材料またはステップ、ならびに主張される主題の基本的及び新規の特徴（複数可）に実質的な影響を与えないものに限定する。
「を含む」、「からなる」、及び「から本質的になる」という用語に関して、これら３つの用語のうちの１つが本明細書で使用される場合、本開示の主張される主題は、その他の２つの用語のいずれかの使用を含み得る。
本明細書で使用される場合、「アルキル」という用語は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基、ブタジエニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、及びアレニル基を含む、直鎖（ｌｉｎｅａｒ）（すなわち、「直鎖（ｓｔｒａｉｇｈｔ−ｃｈａｉｎ）」）、分岐、または環状、飽和、もしくは少なくとも部分的に及び場合によっては完全に不飽和（すなわち、アルケニル及びアルキニル）の炭化水素鎖を含む、Ｃ１−２０を指し得る。「分岐」は、メチル、エチル、またはプロピルなどの低級アルキル基が直鎖アルキル鎖に結合したアルキル基を指す。「低級アルキル」は、１〜約８個の炭素原子、例えば、１、２、３、４、５、６、７、または８個の炭素原子を有するアルキル基（すなわち、Ｃ１−８アルキル）を指す。「高級アルキル」は、約１０〜約２０個の炭素原子、例えば、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、または２０個の炭素原子を有するアルキル基を指す。特定の実施形態において、「アルキル」は、Ｃ１−８直鎖アルキルを指す。他の実施形態において、「アルキル」は、特に、Ｃ１−８分岐鎖アルキルを指す。
アルキル基は、任意で、同一であっても、異なってもよい１つ以上のアルキル基置換基で置換され得る（「置換アルキル」）。「アルキル基置換基」という用語は、アルキル、置換アルキル、ハロ、アリールアミノ、アシル、ヒドロキシル、アリールオキシル、アルコキシル、アルキルチオ、アリールチオ、アラルキルオキシル、アラルキルチオ、カルボキシル、アルコキシカルボニル、オキソ、及びシクロアルキルを含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、任意で、アルキル鎖に沿って、１つ以上の酸素原子、硫黄原子、または置換もしくは非置換窒素原子が挿入されてもよく、窒素置換基は、水素、低級アルキル（本明細書では「アルキルアミノアルキル」とも呼ばれる）、またはアリールである。
したがって、本明細書で使用される場合、「置換アルキル」という用語は、本明細書で定義される、アルキル基の１つ以上の原子または官能基が別の原子または官能基（例えば、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン基、アリール基、置換アリール基、アルコキシル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、硫酸基、及びメルカプト基を含む）で置換される、アルキル基を含む。
「アリール」という用語は、本明細書では、ともに融合された、共有結合された、または共通の基（メチレン部分もしくはエチレン部分などであるが、これらに限定されない）に連結された、芳香族単環もしくは芳香族多環であり得る、芳香族置換基を指すために使用される。共通の連結基はまた、ベンゾフェノンにおけるようにカルボニルであっても、ジフェニルエーテルにおけるように酸素であっても、ジフェニルアミンにおけるように窒素であってもよい。「アリール」という用語は、ヘテロ環状芳香族化合物を特に網羅する。芳香族環（複数可）は、他の中でも、フェニル、ナフチル、ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジフェニルアミン、及びベンゾフェノンを含み得る。特定の実施形態において、「アリール」という用語は、５員炭化水素及び６員炭化水素芳香族環ならびにヘテロ環状芳香族環を含む、約５〜約１０個の炭素原子、例えば、５、６、７、８、９、または１０個の炭素原子を含む環状芳香族を意味する。
アリール基は、任意で、同一であっても、異なってもよい１つ以上のアリール基置換基で置換され得（「置換アリール」）、「アリール基置換基」は、アルキル、置換アルキル、アリール、置換アリール、アラルキル、ヒドロキシル、アルコキシル、アリールオキシル、アラルキルオキシル、カルボキシル、アシル、ハロ、ニトロ、アルコキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、アラルコキシカルボニル、アシルオキシル、アシルアミノ、アロイルアミノ、カルバモイル、アルキルカルバモイル、ジアルキルカルバモイル、アリールチオ、アルキルチオ、アルキレン、ならびに−ＮＲ'Ｒ''（Ｒ'及びＲ''はそれぞれ独立して、水素、アルキル、置換アルキル、アリール、置換アリール、及びアラルキルであり得る）を含む。
したがって、本明細書で使用される場合、「置換アリール」という用語は、本明細書で定義される、アリール基の１つ以上の原子または官能基が別の原子または官能基（例えば、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン基、アリール基、置換アリール基、アルコキシル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、硫酸基、及びメルカプト基を含む）で置換される、アリール基を含む。
アリール基の具体的な例としては、シクロペンタジエニル、フェニル、フラン、チオフェン、ピロール、ピラン、ピリジン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、イソチアゾール、イソキサゾール、ピラゾール、ピラジン、トリアジン、ピリミジン、キノリン、イソキノリン、インドール、カルバゾールなどが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される場合、「ヘテロアリール」は、環構造の骨格中に１つ以上の非炭素原子（例えば、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅなど）を含有するアリール基を指す。窒素含有ヘテロアリール部分は、ピリジン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ピラゾール、ピラジン、トリアジン、ピリミジンなどを含むが、これらに限定されない。
「アラルキル」は−アルキル−アリール基を指し、任意で、アルキル部分及び／またはアリール部分は置換される。
「アルキレン」は、約１〜約２０個の炭素原子、例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、もしくは２０個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖の二価脂肪族炭化水素基を指す。アルキレン基は、直鎖であっても、分岐鎖であっても、環状であってもよい。アルキレン基はまた、任意で、１つ以上の「アルキル基置換基」で不飽和及び／または置換され得る。任意で、アルキレン基に沿って、１つ以上の酸素原子、硫黄原子、または置換もしくは非置換窒素原子が挿入されてもよく（本明細書では「アルキルアミノアルキル」とも呼ばれる）、窒素置換基は、既述のようにアルキルである。例示的なアルキレン基としては、メチレン（−ＣＨ２−）；エチレン（−ＣＨ２−ＣＨ２−）；プロピレン（−（ＣＨ２）３−）；シクロヘキシレン（−Ｃ６Ｈ１０−）；−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−；−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２−；−（ＣＨ２）ｑ−Ｎ（Ｒ）−（ＣＨ２）ｒ−（式中、ｑ及びｒのそれぞれは独立して、０〜約２０、例えば、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、または２０の整数であり、Ｒは、水素または低級アルキルである）；メチレンジオキシル（−Ｏ−ＣＨ２−Ｏ−）；及びエチレンジオキシル（−Ｏ−（ＣＨ２）２−Ｏ−）が挙げられる。アルキレン基は、約２〜約３個の炭素原子を有してもよく、６〜２０個の炭素原子を更に有してもよい。
「アリーレン」という用語は、二価芳香族基、例えば、二価フェニル基またはナフチル基を指す。アリーレン基は、任意で、１つ以上のアリール基置換基で置換され得る、かつ／または１つ以上のヘテロ原子を含み得る。
「アミノ」という用語は、基−Ｎ（Ｒ）２を指し、式中、各Ｒは独立して、Ｈ、アルキル、置換アルキル、アリール、置換アリール、アラルキル、または置換アラルキルである。「アミノアルキル」及び「アルキルアミノ」という用語は、−Ｎ（Ｒ）２基を指し得、式中、各Ｒは、Ｈ、アルキル、または置換アルキルであり、かつ少なくとも１つのＲは、アルキルまたは置換アルキルである。「アリールアミン」及び「アミノアリール」は、基−Ｎ（Ｒ）２を指し、式中、各Ｒは、Ｈ、アリール、または置換アリールであり、かつ少なくとも１つのＲは、アリールまたは置換アリール、例えば、アニリン（すなわち、−ＮＨＣ６Ｈ５）である。
「チオアルキル」という用語は、基−ＳＲを指し得、式中、Ｒは、Ｈ、アルキル、置換アルキル、アラルキル、置換アラルキル、アリール、及び置換アリールから選択される。同様に、「チオアラルキル」及び「チオアリール」という用語は、−ＳＲ基を指し、式中、Ｒはそれぞれ、アラルキル及びアリールである。
本明細書で使用される場合、「ハロ」、「ハロゲン化物」、または「ハロゲン」という用語は、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、及びヨード基を指す。
「ヒドロキシル」及び「ヒドロキシ」という用語は、−ＯＨ基を指す。
「メルカプト」または「チオール」という用語は、−ＳＨ基を指す。
「カルボキシレート」及び「カルボン酸」という用語はそれぞれ、基−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−及び基−Ｃ（＝Ｏ）ＯＨを指し得る。「カルボキシル」という用語もまた、−Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基を指し得る。いくつかの実施形態において、「カルボキシレート」または「カルボキシル」は、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−基または−Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基のいずれかを指し得る。
「アセチルアセトネート」という用語は、基−Ｃ（＝Ｏ）ＣＨ２Ｃ（＝Ｏ）ＣＨ３を脱プロトン化することによって形成されるアニオンを指す。
「ホスホネート」という用語は、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＲ）２基を指し、式中、各Ｒは独立して、Ｈ、アルキル、アラルキル、アリール、または負電荷（すなわち、酸素原子に結合するＲ基が実質的に存在せず、酸素原子上に非共有電子対の存在をもたらすもの）であり得る。したがって、換言すると、各Ｒは、存在しても、不在であってもよく、存在する場合、Ｈ、アルキル、アラルキル、またはアリールから選択される。
「ホスフェート」は、−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＲ'）２基を指し、式中、Ｒ'は、Ｈまたは負電荷である。
「結合する」または「結合される」という用語、及びこれらの派生語は、共有結合または非共有結合のいずれかを指し得る。場合によっては、「結合する」という用語は、配位結合を介した結合を指す。「共役」という用語は、共有結合または配位結合の形成などの結合プロセスも指し得る。
本明細書で使用される場合、「金属有機構造体」という用語は、金属構成成分及び有機構成成分の両方を含む固体の二次元または三次元ネットワークを指し、有機構成成分は、少なくとも１つ、及び典型的には２つ以上の炭素原子を含む。いくつかの実施形態において、材料は結晶性である。いくつかの実施形態において、材料は非結晶性である。いくつかの実施形態において、材料は多孔性である。いくつかの実施形態において、金属−有機マトリクス材料は、金属イオンまたは金属錯体などの金属系二次構成単位（ＳＢＵ）を含む配位錯体の反復単位と、架橋多座（例えば、二座または三座）有機配位子とを含む配位ポリマーである。いくつかの実施形態において、材料は、２種類以上のＳＢＵまたは金属イオンを含有する。いくつかの実施形態において、材料は、２種類以上の有機架橋配位子を含有し得る。
「ナノスケール金属有機構造体」という用語は、ＭＯＦを含むナノスケール粒子を指し得る。
「配位錯体」とは、金属イオンと、電子対供与体、配位子、またはキレート基との間に配位結合が存在する化合物である。したがって、配位子またはキレート基は一般に、金属イオンへの供与に利用可能な非共有電子対を有する、電子対供与体、分子、または分子イオンである。
「配位結合」という用語は、電子対供与体と金属イオン上の配位部位との間の相互作用を指し、これは、電子対供与体と金属イオンとの間の引力をもたらす。この用語の使用は、特定の配位結合もまた、金属イオン及び電子対供与体の特徴によって（完全な共有結合的特徴を有さない場合）多かれ少なかれ共有結合的特徴を有するものとして分類され得る程度まで、限定的であることが意図されない。
本明細書で使用される場合、「配位子」という用語は一般に、何らかの方法で別の種に相互作用する、例えば、結合する、分子またはイオンなどの種を指す。より具体的には、本明細書で使用される場合、「配位子」は、溶液中で金属イオンに結合して、「配位錯体」を形成する分子またはイオンを指し得る。その全体が参照によって本明細書に組み込まれる、Ｍａｒｔｅｌｌ，Ａ．Ｅ．，ａｎｄ Ｈａｎｃｏｃｋ，Ｒ．Ｄ．，Ｍｅｔａｌ Ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ｉｎ Ａｑｕｅｏｕｓ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，Ｐｌｅｎｕｍ：Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ（１９９６）を参照されたい。「配位子」及び「キレート基」は、互換的に使用され得る。「架橋配位子」は、２つ以上の金属イオンまたは錯体に結合するため、金属イオン間または錯体間に「架橋」をもたらす基を指し得る。有機架橋配位子は、例えば、アルキレン基またはアリーレン基によって分離される、非共有電子対を有する２つ以上の基を有し得る。非共有電子対を有する基としては、−ＣＯ２Ｈ基、−ＮＯ２基、アミノ基、ヒドロキシル基、チオ基、チオアルキル基、−Ｂ（ＯＨ）２基、−ＳＯ３Ｈ基、ＰＯ３Ｈ基、ホスホネート基、及びヘテロ環中のヘテロ原子基（例えば、窒素、酸素、または硫黄）が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で、配位子、例えば、架橋配位子に関して使用される場合、「配位部位」という用語は、非共有電子対、負電荷、または（例えば、特定のｐＨ下での脱プロトン化を介して）非共有電子対もしくは負電荷を形成することができる原子もしくは官能基を指す。
「ナノスケール粒子」、「ナノ材料」、及び「ナノ粒子」は、約１，０００ｎｍ未満の寸法（例えば、長さ、幅、直径など）を有する少なくとも１つの領域を有する構造を指す。いくつかの実施形態において、寸法は、より小さい（例えば、約５００ｎｍ未満、約２５０ｎｍ未満、約２００ｎｍ未満、約１５０ｎｍ未満、約１２５ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約８０ｎｍ未満、約７０ｎｍ未満、約６０ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約４０ｎｍ未満、約３０ｎｍ、または更には約２０ｎｍ未満）。いくつかの実施形態において、寸法は、約２０ｎｍ〜約２５０ｎｍの間（例えば、約２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２１０、２２０、２３０、２４０、または２５０ｎｍ）である。
いくつかの実施形態において、ナノ粒子はおよそ球状である。ナノ粒子がおよそ球状である場合、特徴寸法は、球の直径に対応し得る。球状の形状に加えて、ナノ材料は、ディスク形状、プレート形状（例えば、六角形プレート様）、長方形、多面体、ロッド形状、立方、または不規則な形状であってもよい。
ナノ粒子は、コア領域（すなわち、粒子の外部寸法間の空間）と、外部表面（すなわち、粒子の外部寸法を画定する表面）とを含み得る。いくつかの実施形態において、ナノ粒子は、ナノ粒子コアを囲むか、または部分的に囲む、１つ以上のコーティング層を有し得る。したがって、例えば、球状ナノ粒子は、それぞれの連続する層が、粒子の中心により近いより小さい層の外部表面上に分散される、１つ以上の同心円状コーティング層を有し得る。
いくつかの実施形態において、本開示のナノ粒子は、架橋配位子によってともに連結されたＳＢＵの二次元または三次元ネットワークである、固体金属有機構造体（ＭＯＦ）マトリクスを含み得る。ＭＯＦは、１つ以上の細孔または中空内部領域を含み得る。ＭＯＦマトリクスは、非結晶性であっても、結晶性であってもよい。いくつかの実施形態において、ナノ粒子コアは、マトリクス内に物理的に捕捉され得るか、マトリクスの金属イオンに配位され得るか、または共有結合もしくはイオン結合を介して（例えば、マトリクス中の有機架橋配位子に、もしくはナノ粒子コア上に分散された層中の化合物に）化学結合され得る、１つ以上のＰＳ、Ｘ線吸収剤、シンチレーション剤、及び／または他の治療剤（例えば、抗癌剤もしくは免疫療法剤）を更に含む。いくつかの実施形態において、ＳＢＵの金属がシンチレーターとしての役割を果たす一方で、光増感剤またはその誘導体は、有機架橋配位子であっても、ナノ粒子のコアを形成する金属−有機マトリクス材料中の有機架橋配位子に結合されてもよい。あるいは、シンチレーター、Ｘ線吸収剤、及び／またはＰＳは、ＭＯＦ中に捕捉されても、ＭＯＦに共有結合されてもよい。
「包埋される」は、粒子のコアの内側に（例えば、架橋配位子の配位部位に、もしくはＳＢＵの金属イオンに）結合される、例えば、共有結合されるか、または配位結合を介して結合される、薬剤を指し得る。あるいは、薬剤は、ＭＯＦ粒子のコア中の細孔、空洞、もしくはチャネルの内側に「捕捉（ｓｅｑｕｅｓｔｅｒ）」、「捕捉（ｅｎｔｒａｐ）」、または「捕捉（ｔｒａｐ）」（すなわち、非共有結合的に被包）されても、水素結合、ロンドン分散力、もしくは任意の他の非共有結合的相互作用を介してＭＯＦ材料と相互作用してもよい。
「ポリマー」及び「ポリマーの」という用語は、反復単位（すなわち、所与の化学構造の複数の複製）を有する化学構造を指す。ポリマーは、重合性モノマーから形成され得る。重合性モノマーは、反応して、重合性モノマーの他の分子上の部分との結合（例えば、共有結合または配位結合）を形成し得る１つ以上の部分を含む分子である。いくつかの実施形態において、各重合性モノマー分子は、２つ以上の他の分子／部分に結合し得る。場合によっては、重合性モノマーは、１つの他の分子のみに結合し、ポリマー材料の終端を形成するであろう。
ポリマーは、有機であっても、無機であっても、これらの組み合わせであってもよい。本明細書で使用される場合、「無機」という用語は、炭素、水素、窒素、酸素、硫黄、亜リン酸塩、またはハロゲン化物のうちの１つ以外の、少なくともいくつかの原子を含有する化合物もしくは組成物を指す。したがって、例えば、無機化合物もしくは組成物は、１つ以上のケイ素原子及び／または１つ以上の金属原子を含有し得る。
本明細書で使用される場合、「有機ポリマー」は、それらの反復単位中にシリカまたは金属原子を含まないものである。例示的な有機ポリマーとしては、ポリビニルピロリドン（ＰＶＯ）、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリジエンなどが挙げられる。いくつかの有機ポリマーは、それらが生物学的条件下で経時的に分解し得るように、エステルまたはアミドなどの生分解性連結を含有する。
本明細書で使用される場合、「親水性ポリマー」という用語は一般に、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルメチルエーテル、ポリメチルオキサゾリン、ポリエチルオキサゾリン、ポリヒドロキシ−プロピルオキサゾリン、ポリヒドロキシプロピルメタクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド、ポリヒドロキシルプロピルメタクリレート、ポリヒドロキシ−エチルアクリレート、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレン−イミン（ＰＥＩ）、ポリエチレングリコール（すなわち、ＰＥＧ）などであるが、これらに限定されない親水性有機ポリマー、または別の親水性ポリ（アルキレンオキシド）、ポリグリセリン、及びアスパルトアミドを指す。「親水性」という用語は、分子または化学種が水と相互作用する能力を指す。したがって、親水性ポリマーは、典型的には極性であるか、または水に結合し得る基を有する。
「光増感剤」（ＰＳ）は、特定の波長の光、典型的には可視光または近赤外（ＮＩＲ）光によって励起され、活性酸素種（ＲＯＳ）を生成し得る、化学化合物もしくは化学部分を指す。例えば、その励起状態において、光増感剤は、系間交差を受け、（例えば、ＰＤＴによって治療されている組織中の）酸素（Ｏ２）にエネルギーを輸送して、一重項酸素（１Ｏ２）などのＲＯＳを生成することができる。本開示の主題に従って、任意の既知の種類の光増感剤が使用され得る。いくつかの実施形態において、光増感剤は、ポルフィリン、クロロフィル、染料、またはこれらの誘導体もしくは類似体である。いくつかの実施形態において、フォフィリン（ｐｈｏｐｈｙｒｉｎ）、クロリン、バクテリオクロリン、またはポルフィセンが使用されてもよい。いくつかの実施形態において、光増感剤は、例えば、光増感剤を別の分子もしくは部分（有機架橋配位子もしくはＳＢＵなど）に結合させるのに使用するための、かつ／または配位を亢進するか、もしくは追加の金属（複数可）を配位する追加の部位（複数可）を提供するための、カルボン酸基、アミン基、またはイソチオシアネート基などの１つ以上の官能基を有し得る。いくつかの実施形態において、光増感剤は、ポルフィリン、またはその誘導体もしくは類似体である。例示的なポルフィリンとしては、ヘマトポルフィリン、プロトポルフィリン、及びテトラフェニルポルフィリン（ＴＰＰ）が挙げられるが、これらに限定されない。例示的なポルフィリン誘導体としては、ピロフェオホルビド、バクテリオクロロフィル、クロロフィルａ、ベンゾポルフィリン誘導体、テトラヒドロキシフェニルクロリン、プルプリン、ベンゾクロリン、ナフトクロリン、ベルジン（ｖｅｒｄｉｎ）、ロジン、オキソクロリン、アザクロリン、バクテリオクロリン、トリポルフィリン、及びベンゾバクテリオクロリンが挙げられるが、これらに限定されない。ポルフィリン類似体としては、拡張ポルフィリンファミリーメンバー（テキサフィリン、サフィリン、及びヘキサフィリンなど）、ポルフィリン異性体（ポルフィセン、反転ポルフィリン、フタロシアニン、及びナフタロシアニンなど）、ならびに１つ以上の官能基で置換されたＴＰＰが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される場合、「癌」という用語は、制御されない細胞分裂、及び／または細胞が転移する能力もしくは追加の部位において新たな増殖を確立する能力によって引き起こされる疾患を指す。「悪性の」、「悪性度」、「腫瘍（ｎｅｏｐｌａｓｍ）」、「腫瘍（ｔｕｍｏｒ）」、「癌」という用語、及びこれらの派生語は、癌性細胞または癌性細胞の群を指す。
癌の具体的な種類としては、皮膚癌（例えば、黒色腫）、結合組織癌（例えば、肉腫）、脂肪癌、乳癌、頭頸部癌、肺癌（例えば、中皮腫）、胃癌、膵臓癌、卵巣癌、子宮頸癌、子宮癌、肛門生殖器癌（例えば、精巣癌）、腎臓癌、膀胱癌、結腸癌、前立腺癌、中枢神経系（ＣＮＳ）癌、網膜癌、血液、神経芽細胞腫、多発性骨髄腫、及びリンパ癌（例えば、ホジキンリンパ腫及び非ホジキンリンパ腫）が挙げられるが、これらに限定されない。
「転移性癌」という用語は、患者の体内のその初期部位（すなわち、一次部位）から伝播している癌を指す。
「抗癌薬」、「化学療法剤」、及び「抗癌プロドラッグ」という用語は、癌を治療する（すなわち、癌細胞を死滅させるか、癌細胞の増殖を制止するか、もしくは癌に関連する症状を治療する）ことが既知であるか、または癌を治療することができると考えられる薬物（すなわち、化学化合物）もしくはプロドラッグを指す。いくつかの実施形態において、本明細書で使用される場合、「化学療法剤」という用語は、癌を治療するのに使用される、かつ／または細胞傷害能力を有する非ＰＳ分子を指す。そのようなより伝統的もしくは従来の化学療法剤は、活性の機構によって、または化学化合物の分類によって記載することができ、それらには、アルキル化剤（例えば、メルファラン）、アントラサイクリン（例えば、ドキソルビシン）、細胞骨格破壊剤（例えば、パクリタキセル）、エポチロン、ヒストンデアセチラーゼ阻害剤（例えば、ボリノスタット）、トポイソメラーゼＩまたはＩＩの阻害剤（例えば、イリノテカンもしくはエトポシド）、キナーゼ阻害剤（例えば、ボルテゾミブ）、ヌクレオチド類似体またはそれらの前駆体（例えば、メトトレキサート）、ペプチド抗生剤（例えば、ブレオマイシン）、白金系薬剤（例えば、シスプラチンまたはオキサリプラチン）、レチノイド（例えば、トレチノイン）、及びビンカアルカロイド（例えば、ビンブラスチン）を挙げることができるが、これらに限定されない。
「シンチレーター」という用語は、Ｘ線などのイオン化放射線によって励起されたときに、ルミネセンスを呈する（例えば、可視またはＮＩＲ範囲内の光などを発光する）部分もしくは化合物を指す。
ＩＩ．一般的考察
光線力学療法（ＰＤＴ）は、３つの非毒性構成成分、つまり、光増感剤（ＰＳ）、光源、及び組織酸素を組み合わせて、悪性細胞及び他の患部細胞に対する毒性を引き起こす光線療法である。ＰＤＴの最も幅広く許容されている機構は、光励起ＰＳから組織中の酸素分子へとエネルギーを輸送して、細胞毒性を誘導する活性酸素種（ＲＯＳ）、特に一重項酸素（１Ｏ２）を発生させることを伴う。ＰＤＴは、ＰＳの選択的取り込み及び／または光への局所的曝露を介して、患部組織の局在化した破壊をもたらし、低侵襲癌療法を提供することができる。
腫瘍に対する免疫療法剤の選択的送達が、化学療法の成功のために好ましい。同様に、腫瘍中のＰＳの局在化が、有効なＰＤＴのために好ましい。しかしながら、多くのＰＳは性質が疎水性であり、これは不十分な腫瘍局在化をもたらすばかりか、ＰＤＴ有効性を低下させるＰＳの凝集も引き起こす。したがって、これらのＰＳをインビボでより有効なＰＤＴ剤にするために、有意な合成修飾が好ましい。
代替的なアプローチは、ナノ担体を使用して、亢進された浸透及び滞留効果（ＥＰＲ）を介して、及び時には癌において過剰発現した受容体に結合する小分子もしくは生物学的配位子による活性腫瘍標的化を介して、治療剤またはＰＤＴ剤を腫瘍に選択的に送達することである。金属イオン／イオンクラスタ及び有機架橋配位子から構築されるナノスケール金属有機構造体（ＮＭＯＦ）は、治療剤及び造影剤のためのナノ担体プラットフォームとして使用することができる。他のナノ担体と比較して、ＮＭＯＦは、調節可能な化学組成物及び結晶性構造、高多孔度、ならびに生分解性を含む多くの有利な特徴を、単一送達プラットフォーム中に組み合わせる。
