JP2022530229A - 炭酸セリウム(iii)製剤 - Google Patents
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Abstract
本開示は、特に、炭酸セリウム(III)を含む製剤、及び炭酸セリウム(III)の製造方法を提供する。実施形態によっては、本開示は、炭酸セリウム(III)を使用して有機化合物の光分解をパッシベートする方法を提供する。【選択図】なし
Description
関連出願の相互参照
本PCT出願は、2019年4月23日に出願された米国仮特許出願シリアル番号第62/837,657号の優先権を主張するものであり、その内容全体が参照により本開示に援用される。
本PCT出願は、2019年4月23日に出願された米国仮特許出願シリアル番号第62/837,657号の優先権を主張するものであり、その内容全体が参照により本開示に援用される。
有機化合物は光分解を受けやすく、例えば顔料(例えば、TiO2)などのいくつかの化合物はよく知られた光触媒である。顔料によって開始及び促進される光触媒活性は、有機化合物の分解を引き起こすことが知られている反応性酸素種(reactive oxygen species)(ROS)の生成に起因する。そのため、光触媒活性を低下させるために、顔料は、一般的に、例えばSiO2、Al2O3、ZrO2又はそれらの混合物などの金属酸化物の薄いオーバーコート(約5~10nm)で修飾される。これらの金属酸化物は、顔料の光触媒活性の低下、及び/又は、例えばヒドロキシルラジカル(OH)、スーパーオキシドラジカルアニオンO2
-及び過酸化水素H2O2(これらの活性酸素種はすべて、有機化合物を光分解し、酸化的に分解する)などの活性酸素種の合成の低下を促進する。
当該技術分野では、有機化合物の光分解を抑制することが求められている。本開示は、この点に加えて、他の重要な目的にも向けられている。
本開示は、式Ce2(CO3)3・xH2Oの炭酸セリウム(III)(式中、xはゼロ又は正の数である。)を提供する。ここで、当該炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、当該炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.6質量%(wt%)のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、セリウム(IV)を実質的に含まず、及び/又は、酸化セリウム相を実質的に含まない。
本開示は、炭酸セリウム(III)と光分解しやすい有機化合物とを含む製剤を提供する。実施形態によっては、本開示は、炭酸セリウム(III)と、光分解しやすい有機化合物と、光触媒的に活性な顔料とを含む製剤を提供する。実施形態によっては、本開示は、炭酸セリウム(III)と、光分解しやすい有機化合物と、光触媒的に活性な顔料と、水とを含む製剤を提供する。
本開示は、(i)炭酸塩と水とを混合して第1の溶液を形成すること、(ii)セリウム(III)塩と水とを混合して第2の溶液を形成すること、(iii)第1の溶液と第2の溶液を混合して9.2以下のpHを有する第3の溶液を形成すること、及び(iv)第3の溶液を遠心分離して炭酸セリウム(III)を形成すること、による炭酸セリウム(III)を製造する方法を提供する。態様によっては、炭酸塩は炭酸アンモニウムであり、セリウム(III)塩は硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物である。態様によっては、炭酸セリウム(III)はCe2(CO3)3・4H2Oである。態様によっては、第3の溶液は、約9.0~9.2のpHを有する。あるいは、本開示は、(i)炭酸塩とセリウム(III)塩を含む2つの固形物を混合し(水を加えずに)、(ii)過剰な塩を水で洗い流し、得られた混合物を遠心分離して固体の炭酸セリウム(III)を提供することによる炭酸セリウム(III)の製造方法を提供する。
本開示は、炭酸セリウム(III)源材料を光分解しやすい有機化合物と混合することにより、製剤を製造する方法を提供する。
これら及び他の実施形態を本開示に記載する。
詳細な説明
定義
「炭酸セリウム(III)」とは、Ce2(CO3)3からなる物質を指す。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、セリウム(IV)及び/又は酸化セリウム相を実質的に含まない。態様によっては、Ce2(CO3)3は、外観が白色である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、外観が白色であり、黄色味を帯びていない場合、セリウム(IV)を実質的に含まない。態様によっては、Ce2(CO3)3はCe2(CO3)3・xH2Oであり、ここで、xはゼロ又は正の数である。態様によっては、この正の数は、1~6の整数である。態様によっては、Ce2(CO3)3・xH2Oは、Ce2(CO3)3・4H2Oである。態様によっては、炭酸セリウム(III)が酸化セリウム相を実質的に含まないかどうかを決定するために熱質量分析が使用される。なぜなら、かかる炭酸セリウム(III)は、酸化セリウム相も含む炭酸セリウム(III)と比較して、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に、より高いwt%のCO2を放出するからである。炭酸セリウム(III)の試料を加熱する際に放出されるCO2の量は、以下に説明するように、熱質量分析によって測定される。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.6wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも5.7wt%の炭素及び少なくとも0.9wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも6.5wt%の炭素及び少なくとも1.45wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、約6.7wt%の炭素及び約1.76wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約1.3以下である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRで測定した場合に、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約0.9以下である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRによって測定した場合に、1410cm-1でのピーク強度と1468cm-1でのピーク強度の比が約0である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、水に実質的に不溶性である。
定義
「炭酸セリウム(III)」とは、Ce2(CO3)3からなる物質を指す。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、セリウム(IV)及び/又は酸化セリウム相を実質的に含まない。態様によっては、Ce2(CO3)3は、外観が白色である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、外観が白色であり、黄色味を帯びていない場合、セリウム(IV)を実質的に含まない。態様によっては、Ce2(CO3)3はCe2(CO3)3・xH2Oであり、ここで、xはゼロ又は正の数である。態様によっては、この正の数は、1~6の整数である。態様によっては、Ce2(CO3)3・xH2Oは、Ce2(CO3)3・4H2Oである。態様によっては、炭酸セリウム(III)が酸化セリウム相を実質的に含まないかどうかを決定するために熱質量分析が使用される。なぜなら、かかる炭酸セリウム(III)は、酸化セリウム相も含む炭酸セリウム(III)と比較して、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に、より高いwt%のCO2を放出するからである。炭酸セリウム(III)の試料を加熱する際に放出されるCO2の量は、以下に説明するように、熱質量分析によって測定される。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.6wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも5.7wt%の炭素及び少なくとも0.9wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも6.5wt%の炭素及び少なくとも1.45wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、約6.7wt%の炭素及び約1.76wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約1.3以下である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRで測定した場合に、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約0.9以下である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRによって測定した場合に、1410cm-1でのピーク強度と1468cm-1でのピーク強度の比が約0である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、水に実質的に不溶性である。
「炭酸セリウム(III)源材料」とは、商業的供給者から入手した、又は当該技術分野で知られている方法で製造された、又は本開示に記載の方法により製造された炭酸セリウム(III)を指す。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、セリウム(IV)及び/又は酸化セリウム相を実質的に含まない。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、外観が白色である。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、外観が白色であり、黄色味を帯びていない場合、セリウム(IV)を実質的に含まない。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.6wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。態様によっては、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料は、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも5.7wt%の炭素及び少なくとも0.9wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも6.5wt%の炭素及び少なくとも1.45wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、CHN分析によって測定した場合に、約6.7wt%の炭素及び約1.76wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合に、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約1.3以下である。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合に、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約1以下である。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRで測定した場合に、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約0.9以下である。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合に、1410cm-1でのピーク強度と1468cm-1のピーク強度との比が約0である。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、Ce2(CO3)3・xH2Oであり、xは0又は正の整数である。態様によっては、xは0、1、2、3、4、5、又は6である。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、Ce2(CO3)3・4H2Oである。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、水に実質的に不溶性である。
「熱質量分析」とは、炭酸セリウムの試料を乾燥空気中で5℃/分のランプ速度で加熱する間に炭酸セリウムの試料の質量を測定することに基づく分析法であり、その加熱の間、200℃~575℃の温度範囲で、試料が熱分解して酸化セリウムとCO2を合成する。本明細書では、575℃での質量から200℃での試料の質量を差し引くことによって、放出されたCO2の量を算出し、この質量差を200℃での試料の質量で割ることで、炭酸セリウムの乾燥質量に対して規格化された放出されたCO2放出の質量分率を求めた。このようにして熱質量分析によって測定した場合に、炭酸セリウムから放出されるCO2の量の傾向は、CHN分析によって測定した場合に、炭酸セリウムの炭素含有量の傾向と、異なる試料間で概ね一致する。熱質量分析については、Liu et al, J. Cryst. Growth, 206:88-92 (1999)及びZhai et al, Mater. Lett., 61:1863-1866 (2007)にさらに記載されている。
「CHN分析」は、化合物又は組成物中の炭素(C)、水素(H)及び窒素(N)のについての分析を指す。CHN分析は、例えば、Perkin Elmer製の2400 CHN元素分析器、Exeter Analytical製のCE440元素分析器など、当業界で知られている科学機器により行うことができる。CHN分析は当該技術分野でよく知られている。
「減衰全反射フーリエ変換赤外分光法」及び「ATR-FTIR」は、ビームが試料に当たったときの内部反射赤外ビームで生じる変化を測定する分光法である。ATR-FTIRは当該技術分野でよく知られており、例えば、Perkin Elmerによるテクニカルノート「FT-IR Spectroscopy, Attentuated Total Reflectance (ATR)」(2005年)に記載されている。
「白色」とは、外観が白色である、及び/又は、可視スペクトルのすべての波長、例えば、約380nm~約750nmの光の波長の混合である、化合物及び組成物を指す。「外観が白色」という用語は、純白、アラバスター色、クリーム色、エッグシェル色、象牙色、ナバホホワイト色、バニラ色など、白のあらゆる色合いを包含する。態様において、「外観が白色」という用語は、視覚的に黄色味を帯びていない白のあらゆる色合いを包含する。態様において、「外観が白色」という用語は、固体状態UV-可視分光法によって確認した場合に、可視スペクトルの黄色領域に吸光度がない(例えば、約565nm~約590nmの波長に吸光度がない)ブリリアントホワイトである(このような測定は、先行技術者に知られており、例えば、拡散反射アクセサリを使用して行うことができる。J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16478-16486参照)。
「水に実質的に不溶性」は、水への溶解度が1wt%未満である化合物(例えば、炭酸セリウム(III))を指す。態様によっては、水への溶解度が0.5wt%未満である化合物(例えば、炭酸セリウム(III))を指す。態様によっては、水への溶解度が0.25wt%未満である化合物(例えば、炭酸セリウム(III))を指す。態様によっては、水への溶解度が0.1wt%未満である化合物(例えば、炭酸セリウム(III))を指す。
「炭酸セリウム(III)の平均粒径」は、旋回半径を指し、電子顕微鏡により測定される。炭酸セリウム(III)は、本開示に記載されている製剤において、任意の粒径のものであることができる。態様によっては、炭酸セリウム(III)の平均粒径は、約1ナノメートル~約100ミクロンである。態様によっては、炭酸セリウム(III)の平均粒径は、約10ナノメートル~約10ミクロンである。態様によっては、炭酸セリウム(III)の平均粒径は、約10ナノメートル~約1ミクロンである。態様によっては、炭酸セリウム(III)の平均粒径は、約30ナノメートル~約500ナノメートルである。態様によっては、炭酸セリウム(III)の平均粒径は、約40ナノメートル~約300ナノメートルである。態様によっては、炭酸セリウム(III)の平均粒径は、約1ナノメートル~約80ナノメートルである。態様によっては、炭酸セリウム(III)の平均粒径は、約1ナノメートル~約50ナノメートルである。態様によっては、炭酸セリウム(III)の平均粒径は、約1ナノメートル~約80ナノメートルである。態様によっては、炭酸セリウム(III)の平均粒径は、約1ナノメートル~約40ナノメートルである。
「光触媒的に活性な顔料」は、有機化合物の光分解速度を加速する顔料を指す。光触媒的に活性な顔料は、適切な波長の光が照射された場合に、ある種の化学反応を触媒することができる。例えば、光及び/又は空気及び/又は水の存在下で、光触媒的に活性な顔料の表面は、有機物質の変換及び/又は分解を引き起こす極めて強力な酸化剤を合成することができる。かかる有機物質を、本開示では光分解しやすい有機化合物と呼ぶ。態様によっては、光触媒的に活性な顔料は、金属酸化物、金属硫化物、又はそれらの組み合わせである。態様によっては、光触媒的に活性な顔料は、金属酸化物である。態様によっては、光触媒的に活性な顔料は、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化スズ、酸化ニッケル、酸化銅、酸化モリブデン、硫化タングステン、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、硫化亜鉛、又はこれらの2つ以上の組み合わせである。態様によっては、光触媒的に活性な顔料は、二酸化チタンである。態様によっては、極めて強力な酸化剤はROSである。
「同じ相」とは、異なる相の既存の表面、例えば、光触媒的に活性な顔料(例えば、TiO2)などの無機酸化物粒子の表面の存在下で、炭酸セリウム(III)が析出されることを指す。「同じ相」の態様によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料(例えば、TiO2)などの無機酸化物粒子表面を少なくとも部分的に被覆する。「同じ相」の態様によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料(例えば、TiO2)などの無機酸化物粒子表面にイオン的又は共有結合的に結合される。
「分離相」とは、炭酸セリウムが、異なる相の既存の表面(例えば、無機酸化物粒子の表面又は光触媒的に活性な顔料)に近接して析出せず、むしろ、顔料又は光触媒粒子へのそれらの近接性に依存しない炭酸セリウム(III)の独自の相を形成するように析出し、その水への不溶性のおかげで、水性分散液中で、独自の別個の粒子のままであることを意味する。
「セリウム(IV)を実質的に含まない」とは、セリウム(IV)を実質的に含まない製剤又は組成物を指す。態様によっては、製剤は50wt%未満のセリウム(IV)を含む。態様によっては、製剤は、10wt%未満のセリウム(IV)を含む。態様によっては、製剤は1.0wt%未満のセリウム(IV)を含む。態様によっては、製剤は0.5wt%未満のセリウム(IV)を含む。態様によっては、製剤は、検出可能な量のセリウム(IV)を含まない。
「酸化セリウム」又は「酸化セリウム相」は、以下で定義するとおりの酸化セリウムを指す。態様によっては、酸化セリウムは、化学式CeOyで(式中、yは1.5~2である。)により表される物質を含む。酸化セリウムは、yが2である場合には黄白色(yellowish-white)、yが1.5である場合にはゴールデンイエロー(golden yellow)の外観の色合いを有する。CeO2が蛍石型構造で結晶化するのに対し、1.5<y<2の亜化学量論的酸化物では、典型的には、Ce(III)とCe(IV)の混合物、及び酸素空孔が構造中に存在する。態様によっては、「酸化セリウム」は、化学式CeOy・aH2O(式中、aは典型的には10未満の数であり、yは1.5~2である。)により表される水和した酸化物構造体を包含する。態様によっては、「酸化セリウム」は、化学式Ce(O)x(OH)z(この式において、(x+2z)=1.5~2)を有するオキシ水酸化セリウムを包含する。オキシ水酸化物である酸化セリウムは水和されたものであることができ、これらの構造体では、CeとH2Oの典型的なモル比は10未満である。酸化セリウムの多くの相が確認されており、これらの相のいくつかはCe2O3-CeO2相図で表すことができる(Chem. Rev. 1998, 98, 1479-1514参照)。酸化セリウムのいくつかの既知の相としては、立方晶酸化セリウム、立方晶セリア、立方晶セリアナイト、三斜晶酸化セリウム、菱面体晶酸化セリウム、及び三斜晶酸化セリウムが挙げられるが、これらに限定されない。一般的に、亜化学量論的酸化物とCe(III)の相対量は、酸化セリウムのナノ粒子サイズが小さくなるにつれて増加し、4.5nmの酸化セリウムナノ粒子の場合に、X線光電子分光法により、0.75に近いCe(III)とCe(IV)の比が報告されている(Nanoscale 2018, 10, 6971-6980参照)。酸化セリウムが炭酸塩と混合物を形成することは一般的に知られており(Chem. Rev. 2016, 116, 5987-6041の引用文献305-311参照)、本開示では、酸セリウム相が炭酸セリウム材料中に混合物として存在することは望ましくない。本開示の目的のために、酸化セリウムでもある、かかる混合物の例としては、セリウム酸化物炭酸塩水和物、ハイドロキシルバストネサイト、セリウム炭酸塩水酸化物水和物、セリウムシュウ酸塩炭酸塩水和物、セリウムアクア炭酸塩シュウ酸塩水和物、及び斜方晶セリウム炭酸塩水酸化物が挙げられるが、これらに限定されない。CeO2の特性評価は、粉末X線回折によって行うことができるが、この方法は、セリアの亜化学量論的酸化物の存在及び検出に対して感度が低いことが当該技術分野で知られている(Chem. Rev. 116, 5989-5990頁参照)。Rev. 2016, 116, 5987-6041に記載されている)。それにもかかわらず、当業者は、様々な酸化セリウム構造の粉末X線回折データが、国際回折データセンター(ICDD)から公開されていることを理解するであろう。これらの構造のいくつかは、ICDDコード(01-072-6357)、(01-075-7751)、(01-075-7749)、(01-075-8371)、(01-071-4807)、(01-075-9470)、(01-075-5980)、(01-073-9516)、(01-073-6328)、(01-071-4199)、(01-089-8429)、(01-089-8430)、(01-075-7752)、(03-065-2975)、(01-089-8436)、(01-081-0792)、(03-065-5923)、(01-075-7750)、(01-089-8435)、(01-089-8431)、(01-073-6318)、(01-075-7754)、(01-071-0567)、(01-089-8432)、(01-075-7755)、(01-075-7758)、(01-075-7753)、(01-075-7757)、(01-075-7756)、(01-089-8434)、(00-046-0369)、(00-032-0189)、(00-028-0897)、(01-089-2794)、(00-051-0549)、(00-43-0602)、(00-44-0617)、及び(00-041-0013)に対応する。当業者は、炭酸セリウム材料の粉末X線パターンが、列挙しなかった他の酸化セリウム構造の中で上に列挙した酸化セリウム構造のうちの1つ以上に対応するピークを欠いていることを確認することによって、粉末X線回折により酸化セリウム相の欠如について、炭酸セリウム材料を試験することが可能であることが分かるであろう。しかし、上述したように、この方法は、亜化学量論的酸化セリウムなどの特定の酸化セリウムや、アモルファス酸化セリウムに対する感度に欠ける。本開示の目的のために、炭酸セリウム試料中に酸化セリウム相が存在しないことを評価する方法は、外観が白色の色調であること(すなわち、黄色味を欠いていること)に加えて、炭酸セリウムの熱質量分析によって評価されるCO2放出の質量%が大きいことである。
「酸化セリウムを実質的に含まない」又は「酸化セリウム相を実質的に含まない」とは、酸化セリウム相を実質的に含まない製剤又は組成物を指す。態様によっては、製剤は、50wt%未満の酸化セリウムを含む。態様によっては、製剤は10wt%未満の酸化セリウムを含む。態様によっては、製剤は5wt%未満の酸化セリウムを含む。態様によっては、製剤は2wt%未満の酸化セリウムを含む。態様によっては、製剤は1.0wt%未満の酸化セリウムを含む。態様によっては、この製剤は0.5wt%未満の酸化セリウムを含む。態様によっては、製剤は0.1wt%未満の酸化セリウムを含む。態様によっては、製剤は、検出可能な量の酸化セリウムを含まない。
「光分解しやすい有機化合物」とは、一定期間で光分解を受ける有機化合物を指す。態様によっては、光分解しやすい有機化合物は、光への暴露後、光に暴露されていない(すなわち、暗所に放置された)同じ有機化合物と比較して、測定可能な濃度減少を示す。光は、紫外光、可視光、又はそれらの組み合わせである。
「二酸化チタン」又は「TiO2」は、どのような形態にあってもよい。態様によっては、TiO2は、ブルッカイト型、ルチル型、アナタース型、又はそれらの2種以上の組み合わせを含む。態様によっては、TiO2は、ルチル型及びアナタース型を含む。態様によっては、TiO2は、ルチル型である。態様によっては、TiO2は、アナタース型である。態様によっては、TiO2中のルチル型とアナタース型の質量%は、約70:30~約95:5である。態様によっては、TiO2中のルチル型とアナタース型の質量%は、約75:25~約95:5である。態様によっては、TiO2中のルチル型とアナタース型の質量%は、約80:20~約90:10である。態様によっては、TiO2中のルチル型とアナタース型の質量%は、約85:15である。
「P25」は、85wt%のルチル型TiO2と15wt%のアナタース型TiO2を含むTiO2を指す。
「R706」とは、Ti-Pure R706材料を指し、この材料は、直径290nmのルチル型TiO2コアと、このコアのオーバーコートとして機能するアルミノシリケートシェルとを含み、このシェルの厚さが約5~10nmであることが当該技術分野で知られている。このオーバーコートの機能の1つは、R706顔料の光触媒活性を低下させることである。本発明の技術に精通した人であれば、R706は、塗料やコーティングに一般的に使用される標準的な市販の顔料であることを理解するであろう。
「混合時間」とは、ある体積の第1の溶液を第2の溶液に加えるときの状況に関するものである。混合時間とは、2つの溶液の混合物を形成する際に、第1の溶液の全体積を第2の溶液に加えるのにかかる時間である。
「直接」とは、合成で新たに調製した第1の混合物を別の固体又は混合物に加える際の遅延を意味する。この文脈では、「直接」とは、第1の混合物の合成直後に、第1の混合物の合成後1分未満、もしくは40秒、又は30秒の典型的な遅延で、この第1の混合物を別の固体又は混合物に加えたことを意味する。
本開示で使用される「UV保護剤」という用語は、UVフィルタリング剤(UV-filtering agent)、又は反応性酸素種(ROS)と触媒的又は化学量論的に反応することによって活性酸素種を消費する薬剤のいずれかを指す。
「UVフィルタリング剤」とは、紫外線を吸収する有機化合物又は無機化合物を指す。
本開示で使用される「UV線」又は「紫外線」という用語は、有機分子を光分解することが可能な紫外線を意味する。紫外線は、400nm~495nmの波長範囲の青色光、UVA線(典型的には400nm~315nmの波長を有する)、及びUVB線(315nm~280nm)を包含する。
「反応性酸素種」又は「ROS」という用語は、水と酸素の混合物を紫外線に暴露することによって合成される酸化性分子を指す。したがって、ROSは、空気(酸素を含む)中で皮膚(水を含む)をUV線に暴露することによって合成される(Journal of Investigative Dermatology 2014, 134, 1512-1518参照)。
「光触媒」という用語は、水と酸素の混合物を紫外線に暴露することによって、ROSの生成速度を加速することができる薬剤を指す(ACS Nano 2012, 6, 5164-5173参照)。多くの光触媒は、ZnO(Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 2005, 174, 82-87参照)及びTiO2(Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 189-197参照)(これらに限定されない)などの金属酸化物を含む。
用語「日焼け(サンバーン)」は、当該技術分野で一般的に受け入れられている意味に従って、本開示で使用される。皮膚の日焼けは、紫外線(UV)への過剰な暴露によって生じると理解されている。一実施形態において、日焼けは第1度の火傷である。別の実施形態によっては、治療を必要とする患者は、表面的な(真皮乳頭層まで達する)又は深い(真皮網状層まで達する)第2度の火傷である日焼けを有する。さらに別の実施形態によっては、治療を必要とする患者は、第3度熱傷である日焼けを有する。別の実施形態によっては、患者は、第4度熱傷である日焼けを有する。このように、いくつかの実施形態によっては、日焼けは、急性日焼けである。「急性日焼け」という用語は、当該技術分野で一般的に理解されている意味に従って使用される。例示的な火傷の症状としては、紅斑(赤み)、痛み、浮腫(腫れ)、かゆみ、剥離、発疹、水ぶくれ、温感、吐き気、頭痛、及び発熱が挙げられるが、これらに限定されない。
化合物の「有効量」又は「治療有効量」とは、化合物を投与した対象(subject)
に有益な効果をもたらすのに十分な化合物の量を指す。
に有益な効果をもたらすのに十分な化合物の量を指す。
本開示の目的のために、「組成物」及び「製剤」という用語は互換的に使用される。
本発明の文脈における用語「ローション」は、化粧品及び化粧品用ファンデーション、サンスクリーン、サンスクリーンクリーム、サンケア製品、及びパーソナルケア製品を指すが、これらに限定されない。
炭酸セリウム(III)
