JP2019501189A - 結石除去における磁性材料の使用 - Google Patents
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Abstract
Description
a)磁性材料を使用してナノ粒子コアを調製する工程、
b)開始剤及び/又は架橋剤により表面修飾剤モノマーをナノ粒子コアにin situで連結することでナノ粒子を形成してナノ粒子シェルを形成する工程
を含む、実施形態19〜22のいずれか一項に記載の使用。
ある比率の金属塩含有材料を水中に溶解させる工程、
窒素を送り込み溶液中の酸素を除去する工程、
10〜40℃、好ましくは30℃の室温で触媒を添加して、pHを7〜12、好ましくは10に調整する工程、
撹拌を10〜60分間維持する工程、並びに
40〜100℃、好ましくは70℃の水浴の条件下で、20〜40分間反応させ、次いで磁石による分離及び乾燥を行い、磁性ナノ粒子コアを得る工程
により調製される、実施例24に記載の使用。
調製したナノ粒子コアを水溶液中に分散させ、3−クロロプロピオン酸、ポリスチレン、CuCl及び4,4’−ジノニル−2,2−ジピリジンのキシレン溶液を添加し、前述のナノ粒子コアと反応溶液とのモル比が1:1である工程、
130℃で15〜30時間、好ましくは24時間連続撹拌しながら上記混合物を反応させる工程、並びに
磁石によりナノ粒子を収集し、トルエンで繰り返し洗浄し、疎水性ポリスチレン被覆磁性ナノ粒子を得る工程
を含む、得られたナノ粒子コアに対して疎水性表面修飾を実施する工程を更に含む、実施形態24〜26のいずれか一項に記載の使用。
ナノ粒子コアをキシレン中に分散させ、シランカップリング剤を添加する工程であって、添加されたナノ粒子、キシレン及びシランカップリング剤の比は95:5である工程、
窒素雰囲気の保護下で、20〜100℃、好ましくは80℃にて、2〜5時間、好ましくは3時間反応させる工程、
アルコール溶媒で洗浄し、12時間乾燥させ、超音波条件下で水溶液中に分散させ、過硫酸カリウムを添加する工程、
窒素雰囲気の保護下で40〜80℃にて10分間反応させ、次いでアクリル酸を添加し、40〜80℃で1時間連続的に反応させ、好ましくは70℃で反応させる工程、並びに
磁石により分離し、洗浄し乾燥させ、ポリアクリル酸修飾親水性ナノ粒子を得る工程
を含む、得られたナノ粒子コアに対して親水性表面修飾を実施する工程を更に含む、実施形態25〜27のいずれか一項に記載の使用。
ポリアクリル酸修飾磁性ナノ粒子をアルコール溶媒中に溶解させ分散させ、エチレンベンゾフェノンなどの感光性モノマー、N−イソプロピルアクリルアミドなどの感熱性モノマー、又はジメチルアミノプロピルメタクリレート若しくはアクリル酸とスチレンのブレンドモノマーなどのpH感受性モノマーを添加し、40〜80℃で1時間、好ましくは70℃の反応温度で反応を維持する工程、並びに磁石により分離し、洗浄し乾燥させ、それぞれ感光性、感熱性又はpH感受性の機能性モノマー修飾磁性ナノ粒子を得る工程
を含む、実施形態24〜27のいずれか一項に記載の使用。
ある比率の金属塩含有材料を水中に溶解させる工程、
窒素を送り込み溶液中の酸素を除去する工程、
20〜30℃の室温で触媒を添加して、pHを8〜12、好ましくは10に調整する工程、
撹拌及び反応を20〜40分間維持する工程、及び
50〜100℃、好ましくは70℃の水浴の条件下で20〜40分間反応を進め、磁石による分離及び乾燥を行い、磁性ナノ粒子コアを得る工程
により調製される。
PD.I. = <Rh2>/<Rh>2
の通り定義され、
式中、Rhは粒子の流体力学的半径を表す。
特定のモル比のFeCl3・6H2O及びFeCl2・4H2O(FeCl3・6H2OとFeCl2・4H2Oのモル比は15〜85%、好ましくは1:2.5〜1.5:1である)を100mLの水中に溶解させ、窒素ガスを送り込み溶液中の酸素を除去し、20〜30℃の室温でアンモニア水を添加してpHを8〜12、好ましくは10に調整し、撹拌及び反応を20〜40分間維持し、次いで、50〜100℃、好ましくは70℃の水浴下で20〜40分間反応を進め、次いで、磁石及び乾燥での分離によりFe3O4ナノ粒子を得る。共沈法、熱分解法、水熱合成法、マイクロエマルション法(逆ミセル法)等の様々な種類の調製方法がある。
2.1)合成Fe3O4ナノ粒子コア表面の疎水性修飾
工程1)で調製したFe3O4ナノ粒子コアを水溶液中に分散させ、開始剤3−クロロプロピオン酸を添加して12時間前処理し、次いで、ポリスチレン疎水性表面修飾モノマーと開始剤CuCl及び4,4’−ジノニル−2,2−ジピリジンのキシレン溶液(鉄粒子溶液と反応溶液のモル比は1.1である)を添加し、連続撹拌下で混合物溶液を130℃にて15〜30時間、好ましくは24時間反応させ、得られたナノ粒子を磁石で収集し、トルエンで繰り返し洗浄し、疎水性ポリスチレン被覆磁性酸化鉄ナノ粒子を得る。