ＩＩ．Ａ．光線力学療法のためのポルフィリン系ＮＭＯＦ
実施例において本明細書に更に後述される、本開示の主題の例示的な一実施形態に従って、Ｈｆ−ポルフィリンＮＭＯＦを調製し、抵抗性頭頸部癌のＰＤＴのためのＰＳとして使用した。いかなる１つの理論にも拘束されることを望むものではないが、ポルフィリン由来の架橋配位子を、好適な形態及び寸法を有する頑強かつ多孔性のＵｉＯ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｅｔｅｔ Ｉ Ｏｓｌｏ（Ｎｏｒｗｅｇｉａｎ ｆｏｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｏｓｌｏ）の名を取って命名）ＮＭＯＦ構造に組み込むと、他のナノ粒子ＰＤＴ剤に対するいくつかの利点をもたらすことができると考えられる。第１に、ＰＳ分子または部分は、ＮＭＯＦ構造体中でよく単離されて、凝集及び励起状態の自己消光を避けることができる。第２に、重金属（例えば、Ｈｆ）中心へのポルフィリン配位子の配位は、系間交差を促進して、ＲＯＳ発生効率を亢進することができる。第３に、多孔性ＮＭＯＦ構造は、ＮＭＯＦ内部からのＲＯＳ（一重項酸素（１Ｏ２）など）の容易な拡散のための経路を提供して、癌細胞に対する細胞傷害性効果を発揮することができる。更に、前例のないことに、高ＰＳ充填を達成して、治療困難な癌の有効なＰＤＴをもたらすことができる。
したがって、いくつかの実施形態において、本開示の主題は、ポルフィリン系架橋配位子、例えば、ポルフィリン、ポルフィリンの誘導体、及び／またはこれらの金属錯体を介してともに連結されたＳＢＵを含むＭＯＦを提供する。
ＩＩ．Ｂ．結腸癌の光線力学療法のためのクロリン系ＮＭＯＦ
別の例示的な実施形態において、本開示の主題は、腫瘍の治療における使用に好適な光物理的特性を有する、ＤＢＣ−ＵｉＯなどのクロリン系ＮＭＯＦを提供する。例えば、実施例において本明細書に後述されるように、ＤＢＣ−ＵｉＯは、２つの結腸直腸腺癌マウスモデルにおける結腸癌を治療するために使用することができる。
ヘマトポルフィリン誘導体を第１世代のＰＳとして開発し、最初のＰＤＴ剤ＰＨＯＴＯＦＲＩＮ（登録商標）の臨床適用をもたらした。しかしながら、吸収ピークが典型的には組織透過ウインドウ（６００〜９００ｎｍ）の高エネルギー端付近であり、かつ吸光係数（ε）値が小さいため、ポルフィリンの光物理的特性は、特定の用途には好ましくない。ポルフィリンをクロリンに還元すると、吸収がより長い波長へと偏移し、同時にεが増加することが示された。例えば、５，１０，１５，２０−ｍ−テトラ（ヒドロキシフェニル）ポルフィリンをそのクロリン誘導体に還元すると、３４００Ｍ−１・ｃｍ−１から２９６００Ｍ−１・ｃｍ−１へのεの劇的亢進とともに、最終Ｑ帯が６４４から６５０ｎｍへと赤方偏移する。
したがって、いくつかの実施形態において、本開示の主題は、クロリン系架橋配位子またはポルフィリンの他の還元形態（バクテリオクロリンなど）に基づく配位子を介してともに連結されたＳＢＵを含むＭＯＦを提供する。
ＩＩ．Ｃ．Ｘ線シンチレーションのための、金属有機構造体中の重金属クラスタ及びルミネセンス有機架橋配位子の相乗的組み立て
Ｘ線シンチレーターは、Ｘ線線量測定及び撮像において幅広く使用されている。Ｘ線の高感度検出は、画像品質を維持または改善しながら、患者の曝露を低減する。発光体としてランタニドを有するいくつかの固体無機材（ＬａＯＢｒ：Ｔｍ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、及びＭ'−ＹＴａＯ４など）が、効率的なＸ線から光への変換体として開発されている。ナノ蛍光体もまた、Ｘ線ルミネセンスコンピュータ断層撮影（ＸＬＣＴ）と呼ばれる、二重モダリティＸ線及び光学撮像のための分子プローブとして用いられている。Ｘ線の深い透過深度及び低い光学自家蛍光背景を利用することによって、ＸＬＣＴは、非常に高感度な分子撮像技術を提供することができる。更に、固体シンチレーターに基づくナノ粒子は、Ｘ線誘起ＰＤＴ（Ｘ−ＰＤＴ）のための一重項酸素増感剤に結合している。
アントラセンなどの有機結晶もまた、電子及び中性子のそれらの高散乱断面積、ならびに低い後方散乱率のために、特に低エネルギーβ線及び中性子を検出するための放射線シンチレーターとしての役割を果たし得る。しかしながら、有機シンチレーターは、それらの低Ｘ線散乱断面積ために、Ｘ線検出（１００ｋｅＶ未満）には無効であり得る。金属有機構造体（ＭＯＦ）は、詳細に定義された分子架橋配位子及び金属／金属クラスタ接続ノードから構築される、結晶性材料の分類を提供することができる。したがって、ＭＯＦは、高度に規則的な構造中に、有機シンチレーター分子、及び高原子番号（Ｚ）を有する金属クラスタノードの同時組み立てのための調節可能なプラットフォームであり得る。例えば、高速陽子、中性子、電子、及びγ線によって誘起された放射線ルミネセンスのためのＺｎ ＭＯＦが、米国特許第７，９８５，８６８号に報告されており、この特許の全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
本開示の主題のいくつかの例示的な実施形態に従うと、接続ノードとして高Ｚ金属クラスタ、例えば、Ｍ６（μ３−Ｏ）４（μ３−ＯＨ）４（カルボキシレート）１２（Ｍ＝ＨｆまたはＺｒ）、ならびに架橋配位子としてアントラセン系発光体を有するＭＯＦが、本明細書に記載される。ＨｆがＺ＝７２かつＺｒがＺ＝４０であると、Ｈｆクラスタ及びＺｒクラスタは、効率的なＸ線吸収体としての役割を果たす。２０〜２００ｋｅＶの範囲内のＸ線の光電吸収時、Ｈｆ４＋イオン及びＺｒ４＋イオンの外殻電子は、アントラセン系リンカーと相互作用して、それらの電子励起状態からルミネセンス信号を発生させる高速電子として駆出される。したがって、高Ｚ金属クラスタ及び発光性架橋配位子は相乗的に機能して、容易に検出可能な可視スペクトル内の高度に効率的なＸ線誘起ルミネセンスをもたらす。
ＩＩ．Ｄ．高度に効率的なＸ線誘起光線力学療法ためのＮＭＯＦ
放射線療法は、最も一般的かつ効率的な癌治療モダリティのうちの１つである。癌放射線療法では、腫瘍に高エネルギー放射線（例えば、Ｘ線）を照射して、治療体積中の悪性細胞を破壊する。ＮＭＯＦは、放射線療法とＰＤＴとの組み合わせによって、深部癌の治療を可能にする。本開示の主題のいくつかの実施形態において、高Ｚ金属イオン（例えば、ＺｒまたはＨｆ）を有するＳＢＵを有するＮＭＯＦは、Ｘ線光子を吸収し、光電効果を通してそれらを高速電子に変換することによって、有効なＸ線アンテナとしての役割を果たし得る。その後、発生した電子は、非弾性散乱を通してＭＯＦ中の複数のＰＳを励起し、ヒドロキシラジカル及び１Ｏ２の効率的な発生をもたらす。追加の実施形態は、ランタニド金属（Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕ）、Ｂａ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、ならびにＢｉ、またはＸ線放射線を強度に吸収する任意の金属イオンを含むＳＢＵを有するＮＭＯＦを含み得る。
いくつかの実施形態において、本開示の主題に従って、金属接続点としてＨｆ及びＢｉなどの重金属、ならびに架橋配位子としてポルフィリン誘導体、クロリン誘導体、または金属含有染料（Ｒｕ（ｂｐｙ）３ ２＋及びＩｒ（ｐｐｈ）２（ｂｐｙ）＋（ｂｐｙは２，２'−ビピリジンであり、ｐｐｈは２−フェニルピリジンである）を含む）から構築されるＮＭＯＦが提供される。Ｘ線誘起ＰＤＴ／ＲＴにおけるそのようなＮＭＯＦの用途を、実施例において本明細書以下に更に実証する。これらのＮＭＯＦは、後続する一重項酸素発生のために、Ｘ線エネルギーで光増感剤を励起することができるため、Ｘ線誘起ＰＤＴのための効率的な治療剤としての役割を果たす。この分類のＮＭＯＦの利点としては、１）２つの有効な治療（放射線療法及びＰＤＴ）の組み合わせ、２）深部癌を治療することができ、そのために効率的なモダリティ、３）健康な組織に対する放射線損傷のリスクの低下、及び４）簡便で、比較的安価かつ効果的な治療を挙げることができる。
特定の実施形態において、本開示のナノスケール金属有機構造体は、ＭＯＦの空洞またはチャネル内に位置する、ポリオキソメタレート（ＰＯＭ）（タングステン、モリブデン、もしくはニオブ酸ポリオキソメタレートなど）、金属ナノ粒子（金、パラジウム、もしくは白金ナノ粒子など）、または金属酸化物ナノ粒子（酸化ハフニウムもしくは酸化ニオブナノ粒子など）を含んでもよいか、または更に含む。
ＩＩ．Ｅ．放射線療法のためのＮＭＯＦ
また、本明細書に更に後述されるように、ＵｉＯ−６６、ＵｉＯ−６７、及びアミノＵｉＯ−６８を含む３つのＨｆ ＮＭＯＦを合成した。これらのＮＭＯＦは、Ｈｆ金属クラスタ及び無視できる光増感特性を有する配位子から構築された。ＭＯＦチャネルからのＲＯＳ（特にヒドロキシルラジカル）の急速な拡散に加えて、Ｈｆ金属クラスタがＸ線を吸収する能力は、有効な放射線療法を可能にした。また、非結晶性構造を有するＨｆＯ２ナノ粒子を比較として使用した。
ＩＩ．Ｆ．ＰＤＴと免疫療法との組み合わせ
ＰＤＴは、隣接する正常な細胞を保存しながら、腫瘍細胞を選択的に死滅させることができる。ＰＤＴは、放射線療法または化学療法との交差抵抗性を引き起こさないため、伝統的な放射線療法及び／または化学療法に対して有意に応答していない癌患者の治療において有用である。ＰＤＴは、標的化された部位で局在化した浮腫として観察される、強度の急性炎症反応を誘発することができる。ＰＤＴによって誘発される炎症は、自然免疫系によって編成される腫瘍抗原非特異的プロセスである。ＰＤＴは、治療部位で、自然免疫警告要素によって検出され得る、損傷関連分子パターン（ＤＡＭＰ）などの豊富な警告／危険信号を急速に発生させる上で特に有効である。抗腫瘍免疫のＰＤＴ媒介亢進は、死腫瘍細胞及び瀕死腫瘍細胞による樹状細胞の刺激によるものと考えられており、これには、ＣＤ８＋細胞傷害性Ｔ細胞（ＣＴＬ）の動員及び活性化、その後、免疫メモリー細胞の形成及び後続の腫瘍増殖に対する抵抗が伴い得る。
本開示の主題のいくつかの実施形態に従うと、ＤＢＰ−ＭＯＦ及び本開示の主題の他のＮＭＯＦは、ＰＤＴ及び免疫療法の組み合わせをもたらすために使用することができる。いくつかの無機材料、有機材料、及び混成材料が、近赤外光を強度に吸収して、一重項酸素を発生させることが既知である。そのようなＰＤＴ材料の治療的使用は、免疫チェックポイント阻害剤療法と組み合わせることができる。そのような組み合わせ療法のための例示的な光増感剤としては、クロリンｅ６もしくはＭＣ５４０と組み合わせた、ＮａＹＦ４（例えば、Ｙ：Ｙｂ：Ｅｒ＝７８％：２０％：２％の割合でドープしたもの）などの上方変換ナノ粒子；２−デビニル−２−（１−ヘキシルオキシエチル）ピロフェオホルビド（ＨＰＰＨ）充填シリカナノ粒子などの、シリカ系ナノ粒子中に包埋された光増感剤；ＤＳＰＥ−ＰＥＧ５ｋポリマーミセル中に充填されたＺｎ（ＩＩ）フタロシアニンなどのポリマーミセル充填光増感剤；リポソーム中に被包された５，１０，１５，２０−テトラキス（ｍ−ヒドロキシフェニル）クロリン、及び５−アミノレブリン酸（ＡＬＡ）被包リポソームなどのリポソーム系光増感剤送達系；ＨＳＡ−フェオホルビドａ共役粒子などのヒト血清アルブミン系増感剤送達系；ローズベンガル及びＰｐＩＸが充填されたＰＥＧ結合ポリ（プロピレンイミン）またはポリ（アミドアミン）などのデンドリマー系光増感剤送達系；ポルフィリン−脂質共役（ピロ脂質）自己組み立てナノ小胞（ポルフィゾーム）及びＮＣＰ＠Ｐｙｒｏｌｉｐｉｄなどの、ポルフィリン共役、クロリン共役、またはバクテリオクロリン共役リン脂質系二重層送達系が挙げられるが、これらに限定されない。
ＩＩ．Ｇ．Ｘ−ＰＤＴと免疫療法との組み合わせ
本開示の主題のいくつかの実施形態に従うと、Ｘ線誘起ＰＤＴは、阻害剤系免疫療法と組み合わせて、適応免疫応答、例えば、細胞傷害性Ｔ細胞を使用した、確立された腫瘍の全身拒絶を引き起こすことができる。免疫療法剤と組み合わせると、一次性腫瘍の有効な根絶だけでなく、ＮＭＯＦ系Ｘ−ＰＤＴ効果を使用して、遠隔転移性腫瘍の抑制／根絶もまた達成することができる。いくつかの実施形態において、抗腫瘍有効性は、免疫原性細胞死を引き起こすことが既知である免疫療法剤を追加することによって、亢進することができる。
いくつかの無機材料が、Ｘ線を強度に吸収し、吸収されたＸ線エネルギーを可視光及び近赤外光に変換することが既知である。その後、これらのＸ線シンチレーションナノ材料から放射された近赤外光は、近くの光増感剤によって吸収されて、Ｘ線誘起ＰＤＴ効果が可能となり得る。他の種類の材料もまた、Ｘ線誘起ＰＤＴを達成することができる。このＸ線誘起ＰＤＴを免疫チェックポイント阻害剤と組み合わせると、優れた放射線免疫療法を得ることができる。Ｘ線シンチレーションナノ材料の例としては、ＬｎＯ３：Ｌｎ'ナノ粒子、ＬｎＯ２Ｓ Ｌｎ'ナノ粒子、またはＬｎＸ３：Ｌｎ'ナノ粒子（式中、Ｌｎ＝Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕであり、Ｌｎ'＝Ｃｅ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｔｂなどであり、Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、及びＩである）；Ｍ６（μ３−Ｏ）４（μ３−ＯＨ）４Ｌ６などのＸ線シンチレーターＭＯＦ（式中、Ｍ＝Ｈｆ、Ｚｒ、またはＣｅであり、Ｌ＝９，１０−アントラセニルビス安息香酸である）及び重金属二次構成単位を含有するＭＯＦの他の製剤；ランタニド系ＭＯＦ、このＳＢＵとしては、Ｌｎ４（μ４−ＯＨ２）（ＣＯ２）８（ＳＯ４）４、［Ｌｎ（ＯＨ２）（ＣＯ２）３］ｎ（無限１−Ｄ鎖）、［Ｌｎ（ＯＨ２）（ＣＯ２）４］ｎ（無限１−Ｄ鎖）、［Ｌｎ（ＣＯ２）３−Ｌｎ（ＯＨ２）２（ＣＯ２）３］ｎ（無限１−Ｄ鎖）が挙げられるが、これらに限定されず（式中、Ｌｎ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及び／またはこれらの混合物の組み合わせ）、架橋配位子としては、［１，４−安息香酸ジカルボキシレート］、［２，５−ジメトキシ−１，４−ベンゼンジカルボキシレート］、［１，３，５−安息香酸トリカルボキシレート］、［１，３，５−ベンゼントリスベンゾエート］、［５−（ピリジン−４−イル）イソフタル酸］、［４，４'，４''−Ｓ−トリアジン−２，４，６−トリイルトリベンゾエート］、［ビフェニル−３，４'，５−トリカルボキシレート］、［４，４'−［（２，５−ジメトキシ−１，４−フェニレン）ジ−２，１−エテンジイル］ビス−安息香酸］などが挙げられるが、これらに限定されない；ＺｎＳ：Ｍ量子ドット（Ｍ＝Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｅｕなどである）または炭素ドットなどの量子ドット；金ナノ粒子、または白金もしくは他の第３列金属粒子；ならびにＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＮａＹＦ４：Ｔｂ３＋、Ｅｒ３＋などの他のＸ線シンチレーターが挙げられるが、これらに限定されない。
Ｘ線誘起ＰＤＴにおける使用のために、Ｘ線シンチレーションナノ粒子に共役した光増感剤の例としては、粒子表面に配位的に結合した光増感剤、この配位方法としては、カルボキシレート配位またはホスフェート配位（ナノ粒子上の開いた金属部位（例えば、Ｌｎ３＋、Ｚｎ２＋、Ａｌ３＋など）への、ＰＳ上のカルボキシレート基またはホスフェート基の配位を介したものなど）が挙げられるが、これらに限定されない；（（金ナノ粒子中の）Ａｕ、または、例えば、量子ドット中のＺｎ、Ｃｄに対するチオール基の配位を通してナノ粒子に共役するチオールを含有するＰＳを介した）ナノ粒子に対するチオール配位；例えば、官能基を有するオリゴマーまたはポリマー（例えば、シクロデキストリン、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリ（マレイン酸）誘導体など）に対してＰＳを共有結合的に共役させること、及び例えば、アミド共役、エステル共役、チオ尿素共役、「クリックケミストリー」、ジスルフィド結合共役などを介してＭＯＦ配位子に共有結合する、例えば、光増感剤（図２７及び２８に示すもののうちのいずれかなどであるが、これらに限定されない）を使用して、追加の官能基（例えば、カルボキシレート基、チオール基、ヒドロキシル基、アミン基など）の配位を通してシンチレーター粒子を粒子表面上の金属に共役させることを介した、ポリマー共役及び表面コーティング；多孔性材料の表面修飾及び捕捉、メソポーラスシリカコーティング及び捕捉、ならびにＭＯＦコーティング及び捕捉、例えば、シリカ層の細孔中に捕捉された光増感剤によるものが挙げられるが、これらに限定されない。
ＩＩ．Ｈ．Ｘ線誘起光線力学療法のためのＸ線装置の精密化。
本開示の主題のいくつかの実施形態において、Ｘ線源を精密化して、Ｘ−ＰＤＴ効果を亢進してより効率的な癌細胞の死滅を可能にすることができる。Ｘ線照射器は、遮蔽されたエンクロージャの内側に少なくとも１つのＸ線源を含むパノラマ照射器を含み得、１つ以上のＸ線源はそれぞれ、腫瘍の近位の対向表面積に等しい面積にわたってＸ線束を放射するように動作可能である。例えば、これらの全体がそれぞれ参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１０／０１８９２２２号及び国際公開第２０１１／０４９７４３号を参照されたい。タングステン標的放射に基づくＸ線発生器が、この用途に適する。出力エネルギーは、典型的には１００〜５００ｋＶの範囲である。特定の実施形態において、２１以上の原子番号を有する少なくとも１つの金属を含有する、選択された材料の少なくとも１つの取り外し可能な減衰器またはフィルタが、本用途に関与する。各減衰器は、平板であっても、勾配のある厚さを有する板であってもよい。例えば、その全体がそれぞれ参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許第７，４３０，２８２号を参照されたい。減衰器はまた、規則的に離間配置された格子／孔で調節されてもよい。この用途において、出力Ｘ線エネルギーは、放射線増感剤／放射線シンチレーターのエネルギー吸収を最大化するために、減衰器によるフィルタリング後に調節され得る。Ｘ線を屈折させるためのＸ線屈折レンズを有するＸ線帯域通過フィルタもまた、使用され得る。その全体が参照によって本明細書に組み込まれる、国際公開第２００８／１０２６３２号を参照されたい。
ＩＩＩ．金属有機構造体（ＭＯＦ）
本開示の主題のいくつかの実施形態に従うと、光増感剤及び／またはＸ線吸収部分／シンチレーターは、例えば、ＰＤＴ、放射線療法、Ｘ線誘起ＰＤＴ、またはＲＴとＸ−ＰＤＴとの組み合わせにおいて使用するために、ＭＯＦまたはＮＭＯＦ担体プラットフォーム中で組み合わせることができる。したがって、いくつかの実施形態において、本開示の主題は、光増感剤（ＰＳ）と、架橋配位子を介してともに連結された複数の金属含有二次構成単位（ＳＢＵ）とを含むＭＯＦを提供する。いくつかの実施形態において、ＰＳは、ＭＯＦのＳＢＵ中の金属との配位結合（ＰＳまたはその誘導体が架橋配位子である実施形態、及びＰＳがＭＯＦ中の細孔または空洞内に非共有結合的に捕捉される実施形態を含む）によって、（すなわち、架橋配位子へのＭＯＦの共有結合を介して）ＭＯＦ中に組み込まれる。したがって、いくつかの実施形態において、本開示の主題は、（例えば、ＭＯＦナノ粒子の非ＭＯＦコーティング層に結合されるか、または別様に関連付けられるのに対して）ＭＯＦナノ粒子のコア内に組み込まれたＰＳを含む、ＭＯＦナノ粒子（すなわち、ＮＭＯＦ）を提供することができる。
ＭＯＦのＳＢＵは、任意の好適なＳＢＵを含有し得る。例えば、好適なＳＢＵとしては、Ｚｒ−オキソクラスタ、Ｈｆ−オキソクラスタ、Ｚｎ−オキソクラスタ、Ｔｉ−オキソクラスタ、Ｃｕ−カルボキシレートパドルホイール、及び他のものを挙げることができるが、これらに限定されない。しかしながら、ＳＢＵは、これらの基に限定されない。いくつかの実施形態において、ＳＢＵは、Ｘ線を吸収することができる金属カチオンを含む。いくつかの実施形態において、ＳＢＵは、Ｈｆ、ランタニド金属（すなわち、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕ）、Ｂａ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、ならびにＢｉからなる群からの金属の金属イオンを含有し得る。いくつかの実施形態において、ＳＢＵは、酸化物及びＯＨ−から選択されるアニオンを含み得る。いくつかの実施形態において、ＭＯＦは、ＨｆオキソクラスタＳＢＵを含む。
任意の好適な架橋配位子または配位子が使用され得る。いくつかの実施形態において、各架橋配位子は、複数の配位部位を含む有機化合物である。配位部位はそれぞれ、金属カチオンとの配位結合を形成することができる基、またはそのような基を形成することができる基を含み得る。したがって、各配位部位は、非共有電子対、負電荷、または非共有電子対もしくは負電荷を形成することができる原子もしくは官能基を含み得る。典型的な配位部位としては、カルボキシレート基及び誘導体そこ（例えば、エステル、アミド、無水物）、窒素含有基（例えば、アミン、窒素含有芳香族、及び非芳香族ヘテロ環）、アルコール、フェノール、ならびに他のヒドロキシル置換芳香族基などの官能基；エーテル、ホスホネート、ホスフェート、チオールなどが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、各架橋配位子は、２〜１０個の配位部位（すなわち、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０個の配位部位）を含む。いくつかの実施形態において、各架橋配位子は、２つまたは３つのＳＢＵに結合することができる。例えば、架橋配位子は、ジ−カルボキシレートポルフィリン誘導体であり得、２つのカルボキシレート基のそれぞれが、２つの別個のＳＢＵの金属イオンに対する配位結合を形成し得る一方で、ポルフィリン窒素原子は、別のカチオン（複数可）（例えば、別の金属カチオン）に対する配位結合を形成し得る。
いくつかの実施形態において、各架橋配位子は、少なくとも２つの基を含み、該２つの基のうちのそれぞれは個々に、カルボキシレート、芳香族または非芳香族窒素含有基（例えば、ピリジン、ピペリジン、インドール、アクリジン、キノロン、ピロール、ピロリジン、イミダゾール、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、トリアゾール、及びオキサゾール）、フェノール、アセチルアセトネート（ａｃａｃ）、ホスホネート、ならびにホスフェートを含む群から選択される。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの架橋配位子は、カルボキシレート含有配位子、ピリジン含有架橋配位子、フェノール含有配位子、アセチルアセトネート含有架橋配位子、ホスホネート含有架橋配位子、またはホスフェート含有架橋配位子である。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの架橋配位子は、少なくとも２つのカルボキシレート基を含む。
いくつかの実施形態において、架橋配位子のうちの少なくとも１つは、ＰＳまたはＰＳの誘導体を含む。例えば、架橋配位子は、ＳＢＵ中の金属イオンに対する共有結合を形成するための１つ以上の共有結合基（例えば、カルボキシレート含有基、芳香族もしくは非芳香族窒素含有基、フェノール含有基、アセチルアセトネート含有基、ホスホネート含有基、またはホスフェート含有基）を含むように誘導体化されているＰＳを含み得る。いくつかの実施形態において、そのような基は、ＰＳ上で直接置換される。いくつかの実施形態において、ＰＳは、アルキレン部分またはアリーレン部分を含有する中間リンカー基ありまたはなしで、例えば、アミド、エステル、チオ尿素、または別の好適な結合を介して、そのような基を含有する別の化合物に共有結合されることによって、誘導体化される。いくつかの実施形態において、ＰＳは、ＳＢＵ中の金属イオンと配位結合を形成するための基を含有する有機化合物に錯体化されることによって、誘導体化される。いくつかの実施形態において、ＰＳは、ＳＢＵ中の金属イオンと配位結合を形成するための基を既に含有する。
架橋配位子またはその一部として、任意の好適なＰＳが使用され得る。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの架橋配位子は、ポルフィリン、クロリン、クロロフィル、フタロシアニン、ルテニウム−ビピリジン錯体、またはイリジウム−ビピリジン錯体を含む。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの架橋配位子は、ジフェニル−ジ（ベンゾエート）ポルフィリン、ジベンゾアート（ビピリジン）ルテニウムビス（ビピリジン）、テトラ（ベンゾエート）ポルフィリン、またはジベンゾアート（ビピリジン）ルテニウムビス（フェニルピリジン）を含む。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの架橋配位子は、ルテニウム（ＩＩ）ビス（２，２'−ジピリジン）及び５，５'−ビスフェニル−２，２'−ピリジンのジカルボキシレートから形成される錯体である。したがって、いくつかの実施形態において、少なくとも１つの架橋配位子は、
Figure 2017532340
 である。
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの架橋配位子は、ポルフィリン系配位子、クロリン系配位子、バクテリオクロリン系配位子、大環状π−共役系、ボロン−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）誘導体、またはジサリシリデン−１，２−シクロヘキシリデンジアミン誘導体である。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの架橋配位子は、５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン（ＤＢＰ）またはその誘導体及び／もしくは金属錯体；５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）クロリン（ＤＢＣ）またはその誘導体及び／もしくは金属錯体；５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）バクテリオクロリン（ＤＢＢＣ）またはその誘導体及び／もしくは金属錯体；５，１０，１５，２０−テトラ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリンまたはその誘導体及び／もしくは金属錯体；５，１０，１５，２０−テトラ（ｐ−ピリジル）ポルフィリン、フタロシアニン−オクタカルボン酸（任意で、金属で錯体化される）；ジ（５'−ベンゾアートサリシリデン）−１，２−シクロヘキシリデンジアミンの白金またはパラジウム錯体；フタロシアニン（任意で、金属で置換される）；ならびにフタロシアニン（任意で、金属で置換される）；ならびにモテクサフィンルテチウムを含む群から選択されるが、これらに限定されない。例示的なＤＢＰ、ＤＢＣ、及びＤＢＢＣ配位子の構造を、以下の模式図１及び２に示す。模式図１は、左から右へ、ＤＢＰ、ＤＢＣ、及びＤＢＢＣ配位子の構造を示し、コアＤＢＰ、ＤＢＣ、及びＤＢＢＣ構造は、任意で、１０位置または２０位置において、アリール基または置換アリールＲ基で置換され得る。好適なＲアリール基としては、フェニル基、ヒドロキシルフェニル基、及びペンタフルオロフェニル基が挙げられるが、これらに限定されない。しかしながら、Ｒ基は、他の芳香族基（例えば、ナフチル基など）及び／または他のアリール基置換基、例えば、他のハロゲン、アルキル基などを含み得る。更に、コアＤＢＰ、ＤＢＣ、及びＤＢＢＣ配位子は、５位置及び１５位置でベンゾエート基上に、及び／または窒素原子含有環上に、追加のアリール基置換基を含み得る。模式図２に示すように、ＤＢＰ、ＤＢＣ、及びＤＢＢＣ配位子はまた、ポルフィリン、クロリン、またはバクテリオクロリン環の窒素原子によって錯体化された金属イオンも含み得る。好適な金属Ｍとしては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、及びＣｕが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 2017532340