本開示は、式Ce2(CO3)3・xH2O(式中、xはゼロ又は正の数である。)の炭酸セリウム(III)を提供する。態様によっては、xは0、1、2、3、4、5、又は6である。態様によっては、xは0である。態様によっては、xは1である。態様によっては、xは2である。態様によっては、xは3である。態様によっては、xは4である。態様によっては、xは5である。態様によっては、xは6である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、セリウム(IV)を実質的に含まない。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、酸化セリウム相を実質的に含まない。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、セリウム(IV)を実質的に含まず、かつ、酸化セリウム相を実質的に含まない。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に、質量分析中に、少なくとも27.6wt%のCO2を放出する。態様によっては、xは6である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は外観が白色である。態様によっては、炭酸セリウム(III)が酸化セリウム相を実質的に含まないかどうかを決定するために熱質量分析が使用される。なぜなら、そのような炭酸セリウム(III)は、酸化セリウム相も含む炭酸セリウム(III)と比較して、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合により高いwt%のCO2を放出するからである。炭酸セリウム(III)の試料を加熱する際に放出されるCO2の量は、熱質量分析によって測定される。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.7wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.8wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.9wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウムは、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.6wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.7wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.8wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.9wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約1.2以下である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRで測定した場合、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約1.1以下である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRで測定した場合、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約1.0以下である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRで測定した場合、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約0.95以下である。ATR-FTIRで測定した、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約0.9以下である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、少なくとも6.6wt%の炭素及び少なくとも1.5wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、少なくとも6.6wt%の炭素及び少なくとも1.6wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、少なくとも6.6wt%の炭素及び少なくとも1.7wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、少なくとも6.7wt%の炭素及び少なくとも1.7wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、約6.7wt%の炭素及び約1.76wt%の水素を含む。態様によっては、本開示は、本開示に記載の炭酸セリウム(III)と、光分解しやすい有機化合物とを提供する。態様によっては、本開示は、本開示に記載の炭酸セリウム(III)を光分解しやすい有機化合物と混合することにより、有機化合物の光分解を抑制する、有機化合物の光分解を抑制する方法を提供する。
本開示は、式Ce2(CO3)3・xH2O(式中、xはゼロ又は正の数である。)の炭酸セリウム(III)を提供する。態様によっては、xは0、1、2、3、4、5、又は6である。態様によっては、xは0である。態様によっては、xは1である。態様によっては、xは2である。態様によっては、xは3である。態様によっては、xは4である。態様によっては、xは5である。態様によっては、xは6である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、セリウム(IV)を実質的に含まない。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、酸化セリウム相を実質的に含まない。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、セリウム(IV)を実質的に含まず、かつ、酸化セリウム相を実質的に含まない。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に、質量分析中に、少なくとも27.6wt%のCO2を放出する。態様によっては、xは6である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は外観が白色である。態様によっては、炭酸セリウム(III)が酸化セリウム相を実質的に含まないかどうかを決定するために熱質量分析が使用される。なぜなら、そのような炭酸セリウム(III)は、酸化セリウム相も含む炭酸セリウム(III)と比較して、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合により高いwt%のCO2を放出するからである。炭酸セリウム(III)の試料を加熱する際に放出されるCO2の量は、熱質量分析によって測定される。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.7wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.8wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.9wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウムは、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.6wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.7wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.8wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.9wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約1.2以下である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRで測定した場合、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約1.1以下である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRで測定した場合、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約1.0以下である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRで測定した場合、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約0.95以下である。ATR-FTIRで測定した、1410cm-1のピーク強度と1468cm-1のピーク強度の比が約0.9以下である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、少なくとも6.6wt%の炭素及び少なくとも1.5wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、少なくとも6.6wt%の炭素及び少なくとも1.6wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、少なくとも6.6wt%の炭素及び少なくとも1.7wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、少なくとも6.7wt%の炭素及び少なくとも1.7wt%の水素を含む。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、約6.7wt%の炭素及び約1.76wt%の水素を含む。態様によっては、本開示は、本開示に記載の炭酸セリウム(III)と、光分解しやすい有機化合物とを提供する。態様によっては、本開示は、本開示に記載の炭酸セリウム(III)を光分解しやすい有機化合物と混合することにより、有機化合物の光分解を抑制する、有機化合物の光分解を抑制する方法を提供する。
一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、式Ce2(CO3)3・xH2O(式中、xはゼロ又は正の数である。)により表されるものであり、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.6wt%のCO2を放出する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は(a)セリウム(IV)を実質的に含まない、(b)酸化セリウム相を実質的に含まない、又は、(c)セリウム(IV)を実質的に含まず、かつ、酸化セリウム相を実質的に含まない。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、外観が白色である。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、式Ce2(CO3)3・xH2O(式中、xは0、1、2、3、4、5、又は6である。)により表されるものである。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、式Ce2(CO3)3・xH2O(式中、xは4である。)により表されるものである。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、式Ce2(CO3)3・xH2O(式中、xは0又は正の数である。)により表されるものであり、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28wt%のCO2を放出する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、(a)セリウム(IV)を実質的に含まない、(b)酸化セリウム相を実質的に含まない、又は、(c)セリウム(IV)を実質的に含まず、かつ、酸化セリウム相を実質的に含まず、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量で規格化した場合に少なくとも28wt%のCO2を放出する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、式Ce2(CO3)3・xH2O(式中、xは0又は正の数である。)により表されるものであり、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、(a)セリウム(IV)を実質的に含まない、(b)酸化セリウム相を実質的に含まない、又は、(c)セリウム(IV)を実質的に含まず、かつ、酸化セリウム相を実質的に含まず、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量で規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、式Ce2(CO3)3・xH2O(式中、xは0又は正の数である。)により表されるものであり、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29wt%のCO2を放出する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、(a)セリウム(IV)を実質的に含まない、(b)酸化セリウム相を実質的に含まない、又は、(c)セリウム(IV)を実質的に含まず、かつ、酸化セリウム相を実質的に含まず、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29wt%のCO2を放出する。
製剤:炭酸セリウム(III)及び有機化合物
本開示は、炭酸セリウム(III)と、光分解しやすい有機化合物とを含む製剤を提供する。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、Ce2(CO3)3・xH2Oであり、xはゼロ又は正の数である。態様によっては、この正の数は1~6の整数である。態様によっては、炭酸セリウム源材料は、Ce2(CO3)3・4H2Oである。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、セリウム(IV)を実質的に含まず、及び/又は、酸化セリウム相を実質的に含まない。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.6wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に少なくとも5.7wt%の炭素及び少なくとも0.9wt%の水素を含む炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、少なくとも6.5wt%の炭素及び少なくとも1.45wt%の水素を含む炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、、約6.7wt%の炭素及び約1.76wt%の水素を含む炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約1.3以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約1.0以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約0.9以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約0の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は白色である。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、水に実質的に不溶性である。
本開示は、炭酸セリウム(III)と、光分解しやすい有機化合物とを含む製剤を提供する。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、Ce2(CO3)3・xH2Oであり、xはゼロ又は正の数である。態様によっては、この正の数は1~6の整数である。態様によっては、炭酸セリウム源材料は、Ce2(CO3)3・4H2Oである。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、セリウム(IV)を実質的に含まず、及び/又は、酸化セリウム相を実質的に含まない。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.6wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に少なくとも5.7wt%の炭素及び少なくとも0.9wt%の水素を含む炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、少なくとも6.5wt%の炭素及び少なくとも1.45wt%の水素を含む炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、、約6.7wt%の炭素及び約1.76wt%の水素を含む炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約1.3以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約1.0以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約0.9以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約0の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は白色である。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、水に実質的に不溶性である。
本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.05wt%~約20wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.1wt%~約15wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約1wt%~約10wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約1wt%~約5wt%の量で存在する。
本開示に記載の製剤では、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約1wt%~約75wt%の量で存在する。態様によっては、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約1wt%~約50wt%の量で存在する。光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約1wt%~約40wt%の量で存在する。態様によっては、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約3wt%~約35wt%の量で存在する。態様によっては、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約5wt%~約30wt%の量で存在する。
本開示に記載の製剤では、セリウム化合物は、X線光電子分光法(XPS)によって測定した場合に、1を超えるセリウム(IV)に対するセリウム(III)のモル比を有し、このため、最も好ましくは、セリウムを、(IV)酸化状態というよりもむしろ(III)酸化状態で安定化させる配位子を含む。かかる配位子は、本発明の技術分野において、ホスフェート及びカーボナート配位子を含むことが知られている。
本開示は、炭酸セリウム(III)と、光分解しやすい有機化合物とを含む製剤を提供する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、Ce2(CO3)3・xH2Oであり、xはゼロ又は正の数である。態様によっては、この正の数は1~6の整数である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、Ce2(CO3)3・4H2Oである。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、セリウム(IV)を実質的に含まず、及び/又は、酸化セリウム相を実質的に含まない。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9wt%のCO2を放出する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.6wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウムは、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。実施形態によっては、炭酸セリウムは、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも5.7wt%の炭素及び少なくとも0.9wt%の水素を含む。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも6.5wt%の炭素及び少なくとも1.45wt%の水素を含む。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、約6.7wt%の炭素及び約1.76wt%の水素を含む。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約1.3以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRによって測定した場合に、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約1.0以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRによって測定した場合に、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約0.9以下の強度を有する。実施形に、1410cm-1~1468cm-1の帯域において、約0の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は白色である。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、水に実質的に不溶性である。
本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.005wt%~約20wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.01wt%~約15wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.1wt%~約10wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.1wt%~約5wt%の量で存在する。
本開示に記載の製剤では、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約1wt%~約75wt%の量で存在する。態様によっては、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約1wt%~約50wt%の量で存在する。光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約1wt%~約40wt%の量で存在する。態様によっては、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約3wt%~約35wt%の量で存在する。態様によっては、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約5wt%~約30wt%の量で存在する。
本開示に記載の製剤では、セリウム化合物は、X線光電子分光法(XPS)によって測定した場合に、1を超えるセリウム(IV)に対するセリウム(III)のモル比を有し、このため、最も好ましくは、セリウムを、(IV)酸化状態というよりもむしろ(III)酸化状態で安定化させる配位子を含む。かかる配位子は、本発明の技術分野において、ホスフェート及びカーボナート配位子を含むことが知られている。
一実施形態において、製剤は、炭酸セリウム(III)と、光分解しやすい有機化合物とを含む。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9wt%のCO2を放出する炭酸セリウム源材料から得られる。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、(a)セリウム(IV)を実質的に含まない、(b)酸化セリウム相を実質的に含まない、又は、(c)セリウム(IV)を実質的に含まず、かつ、酸化セリウム相を実質的に含まない。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、白色である炭酸セリウム(III)源材料から得られる。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、水に実質的に不溶性である炭酸セリウム(III)源材料から得られる。
一実施形態において、炭酸セリウム(III)及び光分解しやすい有機化合物を含む製剤は、さらに、光触媒的に活性な顔料を含む。一実施形態において、光触媒的に活性な顔料は二酸化チタンを含む。一実施形態において、製剤は、光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約20wt%の炭酸セリウム(III)を含む。一実施形態において、製剤は、光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約10wt%の炭酸セリウムを含む。一実施形態において、製剤は、光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約5wt%の炭酸セリウムを含む。一実施形態において、製剤は、光触媒的に活性な顔料の量に対して約2wt%の炭酸セリウム(III)を含む。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料と同じ相にある。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料とは別の相にある。一実施形態において、製剤中のセリウム(IV)に対するセリウム(III)のモル比は1.0より大きい。
製剤:炭酸セリウム、有機化合物、光触媒的に活性な顔料
本開示は、炭酸セリウム(III)と、光分解しやすい有機化合物と、光触媒的に活性な顔料とを含む製剤を提供する。態様によっては、製剤は、任意選択的に、さらに、例えば水などの溶媒を含んでもよい。態様によっては、製剤は、任意選択的に、さらに、1種以上の染料を含んでもよい。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、Ce2(CO3)3・xH2Oであり、xはゼロ又は正の数である。態様によっては、この正の数は1~6の整数である。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、Ce2(CO3)3・4H2Oである。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、セリウム(IV)を実質的に含まず、及び/又は、酸化セリウム相を実質的に含まない。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.6wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも5.7wt%の炭素及び少なくとも0.9wt%の水素を含む炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも6.5wt%の炭素及び少なくとも1.45wt%の水素を含む炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、、約6.7wt%の炭素及び約1.76wt%の水素を含む炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合に、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約1.3以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約1.0以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約0.9以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約0の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は白色である。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、水に実質的に不溶性である。実施形態によっては、光触媒的に活性な顔料は、二酸化チタンを含む。
本開示は、炭酸セリウム(III)と、光分解しやすい有機化合物と、光触媒的に活性な顔料とを含む製剤を提供する。態様によっては、製剤は、任意選択的に、さらに、例えば水などの溶媒を含んでもよい。態様によっては、製剤は、任意選択的に、さらに、1種以上の染料を含んでもよい。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、Ce2(CO3)3・xH2Oであり、xはゼロ又は正の数である。態様によっては、この正の数は1~6の整数である。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、Ce2(CO3)3・4H2Oである。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、セリウム(IV)を実質的に含まず、及び/又は、酸化セリウム相を実質的に含まない。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.6wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも5.7wt%の炭素及び少なくとも0.9wt%の水素を含む炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも6.5wt%の炭素及び少なくとも1.45wt%の水素を含む炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合、、約6.7wt%の炭素及び約1.76wt%の水素を含む炭酸セリウム(III)源材料から得られる。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合に、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約1.3以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約1.0以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約0.9以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約0の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は白色である。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、水に実質的に不溶性である。実施形態によっては、光触媒的に活性な顔料は、二酸化チタンを含む。
本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして、約0.005wt%~約20wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.01wt%~約15wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.1wt%~約10wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.1wt%~約5wt%の量で存在する。
実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の質量に対して約0.5wt%~約20wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の質量に対して約1wt%~約15wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の質量に対して約1wt%~約10wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の質量に対して約1wt%~約5wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の質量に対して約1wt%~約4wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の質量に対して約1wt%~約3wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の質量に対して約2wt%の量で存在する。
本開示に記載の製剤では、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量に対して約1wt%~約75wt%の量で存在する。態様によっては、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約1wt%~約50wt%の量で存在する。態様によっては、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約1wt%~約40wt%の量で存在する。態様によっては、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約3wt%~約35wt%の量で存在する。態様によっては、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約5wt%~約30wt%の量で存在する。