上記工程1)で得たFe3O4ナノ粒子コアをキシレン中に溶解させて分散させ、シランカップリング剤を添加し(Fe3O4ナノ粒子とシランカップリング剤の添加比率は95:5である)、窒素保護下で、80℃にて、2〜5時間、好ましくは3時間反応させ、次いで、アルコール溶媒(好ましくは無水エタノール)で洗浄し、12時間乾燥させ、超音波条件下で水溶液中に分散させ、過硫酸カリウムを添加し、窒素保護下で40〜80℃にて10分間反応させ、次いで、アクリル酸を添加し、40〜80℃で連続的に1時間反応させ、好ましくは70℃の反応温度で反応させ、磁石により分離し、洗浄し乾燥させ、ポリアクリル酸修飾による親水性表面修飾磁性ナノ粒子を得る。
上記工程1)で調製したFe3O4ナノ粒子コアをキシレン中に溶解させて分散させ、シランカップリング剤を添加し(Fe3O4ナノ粒子とシランカップリング剤の添加比率は95:5である)、窒素保護下で、80℃にて、2〜5時間、好ましくは3時間反応させ、アルコール溶媒(好ましくは無水エタノール)で洗浄し、12時間乾燥させ、超音波条件下で水溶液中に分散させ、過硫酸カリウムを添加し、窒素保護下で40〜80℃にて10分間反応させ、次いで、ビニルベンゾフェノン感光性モノマー、N−イソプロピルアクリルアミド感熱性モノマー、又はジメチルアミノプロピルメタクリレートpH感受性モノマーを添加し、40〜80℃で1時間反応させ、好ましくは70℃の反応温度で反応させ、磁石により分離し、洗浄し乾燥させ、それぞれ感光性、感熱性又はpH感受性表面修飾を有する磁性ナノ粒子を得る。
1. 共沈法による10nmのFe3O4の調製
3.05gのFeCl3・6H2O及び2.08gのFeCl2・4H2O(モル比1:1)を三つ口フラスコ内の50mlの脱イオン水中に溶解させた。実験全体を通じて窒素ガスを使用した。アンモニア水を注射器により滴加し、室温で激しく撹拌してpHを9に調整し、溶液は黄色から茶色へと徐々に変化して最終的に黒色になり、反応を20分間進めた。反応後、溶液を70℃の水浴中に置き、20分間保温し、激しく撹拌して余剰アンモニアを除去した。三つ口フラスコを取り出し、激しい撹拌下で室温まで冷却させた。合成したFe3O4磁性粒子の懸濁液を50ml遠心管内に注ぎ、強力磁石を使用して磁性粒子を引き付け、液体廃棄物を捨て、脱イオン水を添加し、磁性粒子を超音波下で再懸濁させ、pHが中性を示すまで、操作を繰り返し、余剰アンモニアを全て洗い流した。収集した磁性粒子を65℃のオーブン内に置き、乾燥させ、脱水させた。合成した磁性粒子を計量し、粒径測定のために、磁性粒子0.02mg/mlの懸濁液1.0mlを調合した。合計1.5mlの0.02Mオレイン酸ナトリウムを磁性粒子0.2mg/mlの懸濁液1.0mlに滴加し、窒素下で70℃にて反応させ、30分間激しく撹拌し、次いで、室温まで冷却させた。12KD透析膜を使用して、透析により余剰オレイン酸ナトリウムを除去した。このように、0.02mg/mlオレイン酸ナトリウム1.0mlでカプセル化したFe3O4の溶液を調合し、その粒径を測定した。
2.1 熱分解法
2.1.1 4nmのFe3O4種結晶の合成:
5mmolの鉄(III)トリアセチルアセトネート、5mmolの1,2−ジヒドロキシヘキサデカン、3mmolのオレイン酸、1mmolのオレイルアミンを、20mlのジフェニルエーテル中に溶解させ、窒素雰囲気下で磁性撹拌した。上記混合物を200℃で30分間撹拌し、次いで、窒素ガス保護下で、265℃にて、還流させながら30分間加熱した。加熱を停止し、反応から得られた暗褐色の液体混合物を室温まで冷却し、大気条件下で、400mlのエタノールを添加し、得られた黒色の物質を超遠心分離により分離した。遠心分離により得た黒色の生成物を、50μLのオレイン酸及び50μLのオレイルアミンを含有するn−ヘキサン中に再度溶解させ、600rpmで10分間遠心分離し、不溶性残留物を除去した。得られた4nmのFe3O4生成物をエタノールで析出し、600rpmで10分間遠心分離し、溶媒を除去してn−ヘキサン中に再度分散させた。以下の様々な方法をそれぞれ使用して、様々なサイズの表面機能化ナノ粒子を合成した。
20mmolの鉄(III)トリアセチルアセトネート、10mmolの1,2−ジヒドロキシヘキサデカン、6mmolのオレイン酸、及び6mmolのオレイルアミンを、20mlのジフェニルエーテル中に溶解させ、窒素雰囲気下で磁性撹拌した。上記混合物を200℃で2時間撹拌し、次いで、窒素ガス保護下で、300℃にて、還流させながら1時間加熱した。加熱を停止し、反応から得られた暗褐色の液体混合物を室温まで冷却した。上述した4nmのFe3O4粒子を合成する操作工程を使用して、n−ヘキサン中に分散した6nmのFe3O4粒子の黒茶色の懸濁液を得た。