Figure 2017532340
本開示の主題に従って、架橋配位子として使用するための、いくつかの例示的なより具体的なＤＢＰ、ＤＢＣ、及びＤＢＢＣ配位子の構造としては、５，１０，１５，２０−テトラ（３'，５'−ジカルボキシルフェニル）ポルフィリン、５，１０，１５，２０，テトラ−（ｐ−カルボキシルフェニル）ポルフィリン（５，１０，１５，２０−テトラ（ベンゾアート）ポルフィリン（ＴＢＰ）としても知られる）、５，１０，１５，２０−テトラ（ｐ−カルボキシルフェニル）クロリン、及び５，１０，１５，２０−テトラ（ｐ−カルボキシルフェニル）バクテリオクロリンが挙げられる。図２９を参照されたい。フタロシアニン配位子、ならびにより具体的で例示的な配位子であるフタロシアニン−オクタバオキシル酸（ｏｃｔａｂａｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）及びテキサフィリン系モテクサフィンルテチウム（Ｌｕｔｒｉｎとしても知られる）の一般構造とともに、別の例示的なポルフィリン系配位子、すなわち、５，１０，１５，２０−テトラ（ｐ−ピリジル）ポルフィリンの構造を、図３０に示す。図３０に示すように、フタロシアニン配位子は、任意で、金属イオンＭ、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｚｎに錯体化された構造であり得る。一般的なフタロシアニン配位子のＲ基は、任意の好適なアリール基置換基、例えば、カルボキシル基、ヒドロキシル基、ハロ基、アルキル基、ホスフェート基などであり得る。いくつかの実施形態において、フタロシアニンの少なくとも２つのＲ基は、カルボキシル基である。
例示的なジサリシリデン−１，２−シクロヘキシリデンジアミン架橋配位子ジ−（５'ベンゾアートサリシリデン）−１，２−シクロヘキシリデンジアミンの構造を、図３１の右側に示す。図３１に示すように、配位子は、任意で、ＰｔまたはＰｄなどの金属イオンＭに錯体化され得る。更に、図３１には示されないものの、シクロヘキシル基及び／またはフェニル環の炭素原子は、任意で、１つ以上のアルキル基置換基またはアリール基置換基で置換され得る。
図３１はまた、左側に、ＢＯＤＩＰＹ誘導体系架橋配位子の構造も示す。ＢＯＤＩＰＹ構造の芳香族置換基Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、任意の好適なアリール基置換基を含み得る。図３１に示すように、いくつかの実施形態において、Ｒ１基は、カルボキシル置換アリール基またはアルカリル基、例えば、−Ｃ６Ｈ４（ＣＯ２Ｈ）、またはＣＨ＝ＣＨ−Ｃ６Ｈ４（ＣＯ２Ｈ）である。
いくつかの実施形態において、ＰＳ及び／または架橋配位子のうちの少なくとも１つは、プロトポルフィリンＩＸ、パドポルフィン；テトラ（ｍ−ヒドロキシフェニル）クロリン（ｍ−ＴＨＰＣ）；ＮＰｅ６、クロリンｅ６、ロスタポルフィン、及びこれらの誘導体を含むが、これらに限定されない群から選択される。これらの例示的な配位子／ＰＳの構造を、図３２に示す。
いくつかの実施形態において、ＰＳは、共有結合染料、例えば、ジ−カルボキシレート−ジ−ホスホネート含有、ジ−ホスフェート含有、またはジピリジン含有有機架橋配位子に共有結合された染料である。共有結合の種類は、当該技術分野において既知である従来の共役戦略を使用して、染料上の利用可能な官能基（例えば、カルボキシレート基、チオール基、ヒドロキシル基、アミノ基）に基づいて決定することができる。例えば、染料がアミノ基を含有する場合、それは、チオ尿素またはアミドを介して、架橋配位子に共有結合され得る。染料がカルボキシル基を含有する場合、それは、架橋配位子上に存在するカルボキシル基及びアミノ基の縮合によって形成されるアミド連結を介して、任意で、まずカルボキシル基をサクシニミジルエステルなどの活性化エステルに変換することによって、架橋配位子に共有結合され得る。いくつかの実施形態において、染料は、アミドまたはチオ尿素結合を介して、ＭＯＦに（例えば、ＭＯＦの架橋配位子に）共有結合される。
いくつかの実施形態において、ＭＯＦは、パラ−テルフェニルジカルボン酸またはパラ−クアテルフェニルジカルボン酸（すなわち、（ＨＯ２Ｃ）Ｃ６Ｈ４−Ｃ６Ｈ４−Ｃ６Ｈ４−Ｃ６Ｈ４ＣＯ２Ｈ）誘導体を含む少なくとも１つの架橋配位子を含有する。いくつかの実施形態において、誘導体は、フェニル環のうちの１つ上の部位で（例えば、パラ−テルフェニルジカルボン酸またはパラ−クアテルフェニルジカルボン酸の内部フェニル環の炭素原子で）ＰＳに共有結合された、パラ−テルフェニルジカルボン酸またはパラ−クアテルフェニルジカルボン酸である。いくつかの実施形態において、ＭＯＦは、
Figure 2017532340
 または
Figure 2017532340
 を含む。
いくつかの実施形態において、ＰＳは、ＭＯＦ中に非共有結合的に捕捉されている、例えば、ＭＯＦ中の空洞または細孔内に捕捉されている染料である。任意の好適な染料が使用され得る。架橋配位子への共有結合、または非共有結合的に捕捉されたＰＳとしての使用のいずれかで、本開示のＭＯＦにおいて使用するための染料としては、トルイジンブルー、メチレンブルー、ナイルブルー、ヒペリシン、Ｃｙ３、Ｃｙ３．５、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５、Ｃｙ７、及びカルコゲノピリリウムが挙げられるが、これらに限定されない。本開示の主題に従ってＰＳとして使用するための例示的な染料の構造を、図３２に示す。
いくつかの実施形態において、ＭＯＦは、例えば、ＭＯＦ中に非共有結合的に捕捉された、別の治療剤を更に含み得る。いくつかの実施形態において、他の治療剤は、本明細書の他の箇所に列挙されるもののうちの１つなどの、化学療法剤または免疫療法剤である。いくつかの実施形態において、ＭＯＦは、白金系薬物（例えば、シスプラチンもしくはオキサリプラチン）、テモゾロミド、ドキソルビシン、カンプトテシン、パクリタキセル、ペメトレキセド、メトトレキサート、またはＩＤＯ阻害剤を含むが、これらに限定されない群から選択される、別の非共有結合的に結合した薬剤を含み得、任意で、該ＩＤＯ阻害剤は、ＩＣＢＮ２４３６０、ＮＬＧ−９１９、１−メチル−Ｄ−トリプトファン、及び１−メチル−Ｌ−トリプトファンを含む群から選択される。
いくつかの実施形態において、ＭＯＦは、共有結合または静電気的に結合した、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）部分またはポリビニルピロリジン（ＰＶＰ）などであるが、これらに限定されない親水性ポリマーを含む部分を更に含み得る。いくつかの実施形態において、ＭＯＦは、ＤＯＴＡＰ、ＤＯＰＣ、及びＤＳＰＥ−ＰＥＧなどであるが、これらに限定されない脂質（複数可）で更にコーティングされ得る。
いくつかの実施形態において、ＭＯＦは、ナノ粒子の形態である。いくつかの実施形態において、ナノスケール粒子は、約２５０ｎｍ未満の平均直径を有し得る。いくつかの実施形態において、平均直径は、約２０〜約２００ｎｍの間である。いくつかの実施形態において、ナノスケール粒子は、約２０ｎｍ〜約１８０ｎｍの間（例えば、約２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、１６０、１６５、１７０、１７５、または約１８０ｎｍ）の平均直径を有する。いくつかの実施形態において、ナノスケール粒子は、約２０ｎｍ〜約１４０ｎｍの間の平均直径を有する。いくつかの実施形態において、粒子は、プレート様形態を有し得る。
いくつかの実施形態において、本開示の主題は、本明細書に記載されるナノスケール粒子のうちの１つと、薬学的に許容される担体とを含む医薬製剤を含む。いくつかの実施形態において、薬学的に許容される担体は、ヒトにおいて薬学的に許容される。
ＩＶ．光線力学療法及びＸ線誘起光線力学療法のためにＭＯＦを使用する方法
いくつかの実施形態において、本開示の主題は、１つ以上の免疫療法剤及び／もしくは１つ以上の化学療法剤の同時投与ありもしくはなしのいずれかである、光線力学療法において、またはＸ線誘起光線力学療法において、ＭＯＦ及び／または無機ナノ粒子を使用する方法を提供する。例えば、いくつかの実施形態において、本開示の主題は、光線力学療法を介して、疾患、例えば、癌または病原性感染症の治療における使用のためのＰＳを含むＭＯＦを提供する。したがって、いくつかの実施形態において、本開示の主題は、疾患の治療を必要とする患者における該疾患を治療するための方法を提供し、本方法は、患者に、光増感剤と、架橋配位子を介してともに連結された複数のＳＢＵとを含むＭＯＦを投与することと、患者に可視光または近赤外（ＮＩＲ）光を照射することとを含む。いくつかの実施形態において、少なくとも１つ以上の架橋配位子は、ＰＳもしくはその誘導体であるか、またはそれを含む。いくつかの実施形態において、ＰＳは、ＭＯＦ中（例えば、ＭＯＦマトリクス中の細孔もしくは空洞内）に包埋されるか、または非共有結合的に捕捉される。
患者は、例えば、患部解剖学的構造の部分または患部付近を照射される。いくつかの実施形態において、患者は、皮膚及び胃腸管から選択されるが、これらに限定されない解剖学的構造の部分を照射される。いくつかの実施形態において、患者の血液が照射される。
いくつかの実施形態において、疾患は癌である。例えば、疾患は、頭部腫瘍、頸部腫瘍、乳癌、婦人科腫瘍、脳腫瘍、結腸直腸癌、肺癌、中皮腫、軟部組織肉腫、及び膵臓癌を含む群から選択され得る。いくつかの実施形態において、本方法は、患者に追加の癌治療（例えば、外科手術、従来の化学療法剤など）を投与することを更に含み得る。
いくつかの実施形態において、本開示の主題は、Ｘ線誘起ＰＤＴ及び／またはＲＴを使用して、疾患（例えば、癌）を治療するための方法を提供し、ＭＯＦ上に存在する部分によるＸ線の吸収が、ＰＤＴに必要とされる光を提供することができる。そのような方法は、例えば、疾患の部位が患者の解剖学的構造の表面付近ではないか、または別様に可視光もしくは近赤外光によって十分に照射され得ない場合に好適であり得る。本方法は、治療を必要とする患者に、光増感剤と、有機架橋配位子を介して連結された複数のＳＢＵと、Ｘ線を吸収することができる部分とを含むＭＯＦを投与することと、患者の少なくとも一部分（例えば、１〜５０画分）にＸ線を照射することとを伴い得る。いくつかの実施形態において、ＭＯＦのＳＢＵは、Ｘ線を吸収することができる金属カチオンを含有する。いくつかの実施形態において、架橋配位子のうちの１つ以上は、９，１０−アントラセニルビス（安息香酸）などのアントラセン系リンカーを含む。
いくつかの実施形態において、疾患は、頭部腫瘍、頸部腫瘍、乳癌、婦人科腫瘍、脳腫瘍、結腸直腸癌、肺癌、中皮腫、軟部組織肉腫、及び膵臓癌から選択される。いくつかの実施形態において、疾患は、転移性癌である。いくつかの実施形態において、本方法は、患者に追加の癌治療を投与することを更に含み得る。
本開示の主題のいくつかの実施形態に従うと、免疫療法剤の使用は、ＰＤＴ、ＲＴ、またはＸ線誘起ＰＤＴ治療を亢進することができる。したがって、いくつかの実施形態において、上述の本方法は、患者に、免疫療法剤（ＰＤ−１／ＰＤ−Ｌ１抗体、ＩＤＯ阻害剤、ＣＴＬＡ−４抗体、ＯＸ４０抗体、ＴＩＭ３抗体、ＬＡＧ３抗体、ＰＤ−１／ＰＤ−Ｌ１を標的とするｓｉＲＮＡ、ＩＤＯを標的とするｓｉＲＮＡ、及びＣＣＲ７を標的とするｓｉＲＮＡなどであるが、これらに限定されない）ならびに本明細書の他の箇所に引用されるか、または当該技術分野において既知である任意の他の免疫療法剤を投与することを更に含み得る。
いくつかの実施形態において、本開示の主題は、Ｘ線誘起ＰＤＴと免疫療法とを組み合わせる、疾患（例えば、癌）を治療する方法を提供する。したがって、いくつかの実施形態において、本開示の主題は、患者に、シンチレーターと、光増感剤を含むナノ粒子とを投与することと、患者の少なくとも一部分（例えば、１〜５０画分）にＸ線を照射することと、患者に免疫療法剤を投与することとを含む方法を提供する。
いくつかの実施形態において、疾患は、癌、例えば、頭部腫瘍、頸部腫瘍、乳癌、婦人科腫瘍、脳腫瘍、結腸直腸癌、肺癌、中皮腫、軟部組織肉腫、皮膚癌、結合組織癌、脂肪癌、肺癌、胃癌、肛門生殖器癌、腎臓癌、膀胱癌、結腸癌、前立腺癌、中枢神経系癌、網膜癌、血液癌、神経芽細胞腫、多発性骨髄腫、リンパ癌、及び膵臓癌から選択される。いくつかの実施形態において、疾患は、転移性癌である。
いくつかの実施形態において、本方法は、患者に追加の癌治療を投与することを更に含み得る。追加の癌治療は、治療する医師の最良の判断に従って、治療される癌及び／または他の要因（患者の治療歴、全体的健康など）に基づいて選択され得る。追加の癌治療は、外科手術、放射線療法、化学療法、毒素療法、免疫療法、寒冷療法、及び遺伝子療法を含むが、これらに限定されない群から選択され得る。いくつかの実施形態において、追加の癌治療は、患者に従来の免疫療法剤（オキサリプラチン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、ドセタキセル、ミトキサントロン、パクリタキセル、ジギトキシン、ジゴキシン、及びセプタシジンなどであるが、これらに限定されない）または当該技術分野において既知である別の従来の免疫療法剤を投与することを含み得る。いくつかの実施形態において、追加の癌治療は、患者に、ポリマーミセル製剤、リポソーム製剤、デンドリマー製剤、ポリマー系ナノ粒子製剤、シリカ系ナノ粒子製剤、ナノスケール配位ポリマー製剤、ナノスケール金属有機構造体製剤、及び無機ナノ粒子（金ナノ粒子、酸化鉄ナノ粒子など）製剤を含む群から選択される薬物製剤を投与することを伴い得る。いくつかの実施形態において、薬物製剤は、従来の免疫療法剤を含む製剤であり得る。
本開示の主題に従って使用するための免疫療法剤は、当該技術分野において既知である任意の好適な免疫療法剤であり得る。本開示の主題における使用に好適な免疫療法剤としては、ＰＤ−１、ＰＤ−Ｌ１、ＣＴＬＡ−４、ＩＤＯ、及びＣＣＲ７阻害剤、つまり、機能、転写、転写安定性、翻訳、修飾、局在化、または標的もしくは標的関連配位子（抗標的抗体、標的の小分子アンタゴニスト、標的を遮断するペプチド、標的の遮断融合タンパク質、もしくは標的を抑制するｓｉＲＮＡ／ｓｈＲＮＡ／ｍｉｃｒｏＲＮＡ／ｐＤＮＡなど）をコードするポリヌクレオチドまたはポリペプチドの分泌を阻害または修飾する組成物が挙げられるが、これらに限定されない。本開示の主題に従って使用され得る抗体としては、抗ＣＤ５２（アレムツズマブ）、抗ＣＤ２０（オファツムマブ）、抗ＣＤ２０（リツキシマブ）、抗ＣＤ４７抗体、抗ＧＤ２抗体などが挙げられるが、これらに限定されない。本開示の主題に従って使用するための共役モノクローナル抗体としては、放射性標識した抗体（例えば、イブリツモマブ・チウキセタン（ゼヴァリン）など）、化学標識した抗体（抗体−薬物共役体（ＡＤＣ））、（例えば、ブレンツキシマブベドチン（アドセトリス）、アド−トラスツズマブエムタンシン（カドサイラ）、デニロイキンジフチトクス（オンタック）など）が挙げられるが、これらに限定されない。本開示の主題に従って使用するためのサイトカインとしては、インターフェロン（すなわち、ＩＦＮ−α、ＩＮＦ−γ）、インターロイキン（すなわち、ＩＬ−２、ＩＬ−１２）、ＴＮＦ−αなどが挙げられるが、これらに限定されない。本開示の主題に従って使用するための他の免疫療法剤としては、ポリサッカライド−Ｋ、ネオ抗原などが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、免疫療法剤は、抗ＣＤ５２抗体、抗ＣＤ２０抗体、抗ＣＤ２０抗体、抗ＣＤ４７抗体、抗ＧＤ２抗体、放射性標識した抗体、抗体−薬物共役体、サイトカイン、ポリサッカライドＫ、及びネオ抗原を含む群から選択され得る。好適なサイトカイン免疫療法剤は、例えば、インターフェロン（ＩＦＮ）、インターロイキン（ＩＬ）、または腫瘍壊死因子アルファ（ＴＮＦ−α）であり得る。いくつかの実施形態において、サイトカイン免疫療法剤は、ＩＦＮ−α、ＩＮＦ−γ、ＩＬ−２、ＩＬ−１２、及びＴＮＦ−αから選択される。いくつかの実施形態において、免疫療法剤は、ＰＤ−１阻害剤、ＰＤ−Ｌ１阻害剤、ＣＴＬＡ−４阻害剤、ＩＤＯ阻害剤、及びＣＣＲ７阻害剤を含む群から選択される。
患者は、任意の好適な様式で、かつ／または任意の好適な機器（医学もしくは獣医学設定においてＸ線の送達のために現在使用されているものなど）を使用して、Ｘ線を照射され得る。いくつかの実施形態において、Ｘ線源及び／または出力は、疾患治療を亢進するように精密化され得る。例えば、Ｘ線は、Ｘ線照射による患者におけるＤＮＡ損傷を最小化し、かつシンチレーターによるＸ線吸収を最大化するように選択された、ピーク電位、電流、及び／または任意でフィルタを使用して発生させることができる。
いくつかの実施形態において、照射は、タングステンまたは別の金属標的、コバルト６０源（コバルトユニット）、線形加速器（ライナックス）、Ｉｒ１９２源、及びセシウム１３７源を使用してＸ線を発生させることを含み得る。いくつかの実施形態において、照射は、患者を照射する前に、Ｘ線（例えば、タングステン標的を使用して発生させたＸ線）を、フィルタに通過させることを含む。いくつかの実施形態において、フィルタは、少なくとも２０の原子番号を有する元素を含み得る。いくつかの実施形態において、フィルタは、銅（Ｃｕ）を含む。いくつかの実施形態において、フィルタは、約５ミリメートル（ｍｍ）未満である厚さを有し得る。いくつかの実施形態において、フィルタは、約４ｍｍ未満（例えば、約３ｍｍ未満、外１ｍｍ未満、約０．５ｍｍ未満、約０．４ｍｍ未満、約０．３ｍｍ未満、約０．２ｍｍ、または約０．１ｍｍ未満）である厚さを有し得る。
Ｘ線は、Ｘ線照射による患者におけるＤＮＡ損傷を最小化し、かつシンチレーターによるＸ線吸収を最大化するように選択された、ピーク電位、電流、及び／または任意でフィルタを使用して発生させることができる。いくつかの実施形態において、Ｘ線は、約２３０ｋＶｐ未満であるピーク電位を使用して発生される。いくつかの実施形態において、ピーク電位は、約２２５ｋＶｐ未満、約２００ｋＶｐ未満、約１８０ｋＶｐ未満、約１６０ｋＶｐ未満、約１４０ｋＶｐ未満、約１２０ｋＶｐ未満、約１００ｋＶｐ、または約８０ｋＶｐ未満である。いくつかの実施形態において、Ｘ線は、約１２０ｋＶｐであるピーク電位を使用して発生される。
任意の好適なシンチレーターが使用され得る。いくつかの実施形態において、シンチレーターは、ランタニド（すなわち、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、またはＬｕ）を含む。シンチレーターは、例えば、ランタニドナノ粒子（例えば、光増感剤を含むＭＯＦと同時投与される、かつ／または光増感剤を含むＭＯＦに結合される）であり得る。例えば、ランタニドナノ粒子は、光増感剤を含むＭＯＦ中の空洞または細孔内に捕捉され得る。いくつかの実施形態において、ランタニドは、光増感剤を含むＭＯＦのＳＢＵの金属である。いくつかの実施形態において、ランタニドナノ粒子は、ランタニドコアシェルナノ粒子であり得、更に任意で、該ランタニドコアシェルナノ粒子のシェルは、ランタニドカルコゲニドを含む。いくつかの実施形態において、シンチレーターは、ランタニドアルミニウムガーネットまたはフッ化ランタニドを含む。
他の好適なシンチレーターとしては、炭素ドット、コアシェルナノ粒子（シェルが硫化亜鉛を含み、コアが遷移金属もしくはランタニド金属を含むもの）、及び／または金、白金、もしくはイリジウムを含むナノ粒子が挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、シンチレーターは、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、またはセリウム（Ｃｅ）を含むＭＯＦを含み得る。いくつかの実施形態において、シンチレーターは、Ｍ６（μ３−Ｏ）４（μ３−ＯＨ）４Ｌ６を含み、式中、Ｍは、ハフニウム、ジルコニウム、またはセリウムであり、Ｌは、９，１０−アントラセニルビス安息香酸である。いくつかの実施形態において、シンチレーターは、Ｈｆ、Ｚｒ、またはＣｅを含むＭＯＦを含み得、光増感剤は、ＭＯＦに共有結合される。光増感剤は、例えば、アミド共役、エステル共役、チオ尿素共役、クリックケミストリー、またはジスルフィド結合共役を通して、ＭＯＦの有機架橋配位子に結合し得る。
いくつかの実施形態において、光増感剤は、配位結合を通してシンチレーターに結合する。例えば、いくつかの実施形態において、光増感剤は、カルボキシレート基、チオール基、ヒドロキシ基、アミノ基、またはホスフェート基を含み、シンチレーターは、金属（例えば、ＭＯＦのＳＢＵの金属）を含み、該カルボキシレート基、チオール基、ヒドロキシル基、アミノ基、またはホスフェート基は、配位結合を介して該金属に結合する。したがって、いくつかの実施形態において、光増感剤は、シンチレーターＭＯＦの結合配位子であり得る。
いくつかの実施形態において、光増感剤及びシンチレーターは連結され、該連結は、シクロデキストリン、ポリエチレングリコール、ポリ（マレイン酸）、またはＣ２−Ｃ１５直鎖もしくは分岐アルキル鎖などの部分を含み得る。いくつかの実施形態において、光増感剤は、図２７もしくは２８に示す構造のうちの１つ、またはそのような構造の脱プロトン化形態を含む。
いくつかの実施形態において、シンチレーターは、ＭＯＦ中またはメソポーラスシリカ中に被包され得る。いくつかの実施形態において、光増感剤もまた、メソポーラスシリカの細孔中に捕捉されるか、またはＭＯＦに共有結合される。
いくつかの実施形態において、本開示の主題は、ナノ粒子化学療法剤と免疫療法剤との組み合わせを介して、疾患（例えば、癌）を治療する追加の方法を提供する。したがって、いくつかの実施形態において、本開示の主題は、患者における疾患（例えば、癌）を治療する方法を提供し、本方法は、患者にナノ粒子化学療法剤を投与することと、患者に免疫療法剤を投与することとを含む。いくつかの実施形態において、ナノ粒子化学療法剤は、本開示の主題のＭＯＦ（例えば、光増感剤を含むＭＯＦ）を含む。いくつかの実施形態において、本方法は、患者に可視光もしくはＮＩＲ光を照射すること、または患者の少なくとも一部分にＸ線を照射することを更に含む。いくつかの実施形態において、ＭＯＦは、シンチレーターを更に含む。いくつかの実施形態において、化学療法剤（オキサリプラチン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、ドセタキセル、ミトキサントロン、パクリタキセル、ジギトキシン、ジゴキシン、及びセプタシジンなどであるが、これらに限定されない）または当該技術分野において既知である別の従来の免疫療法剤が、ＭＯＦ中に捕捉される。
Ｖ．製剤化
いくつかの実施形態において、本開示の主題の組成物は、薬学的に許容される担体を含む組成物を含む。任意の好適な医薬製剤を使用して、対象に投与するための組成物を調製することができる。いくつかの実施形態において、組成物及び／または担体は、ヒトにおいて薬学的に許容される。
例えば、好適な製剤としては、酸化防止剤、緩衝剤、静菌剤、殺菌性抗生物質、及び対象の体液によって製剤を等張にする溶質を含有し得る水溶性または非水溶性無菌注射溶液、ならびに懸濁剤及び増粘剤を含み得る水溶性または非水溶性無菌懸濁液を挙げることができる。製剤は、単位用量または複数用量容器（例えば、密封アンプル及びバイアル）中に存在し得、使用直前に無菌液体担体（例えば、注射用水）の添加のみを必要とする、凍結またはフリーズドライ（凍結乾燥）条件で貯蔵され得る。いくつかの例示的な成分は、一例において０．１〜１０ｍｇ／ｍｌ、別の例において約２．０ｍｇ／ｍｌの範囲内のドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、及び／または例えば１０〜１００ｍｇ／ｍｌ、別の例において約３０ｍｇ／ｍｌの範囲内のマンニトールもしくは別の糖、及び／またはリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）である。
具体的に上述される成分に加えて、本開示の主題の製剤は、当該製剤の種類に関して当該技術分野において慣習的である他の薬剤を含み得ることを理解されたい。例えば、無菌無発熱物質水溶液及び非水溶液が使用されてもよい。
ＶＩ．対象
本明細書に開示される方法及び組成物は、インビトロ（例えば、単離された細胞もしくは組織上）または対象においてインビボ（すなわち、患者などの生きた生物）のいずれかで、試料上で使用することができる。いくつかの実施形態において、本開示の主題の原理は、本開示の主題が、「対象」及び「患者」という用語に含まれる、全ての脊椎動物種（哺乳動物を含む）に関して有効であることを示すことが理解されるものの、対象または患者は、ヒト対象である。更に、哺乳動物は、本明細書に開示される組成物及び方法を用いることが望ましい、任意の哺乳動物種、特に農業及び家畜哺乳動物種を含むことが理解される。
したがって、本開示の主題の方法は、温血脊椎動物種において特に有用である。したがって、本開示の主題は、哺乳動物及び鳥類に関する。より具体的には、ヒトなどの哺乳動物、ならびにヒトにとって、絶滅の危機に瀕しているために重要である（シベリアトラなど）、経済的に重要である（ヒトによる消費のために農場で飼育される動物）、及び／または社会的に重要である（ペットとして、もしくは動物園で飼育される動物）哺乳動物、例えば、ヒト以外の肉食動物（ネコ及びイヌなど）、ブタ類（ブタ、オスブタ、及びイノシシ）、反芻動物（ウシ、オスウシ、ヒツジ、キリン、シカ、ヤギ、バイソン、及びラクダなど）、ならびにウマのための方法及び組成物が提供される。絶滅の危機に瀕している、動物園でもしくはペットとして飼育される（例えば、オウム）種類の鳥類、ならびに家禽、及びより具体的には家畜家禽（例えば、シチメンチョウ、ニワトリ、アヒル、ガチョウ、ホロホロチョウなどの家禽類であるが、これは、それらもまた、ヒトにとって経済的に重要であるためである）の治療を含む、鳥類の治療もまた、提供される。したがって、家畜ブタ類（ブタ及びオスブタ）、反芻動物、ウマ、家禽類などを含むが、これらに限定されない家畜の治療もまた、提供される。