製剤は、任意選択的に水を含んでいてもよい。本開示に記載の製剤では、水は、製剤の総質量の約1wt%~約70wt%の量で存在する。態様によっては、水は、製剤の総質量の約1wt%~約65wt%の量で存在する。態様によっては、水は、製剤の総質量の約5wt%~約60wt%の量で存在する。態様によっては、水は、製剤の総質量の約10wt%~約60wt%の量で存在する。
製剤は、任意選択的に1種以上の染料を含んでいてもよい。本開示に記載の製剤では、染料は、任意選択的に、製剤の総質量の約0.1wt%~約50wt%の量で製剤中に存在する。態様によっては、染料は、製剤の総質量の約0.1wt%~約40wt%の量で製剤中に存在する。態様によっては、染料は、製剤の総質量の約1wt%~約35wt%の量で製剤中に存在する。態様によっては、染料は、製剤の総質量の約5wt%~約30wt%の量で製剤中に存在する。
本開示に記載の製剤では、セリウム化合物は、X線光電子分光法(XPS)によって測定した場合に、1を超えるセリウム(IV)に対するセリウム(III)のモル比を有し、このために、最も好ましくは、セリウムを(IV)酸化状態というよりもうしろ(III)酸化状態で安定化させる配位子を含む。
実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料と同じ相にある。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の存在下で析出し、及び/又は光触媒的に活性な顔料に近接している。言い換えれば、炭酸セリウム(III)粒子は、光触媒的に活性な顔料粒子と結合しているか、又は光触媒的に活性な顔料粒子と機械的に密接に接触している。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の表面に接触する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の存在下で堆積又は析出される。態様によっては、セリウム化合物は、光触媒的に活性な顔料上へのマクロスケールの析出を受ける。
実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料とは別の相にある。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料上に析出されず、及び/又は、光触媒的に活性な顔料に近接していない。言い換えれば、炭酸セリウム(III)粒子は、光触媒的に活性な顔料粒子と結合していないか、又は光触媒的に活性な顔料粒子と機械的に密接に接触していない。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の表面に接触しない。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料上に堆積又は析出しない。実施形態によっては、セリウム化合物は、巨視的な相分離を起こさず、製剤(これは流体である)又は湿式又は乾式のいずれかである組成物中に均一に分散したままである。
本開示は、炭酸セリウム(III)と、光分解しやすい有機化合物と、光触媒的に活性な顔料とを含む製剤を提供する。態様によっては、製剤は、任意選択的に、さらに、例えば水などの溶媒を含んでもよい。態様によっては、製剤は、任意選択的に、さらに、1種以上の染料を含んでもよい。態様によっては、炭酸セリウム(III)はCe2(CO3)3・xH2Oであり、xはゼロ又は正の数である。態様によっては、この正の数は1~6の整数である。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、セリウム(IV)を実質的に含まず、及び/又は、酸化セリウム相を実質的に含まない。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、Ce2(CO3)3・4H2Oである。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9wt%のCO2を放出する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.6wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも5.7wt%の炭素及び少なくとも0.9wt%の水素を含む。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも6.5wt%の炭素及び少なくとも1.45wt%の水素を含む。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、約6.7wt%の炭素及び約1.76wt%の水素を含む。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRによって測定した場合に、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約1.3以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRによって測定した場合に、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約1.0以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRによって測定した場合に、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約0.9以下の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、ATR-FTIRによって測定した場に、1410cm-1~1468cm-1の帯域において、約0の強度を有する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は白色である。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、水に実質的に不溶性である。実施形態によっては、光触媒的に活性な顔料は二酸化チタンを含む。
本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.005wt%~約20wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.01wt%~約15wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.1wt%~約10wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.1wt%~約5wt%の量で存在する。
実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の質量に対して約0.5wt%~約20wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の質量に対して約1wt%~約15wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の質量に対して約1wt%~約10wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の質量に対して約1wt%~約5wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の質量に対して約1wt%~約4wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の質量に対して約1wt%~約3wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の質量に対して約2wt%の量で存在する。
本開示に記載の製剤では、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量に対して約1wt%~約75wt%の量で存在する。態様によっては、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約1wt%~約50wt%の量で存在する。光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約1wt%~約40wt%の量で存在する。態様によっては、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約3wt%~約35wt%の量で存在する。態様によっては、光分解しやすい有機化合物は、製剤の総質量の約5wt%~約30wt%の量で存在する。
本開示に記載の製剤では、セリウム化合物は、X線光電子分光法(XPS)によって測定した場合に、1を超えるセリウム(IV)に対するセリウム(III)のモル比を有し、このため、最も好ましくは、セリウムを(IV)酸化状態というよりもむしろ(III)酸化状態で安定化させる配位子を含む。
実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料と同じ相にある。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の存在下で析出し、及び/又は光触媒的に活性な顔料に近接している。言い換えれば、炭酸セリウム(III)粒子は、光触媒的に活性な顔料と結合しているか、又は光触媒的に活性な顔料と配位化合物を形成している。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料に接触する。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の存在下で堆積又は析出される。実施形態によっては、セリウム化合物は、光触媒的に活性な顔料上へのマクロスケールの析出を受ける。
実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料とは別の相にある。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料上に析出されず、及び/又は、光触媒的に活性な顔料に近接していない。言い換えれば、炭酸セリウム(III)粒子は、光触媒的に活性な顔料粒子と結合していないか、又は光触媒的に活性な顔料粒子と機械的に密接に接触しない。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料の表面に接触しない。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、光触媒的に活性な顔料上に堆積又は析出しない。実施形態によっては、セリウム化合物は、巨視的な相分離を起こさず、製剤(これは流体である)又は湿式又は乾式のいずれかである組成物中に均一に分散したままである。)
製剤:炭酸セリウム、顔料、及び/又は染料
一実施形態において、本発明は、炭酸セリウム(III)と、顔料もしくは染料又はそれらの組み合わせとを含む製剤に関する。一実施形態において、製剤は、溶媒を含む。例示的な溶媒は、本開示の他の箇所に記載されている。
一実施形態において、本発明は、炭酸セリウム(III)と、顔料もしくは染料又はそれらの組み合わせとを含む製剤に関する。一実施形態において、製剤は、溶媒を含む。例示的な溶媒は、本開示の他の箇所に記載されている。
炭酸セリウム(III)は、本開示の他の箇所に記載され、本開示の他の箇所に記載された特性を有する任意の炭酸セリウム(III)であり得る。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、静電的に付着した炭酸塩を含まない。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、Ce2(CO3)3・4H2O又はCe2(CO3)3・6H2Oである。
顔料は、本開示の他の場所に記載されているいずれの顔料であってもよい。一実施形態において、顔料は二酸化チタンである。
染料は、本開示の他の場所に記載されたいずれの染料であってもよい。一実施形態において、染料は、酸化鉄、カーボンブラック、硫化カドミウム、トルイデンレッド、クロムオレンジ、クロムイエロー、クロムグリーン、ポリアザインダセン類、クマリン類、ランタニド錯体、炭化水素及び置換炭化水素染料、多環芳香族炭化水素、シンチレーション染料、アリール及びヘテロアリール置換ポリオレフィン、カルボシアニン染料、フタロシアニン染料及び顔料、オキサジン染料、カルボスチリル染料、ポルフィリン染料,アクリジン染料、アントラキノン染料、アントラピリドン染料、ナフタルイミド染料、ベンゾイミダゾール誘導体、アリールメタン染料、アゾ染料、ジアゾニウム染料、ニトロ染料、キノンイミン染料、テトラゾリウム染料、チアゾール染料、ペリレン染料、ペリノン染料、ビス-ベンゾオキサゾリルチオフェン、キサンテン染料、インジゴイド染料、クロモン染料、フラボン染料、チアジン染料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。一実施形態において、染料は、酸化鉄、カーボンブラック、硫化カドミウム、トルイデンレッド、クロムオレンジ、クロムイエロー、クロムグリーン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。一実施形態において、染料はメチレンブルー又はコンゴーレッドである。
一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.005wt%~約80wt%の量で存在する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.005wt%~約70wt%の量で存在する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.005wt%~約60wt%の量で存在する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.005wt%~約50wt%の量で存在する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.005wt%~約40wt%の量で存在する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.005wt%~約30wt%の量で存在する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.005wt%~約20wt%の量で存在する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.01wt%~約15wt%の量で存在する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして、約0.1wt%~約10wt%の量で存在する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.1wt%~約5wt%の量で存在する。
一実施形態において、染料は、製剤の総質量の約0.1wt%~約90wt%の量で存在する。一実施形態において、染料は、製剤の総質量の約0.1wt%~約80wt%の量で存在する。一実施形態において、染料は、製剤の総質量の約0.1wt%~約70wt%の量で存在する。一実施形態において、染料は、製剤の総質量の約0.1wt%~約60wt%の量で存在する。一実施形態において、染料は、製剤の総質量の約0.1wt%~約50wt%の量で存在する。一実施形態において、染料は、製剤の総質量の約0.1wt%~約40wt%の量で存在する。一実施形態において、染料は、製剤の総質量の約1wt%~約35wt%の量で存在する。一実施形態において、染料は、製剤の総質量の約5wt%~約30wt%の量で存在する。
製剤:炭酸セリウム及びUV保護剤
本開示は、炭酸セリウム(III)と1種以上のUV保護剤とを含む製剤を提供する。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。
本開示は、炭酸セリウム(III)と1種以上のUV保護剤とを含む製剤を提供する。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。
一実施形態において、炭酸セリウムと1種以上のUV保護剤とを含む製剤は、炭酸セリウム源材料から得られた炭酸セリウム(III)を含む。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、Ce2(CO3)3・xH2Oであり、xはゼロ又は正の数である。態様によっては、この正の数は1~6の整数である。態様によっては、炭酸セリウム源材料は、Ce2(CO3)3・4H2Oである。一実施形態において、炭酸セリウム源材料は、Ce2(CO3)3・6H2Oである。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、セリウム(IV)を実質的に含まず、及び/又は、酸化セリウム相を実質的に含まない。
一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.6wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる。
一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも5.7wt%の炭素及び少なくとも0.9wt%の水素を含む炭酸セリウム(III)源材料から得られる。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、少なくとも6.5wt%の炭素及び少なくとも1.45wt%の水素を含む炭酸セリウム(III)源材料から得られる。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、CHN分析によって測定した場合に、約6.7wt%の炭素及び約1.76wt%の水素を含む炭酸セリウム(III)源材料から得られる。
一実施形態において、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合に、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約1.3以下の強度を有する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約1.0以下の強度を有する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約0.9以下の強度を有する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)源材料は、ATR-FTIRによって測定した場合、1410cm-1~1468cm-1の範囲の帯域において、約0の強度を有する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)源材料は白色である。一実施形態において、炭酸セリウム(III)源材料は、水に実質的に不溶性である。
一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、Ce2(CO3)3・xH2Oであり、xはゼロ又は正の数である。一実施形態において、この正の数は1~6の整数である。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、Ce2(CO3)3・4H2Oである。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、Ce2(CO3)3・6H2Oである。
本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.05wt%~約50wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.05wt%~約40wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.05wt%~約30wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.05wt%~約20wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.1wt%~約15wt%の量で存在する。本開示に記載の製剤では、炭酸セリウム(III)は、製剤の総質量を基準にして約0.5wt%~約7wt%の量で存在する。
一実施形態において、UV保護剤は、1種以上の金属酸化物を含む。金属酸化物は、UV保護を提供するために当業者に知られている任意の金属酸化物であってもよい。例示的な金属酸化物としては、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化スズ、酸化ニッケル、酸化銅、酸化モリブデン、硫化タングステン、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、硫化亜鉛、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態において、UV保護剤は酸化亜鉛である。一実施形態において、UV保護剤は酸化チタンである。一実施形態において、UV-保護剤は、酸化亜鉛と酸化チタンの組み合わせである。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。
一実施形態において、UV保護剤は、1種以上の金属酸化物と、金属酸化物ではない1種以上のUV保護剤とを含む。金属酸化物ではない1種以上のUV保護剤は、当業者に知られている任意の非金属酸化物UV保護剤であることができる。例示的な非金属酸化物UV保護剤としては、アボベンゾン、アントラニル酸メチル、エカムスル、メトキシ桂皮酸オクチル、ホモサレート、オキシベンゾン、スリソベンゾン、PABA、パディメートO(padimate O)、シノキサート、サリチル酸オクチル、サリチル酸トロラミン、オクチロクリレン、エンスリゾール、オクチルトリアゾン、エンザカメン、アミロキサート、ジオキシベンゾン、メギゾリルXL(mexoryl XL)、チノソーブS(tinosorb S)、チノソーブM(tinosorb M)、ネオヘリオパンAP(neo heliopan AP)、ユビナールAplus(uvinul Aplus)、UVAsorb HEB、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。
本開示に記載の製剤では、UV保護剤は、製剤の総質量の約0.1%w/w~75%w/wの量で存在する。本開示に記載の製剤では、UV保護剤は、製剤の総質量の約0.1%w/w~65%w/wの量で存在する。本開示に記載の製剤では、UV保護剤は、製剤の総質量の約0.1%w/w~55%w/wの量で存在する。本開示に記載の製剤では、UV保護剤は、製剤の総質量の約0.1%w/w~45%w/wの量で存在する。本開示に記載の製剤では、UV保護剤は、製剤の総質量の約1%w/w~40%w/wの量で存在する。一実施形態において、UV保護剤は、UVフィルタリング剤である。
一実施形態において、炭酸セリウム(III)と1種以上のUV保護剤とを含む製剤は、外用ローションである。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。一実施形態において、ローションは水を含む。一実施形態において、ローションは、水中にコロイドの分散体を含む。一実施形態において、ローションは油相を含む。一実施形態において、油相は、水中でエマルションを生成する。一実施形態において、油相を含むローションは、さらに、乳化剤、界面活性剤及び/又は増粘剤を含む。一実施形態において、乳化剤は、水と油成分との混合を助ける。コロイド、乳化剤、界面活性剤、及び増粘剤は、当業者に知られている任意のコロイド、乳化剤、界面活性剤、及び増粘剤であることができる。一実施形態において、水を含むローションは、さらに、当業者に知られている他の成分を含む。
一実施形態において、ローションは、水を含まないドライローションである。一実施形態において、ドライローションは、二酸化チタン及び/又は酸化亜鉛を含む。一実施形態において、ドライローションは、他の金属酸化物を含む。例示的な金属酸化物は、本開示の他の場所に開示されている。一実施形態において、金属酸化物は酸化鉄である。例示的なドライローションとしては、パウダーファンデーション、フェイスパウダー、及び他の粉体化粧品が挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態において、ドライローションは、パウダーが皮膚に付着するのを助けるための1種以上の薬剤を含む。パウダーの肌への付着を助ける1種以上の薬剤は、当業者に知られている任意の薬剤であることができる。
顔料及び染料
顔料は、本開示に記載された製剤に組み込まれる粒状固体である。顔料は、波長選択的な吸収の結果として、屈折光、反射光又は透過光の色を変化させる材料である。顔料の代わりに、又は顔料と組み合わせて、製剤は、染料を含んでいてもよい。
顔料は、本開示に記載された製剤に組み込まれる粒状固体である。顔料は、波長選択的な吸収の結果として、屈折光、反射光又は透過光の色を変化させる材料である。顔料の代わりに、又は顔料と組み合わせて、製剤は、染料を含んでいてもよい。
顔料は、天然のものと合成のもののいずれかに分類できる。天然顔料としては、各種粘土、炭酸カルシウム、雲母、シリカ、タルク、グラファイトなど、又はこれらの組み合わせが挙げられる。合成顔料の例は、二酸化チタン及び他のチタン系顔料、鉛白、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、リトポン、シリカ、タルク、雲母、クレー、焼成クレー、酸化鉄、カーボンブラック、硫化カドミウム、トルイデンレッド、クロムオレンジ、クロムイエロー、クロムグリーンや、いわゆる反応性顔料であり、反応性顔料としては、多価金属化合物、例えばけいクロム酸鉛、クロム酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛カルシウム、メタホウ酸バリウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛など、又はそれらの組み合わせである。
染料は単独で使用してもよいし、あるいは、顔料と組み合わせて使用してもよい。染料の例は、ポリアザインダセン類及び/又はクマリン類、ランタノイド錯体、炭化水素及び置換炭化水素染料、多環芳香族炭化水素、シンチレーション染料(例えば、オキサゾール類及びオキサジアゾール類)、アリール及びヘテロアリール置換ポリオレフィン(C2-C8オレフィン部分)、カルボシアニン染料、フタロシアニン染料及び顔料、オキサジン染料、カルボスチリル染料、ポルフィリン染料、アクリジン染料、アントラキノン染料、アントラピリドン染料、ナフタルイミド染料、ベンゾイミダゾール誘導体、アリールメタン染料、アゾ染料(例えば、コンゴーレッド)、ジアゾニウム染料、ニトロ染料、キノンイミン染料、テトラゾリウム染料、チアゾール染料、ペリレン染料、ペリノン染料、ビスベンゾオキサゾリルチオフェン(BBOT)、キサンテン染料(例えば、チオキサンテン染料)、インジゴイド染料(例えば、チオインジゴイド染料)、クロモン染料、フラボン染料、チアジン染料(メチレンブルーなど)のほか、本開示に記載されている発光タグ(luminescent tags)の少なくとも1つを含む誘導体、又はそれらの組み合わせである。発光タグには、近赤外波長で吸収し、可視波長で発光するアンチストークスシフト染料も包含される。
溶媒
本開示に記載の製剤は、溶媒を含んでいてもよい。溶媒は、水、水性溶媒(すなわち、水と相溶性である溶媒)、水と非混和性の溶媒、又はそれらの組み合わせであることができる。超臨界流体及び/又は過熱流体も、いくつかの製剤の溶媒として使用されてもよい。態様によっては、溶媒は水である。態様によっては、溶媒は水性溶媒である。実施形態によっては、溶媒は液体二酸化炭素である。共溶媒を形成するために水と組み合わせることができる溶媒も可能である。
本開示に記載の製剤は、溶媒を含んでいてもよい。溶媒は、水、水性溶媒(すなわち、水と相溶性である溶媒)、水と非混和性の溶媒、又はそれらの組み合わせであることができる。超臨界流体及び/又は過熱流体も、いくつかの製剤の溶媒として使用されてもよい。態様によっては、溶媒は水である。態様によっては、溶媒は水性溶媒である。実施形態によっては、溶媒は液体二酸化炭素である。共溶媒を形成するために水と組み合わせることができる溶媒も可能である。
溶媒は、液体非プロトン性極性溶媒、極性プロトン性溶媒、非極性溶媒、又はそれらの組み合わせであることができる。テンプレートを溶解するためには、一般的に、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチロラクトン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ニトロメタン、ニトロベンゼン、スルホラン、ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドンなどの液体非プロトン性極性溶媒、又はそれらの組み合わせが好ましい。また、例えば、水、メタノール、アセトニトリル、ニトロメタン、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどの極性プロトン性溶媒や、これらの組み合わせを使用してもよい。また、テンプレートを溶解するために、ベンゼン、トルエン、塩化メチレン、四塩化炭素、ヘキサン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどの他の非極性溶媒、又はそれらの組み合わせを用いてもよい。好ましい溶媒の例は、水、アルコール類、アセトン、又はそれらの組み合わせである。最も好ましい溶媒は水である。
炭酸セリウム(III)を製造する方法
本開示は、(i)炭酸塩と水を混合して第1の溶液を形成すること、(ii)セリウム(III)塩と水とを混合して第2の溶液を形成すること、(iii)第1の溶液と第2の溶液とを混合して9.2以下のpHを有する第3の溶液を形成すること、及び(iv)第3の溶液を遠心分離して本開示に記載の炭酸セリウム(III)を形成すること、によって、炭酸セリウム(III)を製造する方法を提供する。態様によっては、第3の溶液は、約9.0~9.2以下のpHを有する。態様によっては、第3の溶液は、約9.1のpHを有する。態様によっては、第3の溶液は、約9.0のpHを有する。態様によっては、これらのpH値を達成するために、第3の溶液を形成するために第1の溶液と第2の溶液を混合する際に、十分に短い混合時間が必要である。態様によっては、混合時間は約4分以下である。態様によっては、混合時間は約3分以下である。態様によっては、この混合時間は約2分以下である。態様によっては、この混合時間は約1分以下である。態様によっては、この混合時間は、約45秒以下である。態様によっては、この混合時間は約30秒以下である。態様によっては、この混合時間は約20秒以下である。態様によっては、この混合時間は約15秒以下である。態様によっては、この混合時間は約10秒以下である。態様によっては、この混合時間は約10秒~約90秒である。態様によっては、この混合時間は、約10秒~約60秒である。態様によっては、混合時間は約15秒~約60秒である。態様によっては、混合時間は約15秒~約45秒である。態様によっては、混合時間は約15秒~約30秒である。態様によっては、混合時間は約15秒~約20秒である。pHが9.2付近の閾値よりも大きい場合、あるいは、混合時間が本開示に記載されたものよりも大きい場合(例えば、1分以上)、得られる炭酸セリウム(III)は白色ではなく、セリウム(IV)種の存在により黄色味を帯びることが予想外に発見された。態様によっては、本開示に記載の方法で使用される炭酸セリウム(III)は、本開示に詳細に記載されているような炭酸セリウム(III)源材料である。態様によっては、炭酸セリウム(III)はCe2(CO3)3・4H2Oである。態様によっては、この炭酸塩は固体である。態様によっては、この炭酸塩は、炭酸アンモニウム、炭酸アルミニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素などである。態様によっては、セリウム(III)塩は、硝酸セリウム(III)アンモニウム、硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物、臭化セリウム(III)、臭化セリウム(III)水和物、塩化セリウム(III)、塩化セリウム(III)七水和物、フッ化セリウム(III)、ヨウ化セリウム(III)、硝酸セリウム(III)、硝酸セリウム(III)六水和物、シュウ酸セリウム(III)水和物、硫酸セリウム(III)、硫酸セリウム(III)水和物、硫酸セリウム(III)八水和物などが挙げられる。本方法で使用する各成分の量は、本開示の実施例を参照して当業者が決定することができる。