2mmolの鉄(III)トリアセチルアセトネート、10mmolの1,2−ジヒドロキシヘキサデカン、2mmolのオレイン酸、及び2mmolのオレイルアミンを、20mlのエチルエーテル中に溶解させ、窒素保護下で磁性撹拌した。6nmのFe3O4粒子84mgを計量し、4mlのn−ヘキサン中に溶解させ、次いで、上記混合液体に添加した。上記混合液体を、まず100℃で30分間加熱してn−ヘキサンを除去し、次いで200℃で1時間加熱し、窒素保護下で還流させながら300℃で30分間加熱した。加熱を停止し、反応から生じた黒色の混合液体を室温まで冷却させた。上述した4nmのFe3O4粒子の合成工程を使用して、n−ヘキサン中に分散した8nmのFe3O4粒子の暗褐色の懸濁液を得た。同様に、8nmのFe3O4種結晶80mgを、2mmolの鉄(III)トリアセチルアセトネート及び10mmolの1,2−ジヒドロキシヘキサデカンと反応させ、10nmのFe3O4ナノ粒子を生成した。このFe3O4種結晶媒介の成長法を使用して、より大きなサイズ(最大20nm)のFe3O4ナノ粒子を合成することもできる。
大気条件下で、20mgのFe3O4ナノ粒子コアを分散させた200μlのn−ヘキサン溶媒を、11−アミノウンデカン酸のテトラメチルアンモニウム塩20mgを含有する2mlのジクロロメタン懸濁液に添加した。混合物を20分間振盪させながら、磁石を使用して、析出したFe3O4ナノ粒子を分離した。溶媒及び非磁性懸濁物質をデカントし、得られた析出物をジクロロメタンで1回洗浄し、次いで、磁石による分離を再度実施し、余剰界面活性剤を除去した。得られた生成物を窒素ガス下で乾燥させ、次いで、脱イオン水又は中性pHのPBS中に分散させた。
1.35g(5mmol)の塩化鉄(III)六水和物(FeCl3・6H2O)を40mLのエチレングリコール中に溶解させ、透明溶液を形成した。上記溶液に対して、3.6gの酢酸ナトリウム及び1.0gのポリエチレングリコールを添加し、30分間激しく撹拌し、次いで、50mlの密封ステンレス製オートクレーブに移し、200℃で8〜72時間反応させ、次いで、室温まで冷却させた。反応において得られた黒色の生成物をエタノールで数回洗浄し、次いで60℃で6時間乾燥させ、10nm以下の粒径を有する磁性ナノ粒子コアを得た。
5mmolのMn(NO3)3及び10mmolのFe(NO3)3を25mLの脱イオン水中に溶解させ、清澄透明な溶液を形成し、0.4MのNaDBS([CH3(CH2)11(C6H4)SO3]Na)25mLを上記鉄イオン溶液に添加し、次いで大量のトルエンを添加した。ここで、得られたMnFe2O4ナノ粒子のサイズは、水とトルエンの容積比に依存する。例えば、8nmのナノ粒子を得るには、水とトルエンの容積比は5:100でなければならない。上記混合液体を一晩撹拌した後、液体は逆ミセルを含有した清澄な単相溶液となる。
(実施例1で得られた磁性ナノ粒子コア(MnFe2O4)の修飾)
平均粒径9nmのMnFe2O4ナノ粒子を、開始剤1.0mol/Lの濃度で、水溶液/3−クロロプロピオン酸溶液に添加し、溶液を塩酸でpH4に調整し、一晩撹拌した。ナノ粒子を磁石で収集し、水で数回洗浄して余剰3−クロロプロピオン酸を除去した。0.22gの乾燥させたナノ粒子を窒素ガスの連続供給下で8mLのポリスチレン溶液に添加し、続いて、0.3mmolのCuCl及び1.1mmolの4,4’−ジノニル−2,2−ジピリジンのキシレン溶液4mLを添加した。上記混合物を連続撹拌下で130℃にて24時間反応させた。ナノ粒子を磁石で収集し、トルエンで繰り返し洗浄して疎水性ポリスチレン被覆磁性酸化鉄ナノ粒子を得た。
実施例1で得た1gのFe3O4(例えば、共沈法により得た10nmのFe3O4)と5mlのシランカップリング剤(メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、KH570)を、反応フラスコ内で50mlのキシレンと混合した。窒素保護下で、80℃での撹拌下で3時間反応を行った。反応後、混合物を遠心分離し、エタノールで3回洗浄して、Fe3O4の表面に吸着したシランカップリング剤を除去し、12時間真空乾燥した。前述のシランカップリング剤で活性化されたFe3O4、40mgの過硫酸カリウム及び30mlの脱イオン水をフラスコ内に添加し、窒素保護下で反応させ、40℃で10分間撹拌した。次いで、4mlのアクリル酸をフラスコ内にゆっくりと滴下し、窒素保護下で反応させ、40℃で1時間撹拌した。ナノ粒子を磁性分離し、脱イオン水で3回洗浄し、最後に真空下で乾燥させた。
1. 感光性機能性モノマーの合成