ＶＩＩ．投与
本開示の主題の組成物の投与のための好適な方法としては、静脈内及び腫瘍内注射、経口投与、皮下投与、腹腔内注射、頭蓋内注射、ならびに直腸投与が挙げられるが、これらに限定されない。あるいは、組成物は、任意の他の様式で、例えば、肺経路内に組成物を噴霧することによって、治療を必要とする部位に堆積され得る。本開示の主題の組成物を投与する具体的な様式は、治療される細胞の分布及び存在量、ならびに組成物のその投与部位からの代謝または除去の機構を含む様々な要因に依存する。例えば、比較的表在性の腫瘍は、腫瘍内注射され得る。対照的に、内部腫瘍は、静脈内注射に従って治療され得る。
一実施形態において、投与方法は、領域化された送達または治療される部位での集積の特徴を網羅する。いくつかの実施形態において、組成物は、腫瘍内に送達される。いくつかの実施形態において、標的への組成物の選択的送達は、組成物の静脈内注射、その後、標的の光線力学治療（光照射）によって達成される。
組成物を肺経路に送達するために、本開示の主題の組成物は、エアロゾルまたは粗噴霧として製剤化されてもよい。エアロゾルまたは噴霧製剤の調製及び投与の方法は、例えば、米国特許第５，８５８，７８４号、同第６，０１３，６３８号、同第６，０２２，７３７号、及び同第６，１３６，２９５号に見出すことができる。
ＶＩＩＩ．用量
有効な用量の本開示の主題の組成物が、対象に投与される。「有効な量」とは、検出可能な治療をもたらすのに十分な組成物の量である。本開示の主題の構成物の実際の投薬レベルは、特定の対象及び／または標的に所望される効果を達成するのに有効な組成物の量を投与するように変更することができる。選択される投薬レベルは、組成物の活性（例えば、ＲＴ、ＰＤＴ、もしくはＸ−ＰＤＴ活性、またはＮＭＯＦ充填）及び投与経路に依存し得る。
本明細書における本開示の主題についての開示を概観した後、当業者は、具体的な製剤、本組成物とともに使用される投与方法、及び治療される標的の性質を考慮して、個々の対象に対して投薬を個別化することができる。そのような調節または変動、及びいつどのようにしてそのような調節または変動を行うかについての評価は、当業者にとって周知である。
以下の実施例は、本開示の主題の代表的な実施形態を実施するためのガイダンスを当業者に提供するために含まれている。本開示及び当該技術の一般的レベルに照らして、当業者は、以下の実施例は例示的なものにすぎず、本開示の主題の範囲から逸脱することなく、多数の変化、修正、及び変更が用いられ得ることが意図されることを理解することができる。
実施例１
ＰＤＴのためのＤＢＰ−Ｈｆ系ＮＭＯＦ
１．１．材料及び細胞株
別段述べられない限り、出発材料の全てを、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）及びＴｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（Ｗａｌｔｈａｍ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）から購入し、更なる精製なしで使用した。
ヒトの頭頸部癌細胞株ＳＱ２０Ｂ（シスプラチン抵抗性）は、Ｄｒ．Ｓｔｅｐｈｅｎ Ｊ．Ｋｒｏｎ（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ ａｎｄ Ｃｅｌｌ Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｃｈｉｃａｇｏ，ＵＳＡ）が快く提供した。細胞を、２０％のウシ胎仔血清（ＦＢＳ、Ｈｙｃｌｏｎｅ，Ｌｏｇａｎ，Ｕｔａｈ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）を含有するＤＭＥＭ／Ｆ１２（１：１）培地中（Ｇｉｂｃｏ，Ｇｒａｎｄ Ｉｓｌａｎｄ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）で培養した。
胸腺欠損のメスのヌードマウス（生後６週間、２０〜２２ｇ）は、Ｈａｒｌａｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ（Ｄｕｂｌｉｎ，Ｖｉｒｇｉｎｉａ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）が提供した。研究プロトコルは、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ＣｈｉｃａｇｏのＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ Ａｎｉｍａｌ Ｃａｒｅ ａｎｄ Ｕｓｅ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ（ＩＡＣＵＣ）が審査、承認した。
１．２．５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン（Ｈ２ＤＢＰ）の合成
Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ．（Ｓｙｎｌｅｔｔ １９９５，１９９５，１２６７）によって以前に報告された修正された文献手順に基づいて、ジピリルメタンを合成した。一般的な合成経路を図８に示す。１リットルのフラスコに、５００ｍＬの蒸留ピロール（７．２ｍｏｌ）を添加した。このフラスコに、パラホルムアルデヒド（１．７４ｇ、ホルムアルデヒドによって５８ｍｍｏｌ）を添加し、混合物を１５分間脱気した。その後、この混合物を６０℃まで加熱して、固体のうちのほとんどを溶解させた。室温まで冷却した後、この溶液に、０．５３ｍＬのトリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）を緩徐に添加した。この反応混合物を１時間撹拌してから、８１２ｍｇの水酸化ナトリウムを添加し、その後、この混合物を更に４５分間撹拌した。ピロールを真空下で蒸留させ、残りの固体をジクロロメタンで水から抽出し、水で２回洗浄した。クロロホルムを溶出剤として、シリカゲルカラムクロマトグラフィーによって粗生成物を精製して、オフホワイト色の生成物をもたらした。収率：４．９４ｇ、３３．８ｍｍｏｌ（５８％）。１Ｈ−ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，クロロホルム−Ｄ，ｐｐｍ）：δ＝７．７２（ｓ，２Ｈ）、６．６１（ｄ，２Ｈ）、６．１５（ｄ，２Ｈ）、６．０３（ｓ，２Ｈ）、３．９４（ｓ，２Ｈ）。
４−（メトキシカルボニル）ベンズアルデヒド（１．２０ｇ、７．３ｍｍｏｌ）及びジピリルメタン（１．０７ｇ、７．３ｍｍｏｌ）を、丸底フラスコに添加した。このフラスコに、１Ｌの無水ジクロロメタン（ＤＣＭ）を添加した。トリフルオロ酢酸（０．３４ｍＬ、４．４ｍｍｏｌ）をシリンジを介して滴加した。この混合物を室温で４時間撹拌した。その後、この反応混合物に２．４９ｇの２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノ−１，４−ベンゾキノン（ＤＤＱ、１１．０ｍｍｏｌ）を添加し、混合物を更に１時間撹拌した。トリエチルアミンを添加して、反応混合物を中和させた。回転蒸発器で溶媒を除去し、クロロホルムを溶出剤として、カラムクロマトグラフィーによって、５，１５−ジ（ｐ−メチル−ベンゾアート）ポルフィリン（Ｍｅ２ＤＢＰ）生成物を精製した。収率：８１０ｍｇ、１．４０ｍｍｏｌ（３８％）。１Ｈ−ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，クロロホルム−Ｄ，ｐｐｍ）：δ＝１０．３８（ｓ，２Ｈ）、９．４５（ｄ，４Ｈ）、９．０６（ｄ，４Ｈ）、８．５２（ｄ，４Ｈ）、８．３９（ｄ，４Ｈ）、４．１６（ｓ，６Ｈ）、−３．１２（ｓ，２Ｈ）。
前述のＭｅ２ＤＢＰ（３９９ｍｇ、０．６９ｍｍｏｌ）を、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）とメタノールとの混合物（９０ｍＬ、１：１ｖｏｌ／ｖｏｌ）中に溶解させた。その後、水酸化カリウム水溶液（１４ｍＬ、２Ｍ）を添加した。この溶液を加熱して、窒素保護下で一晩還流させた。回転蒸発器で溶媒の半分を除去してから、この溶液を、トリフルオロ酢酸によってｐＨ＝３に中和させた。遠心分離によって暗紫色の生成物を回収し、水及びエーテルで洗浄した。固体残渣を真空下で乾燥させて、９５％の収率で純粋なＨ２ＤＢＰ生成物（３６２ｍｇ、０．６６ｍｍｏｌ）をもたらした。１Ｈ−ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−Ｄ６，ｐｐｍ）：δ＝１３．３５（ｓ，２Ｈ）、１０．７１（ｓ，２Ｈ）、９．７１（ｄ，４Ｈ）、９．０８（ｄ，４Ｈ）、８．４５（ｍ，８Ｈ）、−３．２６（ｓ，２Ｈ）。１３Ｃ−ＮＭＲ（１２５ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−Ｄ６，ｐｐｍ）：δ＝１６８．０５（ａ）、１４５．３６（ｆ）、１３５．３５、１３３．４６、１３１．２２、１３０．７８（ｂ−ｅ）、１２８．６７（ｇ，ｊ）、１１８．１９（ｋ）、１０６．６２（ｈ，ｉ）。［Ｈ２ＤＢＰ＋Ｈ］＋のＥＳＩ−ＭＳ：５５１．１計算値；５５１．２実測値。
１．３．ＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦの合成及び特性評価
２０ｍＬのガラスバイアルに、３ｍＬのＨｆＣｌ４溶液［Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中、２ｍｇ／ｍＬ、０．０１８ｍｍｏｌ］、３ｍＬのＨ２ＤＢＰ溶液（ＤＭＦ中３．５ｍｇ／ｍＬ、０．０１８ｍｍｏｌ）、及び０．４５ｍＬの酢酸（７．９ｍｍｏｌ）を添加した。この反応混合物を、９０℃の炉内で３日間維持した。遠心分離によって暗赤色の粉末を回収し、ＤＭＦ、トリエチルアミン／エタノール（１：２０ｖｏｌ／ｖｏｌ）、及びエタノールで洗浄した。
ＤＢＰ−ＵｉＯの粉末Ｘ線回折パターンは、Ｚｎ−ＤＰＤＢＰ−ＵｉＯ ＭＯＦ［ＤＰＤＢＰは、１０、２０−ジフェニル−５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリンを指す］の粉末Ｘ線回折パターンと適合する。Ｚｎ−ＤＰＤＢＰ−ＵｉＯ ＭＯＦは、Ｚｒ６Ｏ４（ＯＨ）４（Ｚｎ−ＤＰＤＢＰ）６の構造体式を有するＵｉＯの形態を取る。
ＮＭＯＦの窒素吸着を、７７ＫのＡｕｔｏｓｏｒｂ−１表面積及び細孔径分析器（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｂｏｙｎｔｏｎ Ｂｅａｃｈ，Ｆｌｏｒｉｄａ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）上で試験した。ＢＥＴ表面積の計算値は、５５８ｍ２／ｇであった。
ＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦに対する熱重量分析を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ ＴＧＡ−５０熱重量分析器（Ｓｈｉｍａｄｚｕ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｋｙｏｔｏ，Ｊａｐａｎ）上で実行した。加熱速度を３℃／分に設定し、試料を空中で６００℃まで加熱した。重量パーセンテージを、温度に対してプロットした。２００℃から６００℃への正規化パーセント重量損失は７７％であり、これは、ＭＯＦ式に基づくＤＢＰ配位子重量損失の計算値（７４％）によく対応した。
ＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦのプレート様形態を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、Ｔｅｃｎａｉ Ｆ３０、及びＴｅｃｎａｉ Ｓｐｉｒｉｔ、ＦＥＩ，Ｈｉｌｌｓｂｏｒｏ，Ｏｒｅｇｏｎ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）によって確認した。ＳＢＵ間の距離を測定する。粒子は、約１０ｎｍの厚さ、及び１００ｎｍ未満のプレート直径を有するプレート様形態を呈する。ＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦの粒径を、動的光散乱（ＤＬＳ、Ｎａｎｏ−ＺＳ、Ｍａｌｖｅｒｎ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ）によって７６．３ｎｍ（ＰＤＩ＝０．１０３）であると決定した。
１．４．ＤＢＰ−ＵｉＯ安定性
生理学的環境におけるＤＢＰ−ＵｉＯの安定性を試験するために、ＤＢＰ−ＵｉＯ粒子をＲＰＭＩ１６４０細胞培養培地中で１２時間インキュベートした。ＴＥＭ画像は、インキュベーション後、未変化の形態のＮＭＯＦを呈した。
１．５．Ｈ２ＤＢＰ及びＤＢＰ−ＵｉＯの光化学的特性
ＵＶ可視分光光度計（ＵＶ−２４０１ＰＣ、Ｓｈｉｍａｄｚｕ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｋｙｏｔｏ，Ｊａｐａｎ）で、Ｈ２ＤＢＰ及びＤＢＰ−ＵｉＯのＵＶ−可視吸収スペクトルを取得した。Ｈ２ＤＢＰ溶液及びＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦ懸濁液を、０．６７ｍＭのリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）中で調製した。０．２、０．４、０．６、０．８、１、１．５、４、及び８ｍｇ／Ｌ濃度での、Ｈ２ＤＢＰの標準溶液の吸収を取得し、４０２ｎｍでの吸収の線形適合を行うことによって標準曲線をプロットした。４０２ｎｍ及び６１９ｎｍでのＨ２ＤＢＰの吸光係数はそれぞれ、２．２×１０５及び１．７×１０３Ｍ−１ｃｍ−１である。
Ｈ２ＤＢＰ配位子及びＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦの蛍光スペクトルを、分光蛍光光度計（ＲＦ−５３０１ＰＣ、Ｓｈｉｍａｄｚｕ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｋｙｏｔｏ，Ｊａｐａｎ）上で取得した。配位子蛍光は、６３０ｎｍ（強度）及び６９０ｎｍ（弱度）で出現する一方で、ＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦは、無視できる蛍光を示す。
時間領域寿命を、 時間相関単一光子計数（ＴＣＳＰＣ）法を使用して、ＣｈｒｏｎｏｓＢＨ寿命蛍光光度計（ＩＳＳ，Ｉｎｃ．，Ｃｈａｍｐａｉｇｎ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）上で測定した。蛍光光度計は、Ｂｅｃｋｅｒ−Ｈｉｃｋｌ ＳＰＣ−１３０検出電子工学及びＨＰＭ−１００−４０Ｈｙｂｒｉｄ ＰＭＴ検出器を収容した。調節可能なピコ秒パルスの励起を、統合パルスピッカー及びＡＯＴＦを有するＦｉａｎｉｕｍ ＳＣ４００−２スーパーコンティウームレーザー源よってもたらした。発光波長を、帯域通過フィルタ（Ｓｅｍｒｏｃｋ及びＣｈｒｏｍａ）とともに選択した。装置応答関数（ＩＲＦ）を、Ｌｕｄｏｘ ＬＳコロイド状シリカの１％の散乱溶液中、約１２０ｐｓのＦＷＨＭであると測定した。寿命を、Ｖｉｎｃｉ制御及び分析ソフトウェアにおいて、フォワード畳み込み法を介して適合させる。適合した寿命を表１に列挙する。
Figure 2017532340
１．６．Ｈ２ＤＢＰ及びＤＢＰ−ＵｉＯの一重項酸素発生
６４０ｎｍでのピーク発光を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを、一重項酸素発生の光源として使用した。このＬＥＤの照射量は、１００ｍＷ／ｃｍ２である。一重項酸素センサーグリーン（ＳＯＳＧ）試薬（Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃａｒｌｓｂａｄ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）を用いて、一重項酸素を検出した。ＨＢＳＳ緩衝剤中、５μＭ溶液／懸濁液中にＨ２ＤＢＰ及びＤＢＰ−ＵｉＯ試料を調製した（ＤＢＰ−ＵｉＯ試料について、濃度は配位子当量として計算した）。２ｍＬの、これらの溶液／懸濁液のうちのそれぞれに、ＳＯＳＧストック溶液（５ｍＭで５μＬ）を添加してから（最終濃度＝１２．５μＭ）、蛍光測定した。
典型的な測定について、蛍光強度を、５０４ｎｍの励起及び５２５ｎｍの放射（励起／放射についてスリット幅３ｎｍ／５ｎｍ）で、分光蛍光光度計（ＲＦ−５３０１ＰＣ、Ｓｈｉｍａｄｚｕ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｋｙｏｔｏ，Ｊａｐａｎ）上で取得した。ＬＥＤによって、（背景として）０、１０秒、２０秒、３０秒、１分、１．５分、２分、２．５分、３分、３．５分、４分、４．５分、５分、６分、及び７分照射した後、蛍光を測定した。
光強度及び光増感剤濃度が固定されるにつれて、光化学反応について、我々は、［ＰＳ＊］（光増感剤の励起状態の濃度）が定数であると想定することができる。したがって、我々は、以下の反応速度等式を有し、
Figure 2017532340
 式中、ｋ＊＝ｋ［ＰＳ＊］である。ここで、我々は、一重項酸素を消費するＳＯＳＧの共役反応を有し、
Figure 2017532340
 式中、［ＳＯＳＧ＊］は、ＳＯＳＧの反応形態の濃度である。［ＳＯＳＧ＊］＝［１Ｏ２］＝ｃ０（Ｏ２）−［Ｏ２］であり、かつ蛍光強度は［ＳＯＳＧ＊］：
Figure 2017532340
 に比例し、式中、Ｉ０は、入射光強度であり、φｆは、ＳＯＳＧ＊の蛍光量子収率であり、εは、ＳＯＳＧ＊の吸光係数であり、ｂは、光路長であることに留意されたい。我々は、この等式を統合して、蛍光強度ＩＦと照射時間との相関性を得ることができ、
Figure 2017532340
Figure 2017532340
 式中、Ａ及びｋは、適合パラメータであり、
Figure 2017532340
Figure 2017532340
 Ｉ０は、蛍光光度計における入射光強度を指し、φｆは、ＳＯＳＧの蛍光量子収率であり、εＳは、励起波長でのＳＯＳＧの吸光係数であり、ｂは、光路長であり、ｃ０（Ｏ２）は、初期酸素濃度であり、φΔは、一重項酸素発生の量子収率であり、Ｎｉｒは、１秒当たりの光子による照射光強度であり、εＰＳは、ＬＥＤ発光波長での光増感剤の吸光係数であり、ｃ（ＰＳ）は、光増感剤濃度である。線形近似値を上記の等式に適用する。
非線形回帰によって、我々は、一連の前述の形態の適合曲線を得た。適合パラメータを表２に列挙する。
Figure 2017532340
１．７．ＤＢＰ−ＵｉＯの細胞取り込み
ＳＱ２０Ｂ細胞を、５×１０５個の細胞／ウェルで６ウェルプレート上に播種し、更に２４時間インキュベートした。ＤＢＰ−ＵｉＯ試料を、３０ｍｇ／Ｌの濃度で細胞に添加した。４時間及び１２時間インキュベートした後、細胞を回収し、細胞数を血球計数器によって計数した。細胞を濃縮硝酸で消化させ、ＩＣＰ−ＭＳに供して、Ｈｆ濃度を決定した。細胞取り込み量を、４時間及び１２時間のインキュベーション後、それぞれ４３３．３±２３．８及び４５１．４±２６．１ｎｇのＨｆ／１０５個の細胞であると決定した。
１．８．細胞傷害性
ＤＢＰ−ＵｉＯ及びＨ２ＤＢＰの細胞傷害性を、シスプラチン及び従来の放射線療法に対して抵抗性であるヒト頭頸部癌細胞ＳＱ２０Ｂにおいて評価した。ＳＱ２０Ｂ細胞を、２０００個の細胞／ウェルで９６ウェルプレート上に播種した。この細胞を、２４時間のインキュベーション後、様々な配位子濃度（配位子濃度に基づいて、５、１０、２０、５０、及び１００μＭ）のＤＢＰ−ＵｉＯ及びＨ２ＤＢＰで治療した。更に４時間インキュベートし、その後、培養培地を１００μＬの新鮮なＤＭＥＭ／Ｆ１２培地と交換した。細胞に、１００ｍＷ／ｃｍ２でＬＥＤ光（６４０ｎｍ）を１５分間（総光線量９０Ｊ／ｃｍ２）または３０分間（総光線量１８０Ｊ／ｃｍ２）それぞれ照射した。照射処理しなかった細胞は、対照としての役割を果たした。細胞を更にインキュベートして、ＤＢＰ−ＵｉＯまたはＨ２ＤＢＰとともに７２時間の総インキュベーション時間を達成した。（３−（４，５−ジメチルチアゾール−２−イル）−５−（３−カルボキシメトキシフェニル）−２−（４−スルホフェニル）−２Ｈ−テトラ−ゾリウム）（ＭＴＳ）アッセイ（Ｐｒｏｍｅｇａ，Ｍａｄｉｓｏｎ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）によって、細胞生存率を検出した。
１．９．インビボ有効性
ＳＱ２０Ｂ皮下異種移植マウスモデルを使用して、ＤＢＰ−ＵｉＯのＰＤＴ有効性を調査した。ＳＱ２０Ｂ細胞懸濁液（１匹のマウス当たり５×１０６個の細胞）を、生後６週間の胸腺欠損のメスのヌードマウスの右側腹部領域に皮下植え付けすることによって、担腫瘍マウスを準備した。比較のために、３つの群、つまり、対照としてのＰＢＳ、Ｈ２ＤＢＰ、及びＤＢＰ−ＵｉＯを含めた。腫瘍が１００ｍｍ３に達した時、３．５ｍｇ／ｋｇのＤＢＰ用量でＰＢＳ、Ｈ２ＤＢＰ、及びＤＢＰ−ＵｉＯを動物に腫瘍内注射した。注射の１２時間後、２％（ｖ／ｖ）のイソフルランでマウスを麻酔し、腫瘍に６４０ｎｍのＬＥＤを３０分間照射した。光強度を１００ｍＷ／ｃｍ２として測定し、総光線量は１８０Ｊ／ｃｍ２であった。注射及びＰＤＴの両方を一度に実行した。
治療有効性を評価するために、腫瘍増殖及び体重発達を監視した。デジタルノギスで腫瘍サイズを毎日測定した。腫瘍量は、以下、（幅２×長さ）／２のように計算した。最後に、８日目に全てのマウスを屠殺し、切除した腫瘍を撮影し、秤量した。腫瘍を、ホルマリンで固定した。パラフィン包埋された５μｍの腫瘍切片をヘマトキシリン及びエロシン（Ｈ＆Ｅ）で染色し、光学顕微鏡（Ｐａｎｎｏｒａｍｉｃ Ｓｃａｎ Ｗｈｏｌｅ Ｓｌｉｄｅ Ｓｃａｎｎｅｒ、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ，Ｗａｌｔｈａｍ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）で観察した。
３つ全ての群の腫瘍薄片の組織学を、ＰＤＴ治療後に観察した。支配的な正常腫瘍細胞が、対照群及び配位子治療群に観察される。腫瘍細胞の支配的なアポトーシス／ネクローシスがＮＭＯＦ群からの腫瘍薄片において観察され、大炎症細胞がＰＤＴ後の免疫応答を示した。ＮＭＯＦ治療群の腫瘍組織中の血管は、ＰＤＴ後に破壊されたが、対照群及び配位子治療群では撹乱されることはなかった。
１．１０．Ｂｉ−ＤＢＰ ＮＭＯＦの合成
４ｍＬのガラスバイアルに、０．５ｍＬのＢｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏ溶液（ＤＭＦ中２．４ｍｇ／ｍＬ、２．５μｍｏｌ）、０．５ｍＬのＨ２ＤＢＰ溶液（ＤＭＦ中２．８ｍｇ／ｍＬ、２．５μｍｏｌ）、及び４μＬのトリフルオロ酢酸（０．０５ｍｍｏｌ）を添加した。この反応混合物を、８０℃の炉内で３日間維持した。遠心分離によって紫色の粉末を回収し、ＤＭＦ、トリエチルアミン／エタノール（１：１００ｖｏｌ／ｖｏｌ）、及びエタノールで洗浄した。Ｂｉ−ＤＢＰ ＮＭＯＦは、ＴＥＭによって明らかにされるナノロッド形態を呈する。
実施例２
ＤＢＰ ＭＯＦの特性評価のまとめ
実施例１に記載するように、ポルフィリン誘導体、５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン（Ｈ２ＤＢＰ）を、４−（メトキシカルボニル）−ベンズアルデヒドとジピリルメタンとの間の縮合反応によって合成し、１Ｈ及び１３Ｃ ＮＭＲ分光法ならびに質量分析法によって特性評価した。ＤＢＰ配位子の直線状に整列したジカルボキシレート基は、Ｈｆ６（μ３−Ｏ）４（μ３−ＯＨ）４（ＤＢＰ）６の構造体式を有するＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦの構築を可能にする。ＤＢＰ−ＵｉＯを、８０℃のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中、ＨｆＣｌ４とＨ２ＤＢＰとの間の溶媒熱反応によって合成した。結果として得られる暗紫色の粉末を、大量のＤＭＦ、エタノール中１％のトリエチルアミン（ｖ／ｖ）、及びエタノールで連続的に洗浄してから、ストック懸濁液としてエタノール中に分散させた。
ＤＢＰ−ＵｉＯの類似体であるＺｒ６（μ３−Ｏ）４（μ３−ＯＨ）４（Ｚｎ−ＤＰＤＢＰ）６（すなわち、Ｚｎ−ＤＰＤＢＰ−ＵｉＯ、式中、ＤＰＤＢＰは、５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）−１０，２０−ジフェニル−ポルフィリンである）の単一結晶構造と、ＤＰＤＢＰ及びＤＢＰの長さならびにＺｎ−ＤＰＤＢＰ−ＵｉＯ及びＤＢＰ−ＵｉＯの粉末Ｘ線回折（ＰＸＲＤ）パターンにおける類似性とに基づいて、ＤＢＰ−ＵｉＯは、１２個の接続されたＨｆ６（μ３−Ｏ）４（μ３−ＯＨ）４（カルボキシレート）１２二次構成単位（ＳＢＵ）及びＤＢＰ架橋配位子から構築されるＵｉＯ型ＭＯＦ構造を取ると考えられる。理論によって拘束されることを望むものではないが、高いＳＢＵ接続性及び強度のＺｒ／Ｈｆ−カルボキシレート結合は、様々な条件下でＵｉＯ ＭＯＦの安定性の原因となると考えられる。ＤＢＰ−ＵｉＯは、１．６ｎｍの寸法の三角形のチャネル、ならびにそれぞれ２．８ｎｍ及び２．０ｎｍの寸法の八面体空洞及び四面体空洞を有する非常に開いた構造体構造を有する。
ＤＢＰ−ＵｉＯ粒子は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によってプレート形態を呈する。窒素吸着測定は、ＤＢＰ−ＵｉＯについて５５８ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積をもたらした。ＤＢＰ−ＵｉＯの組成物を、熱重量測定分析及び誘導結合型プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）によって確認し、７７重量％（計算値７３％）のＤＢＰ充填及び２４．３％（計算値２３．７％）のＨｆ含有量をそれぞれもたらした。
個々のＳＢＵは、ＤＢＰ−ＵｉＯの高解像度のＴＥＭ画像においてはっきりと可視である。ＳＢＵ間の距離は約２．７ｎｍであると測定され、これは、Ｘ線構造モデルに基づく２．７７ｎｍの距離の計算値と一貫する。高解像度のＴＥＭ画像の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）は、ナノプレートについて３倍の対称性を呈し、ＤＢＰ−ＵｉＯの立方結晶系と一貫する。ナノプレートの寸法は、直径約１００ｎｍ及び厚さ約１０ｎｍであると測定される。そのような薄プレートは、４〜５組の（１１１）充填層（ｄ１１１＝２．２ｎｍ）のみからなる。動的光散乱（ＤＬＳ）測定は、この粒子について７６．３ｎｍの平均直径を示した。注目すべきことに、ナノプレート形態は、ＰＤＴのためのＲＯＳを発生させるために特に有利である。１Ｏ２の拡散距離は、水溶性環境において９０〜１２０ｎｍ以下であり、細胞の内側で最短約２０ｎｍであり得ることが確立されている。したがって、１Ｏ２をＮＭＯＦ内部から細胞質へと輸送して、細胞傷害性効果を発揮するためには、厚さが１０ｎｍ程に薄いナノプレートが好ましい。