本開示は、(i)炭酸塩と水を混合して第1の溶液を形成すること、(ii)セリウム(III)塩と水とを混合して第2の溶液を形成すること、(iii)第1の溶液と第2の溶液とを混合して9.2以下のpHを有する第3の溶液を形成すること、及び(iv)第3の溶液を遠心分離して本開示に記載の炭酸セリウム(III)を形成すること、によって、炭酸セリウム(III)を製造する方法を提供する。態様によっては、第3の溶液は、約9.0~9.2以下のpHを有する。態様によっては、第3の溶液は、約9.1のpHを有する。態様によっては、第3の溶液は、約9.0のpHを有する。態様によっては、これらのpH値を達成するために、第3の溶液を形成するために第1の溶液と第2の溶液を混合する際に、十分に短い混合時間が必要である。態様によっては、混合時間は約4分以下である。態様によっては、混合時間は約3分以下である。態様によっては、この混合時間は約2分以下である。態様によっては、この混合時間は約1分以下である。態様によっては、この混合時間は、約45秒以下である。態様によっては、この混合時間は約30秒以下である。態様によっては、この混合時間は約20秒以下である。態様によっては、この混合時間は約15秒以下である。態様によっては、この混合時間は約10秒以下である。態様によっては、この混合時間は約10秒~約90秒である。態様によっては、この混合時間は、約10秒~約60秒である。態様によっては、混合時間は約15秒~約60秒である。態様によっては、混合時間は約15秒~約45秒である。態様によっては、混合時間は約15秒~約30秒である。態様によっては、混合時間は約15秒~約20秒である。pHが9.2付近の閾値よりも大きい場合、あるいは、混合時間が本開示に記載されたものよりも大きい場合(例えば、1分以上)、得られる炭酸セリウム(III)は白色ではなく、セリウム(IV)種の存在により黄色味を帯びることが予想外に発見された。態様によっては、本開示に記載の方法で使用される炭酸セリウム(III)は、本開示に詳細に記載されているような炭酸セリウム(III)源材料である。態様によっては、炭酸セリウム(III)はCe2(CO3)3・4H2Oである。態様によっては、この炭酸塩は固体である。態様によっては、この炭酸塩は、炭酸アンモニウム、炭酸アルミニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素などである。態様によっては、セリウム(III)塩は、硝酸セリウム(III)アンモニウム、硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物、臭化セリウム(III)、臭化セリウム(III)水和物、塩化セリウム(III)、塩化セリウム(III)七水和物、フッ化セリウム(III)、ヨウ化セリウム(III)、硝酸セリウム(III)、硝酸セリウム(III)六水和物、シュウ酸セリウム(III)水和物、硫酸セリウム(III)、硫酸セリウム(III)水和物、硫酸セリウム(III)八水和物などが挙げられる。本方法で使用する各成分の量は、本開示の実施例を参照して当業者が決定することができる。
本開示は、(i)炭酸アンモニウムと硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物とを混合して第1の溶液を形成すること、(ii)第1の溶液を水で洗浄すること、及び(iii)遠心分離して懸濁液から炭酸セリウム(III)を回収すること、によって、炭酸セリウム(III)を製造する方法を提供する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、Ce2(CO3)3・4H2Oである。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、本開示に詳細に記載されている炭酸セリウム(III)源材料である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウムは、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。実施形態によっては、炭酸セリウムは、熱質量分析中に、炭酸セリウム源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する。本方法で使用する各成分の量は、本開示の実施例を参照して当業者が決定することができる。
本開示は、(i)炭酸アンモニウムと水とを混合して第1の溶液を形成すること、(ii)硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物と水とを混合して第2の溶液を形成すること、(iii)第1の溶液と第2の溶液を混合してpH9.2以下の第3の溶液を形成すること、(iv)第3の溶液を遠心分離して本開示に記載の炭酸セリウム(III)を形成すること、によって、炭酸セリウム(III)を製造する方法を提供する。態様によっては、第3の溶液は、約9.0~9.2以下のpHを有する。態様によっては、第3の溶液は、約9.1のpHを有する。態様によっては、第3の溶液は、約9.0のpHを有する。態様によっては、これらのpH値を達成するために、第3の溶液を形成するために第1の溶液と第2の溶液を混合する際に、十分に短い混合時間が必要である。態様によっては、混合時間は約4分以下である。態様によっては、混合時間は約3分以下である。態様によっては、この混合時間は約2分以下である。態様によっては、この混合時間は約1分以下である。態様によっては、この混合時間は約45秒以下である。態様によっては、この混合時間は約30秒以下である。態様によっては、この混合時間は約20秒以下である。態様によっては、この混合時間は約15秒以下である。態様によっては、この混合時間は約10秒以下である。態様によっては、この混合時間は約10秒~約90秒である。態様によっては、この混合時間は約10秒~約60秒である。態様によっては、混合時間は約15秒~約60秒である。態様によっては、混合時間は約15秒~約60秒である。態様によっては、混合時間は約15秒~約45秒である。態様によっては、混合時間は約15秒~約30秒である。態様によっては、混合時間は約15秒~約20秒である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。実施形態によっては、炭酸セリウムは、熱質量分析中に、炭酸セリウム源材料の乾燥質量に対して規格化した場合少なくとも29.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)はCe2(CO3)3・4H2Oである。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、本開示に詳細に記載されている炭酸セリウム(III)源材料である。本方法で使用する各成分の量は、本開示の実施例を参照して当業者が決定することができる。
本開示に記載の方法の態様によっては、ステップ(iii)は、第1の溶液と第2の溶液を、約5分~約2時間、もしくは約30分~約90分、もしくは約45分~約75分;、は約60分、激しく混合することを含む。態様によっては、ステップ(iv)は、第3の溶液を、約5℃~約30℃の温度で、約5,000rpm~約30,000rpmで約1分~約30分間遠心分離することを含む。態様によっては、ステップ(iv)は、第3の溶液を、約10℃~約20℃の温度で、約10,000rpm~約20,000rpmで約1分~約5分間遠心分離することを含む。態様によっては、ステップ(iv)は、約15℃の温度で、約15,000rpmで、第3の溶液を約3分間遠心分離することを含む。本方法は、第3の溶液を遠心分離して炭酸セリウム(III)を得る前に、第3の溶液を水中でボルテックス及び超音波処理することをさらに含む。態様によっては、本方法は、第3の溶液を約1分~約10分間ボルテックスし、次に第3の溶液を約1分~約10分間超音波処理することをさらに含み、ここでボルテックス及び超音波処理は、第3の溶液を遠心分離して炭酸セリウム(III)を得る前に、水中で実施される。態様によっては、本方法は、第3の溶液を約5分間ボルテックスし、次に第3の溶液を約5分間超音波処理することをさらに含み、ここでボルテックス及び超音波処理は、第3の溶液を遠心分離して炭酸セリウム(III)を得る前に、水中で実施される。
本開示は、本開示に記載の方法によって製造された炭酸セリウム(III)を提供する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.4wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、本開示に詳細に記載されている炭酸セリウム(III)源材料である。態様によっては、炭酸セリウム(III)は、Ce2(CO3)3・4H2Oである。
一実施形態において、本発明は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)を製造する方法に関し、この方法は、(i)炭酸アンモニウムと、硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物、硝酸セリウム(III)アンモニウム又はそれらの組み合わせとを混合すること、(ii)水で洗浄すること、及び(iii)遠心分離して懸濁液から炭酸セリウム(III)を回収することを含む。一実施形態において、ステップ(i)は、炭酸アンモニウムと硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物とを混合することを含む。一実施形態において、ステップ(i)は、炭酸アンモニウムと硝酸セリウム(III)アンモニウムとを混合することを含む。一実施形態において、炭酸アンモニウムと硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物及び/又は硝酸セリウム(III)アンモニウムとを混合するステップは、約9.0~9.2またはそれ未満のpHで行われる。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、Ce2(CO3)3・4H2Oである。
一実施形態において、本発明は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)を製造する方法に関し、この方法は、(i)炭酸アンモニウムと水とを混合して第1の溶液を形成すること、(ii)硝酸セリウム(III)と水とを混合して第2の溶液を形成すること、(iii)第1の溶液と第2の溶液を混合して第3の溶液を形成すること、ここで第1の溶液と第2の溶液を混合する混合時間は約1分以下である、(iv)第3の溶液を遠心分離して炭酸セリウム(III)を形成することを含む。一実施形態において、ステップ(iii)における混合時間は約20秒以下である。一実施形態において、ステップ(iii)における混合時間は約15秒以下である。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、Ce2(CO3)3・4H2Oである。
一実施形態において、本発明は、本明細書に開示される方法によって製造される炭酸セリウム(III)に関する。
一実施形態において、本開示は、水の存在下で、a)炭酸アンモニウムとb)硝酸セリウム(III)アンモニウムとを混合するステップを含む、炭酸セリウム(III)を製造するための方法を提供する。炭酸アンモニウム及び硝酸セリウム(III)アンモニウムは、当業者に公知の任意の様式で混合することができる。例示的な混合方法は、本開示の他の箇所に記載されている。例示的な混合時間は、本開示の他の場所でさらに説明される。一実施形態において、炭酸アンモニウム及び硝酸セリウム(III)アンモニウムは、室温で混合される。一実施形態において、炭酸アンモニウム及び硝酸セリウム(III)アンモニウムは、水の存在下、約9.0~9.2のpHで混合される。一実施形態において、この方法によって製造された炭酸セリウム(III)は、静電的に付着した炭酸塩を含んでいない。一実施形態において、この方法によって製造された炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する。
製剤の製造方法
本開示に記載される製剤は、本開示で例示される方法などの様々な異なる方法によって製造することができる。製剤は、バッチ法で、連続法で、又はそれらの組み合わせで製造することができる。
本開示に記載される製剤は、本開示で例示される方法などの様々な異なる方法によって製造することができる。製剤は、バッチ法で、連続法で、又はそれらの組み合わせで製造することができる。
実施形態によっては、炭酸セリウム(III)源材料は、粉末又はウェットペーストとして直接製剤に加えられる。次いで、粉末は、様々な異なる力を用いて製剤にブレンドされる。
炭酸セリウム(III)の製剤へのブレンドは、せん断力、伸長力、圧縮力、超音波エネルギー、電磁エネルギー、熱エネルギー、又は前述の力もしくはエネルギーの形態の少なくとも1つを含む組み合わせの少なくとも1つを使用することを含むことがあり、前述の力が、単一のスクリュー、複数のスクリュー、噛み合う共回転又は逆回転スクリュー、噛み合わない共回転又は逆回転スクリュー、往復スクリュー、ピン付きスクリュー、ピン付きバレル、ロール、ラム、ヘリカルローター、又は上記の少なくとも1つを含む組み合わせによって発揮される処理装置で実施される。
前述の力が関わる混合は、例えば、単軸又は多軸スクリュー押出機、バスニーダー(Buss kneader)、ヘンシェル(Henschel)、ヘリコーン(helicones)、ロスミキサー(Ross mixer)、バンバリー(Bunbury)、ロールミルなどの装置や、成形機、例えば、射出成形機、真空成形機、ブロー成形機、ハイシェアミキサー、スピードミキサーなど、又は前述の装置の少なくとも1つを含む組み合わせで行うことができる。
実施形態によっては、炭酸セリウム(III)を、まず、光分解しやすい有機化合物の一部と混合して、マスターバッチを形成する。マスターバッチは、ペーストの形態にあってもよいし、ペレットの形態にあってもよい。次に、マスターバッチを組成物の残りの部分(溶媒(例えば、水)、光触媒的に活性な顔料、及び他の成分など)に加えて、最終製剤を形成する。
実施形態によっては、マスターバッチは、一般的に、第1バッチミキサー、例えば、バンバリー、ワーリング(Waring)ブレンダー、ヘンシェルミキサー、ロスミキサーなどで製造される。マスターバッチは、第2のバッチミキサーで最終組成物へとブレンドされてもよい。実施形態によっては、第1のバッチミキサーは、第2のバッチミキサーと異なっていてもよい。実施形態によっては、第1のバッチミキサーは、第2のバッチミキサーと同じであってもよい。
実施形態によっては、マスターバッチは、第1のバッチプロセス(上に記載)、又は、代わりに、第1の連続プロセスで製造される。次いで、マスターバッチは、第2の連続プロセスにおいて、最終製剤にされる。連続プロセスは、単軸及び/又は二軸スクリュー押出機を採用する。
実施形態によっては、マスターバッチは連続プロセスで製造され、一方、製剤(マスターバッチとペイント組成物の残りの部分との混合)はバッチプロセスで製造される。
一実施形態において、本発明は、炭酸セリウム(III)と光分解しやすい有機化合物とを含む製剤を製造する方法に関し、この方法は、炭酸セリウム(III)源材料を光分解しやすい有機化合物と混合して製剤を製造するステップを含む。一実施形態において、本方法は、光触媒的に活性な顔料を、炭酸セリウム(III)源材料及び分解しやすい有機化合物と混合するステップをさらに含む。一実施形態において、光触媒的に活性な顔料は二酸化チタンを含む。一実施形態において、炭酸セリウム(III)源材料は、光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約20wt%の量で加えられる。一実施形態において、炭酸セリウム(III)源材料は、光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約10wt%の量で加えられる。一実施形態において、炭酸セリウム(III)源材料は、光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約5wt%の量で加えられる。一実施形態において、炭酸セリウム(III)源材料は、光触媒的に活性な顔料の量に対して約2wt%の量で加えられる。一実施形態において、上記方法によって製造された製剤は、光触媒的に活性な顔料と同じ相に炭酸セリウム(III)を含む。一実施形態において、上記方法によって製造された製剤は、光触媒的に活性な顔料とは別の相に炭酸セリウム(III)を含む。
一実施形態において、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9wt%のCO2を放出する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する。一実施形態において、炭酸セリウム(III)源材料は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する。一実施形態において、上記方法で使用される炭酸セリウム(III)源材料は、白色である。一実施形態において、上記方法で使用される炭酸セリウム(III)源材料は、水に実質的に不溶性である。
一実施形態において、上記方法によって製造される製剤中の炭酸セリウム(III)はCe2(CO3)3・4H2Oである。一実施形態において、上記方法によって製造される製剤中の炭酸セリウム(III)は、(a)セリウム(IV)を実質的に含まない、(b)酸化セリウム相を実質的に含まない、又は、(c)セリウム(IV)を実質的に含まず、かつ、酸化セリウム相を実質的に含まない。一実施形態において、製剤中のセリウム(IV)に対するセリウム(III)のモル比は1.0を超える。
一実施形態において、本開示は、炭酸セリウム(III)と、染料もしくは顔料又はそれらの組み合わせとを含む組成物を製造するための方法を提供する。一実施形態において、この組成物を製造する方法は、(i)水の存在下で、a)炭酸アンモニウム及びb)硝酸セリウム(III)アンモニウムを混合して炭酸セリウム(III)を形成すること;及び(ii)調製した炭酸セリウム(III)を染料もしくは顔料又はそれらの組み合わせと混合することを含む。一実施形態において、炭酸アンモニウム及び硝酸セリウム(III)アンモニウムは、水の存在下で、約9.0~9.2のpHで混合される。
この方法によって製造された炭酸セリウムは、本開示の他の箇所に記載された任意の特性を有することができる。炭酸セリウム(III)は、本開示の他の場所に記載される任意の染料及び/又は顔料と混合することができる。一実施形態において、調製された炭酸セリウム(III)は、ステップ(ii)において、二酸化チタンと混合される。一実施形態において、調製された炭酸セリウム(III)は、ステップ(ii)において、酸化鉄、カーボンブラック、硫化カドミウム、トルイデンレッド、クロムオレンジ、クロムイエロー、クロムグリーン、及びこれらの組み合わせからなる群より選択された染料と混合される。一実施形態において、調製された炭酸セリウム(III)は、ステップ(ii)において、酸化鉄、カーボンブラック、硫化カドミウム、トルイデンレッド、クロムオレンジ、クロムイエロー、クロムグリーン、及びこれらの組み合わせからなる群より選択された染料と混合される。一実施形態において、調製された炭酸セリウム(III)は、ステップ(ii)において、コンゴーレッド又はメチレンブルーから選択された染料と混合される。一実施形態において、組成物中の炭酸セリウム(III)のwt%は、本開示の他の箇所に記載されている。一実施形態において、組成物中の顔料のwt%は、本開示の他の箇所に記載されている。一実施形態において、組成物中の染料のwt%は、本開示の他の箇所に記載されている。
炭酸セリウム(III)及びUV保護剤を含む製剤の使用方法
一実施形態において、本発明は、炭酸セリウム(III)と1種以上のUV保護剤とを含む製剤を使用する方法に関する。製剤中の炭酸セリウム(III)及びUV保護剤は、本開示の他の箇所に記載されている。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。
一実施形態において、本発明は、炭酸セリウム(III)と1種以上のUV保護剤とを含む製剤を使用する方法に関する。製剤中の炭酸セリウム(III)及びUV保護剤は、本開示の他の箇所に記載されている。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。
一実施形態において、本発明は、対象(subject)における紫外線皮膚暴露を減少させる方法に関し、この方法は、炭酸セリウム(III)と1種以上のUV保護剤とを含む有効量の製剤を局所的に投与するステップを含む。一実施形態において、炭酸セリウム(III)及び1種以上のUV保護剤を含む製剤の有効量を局所的に投与するステップは、炭酸セリウム(III)及び1種以上のUV保護剤を含む有効量の外用ローションを局所的に投与するステップを含む。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。
一実施形態において、本発明は、紫外線暴露による酸化的損傷を防止する方法に関し、この方法は、炭酸セリウム(III)と1種以上のUV保護剤とを含む有効量の製剤を局所的に投与するステップを含む。一実施形態において、炭酸セリウム(III)と1種以上のUV保護剤とを含む製剤の有効量を局所的に投与するステップは、炭酸セリウム(III)と1種以上のUV保護剤とを含む有効量の外用ローションを局所的に投与するステップを含む。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。
一実施形態において、本発明は、紫外線への暴露による対象における日焼け損傷を防止する方法に関し、この方法は、炭酸セリウム(III)と1種以上のUV保護剤とを含む有効量の製剤を局所的に投与するステップを含む。一実施形態において、本発明は、紫外線への暴露による対象における日焼け損傷を防止する方法に関し、この方法は、炭酸セリウム(III)と1種以上のUVフィルタリング剤とを含む有効量の製剤を局所的に投与するステップを含む。一実施形態において、炭酸セリウム(III)と1種以上のUV保護剤とを含む製剤の有効量を局所的に投与するステップは、炭酸セリウム(III)と1種以上のUV保護剤とを含む有効量の外用ローションを局所的に投与するステップを含む。一実施形態において、炭酸セリウム(III)と1種以上のUV保護剤とを含む有効量の製剤を局所的に投与するステップは、炭酸セリウム(III)と1種以上のUVフィルタリング剤とを含む有効量の外用ローションを局所的に投与するステップを含む。
一実施形態において、本発明は、皮膚のUV保護のために炭酸セリウム(III)を使用する方法に関する。これらの方法に有用な炭酸セリウム(III)の種類は、本開示の他の箇所に記載されている。炭酸セリウム(III)は、製剤中に存在してもよい。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、乾燥粉末として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、乾燥粉末製剤として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、ローション(例えば、サンスクリーン製剤)の一部として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、液体製剤の一部として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、固体又は半固体製剤の一部として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、1種以上のUV保護剤をさらに含む製剤中に存在してもよい。炭酸セリウム(III)とUV保護剤及び/又はUVフィルタリング剤とを含む例示的な製剤は、本開示の他の箇所に記載されている。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、空気の存在下で対象の皮膚に適用される。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。
一実施形態において、本発明は、対象における紫外線皮膚暴露を減少させる方法に関し、この方法は、有効量の炭酸セリウム(III)を局所的に投与するステップを含む。これらの方法に有用な炭酸セリウム(III)の種類は、本開示の他の箇所に記載されている。炭酸セリウム(III)は、製剤中に存在してもよい。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、乾燥粉末として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、乾燥粉末製剤として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、ローション(例えば、サンスクリーン製剤)の一部として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、液体製剤の一部として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、固体又は半固体製剤の一部として投与される。実施形態において、炭酸セリウム(III)は、1種以上のUV保護剤をさらに含む製剤中に存在してもよい。炭酸セリウム(III)とUV保護剤及び/又はUVフィルタリング剤とを含む例示的な製剤は、本開示の他の箇所に記載されている。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、空気の存在下で対象の皮膚に適用される。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。
一実施形態において、本発明は、紫外線暴露による酸化的損傷を防止する方法に関し、この方法は、有効量の炭酸セリウム(III)を局所的に投与するステップを含む。これらの方法に有用な炭酸セリウム(III)の種類は、本開示の他の箇所に記載されている。炭酸セリウム(III)は、製剤中に存在してもよい。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、乾燥粉末として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、乾燥粉末製剤として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、ローション(例えば、サンスクリーン製剤)の一部として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、液体製剤の一部として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、固体又は半固体製剤の一部として投与される。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、1つ以上のUV保護剤をさらに含む製剤中に存在してもよい。炭酸セリウム(III)とUV保護剤及び/又はUVフィルタリング剤とを含む例示的な製剤は、本開示の他の箇所に記載されている。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、空気の存在下で対象の皮膚に適用される。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。
一実施形態において、本発明は、紫外線への暴露による対象における日焼け損傷を防止する方法に関し、この方法は、有効量の炭酸セリウム(III)を局所的に投与する工程を含む。これらの方法に有用な炭酸セリウム(III)の種類は、本開示の他の箇所に記載されている。炭酸セリウム(III)は、製剤中に存在してもよい。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、乾燥粉末として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、乾燥粉末製剤として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、ローション(例えば、サンスクリーン製剤)の一部として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、液体製剤の一部として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、固体又は半固体製剤の一部として投与される。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、1種以上のUV保護剤をさらに含む製剤中に存在してもよい。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、空気の存在下で対象の皮膚に適用される。炭酸セリウム(III)とUV保護剤及び/又はUVフィルタリング剤とを含む例示的な製剤は、本開示の他の箇所に記載されている。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。
一実施形態において、本発明は、紫外線への皮膚の暴露により合成される反応性酸素種を消費する方法に関し、この方法は、炭酸セリウム(III)を皮膚上に配置することを含む。これらの方法に有用な炭酸セリウム(III)の種類は、本開示の他の箇所に記載されている。炭酸セリウム(III)は、製剤中に存在してもよい。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、乾燥粉末として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、乾燥粉末製剤として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、ローション(例えば、サンスクリーン製剤)の一部として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、液体製剤の一部として投与される。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、固体又は半固体製剤の一部として投与される。実施形態によっては、炭酸セリウム(III)は、1種以上のUV保護剤をさらに含む製剤中に存在してもよい。炭酸セリウム(III)とUV保護剤及び/又はUVフィルタリング剤とを含む例示的な製剤は、本開示の他の箇所に記載されている。一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、空気の存在下で対象の皮膚に適用される。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。
理論に拘束されることを望むものではないが、炭酸セリウム(III)と1種以上のUV保護剤及び/又はUVフィルタリング剤とを含む製剤を使用する上記の全ての方法における製剤中に存在する炭酸セリウム(III)は、光保護剤として作用すると考えられる。理論に束縛されることを望まないが、炭酸セリウム(III)と1種以上のUV保護剤及び/又はUVフィルタリング剤とを含む製剤を使用する上記の方法の全てにおける製剤中に存在する炭酸セリウム(III)は、ROSを触媒的に分解することによってROSを直接除去すると考えられる。一実施形態において、UV保護剤はUVフィルタリング剤である。
有機化合物の光分解を抑制する方法
一実施形態において、本発明は、有機化合物の光分解を抑制する方法に関し、この方法は、炭酸セリウム(III)を有機化合物と混合するステップを含み、それによって有機化合物の光分解を抑制する。一実施形態において、有機化合物は、光分解しやすい有機化合物である。有機化合物は、光分解しやすいことが当業者に知られている任意の有機化合物であることができる。一実施形態において、光分解しやすい有機化合物は、本開示の他の箇所に記載された有機染料又は顔料である。一実施形態において、光分解しやすい有機化合物は、メチレンブルー又はコンゴーレッドである。炭酸セリウム(III)は、本開示の他の箇所に記載されている。