光橋架特性を有する感光性モノマーの合成方法は、4−ビニルベンゾフェノン(4VBP)及びスチレンモノマーを原子移動ラジカル重合(ATRP)により直接重合し、感光性ポリスチレン−ポリビニルベンゾフェノンコポリマー(PS−PVBP)を得ることを含み、具体的工程は、以下の通り、還流凝縮液に接続した乾燥シュレンク管内に、Cu(I)Br(0.695mg、4.8umol)、4VBP(1.0g、4.8mmol)、スチレンモノマー(2u、20umol)及び4−ビニルベンゾフェノン(1μL、4.8umol)を添加し、混合物を凍結脱気循環により3回脱気するというものだった。メチルブロモプロピオネート(5.35μL、48umol)を、正圧を印加した窒素条件下で、−78℃にて上記混合物に添加し、混合物を凍結脱気循環により再度更に3回脱気した。負圧下で混合物を85℃の温度まで加熱することにより重合を実施し、反応を4時間進行させた。上記シュレンク管を液体窒素に浸漬し、10mlのジクロロメタンを添加してポリマーを溶解させた。得られた溶液をメタノール(2×300mL)で2回析出させて、淡黄色固体としてPSx−PVBPyを得た。式中、x:y〜(60%〜90%)であり、好ましい組成物はPS75−PVBP25だった。同様に、親水性モノマーアクリル酸を添加することにより、PS75−PVBP25−PAA100を得ることもできる。
(ポリスチレン75−co−ポリビニルベンゾフェノン25)−ポリアクリル酸100、即ち(PS75−コ−PVBP25)115−b−PAA100を、水溶液中でミセルを形成するためのポリマーとして選択した。5mgの(PS75−co−PVBP25)115−b−PAA100及び実施例1で得た10mgのFe3O4(例えば、共沈法により得た10nmのFe3O4)を、10mlのジメチルホルムアミド(DMF)溶液中に溶解させ、次いで、再蒸留水(0.1ml/分)を激しい撹拌下で徐々に添加した。水の容積が60%に到達したとき、得られた溶液を分画分子量12K〜14Kの透析膜に添加し、水に対して24時間透析してDMFを除去し、次いで、ミセル溶液を石英管に移し、様々な時間でレーザーを照射して(発光波長: 315〜400nm)、感光性モノマー被覆ナノ粒子を形成した。
実施例1で得た1gのFe3O4(例えば、共沈法により得た10nmのFe3O4)と5mlのシランカップリング剤(メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、KH570)を、反応フラスコ内で50mlのキシレンと混合した。窒素保護下で、80℃で撹拌しながら3時間反応を進めた。反応完了後に、混合物を遠心分離し、エタノールで3回洗浄して、Fe3O4の表面に吸着したシランカップリング剤を除去し、12時間真空乾燥した。前述のシランカップリング剤で活性化されたFe3O4、40mgの過硫酸カリウム及び30mlの脱イオン水をフラスコ内に添加し、窒素保護下で反応させ、40℃で10分間撹拌した。次いで、4mlのN−イソプロピルアクリルアミド水溶液をフラスコ内にゆっくりと滴下し、窒素保護下で反応させ、40℃で1時間撹拌した。ナノ粒子を磁性分離し、脱イオン水で3回洗浄し、最後に真空下で乾燥させた。
実施例1で得た1gのFe3O4(例えば、共沈法により得た10nmのFe3O4)と5mlのシランカップリング剤(メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、KH570)を、反応フラスコ内で50mlのキシレンと混合し、窒素保護下で反応させ、80℃で3時間撹拌した。反応完了後に、混合物を遠心分離し、エタノールで3回洗浄して、Fe3O4の表面に吸着したシランカップリング剤を除去し、12時間真空下で乾燥させた。前述のシランカップリング剤で活性化されたFe3O4、40mgの過硫酸カリウム及び30mlの脱イオン水をフラスコ内に添加し、窒素保護下で反応させ、40℃で10分間撹拌した。次いで、4mlのジメチルアミノエチルメタクリレート水溶液をフラスコ内にゆっくりと滴下し、撹拌及び窒素保護下で40℃にて1時間反応させた。ナノ粒子を磁性分離し、脱イオン水で3回洗浄し、最後に真空下で乾燥させた。
細胞播種: 対数増殖期の293t細胞を蒸解し、遠心分離後にカウントし、96ウェルプレートにおいて5.0×104/wellの細胞密度で播種した。100μlの血清添加培地を各ウェルに添加した。外周の空ウェルに100μlの血清添加培地を補充した。7%CO2、37℃の細胞培養装置内にプレートを一晩置いた。1ウェル当たり100μlの量で実施例3の親水性修飾磁性ナノ粒子を細胞ウェルに添加して、N87細胞で培養し、実施例3で得た磁性ナノ粒子を、それぞれ0.1、0.2、0.4、0.8、1.0mg/mlの濃度で使用した。37℃で24時間培養した後、細胞を培地で丁寧に2回洗浄し、次いで、Cell Counting Kit−8キットにより細胞生存率を測定した。ここで、検出条件は、以下の通り、1ウェル当たり10μlのCCK−8試薬を用い、37℃で2時間培養し、BIO−TEK ELx800自動マイクロプレートリーダーを用いて450nmの吸光度値を読み取り、細胞生存率を計算するというものだった。図5に示された結果は、合成した親水性修飾磁性ナノ粒子が、良好な生体適合性を有し、in vivoでの毒性をほとんど有さないことを示唆しており、in vivo実験の応用性に対する予備的証拠を与えている。