ＵｉＯ構造体は、典型的には、水溶液中で安定である。ＤＢＰ−ＵｉＯを、ＲＰＭＩ１６４０細胞培養培地中で１２時間インキュベートして、生理学的に適切な培地におけるその安定性を決定した。ＴＥＭ画像は、ナノプレートの未変化の形態を示し、ＦＦＴは、ＤＢＰ−ＵｉＯの結晶性構造が未変化のままであることを証明した。ＲＰＭＩ１６４０培地中でのインキュベーション前後のＮＭＯＦ試料のＰＸＲＤパターンは同一であり、生理学的環境におけるＤＢＰ−ＵｉＯの構造的安定性を更に確認した。
リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）緩衝剤（ｐＨ＝７．４）中のＨ２ＤＢＰ及びＤＢＰ−ＵｉＯのＵＶ−可視吸収スペクトルを比較する。Ｈ２ＤＢＰは、４０２ｎｍでソーレー帯、ならびに５０５、５４０、５６６、及び６１９ｎｍで４つのＱ帯を示す。４０２ｎｍ及び６１９ｎｍでのＨ２ＤＢＰの吸光係数はそれぞれ、２．２×１０５及び１．７×１０３Ｍ−１ｃｍ−１である。ＤＢＰ−ＵｉＯは、全てのＱ帯についてわずかな赤方偏移を示し、ピークは、５１０、５４４、５７９、及び６３４ｎｍで出現する。いかなる１つの理論によって拘束されることを望むものではないが、赤方偏移はおそらく、ＤＢＰ配位子のカルボキシレート基の、Ｈｆ４＋中心への配位から生じると考えられる。ＤＢＰ−ＵｉＯのソーレー帯はおそらく、薄ナノプレート内の非当量の配位子環境、及び薄ＭＯＦ構造における潜在的な構造体の歪みのために、わずかに広幅化する。
Ｈ２ＤＢＰ及びＤＢＰ−ＵｉＯの一重項酸素発生効率を、一重項酸素センサーグリーン（ＳＯＳＧ、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）を使用して決定した。ＬＥＤ光源（６４０ｎｍでのピーク発光、１００ｍＷ／ｃｍ２のエネルギー照射量）に曝露した後、化学ルミネセンス試薬ＳＯＳＧは、１Ｏ２と反応して、緑色の蛍光を発生させ、これを蛍光光度計によって定量化した。蛍光強度を、照射時間に対してプロットした。１Ｏ２発生を、疑似一次プロセスに対応する指数関数によって描写した。１Ｏ２発生曲線を、以下の等式によって適合した。
Figure 2017532340
 式中、ＩＦは、蛍光強度であり、ｔは、照射時間を表す一方で、Ａ及びｋは、適合パラメータ（詳細な導出はＳＩを参照されたい）である。Ｈ２ＤＢＰ及びＤＢＰ−ＵｉＯの適合した等式は、
Figure 2017532340
Figure 2017532340
 である。
我々の実験において、照射量及び光増感剤濃度は定数であるため、ｋは一重項酸素発生の効率の指標である。したがって、ＤＢＰ−ＵｉＯは、１Ｏ２を発生させる上でＨ２ＤＢＰよりも少なくとも２倍効率的であり、これはおそらく、重Ｈｆ４＋中心が１ＤＢＰから３ＤＢＰ励起状態への系間交差を促進するためである。これと一貫して、６４０ｎｍでの１ＤＢＰ発光強度は、ＤＢＰ−ＵｉＯについて大いに（２５０倍だけ）低下し、寿命はＨ２ＤＢＰの１０．９ｎｓから、ＤＢＰ−ＵｉＯの０．２６ｎｓへと低減した。
ＤＢＰ−ＵｉＯのＰＤＴ有効性を、抵抗性頭頸部癌で試験した。頭頸部癌とは、頭部または頸部の領域に生じる生物学的に類似した癌の群（鼻腔洞、唇、口、唾液腺、喉、及び喉頭を含むが、これらに限定されない）を指す。頭頸部癌は表在的に生じるため、ＰＤＴが実行可能な治療モダリティとなる。
シスプラチン及び伝統的な放射線療法に対して抵抗性であるヒト頭頸部癌細胞ＳＱ２０Ｂ上に、インビトロＰＤＴを実行した。ＳＱ２０Ｂ癌細胞をＤＢＰ−ＵｉＯ（３０μｇ／ｍＬ）とともに４時間または１２時間インキュベートすることによって、ＤＢＰ−ＵｉＯの腫瘍細胞取り込みをまず評価した。細胞中のＨｆ濃度をＩＣＰ−ＭＳによって決定した。４時間または１２時間のインキュベーション後、細胞間に有意な差は観察されず、これは癌細胞によるＤＢＰ−ＵｉＯの急速な内部移行を示した。
ＤＢＰ−ＵｉＯのＰＤＴ有効性を更に確認するために、ＳＱ２０Ｂ癌細胞を、様々な濃度（配位子濃度に基づいて、５、１０、２０、５０、及び１００μＭ）のＨ２ＤＢＰまたはＤＢＰ−ＵｉＯで治療し、細胞にＬＥＤ光（６４０ｎｍ、１００ｍＷ／ｃｍ２）を１５分間（総光線量９０Ｊ／ｃｍ２）または３０分間（総光線量１８０Ｊ／ｃｍ２）それぞれ照射した。５μＭの光増感剤用量及び１５分の照射ですら、ＤＢＰ−ＵｉＯ治療群において有意なＰＤＴ有効性が観察された。Ｈ２ＤＢＰ治療群は、３０分間の光照射での２０μＭの用量のみで、中等度のＰＤＴ有効性を示すが、暗所対照群またはブランク対照群において、細胞傷害性は観察されなかった。ＢＣＰ−ＵｉＯのインビトロＰＤＴ有効性は、他の小分子ＰＤＴ剤のインビトロＰＤＴ有効性よりも優れており、例えば、ＰＨＯＴＯＦＲＩＮ（登録商標）は、１００Ｊ／ｃｍ２の光線量での８．５μＭ用量で、ＨＴ２９結腸癌細胞に対して中程度のＰＤＴ有効性を示す。
ＳＱ２０Ｂ皮下異種移植マウスモデルに対するインビボ実験を実行した。マウスを、ＰＢＳ対照、ＤＢＰ−ＵｉＯ（３．５ｍｇのＤＢＰ／ｋｇ）、またはＨ２ＤＢＰ（３．５ｍｇ／ｋｇ）で腫瘍内注射によって治療した。注射の１２時間後、各マウスの腫瘍部位に光（１８０Ｊ／ｃｍ２）を３０分間照射した。比較のために、ＰＨＯＴＯＦＲＩＮ（登録商標）を、典型的には１０ｍｇ／ｋｇの腹腔内注射によって担腫瘍マウスに投与し、１３５Ｊ／ｃｍ２で光照射する。ＤＢＰ−ＵｉＯで治療したマウスの腫瘍は、ＤＢＰ−ＵｉＯ投与及びＰＤＴの１日後に収縮し始めた。ＤＢＰ−ＵｉＯ群の４つの腫瘍中、２つの腫瘍は、単回ＤＢＰ−ＵｉＯ投与及び単回ＰＤＴによって完全に根絶された一方で、他方の２つの腫瘍のサイズは、約１５０ｍｍ３から約３ｍｍ３へと低下した。Ｈ２ＤＢＰで治療したマウスの腫瘍増殖は、ＰＤＴ後にわずかに抑制されたが、５日後に加速し、終了時点では対照群との差は呈さなかった。局所投与後、ＤＢＰ−ＵｉＯは、腫瘍細胞によって効率的に内部移行され、照射時に細胞傷害性を誘起することができた一方で、遊離配位子は、照射前に腫瘍部位から排除された可能性がある。全てのマウスへのＰＤＴ治療後、皮膚／組織損傷は観察されなかった。腫瘍薄片の組織学は、ＤＢＰ−ＵｉＯ治療群の腫瘍中のマクロファージ浸潤を示し、腫瘍細胞の有意な画分はアポトーシス／ネクローシスを受けたことを示した
実施例３
ＤＰＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦ
３．１．ＤＰＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦの合成
１０，２０−ジフェニル−５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン（Ｈ２ＤＰＤＢＰ）の合成を示す模式図を、図９に示す。より具体的には、ベンズアルデヒド（０．６５ｍＬ、６．４ｍｍｏｌ）及びジピリルメタン（０．９４ｇ、６．４ｍｍｏｌ）を、丸底フラスコ中、６００ｍＬの無水ＤＣＭ中に溶解させた。１５分間窒素脱気した後、ＴＦＡ（０．２７ｍＬ、３．５ｍｍｏｌ）をシリンジを介して滴加した。この混合物を室温で４時間撹拌した。その後、この反応物に、２．４０ｇの２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノ−１，４−ベンゾキノン（ＤＤＱ、１０．６ｍｍｏｌ）を添加し、混合物を更に１時間反応させてから、１ｍＬのトリエチルアミンを添加して、反応混合物を中和させた。回転蒸発器によって溶媒を除去し、（１：１ｖｏｌ／ｖｏｌのヘキサン／ＤＣＭを溶出剤として）カラムクロマトグラフィーによって、ジフェニルポルフィリン生成物を精製した。収率は、３６％（５３４ｍｇ、１．１５ｍｍｏｌ）である。１Ｈ−ＮＭＲ（クロロホルム−Ｄ）：１０．３４（ｓ，２Ｈ）、９．４２（ｄ，４Ｈ）、９．１１（ｄ，４Ｈ）、８．３０（ｄｄ，４Ｈ）、７．８３（ｍ，６Ｈ）、−３．０９（ｓ，２Ｈ）。
ジフェニルポルフィリン（１６５ｍＬのクロロホルム中３４２ｍｇ、０．７４ｍｍｏｌ）のクロロホルム溶液を、氷浴上で冷却した。その後、ピリジン（７２５μＬ、９ｍｍｏｌ）及びＮ−ブロモスクシンイミド（ＮＢＳ、２８４ｍｇ、１．６１ｍｍｏｌ）を連続して添加した。この反応物を氷上で撹拌し、薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）によって監視した。３５分間撹拌した後、１７ｍＬのアセトンを添加して、反応を停止させた。回転蒸発器上で溶媒を蒸発させ、その後、真空を適用して、残渣ピリジンを除去した。この生成物を、ヘキサン／ＤＣＭ（１：１ｖｏｌ／ｖｏｌ）を溶出剤として、カラムクロマトグラフィーによって精製した。収率は、５８％（２６６ｍｇ、０．４３ｍｍｏｌ）である。１Ｈ−ＮＭＲ（クロロホルム−Ｄ）：９．６３（ｄ，４Ｈ）、８．８６（ｄ，４Ｈ）、８．１８（ｄｄ，４Ｈ）、７．８０（ｍ，６Ｈ）、−２．７１（ｓ，２Ｈ）。
２５０ｍＬの丸底フラスコに、５，１５−ジブロモ−１０，２０−ジフェニルポルフィリン（２６５ｍｇ、０．４３ｍｍｏｌ）、４−（メトキシカルボニル）−フェニルボロン酸（１８７ｍｇ、１．０４ｍｍｏｌ）及びリン酸カリウム（三塩基、３．６５ｇ、１７．２ｍｍｏｌ）を添加した。この混合物を、窒素保護下、５０ｍＬのＴＨＦ中に溶解させた。その後、テトラキス（トリフェニルホスフィン）−パラジウム（０）（１０３ｍｇ、０．０９ｍｍｏｌ）を添加し、混合物を加熱して、２４時間の反応で還流させた。回転蒸発によって元の溶媒量を低減した後、この１０、２０−ジフェニル−５，１５−ジ（ｐ−メチル−ベンゾアート）ポルフィリン（Ｍｅ２ＤＰＤＢＰ）生成物をＤＣＭ／水によって抽出した。カラムクロマトグラフィーを用いて、クロロホルムを溶出剤として、生成物を精製した。収率は、８２％（２５５ｍｇ、０．３５ｍｍｏｌ）である。１Ｈ−ＮＭＲ（クロロホルム−Ｄ）：８．８９（ｄ，８Ｈ）、８．４９（ｄ，４Ｈ）、８．３５（ｄ，４Ｈ）、８．２６（ｄ，４Ｈ）、７．８０（ｍ，６Ｈ）、４．１５（ｍ，６Ｈ）、−２．７３（ｓ，２Ｈ）。
丸底フラスコ中、ＴＨＦ／メタノール（１：１ｖｏｌ／ｖｏｌ、３４ｍＬ）の混合物溶媒中にＭｅ２ＤＰＤＢＰ（１３９ｍｇ、０．１９ｍｍｏｌ）を溶解させた。この溶液に、６ｍＬの３Ｍ水酸化カリウム水溶液を添加した。この混合物を加熱して、窒素保護中で一晩還流させた。溶媒のほとんど蒸発させた後、１０ｍＬの水を添加し、ＴＦＡでｐＨを酸性（ｐＨ＝３）に調節した。遠心分離によってＨ２ＤＰＤＢＰ固体を回収し、水で洗浄した。１Ｈ−ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−Ｄ６）：１３．３２（ｓ，２Ｈ）、８．８５（ｓ，８Ｈ）、８．３７（ｄｄ，８Ｈ）、８．２３（ｄ，４Ｈ）、７．８５（ｄ，６Ｈ）、−２．９４（ｓ，２Ｈ）。
３．２．ＤＰＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦの合成及び特性評価
ＤＰＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦを、ＤＢＰ−ＵｉＯの方法に類似した方法で合成した。２０ｍＬのガラスバイアルに、４ｍＬのＨｆＣｌ４溶液（ＤＭＦ中１ｍｇ／ｍＬ、０．０１２ｍｍｏｌ）、１ｍＬのＨ２ＤＢＰ溶液（ＤＭＦ中１．７２ｍｇ／ｍＬ、０．００３ｍｍｏｌ）、３ｍＬのＨ２ＤＰＤＢＰ溶液（ＤＭＦ中２．２ｍｇ／ｍＬ、０．００９ｍｍｏｌ）、及び０．３６ｍＬの酢酸（６．３ｍｍｏｌ）を添加した。この反応混合物を、９０℃の炉内で３日間維持した。遠心分離によって暗紫色の粉末を回収し、ＤＭＦ、トリエチルアミン／エタノール（１：２０ｖｏｌ／ｖｏｌ）、及びエタノールで洗浄した。
ＤＰＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦは、ＰＸＲＤによって示されるわずかに歪んだＵｉＯ構造を呈し、これは、追加のピーク（２Θ＝３°）を除いてＺｎ−ＤＰＤＢＰ−ＵｉＯ ＭＯＦのパターンに類似するパターンを示す。ＴＥＭは、ＤＰＤＢＰ−ＵｉＯの形態が、ＤＢＰ−ＵｉＯの形態に類似することを示す。ＤＬＳは、ＤＰＤＢＰ−ＵｉＯの平均直径が８１．２ｎｍであることを示す。
実施例４
ＤＨＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦ
４．１．ＤＨＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦの合成
１０，２０−ジ（ｍ−ヒドロキシフェニル）−５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン（Ｈ２ＤＨＤＢＰ）の合成を示す模式図を、図１０に提供する。より具体的には、ジピリルメタン（６３５ｍｇ、４．３４ｍｍｏｌ）及びｍ−アニスアルデヒド（０．５３ｍＬ、４．３４ｍｍｏｌ）を、丸底フラスコ中、４３０ｍＬの無水ジクロロメタン中に溶解させた。１５分間窒素脱気した後、ＴＦＡ（０．２０ｍＬ、２．６ｍｍｏｌ）をシリンジを介して滴加した。この混合物を室温で４時間撹拌した。その後、この反応物に、１．４７ｇの２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノ−１，４−ベンゾキノン（ＤＤＱ、６．５ｍｍｏｌ）を添加し、混合物を更に１時間反応させてから、１ｍＬのトリエチルアミンを添加して、反応混合物を中和させた。回転蒸発器によって溶媒を除去し、（１：１ｖｏｌ／ｖｏｌのヘキサン／ＤＣＭを溶出剤として）カラムクロマトグラフィーによって、５，１５−ジ（ｍ−メトキシフェニル）ポルフィリン生成物を精製した。収率は、２８％（３１１ｍｇ、０．６０ｍｍｏｌ）である。１Ｈ−ＮＭＲ（クロロホルム−Ｄ）：１０．３４（ｓ，２Ｈ）、９．４１（ｄ，４Ｈ）、９．１５（ｄ，４Ｈ）、７．８８（ｍ，４Ｈ）、７．７２（ｔ，２Ｈ）、７．３８（ｄｄ，２Ｈ）、４．０５（ｓ，６Ｈ）、−３．１２（ｓ，２Ｈ）。
ジ（ｍ−メトキシフェニル）ポルフィリンのクロロホルム溶液（１５０ｍＬのクロロホルム中３１１ｍｇ、０．６０ｍｍｏｌ）を、氷浴上で冷却した。その後、ピリジン（６９０μＬ、８．６ｍｍｏｌ）及びＮＢＳ（２６８ｍｇ、１．５２ｍｍｏｌ）を連続して添加した。この反応物を氷上で撹拌し、ＴＬＣによって監視した。４５分間撹拌した後、１５ｍＬのアセトンを添加して、反応を停止させた。回転蒸発器上で溶媒を蒸発させ、その後、真空を適用して、残渣ピリジンを除去した。この生成物を、ヘキサン／ＤＣＭ（１：１ｖｏｌ／ｖｏｌ）を溶出剤として、カラムクロマトグラフィーによって精製した。収率は、９２％（３７４ｍｇ、０．５５ｍｍｏｌ）である。１Ｈ−ＮＭＲ（クロロホルム−Ｄ）：９．５９（ｄ，４Ｈ）、８．８７（ｄ，４Ｈ）、７．７４（ｄ，２Ｈ）、７．７０（ｓ，２Ｈ）、７．６５（ｔ，２Ｈ）、７．３４（ｄｄ，２Ｈ）、３．９９（ｓ，６Ｈ）。
２５０ｍＬの丸底フラスコに、５，１５−ジブロモ−１０，２０−ジ（ｍ−メトキシフェニル）−ポルフィリン（３７４ｍｇ、０．５５ｍｍｏｌ）、４−（メトキシカルボニル）−フェニルボロン酸（２１５ｍｇ、１．１９ｍｍｏｌ）、及びリン酸カリウム（三塩基、４．７０ｇ、２２ｍｍｏｌ）を添加した。この混合物を、窒素保護下、５０ｍＬの無水ＴＨＦ中に溶解させた。テトラキス（トリフェニルホスフィン）−パラジウム（０）（１３３ｍｇ、０．１２ｍｍｏｌ）を添加し、混合物を加熱して、２４時間の反応で還流させた。回転蒸発によって元の溶媒量を低減した後、この生成物をＤＣＭ／水によって抽出した。カラムクロマトグラフィーを用いて、クロロホルムを溶出剤として、生成物を精製した。収率は、７６％（３３１ｍｇ、０．４２ｍｍｏｌ）である。１Ｈ−ＮＭＲ（クロロホルム−Ｄ）：８．８９（ｄ，４Ｈ）、８．７７（ｄ，４Ｈ）、８．４２（ｄ，４Ｈ）、８．２８（ｄ，４Ｈ）、７．７８（ｄ，２Ｈ）、７．７５（ｓ，２Ｈ）、７．６３（ｔ，２Ｈ）、７．３２（ｄｄ，２Ｈ）、４．０９（ｓ，６Ｈ）、３．９７（ｓ，６Ｈ）、−２．８３（ｓ，２Ｈ）。
丸底フラスコ中、２０ｍＬの無水ＤＣＭ中に５，１５−ジ（メチル−ベンゾアート）−１０、２０−ジ（ｍ−メトキシフェニル）ポルフィリン（３３１ｍｇ、０．４２ｍｍｏｌ）を溶解させた。この溶液を、ドライアス／アセトン浴上で冷却してから、臭化ボロン（０．４５ｍＬ、４．７ｍｍｏｌ）を滴加した。この混合物を室温に戻し、一晩撹拌した。その後、この反応溶液を１００ｍＬの氷水に注ぎ、濾過した。Ｈ２ＤＨＤＢＰ生成物を、洗浄液の色がわずかな紫色に変化するまで、重炭酸ナトリウム溶液で洗浄し、その後、水で洗浄した。１Ｈ−ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−Ｄ６）：９．９７（ｓ，２Ｈ）、８．８６（ｄ，８Ｈ）、８．２８（ｄ，４Ｈ）、８．１３（ｄ，４Ｈ）、７．６０（ｍ，６Ｈ）、７．２３（ｄ，２Ｈ）、−２．９５（ｓ，２Ｈ）。
４．２．ＤＨＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦの合成及び特性評価
ＤＰＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦを、ＤＢＰ−ＵｉＯの方法に類似した方法で合成した。２０ｍＬのガラスバイアルに、３ｍＬのＨｆＣｌ４溶液（ＤＭＦ中２ｍｇ／ｍＬ、０．０１９ｍｍｏｌ）、１ｍＬのＨ２ＤＢＰ溶液（ＤＭＦ中１．８ｍｇ／ｍＬ、０．００３ｍｍｏｌ）、２ｍＬのＨ２ＤＨＤＢＰ溶液（ＤＭＦ中２．３ｍｇ／ｍＬ、０．００６ｍｍｏｌ）、及び０．２７ｍＬの酢酸（４．７ｍｍｏｌ）を添加した。この反応混合物を、９０℃の炉内で３日間維持した。遠心分離によって暗紫色の粉末を回収し、ＤＭＦ、トリエチルアミン／エタノール（１：２０ｖｏｌ／ｖｏｌ）、及びエタノールで洗浄した。ＴＥＭは、ＤＨＤＢＰ−ＵｉＯの形態が、ＤＢＰ−ＵｉＯ及びＤＰＤＢＰ−ＵｉＯの形態に類似することを示す。ＤＬＳは、ＤＨＤＢＰ−ＵｉＯの平均直径が６６．３ｎｍであることを示す。
実施例５
クロリン系ＮＭＯＦ及び結腸癌の光線力学療法における使用
トルエンスルホニルヒドラジドによる５，１５−ジ（ｐ−メチルベンゾアート）ポルフィリン（Ｍｅ２ＤＢＰ）の部分還元は、２６％の収率で５，１５−ジ（ｐ−メチルベンゾアート）クロリン（Ｍｅ２ＤＢＣ）をもたらした。図１を参照されたい。Ｍｅ２ＤＢＣの塩基触媒加水分解は、８８％の収率で５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）クロリン（Ｈ２ＤＢＣ）をもたらした。Ｍｅ２ＤＢＣ及びＨ２ＤＢＣを、ＮＭＲ及び質量分析によって特性評価した。ＤＭＦ中でのＨｆＣｌ４とＨ２ＤＢＣとの間の溶媒熱反応は、暗紫色のＤＢＣ−ＵｉＯの粉末生成物をもたらし、これを、大量のＤＭＦ、エタノール中１％のトリエチルアミン（ＮＥｔ３）（ｖ／ｖ）及びエタノールで連続的に洗浄し、ストック懸濁液としてエタノール中に貯蔵した。
図２Ａ〜２Ｄに示すように、粉末Ｘ線回折（ＰＸＲＤ）は、ＤＢＣ−ＵｉＯが、ＤＢＣ配位子とＤＢＰ配位子との間の幾何的類似性のために、ＤＢＰ−ＵｉＯと同一のＵｉＯ型構造を取ることを示した。ＤＢＣ−ＵｉＯ中のＨｆ６（μ３−Ｏ）４（μ３−ＯＨ）４二次構成単位（ＳＢＵ）は、ＤＢＣ配位子によって接続されて、Ｈｆ６（μ３−Ｏ）４（μ３−ＯＨ）４（ＤＢＣ）６のＵｉＯ構造体をもたらす。Ｈｆ含有量を、誘導結合型プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）によって２４．０％（計算値２３．８％）であると決定した一方で、熱重量分析において６４％（計算値７２％）のＤＢＣ重量損失が観察された。
ＤＢＣ−ＵｉＯの透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）は、ＤＢＰ−ＵｉＯのナノプレート形態に類似したナノプレート形態を明らかにする。プレート直径は１００〜２００ｎｍである一方で、厚さは、ＴＥＭ格子に対して垂直に位置する粒子の直接観察によって、３．３ｎｍから７．５ｎｍまで変動する。注目すべきことに、ＵｉＯ構造の隣接する（１１１）充填層（ｄ１１１）間の距離の計算値は、２．２ｎｍであるため、超薄プレートは、２〜４組の（１１１）充填層のみからなる。そのようなプレートは、約１０ｎｍの厚さのＤＢＰ−ＵｉＯよりも更に薄く、ＰＤＴ中のＲＯＳ拡散を更に促進する。ＤＢＣ−ＵｉＯの動的光散乱（ＤＬＳ）測定は、０．１７の多分散指数及びリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）中での−１０．２ｍＶのζ電位とともに、１２８．５ｎｍの平均直径を示した。
ＵＶ可視吸収分光法は、クロリン系ＰＳの光物理的特性を確認した。図２Ａ〜２Ｄを参照されたい。Ｈ２ＤＢＣは、λｍａｘ＝４０８ｎｍ、ならびに５０４、５３４、５９１、及び６４３ｎｍでの４つのＱ帯で、分割したソーレー帯を有する。ＤＢＣ−ＵｉＯは、Ｈ２ＤＢＣと比較して、全てのＱ帯についてわずかな赤方偏移を示し、ピークは、５０８、５４５、５９２、及び６４６ｎｍである。したがって、ＤＢＣ−ＵｉＯの最低エネルギーＱ帯は、１３ｎｍだけＤＢＰ−ＵｉＯから赤方偏移しており、ε値は、２４６００Ｍ−１・ｃｍ−１である。Ｈ２ＤＢＣは、最低エネルギーＱ帯について、２１８００Ｍ−１・ｃｍ−１のε値を有する。
Ｈ２ＤＢＣは、約６４１ｎｍで蛍光ピークを呈した。図２Ａ〜２Ｄを参照されたい。しかしながら、ＤＢＣ−ＵｉＯ蛍光は、カルボキシレート基を介した、ＤＢＣ配位子のＨｆ４＋イオンへの配位時の亢進された系間交差のため、Ｈ２ＤＢＣよりも約２００倍弱かった。これと一貫して、ＤＢＣ−ＵｉＯは、時間相関単一光子計数によって、Ｈ２ＤＢＣ（８．１５ｎｓ）と比較して、わずかに短い７．８８ｎｓの蛍光寿命を有する。表３を参照されたい。
Figure 2017532340
一重項酸素センサーグリーン（ＳＯＳＧ）を用いて、Ｈ２ＤＢＣ及びＤＢＣ−ＵｉＯの１Ｏ２発生効率を決定した。ＳＯＳＧは、発生させた１Ｏ２と反応して、緑色の蛍光（λｅｍ＝５２５ｎｍ）をもたらし、これを蛍光光度計によって定量化した。比較のために、Ｈ２ＤＢＰ、ＤＢＰ−ＵｉＯ、及びプロトポルフィリンＩＸ（ＰｐＩＸ）の１Ｏ２発生効率も決定した。照射時間に対してプロットした蛍光を、指数関数（等式１）：
Figure 2017532340
 によって適合し、これは、疑似一次１Ｏ２発生プロセスを示した。図２Ａ〜２Ｄを参照されたい。等式１中、ＩＦは、蛍光強度であり、ｔは、照射時間である一方で、Ａ及びｋは、適合パラメータである。表４を参照されたい。総１Ｏ２発生収率を、ＰｐＩＸの総１Ｏ２発生収率に基づいて正規化して、全体的光増感効率を比較した。ＤＢＣ−ＵｉＯは、１Ｏ２を発生させる上でＤＢＰ−ＵｉＯよりも約３倍効率的である。
Figure 2017532340
生物学的培地におけるＤＢＣ−ＵｉＯの安定性を、ＲＰＭＩ１６４０細胞培養培地中でＮＭＯＦを１２時間培養することによって確認した。ＮＭＯＦの形態は、ＴＥＭによって変化しなかった一方で、それらの高速フーリエ変換パターンとともに、高解像度のＴＥＭ画像は、ＮＭＯＦ結晶化度の保持を示す。ＤＢＣ−ＵｉＯのＰＸＲＤパターンは、ＲＰＭＩ１６４０細胞培地中でのインキュベーション後に変化せず、生理学的環境におけるＤＢＣ−ＵｉＯの構造的安定性を更にもたらした。
ＤＢＣ−ＵｉＯは、６４％のＰＳ充填ですら自己消光を避ける結晶性及び安定した構造、１Ｏ２発生効率を増加させる亢進された系間交差、ならびに１Ｏ２拡散を促進する多孔性構造体及びナノプレート形態、ならびに好ましい光物理的特性を有する。ＤＢＣ−ＵｉＯは、マウス及びヒト結腸直腸癌に対して有効である。診療所において、ＰＤＴを使用して、内視鏡を通して光を送達することによって結腸癌を治療する。一次性結腸腫瘍のＰＤＴ治療は、転移性腫瘍に対する免疫原性応答を誘発し得ることもまた既知である。
ＣＴ２６細胞を、５０μＭのＨｆ濃度のＤＢＰ−ＵｉＯまたはＤＢＣ−ＵｉＯとともに４時間インキュベートすることによって、ＮＭＯＦの腫瘍細胞取り込みを評価した。ＣＴ２６細胞中のＨｆ含有量を、ＩＣＰ−ＭＳによって、ＤＢＰ−ＵｉＯ及びＤＢＣ−ＵｉＯについてそれぞれ（３．４４±０．１３）及び（２．３５±０．０８）ｎｍｏｌ／１０５個の細胞であると決定した。結腸癌細胞に対するＤＢＣ−ＵｉＯのインビトロＰＤＴ有効性を調査し、ＤＢＰ−ＵｉＯ及びそれらの対応する遊離配位子と比較した。ＮＭＯＦまたは遊離配位子を、様々な濃度のＣＴ２６細胞またはＨＴ２９細胞とともにインキュベートし、この細胞を、９０Ｊ／ｃｍ２（０．１Ｗ／ｃｍ２及び１５分間。ＤＢＰ−ＵｉＯ及びＨ２ＤＢＰ：６４０ｎｍ、ＤＢＣ−ＵｉＯ及びＨ２ＤＢＰ：６５０ｎｍ）の総光線量のＬＥＤ光で照射した。ＤＢＣ−ＵｉＯは、低いＮＭＯＦ及び光線量で両方の癌細胞株を効果的に死滅させることにより、ＤＢＰ−ＵｉＯよりも優れていた。図３を参照されたい。遊離配位子治療群もまた中等度のＰＤＴ有効性を示したが、暗所対照群またはＰＢＳ対照群において、細胞傷害性は観察されなかった。照射を行ったＣＴ２６細胞中のＤＢＣ−ＵｉＯ、Ｈ２ＤＢＣ、ＤＢＰ−ＵｉＯ、及びＨ２ＤＢＰのＩＣ５０計算値はそれぞれ、５．１±０．２、８．５±０．１、１０．４±０．５、及び２０．０±３．１μＭであった。照射を行ったＨＴ２９細胞中のＤＢＣ−ＵｉＯ、Ｈ２ＤＢＣ、ＤＢＰ−ＵｉＯ、及びＨ２ＤＢＰのＩＣ５０計算値はそれぞれ、６．０±１．５、７．５±２．３、１３．１±２．２、及び１７．０±４．０μＭであった。
アポトーシス及び免疫原性細胞死（ＩＣＤ）の両方が、優れたインビトロＰＤＴ有効性に寄与する。ＣＴ２６細胞を、５μＭのＤＢＣ−ＵｉＯまたはＨ２ＤＢＣとともにインキュベートし、その後、０．１Ｗ／ｃｍ２で１５分間（９０Ｊ／ｃｍ２）光照射した。ＰＤＴ治療によって誘導されたアポトーシスを、フローサイトメトリーによって、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４８８ Ａｎｎｅｘｉｎ Ｖ／死細胞アポトーシスキットで決定した。暗所において、ＤＢＣ−ＵｉＯまたはＨ２ＤＢＣで治療した細胞について、アポトーシスまたはネクローシスは観察されなかった一方で、ＤＢＣ−ＵｉＯまたはＨ２ＤＢＣで治療した場合、光照射時に有意な量の細胞がアポトーシスを受けた。カルレティキュリン（ＣＲＴ）は、ＩＣＤを受ける細胞の表面上に曝露される特徴的なバイオマーカーである。フローサイトメトリー及び免疫蛍光法によってＣＲＴ発現を決定して、ＤＢＣ−ＵｉＯ誘起ＰＤＴによって誘起されるＩＣＤを評価する。ＣＴ２６細胞を、５μＭのＤＢＣ−ＵｉＯまたはＨ２ＤＢＣで治療し、その後、０．１Ｗ／ｃｍ２で１５分間（９０Ｊ／ｃｍ２）光照射した。フローサイトメトリー分析のために、細胞を回収し、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４８８−ＣＲＴ抗体及びヨウ化プロピジウム（ＰＩ）で染色した。ＰＩ陰性細胞上、染色した細胞の蛍光強度にゲートをかけた。免疫染色分析のために、細胞をＡｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４８８−ＣＲＴ共役抗体及びＤＡＰＩ核染色で染色し、共焦点レーザー走査顕微鏡（ＣＬＳＭ）を使用して観察した。光照射なしでＤＢＣ−ＵｉＯもしくはＨ２ＤＢＣで治療した細胞、または光照射ありでＰＢＳで治療した細胞は、表面ＣＲＴ発現は示さなかった一方で、照射時、細胞の表面上には有意な量のＣＲＴが検出された。この結果は、ＩＣＤが、ＤＢＣ−ＵｉＯ及びＨ２ＤＢＣのＰＤＴによって誘導される細胞傷害性に関与することを示す。