一実施形態において、本発明は、有機化合物の光分解を抑制する方法に関し、この方法は、炭酸セリウム(III)を有機化合物と混合するステップを含み、それによって有機化合物の光分解を抑制する。一実施形態において、有機化合物は、光分解しやすい有機化合物である。有機化合物は、光分解しやすいことが当業者に知られている任意の有機化合物であることができる。一実施形態において、光分解しやすい有機化合物は、本開示の他の箇所に記載された有機染料又は顔料である。一実施形態において、光分解しやすい有機化合物は、メチレンブルー又はコンゴーレッドである。炭酸セリウム(III)は、本開示の他の箇所に記載されている。
一実施形態において、炭酸セリウム(III)は、有機化合物の電荷に関係なく有機化合物を光保護し、そのため、有機化合物の光分解を抑制することができる。一実施形態において、ROSと反応しやすい任意の有機化合物を、炭酸セリウム(III)により光保護することができる。
以下の実施例は、説明のためのものであり、本開示又は特許請求の範囲の精神又は範囲を限定することを意図するものではない。
実施例1
P25光触媒的活性顔料上にCe(III)を析出させることによる不溶性Ce(III)化合物の合成。
本実施例では、溶媒に溶解したセリウム(III)化合物(硝酸セリウム(III)アンモニウム)と、酸化物顔料表面に近接してミクロ析出させたものとの光不動態化(photopassivation)の有効性を比較したものである。
P25光触媒的活性顔料上にCe(III)を析出させることによる不溶性Ce(III)化合物の合成。
本実施例では、溶媒に溶解したセリウム(III)化合物(硝酸セリウム(III)アンモニウム)と、酸化物顔料表面に近接してミクロ析出させたものとの光不動態化(photopassivation)の有効性を比較したものである。
ステップA.
硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物及び炭酸アンモニウムの水性混合物の調製。
プラスチックバイアルに0.52グラム(g)の固体炭酸アンモニウムを加え、2.65ミリリットル(mL)の脱イオン(DI)水と混合して、透明な溶液を得た。別に、87.7mgの硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物を3.5mLのDI水に加え、30秒(sec)ボルテックス(撹拌)し、透明な溶液を得た。その後、Ce(III)塩含有水溶液(すなわち、硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物)を炭酸アンモニウム溶液に、激しい撹拌及びN2流のもとで加えた。得られた溶液のpHは約pH9.1±0.1であった。この溶液を直接使用して、P25との混合物を調製した。
硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物及び炭酸アンモニウムの水性混合物の調製。
プラスチックバイアルに0.52グラム(g)の固体炭酸アンモニウムを加え、2.65ミリリットル(mL)の脱イオン(DI)水と混合して、透明な溶液を得た。別に、87.7mgの硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物を3.5mLのDI水に加え、30秒(sec)ボルテックス(撹拌)し、透明な溶液を得た。その後、Ce(III)塩含有水溶液(すなわち、硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物)を炭酸アンモニウム溶液に、激しい撹拌及びN2流のもとで加えた。得られた溶液のpHは約pH9.1±0.1であった。この溶液を直接使用して、P25との混合物を調製した。
ステップB.
TAMOL(商標)1124を用いたP25の前処理
丸底フラスコに、6gのP25、68μLのTAMOL(商標)1124及び10mLの水を加え、500回転/分(rpm)で1時間(h)撹拌した。TAMOL(商標)1124(親水性共重合体高分子電解質)は、DOW Chemical Companyから入手したものであり、これは顔料分散剤である。TAMOL(商標)1124は、高光沢エナメルから低光沢フラットまで幅広いラテックス塗料製剤に使用されている親水性コポリマーである。TAMOL(商標)1124は、ラテックス塗料添加剤との安定性と相溶性を提供する。TAMOL(商標)1124は、良好なカラーアクセプタンスのための顔料との相溶性を提供し、低発泡性で使い勝手が良い。得られた混合物を、14000rpmで5分間(min)遠心分離した。遠心分離した生成物を100mLのDI水で洗浄して過剰のTAMOL(商標)1124を除去し、1400rpmで5分間再遠心分離した。洗浄と遠心分離をもう1回繰り返し、最終生成物を、ペーストの総質量を基準にして48.1wt%の固体質量含量を有するウェットペーストとして保存した。
TAMOL(商標)1124を用いたP25の前処理
丸底フラスコに、6gのP25、68μLのTAMOL(商標)1124及び10mLの水を加え、500回転/分(rpm)で1時間(h)撹拌した。TAMOL(商標)1124(親水性共重合体高分子電解質)は、DOW Chemical Companyから入手したものであり、これは顔料分散剤である。TAMOL(商標)1124は、高光沢エナメルから低光沢フラットまで幅広いラテックス塗料製剤に使用されている親水性コポリマーである。TAMOL(商標)1124は、ラテックス塗料添加剤との安定性と相溶性を提供する。TAMOL(商標)1124は、良好なカラーアクセプタンスのための顔料との相溶性を提供し、低発泡性で使い勝手が良い。得られた混合物を、14000rpmで5分間(min)遠心分離した。遠心分離した生成物を100mLのDI水で洗浄して過剰のTAMOL(商標)1124を除去し、1400rpmで5分間再遠心分離した。洗浄と遠心分離をもう1回繰り返し、最終生成物を、ペーストの総質量を基準にして48.1wt%の固体質量含量を有するウェットペーストとして保存した。
ステップC.
P25顔料光触媒上へのCe(III)の析出
上で得られたCe(III)前駆体溶液を、上で得られたP25のTAMOL(商標)処理ウェットペースト(48.07wt%)2.08gを有するプラスチックバイアルに加えた。得られたペーストを、3500rpmで高剪断混合してスラリーにし、引き続き1時間撹拌した。その後、混合物を14000rpmで5分間遠心分離し、生成物を100mLのDI水で5分間ボルテックスミキシングして洗浄した後、再遠心分離を行った。洗浄と遠心分離のサイクルをさらに2回繰り返し、生成物を、Ce(III)-P25と呼ぶウェットペーストとして保存した。Ce(III)-P25ウェットペーストは、光不動態化実験におけるその使用前に、凍結乾燥機で16時間乾燥させた。
P25顔料光触媒上へのCe(III)の析出
上で得られたCe(III)前駆体溶液を、上で得られたP25のTAMOL(商標)処理ウェットペースト(48.07wt%)2.08gを有するプラスチックバイアルに加えた。得られたペーストを、3500rpmで高剪断混合してスラリーにし、引き続き1時間撹拌した。その後、混合物を14000rpmで5分間遠心分離し、生成物を100mLのDI水で5分間ボルテックスミキシングして洗浄した後、再遠心分離を行った。洗浄と遠心分離のサイクルをさらに2回繰り返し、生成物を、Ce(III)-P25と呼ぶウェットペーストとして保存した。Ce(III)-P25ウェットペーストは、光不動態化実験におけるその使用前に、凍結乾燥機で16時間乾燥させた。
同量の未修飾P25の存在下での水溶液中の溶解した硝酸セリウム(III)アンモニウム塩を使用した場合と、P25の酸化物顔料表面に近接してミクロ析出したセリウム(III)化合物(すなわちCe(III)-P25)を使用した場合との、メチレンブルー有機染料の光分解速度の比較検討。
この実験は、不溶性のセリウム(III)化合物による有機分子の光分解プロセスの阻害を実証するために行った。P25の存在下での光生成した反応性酸素種(ROS)に関連する有機分子(例えばメチレンブルー(MB)染料など)の光分解プロセスの抑制を評価するために、ROSスカベンジャーとして、水溶液中の可溶性セリウム(III)塩(すなわち、硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物)も使用した。
この実験は、不溶性のセリウム(III)化合物による有機分子の光分解プロセスの阻害を実証するために行った。P25の存在下での光生成した反応性酸素種(ROS)に関連する有機分子(例えばメチレンブルー(MB)染料など)の光分解プロセスの抑制を評価するために、ROSスカベンジャーとして、水溶液中の可溶性セリウム(III)塩(すなわち、硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物)も使用した。
2.5mgの硝酸セリウム(III)アンモニウムを9.9mLのDI水に溶解させること、及び、10ミリグラムの硝酸セリウム(III)アンモニウムを9.9mLの水に溶解させることによって、2つの別々の硝酸セリウム(III)アンモニウムの水溶液を調製した。両方の溶液のpHを、水酸化アンモニウム(NH4OH)を使用してpH9.1に調整した。それぞれの溶液を15分間撹拌した後、0.1mLの10-3モル濃度(M)のMB有機染料を各硝酸セリウム(III)アンモニウム溶液に加えて、両溶液におけるMB染料濃度を10-5Mに維持した。1mgのP25粉末を各溶液に加えた。P25、MB有機染料及び硝酸セリウム(III)アンモニウムを含む各溶液を、25℃で、密閉型フォトリアクター下で254nmの紫外(UV)線(150ルーメン)を別々に照射した。
紫外線暴露を等間隔で行った後、反応混合物からアリコートを採取し、遠心分離して光触媒を除去した。上澄み液の残留MB有機染料量をUV-可視分光光度法により定量し、そして、MB有機染料の光分解の擬一次速度定数を表すために、これらのデータ点を図1のグラフに-lnA対時間プロット(Aは「濃度」を表す。)で示した。
別途、1mgのP25と1mgの不溶性Ce(III)-P25(これは、酸化物顔料光触媒の表面にセリウム(III)化合物が析出したもの表す)との組み合わせを使用して光触媒実験を行った。この光触媒実験では、可溶性のセリウム(III)塩は存在しない。光不動態化の効率を、MB有機染料の光分解速度によって、水溶性セリウム(III)塩を用いた系(可溶性セリウム(III)硝酸塩)と比較した。その結果を図1A~図1Cに示す。図1Aは、2.5mgの可溶性(溶解した)硝酸セリウム(III)アンモニウムの存在下で、1mgのP25を使用して、pH9.1で、254nm光の下でのMB染料の光分解のグラフである。図1Bは、10mgの硝酸セリウム(III)アンモニウムの存在下で、1mgのP25光触媒を使用して、pH9.1で、254nm光の下でのMB染料の光分解のグラフである。図1Cは、1mgの不溶性Ce(III)-P25の存在下で、1mgのP25を使用して、pH9.1で、254nm光の下でのMB染料の光分解のグラフである。
図1Aのデータは、2.5mgの可溶性硝酸セリウム(III)アンモニウム塩の存在下、1mgのP25による、MB染料の光分解の高い速度を示しており、染料分解の算出された速度定数は0.32min-1である。図1Bで、可溶性硝酸セリウム(III)アンモニウムの量を4倍に(10mgまで)増やすと、染料分解の速度は約6分の1に減少し、速度定数は5.5×10-2min-1となった。Ce(III)-P25(炭酸セリウム(III)を含む)をMB有機染料の抑制に使用した場合、(上記の可溶性塩を含む研究のように1mgではなく)合計で約2mgのP25によるMB有機染料の光分解の量は、上記の2.5mgのセリウム(III)可溶性塩を使用した場合に得られたMB染料光分解速度に対して64分の1(速度=5×10-3min-1(図1C参照))に減少した。このように、光触媒の量を2倍にしても、不溶性セリウム(III)化合物を使用した場合には、特に可溶性セリウム塩とより少量の光触媒を含む組成物と比較して、有機MB染料の分解速度がかなり低いことがわかる。
不溶性セリウム(III)化合物を含むCe(III)-P25の合成時に、理論上可能な最大量のセリウム(III)がP25光触媒の表面に近接して析出したと仮定すると、1gのP25に対して87.7mgの硝酸セリウム(III)アンモニウムが提供されることになる。これは、上記の光触媒実験に使用した1mgのCe(III)-P25は、質量にしてわずか0.087mgの硝酸セリウム(III)アンモニウムを含むことを意味する。このセリウム(III)化合物の量は、2.5mg及び10mgの水溶性硝酸セリウム(III)アンモニウムにそれぞれ含まれるであろう量の29分の1及び115分の1という小さなものである。しかし、MB有機染料の光分解に対する不溶性セリウム(III)化合物の抑制効果は、セリウム(III)化合物が可溶性である場合よりもはるかに高い。
理論に限定されるものではないが、これは、可溶性のセリウム(III)化合物を使用した場合に対して、不溶性のセリウム(III)化合物を使用した場合に、光触媒の効果がかなり高いことの結果、あるいはセリウム(III)化合物と酸化物顔料光触媒の表面との間の近接効果(effect of proximity)の結果であると考えられる。実施例3では、後者の効果について検討した。
これらの結果は、不溶性のセリウム(III)化合物を使用した場合、光不動態化効率の点で大きな利点があることを示している。上記の実施例における光不動態化は、セリウム(III)化合物とP25との間に接触がない場合でも、機能する(すなわち、上記実施例におけるP25の約半分は、その表面と接触しているセリウム(III)化合物から構成されておらず、むしろセリウム(III)化合物がない裸のP25からなる)。この裸のP25から離れているセリウム(III)化合物が、その光活性を効率的に抑えることができることが意外にも発見された。言い換えれば、セリウム(III)化合物と光触媒との間に接触がなくても、セリウム(III)化合物によって光触媒の光活性が抑えられることは、従来は観測されたなかった相乗効果である。
上記実施例は、驚くべきことに、光触媒と接触していない場合(光触媒と接触していないが光触媒の近くに位置する状態)のセリウム(III)化合物の光不動態化の有効性を示したが、他の酸化物顔料又はフィラーを含む組成物においても、遠隔作用メカニズムによる光不動態化が働くことをさらに実証することができる。
他の顔料による効果を実証するために、上記P25の存在下でセリウム(III)化合物を析出させたのと同様の方法(例2参照)で、セリウム(III)化合物を、SiO2ナノ粒子の存在下で、ルチル型TiO2(粒子径300nm)の存在下で、Ti-Pure R706(粒子径300nm;これ自体、ある程度の光触媒活性を示す)等の市販顔料の存在下で析出させた。また、酸化物の存在下でのCe(III)化合物の析出に加えて、光触媒を含むスラリー中の有機物の光分解を抑制するのにより一層効果的なCe(III)化合物の別の不溶性相を調製した(実施例3参照)。
これらの実施例、すなわち、分散体中にCe(III)修飾SiO2、Ce(III)修飾TiO2、又はCe(III)修飾Ti-R706と、別の相のCe(III)化合物を含む実施例はすべて、有機染料の光分解を、可溶性の硝酸セリウム(III)アンモニウムよりも著しく大幅に抑制し(以下参照)、驚くべきことに遠隔作用機構(光触媒-セリウム(III)化合物の間の物理的接触は観察されないことを意味する)によってそうなることを実証している。
セリウム(III)化合物をSiO2(SiO2粒子径20nm~60nmを有する)の上に析出させることにより不溶性Ce(III)化合物:
合成:
以下のいくつかの変更点を除き、上記実施例1と同様にして、SiO2の近くへのセリウム(III)化合物の析出を行った:(i)合成の上記ステップAにおいて、0.52gの炭酸アンモニウムを5mLの水に溶解し(実施例1における2.63mLの代わりに)、1g(87.7mgの代わり)の硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物を18mLの水に溶解させたこと;(ii)上記ステップBにおいて、P25の代わりに、1gのSiO2粉末(平均粒径20nm~60nmはSkyspring Nanomaterials Incから入手)を10μLのTAMOL(商標)1124及び10mLのDI水を含むプラスチック容器に加え、500rpmで1時間撹拌したこと;(iii)上記ステップCにおいて、P25の代わりに、9.1±0.1のpHを有する硝酸Ce(III)アンモニウムと炭酸アンモニウムの混合物(上記ステップAで得られたもの)を、P25の代わりにSiO2ウェットペースト(上記ステップBで得られた)に導入し、最終的に炭酸セリウム(III)をSiO2上に析出させたこと。得られた最終生成物を凍結乾燥機で16時間乾燥させたところ、乾燥生成物は鮮やかな白色を呈した(図2Aを参照)。
合成:
以下のいくつかの変更点を除き、上記実施例1と同様にして、SiO2の近くへのセリウム(III)化合物の析出を行った:(i)合成の上記ステップAにおいて、0.52gの炭酸アンモニウムを5mLの水に溶解し(実施例1における2.63mLの代わりに)、1g(87.7mgの代わり)の硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物を18mLの水に溶解させたこと;(ii)上記ステップBにおいて、P25の代わりに、1gのSiO2粉末(平均粒径20nm~60nmはSkyspring Nanomaterials Incから入手)を10μLのTAMOL(商標)1124及び10mLのDI水を含むプラスチック容器に加え、500rpmで1時間撹拌したこと;(iii)上記ステップCにおいて、P25の代わりに、9.1±0.1のpHを有する硝酸Ce(III)アンモニウムと炭酸アンモニウムの混合物(上記ステップAで得られたもの)を、P25の代わりにSiO2ウェットペースト(上記ステップBで得られた)に導入し、最終的に炭酸セリウム(III)をSiO2上に析出させたこと。得られた最終生成物を凍結乾燥機で16時間乾燥させたところ、乾燥生成物は鮮やかな白色を呈した(図2Aを参照)。
Ce(III)-SiO2を用いたMB有機染料の光安定化:
図2Bは、5mgのCe(III)-SiO2存在下、50mgのP25光触媒を用いて行った10mLの10-5MのMB有機染料の光分解の擬一次プロットを示す-lnA対時間のグラフであり、このプロットから算出したMB有機染料の分解の速度定数は3.1×10-3min-1であることが分かった。Ce(III)-SiO2の合成時に、可能な限り最大量のセリウム(III)化合物がSiO2表面に近接して析出したと仮定すると、1gのSiO2に対して1gの硝酸セリウム(III)アンモニウム1gを供給することになる。これは、MB有機染料の光触媒分解に使用した1mgのCe(III)-SiO2が、最大で1mgの硝酸セリウム(III)アンモニウムを含みうることを意味する。このセリウム(III)の量は、上記実施例1において、2.5mg及び10mgの水溶性硝酸セリウム(III)アンモニウムにそれぞれ存在した量の2.5分の1及び10分の1である。
図2Bは、5mgのCe(III)-SiO2存在下、50mgのP25光触媒を用いて行った10mLの10-5MのMB有機染料の光分解の擬一次プロットを示す-lnA対時間のグラフであり、このプロットから算出したMB有機染料の分解の速度定数は3.1×10-3min-1であることが分かった。Ce(III)-SiO2の合成時に、可能な限り最大量のセリウム(III)化合物がSiO2表面に近接して析出したと仮定すると、1gのSiO2に対して1gの硝酸セリウム(III)アンモニウム1gを供給することになる。これは、MB有機染料の光触媒分解に使用した1mgのCe(III)-SiO2が、最大で1mgの硝酸セリウム(III)アンモニウムを含みうることを意味する。このセリウム(III)の量は、上記実施例1において、2.5mg及び10mgの水溶性硝酸セリウム(III)アンモニウムにそれぞれ存在した量の2.5分の1及び10分の1である。
しかし、図2Bのデータによれば、Ce(III)-SiO2によるMB有機染料の光分解速度は、実施例1においてそれぞれ2.5mg及び10mgの水溶性炭酸セリウム(III)アンモニウムの存在下で得られたMB有機染料の光分解速度に対して103分の1及び18分の1まで減少することが確認された。また、Ce(III)-SiO2を不動態化剤(passivating agent)とした場合に比べて、P25を1mg添加しただけでMB有機染料の光分解が行われ、光触媒の量が55分の1になっていることは注目に値する。
図2Bのデータに基づいて、水溶性硝酸セリウム(III)は、Ce(III)-SiO2で使用した不溶性セリウム(III)化合物と比較して、著しく効果の低い光不動態化剤(photopassivating agent)であることが分かる。さらに、後者の材料の光不動態化剤(photopassivant)としての作用機構は、Ce(III)-SiO2の光不動態化剤としての効果がP25表面との接触を必要としない遠隔作用メカニズムによるものである。
ルチルと炭酸セリウム(III)を含む固体混合物を形成するようにCe(III)を析出させたCe(III)-TiO2-商用グレードルチル型チタニア(粒子径300nm)を使用するMB有機染料の光不動態化:
合成:
以下のいくつかの変更点を除き、実施例1と同様にして、TiO2の近くへのセリウム(III)化合物の析出を行った:(i)合成のステップAにおいて、0.52gの炭酸アンモニウムを5mL(実施例1の2.63mLの代わり)の水に溶解させ、1gの硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物(実施例1で使用した87.7mgの代わり)を18mLの水に溶解させたこと;(ii)合成のステップBにおいて、P25の代わりに、100gのTiO2粉末(US Research Nanomaterials Incから得た300nmの平均粒子サイズを有する、光不動態化層のない純粋なルチル)を1mLのTAMOL(商標)1124及び100mLのDI水を入れた丸底フラスコに加え、500rpmで1時間撹拌したこと;(iii)ステップCにおいて、硝酸セリウム(III)アンモニウムと炭酸アンモニウムの混合物(ステップAで得られた)を、11.4gのTiO2粉末(実施例1で使用したP25の代わりに)を含む73wt%水性スラリー中に導入し、遠心分離及び洗浄の前に1時間撹拌したこと。得られた最終生成物を凍結乾燥機で16時間乾燥させると、図3Aに示すような、淡いオフホワイトの色合いを帯びた白色の乾燥生成物が得られた。
合成:
以下のいくつかの変更点を除き、実施例1と同様にして、TiO2の近くへのセリウム(III)化合物の析出を行った:(i)合成のステップAにおいて、0.52gの炭酸アンモニウムを5mL(実施例1の2.63mLの代わり)の水に溶解させ、1gの硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物(実施例1で使用した87.7mgの代わり)を18mLの水に溶解させたこと;(ii)合成のステップBにおいて、P25の代わりに、100gのTiO2粉末(US Research Nanomaterials Incから得た300nmの平均粒子サイズを有する、光不動態化層のない純粋なルチル)を1mLのTAMOL(商標)1124及び100mLのDI水を入れた丸底フラスコに加え、500rpmで1時間撹拌したこと;(iii)ステップCにおいて、硝酸セリウム(III)アンモニウムと炭酸アンモニウムの混合物(ステップAで得られた)を、11.4gのTiO2粉末(実施例1で使用したP25の代わりに)を含む73wt%水性スラリー中に導入し、遠心分離及び洗浄の前に1時間撹拌したこと。得られた最終生成物を凍結乾燥機で16時間乾燥させると、図3Aに示すような、淡いオフホワイトの色合いを帯びた白色の乾燥生成物が得られた。
図3Bは、5.7mgのCe(III)-TiO2(すなわち、P25とCe(III)-TiO2の表面積比が1:0.8)存在下で、2mgのP25を含む10mLの水性スラリー中で行った10-5MのMB有機染料の分解についての擬一次プロットを示すlnA対時間のグラフである。図3Bのデータから算出されたMB有機染料光分解の速度定数は7.9×10-4min-1である。中性子放射化分析による元素分析の結果、Ce(III)-TiO2は、質量で、TiO2に対して4.35wt%のセリウムを含むことがわかった。これは、2.5mg及び10mgの水溶性硝酸セリウム(III)アンモニウムに含まれるセリウムがそれぞれ0.625mg及び2.5mgであるのに対し、MB染料の光触媒反応に使用した5.7mgのCe(III)-TiO2が0.245mgのセリウムを含むことを意味する。
Ce(III)-TiO2で使用される不溶性セリウム(III)化合物を使用した場合よりも、可溶性炭酸セリウム(III)アンモニウムを使用した場合の方が、セリウム量がはるかに多いにもかかわらず、Ce(III)-TiO2を用いた場合に、MB有機染料の光分解の速度定数が、2.5mgと10mgの可溶性炭酸セリウム(III)アンモニウムを使用した場合の400分の1及び69分の1に減少することが観察された。
したがって、水溶性の硝酸セリウム(III)アンモニウムは、ルチル型TiO2上に析出した炭酸セリウム(III)に比べて、光不動態化効果が著しく低いことがわかる。さらに驚くべきことに、P25は、不溶性Ce(III)化合物が近接して析出した粒子とは別の粒子上に位置するため、後者の材料の光不動態化剤としての作用は、遠隔作用メカニズムによるものであるに違いない。
実施例2
光不動態化のために使用されるセリウム(III)化合物において、Ce(III):Ce(IV)モル比が1より大きい(すなわち、1を超える)ことの意義
合成:
以下のいくつかの変更点を除き、実施例1と同様にして、Ti-Pure R706の近くへのセリウム(III)化合物の析出を行った:(i)合成の上記ステップAにおいて、0.52gの炭酸アンモニウムを5mL(実施例1における2.63mLの代わり)の水に溶解させ、1gの硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物を18mLの水に溶解させたこと;(ii)ステップBにおいて、P25光触媒の代わりに、100gのTi-Pure R706粉末(300nmの平均粒子サイズを有するもの、The Chemours Companyから入手)を、1mLのTAMOL(商標)1124及び100mLのDI水を入れた丸底フラスコに加え、得られた懸濁液を500rpmで1時間撹拌したこと;(iii)上記ステップCにおいて、硝酸セリウム(III)アンモニウムと炭酸アンモニウムの9.1±0.1のpHを有する混合物(ステップAで得られた)を、11.4gのR706(実施例1で使用したP25の代わり)を含む73wt%水性スラリー中に導入し、得られたスラリーを遠心分離及び洗浄前に1時間撹拌したこと。凍結乾燥機で16時間乾燥することにより、最終生成物であるCe(III)-R706(これは、セリウム(III)により修飾されたTi-Pure R706を表す)が得られ、これは、図4Bに示すように鮮やかな白色の粉末であった。図4Aは、不溶性セリウム(III)化合物による修飾前のTi-Pure R706を示す写真である。修飾されたTi-Pure R706と修飾されていないTi-Pure R706との間には、実質的に色の差がないことがわかる。
光不動態化のために使用されるセリウム(III)化合物において、Ce(III):Ce(IV)モル比が1より大きい(すなわち、1を超える)ことの意義
合成:
以下のいくつかの変更点を除き、実施例1と同様にして、Ti-Pure R706の近くへのセリウム(III)化合物の析出を行った:(i)合成の上記ステップAにおいて、0.52gの炭酸アンモニウムを5mL(実施例1における2.63mLの代わり)の水に溶解させ、1gの硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物を18mLの水に溶解させたこと;(ii)ステップBにおいて、P25光触媒の代わりに、100gのTi-Pure R706粉末(300nmの平均粒子サイズを有するもの、The Chemours Companyから入手)を、1mLのTAMOL(商標)1124及び100mLのDI水を入れた丸底フラスコに加え、得られた懸濁液を500rpmで1時間撹拌したこと;(iii)上記ステップCにおいて、硝酸セリウム(III)アンモニウムと炭酸アンモニウムの9.1±0.1のpHを有する混合物(ステップAで得られた)を、11.4gのR706(実施例1で使用したP25の代わり)を含む73wt%水性スラリー中に導入し、得られたスラリーを遠心分離及び洗浄前に1時間撹拌したこと。凍結乾燥機で16時間乾燥することにより、最終生成物であるCe(III)-R706(これは、セリウム(III)により修飾されたTi-Pure R706を表す)が得られ、これは、図4Bに示すように鮮やかな白色の粉末であった。図4Aは、不溶性セリウム(III)化合物による修飾前のTi-Pure R706を示す写真である。修飾されたTi-Pure R706と修飾されていないTi-Pure R706との間には、実質的に色の差がないことがわかる。
Ce(III)-R706の存在下でのP25光触媒による水溶液中でのMB有機染料の光分解(254nm光照射下)と未修飾Ti-Pure R706の存在下でのP25光触媒による水溶液中でのMB有機染料の光分解(254nm光照射下)の比較。
MB有機染料の光触媒的な分解を、5.7mgのCe(III)-R706又は未修飾の(すなわち添加されたセリウム(III)化合物がない)Ti-Pure R706存在下で、1mgのP25光触媒からなる水性スラリー中で行った。この結果、P25の表面積は57m2/gであり、R706の表面積は10m2/gであるため、P25の表面積とCe(III)-R706又はTi-Pure R706のいずれかの表面積は同等になる。結果を図5A及び図5Bに示す。図5Aは、Ce(III)-R706の存在下でのP25によるMB有機染料の分解についての-lnA対時間プロットであり、一方、図5Aは、未修飾R706の存在下でのP25によるMB有機染料の分解についての-lnA対時間プロットである。
MB有機染料の光触媒的な分解を、5.7mgのCe(III)-R706又は未修飾の(すなわち添加されたセリウム(III)化合物がない)Ti-Pure R706存在下で、1mgのP25光触媒からなる水性スラリー中で行った。この結果、P25の表面積は57m2/gであり、R706の表面積は10m2/gであるため、P25の表面積とCe(III)-R706又はTi-Pure R706のいずれかの表面積は同等になる。結果を図5A及び図5Bに示す。図5Aは、Ce(III)-R706の存在下でのP25によるMB有機染料の分解についての-lnA対時間プロットであり、一方、図5Aは、未修飾R706の存在下でのP25によるMB有機染料の分解についての-lnA対時間プロットである。
図5A及び図5Bに示されているデータから、MB有機染料の光分解の速度定数が0.61min-1(図5Bの、スラリーにTi-Pure R706が加えられた場合)から8.3×10-4min-1(図5Aの、スラリーにCe(III)-R706が加えられた場合)まで減少したことが確認された。これらの結果は、未修飾のTi-Pure R706は、それだけでは、Ce(III)-R706のようにP25光触媒の光触媒作用を効果的に抑制することができないことを示すものである。
P25光触媒による水溶液中のMB有機染料の光分解(254nm光のもと)と、セリウム(III)とセリウム(IV)の等モル混合物をTi-Pure R706の表面に近接して析出させた混合価数Ce(III)/Ce(IV)-R706材料を含む変種を使用した場合との比較。
MB有機染料の光分解を効率的に抑制するために必要なCe(III)-R706の最小必要量を理解するために、水性分散液中のP25の量を固定したままCe(III)-R706量を変化させた一連の光触媒反応を行った。この実験の結果を、Ce(III)-R706の表面積とP25光触媒の表面積の比によって影響を受けたものとしてMB有機染料の光分解の速度定数によって、図6Aに示す。図6Aは、P25に対するCe(III)-R706の質量分率に対する、10-5MのMB有機染料の分解の光分解速度定数のプロットである。このデータから、このモル比が0.2以上である場合に、MB有機染料の光分解が非常に効果的に抑制されることがわかる。
MB有機染料の光分解を効率的に抑制するために必要なCe(III)-R706の最小必要量を理解するために、水性分散液中のP25の量を固定したままCe(III)-R706量を変化させた一連の光触媒反応を行った。この実験の結果を、Ce(III)-R706の表面積とP25光触媒の表面積の比によって影響を受けたものとしてMB有機染料の光分解の速度定数によって、図6Aに示す。図6Aは、P25に対するCe(III)-R706の質量分率に対する、10-5MのMB有機染料の分解の光分解速度定数のプロットである。このデータから、このモル比が0.2以上である場合に、MB有機染料の光分解が非常に効果的に抑制されることがわかる。
