JP2018517544A - ナノ構造体を封止する方法、被覆ナノ構造体、および被覆ナノ構造体の使用 - Google Patents
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Abstract
Description
基板(14)を提供する段階と、
前記基板(14)にプラグ材から成るプラグ(16)を形成する段階と、
前記プラグ(16)にナノ構造体(18)を形成する段階と、
少なくとも1つのシェル材が、前記ナノ構造体(18)および前記プラグ材の少なくとも一部を被覆するように前記ナノ構造体(18)の外面上に少なくとも1つのシェル材から成るシェル(20)を形成する段階であって、それにより前記シェル(20)および前記プラグ(16)が前記ナノ構造体(18)を封止する、段階と、
を含む。
‐イメージング(MRI)の造影剤
‐温熱治療用磁性材料
‐移動および薬物送達用ナノおよびマイクロプロペラ形状
‐磁気治療用磁性材料粒子
‐レオロジー応用の磁性材料粒子
‐磁気治療用異方性磁性粒子
‐放射性材料
‐プラズモン活性
‐従来の手段によってナノ粒子を作製するためおよびこれらの材料を保護するために使用することができない材料の使用
これらの材料は、費用対効果の高い方法で部分的に製造され得、ナノ構造体に基本的な機能を提供し、ナノ構造体の特定の標的の応用を可能にする。
同様に、コア上にシェルを堆積する前に、コア上にシェル結合材料の層を堆積することができる。シェル結合材料の層は、TiまたはCrを含み得る。
場合によっては、プラグ結合材料の層は、シェル結合材料の層と同一であり得る。特に、プラグおよびシェルが同一材料から形成される場合である。
例えば超音波による機械撹拌を使用して、封止ナノ構造体を基板から分離し、その後目的の用途で利用することができる。
ナノ構造体と、
少なくとも1つの場所を除いて前記ナノ構造体を被覆するシェルと、
少なくとも1つの場所またはそれらの各々に位置するプラグであって、前記シェルおよび前記プラグがナノ構造体を封止する、プラグと、
を備える。
特に、図2(a)は、図1に関して説明した製造スキームに従って製造したコア‐シェルナノへリックスのTEM画像を示す。図2bは、対応するEDX元素マッピング画像を示す。コア‐シェル粒子10の様々な成分が明確に見られる。最上段は、Auのシード12の存在を表す小さな主に白色の丸い領域を示す。中段は、主にCuからなるらせん形状ナノ構造体18を示す。下段において、ナノ構造体18は、Al2O3で形成されるシェル20とSiO2で形成されるプラグ16との組み合わせである、Oの存在を示唆する層によって被覆されている。
図5は、封止ナノ構造体10の4つの例を示す。図5(a)は、異なる材料を有するAu−Tiハイブリッドで形成されたコア18およびTiO2で形成されたシェル20を備えるが、図1および4に関して説明した製造スキームに従って製造したコア‐シェルナノへリックス10のTEM画像を示す。図5(b)は、対応するEDX元素マッピング画像を示す。左側のパネルは、Au−Tiハイブリッドで形成されたコア18の主な構成要素の1つであるTiの存在を示唆するらせん形状を示す。右側のパネルは、SiO2で形成されたプラグ16およびTiO2で形成されたシェル20の両方を示唆する酸化物層を示す。図5(c)および(d)は、それぞれAlおよびAl‐Feハイブリッドの異なるコア18材料を有する封止ナノへリックスのTEM画像を示す。図5(e)は、Tiで形成されたプラグ、Coで形成されたコア、およびHfO2で形成されたシェルを有する封止ナノロッドのTEM画像を示す。
この例では基板14上にシード12としてAuナノ粒子を配置したが、Pt、Ag、In、Fe、Zr、Al、Co、Ni、Ga、Sn、Zn、Ti、Si、Ge、Feまたはそれらの合金などの材料もまたシード12として堆積させることができる。シード12のサイズもまた例えば2から30nmの範囲のサイズに変更することができる。さらに、シード間の距離は、例えば20から300nmの範囲のサイズに変更することができる。シード12のサイズ、シード12間の距離、およびシード12のパターンは、金属イオンおよびブロックコポリマーの濃度および組成を制御することによって容易に調整することができる。