ＣＴ２６及びＨＴ２９の皮下側腹部腫瘍マウスモデルに、インビボ抗癌有効性実験を実行した。マウスに、（１）ＰＢＳ対照、（２）ＤＢＣ−ＵｉＯ、（３）ＤＢＰ−ＵｉＯ、（４）Ｈ２ＤＢＣ、または（５）１ｍｇ／ｋｇの配位子用量のＨ２ＤＢＰ、もしくは（６）３．５ｍｇ／ｋｇの配位子用量のＤＢＣ−ＵｉＯを腫瘍内注射した。注射の１２時間後、（１）〜（５）群の各マウスの腫瘍部位に光（０．１Ｗ／ｃｍ２）を１５分間（９０Ｊ／ｃｍ２）照射し、（６）郡のマウスは、光照射（０．１Ｗ／ｃｍ２）を３０分間（１８０Ｊ／ｃｍ２）受けた。ＣＴ２６モデルの（１）〜（５）群については、マウスを、最初の治療の４日後に再度治療した一方で、ＨＴ２９モデルの（１）〜（５）群については、マウスを、合計４回の治療となるように４日毎に治療した。図４に描写するように、ＤＢＣ−ＵｉＯ（１ｍｇ／ｋｇのＤＢＣ用量）で治療したマウスの腫瘍増殖は、両方のモデルにおいて効果的に阻害された。ＤＢＰ−ＵｉＯ及び２つのＰＳ配位子は、低いＰＳ及び光線量のため、いずれのモデルにおいても腫瘍増殖を抑制することができなかった。より高い用量のＤＢＣ−ＵｉＯ及び光照射は、単回治療したＨＴ２９において、及び２回治療したＣＴ２６において、有効な腫瘍後退をもたらした。終了時点でのＤＢＣ−ＵｉＯで治療した腫瘍の重要及びサイズもまた、他の群よりも有意に小さかった。凍結腫瘍薄片の組織学は、ＤＢＣ−ＵｉＯ治療のみが、腫瘍のアポトーシス／ネクローシスを引き起こしたが、ＤＢＰ−ＵｉＯまたは２つのＰＳ配位子では引き起こさなかったことを更に確認した。
実施例６
Ｘ線シンチレーションのためのＭＯＦ
直鎖ジカルボキシレート配位子及びＭ６（μ３−Ｏ）４（μ３−ＯＨ）４（カルボキシレート）１２ＳＢＵ（Ｍ＝ＨｆまたはＺｒ）から構築されるＵｉＯ構造体（Ｈｆ−ＭＯＦ及びＺｒ−ＭＯＦ）が、それらの高い化学的安定性及び構造的予測性のため、本開示の主題に従って使用するために好適であり得る。この９，１０−アンタセニルビス（安息香酸）（Ｈ２Ｌ）を、Ｈａｕｐｔｖｏｇｅｌら（Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．２０１１，５０，８３６７）の手順に従って、高収率で調製した。ＤＭＦ中、Ｈ２ＬをＨｆＣｌ４またはＺｒＣｌ４で、１００℃で２日間処理することによって、Ｈｆ−ＭＯＦ及びＺｒ−ＭＯＦを合成した。結果として得られる白色の結晶性固体を、大量のＤＭＦ、メタノール、及び水で洗浄した。これら２つのＭＯＦの結晶構造を、Ｌと同一の長さのアミノ−テルフェニルジカルボキシレート配位子から構築されるＵｉＯ ＭＯＦからシミュレーションされるパターンに対する、それらのＰＸＲＤパターンの類似性によって、明らかにした。図５Ａ及び５Ｂを参照されたい。両方のＭＯＦは、Ｍ６（μ３−Ｏ）４（μ３−ＯＨ）４（カルボキシレート）１２ＳＢＵを直線状Ｌリンカーと接続することによって、ｆｃｕ形態のＵｉＯ構造体構造を取る。図５Ａ及び５Ｂを参照されたい。全てのＳＢＵ中、Ｍ４＋を八面体の６つの頂点上に置いた。八面体の面を、μ３−Ｏ２−またはμ３−ＯＨ−によって交互に架橋させた。八面体の端を、カルボキシレート基によって架橋させ、各酸素が１つのＭ４＋に配位し、各Ｍ４＋イオンについて８個の配位環境が完了するようにした。図６Ａ〜６Ｅを参照されたい。Ｌ配位子の立体容積のため、ＰＸＲＤパターンの体系的不在に基づいて、非相互透過構造が得られた。開いた構造体は、ＰＬＡＴＯＮによって計算される６０．５％の空隙空間、及び１．２ｎｍの端長を有する三角形の開いたチャネルを持つ。全てのＳＢＵについて、０．８ｎｍの直径を有する１つの八面体空洞、及び０．６ｎｍの直径を有する２つの四面体空洞が存在する。図６Ａ〜６Ｅを参照されたい。Ｈｆ−ＭＯＦ及びＺｒ−ＭＯＦのＴＥＭ及びＳＥＭ画像は、寸法約１μｍの八面体微結晶を示した。ＭＯＦに対する窒素吸着測定は、Ｈｆ−ＭＯＦ及びＺｒ−ＭＯＦについてそれぞれ、２１８７ｍ２／ｇ及び２７７６ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を示した。両方のＭＯＦの細孔径分布関数は、約０．６ｎｍ、０．８ｎｍ、及び１．２ｎｍで極大を示し、結晶構造モデルから導出される空洞及びチャネルサイズと一貫した。
水中、ＤＭＦ中、及びＴＨＦ中のＨｆ−ＭＯＦの懸濁液（０．０４ｍＭのＬ配位子）の蛍光スペクトルを、３６８．８ｎｍの励起波長で取得した。一般的な溶媒効果によって予測される通り、発光スペクトルの極大は、溶媒の極性が増加する（ＴＨＦ中４３０ｎｍ、ＤＭＦ中４３５ｎｍ、及び水中４６９ｎｍ）につれて、より長い波長へと偏移する。そのような観察は、溶媒分子に対するＭＯＦ中のアントラセン部位の到達性を支持する。より極性の溶媒中のＭＯＦの励起スペクトルもまた、分子電子配位及び振動性配位に対する溶媒浴様式のより強度の結合ために、より明確化されていない振動性微細構造を呈する。水中及びＤＭＦ中のＺｒ−ＭＯＦの懸濁液（０．０４ｍＭのＬ配位子）は、Ｈｆ−ＭＯＦと類似した発光スペクトルを示した。対照的に、非水溶性であるＨ２Ｌ粒子は、溶媒分子が配位子粒子の内部に到達できないために、溶媒に対する中等度の発光の依存性を示すにすぎなかった。水中のＨｆ−ＭＯＦ、Ｚｒ−ＭＯＦ、及びＨ２Ｌ懸濁液の蛍光寿命もまた、調査した。懸濁試料の全ては双指数関数的な蛍光減衰を示し、試料の重み付き寿命を適合に基づいて計算した。Ｈｆ−ＭＯＦ及びＺｒ−ＭＯＦは、Ｈ２Ｌ粒子（２．０ｎｓ）よりも有意に長い寿命（それぞれ、６．１９ｎｓ及び５．９６ｎｓ）を持つ。いかなる１つの理論にも拘束されるものではないが、この差は、励起状態の寿命に対する溶媒効果と、高密度に充填されたＨ２Ｌ粒子中の励起子移動との組み合わせから生じると考えられる。移動励起状態は移動し、Ｈ２Ｌ粒子中の欠損部位で捕捉され、消光され得る一方で、ＭＯＦ中のアントラセン部分の部位単離は、励起状態の移動性を低減し、励起状態の寿命の亢進をもたらす。これと一貫して、Ｈ２ＬのＤＭＦ溶液は、Ｈｆ−ＭＯＦ（４．０６ｎｓ）及びＺｒ−ＭＯＦ（３．９２ｎｓ）のＤＭＦ懸濁液の励起状態の寿命よりも長い励起状態の寿命（５．３４ｎｓ）を呈する。先行研究は、構造中のアントラセンの自由回転が、そのルミネセンス信号を低減し得ることを示した。
ＭＯＦ構造中の重金属クラスタは、それらの高Ｚ数のために、有効なＸ線アンテナとしての役割を果たす。Ｈｆ４＋イオン及びＺｒ４＋イオンの外殻電子は、Ｘ線吸収時、光電効果により高速電子として駆出される。その後、発生した光電子は、構造体中で非弾性散乱を経て、それらのエネルギーをＬ配位子へと輸送することで励起状態にさせ、この励起状態が減衰し、検出のための可視光子を放射する。ＭＯＦ粒子（水中２００μＬの懸濁液）のＸ線ルミネセンスを、臨床的表在療法系で試験した。Ｈｆ−ＭＯＦ及びＺｒ−ＭＯＦの両方は、Ｘ線励起時、可視スペクトル内の明るい放射線ルミネセンスを呈する。図６Ａ〜６Ｅを参照されたい。
Ｈｆ−ＭＯＦは、Ｚｒよりも高いＨｆのＸ線散乱断面積（例えば、平均エネルギー減衰係数は、１５〜３０ｋｅＶ範囲において、Ｈｆについて約１１０〜１８ｃｍ２／ｇ、Ｚｒについて２３〜１６ｃｍ２／ｇの範囲である）のために、同一の実験条件下で、Ｚｒ−ＭＯＦよりも高い放射線ルミネセンス信号を呈した。対照実験として、アントラセニル配位子Ｈ２Ｌ自体または金属酸化物（ＨｆＯ２もしくはＺｒＯ２）ナノ粒子のいずれも有意な量の光学信号は生成せず、ＭＯＦ組み立て体中の重金属アンテナ及び有機発光体の両方が果たす相乗的役割を示す。Ｈｆ−ＭＯＦ（１．２ｍＭのＬまたはＨｆ）は、Ｈ２Ｌ単独によって発生される信号の約２４倍である信号を生成した一方で、Ｚｒ−ＭＯＦは、その量の約１１倍の信号を生成した。比較のために、幅広く使用される無機シンチレーターＮａＩ（Ｔｌ）は、アントラセン結晶の光出力の２．３倍の光出力を有する一方で、実用的な有機液体及びプラスチックシンチレーターは全て、アントラセン結晶よりも低い光出力を有する。対照的に、コロイド状金属酸化物（ＨｆＯ２またはＺｒＯ２）と配位子Ｈ２Ｌとの物理的混合物は、Ｈ２Ｌのルミネセンスよりもわずかに高いルミネセンス（ＨｆＯ２＋Ｈ２Ｌについて約１．３倍、及びＺｒＯ２＋Ｈ２Ｌについて約１．２倍）を発生させるにすぎない。ＨｆＯＣｌ２及びＺｒＯＣｌ２溶液、ならびにＭｅ２Ｌ（Ｌ配位子のメチルエステル）での追加の対照実験もまた、実行した。再度、ＭＯＦ試料のルミネセンスと比較して、溶液試料によって無視できるルミネセンスが発生した。
また、エタノール中のＭＯＦ懸濁液の放射線ルミネセンスも、同一の実験条件下、水溶液において得られるルミネセンスと比較して、わずかに低いルミネセンスを伴って測定された。そのような溶媒依存性は、溶媒分子と、発生した高速電子との間の相互作用を示し、この相互作用が、Ｘ線から光子への全体的な変換効率を決定する。溶媒効果を排除するために、いかなる溶媒分子も含まない乾燥ＭＯＦ試料の放射線ルミネセンスを測定した。懸濁液測定に使用した量よりも約１５倍多いＭＯＦを使用して、測定に十分な量の材料を得た。結果として得られるＭＯＦのルミネセンス信号は、水溶性懸濁液から得られる信号よりも、Ｈｆ−ＭＯＦについて約１２００倍強烈であり、Ｚｒ−ＭＯＦについて約２４００倍強烈である。測定の積分時間（または適用量）を１０秒から０．０１秒へと低下させ、検出ゲインを２００から５０へと低減させて、検出器の飽和を避けた。固体試料は、溶媒分子の不在下で遥かに多い（８０〜１６０倍）放射線ルミネセンスを発生させることができ、理論によって拘束されることを望むものではないが、これは、Ｘ線から可視への変換の主要な機構としての二次拘束電子誘起ルミネセンスと一貫する。
更なる体系的研究のために、水溶性懸濁液中、異なる濃度のＨｆ−ＭＯＦ試料及びＺｒ−ＭＯＦ試料を、（３０、５０、及び８０ｋＶの管電位、ならびに７．６、３０、及び８ｍＡの管電流に基づいて、１０秒当たり約０．０２５、０．２５、及び０．０５Ｇｙの送達用量で）１４．８、１６．２、及び２９．８ｋｅＶの有効エネルギーを有するＸ線に暴露した。図７Ａ及び７Ｂに示すように、観察されたＭＯＦの放射線ルミネセンス信号は、３つ全てのＸ線エネルギーについて、ナノ粒子濃度とともに直線的に変動する。線量の増加が、ＭＯＦからの信号の増加をもたらし、より多くのＸ線光子が吸収されると、より多くの可視光子が発生されることもまた確認された。これらのＭＯＦ試料からのＸ線誘起ルミネセンスのスペクトルを、特別注文したシステムで測定した。試料は、４００〜６００ｎｍの間の範囲の放射線ルミネセンスピークを示した。Ｘ線損傷に対する放射線ルミネセンスの光学安定性もまた、調査した。最大３００Ｇｙの累積線量を、Ｚｒ−ＭＯＦ試料及びＨｆ−ＭＯＦ試料に送達し、非常に低線量（約０．２５μＧｙ）のＸ線照射によって、超高線量の送達前後のＸ線ルミネセンスを調査した。Ｘ線誘起ルミネセンスの実質的な低下は、確認されなかった。
実施例７
ＲｕＢｉｐｙＬ−ＵｉＯ ＮＭＯＦ
７．１．［Ｒｕ（ｂｉｐｙ）２（ｂｐｙ−ｄｃ）］Ｃｌ２（ＲｕＢｉｐｙＬ）の合成
報告される方法で、５，５'−ビス（４−メトキシカルボキシルフェニル）−２，２'−ビピリジン（ｂｐｙ−ｄｅ）を調製した。図１１に示すように、丸底フラスコ中、ｂｐｙ−ｄｅ（１９５ｍｇ、０．４６ｍｍｏｌ）及びルテニウム（ＩＩ）ビス（２，２'−ビピリジン）二塩化物（２０６ｍｇ、０．４３ｍｍｏｌ）を３０ｍＬのエタノール中に溶解させ、窒素保護下で４日間還流させた。その後、この溶液を冷却し、濾過し、真空中で濃縮した。濃縮した溶液にジエチルエーテル（３０ｍＬ）を添加して、生成物Ｍｅ２−ＲｕＢｉｐｙＬを赤色の沈殿物（１７５ｍｇ、４５％）としてもたらした。１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）：９．０６（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．５Ｈｚ）、８．８７（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．０Ｈｚ）、８．８４（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．０Ｈｚ）、８．６０（ｄｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．５Ｈｚ，２．０Ｈｚ）、８．２２（ｔｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１．２Ｈｚ）、８．１８（ｔｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１．２Ｈｚ）、８．０２（ｄ，４Ｈ，Ｊ＝８．５Ｈｚ）、７．９５（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝５．５Ｈｚ）、７．８４（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝５．５Ｈｚ）、７．８０（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝２．０Ｈｚ）、７．６６（ｄ，４Ｈ，Ｊ＝８．５Ｈｚ）、７．５９（ｔｄ，２Ｈ，Ｊ＝６．５Ｈｚ，１．０Ｈｚ）、７．５５（ｔｄ，２Ｈ，Ｊ＝６．５Ｈｚ，１．０Ｈｚ）、３．８９（ｓ，６Ｈ）。
Ｍｅ２−ＲｕＢｉｐｙＬ（１７５ｍｇ、０．１９ｍｍｏｌ）を、エタノール／水（１：１ｖｏｌ／ｖｏｌ）中、２０ｍＬの３Ｍ ＮａＯＨ溶液中に溶解させ、一晩還流させた。その後、この溶液を冷却し、２Ｍ ＨＣｌ（水溶液）で中和させた。この溶媒を真空中で除去した。その後、結果として得られる固体をエタノール中に溶解させ、濾過した。この濾過物を濃縮して、生成物ＲｕＢｉｐｙＬを赤色の固体（１４６ｍｇ、９０％）としてもたらした。１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）：１３．２４（ｂｒ ｓ，２Ｈ）、９．０６（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．５Ｈｚ）、８．８８（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．０Ｈｚ）、８．８５（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．０Ｈｚ）、８．５９（ｄｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１．５Ｈｚ）、８．２２（ｔ，２Ｈ，Ｊ＝８．０Ｈｚ）、８．１８（ｔ，２Ｈ，Ｊ＝８．０Ｈｚ）、８．００（ｄ，４Ｈ，Ｊ＝８．０Ｈｚ）、７．９５（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝５．０Ｈｚ）、７．８４（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝５．５Ｈｚ）、７．８１（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝１．５Ｈｚ）、７．６３（ｄ，４Ｈ，Ｊ＝８．５Ｈｚ）、７．６０（ｔ，２Ｈ，Ｊ＝６．５Ｈｚ）、７．５６（ｔ，２Ｈ，Ｊ＝６．５Ｈｚ）。
７．２．ＲｕＢｉｐｙＬ−ＵｉＯ ＮＭＯＦの合成及び特性評価
２ｍＬのガラスバイアルに、１．５１ｍｇのＲｕＢｉｐｙＬ（１．７μｍｏｌ）、０．５ｍＬのＨｆＣｌ４溶液（ＤＭＦ中１．４ｍｇ／ｍＬ、２．２μｍｏｌ）、及び８μＬのトリフルオロ酢酸（０．１０ｍｍｏｌ）を添加した。この反応混合物を、１００℃の炉内で４日間維持した。遠心分離によって橙色の粉末を回収し、ＤＭＦ、トリエチルアミン／エタノール（１：１００ｖｏｌ／ｖｏｌ）、及びエタノールで洗浄した。
Ｘ線誘起光線力学療法のための方法は、例えば、米国特許出願公開第２００７／０２１８０４９号、同第２００２／０１２７２２４号、及び同第２０１１／０２３８００１号に記載され、これらの全体がそれぞれ参照によって本明細書に組み込まれる。
７．３．Ｘ線誘起一重項酸素発生
従来のＰＤＴ：
２ドラムバイアル中、４−ニトロソ−Ｎ，Ｎ−ジメチルアナリン（ＲＮＯ、２５μＭ）、ヒスチジン（１０ｍＭ）、及びＭＯＦ試料（Ｐ−ＭＯＦまたはＲｕ−ＭＯＦ、５μＭ）の水溶液を調製した。４３９ｎｍでの溶液吸収を、ＵＶ可視分光光度計によって監視した。この溶液に、ＬＥＤ光（Ｐ−ＭＯＦには６４０ｎｍ、１００ｍＷのＬＥＤ、Ｒｕ−ＭＯＦには４００ｎｍのロングパスフィルタを有する白色光ＬＥＤ）を、０、２、５、１０、１５、２０、３０分間照射した。４３９ｎｍ（ΔＯＤ）での吸収の低下を、照射時間に対してプロットした。相対的１Ｏ２発生速度を、データの線形適合によって評価した。適合等式は、以下の通りであり、
Figure 2017532340
Figure 2017532340
 式中、ｙは、吸収の低下吸収（任意単位）であり、ｔは、照射時間（分）である。
Ｘ−ＰＤＴ：
水溶液（１０、２０、または５０μＭ）中、２５μＭのＲＮＯ及び１０ｍＭのヒスチジンの存在下でＭＯＦ試料を調製した。Ｐ−ＭＯＦには、１、２、または４ＧｙのＸ線照射を適用した。Ｒｕ−ＭＯＦには、全ての試料に８ＧｙのＸ線線量を与える。分光光度計によって、溶液のＵＶ可視吸収スペクトルを取得した。これらの研究の結果を、図１２Ａ〜１２Ｃに示す。
７．４．Ｐ−ＭＯＦ及びＲｕ−ＭＯＦの細胞取り込み
ＤＢＰ−ＵｉＯ ＮＭＯＦ（Ｐ−ＭＯＦ）及びＲｕＢｉｐｙＬ−ＵｉＯ ＮＭＯＦ（Ｒｕ−ＭＯＦ）の細胞取り込みを、マウス結腸直腸腺癌ＣＴ２６、ヒト膠芽腫Ｕ８７、及びヒト頭頸部癌ＳＱ２０Ｂを含む３つの癌細胞株中で評価した。細胞を、５０μＭのＨｆ濃度のＰ−ＭＯＦまたはＲｕ−ＭＯＦとともに４時間インキュベートした。細胞を回収し、細胞数を血球計数器によって計数した。濃縮硝酸を使用して、細胞を消化させ、ＩＣＰ−ＭＳによって金属濃度を決定した。
Ｐ−ＭＯＦ及びＲｕ−ＭＯＦの両方は、約５〜３０％の範囲の取り込み効率で、癌細胞によって効率的に吸収された。ＣＴ２６細胞、Ｕ８７細胞、及びＳＱ２０Ｂ細胞中のＰ−ＭＯＦ及びＲｕ−ＭＯＦのＨｆ濃度はそれぞれ、３．４４±０．１３及び６．０８±０．１０、１．２７±０．０７及び４．２６±０．５３、ならびに１．０２±０．３２及び４．６４±０．６１ｎｍｏｌ／１０５個の細胞であった。
更に、ＣＴ２６細胞、Ｕ８７細胞、及びＳＱ２０Ｂ細胞によって吸収されるＲｕ−ＭＯＦのＨｆ対Ｒｕのモル比の計算値はそれぞれ、１．０５±０．１２、１．０１±０．１１、及び０．９８±０．０９であり、これは、未変化のＲｕ−ＭＯＦのモル比に一致し、Ｒｕ−ＭＯＦがその未変化の形態で細胞によって内部移行されたことを示した。
７．５．細胞傷害性
７．５．１．ＵｉＯ ＮＭＯＦの細胞株依存的細胞傷害性
４つのＨＮＳＣＣ（ＳＱ２０Ｂ、ＪＳＱ３、ＳＣＣ６１、ＨＮＳＣＣ１３５）、２つの膠芽腫（ＧＢＭ：Ｕ２５１、Ｕ８７）、１つの結腸癌細胞（ＨＴ２９）、１つのシスプラチン抵抗性卵巣癌細胞（ＯＣａ：Ａ２７８０ｃｉｓＲ）、１つの乳癌細胞（ＭＣＦ−７）、及び１つの膵臓癌細胞（ＰＤＡＣ：ＢｘＰＣ−３）を含む１０個の異なるヒト癌細胞株に対して、Ｘ線照射時のＰ−ＭＯＦ及びＲｕ−ＭＯＦの細胞傷害性を評価した。０〜１Ｇｙの範囲の様々なＸ線照射線量を適用して、Ｘ線照射線量依存的細胞傷害性を決定した。Ｐ−ＭＯＦまたはＲｕ−ＭＯＦを、１０μＭの配位子濃度で細胞とともに４時間インキュベートし、細胞培養培地を新鮮な培地と交換し、その後、Ｘ線照射した。２５０ｋＶｐ及び１０ｍＡの電流でのＸ線ビームを照射に使用した。照射後、細胞を更に７２時間インキュベートしてから、ＭＴＳアッセイによって細胞生存率を決定した。結果を表５に示す。
ＰＢＳ及び最大１ＧｙのＸ線照射で治療した細胞について、細胞傷害性は観察されなかった。Ｐ−ＭＯＦ及びＲｕ−ＭＯＦの両方は、異なるヒト癌細胞株のパネルに対して、非常に低いＸ線線量で効率的な癌細胞の死滅を呈した。
Figure 2017532340
７．５．２．ＮＭＯＦ濃度依存的細胞傷害性
ＮＭＯＦ濃度依存的細胞傷害性を、Ｕ８７細胞上に評価した。０〜１５μＭの範囲の様々な配位子濃度のＰ−ＭＯＦを、細胞とともに４時間インキュベートし、その後、０．５ＧｙでＸ線照射した。２５０ｋＶｐ及び１０ｍＡの電流でのＸ線ビームを照射に使用した。照射後、細胞を更に７２時間インキュベートしてから、ＭＴＳアッセイによって細胞生存率を決定した。
１０μＭ未満の投薬時、Ｐ−ＭＯＦの細胞傷害性は、濃度依存的であった。１０μＭと１５μＭとの間に、細胞傷害性の有意な差は観察されなかった。図１２Ａ）を参照されたい。
７．５．３．Ｘ線誘起細胞傷害性の組織透過
可視光またはＮＩＲは１ｃｍ未満の組織透過深度を有する一方で、Ｘ線は大きな組織透過深度を有する。インビトロＬＥＤ光照射またはＸ線照射中、１ｃｍの厚さを有する一片の牛肉、または４．５ｃｍの厚さの牛肉の積み重ねを使用して細胞を覆って、深部腫瘍環境を模倣し、１０μＭの配位子濃度のＰ−ＭＯＦまたはＲｕ−ＭＯＦの細胞傷害性を評価した。照射（Ｘ−ＰＤＴには０．５Ｇｙ及びＰＤＴには１８０Ｊ／ｃｍ２）後、細胞を更に７２時間インキュベートしてから、ＭＴＳアッセイによって細胞生存率を決定した。光は組織を透過することができないため、１ｃｍまたは４．５ｃｍの牛肉で遮断された光活性化ＰＤＴについて、細胞傷害性は観察されなかった。Ｘ線誘起癌細胞死滅は、牛肉遮断によってわずかに影響があったにすぎず、（牛肉遮断なしでの、約８０〜８３％の細胞死滅と比較して）４．５ｃｍの遮断で６５％超の細胞を効果的に死滅させた。図１３Ａ及び１３Ｂを参照されたい。
実施例８
ＴＢＰ−Ｈｆ ＮＭＯＦ
８．１．ＴＢＰ−Ｈｆ ＮＭＯＦの合成及び特性評価。
２ドラムガラスバイアルに、１ｍＬのＨｆＣｌ４溶液［Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド（ＤＥＦ）中２ｍｇ／ｍＬ、６．２μｍｏｌ］、１ｍＬのテトラ（ベンゾエート）ポルフィリン（Ｈ４ＴＢＰ）溶液（ＤＥＦ中１．９ｍｇ／ｍＬ、２．４μｍｏｌ）、及び６０ｍｇの安息香酸（０．４９ｍｍｏｌ）を添加した。この反応混合物を、１２０℃の炉内で２日間維持した。遠心分離によって青紫色の粉末を回収し、ＤＭＦ、トリエチルアミン／エタノール（１：２０ｖｏｌ／ｖｏｌ）、及びエタノールで洗浄した。
ＴＢＰ−Ｈｆ ＮＭＯＦの粉末Ｘ線回折パターンは、ＴＢＰ−Ｚｒ ＭＯＦについて報告される構造からシミュレーションされるパターンと適合する。
ＴＢＰ−Ｈｆ ＮＭＯＦのナノ棒形態を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、Ｔｅｃｎａｉ Ｆ３０ ａｎｄ Ｔｅｃｎａｉ Ｓｐｉｒｉｔ、ＦＥＩ，Ｈｉｌｌｓｂｏｒｏ，Ｏｒｅｇｏｎ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）によって確認した。隣接する格子縞間の距離は１．６１ｎｍであると測定され、これは、報告される構造のｄ００１＝１．６６ｎｍと適合する。粒子は、約２０〜３０ｎｍの幅及び約５０〜１００ｎｍの長さを有するロッド様形態を呈する。
２つのヒトＧＢＭ細胞株（Ｕ８７及びＵ２５１）、１つのマウスＧＢＭ細胞株（ＧＬ２６１）、１つのマウス結腸直腸腺癌細胞株（ＣＴ２６）、１つのマウス乳癌細胞株（ＴＵＢＯ）、及び１つのマウス前立腺癌細胞株（ＴＲＡＭＰ−Ｃ２）に対して、Ｘ線照射時のＴＢＰ−Ｈｆ ＮＭＯＦの細胞傷害性を評価した。０〜１Ｇｙの範囲の様々なＸ線照射線量を適用して、Ｘ線照射線量依存的細胞傷害性を決定した。図１４Ａ〜１４Ｆを参照されたい。ＴＢＰ−Ｈｆ ＮＭＯＦを、１０μＭのＨｆ濃度で細胞とともに４時間インキュベートし、細胞培養培地を新鮮な培地と交換し、その後、Ｘ線照射した。２２５ｋＶｐ及び１３ｍＡの電流でのＸ線ビームを照射に使用した。照射後、細胞を更に７２時間インキュベートしてから、ＭＴＳアッセイによって細胞生存率を決定した。
ＰＢＳ及び最大１ＧｙのＸ線照射で治療した細胞について、細胞傷害性は観察されなかった。ＴＢＰ−Ｈｆ ＮＭＯＦはまた、異なる細胞株のパネルに対して、非常に低いＸ線線量で効率的な癌細胞の死滅を呈した。
２つのヒトＧＢＭ細胞株（Ｕ８７及びＵ２５１）ならびに１つのマウスＧＢＭ細胞株（ＧＬ２６１）に対して、Ｘ線照射時のＴＢＰ−Ｈｆ ＮＭＯＦの細胞傷害性を更に評価し、Ｐ−ＭＯＦと比較した。０〜１Ｇｙの範囲の様々なＸ線照射線量を適用して、Ｘ線照射線量依存的細胞傷害性を決定した。ＴＢＰ−Ｈｆ ＮＭＯＦまたはＰ−ＭＯＦを、１０μＭのＰＳ配位子濃度で細胞とともに４時間インキュベートし、細胞培養培地を新鮮な培地と交換し、その後、Ｘ線照射した。２２５ｋＶｐ及び１３ｍＡの電流でのＸ線ビームを照射に使用した。照射後、細胞を更に７２時間インキュベートしてから、ＭＴＳアッセイによって細胞生存率を決定した。
ＰＢＳ及び最大１ＧｙのＸ線照射で治療した細胞について、細胞傷害性は観察されなかった。ＴＢＰ−Ｈｆ ＮＭＯＦは、異なるＧＢＭ細胞株のパネルに対して、非常に低いＸ線線量でＰ−ＭＯＦよりも効率的な癌細胞の死滅を呈した。
実施例９
ＵｉＯ ＮＭＯＦによるＸ線増感
Ｈｆ金属クラスタ、及び無視できる光増感特性を有する配位子から構築された、ＵｉＯ−６６、ＵｉＯ−６７、及びアミノＵｉＯ−６８を含む３つのＨｆ ＮＭＯＦを合成した。更に、放射線増感剤として臨床治験にある非結晶性構造を有するＨｆＯ２ナノ粒子も、比較として使用した。
９．１．ＵｉＯ−６６、ＵｉＯ−６７、及びアミノＵｉＯ−６８Ｈｆ ＮＭＯＦの合成及び特性評価
Ｈｆ−ＵｉＯ−６６（ＵｉＯ−６６）
ＨｆＣｌ４（ＤＭＦ中３．５２ｍｇ／ｍＬ、０．６ｍＬ、６．５９μｍｏｌ）の溶液、及びテレフタル酸（Ｈ２ＤＢＣ、ＤＭＦ中２０ｍｇ／ｍＬ、０．２ｍＬ、２４．１μｍｏｌ）の溶液を混合した。この溶液に、２５μＬの酢酸を添加した。９０℃の炉内で１８時間反応させ、遠心分離によって回収した後、白色の粉末生成物をもたらした。母液を９０℃で更に６時間維持して、追加の粉末生成物をもたらした。この生成物の２つの部分を組み合わせ、ＤＭＦ及びエタノールで洗浄した。
Ｈｆ−ＵｉＯ−６７（ＵｉＯ−６７）
ＨｆＣｌ４（ＤＭＦ中４ｍｇ／ｍＬ、０．５ｍＬ、６．２４μｍｏｌ）の溶液、及び４，４−ビフェニルジカルボン酸（Ｈ２ＢＰＤＣ、ＤＭＦ中６ｍｇ／ｍＬ、０．５ｍＬ、１２．４μｍｏｌ）の溶液を、１ドラムバイアル中で混合した。この溶液に２０μＬの酢酸を添加した。この混合物を９０℃の炉内で１８時間加熱し、遠心分離によって白色の粉末生成物を回収し、ＤＭＦ及びエタノールで洗浄した。
アミノＵｉＯ−６８
アミノＵｉＯ−６８の合成模式図を、図１５に示す。簡潔には、２，５−ジブロモアニリン（２．００ｇ、８．０ｍｍｏｌ）、４−（メトキシカルボニル）−フェニルボロン酸（４．４０ｇ、２４．５ｍｍｏｌ）、及びＣｓＦ（５．８２ｇ、３８ｍｍｏｌ）を、１００ｍＬの丸底フラスコ中、窒素保護下で５０ｍＬの無水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中に懸濁させた。その後、Ｐｄ（ＯＡｃ）２（０．６０ｇ、２．７ｍｍｏｌ）及びＰＰｈ３（１．６１ｇ、６．１ｍｍｏｌ）を添加した。この混合物を、５０℃で４８時間加熱した。この生成物を、水／ジクロロメタン抽出物、及びシリカゲルカラムクロマトグラフィー（０．２％〜０．５％のトリエチルアミンで、ジクロロメタン：エチルエーテル＝５０：１）によって精製した。収率：５８％。１Ｈ ＮＭＲ（クロロホルム−Ｄ）：δ＝８．１０（ｍ，４Ｈ）、７．６５（ｄ，２Ｈ）、７．５７（ｄ，２Ｈ）、７．２２（ｄ，１Ｈ）、７．０９（ｄ，１Ｈ）、７．０１（ｓ，１Ｈ）、３．９３（２つの重なった一重線，６Ｈ）、３．８８（ｓ，２Ｈ）。