図6に示される通り、特定の量の結石を計量し、乳棒で粉末(粒径0.5〜2mm)に粉砕し、透明なガラス瓶に入れ、PBS溶液を添加して結石液体を得た。均一に混合した後、1mg/mlの濃度で実施例3の親水性修飾磁性ナノ粒子を分離液体として使用して添加し、次いで緩やかに振盪させた。5分間静置した後、磁石により分離を実施した。静置中、混合物の色が徐々に薄れていくことが観察され、5分後、黒色の磁性粒子が結石の表面に吸着していることが観察された。磁場の誘導下で、磁性粒子が表面に吸着した結石が、磁石に向かって移動した。
図7に示される通り、1匹の生後6週間のヌードラット及び3匹のマウスに、腹腔内注射及び尾静脈注射をそれぞれ行った。0.5mg/mlの濃度及び200μLの量で実施例3の親水性修飾磁性ナノ粒子を、2日連続での注射に使用した。マウスの生活条件を定期的に(例えば、1週間、2週間等)観察した。結果は、200μLの磁性ナノ粒子の静脈内注射の後、1週間以内のヌードラット及びマウスに明らかな毒性は認められないことを示し、同じ濃度による粒子溶液の3回の腹腔内注射の後、3ヶ月以内のラット及びマウスは良好な生存状態を維持していることが認められた。このことは、調製された磁性ナノ粒子が良好な生体適合性を有することを示し、そのような予備評価は、調製された磁性ナノ粒子が基本的に急性毒性及び慢性毒性を有していないことを示している。
腎臓結石の疾患処置において、ホルミウムレーザー砕石術に尿管鏡を使用した。手術時に、ホルミウムレーザーによる腎臓結石の破砕プロセスの後、本発明による実施例3の親水性磁性ナノ粒子溶液200mlを、尿管鏡のワーキングチャネルを通じて腎臓に注射し、親水性磁性ナノ粒子溶液が結石破片と十分に混合されるようにした。約3分後、溶液中のナノ粒子が、結石破片の表面に完全に付着し、結石破片を磁化した。NdFeB永久磁石を磁場源3として使用した、前述の尿路系内結石の除去のための磁性プローブロッドシステムを、尿管鏡のワーキングチャネルを通して腎臓内に挿入した。磁性プローブロッドシステムの遠位端における磁場の作用下で、磁化結石破片が、磁性プローブロッドの遠位端に接近して行き、磁性プローブロッドに引き付けられた。最後に、遠位端において結石破片で満ちた磁性プローブロッドシステムを、尿管鏡と一緒に、尿管鏡の軟性シースを通して体内から引き出した。結石破片を磁性プローブロッドの遠位端から除去した後、腎臓内の結石破片の全てが体内から除去されるまで、磁性プローブロッドを内視鏡内に再度挿入し、結石除去手術を行うことができる。本実施例では、結石は約20mmの直径を有し、下腎杯内に位置していた。磁性プローブロッドシステムを本発明の親水性磁性ナノ粒子材料と組み合わせて使用することにより、結石破片の全て(100%)を体内から除去した。バスケットにより結石を除去する従来の方法、及び結石を粉砕して患者が結石破片を排泄できるようにする方法と比較して、本発明の技術的解決法は、単純で効率的で完全な結石除去を達成し、それにより、結石除去手術の効率及び安全性を大幅に改善するものである。
工程1. 磁性ナノ粒子コアの合成
三つ口瓶の左の口から、第一鉄及び第二鉄溶液を添加した。総容量は200mlだった。左の口をガラス栓で封止し、右の口を窒素ガスで封止し、機械的撹拌器を500の速度に設定し、30分間の時間を測定した。30分後、注射器でアンモニア水を滴加し、pHを10.0に調整し、再度30分間の時間を測定し、80℃の水浴を準備し、三つ口瓶を水浴に移し、反応を30分間継続させた。30分後、計測器をオフにして室温まで冷却させた。脱イオン水で2回、アセトンで1回洗浄した後、生成物を乾燥させるためオーブン内に置いた。
乾燥させた後、生成物を粉砕し、メッシュシーブで、以下の3つの等級:d≦0.048mm、0.048mm≦d≦0.106mm、d≧0.106mmの磁性粒子に篩い分けた。