12 シード
14 基板
16 プラグ
18 ナノ構造体/コア
20 シェル
22 犠牲層
24 シェル(チューブ)粒子
A、B 材料のタイプ
Claims (16)
- ナノ構造体(18)を封止する方法であって、該方法が、
基板(14)を提供する段階と、
前記基板(14)にプラグ材から成るプラグ(16)を形成する段階と、
前記プラグ(16)にナノ構造体(18)を形成する段階と、
少なくとも1つのシェル材が、前記ナノ構造体(18)および前記プラグ材の少なくとも一部を被覆するように前記ナノ構造体(18)の外面上に少なくとも1つのシェル材から成るシェル(20)を形成する段階であって、それにより前記シェル(20)および前記プラグ(16)が前記ナノ構造体(18)を封止する、段階と、
を含む、方法。 - スパッタリング、またはパルスレーザ堆積法、物理気相堆積法(PVD)、化学気相堆積法(CVD)、原子層堆積法(ALD)、斜め堆積法(GLAD)、分子ビームエピタキシー(MBE)などの他の堆積プロセスによって、電気もしくは無電解堆積によって、またはプリントもしくはナノプリント法によって、前記プラグ(16)を形成する、請求項1に記載の方法。
- スパッタリング、またはパルスレーザ堆積法、物理気相堆積法(PVD)、化学気相堆積法(CVD)、原子層堆積法(ALD)、斜め堆積法(GLAD)、分子ビームエピタキシー(MBE)などの他の堆積プロセスによって、電気もしくは無電解堆積によって、またはプリントもしくはナノプリント法によって、前記シェル(20)を形成する、請求項1または2に記載の方法。
- 前記プラグ(16)の材料が、SiO2、Al2O3、TiO2、Ta2O5、HfO2、Fe2O3、Fe3O4などの酸化物、またはPt、Au、もしくはTiなどの金属、または金属合金を含む不活性安定材料を含む材料の群から選択され、かつ/または前記シェル(20)の材料が、SiO2、Al2O3、TiO2、Ta2O5、HfO2、Fe2O3、Fe3O4などの酸化物、Pt、Au、もしくはTiなどの金属、または金属合金を含む不活性安定材料を含む材料の群から選択され、かつ/または前記シェル(20)が前記プラグ(16)と同一の材料から形成される、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プラグ(16)の材料としてポリマーまたは酸化物などの材料を特に選択することによって、前記プラグ(16)が前記基板(14)および/または環境からの物理および/または化学バリアとして作用するように適合され、かつ/または、前記シェル(20)の材料としてポリマーまたは酸化物などの材料を特に選択することによって、前記シェル(20)が前記基板(14)および/または環境からの物理および/または化学バリアとして作用するように適合される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ナノ構造体(18)が、少なくとも1つの寸法が10nmから10000nmの範囲内で選択されるサイズを有する前記プラグ(16)に形成され、かつ/または前記ナノ構造体(18)が少なくとも1つのコア材料から成り、複数の材料の場合には、これらの異なる材料が混合されるかまたは互いに隣接して配置される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ナノ構造体(18)が、物理気相堆積(PVD)、化学気相堆積(CVD)、電気または無電解堆積、分子ビームエピタキシー、およびインクジェット印刷を含む群から選択される成長法によって形成され、かつ/または前記ナノ構造体(18)の材料が、Ag、Au、Cu、Al、Co、Ni、Fe、Gd、Pt、Mg、Ca、Na、Li合金、酸化物、および前述の材料の組み合わせ、特にFe2O3およびFe3O4、Cuナノへリックス、イメージングの造影剤、温熱治療用磁性材料、移動および薬物送達用ナノプロペラ形状、磁気治療用磁性材料、放射性材料、プラズモン活性を示す材料、酸化を受けやすい材料を含む材料の群から選択される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 