上記（１．６８ｇ、４．６５ｍｍｏｌ）からのアミノ−トリフェニルジカルボキシルメチルエステルを、２００ｍＬのＴＨＦ中に懸濁させ、４０℃まで加熱した。この懸濁液に、１００ｍＬの５．５Ｍ ＫＯＨメタノール溶液を添加し、結果として得られる混合物を４０℃で１８時間撹拌した。遠心分離によって白色固体を回収し、その後、室温で、１００ｍＬのＴＨＦ中、１２ｍＬのトリフルオロ酢酸で２時間処理した。真空濾過によって黄色の固体生成物（アミノ−ＴＰＤＣ）を単離させ、ＴＨＦ、メタノール、及びエーテルで洗浄した。収率：８０％。１Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６）：δ＝１２．９７（ｂｒ，２Ｈ）、８．０３（ｍ，４Ｈ）、７．７４（ｄ，２Ｈ）、７．６１（ｄ，２Ｈ）、７．１６（ｄ，２Ｈ）、７．０２（ｄｄ，１Ｈ）、５．１２（ｂｒ，２Ｈ）。１３Ｃ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６）：δ＝１６７．６６、１６７．６３（ＣＯＯＨ）、１４６．２４（Ｃ１'）、１４５．００（Ｃ１"）、１４４．２５（Ｃ１）、１３９．９６（Ｃ４'）、１３１．３１（Ｃ６'）、１３０．４０、１３０．２８（Ｃ３"，Ｃ３）、１２９．９８、１２９．５４（Ｃ４"，Ｃ４）、１２９．１９（Ｃ２"）、１２６．９７（Ｃ２）、１２５．０４（Ｃ２'）、１１５．９６（Ｃ５'）、１１４．２６（Ｃ３'）。
ＨｆＣｌ４（３ｍＬ、１．４ｍｇ／ｍＬ、１８μｍｏｌ）及びアミノ−ＴＰＤＣ（３ｍＬ、２ｍｇ／ｍＬ、１８μｍｏｌ）のＤＭＦ溶液を、２０ｍＬのガラスバイアルに添加し、この混合物を１０ｍＬまで希釈し、その後、７５０μＬの酢酸を添加した。この混合物を、８０℃の炉内で５日間維持した。遠心分離によって生成物を回収し、ＤＭＦ、５％のトリエチルアミンエタノール溶液、及びエタノールで洗浄し、明るい黄色を有するＵｉＯ ＮＭＯＦをもたらした（収率：約２０％）。
９．２．細胞取り込み
３つのＮＭＯＦ及びＨｆＯ２ナノ粒子の細胞取り込みを、まずＳＱ２０Ｂ細胞上で評価した。５０μＭのＨｆ濃度のＮＭＯＦまたはＨｆＯ２ナノ粒子を、ＳＱ２０Ｂ細胞とともに４時間インキュベートした。細胞を回収し、細胞数を血球計数器によって計数した。濃縮硝酸を使用して、細胞を消化させ、ＩＣＰ−ＭＳによって金属濃度を決定した。
３つのＮＭＯＦ及びＨｆＯ２ナノ粒子は、４時間のインキュベーション期間以内に細胞によって効率的に吸収されることができる。ＮＭＯＦ及びＨｆＯ２ナノ粒子の細胞取り込み量は、アミノＵｉＯ−６８＞ＵｉＯ−６７≒ＵｉＯ−６６≒ＨｆＯ２ナノ粒子の順であった。図１６の左パネルを参照されたい。
９．３．インビトロ放射線増感
３つのＨｆ ＮＭＯＦ、及びＸ線照射によって誘起されたＨｆＯ２ナノ粒子の細胞傷害性を、ＳＱ２０Ｂ細胞に対して評価した。細胞を、異なるＨｆ濃度のＵｉＯ−６６、ＵｉＯ−６７、アミノＵｉＯ−６８、またはＨｆＯ２ナノ粒子とともに４時間インキュベートし、その後、異なる線量でＸ線照射した。２２５ｋＶｐ及び１３ｍＡの電流でのＸ線ビームを照射に使用した。照射後、細胞を更に７２時間インキュベートしてから、ＭＴＳアッセイによって細胞生存率を決定した。
アミノＵｉＯ−６８ＮＭＯＦは、１Ｇｙよりも高いＸ線照射線量で効率的な癌細胞死滅（５０％超）によって証明される放射線増感能力を呈した。ＵｉＯ−６６、ＵｉＯ−６７、及びＨｆＯ２ナノ粒子は、中程度の放射線増感特徴を示した。図１６の右パネルを参照されたい。いかなる１つの理論にも拘束されるものではないが、アミノＵｉＯ−６８のより高い取り込み、特徴的な薄プレート様形態、及びより大きな細孔／チャネルが、好ましい放射線増感に寄与したと考えられる。しかしながら、Ｐ−ＭＯＦはアミノＵｉＯ−６８ＮＭＯＦよりも有意に高い細胞死滅を誘導し、これは、放射線増感以外の他の機構が効率的な癌細胞死滅プロセスに関与し得ることを示した。
Ｘ線照射は、核中のＤＮＡの二本鎖切断（ＤＳＢ）を引き起こす。Ｈ２ＡＦＸは、細胞中のＤＳＢを評価するための高感度の標的である。照射時にＲｕ−ＭＯＦにより、及びＬＥＤ光照射（６３０ｎｍ）時にＰ−ＭＯＦにより引き起こされるＤＳＢを、ＳＱ２０Ｂ細胞中でのＨ２ＡＦＸアッセイによって調査した。Ｘ線照射のために、ＳＱ２０Ｂ細胞を１０μＭのＨｆ濃度のＲｕ−ＭＯＦとともに４時間インキュベートし、その後、０、０．１、０．２、０．５、及び１ＧｙでＸ線照射した。１ＧｙのＸ線照射でＰＢＳとともにインキュベートしたＳＱ２０Ｂ細胞が、対照としての役割を果たした。ＬＥＤ光照射のために、ＳＱ２０Ｂ細胞を１０μＭのＨｆ濃度のＰ−ＭＯＦとともに４時間インキュベートし、その後、１００ｍＷ／ｃｍ２のフルエンス率で３０分間ＬＥＤ（１８０Ｊ／ｃｍ２）光照射した。Ｘ線または光照射の直後に、Ｈ２ＡＦＸアッセイを実行した。核をＤＡＰＩで染色した。細胞をＣＬＳＭで撮像した。赤色の蛍光は、抗体標識したＨ２ＡＦＸで染色されたＤＳＢを示した。Ｒｕ−ＭＯＦ及び０．１ＧｙのＸ線照射で治療した細胞について、ＤＳＢは観察されなかった。Ｘ線線量の増加とともに、最低０．２Ｇｙで核中の有意なＤＳＢが観察された。１Ｇｙの照射でＰＢＳで治療した細胞、または１８０Ｊ／ｃｍ２のＬＥＤ光照射でＰ−ＭＯＦで治療した細胞において、ＤＳＢは観察されなかった。いかなる１つの理論にも拘束されるものではないが、これらの結果を考慮すると、ＤＳＢがＸ線照射によって誘起されたＲｕ−ＭＯＦの細胞死滅に関与する一方で、１８０Ｊ／ｃｍ２での従来のＰＤＴはＤＳＢを引き起こさなかったことを意味する。
実施例１０
Ｘ線誘起光線力学療法（Ｘ−ＰＤＴ）
生細胞中の１Ｏ２発生を、ＳＯＳＧによって検出した。簡潔には、ＳＱ２０Ｂ細胞をペトリ皿中に播種し、２４時間増殖させた。その後、この培地を１μＭのＳＯＳＧを含有する新鮮な培地と交換して、細胞をＳＯＳＧで前負荷した。３０分間インキュベートした後、細胞をＰＢＳによって３回洗浄して、過剰量のＳＯＳＧを除去した。細胞を、ＰＢＳ、１０μＭのＨｆ用量のＰ−ＭＯＦ、またはＲｕ−ＭＯＦとともに４時間インキュベートし、その後、ＰＢＳで３回洗浄して、過剰量のＮＭＯＦを除去した。細胞に、１Ｇｙの線量のＸ線照射を適用した。ＣＬＳＭを使用して、細胞の内側の緑色の蛍光を検出することによって、生細胞中に発生した１Ｏ２を可視化した（励起／放射：５０４／５２５ｎｍ）。Ｘ線照射なしでＰ−ＭＯＦもしくはＲｕ−ＭＯＦで治療した細胞中、またはＰＢＳ及びＸ線照射で治療した細胞中には、緑色の蛍光は観察されなかった。
Ｐ−ＭＯＦ及びＸ線照射またはＲｕ−ＭＯＦ及びＸ線照射で治療した細胞中には、緑色の蛍光が観察され、これは、Ｘ線照射によって内部移行したＮＭＯＦによって、１Ｏ２が発生したことを示した。
実施例１１
腫瘍内注射後のＮＭＯＦの体内分布
マウス腺癌細胞ＣＴ２６を、ＢＡＬＢ／ｃマウスの右側腹部領域に皮下注射（１００万個の細胞／マウス）した。腫瘍サイズが１００ｍｍ３に達した後、５０μＬのＰ−懸濁液を、１０μｍｏｌ／ｋｇのＨｆ用量でマウスに腫瘍内注射した。注射直後及び注射の１２時間後にマウスを屠殺した。注射の１２時間後、マウスを、腫瘍部位に２ＧｙのＸ線照射を受けさせ、注射の３６時間、６０時間、８４時間、１０８時間、及び１３２後に屠殺した。各群及び時点について、３匹のマウスを屠殺した。血液、心臓、肝臓、脾臓、肺、腎臓、及び膀胱を収集して、ＩＣＰ−ＭＳによってＨｆ濃度を決定した。腫瘍を収集し、飽和Ｋ３ＰＯ４で均質化した。ＤＭＳＯ、その後、遠心分離によって、ＤＢＰ配位子を更に抽出した。上清をＵＶ可視に供して、腫瘍中のＤＢＰ配位子濃度を決定した。沈殿物を凍結乾燥し、濃縮硝酸により消化させ、ＩＣＰ−ＭＳに供して、腫瘍中のＨｆ濃度を決定した。
血液、心臓、肝臓、脾臓、肺、腎臓、及び膀胱において、無視できるＨｆが経時的に観察された。図１７に示すように、ＤＢＰ配位子対Ｈｆのモル比は、経時的に約１で一定に維持され、これは、腫瘍内注射の５．５日後にＰ−ＭＯＦが未変化であることを示した。しかしながら、腫瘍中のＮＭＯＦ濃度は経時的に低下し、注射の４．５日後に有意な低下を示し、腫瘍中には７５％未満のＩＤが残っていた。
実施例１２
Ｘ線誘起療法のインビボ抗癌有効性
１２．１ ＳＱ２０Ｂマウスモデルの皮下異種移植上に対するインビボ抗癌有効性
ＳＱ２０Ｂ細胞懸濁液（１匹のマウス当たり５×１０６個の細胞）を、生後６週間の胸腺欠損のオスのヌードマウスの右側腹部領域に皮下植え付けすることによって、担腫瘍マウスを準備した。比較のために、４つの群、つまり、（１）３画分についてＰＢＳ＋２Ｇｙ／画分、（２）３画分についてＰ−ＭＯＦを１０μｍｏｌ／ｋｇ＋２Ｇｙ／画分、（３）３画分についてＲｕ−ＭＯＦを１０μｍｏｌ／ｋｇ＋２Ｇｙ／画分、（４）３画分についてＰ−ＭＯＦを１０μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙ／画分を含めた。腫瘍が１００ｍｍ３に達した時、１０μｍｏｌ／ｋｇのＨｆ用量のＰ−ＭＯＦ、Ｒｕ−ＭＯＦ、またはＰＢＳを腫瘍内注射した。Ｐ−ＭＯＦがより大きな腫瘍において腫瘍阻害をもたらし得るかどうかを調査するために、腫瘍が２５０ｍｍ３に達した時、Ｐ−ＭＯＦに、１０μｍｏｌ／ｋｇのＨｆ用量で腫瘍内注射した。注射の１２時間後、２％（ｖ／ｖ）イソフルランでマウスを麻酔し、腫瘍に、２２５ｋＶｐ及び１３ｍＡの画像誘導Ｘ線を照射した。ＮＭＯＦを一度注射し、その後、３回、毎日Ｘ線照射した。治療有効性を評価するために、腫瘍増殖及び体重発達を監視した。デジタルノギスで腫瘍サイズを毎日測定した。腫瘍量は、以下、（幅２×長さ）／２のように計算した。腫瘍植え付けの１９日後に全てのマウスを屠殺した。
ＮＭＯＦは、対照群と比較して、体重発達及び主要な器官の組織学の認識できる差によって証明される有意な毒性を引き起こすことなく、非常に低いＸ線線量で腫瘍後退の成功をもたらした。図１８Ａ〜１８Ｅを参照されたい。１００ｍｍ３の腫瘍で開始した研究について、ＮＭＯＦ群中の腫瘍重量は、対照群よりも５３〜６５倍低かった。
１２．２．Ｕ８７マウスモデルの皮下異種移植に対するインビボ抗癌有効性
Ｕ８７細胞懸濁液（１匹のマウス当たり５×１０６個の細胞）を、生後６週間の胸腺欠損のオスのヌードマウスの右側腹部領域に皮下植え付けすることによって、担腫瘍マウスを準備した。比較のために、２つの群、つまり、（１）ＰＢＳ＋０．５Ｇｙ、（２）Ｐ−ＭＯＦを１０μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙを含めた。腫瘍が１００ｍｍ３に達した時、１０μｍｏｌ／ｋｇのＨｆ用量のＰ−ＭＯＦまたはＰＢＳを腫瘍内注射した。注射の１２時間後、２％（ｖ／ｖ）イソフルランでマウスを麻酔し、腫瘍に、２２５ｋＶｐ及び１３ｍＡの画像誘導Ｘ線を照射した。ＮＭＯＦを一度注射し、その後、単回Ｘ線照射した。治療有効性を評価するために、腫瘍増殖及び体重発達を監視した。デジタルノギスで腫瘍サイズを毎日測定した。腫瘍量は、以下、（幅２×長さ）／２のように計算した。腫瘍植え付けの２６日後に全てのマウスを屠殺した。
単回ＮＭＯＦ注射及び非常に低い用量（０．５Ｇｙ）での単回Ｘ線照射は、腫瘍後退の成功をもたらした。図１８Ａ〜１８Ｅを参照されたい。ＮＭＯＦ群中の腫瘍重量は、対照群よりも５１倍低かった。
１２．３．ＰＣ−３マウスモデルの皮下異種移植に対するインビボ抗癌有効性
ＳＱ２０Ｂ細胞懸濁液（１匹のマウス当たり５×１０６個の細胞）を、生後６週間の胸腺欠損のオスのヌードマウスの右側腹部領域に皮下植え付けすることによって、担腫瘍マウスを準備した。比較のために、４つの群、つまり、（１）３画分についてＰＢＳ＋２Ｇｙ／画分、（２）３画分についてＰ−ＭＯＦを１０μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙ／画分を含めた。腫瘍が１００ｍｍ３に達した時、１０μｍｏｌ／ｋｇのＨｆ用量のＰ−ＭＯＦ、Ｒｕ−ＭＯＦ、またはＰＢＳを腫瘍内注射した。注射の１２時間後、２％（ｖ／ｖ）イソフルランでマウスを麻酔し、腫瘍に、２２５ｋＶｐ及び１３ｍＡの画像誘導Ｘ線を照射した。ＮＭＯＦを一度注射し、その後、３回、毎日Ｘ線照射した。治療有効性を評価するために、腫瘍増殖及び体重発達を監視した。デジタルノギスで腫瘍サイズを毎日測定した。腫瘍量は、以下、（幅２×長さ）／２のように計算した。腫瘍植え付けの１９日後に全てのマウスを屠殺した。
ＮＭＯＦは、対照群と比較して、体重発達の認識できる差によって証明される有意な毒性を引き起こすことなく、非常に低いＸ線線量で腫瘍後退の成功をもたらした。図１８Ａ〜１８Ｅを参照されたい。
１２．４．皮下ＣＴ２６マウスモデルに対する抗癌効果
ＣＴ２６細胞懸濁液（１匹のマウス当たり２×１０６個の細胞）を、生後６週間のオスのＢＡＬＢ／ｃマウスの右側腹部領域に皮下植え付けすることによって、担腫瘍マウスを準備した。比較のために、３つの群、つまり、（１）３画分についてＰＢＳ＋０．５Ｇｙ／画分、（２）３画分についてＰ−ＭＯＦを１０μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙ／画分、（３）３画分についてＰ−ＭＯＦを１μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙ／画分を含めた。腫瘍が１５０ｍｍ３に達した時、１０μｍｏｌ／ｋｇまたは１μｍｏｌ／ｋｇのＨｆ用量のＰ−ＭＯＦまたはＰＢＳを腫瘍内注射した。注射の１２時間後、２％（ｖ／ｖ）イソフルランでマウスを麻酔し、腫瘍に、２２５ｋＶｐ及び１３ｍＡの画像誘導Ｘ線を照射した。ＮＭＯＦを一度注射し、その後、３回、毎日Ｘ線照射した。治療有効性を評価するために、腫瘍増殖及び体重発達を監視した。デジタルノギスで腫瘍サイズを毎日測定した。腫瘍量は、以下、（幅２×長さ）／２のように計算した。腫瘍植え付けの１９日後に全てのマウスを屠殺した。
１０μｍｏｌ／ｋｇの用量で注射したＮＭＯＦは、対照群と比較して、体重発達の認識できる差によって証明される有意な毒性を引き起こすことなく、非常に低いＸ線線量で腫瘍後退の成功をもたらした。図１８Ａ〜１８Ｅを参照されたい。１μｍｏｌ／ｋｇの用量で注射したＮＭＯＦもまた、非常に低いＸ線線量で腫瘍阻害の成功もたらした。
実施例１３
免疫療法と組み合わせたＮＭＯＦのインビボ抗癌有効性及びアブスコパル効果
１３．１．Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０の合成及び特性評価
２ドラムガラスバイアルに、ＭｅｄＫｏｏ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｃｈａｐｅｌ Ｈｉｌｌ，Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）から得た２．２８ｍｇのＩＮＣＢ２４３６０（８．４μｍｏｌ）、及び１．０ｍＬのＰ−ＭＯＦ懸濁液（エタノール中２．０ｍｇ／ｍＬ）を添加した。超音波処理の助けによってＩＮＣＢ２４３６０を溶解させた後、１．０ｍＬの水を添加した。この混合物を暗所で１２時間撹拌した。遠心分離によって充填したＭＯＦを回収し、５０％のエタノール（ｖ／ｖ）及び水によって洗浄した。
Ｓｈｉｍａｄｚｕ ＴＧＡ−５０熱重量分析器（Ｓｈｉｍａｄｚｕ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｋｙｏｔｏ，Ｊａｐａｎ）上で、ＩＮＣＢ２４３６０の充填前後、Ｐ−ＭＯＦ試料に対して熱重量分析（ＴＧＡ）を実行した。加熱速度を３℃／分に設定し、試料を空中で７００℃まで加熱した。重量パーセンテージを、温度に対してプロットした。純粋なＩＮＣＢ２４３６０は、約２００℃で約９０％の重量損失を有する。薬物充填の計算値は、以下の等式に従って、９．４重量％であった。
Figure 2017532340
１３．２．皮下ＣＴ２６及びＴＵＢＯマウスモデルに対する抗癌及びアブスコパル効果
ＩＤＯ阻害剤（ＩＮＣＢ２４３６０）と組み合わせたＮＭＯＦの抗癌有効性及びアブスコパル効果を、ＣＴ２６及びＴＵＢＯ側腹部担腫瘍ＢＡＬＢ／ｃマウスを含む２つの免疫適格性モデルに対して評価した。ＣＴ２６またはＴＵＢＯ細胞懸濁液（１匹のマウス当たり２×１０６個の細胞）を右側腹部領域に、ＣＴ２６またはＴＵＢＯ細胞懸濁液（１匹のマウス当たり４×１０５個の細胞）を同一のマウスの左側腹部領域に皮下植え付けすることによって、担腫瘍マウスを準備した。比較のために、２つまたは３つの群、つまり、（１）ＰＢＳ＋０．５Ｇｙ、（２）Ｐ−ＭＯＦを１０μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙ、（３）Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２２４３６０を１０μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙを含めた。腫瘍が約１００ｍｍ３に達した時、２μｍｏｌ／ｋｇのＩＮＣＢ２４３６０用量に等しい７μｍｏｌ／ｋｇのＨｆ用量のＰ−ＭＯＦ、Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０、またはＰＢＳを腫瘍内注射した。注射の１２時間後、２％（ｖ／ｖ）イソフルランでマウスを麻酔し、腫瘍に、２２５ｋＶｐ及び１３ｍＡの画像誘導Ｘ線を照射した。ＮＭＯＦを一度注射し、その後、３日連続で毎日Ｘ線照射した。治療有効性を評価するために、腫瘍増殖及び体重発達を監視した。デジタルノギスで腫瘍サイズを毎日測定した。腫瘍量は、以下、（幅２×長さ）／２のように計算した。
Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０の局所注射プラス低Ｘ線線量のＸ線照射は、治療した右の腫瘍の腫瘍後退をもたらしただけでなく、遠隔の左の腫瘍も収縮させ、これは、組み合わせ療法が、結腸癌及び乳癌の両方の免疫適格性マウスモデルにおける免疫応答の誘発に成功したことを示した。図１９及び２０を参照されたい。
１３．３．皮下ＴＲＡＭＰ−Ｃ２マウスモデルに対する抗癌及びアブスコパル効果
ＩＤＯ阻害剤（ＩＮＣＢ２４３６０）と組み合わせたＮＭＯＦの抗癌有効性及びアブスコパル効果を、皮下ＴＲＡＭＰ−Ｃ２担腫瘍Ｃ５７ＢＬ／６マウスに対して評価した。ＴＲＡＭＰ−Ｃ２細胞懸濁液（１匹のマウス当たり５×１０６個の細胞）を右側腹部領域に、ＴＲＡＭＰ−Ｃ２細胞懸濁液（１匹のマウス当たり１×１０６個の細胞）を同一のマウスの左側腹部領域に皮下植え付けすることによって、担腫瘍マウスを準備した。比較のために、３つの群、つまり、（１）ＰＢＳ＋０．５Ｇｙ、（２）Ｐ−ＭＯＦを３．５μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙ、（３）Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２２４３６０を３．５μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙを含めた。腫瘍が約２００ｍｍ３に達した時、１μｍｏｌ／ｋｇのＩＮＣＢ２４３６０用量に等しい３．５μｍｏｌ／ｋｇのＨｆ用量のＰ−ＭＯＦ、Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０、またはＰＢＳを腫瘍内注射した。注射の１２時間後、２％（ｖ／ｖ）イソフルランでマウスを麻酔し、腫瘍に、２２５ｋＶｐ及び１３ｍＡの画像誘導Ｘ線を照射した。ＮＭＯＦを、合計３回の注射となるように、一日おきに注射した。Ｘ線照射を６日連続で毎日実行した。治療有効性を評価するために、腫瘍増殖及び体重発達を監視した。デジタルノギスで腫瘍サイズを毎日測定した。腫瘍量は、以下、（幅２×長さ）／２のように計算した。
Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０の局所注射プラス低Ｘ線線量のＸ線照射は、治療した右の腫瘍の完全な腫瘍根絶をもたらしただけでなく、遠隔の左の腫瘍も完全に根絶させ、これは、組み合わせ療法が、前立腺癌の免疫適格性マウスモデルにおける免疫応答の誘発に成功したことを示した。図２１を参照されたい。
１３．４．皮下ＭＣ３８マウスモデルに対する抗癌及びアブスコパル効果
ＩＤＯ阻害剤（ＩＮＣＢ２４３６０）と組み合わせたＮＭＯＦの抗癌有効性及びアブスコパル効果を、皮下ＭＣ３８担腫瘍Ｃ５７ＢＬ／６マウスに対して評価した。ＭＣ３８細胞懸濁液（１匹のマウス当たり２×１０６個の細胞）を右側腹部領域に、ＭＣ３８細胞懸濁液（１匹のマウス当たり４×１０５個の細胞）を同一のマウスの左側腹部領域に皮下植え付けすることによって、担腫瘍マウスを準備した。比較のために、３つの群、つまり、（１）ＰＢＳ＋０．５Ｇｙ、（２）Ｐ−ＭＯＦを３．５μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙ、（３）Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２２４３６０を３．５μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙを含めた。腫瘍が約２５０ｍｍ３に達した時、１μｍｏｌ／ｋｇのＩＮＣＢ２４３６０用量に等しい３．５μｍｏｌ／ｋｇのＨｆ用量のＰ−ＭＯＦ、Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０、またはＰＢＳを腫瘍内注射した。注射の１２時間後、２％（ｖ／ｖ）イソフルランでマウスを麻酔し、腫瘍に、２２５ｋＶｐ及び１３ｍＡの画像誘導Ｘ線を照射した。ＮＭＯＦを、合計３回の注射となるように、一日おきに注射した。Ｘ線照射を６日連続で毎日実行した。治療有効性を評価するために、腫瘍増殖及び体重発達を監視した。デジタルノギスで腫瘍サイズを毎日測定した。腫瘍量は、以下、（幅２×長さ）／２のように計算した。
Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０の局所注射プラス低Ｘ線線量のＸ線照射は、治療した右の腫瘍の腫瘍後退／根絶をもたらした（３つ中２つの腫瘍を根絶した）だけでなく、遠隔の左の腫瘍も収縮させ、これは、組み合わせ療法が、結腸癌の免疫適格性マウスモデルにおける免疫応答の誘発に成功したことを示した。図２２を参照されたい。
１３．５．皮下ＧＬ２６１マウスモデルに対する抗癌及びアブスコパル効果
ＩＤＯ阻害剤（ＩＮＣＢ２４３６０）と組み合わせたＮＭＯＦの抗癌有効性及びアブスコパル効果を、皮下ＧＬ２６１担腫瘍Ｃ５７ＢＬ／６マウスに対して評価した。ＧＬ２６１細胞懸濁液（１匹のマウス当たり２×１０６個の細胞）を右側腹部領域に、ＧＬ２６１細胞懸濁液（１匹のマウス当たり４×１０５個の細胞）を同一のマウスの左側腹部領域に皮下植え付けすることによって、担腫瘍マウスを準備した。比較のために、３つの群、つまり、（１）ＰＢＳ＋０．５Ｇｙ、（２）Ｐ−ＭＯＦを３．５μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙ、（３）Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２２４３６０を３．５μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙを含めた。腫瘍が約２００ｍｍ３に達した時、１μｍｏｌ／ｋｇのＩＮＣＢ２４３６０用量に等しい３．５μｍｏｌ／ｋｇのＨｆ用量のＰ−ＭＯＦ、Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０、またはＰＢＳを腫瘍内注射した。注射の１２時間後、２％（ｖ／ｖ）イソフルランでマウスを麻酔し、腫瘍に、２２５ｋＶｐ及び１３ｍＡの画像誘導Ｘ線を照射した。ＮＭＯＦを、合計３回の注射となるように、一日おきに注射した。Ｘ線照射を６日連続で毎日実行した。治療有効性を評価するために、腫瘍増殖及び体重発達を監視した。デジタルノギスで腫瘍サイズを毎日測定した。腫瘍量は、以下、（幅２×長さ）／２のように計算した。
Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０の局所注射プラス低Ｘ線線量のＸ線照射は、治療した右の腫瘍の腫瘍後退／根絶をもたらした（３つ中２つの腫瘍を根絶した）だけでなく、遠隔の左の腫瘍も収縮／根絶させ（３つ中２つの腫瘍を根絶した）、これは、組み合わせ療法が、膠芽腫癌の免疫適格性マウスモデルにおける免疫応答の誘発に成功したことを示した。図２３を参照されたい。
１３．６．Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０とＰＤ−Ｌ１抗体との組み合わせ療法による、皮下ＴＵＢＯマウスモデルに対する抗癌及びアブスコパル効果
ＩＤＯ阻害剤（ＩＮＣＢ２４３６０）とＰＤ−Ｌ１抗体とを組み合わせたＮＭＯＦの抗癌有効性及びアブスコパル効果を、皮下ＴＵＢＯ担腫瘍ＢＡＬＢ／ｃマウスを含む２つの免疫適格性モデルに対して評価した。ＴＵＢＯ細胞懸濁液（１匹のマウス当たり２×１０６個の細胞）を右側腹部領域に、ＴＵＢＯ細胞懸濁液（１匹のマウス当たり４×１０５個の細胞）を同一のマウスの左側腹部領域に皮下植え付けすることによって、担腫瘍マウスを準備した。比較のために、３つの群、つまり、（１）ＰＢＳ＋０．５Ｇｙ、（２）Ｐ−ＭＯＦを３．５μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙ＋ＰＤ−Ｌ１抗体、（３）Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２２４３６０を３．５μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙ＋ＰＤ−Ｌ１抗体を含めた。腫瘍が約２００ｍｍ３に達した時、１μｍｏｌ／ｋｇのＩＮＣＢ２４３６０用量に等しい３．５μｍｏｌ／ｋｇのＨｆ用量のＰ−ＭＯＦ、Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０、またはＰＢＳを腫瘍内注射した。注射の１２時間後、２％（ｖ／ｖ）イソフルランでマウスを麻酔し、腫瘍に、２２５ｋＶｐ及び１３ｍＡの画像誘導Ｘ線を照射した。Ｘ線照射の１２時間後、２００μｇのＰＤ−Ｌ１抗体を群（２）及び（３）の各マウスに腹腔内注射した。ＮＭＯＦ及びＰＤ−Ｌ１抗体を、合計３回の注射となるように、一日おきに注射した。Ｘ線照射を６日連続で毎日実行した。治療有効性を評価するために、腫瘍増殖及び体重発達を監視した。デジタルノギスで腫瘍サイズを毎日測定した。腫瘍量は、以下、（幅２×長さ）／２のように計算した。
Ｐ−ＭＯＦ／ＩＮＣＢ２４３６０の局所注射プラスＸ線照射プラスＰＤ−Ｌ１抗体用量は、治療した右の腫瘍の完全な腫瘍根絶をもたらしただけでなく、遠隔の左の腫瘍も完全に根絶させ、これは、組み合わせ療法が、乳癌の免疫適格性マウスモデルにおける免疫応答の誘発に成功したことを示した。Ｐ−ＭＯＦの局所注射プラスＸ線照射プラスＰＤ−Ｌ１抗体もまた、治療した右の腫瘍の完全な腫瘍根絶、及び遠隔の左の腫瘍の腫瘍根絶／後退（３つ中１つの腫瘍を根絶した）をもたらした。図２４を参照されたい。
実施例１４
Ｐ−ＭＯＦのペグ化
エタノール中Ｐ−ＭＯＦ（１ｍｇ／ｍＬ）を、それぞれ１：１、１：２、１：５、及び１：１０のＮＭＯＦ：ＤＳＰＥ−ＰＥＧ２０００重量比で、ＴＨＦ中ＤＳＰＥ−ＰＥＧ２０００（５ｍｇ／ｍＬ）と混合した。窒素吹き込みによってこの懸濁液を５０μＬまで濃縮し、その後、１分間ボルテックスした。この懸濁液に１ミリリットルの水を添加した。この混合物を１分間ボルテックスし、５分間超音波処理して、ペグ化Ｐ−ＭＯＦをもたらした。
ペグ化Ｐ−ＭＯＦの粒径及び多分散指数（ＰＤＩ）を、動的光散乱（ＤＬＳ）測定によって決定した。表６は、異なる重量比のＮＭＯＦ：ＤＳＰＥ−ＰＥＧ２０００で製剤化したペグ化Ｐ−ＭＯＦのＺ平均、数平均、及びＰＤＩをまとめる。５０μｇ／ｍＬの濃度でエタノール中及び水中に分散したＰ−ＭＯＦの粒径及びＰＤＩを、比較として決定した。
Figure 2017532340