また、光不動態化を与えるセリウム化合物で、純粋なセリウム(III)と、セリウム(III)及びセリウム(IV)原子価状態の等モル混合物との比較によって、セリウムの原子価状態の効果を検討した。この比較のために、セリウム(III)塩とセリウム(IV)塩の等モル混合物からのTi-Pure R706の表面へのセリウムの析出によって、新規物質であるCe(III)/Ce(IV)-R706を得た。このようにして、以下の変更点を除いて、Ce(III)-R706(実施例2で得られたもの)と同様に、Ce(III)/Ce(IV)-R706を合成した:(i)合成のステップAにおいて、0.52gの硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物と0.495gの硝酸セリウム(IV)アンモニウム(溶液で、セリウム(III)とセリウム(IV)が等モル量)を18mLの水に溶解させたこと。
Ce(III)/Ce(IV)-R706の光触媒としての有効性は、Ce(III)/Ce(IV)-R706の相対量を変え、一定量のP25光触媒を含む10-5MのMB有機染料の10mL分散体で光触媒反応を実施することによって、上の段落におけるCe(III)-R706と同様に評価した。その結果を図6Bに示す。図6Bは、P25に対するCe(III)/Ce(IV-R706)の質量分率に対する、10-5MのMB有機染料の分解の光分解速度定数のプロットである。
図から分かるように、Ce(III)/Ce(IV)-R706を用いた場合、Ce(III)-R706と比較して、MB有機染料の光分解の速度定数がx軸上の同じ値で著しく大きいことがわかる。1の最大の調査した質量分率であっても、MB有機染料の光分解の速度定数は、図6BにおけるCe(III)/Ce(IV)-R706不動態化剤と比較して、図6AのCe(III)-R706ではほぼ10分の1であった。したがって、このデータ有機物の光分解を抑制するために使用される材料における、セリウム(III)原子価状態とセリウム(IV)原子価状態の両方からなる混合原子価化合物ではなく、純粋なセリウム(III)化合物を使用することの利点を明確に示している。
光触媒とCe(III)-R706からなる固体(乾燥)組成物における有機染料の光安定化:
上記の例は、湿潤(液体)状態での有機染料の光分解を減少させることに関するものであった。以下の例では、乾燥(固体)膜状態の光触媒の有効な光不動態化を達成するために、同様の手法を使用できることを示す。
上記の例は、湿潤(液体)状態での有機染料の光分解を減少させることに関するものであった。以下の例では、乾燥(固体)膜状態の光触媒の有効な光不動態化を達成するために、同様の手法を使用できることを示す。
乾式(固体)組成物におけるこの手法の有効性を調べるために、濃度3×10-5Mのコンゴーレッド(CR)有機染料を、P25光触媒(分散液に使用したTi-Pure R706顔料質量に対して10wt%)とともに、水系アクリル塗料製剤分散液に組み込んだ。
CR有機染料を含む16%のCe(III)-R706顔料体積濃度の組成物を製造した(顔料体積濃度は、組成物(例えば、水を除く)形成後の系における固体粒子の体積百分率として定義される)。これは、まず、顔料の質量に対して、0.3wt%のTAMOL(商標)1124の存在下で、高剪断混合によって、Ce(III)-R706顔料の75wt%水性スラリーを調製することによって行った。このスラリーの4.64gを12.78gのアクリル系BP 8164ポリマー(Dow Chemical Companyから入手)に組み込み、これに1.966mLの3.5×10-4MのCR水溶液と10wt%(顔料質量に対して)のP25光触媒を加えた。得られた分散液を高速ミキサーで高せん断条件下で混合した。
その後、スラリー中に0.6gの2020E増粘剤(非イオン性ウレタン系レオロジー調節剤)を加え、得られた分散液を高速ミキサーで高剪断条件下で混合し、最終製剤の分散液を得た。ポリアクリル基材上に3ミル(1ミル=0.001インチ)のバーアプリケーターを用いて固体(乾燥)膜を作製し、光触媒反応実験を行う前に48時間乾燥させた。光触媒反応の間、すべてのコーティングを太陽光(同様の条件)に6時間の暴露時間で暴露した。太陽光暴露に先立ち、コーティングの100mgを鋭利な刃物で削り取り、光触媒反応前の膜中のCR有機染料濃度の基準として、UV-可視分光分析のために1.5mLの無水エタノールで抽出した。同様に、6時間の太陽光暴露後に別の100mgのコーティング部分を削り取り、抽出し、UV-可視分光分析法により染料分解の百分率を計算した。対照実験として、P25を欠く製剤分散液(この対照製剤分散液は、P25を欠く以外は上記と同様に合成した)で、この対照試料を太陽光に6時間暴露したところ、無視できるほどのCR有機染料の光分解が観察された。
Ce(III)-R706及びP25(90%:10%w/w)からなる分散液製剤について、図7Aは、乾燥塗膜において、この塗膜を6時間の太陽光に暴露した後、52%のCR有機染料の分解を示す。図7Aは、10%の光触媒P25及び90%のCe(III)-R706を用いて作製されたコーティングにおける、6時間の太陽光暴露の前及び後のCR染料分解のUV-可視スペクトルから得られた吸光度対波長のプロットである。
図7Bは、10%の光触媒P25と90%の未修飾Ti-pure-R706を用いて作製されたコーティングにおける6時間の太陽光暴露の前及び後のCR染料の分解のUV-可視スペクトルから得られた吸光度対波長のプロットである。図7Bから、未修飾Ti-Pure R706及びP25(90%:10%w/w)からなる比較分散液製剤を用いた場合、同じ太陽光への暴露後に、CR有機染料の分解量が85%であったことが分かるであろう。これらの結果は、P25の存在下で、未修飾R706と比較して、Ce(III)-R706を使用した場合の、乾燥塗膜中の有機染料の光分解のより高い抑制効率を示す。
上記の実験から、Ce(III)-R706は固体状態で遠隔作用メカニズムにより有機物の光分解を抑制することが実証された。同様の結果は、Ce(III)-R706と同等のものを、別の顔料、例えば実施例1で用いたルチル型TiO2(図3参照)、又は別の低グレードのTiO2、塗料組成物にしばしば用いられる部類の顔料材料を用いて調製することによって得ることも可能である。
実施例3
本実施例は、別の相の炭酸セリウム(III)を用いた有機染料の光安定化を実証するために実施したものである。
本実施例は、別の相の炭酸セリウム(III)を用いた有機染料の光安定化を実証するために実施したものである。
合成及び特性評価
プラスチックバイアルに、1.04gの固体炭酸アンモニウムを加え、5mLの脱イオン水と混合して、透明な溶液を得た。別に、2gの硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物を20mLのDI水に加え、30秒間ボルテックスして、透明な溶液を得た。その後、セリウム(III)塩を含む水溶液を炭酸アンモニウム水溶液にを激しい撹拌下で加え、pH9.1±0.1の混合物を得た。白色の炭酸Ce(III)生成物を確保するために、炭酸アンモニウム溶液にCe(III)塩含有水溶液を加える際の混合時間を十分に短くすることが必要である。この混合時間は、4分未満、1分未満、20秒未満、又は15秒未満であることができる。続いて、この混合物を1時間撹拌し、その後、15℃で3分間、15000rpmで遠心分離した。遠心分離により固形分を回収する前に、得られた白色生成物を、水性スラリーを5分間ボルテックスし、続いて5分間超音波処理することにより100mLの水で洗浄した。24.5wt%の固形分を有するウェットペースト(遠心分離後)を得るのに先立って、緩く保持されたアンモニア種をすべて除去するために、この洗浄工程をさらに2回繰り返した。このウェットペーストの小さな部分を乾燥させると、得られた粉末は、図8に示すように、鮮やかな白色を保っていた。
プラスチックバイアルに、1.04gの固体炭酸アンモニウムを加え、5mLの脱イオン水と混合して、透明な溶液を得た。別に、2gの硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物を20mLのDI水に加え、30秒間ボルテックスして、透明な溶液を得た。その後、セリウム(III)塩を含む水溶液を炭酸アンモニウム水溶液にを激しい撹拌下で加え、pH9.1±0.1の混合物を得た。白色の炭酸Ce(III)生成物を確保するために、炭酸アンモニウム溶液にCe(III)塩含有水溶液を加える際の混合時間を十分に短くすることが必要である。この混合時間は、4分未満、1分未満、20秒未満、又は15秒未満であることができる。続いて、この混合物を1時間撹拌し、その後、15℃で3分間、15000rpmで遠心分離した。遠心分離により固形分を回収する前に、得られた白色生成物を、水性スラリーを5分間ボルテックスし、続いて5分間超音波処理することにより100mLの水で洗浄した。24.5wt%の固形分を有するウェットペースト(遠心分離後)を得るのに先立って、緩く保持されたアンモニア種をすべて除去するために、この洗浄工程をさらに2回繰り返した。このウェットペーストの小さな部分を乾燥させると、得られた粉末は、図8に示すように、鮮やかな白色を保っていた。
上述した、図8に示す白色セリウム(III)化合物の経験式は、Liuら(J. Cryst. Growth, 1999, 206, 88-92)及びZhaiら(Mater. Lett., 2007, 61, 1863-1866)が以前に用いた手法である熱質量分析に基づいて提案されている。図9は、白色セリウム(III)化合物のTGAパターンを示す。このパターンは、水の損失に対応する約11.9%の初期重量損失と、それに続くCO2の損失に対応する25.7%の重量損失とを示す。
900℃で、TGA実験の終わりに、元の質量の62.4%が保持され、これはセリア(CeO2)の存在に対応する。したがって、図9のTGAデータによれば、合成後のCe乾燥前駆体の組成は、Ce2(CO3)3・4H2Oであることがわかる。図9は、上記のように合成され、熱質量分析に先立って80℃で16時間(h)乾燥された炭酸セリウム(III)について、乾燥空気中、5℃/分の温度ランプレートで熱質量分析装置で実施した重量損失対温度のグラフである。
セリウム(III)化合物の粉末X線回折(PXRD)分析は、結晶性の高い化合物と一致するシャープな線を示した。透過型電子顕微鏡法は、上記の合成による、断面が5μmから10μmまでの範囲の粒子サイズをもたらすことを示すが、当業者は、断面が100nm以下の長さスケールであるものなどのより小さな粒子をもたらすように合成を調整することが、一般的に高い表面対体積比でより効果的である光不動態化の適用にとってより好ましいであろうことを認識するであろう。
別の相の炭酸セリウム(III)を用いた溶液相におけるMB有機染料の光安定化:
上記実施例の全てにおいて、光不動態化剤として機能する不溶性セリウム(III)化合物は、無機酸化物顔料粒子(例えば、ルチル型TiO2、Ti-Pure R706、シリカなど)の表面に近接して析出した形態にあった。
上記実施例の全てにおいて、光不動態化剤として機能する不溶性セリウム(III)化合物は、無機酸化物顔料粒子(例えば、ルチル型TiO2、Ti-Pure R706、シリカなど)の表面に近接して析出した形態にあった。
実施例3では、有効な光不動態化剤としてセリウム(III)化合物を別の相として組み込むことが可能であるかどうかについて検討した。
遠隔作用メカニズム(セリウム(III)化合物が光触媒表面と接触していなくても光触媒の効率的なクエンチングが達成された上記の実施例の多くで観察された)をきっかけとして、この調査を行った。例えば、図6Aのデータを検討すると、P25と同等の表面積のCe(III)-R706を加えることにより、MB有機染料の光分解の速度定数が低下(7.2×10-4min-1のオーダー)することがわかった。そのため、MB有機染料の光触媒反応には、11.4mgのCe(III)-R706と2mgのP25を使用した。中性子放射化分析によるCe(III)-R706の元素定量から、Ce(III)-R706はR706の質量に対して4.4wt%のCeを含むことがわかった。これは、11.4mgのCe(III)-R706の(MB有機染料の光触媒反応に用いた量)がCe(III)-R706中に0.5mgのCeを含んでいることを意味する。そこで、この実施例に関連する次のような疑問を解決するための試みを行った。Ce(III)-R706を合成するために、Ti-Pure R-706の表面に近接して析出させることなく、セリウム(III)化合物を炭酸セリウム(III)相中に0.5mgのCeとして加え、かつ、同等の光不動態化を、遠隔作用メカニズムによって達成することが可能である。
2mgのP25と11.4mgのTi-Pure R706を含む10-5MのMB有機染料水性スラリーに、1.0mgのCe2(CO3)3・4H2O粒子(これは0.5mgのCeに相当する)をそれ自体の相として組み込んだ。図10は、2mgのP25、11.4mgの未修飾Ti-pure R706及び別に加えた1mgのCe2(CO3)3・4H2Oの存在下での、10-5MのMB有機染料の分解(254nm光のもとで)の-lnAvs時間のプロットである。
図10のデータから計算した速度定数は5.5×10-4min-1であり、これは、実施例2の図6Aにおいて、Ce(III)-R706を用いた場合に、同じ量のセリウムで達成された速度定数の1.5分の1である。以上の結果に基づいて、有機分子の光分解を抑制するために、例えばTi-Pure R706などの別の相の既存の支持面に近接してその析出を行うよりも、外部で調製した不溶性のCe2(CO3)3・4H2O粒子を組み込むことが好ましいと推察された。
R706及び別の相の炭酸セリウム(III)を含む固体(乾燥)膜中のCR有機染料の光安定化:
乾燥(固体)塗膜における別のセリウム(III)化合物の光不動態化効果を調べるために、不溶性炭酸セリウム(III)粒子及び3×10-5Mの濃度のCR有機染料を水系アクリル塗料製剤分散液に組み込み、顔料としてTi-Pure-R706又は実施例1で用いたものと同じルチル型TiO2を用いて、炭酸セリウム(III)粒子の不在下で、同一分散体と比較して染料の光分解の速度を評価した。
乾燥(固体)塗膜における別のセリウム(III)化合物の光不動態化効果を調べるために、不溶性炭酸セリウム(III)粒子及び3×10-5Mの濃度のCR有機染料を水系アクリル塗料製剤分散液に組み込み、顔料としてTi-Pure-R706又は実施例1で用いたものと同じルチル型TiO2を用いて、炭酸セリウム(III)粒子の不在下で、同一分散体と比較して染料の光分解の速度を評価した。
この分散液の組成、及び乾燥塗膜の合成手順を、以下の段落に記載する。この分散液は、顔料として未変性Ti-Pure R706又はルチル型TiO2を用いて、顔料体積濃度16%に調合した水系アクリル塗料からなる。これは、まず、1.966mLの3.5×10-4M CR水性染料溶液と12.78gのアクリル系ポリマーBP 8164(Dow Chemicalの製品)を含む水性溶液に、顔料の質量に対して2wt%又は5wt%に相当する望ましい量の炭酸セリウム(III)を加えることによって達成された。別に、顔料質量に対して0.3wt%のTAMOL(商標)1124の存在下で、高剪断混合によりTi-Pure-R706又はルチル型TiO2のいずれかの75wt%水性スラリーを調製した。この後者のスラリー4.64g(顔料の実際の量は3.5g)を上記のアクリル系ポリマー含有スラリーに組み込み、得られた分散液を高速ミキサーで高剪断条件下で混合した。
最後に、このスラリーに0.6gの2020E増粘剤を加え、得られた分散液をスピードミキサーで高剪断条件下で混合して組成物を得た。ポリアクリル基材上に3ミル(mil)バーアプリケーターを用いて固体(乾燥)膜コーティングを作製し、光触媒反応実験を行う前に48時間乾燥させた。光触媒反応中は、すべての塗膜を同様の条件で太陽光に6時間暴露した。太陽光暴露に先立って、コーティングの100mgを鋭い刃物で削り取り、光触媒反応前の膜中のCR有機染料濃度の基準として、UV-可視分光分析のために1.5mLの無水エタノールで抽出した。同様に、6時間の太陽光暴露後にコーティングの100mgの部分を削り取り、染料の分解の百分率を、UV-可視分光分析によって、光触媒反応前の試料と比較して算出した。
図11A-11Cは、別々に調製した炭酸セリウムの量を変化させた場合の、6時間の太陽光暴露後の、未修飾のTi-Pure-R706を用いて作製した乾燥塗膜におけるCR有機染料の分解の程度を示す。UV-可視スペクトルから、塗膜中のTi-Pure R706に対する炭酸セリウム(III)の質量%が増加すると、CR有機染料の光分解の程度が減少することが明らかに分かる。炭酸セリウム(III)が存在しない場合、図11Aは、光触媒としてのR706によるCR有機染料の52%の光分解を示す。図11Bは、Ti-Pure R706顔料の質量に対して2wt%の炭酸セリウム(III)が存在する場合(すなわち、3.5gの顔料に対して70mgのCe2(CO3)3・4H2O)、CR有機染料の光分解の百分率が29%に減少することを示す。図11Cは、Ti-Pure R706によるCR有機染料の光分解の百分率が、Ti-Pure-R706の質量に対して5質量%の炭酸セリウム(III)の存在下で、12%までさらに減少し得ることを示す(すなわち、3.5gの顔料に対して175mgのCe2(CO3)3・4H2Oを含む)。このデータは、光触媒としてTi-Pure R-706のみを含む乾燥膜において、別の相の不溶性セリウム(III)化合物が光触媒機能を有することを明確に示す。
別の相としての同じ不溶性炭酸セリウム(III)の光不動態化能力を、顔料としてTi-Pure R-706の代わりに(上の段落と同様に)上記実施例1で用いたルチル型TiO2と共に調査した。図12Aは、セリウム(III)化合物を用いずに作製したコーティングにおいて、ルチル型TiO2による光触媒作用が、乾燥膜を太陽光に6時間暴露した後に、CR有機染料の58%の光分解を引き起こしたことを示す(ポリマー及びCR有機染料のみからなる実施例2の対照は、顔料が存在しない場合に染料の著しい光分解を示さないことを実証した)。図12Bのデータは、ルチル型TiO2顔料光触媒の質量に対して2wt%の炭酸セリウム(III)を用いてコーティングを作製した場合に、染料分解の程度が20%まで減少したことを示す。驚くことに、図12Cのデータは、5wt%の炭酸セリウム(III)を、ルチルTiO2と共に用いて作製したコーティングは、6時間の太陽光暴露で、CR染料の光分解が検出されなかったことを示す。この最後のデータセットは、炭酸セリウム(III)の不溶性粒子を別のセリウム(III)化合物相として使用する、本発明の遠隔作用メカニズムにより、安価なグレードの市販のTiO2をうまく光不動態化できることを示す。
実施例4
これまで、上記のすべての実施例において、有機化合物の光不動態化について議論したCe系材料は、本発明者らの合成プロトコル(すなわち、実施例3に示した炭酸セリウムの合成)によって合成されたものである。ここで、本発明者らは、Sigma Aldrich(325503-50G 99.9%微量金属基準);ACROS organics(AC379400500);Alfa Aesar(15295-22)を含む異なる化学サプライヤーから入手した市販の炭酸セリウム(III)水和物の光不動態化の効率を評価した。
これまで、上記のすべての実施例において、有機化合物の光不動態化について議論したCe系材料は、本発明者らの合成プロトコル(すなわち、実施例3に示した炭酸セリウムの合成)によって合成されたものである。ここで、本発明者らは、Sigma Aldrich(325503-50G 99.9%微量金属基準);ACROS organics(AC379400500);Alfa Aesar(15295-22)を含む異なる化学サプライヤーから入手した市販の炭酸セリウム(III)水和物の光不動態化の効率を評価した。
実施例3に記載したのと同一の条件及び手順によって、3つの別々の組の光触媒反応を行った(すなわち、10mLの10-5Mのメチレンブルー(MB)水溶液を、同一のフォトリアクター設定で、2mgのP25光触媒、11.4mgのR706、及び異なる商業的供給源(すなわち、Alfa Aesar、Sigma Aldrich及びACROS Organics)から得られた1mgのCe2(CO3)3・xH2Oで処理した)。驚いたことに、Sigma-Aldrich及びACROS Organicsから得たCe2(CO3)3・xH2OはMB染料の光不動態化を示さず、フォトリアクターにおいて、254nm光の暴露下、水溶液中で、30秒以内に、MB染料は、約100%分解された。しかし、Alfa Aesarから得たCe2(CO3)3・xH2Oは、上記の手順を使用して、溶液中のMB染料の効率よい光不動態化を示した。図13Aは、この実験から得られたMB有機染料の光分解のキネティックスを示す。図13Aのデータから計算された速度定数は1×10-3min-1であり、これは、実施例3に従って合成された同量のCe2(CO3)3・xH2Oで達成されたMB分解(図10を参照)よりも依然として約2倍速い。Sigma-Aldrich及びACROS organicsからのCe2(CO3)3・xH2Oは、上記の手順を用いてMB染料の光不動態化を示さなかったが、Ce2(CO3)3・xH2Oの量を1mgから5mgに増加させると、両方の場合においてMD染料の相応の量の光不動態化が観察された(例えば、Sigma-Aldrich及びACROSのCe2(CO3)3・xH2O試料の場合)。図13B及び13Cは、これらの実験から得られたMB有機染料の光分解にキネティックスを示しており、図13B及び13Cのデータから算出した速度定数は、それぞれ4.7×10-3min-1及び4×10-3min-1である。これらのデータは、実施例3に従って合成された同量のCe2(CO3)3・xH2Oで達成されたMB分解(図10参照)と比較して、254nmの光の暴露下で8.5倍及び7.5倍高いMB分解を示す。
様々なCe2(CO3)3・xH2O材料中の炭酸塩の性質の違いを調べるためにATR-FTIRを行った。Sigma-Aldrich及びACROS organicsから得たCe2(CO3)3・xH2OのATR-FTIRスペクトルの顕著な違いは、どちらの材料も弱く静電的に付着した炭酸塩に対応する1410cm-1に強いピークを有することであり、これは水に溶解した遊離炭酸イオンのFTIRと同様であった(Geochimica et Cosmochimica Acta, 2005, 69, 1527-1542)。Alfa Aesar社から入手したCe2(CO3)3・xH2Oも1410cm-1に帯域を示したが、上記の他の帯域(例えば、単座(unidentate)炭酸塩の帯域)に比べて強度の点で非常に弱いものであった。驚くべきことに、1410cm-1の帯域は、実施例3に従って合成されたCe2(CO3)3・xH2Oには全く存在しなかった。本発明者らは、Ce2(CO3)3・xH2Oにおいて静電的に付着した炭酸塩の存在の指標として、1410cm-1(静電的に付着した炭酸塩)のピーク強度と1468cm-1(単座炭酸塩)のピークの比を利用し、図14に示すスペクトルに基づいて、値を表1に表した。このデータから、2mgのP25の存在下、1mgスケールで有機物を光不動態化するには、0.93以下のピーク強度比を有するCe2(CO3)3・xH2Oが好ましい。しかし、ゼロのピーク比が最も好ましい(すなわち1410cm-1の帯域がない)。Ce2(CO3)3・xH2Oは、赤外光で1410cm-1の帯域強度が顕著であることから明らかなように静電的に弱く結合した炭酸塩を有する場合、この炭酸セリウムは低い光不動態化能力を有する。
市販のCe2(CO3)3・xH2Oと実施例3に従って合成したCe2(CO3)3・4H2Oの光不動態化能力の違いをさらに調べるために、CHN元素分析を実施した。Sigma-Aldrich及びACROS Organicsから得たCe2(CO3)3・xH2Oは、それぞれ、5.71%のCと0.93%のH、及び、5.74%のCと0.88%のHを含んでいたのに対し、Alfa Aesarから得たCe2(CO3)3・xH2Oは6.5%のCと1.45%のHを含んでいた。実施例3で合成したCe2(CO3)3・xH2Oは6.7%のCと1.76%のHを含んでいた。このデータに基づくと、炭酸セリウムは、C量とH量の両方が多いことが好ましい。5.7%以下の質量%のCを含み、0.9%以下の質量%のHを含む炭酸セリウムはあまり好ましくない。あるいは、炭酸セリウムは、Cの質量%が6.5%以上であり、Hの質量%が1.5%以上であることがより好ましい。
本発明に係る炭酸セリウムのバッチを特徴づけ、区別するためのさらなる手段として、熱質量分析がある。この分析は、炭酸セリウムが熱分解して酸化セリウムとCO2を合成することに依拠しており、200℃~575℃の温度範囲で起こる(J. Cryst. Growth 1999, 206, 88-92及びMater. Lett. 2007, 61, 1863-1866を参照)。図9及び表2のデータは、乾燥空気中、加熱ランプ速度5℃/分で様々な炭酸セリウムバッチの熱質量分析中の、200℃での脱水質量に対して規格化した200℃~575℃の温度範囲における質量減少率をまとめたものである。実施例3に従って合成された炭酸セリウム(III)は、29.0%(200℃と575℃の間の質量差、200℃での乾燥質量で割ったもの)の200℃での脱水質量に対して規格化された放出CO2に対応する最大の質量損失を有するが、Sigma AldrichとAcros Organicsから受け取った炭酸セリウム(III)のバッチはそれぞれ22.7%と21.9%と低い質量損失を有する。
図9及び表2のこれらのデータに基づいて、最も好ましい炭酸セリウムは、熱質量分析中に放出されたCO2に対応する質量損失が、その材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0%であると結論付けられた。本発明の炭酸セリウムのより好ましいバッチは、熱質量分析中に放出されたCO2に対応する質量損失が、その材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.6%である。本発明の炭酸セリウムの好ましいバッチは、熱質量分析中に放出されたCO2に対応する質量損失が、その材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9%である。
上記のデータに基づき、市販のCe2(CO3)3・xH2Oはすべて、遠隔作用メカニズムにより有機分子の光合不動態化が可能であるが、少量の炭酸塩の存在、又は静電的に付着した炭酸塩の存在のために、実施例3に従って合成した本発明者らのCe2(CO3)3・4H2Oほど有効ではなかった。したがって、光触媒によって生成されたROSを捕捉するためには、より多量の市販のCe2(CO3)3・xH2Oが必要である。
実施例5
光触媒は、反応性酸素種(ROS)の生成により媒介されると考えられている有機物の光分解を増進させるが、有機分子は光吸収性の化学置換基の存在により、それ自体が光吸収性を有している。この光吸収性自体が水中でラジカルを生成し、光触媒自体が存在しない場合でも、最終的に有機物の光分解/劣化をもたらす。ここでは、添加した光触媒の不在下で、炭酸セリウム(III)を使用することによって、254nm光への暴露下で、メチレンブルー(MB)染料の固有の光分解/劣化を抑制できるかどうかを調べた。
光触媒は、反応性酸素種(ROS)の生成により媒介されると考えられている有機物の光分解を増進させるが、有機分子は光吸収性の化学置換基の存在により、それ自体が光吸収性を有している。この光吸収性自体が水中でラジカルを生成し、光触媒自体が存在しない場合でも、最終的に有機物の光分解/劣化をもたらす。ここでは、添加した光触媒の不在下で、炭酸セリウム(III)を使用することによって、254nm光への暴露下で、メチレンブルー(MB)染料の固有の光分解/劣化を抑制できるかどうかを調べた。
2つの別々の組の光反応を実施した:
(1)10-5MのMB染料の10mL水溶液を、フォトリアクターセットアップ下で、最大60分間、254nmの光に暴露した。
(2)1mgの、実施例3に記載の手順に従って合成されたCe2(CO3)3・4H2Oを、10-5MのMB染料の10mL水溶液中に分散させ、得られたスラリーをフォトリアクターセットアップ下で最大60分間、254nmの光に暴露した。図15A~15Bに示すデータは、1mgのCe2(CO3)3・4H2Oを含む10-5Mメチレンブルーの水溶液は、10-5MのMB染料からなる対照水溶液と比較して、ほぼ40分の1に減少したMB染料光分解速度を示したことを実証している。
(1)10-5MのMB染料の10mL水溶液を、フォトリアクターセットアップ下で、最大60分間、254nmの光に暴露した。
(2)1mgの、実施例3に記載の手順に従って合成されたCe2(CO3)3・4H2Oを、10-5MのMB染料の10mL水溶液中に分散させ、得られたスラリーをフォトリアクターセットアップ下で最大60分間、254nmの光に暴露した。図15A~15Bに示すデータは、1mgのCe2(CO3)3・4H2Oを含む10-5Mメチレンブルーの水溶液は、10-5MのMB染料からなる対照水溶液と比較して、ほぼ40分の1に減少したMB染料光分解速度を示したことを実証している。
実施例6
固相メカノケミカル法による炭酸セリウム(III)の合成と有機染料の光安定化における利用
炭酸セリウム(III)の合成と特性評価:
乳鉢に固体炭酸アンモニウム1.04gと硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物2gを加え、乳棒で5分間粉砕した。得られた白色粉末を水で洗浄し(5分間のボルテックス及び5分間の超音波処理を含む)、20000rpmで3分間の遠心分離を介して固体生成物を回収した。24.5質量%の固体含有量を有する遠心分離後のウェットペーストを得るのに先立って、未反応又は緩く保持された塩化学種が確実に除去されるように、固体生成物をさらに3回洗浄した。このウェットペーストの小さな部分を乾燥させて、白色の粉末を得た。
固相メカノケミカル法による炭酸セリウム(III)の合成と有機染料の光安定化における利用
炭酸セリウム(III)の合成と特性評価:
乳鉢に固体炭酸アンモニウム1.04gと硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物2gを加え、乳棒で5分間粉砕した。得られた白色粉末を水で洗浄し(5分間のボルテックス及び5分間の超音波処理を含む)、20000rpmで3分間の遠心分離を介して固体生成物を回収した。24.5質量%の固体含有量を有する遠心分離後のウェットペーストを得るのに先立って、未反応又は緩く保持された塩化学種が確実に除去されるように、固体生成物をさらに3回洗浄した。このウェットペーストの小さな部分を乾燥させて、白色の粉末を得た。
メカノケミカル合成された炭酸Ce(III)の粉末XRDは、Ce2(CO3)3・6H2Oの既知の結晶構造を有する結晶性材料と一致するパターンを示した。実施例4と同様に、Ce2(CO3)3・6H2Oにおける炭酸塩の性質を調べるためにATR-FTIRを実施したところ、ATR-FTIRスペクトルは、実施例3の湿式で化学的に合成されたCe2(CO3)3・4H2Oと同様に、図14において、1410cm-1に弱く静電的に付着した炭酸の帯域がないことを示した。乾燥空気中、加熱ランプ速度5℃/minで熱質量分析を行ったところ、28.4wt%のCO2が放出されたことが示され(200℃と575℃との質量差、200℃での乾燥質量で割った)、このデータは図9に示されるとおりである。
光触媒反応は、実施例3に記載したのと同一の条件及び手順により行った(すなわち、10mLのメチレンブルー(MB)の10-5M水溶液を、同一の光リアクターセットアップにおいて、2mgのP25光触媒、11.4mgのR706及び1mgのCe2(CO3)3・6H2Oで処理した)。図16は、この実験から得られたMB有機染料の光分解の反応速度を示す。図16のデータから計算された速度定数は6×10-4min-1であり、これは実施例3のCe2(CO3)3・4H2Oについて得られた速度定数(すなわち5.5×10-4min-1)と非常に類似している。
実施例7
紫外線フィルタリング剤をベースにした外用サンスクリーンローションが、有害な太陽光線へのヒトの暴露を制限するために開発されており、波長315nm~400mmの範囲のUVA、波長280nm~315nmの範囲のUVB、さらに波長400nm~495nmの範囲の青色可視光を含む紫外線を吸収するように作用する。しかし、局所的に適用されたサンスクリーンローションが太陽光線、特に紫外線にさらされたときに発生する反応性酸素種(ROS)は、外用サンスクリーンローションと接触している有機分子を酸化させることがあるので、これを除去する高い満たされていないニーズが存在する。これらの有機分子としては、抗酸化剤、有機UV保護剤、有機UVフィルタリング剤、サンスクリーン外用ローションの有機成分(不活性又は活性のいずれか)、及び光生成ROSの存在下で酸化される皮膚細胞が挙げられるが、これらに限定されるない。後者の場合、これは、皮膚細胞のタンパク質、脂質、RNA、及びDNAの酸化を含むことがあり、これはその構造を変化させ、それらの生物学的機能を妨害する(Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 12222-12248参照)。この皮膚細胞の微視的な損傷は、本明細書で定義するように、日焼け時に生じる微視的なプロセスを含む。