150mgの磁性粒子を三つ口フラスコ内に添加し、三つ口フラスコ内に磁性ローターを置いた。油浴温度を80℃まで上げたとき、15mlのキシレン溶液を添加し、直ちに窒素ガスを送り込み封止し、回転速度を調整した。10分後、1.5mlのシランを添加し、6時間の時間を測定し、窒素パックを接続した。6時間後、三つ口フラスコを取り外し、キシレンを注ぎ、生成物をエタノールで2回洗浄し(各回10分、各用量20ml)、次いでdd水で2回洗浄した。15mlの脱イオン水を調製し、磁性粒子を瓶に移し、窒素ガスを20分間送り込み、回転速度3、油浴温度70℃に調整した。室温で溶液中に溶解させた20mgの過硫酸カリウムを添加し、窒素ガスを10分間連続的に通過させた。1.5mlのアクリル酸を滴加し、フラスコ内の反応を観察し、回転速度を調整し、20分後反応を停止させた。生成物を水酸化ナトリウムで2回洗浄し、ビーカーに移し、次いで脱イオン水で2回洗浄し、水中に再懸濁させた。
本実験の目的は、漸次的に結石除去効果を模擬し、単純なものから複雑なものに並べ替えることだった。したがって、実験を以下の2つの部分に分けた。
結石の修飾:in vivo環境を模擬するため、2〜3mmの直径を有する3個の結石を透明ガラス管内に置いて、2つの腎杯を有する尿道モデルを模擬し、これを腎臓内の結石の環境の初期状態とした(図19−1)。
以前のモデルと比較して、本モデルは、構造、大きさ及び形状がヒト腎臓と基本的に同じであり、より複雑な構造及び管路障害物を有していた。目的は、in vitro模擬実験を更に実施し、腎杯及び尿道内に存在し得る障害物の、結石除去に対する効果を観察することだった。
11 スイッチ
12a 電池室
12b 交流電力プラグ
13a 電池カバー
2 フレキシブルロッド
3 磁場源
3a 電磁石
3b 永久磁石
31a 磁場源封入膜
31b 磁場源封入膜
31c 外部配置磁場源封入膜
32a 磁場源
32b 永久磁石
32c 永久磁石
33a 電磁コイル
4 透磁性材料区画
4a 透磁性材料区画
4b 透磁性材料区画
41a 透磁性材料区画封入膜
41b 透磁性材料封入膜
42a 高透磁性材料区画
42b 高透磁性材料
Claims (31)
- 結石除去における磁性材料の使用であって、磁性材料が、物理吸着、化学結合等を介して結石を磁化し、非接触磁場の作用により結石を除去する、使用。
- 磁性材料が、以下の成分:磁性金属元素又はその化合物を含有する調製物、及びカルシウム塩に結合できる材料を含む、請求項1に記載の使用。
- 磁性金属元素又はその化合物を含有する調製物及びカルシウム塩に結合できる材料が、クラッド構造又はコア−シェル構造であってよい構造を形成し、例えば、材料が調製物の表面において完全に又は部分的に覆われる、又は吸着により材料が調製物の表面に結合した修飾構造を形成する、又は調製物と材料とが物理的混合物を形成する複合体構造を形成する、又は上記構造の複合構造を形成する、請求項2に記載の使用。
- 磁性金属元素又はその化合物を含有する調製物が、ナノスケール又はマイクロスケールのものである、請求項2に記載の使用。
- カルシウム塩に結合できる材料が、界面活性剤又はポリマー化合物である、請求項2に記載の使用。
- カルシウム塩に結合できる材料が、巨大分子化合物である、請求項2に記載の使用。
- 磁性材料が、カルボキシル、アミド、アミノ、メルカプト、ヒドロキシル、カルボニル、エーテル基、アミン基、エステル基、カルバメート基、カルバミド又は第四級アミン基、スルホン酸基、スルフヒドリル、ホスフィン基又は共役酸若しくはその塩基、エポキシ基、塩素基、スルフェート基、ホスフィン酸、スルフィン酸、カルボン酸無水物基、ヒドロシリル基、アミン基及びその任意の組み合わせの部分、アルデヒド基、不飽和二重結合、リン酸基、ハロゲン基、N−スクシンイミド、マレイミド、エチレンジアミン三酢酸アルキル基、ポリエチレングリコール、ポリアミノ酸又はグリカン、好ましくは、カルボキシル、アミド、メルカプト、カルバメート基、カルバミド、スルホン酸基、ホスフィノ共役酸、ホスフィノ塩基性基、スルフェート基、ホスフィン酸、スルフィン酸、N−スクシンイミド、マレイミド、ポリアミノ酸を含む、請求項1に記載の使用。
- 磁性材料が、棒、線、帯、シート、チューブ、ザクロ、立方体、三次元の花、花弁、栗、四芒星、シャトル、米粒、ウニ、チェーンボール、ラグビーボール、紐状ビーズ、雪片、楕円、球体、正四面体、正六面体、正八面体、準球体、ポップコーン、十字、細片、ロッド、錐体、円盤、枝、ウェブ、単純立方、体心立方、面心立方、単純正方、体心四角形、単純矩形、体心矩形、一面心矩形、多重シェル、薄片、好ましくは、球体、準球体、ザクロ、栗、ウニ、チェーンボール、紐状ビーズの形状である、請求項1に記載の使用。
- 磁性材料が、磁性流体、磁性リポソーム、磁性マイクロカプセル、磁性微小球、磁エマルション、磁性ナノ粒子、磁性ナノチューブ、磁性ナノワイヤ、磁性ナノロッド、磁性ナノリボン、好ましくは、磁性流体、磁性リポソーム、磁性微小球、磁性ナノチューブを含む、請求項1に記載の使用。
- 磁性リポソームが、請求項7に規定の官能基を担持するように表面が修飾された磁性リポソームを含む、請求項9に記載の使用。