封止されたナノ構造体(10)を前記基板(14)から分離して個別の封止ナノ構造体を形成する段階をさらに含み、かつ/または前記プラグ(16)および前記ナノ構造体(18)を除去して中空シェル(24)を形成する、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プラグ(16)を形成する段階の前または直後に、前記基板(14)上または前記プラグ(16)上にパターン形成されるように、前記基板(14)上にシード(12)を提供する段階をさらに含み、かつ/または前記プラグ(14)を形成する段階の前に前記基板(14)上に犠牲層(22)を提供する段階をさらに含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プラグを形成する段階および/または前記ナノ構造体を提供する段階が、フォトリソグラフィ、eビームリソグラフィ、二光子リソグラフィ、またはナノインプリントリソグラフィなどのリソグラフィ法によって達成される、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記シェル(20)が、複数の異なる材料または異なる材料のシェル層から成り、かつ/または前記シェル(20)が、生物活性材料または製薬材料の少なくとも1つの層、および生物活性材料または製薬材料の少なくとも1つの層を封止する少なくとも1つのさらなる層の形態で堆積される、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から11のいずれか一項に記載の方法によって好ましくは製造された被覆ナノ構造体(10)であって、
ナノ構造体(18)と、
少なくとも1つの場所を除いて前記ナノ構造体(18)を被覆するシェル(20)と、
少なくとも1つの場所またはそれらの各々に位置するプラグ(16)であって、前記シェル(20)および前記プラグ(16)が前記ナノ構造体(18)を封止する、プラグ(16)と、
を備える被覆ナノ構造体(10)。 - 前記シェル(20)が、複数の異なる材料または異なる材料のシェル層から成り、かつ/または前記シェル(20)が、生物活性材料の少なくとも1つの内層および生物活性材料または製薬材料の少なくとも1つの内層を封止する少なくとも1つのさらなる層を含む、請求項12に記載の被覆ナノ構造体(10)。
- 前記プラグ(16)が、体液によってまたはその存在下で、および/または環境化学物質によって溶解または分解されるように選択され、かつ/または前記シェル(20)が、体液によってまたはその存在下で、および/または環境化学物質によって溶解または分解されるように選択される、請求項12または13に記載の被覆ナノ構造体(10)。
- 前記ナノ構造体(18)が、Ag、Au、Cu、Al、Co、Ni、Fe、Gd、Pt、Mg、Ca、Na、Li合金、酸化物、および前述の材料の組み合わせ、特にFe2O3およびFe3O4、Cuナノへリックス、イメージング用造影剤の化合物、温熱治療用磁性材料の化合物、移動および薬物送達用ナノプロペラ形状を形成する材料の化合物、磁気治療用の常磁性、超常磁性または強磁性材料の化合物、放射性材料、プラズモン活性を示す材料、酸化を受けやすい材料を含む群から選択される、請求項12から14のいずれか一項に記載の被覆ナノ構造体(10)。
- イメージング用造影剤の化合物、温熱治療用磁性材料の化合物、移動および薬物送達用ナノプロペラ形状を形成する材料の化合物、病気のまたは異常な組織の温熱治療用材料の化合物、磁気治療用異方性磁気モーメントの形状を有する材料の化合物、磁気治療用の常磁性、超常磁性または強磁性材料の化合物、放射性材料、プラズモン活性を示す材料、酸化によって、または環境流体の存在下で、被膜なしで劣化する材料の保護のための請求項1から11のいずれか一項に記載の方法によって製造された、および/または請求項12から15のいずれか一項に記載の被覆ナノ構造体(10)の使用。
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