紫外線フィルタリング剤をベースにした外用サンスクリーンローションが、有害な太陽光線へのヒトの暴露を制限するために開発されており、波長315nm~400mmの範囲のUVA、波長280nm~315nmの範囲のUVB、さらに波長400nm~495nmの範囲の青色可視光を含む紫外線を吸収するように作用する。しかし、局所的に適用されたサンスクリーンローションが太陽光線、特に紫外線にさらされたときに発生する反応性酸素種(ROS)は、外用サンスクリーンローションと接触している有機分子を酸化させることがあるので、これを除去する高い満たされていないニーズが存在する。これらの有機分子としては、抗酸化剤、有機UV保護剤、有機UVフィルタリング剤、サンスクリーン外用ローションの有機成分(不活性又は活性のいずれか)、及び光生成ROSの存在下で酸化される皮膚細胞が挙げられるが、これらに限定されるない。後者の場合、これは、皮膚細胞のタンパク質、脂質、RNA、及びDNAの酸化を含むことがあり、これはその構造を変化させ、それらの生物学的機能を妨害する(Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 12222-12248参照)。この皮膚細胞の微視的な損傷は、本明細書で定義するように、日焼け時に生じる微視的なプロセスを含む。
人体の他の哺乳類細胞、特に上皮、間葉系、腺系、神経血管系の成分から構成される表皮や真皮に存在する細胞もダメージを受けるおそれがある。高濃度のROSは、メラノーマ(Nature 2012, 491, 449-454参照)、腫瘍形成(Archives of Biochemistry and Biophysics 2014, 563, 51-55及びJournal of Leukocyte Biology 2001, 69, 719-726参照)、早期老化などのヒト疾患と関係があると言われている(Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2014, Article ID 860479, 第6頁参照)。太陽光、特に紫外線に曝される外用サンスクリーンローションにおける活性酸素の出現率は、多くの紫外線吸収剤の既知の光触媒性により増強されるおそれがある(例えば、ZnO及びTiO2-J. Coat. Technol. Res. 2015, 12, 617-632及びApplied Surface Science 2009, 255, 9006-9009を参照)。有機抗酸化化合物は抗酸化剤を消費する化学量論的反応においてROSと反応してクエンチするため、有機抗酸化化合物を外用サンスクリーンローションに添加することによって、外用サンスクリーンローション中のROSの濃度を減少させる試みがなされている。サンスクリーンローションに添加される抗酸化剤の例としては、ビタミンE(Nutrition and Cancer 1991, 16, 219-225参照)、緑茶抽出ポリフェノール類(Journal of Leukocyte Biology 2001, 69, 719-726参照)等がある。しかし、これらの抗酸化剤は、有機分子に基づくUV保護剤を含むすべての有機分子(このうち、ビタミンEと緑茶抽出ポリフェノールもその一例である-Drug Metabolism Reviews 2000, 32, 413-420参照)と同様に、光生成ROSの存在下で劣化する(J. Coat. Technol. Res. 2015, 12, 617-632参照)。
サンスクリーン外用ローションと接触する光分解しやすい有機分子を保護及び保存することについて満たされないニーズがある。本開示で提供されるのは、例えば、この技術分野における他のニーズを満たすための一般的な組成物及び方法であり、これは、有機分子の電荷もしくは組成、又はサンスクリーン外用ローション中の特定の成分に依存しない。
実施形態によっては、ここで提供されるのは、有機分子が触媒的に保護(例えば、光保護剤を消費しない方法で)されるサンスクリーン製剤である。ここに提供される製剤及び方法の実施形態によっては、有機分子の触媒的(化学量論的とは対照的)な光保護が達成される。
実施形態によっては、光保護は、UVフィルターを含む外用サンスクリーン製剤に添加された炭酸セリウム六水和物Ce2(CO3)3・6H2Oによって付与される。このUVフィルターは、本開示に記載されるような金属酸化物組成物のように無機質であってもよい(他の金属酸化物のうち、ZnO、TiO2については、J. Coat. Technol. Res. 2015, 12, 617-632を参照)。他の実施形態によっては、UVフィルターは、無機質であってもよいUVフィルターは、有機質であってもよい。実施形態によっては、有機UVフィルターは、アボベンゾン、アントラニル酸メチル、エカムスル、メトキシ桂皮酸オクチル、ホモサレート、オキシベンゾン、スリソベンゾン、PABA、パディメートO、シノキサート、サリチル酸オクチル、サリチル酸トロラミン、オクチロクリレン、エンスリゾール、オクチルトリアゾン、エンザカメン、アミロキサート、ジオキシベンゾン、メギゾリルXL、チノソーブS、チノソーブM、ネオヘリオパンAP、ユビナールAplus、UVAsorb HEB、及びこれらの組み合わせであるか、あるいは、アボベンゾン、アントラニル酸メチル、エカムスル、メトキシ桂皮酸オクチル、ホモサレート、オキシベンゾン、スリソベンゾン、PABA、パディメートO、シノキサート、サリチル酸オクチル、サリチル酸トロラミン、オクチロクリレン、エンスリゾール、オクチルトリアゾン、エンザカメン、アミロキサート、ジオキシベンゾン、メギゾリルXL、チノソーブS、チノソーブM、ネオヘリオパンAP、ユビナールAplus、UVAsorb HEB、及びこれらの組み合わせを含んでもよい。以下の実施例は、特に、地球上に豊富に存在し無毒な物質である炭酸セリウムによる効率的な触媒ROS捕捉を示し、様々な外用サンスクリーン製剤における、対の電荷を含む有機分子染料、メチレンブルー(MB)及びコンゴーレッド(CR)の基本セットのその光保護を示す。
実施例7.1:メチレンブルー染料とZnOベースのサンスクリーンを用いたサンスクリーン膜の作製と染料の光分解の定量化:
市販のZnOベースのサンスクリーン(Neutrogena Sheer Zinc Face(商標) Mineral Sunscreen SPF 50、唯一の記載有効成分としてZnO固体21.6%で構成される)を、メチレンブルー(MB)有機染料と以下のように混合した。プラスチックカップ(容量10g;Flacktek Inc.USAから入手)中で、サンスクリーン(3g;Neutrogena Sheer Zinc Face(商標) Mineral Sunscreen SPF 50)及び10-3MのMB染料の水溶液(0.6mL)をスパチュラにより3分間混合した。その直後、Flactek高速ミキサーで3500rpmで3分間高剪断した。この結果、粒が観察されない均一なウェットペーストが得られ、これを、3ミルバーアプリケータ(BYK Additives and Instruments)を使用して紙基材(Whatmanろ紙40;直径150mm)上にドローダウンするために採用した。これらの湿潤ドローダウンクーポンを、乾燥させずにフォトリアクターでUV線による処理を様々な時間行い、その後、直接抽出した。抽出にはエタノール溶媒を使用し、MB染料を除去してUV線暴露前後の定量を可能にし、減算によってMB染料の劣化の程度を決定した。具体的には、塗布されたサンスクリーンの膜を汚さないように、湿潤状態のドローダウンクーポンから2枚の小片(各100mg)をハサミ/シャープな刃で切断し、その後、フォトリアクターで紫外線に暴露した。フォトリアクターは、波長254nm、出力145~155luxの紫外線ランプを14台備えていた。光触媒反応実験開始の16時間以上前から、水を張ったペトリ皿(容量200mL)をフォトリアクターチャンバー内に置くことにより、紫外線暴露中の相対湿度を100%に制御した。紫外線暴露後、エタノールとストリップを5分間ボルテックス混合し、その後、エタノール中でストリップを10分間超音波処理することによって、各サンスクリーン含有ストリップを2mLのエタノール中で抽出した。その後、この混合物を遠心分離して、抽出されたMB染料を含むアルコール混合物から固形物(この時点では固形物の色はすべて白色)を分離した。654nmの吸光度極大を使用してUV-可視分光分析法でMB染料濃度を測定するために、この得られたMB染料の透明エタノール溶液を用いた。また、紫外線暴露を行わなかったサンスクリーン膜(t=0時点)からMB染料の量を定量する対照実験も同様に行った。この点に関して、別の湿潤ドローダウンクーポンから3枚のストリップ(各100mg)を切り出し、各バイアルに2mLのEtOHを入れた3つの異なるバイアルで抽出した。染料の光分解の程度は、極大吸収の波長における染料の吸光度強度の減少百分率を計算することによって決定した。すべての実験を、各測定に関連する不確実性の指標を測定するために、複数回繰り返した。上記の手順を用いて、光保護剤を含まないサンスクリーンにおけるMB染料の劣化の程度を測定し、これらのデータを図17及び表3に要約した。4時間のUV照射後、UV保護剤を添加しない場合に、ZnOベースのサンスクリーン中のMB染料の49±3%が光分解した。
市販のZnOベースのサンスクリーン(Neutrogena Sheer Zinc Face(商標) Mineral Sunscreen SPF 50、唯一の記載有効成分としてZnO固体21.6%で構成される)を、メチレンブルー(MB)有機染料と以下のように混合した。プラスチックカップ(容量10g;Flacktek Inc.USAから入手)中で、サンスクリーン(3g;Neutrogena Sheer Zinc Face(商標) Mineral Sunscreen SPF 50)及び10-3MのMB染料の水溶液(0.6mL)をスパチュラにより3分間混合した。その直後、Flactek高速ミキサーで3500rpmで3分間高剪断した。この結果、粒が観察されない均一なウェットペーストが得られ、これを、3ミルバーアプリケータ(BYK Additives and Instruments)を使用して紙基材(Whatmanろ紙40;直径150mm)上にドローダウンするために採用した。これらの湿潤ドローダウンクーポンを、乾燥させずにフォトリアクターでUV線による処理を様々な時間行い、その後、直接抽出した。抽出にはエタノール溶媒を使用し、MB染料を除去してUV線暴露前後の定量を可能にし、減算によってMB染料の劣化の程度を決定した。具体的には、塗布されたサンスクリーンの膜を汚さないように、湿潤状態のドローダウンクーポンから2枚の小片(各100mg)をハサミ/シャープな刃で切断し、その後、フォトリアクターで紫外線に暴露した。フォトリアクターは、波長254nm、出力145~155luxの紫外線ランプを14台備えていた。光触媒反応実験開始の16時間以上前から、水を張ったペトリ皿(容量200mL)をフォトリアクターチャンバー内に置くことにより、紫外線暴露中の相対湿度を100%に制御した。紫外線暴露後、エタノールとストリップを5分間ボルテックス混合し、その後、エタノール中でストリップを10分間超音波処理することによって、各サンスクリーン含有ストリップを2mLのエタノール中で抽出した。その後、この混合物を遠心分離して、抽出されたMB染料を含むアルコール混合物から固形物(この時点では固形物の色はすべて白色)を分離した。654nmの吸光度極大を使用してUV-可視分光分析法でMB染料濃度を測定するために、この得られたMB染料の透明エタノール溶液を用いた。また、紫外線暴露を行わなかったサンスクリーン膜(t=0時点)からMB染料の量を定量する対照実験も同様に行った。この点に関して、別の湿潤ドローダウンクーポンから3枚のストリップ(各100mg)を切り出し、各バイアルに2mLのEtOHを入れた3つの異なるバイアルで抽出した。染料の光分解の程度は、極大吸収の波長における染料の吸光度強度の減少百分率を計算することによって決定した。すべての実験を、各測定に関連する不確実性の指標を測定するために、複数回繰り返した。上記の手順を用いて、光保護剤を含まないサンスクリーンにおけるMB染料の劣化の程度を測定し、これらのデータを図17及び表3に要約した。4時間のUV照射後、UV保護剤を添加しない場合に、ZnOベースのサンスクリーン中のMB染料の49±3%が光分解した。
実施例7.2:メチレンブルー染料とUV保護剤を組み込んだZnOベースのサンスクリーン膜の作製と染料の光分解度の定量化
実施例7.1の手順に従って、同様のZnOベースのサンスクリーン含有混合物を、様々なUV保護剤を用いて配合した。組み込んだ光保護剤の量は、サンスクリーン(Neutrogena Sheer Zinc Face(商標) Mineral Sunscreen SPF 50)質量に対して0.5wt%~1.5wt%の範囲であり、このようにして添加した光保護剤には、(a)Ce2(CO3)3・6H2O、(b)市販のUVフィルターZnO(NANOBYK-3840;熱質量測定で確認したところ、ZnO固形分46%から構成される)であった。ZnO(NANOBYK-3840)の場合、市販の水性分散体をサンスクリーンとMB染料の最終スラリーに直接加え、実施例7.1と同じ装置を使用して3000rpmで3分間高剪断混合した。Ce2(CO3)3・6H2Oの場合、まず、0.6mLのMB染料水溶液に必要量のCe2(CO3)3・6H2Oウェットペースト(固形分40wt%)を加え、混合物を3分間の高剪断混合にかけた。その後、この混合物に3gのサンスクリーンを加え、スパチュラで均質化した後、3分間高剪断混合して、均質な薄青色スラリーを得た。最後に、UV保護剤無添加の場合の上記したものと同様の方法で膜を作製した。染料劣化の程度を実施例7.1に記載したのと同様の方法で測定し、その結果を光保護剤Ce2(CO3)3・6H2Oについては図18A~18B、光保護剤ZnO(NANOBYK-3840)については図19A~19Bに示す。これらのデータは、表3にもまとめられている。
実施例7.1の手順に従って、同様のZnOベースのサンスクリーン含有混合物を、様々なUV保護剤を用いて配合した。組み込んだ光保護剤の量は、サンスクリーン(Neutrogena Sheer Zinc Face(商標) Mineral Sunscreen SPF 50)質量に対して0.5wt%~1.5wt%の範囲であり、このようにして添加した光保護剤には、(a)Ce2(CO3)3・6H2O、(b)市販のUVフィルターZnO(NANOBYK-3840;熱質量測定で確認したところ、ZnO固形分46%から構成される)であった。ZnO(NANOBYK-3840)の場合、市販の水性分散体をサンスクリーンとMB染料の最終スラリーに直接加え、実施例7.1と同じ装置を使用して3000rpmで3分間高剪断混合した。Ce2(CO3)3・6H2Oの場合、まず、0.6mLのMB染料水溶液に必要量のCe2(CO3)3・6H2Oウェットペースト(固形分40wt%)を加え、混合物を3分間の高剪断混合にかけた。その後、この混合物に3gのサンスクリーンを加え、スパチュラで均質化した後、3分間高剪断混合して、均質な薄青色スラリーを得た。最後に、UV保護剤無添加の場合の上記したものと同様の方法で膜を作製した。染料劣化の程度を実施例7.1に記載したのと同様の方法で測定し、その結果を光保護剤Ce2(CO3)3・6H2Oについては図18A~18B、光保護剤ZnO(NANOBYK-3840)については図19A~19Bに示す。これらのデータは、表3にもまとめられている。
図18Aのデータによると、光保護剤として0.5wt%のCe2(CO3)3・6H2Oを用いた場合、フォトリアクターで4時間のUV照射後、36%±2%のMB染料の光分解が観察された。この光分解量は、図18Bにおいて光保護剤として1.5wt%のCe2(CO3)3・6H2Oを添加した場合、25%±2%に減少している。したがって、図18B及び表3において、光保護剤Ce2(CO3)3・6H2Oの量が増加するにつれて、フォトリアクターでの4時間のUV照射後のMB染料の光分解が相応に少なくなることが確認された。観察されたこの光分解の量は、添加されたCe2(CO3)3・6H2O光保護剤の独立した可変の質量パーセントに対してほぼ線形依存性(y(独立変数)=mx(独立変数)+bの形の一般式により記述される。ここで、m、bは定数である。)を有する。この線形相関は、図19A~19B及び表3において光保護剤ZnO(NANOBYK-3840)に対して観察されたものとは、全く対照的である。光保護剤ZnO(NANOBYK-3840)の量を0(光保護剤無添加)から1.5wt%まで増やした場合に、フォトリアクターでの4時間のUV照射後のMB染料の光分解にほとんど差がないことが確認された。後者の結論は、ZnOベースのサンスクリーン製剤全体におけるZnOの質量パーセントのわずかな変化により裏付けられる。Ce2(CO3)3・6H2Oによる光保護の程度は添加したその量にほぼ比例するが、添加したZnO(NANOBYK-3840)は光保護を発揮しなかった。後者が紫外線フィルターであるのに対し、前者のCe2(CO3)3・6H2OはROSを触媒的に分解することによりROS直接除去する。Ce2(CO3)3・6H2OとZnO(NANOBYK-3840)の場合の添加した光保護剤の量による光保護の程度のこれらの傾向が図20にグラフでまとめた。結論として、一般的にZnOベースのサンスクリーン製剤に添加された場合、Ce2(CO3)3・6H2Oは、ZnO(NANOBYK-3840)よりもかなり強力なMB染料の光保護剤である。
実施例7.3:UV保護剤有り及び無しの、コンゴーレッド染料及びZnOベースのサンスクリーンを使用するサンスクリーン膜の作製と、染料光分解の定量化
実施例7.2において、Ce2(CO3)3・6H2Oを用いて正電荷を帯びた染料であるMB染料の光保護を観察し、反対電荷を帯びた有機染料(負電荷を帯びたもの)でも同程度の光保護が得られるかどうかを検討した。この検討の理由は、光保護の程度が有機染料の電荷に依存しないのであれば、光分解しやすい有機分子の電荷に関係なく、光保護が観察されることが一般的に期待できるためである。このような結果は、Ce2(CO3)3・6H2Oの作用機序が、光分解しやすい有機分子との相互作用というよりもむしろ、光生成ROSを捕捉することと整合性がある。
実施例7.2において、Ce2(CO3)3・6H2Oを用いて正電荷を帯びた染料であるMB染料の光保護を観察し、反対電荷を帯びた有機染料(負電荷を帯びたもの)でも同程度の光保護が得られるかどうかを検討した。この検討の理由は、光保護の程度が有機染料の電荷に依存しないのであれば、光分解しやすい有機分子の電荷に関係なく、光保護が観察されることが一般的に期待できるためである。このような結果は、Ce2(CO3)3・6H2Oの作用機序が、光分解しやすい有機分子との相互作用というよりもむしろ、光生成ROSを捕捉することと整合性がある。
そこで、MB染料ではなくコンゴーレッド(CR)を使用する以外は、上記実施例7.1及び7.2と同じ設定及びZnOベースのサンスクリーン製剤(Neutrogena Sheer Zinc Face(商標) Mineral Sunscreen SPF 50)を使用して、フォトリアクターでのUV照射による光分解の程度を調査した。この調査のために、今度は10-3MのMB染料(0.6mL)の代わりに10-3M CR染料(0.6mL)を用いる以外は、MBについての実施例7.1に記載したのと同様の方法でZnOベース(Neutrogena Sheer Zinc Face(商標) Mineral Sunscreen SPF 50)サンスクリーンとCR染料を混合することによって、均一な複合体混合物を調製した。同様に、UV保護剤を含む複合体サンスクリーン混合物を、実施例7.2の手順に従って、合成したCe2(CO3)3・6H2O(サンスクリーン質量に対して1.5質量%)を用いて調製した。サンスクリーン膜におけるCR染料の光分解の検討も、以下の変更を除いて、UV保護剤を添加しない場合については実施例7.1に記載の方法と同様にして、Ce2(CO3)3・6H2OUV保護剤を添加した場合については実施例7.2に記載の方法と同様にして実施した。第1に、CRサンスクリーン膜は同じ濾紙上でサーモン色に着色し、フォトリアクターでのUV照射時間を4時間の代わりに5時間とした。第2に、CR染料抽出に、MB染料抽出に用いた2mLのエタノールの代わりに2mLのN,N-ジメチルホルムアミドを用いた。第3に、抽出したCR染料の分光光度測定に使用した波長が530nmであった。
結果を図21A-21B及び表3に示す。濾紙上のZnOベースのサンスクリーンを含む膜において、フォトリアクターでの5時間のUV照射後のCR染料の光分解の程度は、UV保護剤を添加しない場合に27±2%であった。1.5wt%の添加したCe2(CO3)3・6H2Oを含む膜では、同じ条件でCR染料の光分解が9±1%に抑制された。以上より、実施例7.2で反対の電荷を帯びたMB染料を光保護したように、Ce2(CO3)3・6H2OがZnOベースのサンスクリーン膜中のCR染料を光保護することが分かった。
この結果から、有機分子をその電荷に関係なく有機分子を光保護する一般性が実証された。したがって、当業者であれば、ROSと反応しやすい有機分子であれば、その電荷に関係なく、ZnOベースのサンスクリーン製剤中のCe2(CO3)3・6H2Oによって光保護できることが明らかとなった。
実施例7.4:UV保護剤有り及び無しの、コンゴーレッド染料及び酸化チタンベースのサンスクリーンを使用するサンスクリーン膜の作製と、染料の光分解の定量化
UV保護剤としての炭酸セリウムと併用できるサンスクリーンの一般性をさらに実証するため、TiO2(4.9wt%)とZnO(4.7wt%)を有効成分とする市販のTiO2ベースのサンスクリーンNeutrogena(登録商標) Broad Spectrum Mineral Sunscreen SPF 60+を使用した。濾紙上に膜を作製し、フォトリアクターでの紫外線照射を4時間行った以外は、CR染料を用いた実施例7.3に記載したのと全く同様にフォトリアクター実験を行った。これらの膜は、UV保護剤を含まないもの、実施例3に従って合成したCe2(CO3)3・6H2Oを3.0質量%、市販のCe2(CO3)3・xH2O(Acros Organics)を3.0質量%、又はZnO(NANOBYK-3840)を3.0質量%含むものであった。データは、図22A~22D及び表4に示されており、5時間のUV照射後に27±2%であると測定された実施例7.3のZnOベースのサンスクリーンの場合よりも、4時間のUV照射後に40±3%のTiO2ベースのサンスクリーンによるCR染料の光分解が大きいことが示されている。両者をUV保護剤がないとして検討した。この結果は、ZnOに対してTiO2の光触媒活性が大きいことと概ね一致する。実施例3により合成したCe2(CO3)3・6H2Oを3質量%サンスクリーン製剤に添加すると、CR染料の光分解量は15±1%に減少することが観察された。これは、炭酸セリウムのTiO2ベースのサンスクリーンにおけるUV保護剤としての有効性が、ZnOベースのサンスクリーンに関する実施例7.2及び7.3で以前に観察されたのと同様であることを実証している。しかしながら、炭酸セリウムの供給源も、達成される光保護の程度に著しく影響する。実施例3に従って合成されたCe2(CO3)3・6H2Oの代わりにAcros OrganicsからのCe2(CO3)3・xH2Oからなる炭酸セリウムを使用した場合、24±2%のCR染料光分解の光保護が観察された。Acros OrganicsのCe2(CO3)3・xH2Oの特性は実施例4で帰属しており、ここでも、サンスクリーンベースの製剤に関連してこれらの点が裏付けられた。UV保護剤として炭酸セリウムの代わりにZnO(NANOBYK-3840)を使用した場合、CR染料の光分解に対する効果は低いことが確認された。これは、実施例7.2のMB染料とZnOベースのサンスクリーン剤での観察結果と同様である。
UV保護剤としての炭酸セリウムと併用できるサンスクリーンの一般性をさらに実証するため、TiO2(4.9wt%)とZnO(4.7wt%)を有効成分とする市販のTiO2ベースのサンスクリーンNeutrogena(登録商標) Broad Spectrum Mineral Sunscreen SPF 60+を使用した。濾紙上に膜を作製し、フォトリアクターでの紫外線照射を4時間行った以外は、CR染料を用いた実施例7.3に記載したのと全く同様にフォトリアクター実験を行った。これらの膜は、UV保護剤を含まないもの、実施例3に従って合成したCe2(CO3)3・6H2Oを3.0質量%、市販のCe2(CO3)3・xH2O(Acros Organics)を3.0質量%、又はZnO(NANOBYK-3840)を3.0質量%含むものであった。データは、図22A~22D及び表4に示されており、5時間のUV照射後に27±2%であると測定された実施例7.3のZnOベースのサンスクリーンの場合よりも、4時間のUV照射後に40±3%のTiO2ベースのサンスクリーンによるCR染料の光分解が大きいことが示されている。両者をUV保護剤がないとして検討した。この結果は、ZnOに対してTiO2の光触媒活性が大きいことと概ね一致する。実施例3により合成したCe2(CO3)3・6H2Oを3質量%サンスクリーン製剤に添加すると、CR染料の光分解量は15±1%に減少することが観察された。これは、炭酸セリウムのTiO2ベースのサンスクリーンにおけるUV保護剤としての有効性が、ZnOベースのサンスクリーンに関する実施例7.2及び7.3で以前に観察されたのと同様であることを実証している。しかしながら、炭酸セリウムの供給源も、達成される光保護の程度に著しく影響する。実施例3に従って合成されたCe2(CO3)3・6H2Oの代わりにAcros OrganicsからのCe2(CO3)3・xH2Oからなる炭酸セリウムを使用した場合、24±2%のCR染料光分解の光保護が観察された。Acros OrganicsのCe2(CO3)3・xH2Oの特性は実施例4で帰属しており、ここでも、サンスクリーンベースの製剤に関連してこれらの点が裏付けられた。UV保護剤として炭酸セリウムの代わりにZnO(NANOBYK-3840)を使用した場合、CR染料の光分解に対する効果は低いことが確認された。これは、実施例7.2のMB染料とZnOベースのサンスクリーン剤での観察結果と同様である。
実施例3に従って合成したCe2(CO3)3・6H2Oの、TiO2ベースのサンスクリーンに組み込む量を5.0質量%まで増やし、結果を図23A~23Bに示し、表4にまとめた。実施例7.2の結果と一致して、Ce2(CO3)3・6H2Oの量を増やすと、提供される光保護の量がほぼ比例的に増加した。ここでも実施例7.2でもCe2(CO3)3・6H2Oを添加することについてわずかな収益逓減効果(diminishing return)があるが、有機分子の光保護に対するCe2(CO3)3・6H2Oの増加効果はZnOの場合よりはるかに顕著である。以上、TiO2ベースのサンスクリーンにCe2(CO3)3・6H2OとZnOを投与した結果を図24にグラフ化した。
要約すると、これらのデータは、UVフィルターとしてTiO2をベースとするサンスクリーンにおける炭酸セリウムの光保護作用を実証する。ここでは、ZnOベースのサンスクリーンにおけるのと同様の効果が観察され、したがって、UVフィルターの性質は、ROSの触媒的スカベンジャー(catalytic scavenger)としての炭酸セリウムの作用を著しく制御しないと結論づけることができる。したがって、炭酸セリウムをUV保護剤として含有するZnOベースのサンスクリーン及び/又はTiO2ベースのサンスクリーンは有用である。さらに、UV保護剤としてCe2(CO3)3・6H2Oを含有するZnOベースのサンスクリーン及び/又はTiO2ベースのサンスクリーンが特に有用である。
実施例7.5:UV保護剤有り及び無しの、メチレンブルー染料とオクタクリレンベースのサンスクリーン膜の作製と、染料の光分解の定量化
UV保護剤としての炭酸セリウムと併用できるサンスクリーンの一般性をさらに実証するため、有機UVフィルターであるオクタクリレン(4wt%)とZnO(9.7wt%)からなる有効成分を有する市販のオクタクリレンベースのサンスクリーン剤Blue Lizard(登録商標) Kids Australian Sunscreen SPF 30+を使用した。濾紙上に膜を作製し、フォトリアクターでのUV照射を4時間行った以外は、MB染料を用いた実施例7.2に記載したのと全く同様にフォトリアクター実験を行った。これらの膜は、UV保護剤を含まないか、又は実施例3に従って合成したCe2(CO3)3・6H2Oを1.5wt%含むものであった。Blue Lizard(登録商標) Kids Australian Sunscreen SPF 30+を使用した以外は、膜製造のためのスラリー製剤、紫外線への光暴露、及びエタノール中のMB染料抽出を、実施例7.2と同様に行った。
UV保護剤としての炭酸セリウムと併用できるサンスクリーンの一般性をさらに実証するため、有機UVフィルターであるオクタクリレン(4wt%)とZnO(9.7wt%)からなる有効成分を有する市販のオクタクリレンベースのサンスクリーン剤Blue Lizard(登録商標) Kids Australian Sunscreen SPF 30+を使用した。濾紙上に膜を作製し、フォトリアクターでのUV照射を4時間行った以外は、MB染料を用いた実施例7.2に記載したのと全く同様にフォトリアクター実験を行った。これらの膜は、UV保護剤を含まないか、又は実施例3に従って合成したCe2(CO3)3・6H2Oを1.5wt%含むものであった。Blue Lizard(登録商標) Kids Australian Sunscreen SPF 30+を使用した以外は、膜製造のためのスラリー製剤、紫外線への光暴露、及びエタノール中のMB染料抽出を、実施例7.2と同様に行った。
図25Aは、UV保護剤を添加しなかったサンスクリーン膜の、初期時間及びフォトリアクターでの4時間のUV照射後に対応するUV-可視スペクトルを示す。吸光度極大の波長の30nmブルーシフトが確認された(初期の654nmから、フォトリアクターでの4時間のUV照射後の624nm)。光分解度は、UV照射前の654nmとフォトリアクターでの4時間のUV照射後の624nmで同じ吸光係数を仮定し、UV-可視分光分析法により算出した。図25Aのデータは、64%のMB染料の光分解に相当する。
図25Bは、実施例3に従って合成された1.5wt%のCe2(CO3)3・6H2Oを含むサンスクリーン膜の、初期時間及びフォトリアクターでの4時間のUV照射後に対応するUV-可視スペクトルを示す。この試料では、UV保護剤を添加しなかった試料と同様に、UV照射後に30nmのブルーシフトが観察された。光保護剤のない対照でも同様のブルーシフトが観察されたことから、炭酸セリウムはフォトリアクターでのUV照射後の帯域最大値のこのシフトに関与していないと推測される。しかし、図25Bのデータから算出したMB染料の光分解の程度は、45%のMB染料の分解に相当する(図25AからのMB染料の光分解度の算出と同じ仮定を用いた)。このことは、光保護剤として1.5質量%のCe2(CO3)3・6H2Oを添加することにより、サンスクリーンの光保護効率が大幅に改善されることを示す。
要約すると、実施例7は、光保護剤としてCe2(CO3)3・6H2Oで達成される光保護の一般性を実証している。この光保護は、有機分子の電荷に依存しない様式で、異なる有機分子や、異なる(ZnO、TiO2、及び有機分子ベースの)UVフィルタリング剤からなるサンスクリーン製剤に拡張される。実施例3に従って合成されたCe2(CO3)3・6H2Oは、実施例4に記載の市販の炭酸セリウム源よりもサンスクリーン用途において好ましく、実施例4において後者が前者に劣るという傾向によく似ていることが観察された。上記の実施例に示されたデータから、当業者は、炭酸セリウムを含むサンスクリーン製剤と接触している光分解しやすい有機分子は、サンスクリーンがローションとして局所的に適用され得る皮膚などの有機分子を分解する反応性酸素種の消費により、光保護されると結論づけるであろう。当業者は、また、サンスクリーンが、ZnO、TiO2、又は、例えばオクタクリレンなどの有機分子UVフィルタリング剤のいずれかのようなUVフィルタリング剤を含むかどうかに関係なく、この結論を下すであろう。当業者は、さらに、サンスクリーンが有機又は無機のUVフィルタリング剤を含むかどうかに関係なく、この結論を下すであろう。そのような人は、さらに、サンスクリーンがUVフィルタリング剤を含むかどうかに関係なく、この結論を下すだろう。
実施例7.6:炭酸セリウムCe2(CO3)3・6H2O(ミクロンサイズ)に対する哺乳動物細胞の毒性