Ｐ−ＭＯＦのペグ化の安定性を、リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）中で更に評価した。ペグ化Ｐ−ＭＯＦ（５０μｇ）を１３０００ｒｐｍで１５分間遠心分離した。沈殿物を１ｍＬのＰＢＳ中に分散させ、その後、５分間超音波処理した。ＰＢＳ中のペグ化Ｐ−ＭＯＦの粒径及びＰＤＩを、ＤＬＳ測定によって決定した。表７に示すように、ペグ化Ｐ−ＭＯＦの粒径は、水中で決定した粒径と比較して、ＰＢＳ中に分散させた後に更に低下し、これは、コロイド安定性及びＰ−ＭＯＦとＤＳＰＥ−ＰＥＧとの間の強度の相互作用を示した。したがって、表面修飾ＮＭＯＦは、より良好な生体適合性及び血液循環特性を有し得る。いくつかの実施形態において、それらは、全身注射を介して投与されてもよい。
Figure 2017532340
実施例１５
表在癌の治療におけるＸ線誘起光線力学療法のためのＸ線装置の精密化
１５．１．異なるＸ線装置を使用した、皮下ＣＴ２６担腫瘍マウスモデルに対するＰ−ＭＯＦのインビボ抗癌有効性。
図２５Ａ〜２５Ｆは、（図２５Ａ）選択された減衰器の透過後に異なるエネルギーを有する、Ｘ線光子の画分の計算値、（図２５Ｂ）銅減衰器によるフィルタリング後、１２０ｋＶｐでのＷ−標的源からのＸ線スペクトルの計算値、（図２５Ｃ）銅減衰器によるフィルタリング、総光子数による正規化後、１２０ｋＶｐでのＷ−標的源からのＸ線スペクトルの計算値、（図２５Ｄ）Ｈｆ及び水のＸ線質量エネルギー吸収係数の計算値、（図２５Ｅ）Ｈｆ及び水のＸ線質量エネルギー吸収係数の割合の計算値、ならびに（図２５Ｆ）異なるエネルギーでのＸ線光子の透過深度の計算値のグラフを示す。
ＣＴ２６細胞懸濁液（１匹のマウス当たり２×１０６個の細胞）を、生後６週間のオスのＢＡＬＢ／ｃマウスの右側腹部領域に皮下植え付けすることによって、担腫瘍マウスを準備した。比較のために、３つの群、つまり、（１）３画分についてＰＢＳ＋０．５Ｇｙ／画分、（２）３画分についてＰ−ＭＯＦを１０μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙ／画分、（３）３画分についてＰ−ＭＯＦを１０μｍｏｌ／ｋｇ＋１Ｇｙ／画分を含めた。群（１）及び（２）は、以下のＸ線装置、２２５ｋＶｐ、１３ｍＡ、０．３ｍｍのＣｕフィルタを採用する。群（３）は、別のＸ線装置、１２０ｋＶｐ、２０ｍＡ、２ｍｍのＣｕフィルタを採用する。腫瘍が１００ｍｍに達した時、１０μｍｏｌ／ｋｇの配位子用量のＰ−ＭＯＦまたはＰＢＳを腫瘍内注射した。注射の１２時間後、２％（ｖ／ｖ）イソフルランでマウスを麻酔し、腫瘍に画像誘導Ｘ線を照射した。ＮＭＯＦを一度注射し、その後、３回、毎日Ｘ線照射した。治療有効性を評価するために、腫瘍増殖を監視した。デジタルノギスで腫瘍サイズを毎日測定した。腫瘍は、以下、（幅２×長さ）／２のように計算した。
２２５ｋＶｐのＸ線装置は、有意な腫瘍後退をもたらした一方で、１２０ｋＶｐのＸ線装置は、第１の治療の６日後、３匹中２匹のマウスで完全な腫瘍根絶を達成した。図２６Ａ及び２６Ｂを参照されたい。いかなる１つの理論にも拘束されるものではないが、この結果は、特定の実施形態において、Ｘ線送達パラメータの精密化によって、Ｐ−ＭＯＦの治療効果が更に亢進され得ることを示した。
１５．２．異なるＸ線装置を使用した、皮下ＣＴ２６担腫瘍マウスモデルに対するＴＢＰ−Ｈｆのインビボ抗癌有効性。
ＣＴ２６細胞懸濁液（１匹のマウス当たり２×１０６個の細胞）を、生後６週間のオスのＢＡＬＢ／ｃマウスの右側腹部領域に皮下植え付けすることによって、担腫瘍マウスを準備した。比較のために、３つの群、つまり、（１）３画分についてＰＢＳ＋０．５Ｇｙ／画分、（２）５つの画分についてＴＢＰ−Ｈｆを１０μｍｏｌ／ｋｇ＋０．５Ｇｙ／画分、（３）５画分についてＴＢＰ−Ｈｆを２０μｍｏｌ／ｋｇ＋１Ｇｙ／画分を含めた。群（１）及び（２）は、以下のＸ線装置、２２５ｋＶｐ、１３ｍＡ、０．３ｍｍのＣｕフィルタを採用する。群（３）は、別のＸ線装置、１２０ｋＶｐ、２０ｍＡ、２ｍｍのＣｕフィルタを採用する。腫瘍が１００ｍｍ３に達した時、ＴＢＰ−ＨｆまたはＰＢＳをマウスに腫瘍内注射した。注射の１２時間後、２％（ｖ／ｖ）イソフルランでマウスを麻酔し、腫瘍に画像誘導Ｘ線を照射した。ＮＭＯＦを一度注射し、その後、５回、毎日Ｘ線照射した。治療有効性を評価するために、腫瘍増殖を監視した。デジタルノギスで腫瘍サイズを毎日測定した。腫瘍量は、以下、（幅２×長さ）／２のように計算した。
２２５ｋＶｐのＸ線装置は、中等度の腫瘍増殖阻害を示した一方で、１２０ｋＶｐのＸ線装置は、ＣＴ２６マウスモデル上で有意な腫瘍後退を達成した。図２６Ａ及び２６Ｂを参照されたい。繰り返すが、いかなる１つの理論によっても拘束されるものではないが、この結果は、特定の実施形態において、Ｘ線送達パラメータの精密化によって、ＴＢＰ−Ｈｆの治療効果が亢進され得ることを示した。
実施例１６
皮下ＣＴ２６担腫瘍マウスモデル及び担４Ｔ１マウスモデルに対するＰＥＧ＠ＴＢＰ−Ｈｆのインビボ抗癌有効性
ＣＴ２６細胞懸濁液（１匹のマウス当たり２×１０６個の細胞）または４Ｔ１細胞懸濁液（１匹のマウス当たり５×１０５個の細胞）を、生後６週間のオスのＢＡＬＢ／ｃマウスの右側腹部領域に皮下植え付けすることによって、担腫瘍マウスを準備した。ＣＴ２６モデルについて、比較のために、３つの群、つまり、（１）５つの画分についてＰＢＳ＋１Ｇｙ／画分、（２）５つの画分についてペグ化ＴＢＰ−Ｈｆを２０μｍｏｌ／ｋｇ＋１Ｇｙ／画分、（３）５つの画分についてＴＢＰ−Ｈｆを２０μｍｏｌ／ｋｇ＋１Ｇｙ／画分を含めた。Ｘ線を、１２０ｋＶｐ、２０ｍＡで、かつ２ｍｍのＣｕフィルタにより送達した。腫瘍が１００ｍｍ３に達した時、ＴＢＰ−Ｈｆ、ペグ化ＴＢＰ−Ｈｆ、またはＰＢＳをマウスに腫瘍内注射した。注射の１２時間後、２％（ｖ／ｖ）イソフルランでマウスを麻酔し、腫瘍に画像誘導Ｘ線を照射した。ＮＭＯＦを一度注射し、その後、５回、毎日Ｘ線照射した。治療有効性を評価するために、腫瘍増殖を監視した。デジタルノギスで腫瘍サイズを毎日測定した。腫瘍量は、以下、（幅２×長さ）／２のように計算した。ＴＢＰ−Ｈｆについて、第１の照射後２日目に５５％腫瘍量が低減し、ペグ化ＴＢＰ−Ｈｆについて、第１の照射後３日目に４４％腫瘍量が低減しており、第１のＸ線照射後の最初の６日間、ＴＢＰ−Ｈｆは、腫瘍増殖後退に関してペグ化ＴＢＰ−Ｈｆよりも優れていた。しかしながら、ＴＢＰ−Ｈｆが９０％の腫瘍量の低減を達成し、ペグ化ＴＢＰ−Ｈｆが８８％の腫瘍量の低減を達成した第１の照射後６日目以降、腫瘍増殖後退について、第１の照射後最大９日目まで、ＴＢＰ−Ｈｆとペグ化ＴＢＰ−Ｈｆとの間に統計的有意差は観察されなかった。
４Ｔ１モデルについて、比較のために、３つの群、つまり、（（１）５つの画分についてＰＢＳ＋１Ｇｙ／画分、（２）５つの画分についてペグ化ＴＢＰ−Ｈｆを２０μｍｏｌ／ｋｇ＋１Ｇｙ／画分、（３）５つの画分についてＴＢＰ−Ｈｆを２０μｍｏｌ／ｋｇ＋１Ｇｙ／画分を含めた。Ｘ線を、１２０ｋＶｐ、２０ｍＡで、かつ２ｍｍのＣｕフィルタにより送達した。腫瘍が１００ｍｍ３に達した時、ＴＢＰ−Ｈｆ、ペグ化ＴＢＰ−Ｈｆ、またはＰＢＳをマウスに腫瘍内注射した。注射の１２時間後、２％（ｖ／ｖ）イソフルランでマウスを麻酔し、腫瘍に画像誘導Ｘ線を照射した。ＮＭＯＦを一度注射し、その後、５回、毎日Ｘ線照射した。治療有効性を評価するために、腫瘍増殖を監視した。デジタルノギスで腫瘍サイズを毎日測定した。腫瘍量は、以下、（幅２×長さ）／２のように計算した。腫瘍増殖後退について、ペグ化ＴＢＰ−ＨｆとＴＢＰ−Ｈｆとの間に差は観察されなかった。両方の製剤は、第１の照射後３日目及び６日目にそれぞれ、５０％超及び８０％超の腫瘍量低減を達成した。
実施例１７
ＭＯＦの脂質コーティング
ＤＯＴＡＰコーティング（ＴＢＰ−Ｈｆ＠ＤＯＴＡＰ）
１５ｍＬの遠心分離管に、ＴＢＰ−Ｈｆ（０．２０ｍＬ、エタノール中３ｍｇ／ｍＬ）及び１，２−ジ−（９Ｚ−オクタデセノイル）−３−トリメチルアンモニウム−プロパン（塩化物塩、ＤＯＴＡＰ）（３ｍＬ、エタノール中５ｍｇ／ｍＬ）を混合した。この混合物をボルテックスし、短時間超音波処理してから、２．０ｍＬの水を添加した。その後、この混合物を１分間ボルテックスし、５分間超音波処理した。コーティングされたＭＯＦを、遠心分離によって単離させ、５０ｍＬの５％グルコース水溶液中に再分散させた。
ＤＯＴＡＰ＋ＤＯＰＣコーティング（ＴＢＰ−Ｈｆ＠ＤＯＴＡＰ／ＤＯＰＣ）
１５ｍＬの遠心分離管に、ＴＢＰ−Ｈｆ（０．２０ｍＬ、エタノール中３ｍｇ／ｍＬ）、１，２−ジ−（９Ｚ−オクタデセノイル）−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン（ＤＯＰＣ、６０ｍＬ、エタノール中５ｍｇ／ｍＬ）、及びＤＯＴＡＰ（３ｍＬ、エタノール中５ｍｇ／ｍＬ）を混合した。この混合物をボルテックスし、短時間超音波処理してから、２．０ｍＬの水を添加した。その後、この混合物を１分間ボルテックスし、５分間超音波処理した。コーティングされたＭＯＦを、遠心分離によって単離させ、５０ｍＬの５％グルコース水溶液中に再分散させた。
ＤＯＴＡＰ＋ＤＳＰＥ−ＰＥＧコーティング（ＴＢＰ−Ｈｆ＠ＤＯＴＡＰ／ＤＳＰＥ−ＰＥＧ）
１５ｍＬの遠心分離管に、ＴＢＰ−Ｈｆ（０．２０ｍＬ、エタノール中３ｍｇ／ｍＬ）、ＤＳＰＥ−ＰＥＧ２ｋ（０．１２ｍＬ、エタノール中５ｍｇ／ｍＬ）、及びＤＯＴＡＰ（異なる製剤に、３ｍＬ、６ｍＬ、１２ｍＬ、または３０ｍＬ、エタノール中５ｍｇ／ｍＬ）を混合した。この混合物をボルテックスし、短時間超音波処理してから、２．０ｍＬの水を添加した。その後、この混合物を１分間ボルテックスし、５分間超音波処理した。コーティングされたＭＯＦを、遠心分離によって単離させ、超音波処理によって少量の水中に再分散させ、−２０℃の冷凍庫内で凍結させた。凍結乾燥後、最後に紫色の粉末生成物をもたらした。
脂質コーティングされたＭＯＦのＤＬＳ測定データ及びゼータ（ζ）電位を、以下表８に示す。
Figure 2017532340
本開示の主題の様々な詳細は、本開示の主題の範囲から逸脱することなく変更され得ることが理解されるであろう。更に、上述の記述は説明が目的であるにすぎず、限定は目的ではない。

Claims (68)

  1. 金属有機構造体（ＭＯＦ）であって、
    ａ）光増感剤と、
    ｂ）架橋配位子を介してともに連結された複数の金属含有二次構成単位（ＳＢＵ）と、を含み、任意で、前記ＳＢＵが、金属オキソクラスタである、ＭＯＦ。
  2. 前記ＳＢＵのうちの１つ以上が、Ｘ線を吸収することができる金属カチオンを含有する、請求項１に記載のＭＯＦ。
  3. 前記ＳＢＵのうちの１つ以上が、Ｈｆ、ランタニド金属、Ｂａ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、及びＢｉを含む群から選択される金属イオンを含有する、請求項１または請求項２に記載のＭＯＦ。
  4. 前記ＭＯＦ中の空洞またはチャネル内に位置する、ポリオキソメタレート、金属ナノ粒子、または金属酸化物ナノ粒子のうちの少なくとも１つを更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＭＯＦ。
  5. 各架橋配位子が、複数の配位部位を含む有機化合物を含み、任意で、各架橋配位子が、２〜１０個の配位部位を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＭＯＦ。
  6. 各架橋配位子が、２つまたは３つのＳＢＵに結合することができる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＭＯＦ。
  7. 各架橋配位子が、少なくとも２つの基を含み、前記２つの基のそれぞれが個々に、カルボキシレート、芳香族または非芳香族窒素含有基、フェノール、アセチルアセトネート、ホスホネート、及びホスフェートからなる群から選択され、任意で、前記芳香族窒素含有基が、ピリジン基である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＭＯＦ。
  8. 前記架橋配位子のうちの少なくとも１つが、前記光増感剤または前記光増感剤の誘導体を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＭＯＦ。
  9. 少なくとも１つの架橋配位子が、ポルフィリン、クロリン、クロロフィル、フタロシアニン、ルテニウム−ビピリジン錯体、またはイリジウム−ビピリジン錯体を含む、請求項８に記載のＭＯＦ。
  10. 少なくとも１つの架橋配位子が、ジフェニル−ジ（ベンゾエート）ポルフィリン、ジベンゾアート（ビピリジン）ルテニウムビス（ビピリジン）、テトラ（ベンゾエート）ポルフィリン、またはジベンゾアート（ビピリジン）ルテニウムビス（フェニルピリジン）を含む、請求項９に記載のＭＯＦ。
  11. 少なくとも１つの架橋配位子が、
    Figure 2017532340
     である、請求項９に記載のＭＯＦ。
  12. 前記ＳＢＵのうちの１つ以上が、酸化物及びＯＨ−から選択されるアニオンを含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のＭＯＦ。
  13. 少なくとも１つの架橋配位子が、ポルフィリン系配位子、クロリン系配位子、バクテリオクロリン系配位子、大環状π−共役系、ボロン−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）誘導体、またはジサリシリデン−１，２−シクロヘキシリデンジアミン誘導体である、請求項１に記載のＭＯＦ。
  14. 前記架橋配位子のうちの少なくとも１つが、５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリン（ＤＢＰ）またはその誘導体及び／もしくは金属錯体；５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）クロリン（ＤＢＣ）またはその誘導体及び／もしくは金属錯体；５，１５−ジ（ｐ−ベンゾアート）バクテリオクロリン（ＤＢＢＣ）またはその誘導体及び／もしくは金属錯体；５，１０，１５，２０−テトラ（ｐ−ベンゾアート）ポルフィリンまたはその誘導体及び／もしくは金属錯体；５，１０，１５，２０−テトラ（ｐ−ピリジル）ポルフィリン、フタロシアニン−オクタカルボン酸（任意で、金属で錯体化される）；ジ（５'−ベンゾアートサリシリデン）−１，２−シクロヘキシリデンジアミンの白金またはパラジウム錯体；フタロシアニン（任意で、金属で置換される）；ならびにモテクサフィンルテチウムから選択される、請求項１３に記載のＭＯＦ。
  15. 前記架橋配位子のうちの少なくとも１つが、プロトポルフィリンＩＸ、パドポルフィン；テトラ（ｍ−ヒドロキシフェニル）クロリン（ｍ−ＴＨＰＣ）；ＮＰｅ６、クロリンｅ６、ロスタポルフィン、及びこれらの誘導体からなる群から選択される、請求項１に記載のＭＯＦ。
  16. 前記光増感剤が、共有結合染料であり、任意で、前記染料が、アミドまたはチオ尿素結合を介して共有結合される、請求項１に記載のＭＯＦ。
  17. 前記架橋配位子のうちの少なくとも１つが、パラ−クアテルフェニルジカルボン酸誘導体である、請求項１６に記載のＭＯＦ。
  18. Figure 2017532340
     または
    Figure 2017532340
     を含む、請求項１７に記載のＭＯＦ。
  19. 前記光増感剤が、前記ＭＯＦ中に非共有結合的に捕捉された染料である、請求項１に記載のＭＯＦ。
  20. 前記染料が、トルイジンブルー、メチレンブルー、ナイルブルー、ヒペリシン、Ｃｙ３、Ｃｙ３．５、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５、Ｃｙ７、及びカルコゲノピリリウムからなる群から選択される化合物または化合物の誘導体である、請求項１６または請求項１９に記載のＭＯＦ。
  21. 前記光増感剤が、プロトポルフィリンＩＸ、パドポルフィン；テトラ（ｍ−ヒドロキシフェニル）クロリン（ｍ−ＴＨＰＣ）；ＮＰｅ６、クロリンｅ６、ロスタポルフィン、及びこれらの誘導体からなる群から選択される、請求項１に記載のＭＯＦ。
  22. 非共有結合的に結合した白金系薬物、テモゾロミド、ドキソルビシン、カンプトテシン、パクリタキセル、ペメトレキセド、メトトレキサート、またはＩＤＯ阻害剤を更に含み、任意で、前記ＩＤＯ阻害剤が、ＩＣＢＮ２４３６０、ＮＬＧ−９１９、１−メチル−Ｄ−トリプトファン、及び１−メチル−Ｌ−トリプトファンからなる群から選択される、請求項１に記載のＭＯＦ。
  23. 共有結合または静電気的に結合したポリエチレングリコール（ＰＥＧ）部分または１つ以上の脂質分子を更に含み、任意で、前記１つ以上の脂質分子が、１，２−ジオレオイル−３−トリメチルアンモニウムプロパン（ＤＯＴＡＰ）、１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン（ＤＯＰＣ）、及び１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン−Ｎ−［アミノ（ポリエチレングリコール）］（ＤＳＰＥ−ＰＥＧ）を含む群から選択される、請求項１に記載のＭＯＦ。
  24. 請求項１〜２３のいずれか一項に記載のＭＯＦと、薬学的に許容される担体と、を含む、医薬製剤。
  25. 患者における疾患を治療するための方法であって、
    患者に、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のＭＯＦを投与することと、
    前記患者に可視光または近赤外光を照射することと、を含む、方法。
  26. 前記患者が、前記患者の皮膚、血液、及び胃腸管から選択される解剖学的構造の部分を照射される、請求項２５に記載の方法。
  27. 前記疾患が、頭部腫瘍、頸部腫瘍、乳癌、婦人科腫瘍、脳腫瘍、結腸直腸癌、肺癌、中皮腫、軟部組織肉腫、及び膵臓癌から選択される、請求項２５または請求項２６に記載の方法。
  28. 患者における疾患を治療するための方法であって、
    患者に、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のＭＯＦを投与することと、
    前記患者の少なくとも一部分にＸ線を照射することと、を含む、方法。
  29. 前記架橋配位子のうちの１つ以上が、９，１０−アントラセニルビス（安息香酸）などのアントラセン系リンカーを含む、請求項２８に記載の方法。
  30. 前記疾患が、頭部腫瘍、頸部腫瘍、乳癌、婦人科腫瘍、脳腫瘍、結腸直腸癌、肺癌、中皮腫、軟部組織肉腫、及び膵臓癌から選択される、請求項２８または請求項２９に記載の方法。
  31. 前記疾患が、転移性癌である、請求項２８または請求項２９に記載の方法。
  32. 前記患者に免疫療法剤を投与することを更に含む、請求項２８に記載の方法。
  33. 前記免疫療法剤が、ＰＤ−１／ＰＤ−Ｌ１抗体、ＩＤＯ阻害剤、ＣＴＬＡ−４抗体、ＯＸ４０抗体、ＴＩＭ３抗体、ＬＡＧ３抗体、ＰＤ−１／ＰＤ−Ｌ１を標的とするｓｉＲＮＡ、ＩＤＯを標的とするｓｉＲＮＡ、及びＣＣＲ７を標的とするｓｉＲＮＡからなる群から選択される、請求項３２に記載の方法。
  34. 患者における疾患を治療するための方法であって、
    患者に、シンチレーター、及び光増感剤を含むナノ粒子を投与することと、
    前記患者の少なくとも一部分にＸ線を照射することと、
    前記患者に免疫療法剤を投与することと、を含む、方法。
  35. 前記疾患が、頭部腫瘍、頸部腫瘍、乳癌、婦人科腫瘍、脳腫瘍、結腸直腸癌、肺癌、中皮腫、軟部組織肉腫、皮膚癌、結合組織癌、脂肪癌、肺癌、胃癌、肛門生殖器癌、腎臓癌、膀胱癌、結腸癌、前立腺癌、中枢神経系癌、網膜癌、血液癌、神経芽細胞腫、多発性骨髄腫、リンパ癌、及び膵臓癌から選択される、請求項３４に記載の方法。
  36. 前記患者に、追加の癌治療を投与することを更に含む、請求項２５、請求項２８、または請求項３５に記載の方法。
  37. 前記追加の癌治療が、外科手術、放射線療法、化学療法、毒素療法、免疫療法、寒冷療法、及び遺伝子療法からなる群から選択され、任意で、前記化学療法が、（ａ）前記患者に、オキサリプラチン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、ドセタキセル、ミトキサントロン、パクリタキセル、ジギトキシン、ジゴキシン、及びセプタシジンからなる群から選択される薬物を投与すること、ならびに／または（ｂ）前記患者に、ポリマーミセル製剤、リポソーム製剤、デンドリマー製剤、ポリマー系ナノ粒子製剤、シリカ系ナノ粒子製剤、ナノスケール配位ポリマー製剤、ナノスケール金属有機構造体製剤、及び無機ナノ粒子製剤からなる群から選択される薬物製剤を投与すること、を含む、請求項３６に記載の方法。
  38. 前記免疫療法剤が、抗ＣＤ５２抗体、抗ＣＤ２０抗体、抗ＣＤ２０抗体、抗ＣＤ４７抗体、抗ＧＤ２抗体、放射性標識抗体、抗体−薬物共役体、サイトカイン、ポリサッカライドＫ、及びネオ抗原からなる群から選択され、任意で、前記サイトカインが、インターフェロン、インターロイキン、または腫瘍壊死因子アルファ（ＴＮＦ−α）であり、更に任意で、前記サイトカインが、ＩＦＮ−α、ＩＮＦ−γ、ＩＬ−２、ＩＬ−１２、及びＴＮＦ−αからなる群から選択される、請求項３４に記載の方法。
  39. 前記免疫療法剤が、アレムツズマブ、オファツムマブ、リツキシマブ、ゼヴァリン、アドセトリス、カドサイラ、及びオンタックからなる群から選択される、請求項３４に記載の方法。
  40. 前記免疫療法剤が、ＰＤ−１阻害剤、ＰＤ−Ｌ１阻害剤、ＣＴＬＡ−４阻害剤、ＩＤＯ阻害剤、及びＣＣＲ７阻害剤からなる群から選択される、請求項３４に記載の方法。
  41. 前記疾患が、転移性癌である、請求項３４に記載の方法。
  42. 前記患者にＸ線を照射することが、タングステン標的を使用してＸ線を発生させることを含む、請求項３４に記載の方法。
  43. タングステン標的を使用して発生させた前記Ｘ線が、前記患者を照射する前にフィルタを通過し、任意で、前記フィルタが、少なくとも２０の原子番号を有する元素を含み、更に任意で、前記フィルタが、銅を含む、請求項４２に記載の方法。
  44. 前記フィルタが、５ｍｍ未満、４ｍｍ未満、３ｍｍ未満、２ｍｍ未満、１ｍｍ未満、０．５ｍｍ未満、０．４ｍｍ未満、０．３ｍｍ未満、０．２ｍｍ未満、または０．１ｍｍ未満である厚さを有する、請求項４３に記載の方法。
  45. 前記Ｘ線が、２３０ｋＶｐ未満、２２５ｋＶｐ未満、２００ｋＶｐ未満、１８０ｋＶｐ未満、１６０ｋＶｐ未満、１４０ｋＶｐ未満、１２０ｋＶｐ未満、１００ｋＶｐ未満、または８０ｋＶｐ未満であるピーク電位を使用して発生される、請求項３４に記載の方法。
  46. 前記Ｘ線が、ピーク電位及び電流を使用して発生され、任意に、Ｘ線照射による前記患者におけるＤＮＡ損傷を最小化し、かつ前記シンチレーターによるＸ線吸収を最大化するように選択されたフィルタを使用して発生される、請求項３４に記載の方法。
  47. 前記Ｘ線が、１２０ｋＶｐであるピーク電位を使用して発生される、請求項３４に記載の方法。
  48. 前記シンチレーターが、ランタニドを含む、請求項３４に記載の方法。
  49. 前記シンチレーターが、ランタニドナノ粒子を含み、任意で、前記シンチレーターが、ランタニドコアシェルナノ粒子を含み、更に任意で、前記ランタニドコアシェルナノ粒子の前記シェルが、ランタニドカルコゲニドを含む、請求項４８に記載の方法。
  50. 前記シンチレーターが、ハフニウム、ジルコニウム、またはセリウムを含むＭＯＦを含み、任意で、前記シンチレーターが、Ｍ６（μ３−Ｏ）４（μ３−ＯＨ）４Ｌ６を含み、式中、Ｍが、ハフニウム、ジルコニウム、またはセリウムであり、Ｌが、９，１０−アントラセニルビス安息香酸である、請求項３４に記載の方法。
  51. 前記光増感剤が、前記ＭＯＦに共有結合され、任意で、前記共有結合が、アミド共役、エステル共役、チオ尿素共役、クリックケミストリー、またはジスルフィド結合共役を通して形成される、請求項５０に記載の方法。
  52. 前記シンチレーターが、炭素ドットを含む、請求項３４に記載の方法。
  53. 前記シンチレーターが、コアシェルナノ粒子を含み、前記シェルが、硫化亜鉛を含み、かつ前記コアが、遷移金属またはランタニド金属を含む、請求項３４に記載の方法。
  54. 前記シンチレーターが、金、白金、またはイリジウムを含むナノ粒子を含む、請求項３４に記載の方法。
  55. 前記シンチレーターが、ランタニドアルミニウムガーネットまたはフッ化ランタニドを含む、請求項３４に記載の方法。
  56. 前記光増感剤が、配位結合を通して前記シンチレーターに結合される、請求項３４に記載の方法。
  57. 前記光増感剤が、カルボキシレート基、チオール基、ヒドロキシ基、アミノ基、またはホスフェート基を含み、
    前記シンチレーターが、金属を含み、
    前記カルボキシレート基、チオール基、ヒドロキシル基、アミノ基、またはホスフェート基が、前記金属に結合する、請求項５６に記載の方法。
  58. 前記光増感剤及び前記シンチレーターが、連結され、前記連結が、シクロデキストリン、ポリエチレングリコール、ポリ（マレイン酸）、またはＣ２−Ｃ１５直鎖もしくは分岐アルキル鎖を含む、請求項５７に記載の方法。
  59. 前記光増感剤が、以下、
    Figure 2017532340
     若しくは
    Figure 2017532340




    のうちの１つ、またはこれらのうちの１つの脱プロトン化形態を含む、請求項５８に記載の方法。
  60. 前記シンチレーターが、ＭＯＦ中またはメソポーラスシリカ中に被包される、請求項３４に記載の方法。
  61. 前記光増感剤が、前記メソポーラスシリカの細孔中に捕捉されるか、または前記ＭＯＦに共有結合される、請求項６０に記載の方法。
  62. 患者における疾患を治療するための方法であって、
    患者にナノ粒子化学療法剤を投与することと、
    患者に免疫療法剤を投与することと、を含む、方法。
  63. 前記患者に、Ｘ線吸収剤及び任意で光増感剤を投与することと、前記患者の少なくとも一部分にＸ線を照射することと、を更に含む、請求項６２に記載の方法。
  64. 前記ナノ粒子化学療法剤が、Ｘ線吸収剤を含む金属有機構造体（ＭＯＦ）であり、任意で、前記ＭＯＦが、Ｘ線を吸収することができる金属カチオンを含む二次架橋単位（ＳＢＵ）を含み、前記ＭＯＦが、前記ＭＯＦの細孔またはチャネル中に捕捉された化学療法剤を含む、請求項６３に記載の方法。
  65. 前記ＭＯＦが、光増感剤または光増感剤の誘導体を含む架橋配位子を含む、請求項６４に記載の方法。
  66. 前記患者に光増感剤を投与することと、前記患者に可視光または近赤外光を照射することと、を更に含む、請求項６２に記載の方法。
  67. 前記ナノ粒子化学療法剤が、光増感剤を含む金属有機構造体（ＭＯＦ）であり、任意で、前記ＭＯＦが、光増感剤または光増感剤の誘導体を含む架橋配位子を含み、かつ前記ＭＯＦが、前記ＭＯＦの細孔またはチャネル中に捕捉された化学療法剤を含む、請求項６６に記載の方法。
  68. 前記化学療法剤が、オキサリプラチン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、ドセタキセル、ミトキサントロン、パクリタキセル、ジギトキシン、ジゴキシン、及びセプタシジンを含む群から選択される、請求項６４または請求項６７に記載の方法。
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