- 磁性リポソームのタイプが、単層、多層、多胞を含み、磁性リポソームの調製方法が、好ましくは膜分散法及び超音波分散法を含む、請求項9に記載の使用。
- 磁性流体が、磁性粒子、担体液体(鉱油、シリコーン油等)及び界面活性剤から構成される安定懸濁液であり、結石除去に使用可能な磁性粒子が、請求項7に規定の官能基で表面が修飾された磁性ナノ粒子を含み、請求項7に規定の官能基を有する界面活性剤をも含む、請求項9に記載の使用。
- 磁性流体の調製方法が、化学的共沈法、ゾル−ゲル法、水熱合成法、マイクロエマルション法、相間移動法、好ましくは、共沈法、ゾル−ゲル法、水熱合成法を含む、請求項9に記載の使用。
- 磁性微小球が、請求項7に規定の官能基で修飾された又は覆われた表面により特徴付けられる、請求項9に記載の使用。
- 磁性微小球の調製方法が、エマルション蒸発法、溶媒置換法及び塩析法を含む、請求項9に記載の使用。
- 磁性ナノチューブが、磁性材料がチューブ内に充填された磁性ナノチューブ及びまた磁性材料がチューブの外側を覆っている磁性ナノチューブを含み、その表面が請求項7に規定の官能基を有し、表面を覆う磁性材料から又はナノチューブ自体から官能基が誘導されてもよい、請求項1に記載の使用。
- 磁性ナノチューブの調製方法が、化学気相成長法、共沈法、浸漬熱分解法、無電解めっき法、及び自己集合法を含み、好ましい方法が共沈法である、請求項1に記載の使用。
- 磁性ナノ粒子が、請求項7に規定の官能基で表面修飾されている又は覆われている、請求項1に記載の使用。
- 磁性材料が、ナノ粒子コアを構成し、並びに開始剤及び/又は架橋剤を使用することで、ナノ粒子コアが、表面修飾剤モノマーによりin−situで修飾されてナノ粒子シェルを形成する、請求項1に記載の使用。
- ナノ粒子コアが、2〜50nmの直径、及びナノ粒子の総質量に対して30〜95%の質量百分率を有し、その磁性材料が、Fe3+、Fe2+、Mn2+若しくはNi2+、若しくは鉄、ニッケル、銅、コバルト、白金、金、ユーロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、テルビウムから選択される金属元素の化合物、又は前述の金属の複合物若しくは酸化物、又は上記項目のうちいずれか1つ若しくは上記項目のうち2つ以上の組み合わせ、好ましくは、Fe3+、Fe2+、Mn2+若しくはNi2+化合物のうち2つ以上の組み合わせ、より好ましくは15〜85%、好ましくは1:2.5〜1.5:1の比での、Fe3+及びFe2+の組み合わせを含む、請求項19に記載の使用。
- ナノ粒子と結石との間の取り囲み及び架橋の相互作用力が、取り囲み相互作用を形成する、ファンデルワールス力、疎水性相互作用、吸着及び表面沈着、水素結合、エステル結合、アミド結合及びその他の共有結合を含む、カルボキシル結石間に形成される化学結合、物理的及び化学的鎖間絡み合い並びに鎖間の化学架橋を含む、請求項19に記載の使用。
- 表面修飾剤が、機能応答を有する親水性表面修飾剤、機能応答を有する疎水性表面修飾剤、機能応答を有する感光性表面修飾剤、機能応答を有する感熱性表面修飾剤又は機能応答を有するpH感受性表面修飾剤を含み、親水性表面修飾剤が、アクリル酸、メタクリル酸、イソブチルアクリルアミド又はポリN−置換イソプロピルアクリルアミドを含み、疎水性表面修飾剤が、オレフィン、好ましくはポリスチレン、ポリエチレン又はオレイン酸を含み、感光性表面修飾剤が、アゾ及びキノリン並びにベンゾフェノン(PVBP)、好ましくはエチレンベンゾフェノンからなる群から選択され、感熱性表面修飾剤が、アミド結合を有する両親媒性ポリマー、好ましくはポリアクリルアミド又はポリN−置換イソプロピルアクリルアミドから選択され、pH感受性表面修飾剤が、カルボキシル基及び第四級アンモニウム塩、好ましくはポリアクリル酸、ジメチルアミノエチルエステル及びジメチルアミノプロピルメタクリレートを有するポリマーからなる群から選択され、シェルがナノ粒子の質量に対して2〜40質量%を占め、好ましくは、粒子が球体、棒又はダイヤモンドの形状である、請求項19から21のいずれか一項に記載の使用。
- 架橋剤が、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルトリエトキシシラン、ジビニルベンゼン、ジイソシアネート又はN,N−メチレンビスアクリルアミドを含み、開始剤が、3−クロロプロピオン酸、CuCl、4,4’−ジノニル−2,2−ビピリジン又は過硫酸カリウムを含む、請求項19から22のいずれか一項に記載の使用。
- ナノ粒子の調製方法が、以下の工程:
a)磁性材料を使用してナノ粒子コアを調製する工程、
b)開始剤及び/又は架橋剤により表面修飾剤モノマーをナノ粒子コアにin situで連結することでナノ粒子を形成してナノ粒子シェルを形成する工程