RBL-2H3ラット細胞株は、バークレー細胞培養施設(Berkeley cell-culture facility)からのものを使用した。細胞を35mmペトリ皿で培養し、密集度は75であった。顕微鏡撮影の前に、細胞を、37℃の空気雰囲気で、5%CO2のもとで保存した。1mLの脱イオン水中に1mgの炭酸セリウムCe2(CO3)3・6H2O(ミクロンサイズ)を含む水性分散液の10マイクロリットルアリコートをペトリ皿内のRBL-2H3細胞に添加した。炭酸セリウムの添加前と添加20分後に、細胞の顕微鏡画像撮影を行った。図26A~26Bに示すデータは、健康な細胞の指標である、細胞の同様の細長い形状を示す。この細胞の生存率は、炭酸セリウムCe2(CO3)3・6H2O(ミクロンサイズ)で処理する前と後の両方で同様であるように見える。これは、この実験の条件下では、好ましい炭酸セリウムCe2(CO3)3・6H2O(ミクロンサイズ)が、一般的に細胞に対して無毒であることを意味し、炭酸セリウムに関連する毒性が一般的にないことを裏付けている。
RBL-2H3ラット細胞株は、バークレー細胞培養施設(Berkeley cell-culture facility)からのものを使用した。細胞を35mmペトリ皿で培養し、密集度は75であった。顕微鏡撮影の前に、細胞を、37℃の空気雰囲気で、5%CO2のもとで保存した。1mLの脱イオン水中に1mgの炭酸セリウムCe2(CO3)3・6H2O(ミクロンサイズ)を含む水性分散液の10マイクロリットルアリコートをペトリ皿内のRBL-2H3細胞に添加した。炭酸セリウムの添加前と添加20分後に、細胞の顕微鏡画像撮影を行った。図26A~26Bに示すデータは、健康な細胞の指標である、細胞の同様の細長い形状を示す。この細胞の生存率は、炭酸セリウムCe2(CO3)3・6H2O(ミクロンサイズ)で処理する前と後の両方で同様であるように見える。これは、この実験の条件下では、好ましい炭酸セリウムCe2(CO3)3・6H2O(ミクロンサイズ)が、一般的に細胞に対して無毒であることを意味し、炭酸セリウムに関連する毒性が一般的にないことを裏付けている。
本開示の実施形態
いくつかの実施形態において、以下が開示される:
1.式Ce2(CO3)3・xH2Oの炭酸セリウム(III)であって、xはゼロ又は正の数であり、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.6wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)。
2.炭酸セリウム(III)は、(a)セリウム(IV)を実質的に含まない、(b)酸化セリウム相を実質的に含まない、又は、(c)セリウム(IV)を実質的に含まず、かつ、酸化セリウム相を実質的に含まない、実施形態1に記載の炭酸セリウム(III)。
3.外観が白色である、実施形態1又は2に記載の炭酸セリウム(III)。
4.xは、0、1、2、3、4、5又は6である、実施形態1~3のいずれか1つに記載の炭酸セリウム(III)。
5.xが4である、実施形態4に記載の炭酸セリウム(III)。
いくつかの実施形態において、以下が開示される:
1.式Ce2(CO3)3・xH2Oの炭酸セリウム(III)であって、xはゼロ又は正の数であり、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.6wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)。
2.炭酸セリウム(III)は、(a)セリウム(IV)を実質的に含まない、(b)酸化セリウム相を実質的に含まない、又は、(c)セリウム(IV)を実質的に含まず、かつ、酸化セリウム相を実質的に含まない、実施形態1に記載の炭酸セリウム(III)。
3.外観が白色である、実施形態1又は2に記載の炭酸セリウム(III)。
4.xは、0、1、2、3、4、5又は6である、実施形態1~3のいずれか1つに記載の炭酸セリウム(III)。
5.xが4である、実施形態4に記載の炭酸セリウム(III)。
6.炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28wt%のCO2を放出する、実施形態1~5のいずれか一項に記載の炭酸セリウム(III)。
7.炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する、実施形態6に記載の炭酸セリウム(III)。
8.炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29wt%のCO2を放出する、実施形態1~5のいずれか1つに記載の炭酸セリウム(III)。
9.実施形態1~8のいずれか1つに記載の炭酸セリウム(III)と光分解しやすい有機化合物とを含む製剤。
7.炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する、実施形態6に記載の炭酸セリウム(III)。
8.炭酸セリウム(III)は、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29wt%のCO2を放出する、実施形態1~5のいずれか1つに記載の炭酸セリウム(III)。
9.実施形態1~8のいずれか1つに記載の炭酸セリウム(III)と光分解しやすい有機化合物とを含む製剤。
10.有機化合物の光分解を抑制する方法であって、実施形態1~9のいずれか1つに記載の炭酸セリウム(III)を有機化合物と混合することにより、有機化合物の光分解を抑制すること、を含む方法。
11.炭酸セリウム(III)と光分解しやすい有機化合物とを含む製剤。
12.炭酸セリウム(III)が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる、実施形態11に記載の製剤。
13.炭酸セリウム(III)が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合、少なくとも27.5wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる、実施形態12に記載の製剤。
14.炭酸セリウム(III)が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる、実施形態13に記載の製剤。
11.炭酸セリウム(III)と光分解しやすい有機化合物とを含む製剤。
12.炭酸セリウム(III)が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる、実施形態11に記載の製剤。
13.炭酸セリウム(III)が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合、少なくとも27.5wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる、実施形態12に記載の製剤。
14.炭酸セリウム(III)が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる、実施形態13に記載の製剤。
15.炭酸セリウム(III)が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)源材料から得られる、実施形態14に記載の製剤。
16.炭酸セリウム(II)が、(a)セリウム(IV)を実質的に含まない、(b)酸化セリウム相を実質的に含まない、又は、(c)セリウム(IV)を実質的に含まず、かつ、酸化セリウム相を実質的に含まない、実施形態11~15のいずれか1つに記載の製剤。
17.炭酸セリウム(III)が、白色である炭酸セリウム(III)源材料から得られる、実施形態11~16のいずれか1つに記載の製剤。
18.炭酸セリウム(III)が、水に実質的に不溶性である炭酸セリウム(III)源材料から得られる、実施形態11~17のいずれか1つに記載の製剤。
19.さらに、光触媒的に活性な顔料を含む、実施形態11~18のいずれか1つに記載の製剤。
16.炭酸セリウム(II)が、(a)セリウム(IV)を実質的に含まない、(b)酸化セリウム相を実質的に含まない、又は、(c)セリウム(IV)を実質的に含まず、かつ、酸化セリウム相を実質的に含まない、実施形態11~15のいずれか1つに記載の製剤。
17.炭酸セリウム(III)が、白色である炭酸セリウム(III)源材料から得られる、実施形態11~16のいずれか1つに記載の製剤。
18.炭酸セリウム(III)が、水に実質的に不溶性である炭酸セリウム(III)源材料から得られる、実施形態11~17のいずれか1つに記載の製剤。
19.さらに、光触媒的に活性な顔料を含む、実施形態11~18のいずれか1つに記載の製剤。
20.光触媒的に活性な顔料が二酸化チタンを含む、実施形態19に記載の製剤。
21.光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約20wt%の炭酸セリウム(III)を含む、実施形態19又は20に記載の製剤。
22.光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約10wt%の炭酸セリウム(III)を含む、実施形態21の製剤。
23.光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約5wt%の炭酸セリウム(III)を含む、実施形態22に記載の製剤。
24.光触媒的に活性な顔料の量に対して約2wt%の炭酸セリウム(III)を含む、実施形態23に記載の製剤。
21.光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約20wt%の炭酸セリウム(III)を含む、実施形態19又は20に記載の製剤。
22.光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約10wt%の炭酸セリウム(III)を含む、実施形態21の製剤。
23.光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約5wt%の炭酸セリウム(III)を含む、実施形態22に記載の製剤。
24.光触媒的に活性な顔料の量に対して約2wt%の炭酸セリウム(III)を含む、実施形態23に記載の製剤。
25.炭酸セリウム(III)が、光触媒的に活性な顔料と同じ相にある、実施形態19~24のいずれか1つに記載の製剤。
26.炭酸セリウム(III)が、光触媒的に活性な顔料とは別の相にある、実施形態19~24のいずれか1つに記載の製剤。
27.製剤中のセリウム(IV)に対するセリウム(III)のモル比が1.0を超える、実施形態1~26のいずれか1つに記載の製剤。
28.熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)の製造方法であって、(i)炭酸アンモニウムと、硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物、硝酸セリウム(III)アンモニウム、又はそれらの組み合わせとを混合し、(ii)水で洗浄し、(iii)遠心分離して炭酸セリウム(III)を懸濁液から回収すること、を含む方法。
29.ステップ(i)が、炭酸アンモニウムと硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物とを混合することを含む、実施形態28に記載の方法。
26.炭酸セリウム(III)が、光触媒的に活性な顔料とは別の相にある、実施形態19~24のいずれか1つに記載の製剤。
27.製剤中のセリウム(IV)に対するセリウム(III)のモル比が1.0を超える、実施形態1~26のいずれか1つに記載の製剤。
28.熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)の製造方法であって、(i)炭酸アンモニウムと、硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物、硝酸セリウム(III)アンモニウム、又はそれらの組み合わせとを混合し、(ii)水で洗浄し、(iii)遠心分離して炭酸セリウム(III)を懸濁液から回収すること、を含む方法。
29.ステップ(i)が、炭酸アンモニウムと硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物とを混合することを含む、実施形態28に記載の方法。
30.ステップ(i)が、炭酸アンモニウムと硝酸セリウム(III)アンモニウムとを混合することを含む、実施形態28の方法。
31.炭酸アンモニウムと硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物及び/又は硝酸セリウム(III)アンモニウムとを約9.0~9.2又はそれ未満のpHで混合することを含む、実施形態27~30のいずれか1つに記載の方法。
32.熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)の製造方法であって、(i)炭酸アンモニウムと水とを混合して第1の溶液を形成すること;(ii)硝酸セリウム(III)と水とを混合して第2の溶液を形成すること;(iii)第1の溶液と第2の溶液とを混合して第3の溶液を形成すること、ここで第1の溶液と第2の溶液を混合する混合時間は約1分以下である;及び(iv)第3の溶液を遠心分離して炭酸セリウム(III)を形成すること、を含む方法。
33.ステップ(iii)における混合時間が約20秒以下である、実施形態32に記載の方法。
34.ステップ(iii)における混合時間が約15秒以下である、実施形態32の方法。
31.炭酸アンモニウムと硝酸セリウム(III)アンモニウム四水和物及び/又は硝酸セリウム(III)アンモニウムとを約9.0~9.2又はそれ未満のpHで混合することを含む、実施形態27~30のいずれか1つに記載の方法。
32.熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28wt%のCO2を放出する炭酸セリウム(III)の製造方法であって、(i)炭酸アンモニウムと水とを混合して第1の溶液を形成すること;(ii)硝酸セリウム(III)と水とを混合して第2の溶液を形成すること;(iii)第1の溶液と第2の溶液とを混合して第3の溶液を形成すること、ここで第1の溶液と第2の溶液を混合する混合時間は約1分以下である;及び(iv)第3の溶液を遠心分離して炭酸セリウム(III)を形成すること、を含む方法。
33.ステップ(iii)における混合時間が約20秒以下である、実施形態32に記載の方法。
34.ステップ(iii)における混合時間が約15秒以下である、実施形態32の方法。
35.炭酸セリウム(III)が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する、実施形態28~34のいずれか1つに記載の方法。
36.炭酸セリウム(III)が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する、実施形態35の方法。
37.炭酸セリウム(III)は、Ce2(CO3)3・4H2Oである、実施形態28~36のいずれか1つに記載の方法。
38.実施形態28~37のいずれか1つに記載の方法によって製造された炭酸セリウム(III)。
39.実施形態11の製剤を製造する方法であって、炭酸セリウム(III)源材料と光分解しやすい有機化合物とを混合して製剤を製造することを含む、方法。
36.炭酸セリウム(III)が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する、実施形態35の方法。
37.炭酸セリウム(III)は、Ce2(CO3)3・4H2Oである、実施形態28~36のいずれか1つに記載の方法。
38.実施形態28~37のいずれか1つに記載の方法によって製造された炭酸セリウム(III)。
39.実施形態11の製剤を製造する方法であって、炭酸セリウム(III)源材料と光分解しやすい有機化合物とを混合して製剤を製造することを含む、方法。
40.炭酸セリウム(III)源材料が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも21.9wt%のCO2を放出する、実施形態39に記載の方法。
41.炭酸セリウム(III)源材料が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する、実施形態40の方法。
42.炭酸セリウム(III)源材料が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する、実施形態41の方法。
43.炭酸セリウム(III)源材料が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する、実施形態42に記載の方法。
44.炭酸セリウム(III)は、Ce2(CO3)3・4H2Oである、実施形態39~43のいずれか1つに記載の方法。
41.炭酸セリウム(III)源材料が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する、実施形態40の方法。
42.炭酸セリウム(III)源材料が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも28.5wt%のCO2を放出する、実施形態41の方法。
43.炭酸セリウム(III)源材料が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)源材料の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも29.0wt%のCO2を放出する、実施形態42に記載の方法。
44.炭酸セリウム(III)は、Ce2(CO3)3・4H2Oである、実施形態39~43のいずれか1つに記載の方法。
45.炭酸セリウム(III)源材料が白色である、実施形態39~44のいずれか1つに記載の方法。
46. 炭酸セリウム(III)源材料が、水に実質的に不溶性である、実施形態39~45のいずれか1つに記載の方法。
47.炭酸セリウム(II)が、(a)セリウム(IV)を実質的に含まない、(b)酸化セリウム相を実質的に含まない、又は、(c)セリウム(IV)を実質的に含まず、かつ、酸化セリウム相を実質的に含まない、実施形態39~46のいずれか1つに記載の方法。
48.光触媒的に活性な顔料を、炭酸セリウム(III)源材料及び分解しやすい有機化合物と混合することをさらに含む、実施形態39~47のいずれか1つに記載の方法。
49.光触媒的に活性な顔料が二酸化チタンを含む、実施形態48に記載の方法。
46. 炭酸セリウム(III)源材料が、水に実質的に不溶性である、実施形態39~45のいずれか1つに記載の方法。
47.炭酸セリウム(II)が、(a)セリウム(IV)を実質的に含まない、(b)酸化セリウム相を実質的に含まない、又は、(c)セリウム(IV)を実質的に含まず、かつ、酸化セリウム相を実質的に含まない、実施形態39~46のいずれか1つに記載の方法。
48.光触媒的に活性な顔料を、炭酸セリウム(III)源材料及び分解しやすい有機化合物と混合することをさらに含む、実施形態39~47のいずれか1つに記載の方法。
49.光触媒的に活性な顔料が二酸化チタンを含む、実施形態48に記載の方法。
50.炭酸セリウム(III)源材料が、光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約20wt%の量で加えられる、実施形態48又は49に記載の方法。
51.炭酸セリウム(III)源材料が、光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約10wt%の量で加えられる、実施形態50に記載の方法。
52.炭酸セリウム(III)源材料が、光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約5wt%の量で加えられる、実施形態51に記載の方法。
53.炭酸セリウム(III)源材料が、光触媒的に活性な顔料の量に対して約2wt%の量で加えられる、実施形態52に記載の方法。
54.製剤が、光触媒的に活性な顔料と同じ相に炭酸セリウム(III)を含む、実施形態48~53のいずれか1つに記載の方法。
51.炭酸セリウム(III)源材料が、光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約10wt%の量で加えられる、実施形態50に記載の方法。
52.炭酸セリウム(III)源材料が、光触媒的に活性な顔料の量に対して約1wt%~約5wt%の量で加えられる、実施形態51に記載の方法。
53.炭酸セリウム(III)源材料が、光触媒的に活性な顔料の量に対して約2wt%の量で加えられる、実施形態52に記載の方法。
54.製剤が、光触媒的に活性な顔料と同じ相に炭酸セリウム(III)を含む、実施形態48~53のいずれか1つに記載の方法。
55.製剤が、光触媒的に活性な顔料とは別の相の炭酸セリウム(III)を含む、実施形態48~53のいずれか1つに記載の方法。
56.製剤中の対セリウム(IV)に対するセリウム(III)のモル比が1.0を超える、実施形態39~55のいずれか1つに記載の方法。
56.製剤中の対セリウム(IV)に対するセリウム(III)のモル比が1.0を超える、実施形態39~55のいずれか1つに記載の方法。
いくつかの実施形態において、以下が開示される:
1.炭酸セリウム(III)と顔料もしくは染料又はそれらの組み合わせとを含む組成物。
2.二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化スズ、酸化ニッケル、酸化銅、酸化モリブデン、硫化タングステン、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、硫化亜鉛、炭酸カルシウム、雲母、シリカ、タルク、黒鉛、鉛白、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、リトポン、シリカ、タルク、雲母、クレー、焼成クレー、シリコクロム酸鉛、クロム酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛カルシウム、メタホウ酸バリウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛又はそれらの組み合わせからなる群から選択された顔料を含む、実施形態1に記載の組成物。
3.組成物が、二酸化チタンである顔料を含む、実施形態1に記載の組成物。
4.酸化鉄、カーボンブラック、硫化カドミウム、トルイデンレッド、クロムオレンジ、クロムイエロー、クロムグリーン、ポリアザインダセン類、クマリン類、ランタノイド錯体、炭化水素及び置換炭化水素染料、多環芳香族炭化水素、シンチレーション染料、アリール及びヘテロアリール置換ポリオレフィン、カルボシアニン染料、フタロシアニン染料及び顔料、オキサジン染料、カルボスチリル染料、ポルフィリン染料、アクリジン染料、アントラキノン染料、アントラピリドン染料、ナフタルイミド染料、ベンゾイミダゾール誘導体、アリールメタン染料、アゾ染料、ジアゾニウム染料、ニトロ染料、キノンイミン染料、テトラゾリウム染料、チアゾール染料、ペリレン染料、ペリノン染料、ビスベンゾオキサゾリルチオフェン、キサンテン染料、インジゴイド染料、クロモン染料、フラボン染料、チアジン染料、及びそれらの組み合わせからなる群から選択された染料を含む、実施形態1に記載の組成物。
1.炭酸セリウム(III)と顔料もしくは染料又はそれらの組み合わせとを含む組成物。
2.二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化スズ、酸化ニッケル、酸化銅、酸化モリブデン、硫化タングステン、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、硫化亜鉛、炭酸カルシウム、雲母、シリカ、タルク、黒鉛、鉛白、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、リトポン、シリカ、タルク、雲母、クレー、焼成クレー、シリコクロム酸鉛、クロム酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛カルシウム、メタホウ酸バリウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛又はそれらの組み合わせからなる群から選択された顔料を含む、実施形態1に記載の組成物。
3.組成物が、二酸化チタンである顔料を含む、実施形態1に記載の組成物。
4.酸化鉄、カーボンブラック、硫化カドミウム、トルイデンレッド、クロムオレンジ、クロムイエロー、クロムグリーン、ポリアザインダセン類、クマリン類、ランタノイド錯体、炭化水素及び置換炭化水素染料、多環芳香族炭化水素、シンチレーション染料、アリール及びヘテロアリール置換ポリオレフィン、カルボシアニン染料、フタロシアニン染料及び顔料、オキサジン染料、カルボスチリル染料、ポルフィリン染料、アクリジン染料、アントラキノン染料、アントラピリドン染料、ナフタルイミド染料、ベンゾイミダゾール誘導体、アリールメタン染料、アゾ染料、ジアゾニウム染料、ニトロ染料、キノンイミン染料、テトラゾリウム染料、チアゾール染料、ペリレン染料、ペリノン染料、ビスベンゾオキサゾリルチオフェン、キサンテン染料、インジゴイド染料、クロモン染料、フラボン染料、チアジン染料、及びそれらの組み合わせからなる群から選択された染料を含む、実施形態1に記載の組成物。
5.酸化鉄、カーボンブラック、硫化カドミウム、トルイデンレッド、クロムオレンジ、クロムイエロー、クロムグリーン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択された染料を含む、実施形態1に記載の組成物。
6.メチレンブルー又はコンゴーレッドである染料を含む、実施形態1に記載の組成物。
7.炭酸セリウム(III)が、静電的に付着した炭酸塩を含まない、実施形態1に記載の組成物。
8.炭酸セリウム(III)が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する、実施形態1に記載の組成物。
9.炭酸セリウム(III)が、Ce2(CO3)3・4H2O又はCe2(CO3)3・6H2Oである、実施形態1に記載の組成物。
6.メチレンブルー又はコンゴーレッドである染料を含む、実施形態1に記載の組成物。
7.炭酸セリウム(III)が、静電的に付着した炭酸塩を含まない、実施形態1に記載の組成物。
8.炭酸セリウム(III)が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する、実施形態1に記載の組成物。
9.炭酸セリウム(III)が、Ce2(CO3)3・4H2O又はCe2(CO3)3・6H2Oである、実施形態1に記載の組成物。
10.水の存在下で、a)炭酸アンモニウムとb)硝酸セリウム(III)アンモニウムとを混合することを含む、炭酸セリウム(III)の製造方法。
11.炭酸アンモニウム及び硝酸セリウム(III)アンモニウムが、水の存在下で、約9.0~9.2のpHで混合される、実施形態10に記載の方法。
12.実施形態10に記載の方法であって、製造された炭酸セリウム(III)を、染料もしくは顔料又はそれらの組み合わせと混合することをさらに含む、実施形態10に記載の方法。
13.二酸化チタンである顔料を含む、実施態様12に記載の方法。
14.酸化鉄、カーボンブラック、硫化カドミウム、トルイデンレッド、クロムオレンジ、クロムイエロー、クロムグリーン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された染料を含む、実施形態12に記載の方法。
11.炭酸アンモニウム及び硝酸セリウム(III)アンモニウムが、水の存在下で、約9.0~9.2のpHで混合される、実施形態10に記載の方法。
12.実施形態10に記載の方法であって、製造された炭酸セリウム(III)を、染料もしくは顔料又はそれらの組み合わせと混合することをさらに含む、実施形態10に記載の方法。
13.二酸化チタンである顔料を含む、実施態様12に記載の方法。
14.酸化鉄、カーボンブラック、硫化カドミウム、トルイデンレッド、クロムオレンジ、クロムイエロー、クロムグリーン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された染料を含む、実施形態12に記載の方法。
15.メチレンブルー又はコンゴーレッドである染料を含む、実施形態12に記載の方法。
16.製造された炭酸セリウム(III)が、静電的に付着した炭酸塩を含まない、実施形態10に記載の方法。
17.製造された炭酸セリウム(III)が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する、実施形態10に記載の方法。
16.製造された炭酸セリウム(III)が、静電的に付着した炭酸塩を含まない、実施形態10に記載の方法。
17.製造された炭酸セリウム(III)が、熱質量分析中に、炭酸セリウム(III)の乾燥質量に対して規格化した場合に少なくとも27.5wt%のCO2を放出する、実施形態10に記載の方法。
本開示で使用されているセクションの見出しは、構成上の目的のためのものであり、記載された主題を限定するものと解釈されるものではない。特許、特許出願、論文、書籍、マニュアル、及び論文を含むがこれらに限定されない、本願で引用されたすべての文書、又は文書の一部は、いかなる目的であれ、参照によりその全体がここに明示的に援用される。
様々な実施形態及び態様が本開示に示され、説明されているが、そのような実施形態及び態様が例としてのみ提供されていることは、当業者には明らかであろう。当業者は、多数の変形、変更、及び置換を想起するであろう。本開示に記載された実施形態に対する様々な代替案を採用されうることが理解されるべきである。
Claims (18)
- 炭酸セリウム(III)とUV保護剤とを含む組成物。
- 前記UV保護剤が金属酸化物を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記UV保護剤が酸化亜鉛及び/又は酸化チタンである、請求項1記載の組成物。
- 前記UV保護剤が酸化亜鉛である、請求項1に記載の組成物。
- 前記UV保護剤が酸化チタンである、請求項1に記載の組成物。
- 前記炭酸セリウム(III)が、約0.05質量%~約20質量%の濃度で存在する、請求項1~5のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記炭酸セリウム(III)が、約0.1質量%~約15質量%の濃度で存在する、請求項1~5のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記炭酸セリウム(III)が、約0.5質量%~約7質量%の濃度で存在する、請求項1~5のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記UV保護剤が1%w/w~40%w/wの濃度で存在する、請求項1~8のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記炭酸セリウム(III)がCe2(CO3)3・xH2Oであり、ここで、xはゼロ又は正の数である、請求項1~9のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記炭酸セリウム(III)がCe2(CO3)3・6H2Oである、請求項1~9のいずれか一項に記載の組成物。
- さらに、アボベンゾン、アントラニル酸メチル、エカムスル、メトキシ桂皮酸オクチル、ホモサレート、オキシベンゾン、スリソベンゾン、PABA、パディメートO、シノキサート、サリチル酸オクチル、サリチル酸トロラミン、オクチロクリレン、エンスリゾール、オクチルトリアゾン、エンザカメン、アミロキサート、ジオキシベンゾン、メギゾリルXL、チノソーブS、チノソーブM、ネオヘリオパンAP、ユビナールAplus、又はUVAsorb HEBを含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物が外用ローションである、請求項1~13のいずれか一項に記載の組成物。
- 皮膚を紫外線に暴露することにより合成される反応性酸素種を消費する方法であって、炭酸セリウム(III)を皮膚上に配置することを含む方法。
- 紫外線暴露による酸化的損傷を防止する方法であって、有効量の炭酸セリウム(III)を局所的に投与することを含む方法。
- 前記炭酸セリウム(III)がCe2(CO3)3・xH2Oであり、ここでxはゼロ又は正の数である、請求項15に記載の方法。
- 紫外線への暴露による対象の日焼け損傷を防止する方法であって、有効量の炭酸セリウム(III)を局所的に投与することを含む方法。
- 前記炭酸セリウム(III)がCe2(CO3)3・xH2Oであり、ここでxはゼロ又は正の数である、請求項17に記載の方法。
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