を含む、請求項19から22のいずれか一項に記載の使用。 - 磁性材料が、Fe3+、Fe2+、Mn2+、Ni2+、若しくは鉄、ニッケル、銅、コバルト、白金、金、ユーロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、テルビウムから選択される金属元素の化合物、又は前述の金属の複合物若しくは酸化物、又は上記項目のうちいずれか1つ若しくは上記項目のうち2つ以上の組み合わせ、好ましくはFe3O4、MnFe2O4、γ−Fe2O3若しくはその他のナノスケールサイズのフェライト粒子のうち2つ以上の組み合わせ、より好ましくは15〜85%、好ましくは1:2.5〜1.5:1のモル比での、FeCl3・6H2OとFeCl2・4H2Oの組み合わせを含み、以下の工程:
ある比率の金属塩含有材料を水中に溶解させる工程、
窒素を送り込み溶液中の酸素を除去する工程、
10〜40℃、好ましくは30℃の室温で触媒を添加して、pHを7〜12、好ましくは10に調整する工程、
撹拌を10〜60分間維持する工程、並びに
40〜100℃、好ましくは70℃の水浴の条件下で、20〜40分間反応させ、次いで磁石による分離及び乾燥を行い、磁性ナノ粒子コアを得る工程
により調製される、請求項24に記載の使用。 - ナノ粒子を調製するための触媒としてアンモニア水が使用される場合、アンモニア水を滴下するための方法が、電子式ポンプの支援を得ながらの、20〜100滴/分、好ましくは40〜60滴/分の速度での連続滴下法であり、磁性材料が液体モノマー材料である場合、電子式ポンプの支援を得ながら、液体モノマーが一滴ずつ連続的様式で添加され、反応撹拌が100〜1000回転/分、好ましくは500〜700回転/分の速度で行われる、請求項25に記載の使用。
- 以下の工程:
調製したナノ粒子コアを水溶液中に分散させ、3−クロロプロピオン酸、ポリスチレン、CuCl及び4,4’−ジノニル−2,2−ジピリジンのキシレン溶液を添加する工程であって、前述のナノ粒子コアと反応溶液とのモル比が1:1である、工程、
130℃で15〜30時間、好ましくは24時間連続撹拌しながら上記混合物を反応させる工程、並びに
磁石によりナノ粒子を収集し、トルエンで繰り返し洗浄し、疎水性ポリスチレン被覆磁性ナノ粒子を得る工程
を含む、得られたナノ粒子コアに対して疎水性表面修飾を実施する工程を更に含む、請求項25から26のいずれか一項に記載の使用。 - 以下の工程:
ナノ粒子コアをキシレン中に分散させ、シランカップリング剤を添加する工程であって、添加されたナノ粒子、キシレン及びシランカップリング剤の比が95:5である、工程、
窒素雰囲気の保護下で、20〜100℃、好ましくは80℃にて、2〜5時間、好ましくは3時間反応させる工程、
アルコール溶媒で洗浄し、12時間乾燥させ、超音波条件下で水溶液中に分散させ、過硫酸カリウムを添加する工程、
窒素雰囲気の保護下で40〜80℃にて10分間反応させ、次いでアクリル酸を添加し、40〜80℃で1時間連続的に反応させ、好ましくは70℃で反応させる工程、並びに
磁石により分離し、洗浄し乾燥させ、ポリアクリル酸修飾親水性ナノ粒子を得る工程
を含む、得られたナノ粒子コアに対して疎水性表面修飾を実施する工程を更に含む、請求項25から27のいずれか一項に記載の使用。 - 前記使用が、得られたナノ粒子コア若しくは親水性表面をベースにした感光性、感熱性若しくはpH感受性表面修飾、又は得られたナノ粒子コアをベースにした親水性、疎水性、感光性、感熱性及びpH感受性共修飾を実施する工程を更に含み、親水性表面上の再修飾が、以下の工程:
ポリアクリル酸修飾磁性ナノ粒子をアルコール溶媒中に溶解させ分散させ、エチレンベンゾフェノンなどの感光性モノマー、N−イソプロピルアクリルアミドなどの感熱性モノマー、又はジメチルアミノプロピルメタクリレート若しくはアクリル酸とスチレンのブレンドモノマーなどのpH感受性モノマーを添加し、40〜80℃で1時間、好ましくは70℃の反応温度で反応を維持する工程、並びに磁石により分離し、洗浄し乾燥させ、それぞれ感光性、感熱性又はpH感受性の機能性モノマー修飾磁性ナノ粒子を得る工程
を含む、請求項25から27のいずれか一項に記載の使用。 - 結石が、腎臓結石、尿管結石及び膀胱結石などの尿路系内の結石、ヒト胆道系結石、並びにその他の器官内の結石様粒子を含む、請求項1に記載の使用。
- 磁性材料と結石との間の相互作用が、イオン結合、取り囲み相互作用を形成するファンデルワールス力、疎水性相互作用、吸着及び表面沈着、水素結合、エステル結合、アミド結合及びその他の共有結合を含む、カルボキシル結石間の化学結合、物理的及び化学的鎖間絡み合い並びに鎖間の化学架橋を含む、請求項1に記載の使用。
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