JP6309542B2 - ナノ粒子支持体表面にコーティングされたｔ１造影物質を含むｍｒｉ造影剤 - Google Patents

Description

本発明は、支持体表面にコーティングされたＴ１造影物質を含むＭＲＩ造影剤に関する。

ナノ物質は、その大きさが低減されることにより、バルク物質と異なる新しい物理的／化学的性質を示す。また、ナノ物質に対する多くの研究により、大きさだけではなく、物質の組成や形態まで調節できるようになり、ナノ領域における優れた物理的／化学的特性を具現できるようになった。現在ナノ技術は、多様に発展しており、大きく三つの分野に分類されている。第一、ナノ素材で極微細な大きさの新しい物質と材料を合成する技術に関する。第二、ナノ素子でナノ大きさの材料を組み合わせるか、配列し、一定な機能を発揮する装置を製造する技術に関する。第三、ナノ技術を生命工学に応用する技術（ナノ−バイオ）に関する。

多種多様なナノ粒子のうち、磁性ナノ粒子は、生体物質の分離、磁気共鳴画像診断、巨大磁気抵抗センサーを含む磁気バイオセンサー、マイクロ流体系システム、薬物／遺伝子伝達、磁性高温治療などの広範囲なナノバイオ技術に利用できる。特に、磁性ナノ粒子は、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）の診断剤として使用できる。ＭＲＩは、水分子内水素の核スピン弛緩を測定するが、大きくＴ１、Ｔ２画像を測定することができる。ＭＲＩ造影剤は、Ｔ１造影剤とＴ２造影剤に分類されて、Ｔ１又はＴ２信号を増幅する役割をする。Ｔ１及びＴ２は、ＭＲＩで核スピンが励起された以後のスピン−格子緩和時間又はスピン−スピン緩和時間をそれぞれ意味し、互いに異なる造影効果をもたらす。Ｔ１造影剤は、スピン−格子弛緩を起こせる常磁性物質で構成されて、Ｔ１造影剤が存在する時、通常、水と比較し明るい信号効果（ｂｒｉｇｈｔ ｏｒ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｅｆｆｅｃｔ）を示す。Ｔ１造影剤としては、Ｇｄキレート化合物が主に使用でき、現在ＭＲＩ画像を獲得するために使用されるＭａｇｎｅｖｉｓｔ（Ｓｃｈｅｒｉｎｇ、Ｇｅｒｍａｎｙ）は、Ｇｄ−ＤＴＰＡ（Ｇｄ−ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｒｉａｍｉｎｅ ｐｅｎｔａａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）で構成されている。その他にも、最近Ｇｄ_２Ｏ_３（非特許文献１）、ＭｎＯ（非特許文献２）などの物質がＴ１造影剤として使用できることが報告されている。

その反面、Ｔ２造影剤は、酸化鉄ナノ粒子のような超常磁性ナノ粒子が主に使用されている。このような磁性ナノ粒子は、外部から磁場を与えた時、磁化されて誘導磁場を発生させ、周辺水分子の水素核スピンのスピン−スピン弛緩過程に影響を与え、磁気共鳴画像信号を増幅させ、通常、水と比較し暗い造影効果（ｄａｒｋ ｏｒ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｅｆｆｅｃｔ）を示す。主に使用されているＴ２造影剤は、酸化鉄成分を含むＦｅｒｉｄｅｘ、Ｒｅｓｏｖｉｓｔ、Ｃｏｍｂｉｄｅｘなどがあり、最近酸化鉄成分を一部置換することにより、造影効果を高めたＭＥＩＯ（ｍａｇｎｅｔｉｓｍ ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ ｉｒｏｎ ｏｘｉｄｅ）が開発された（非特許文献３）。

ＭＲＩでＴ１信号は、高い信号強度（明るい信号）を有しており、Ｔ１が組織間の解像度に優れ、解剖学的な構造をさらに明確に区別することができる。また、Ｔ１画像において、亜急性出血（出血後４〜１４日経過）などが特徴的に高い信号強度を示すことができるため、Ｔ１画像は、病変内で出血の存在有無を判断するに有用であるという長所を有している。

現在Ｔ１造影剤として一般に使用される金属キレート系列物質は、その小さい大きさによる速い分子運動（ｔｕｍｂｌｉｎｇ ｒａｔｅ）のため、水分子内水素核スピンを効果的に弛緩させることができない。一方、金属酸化物系列のナノ粒子の場合、金属キレートに比べ遅い分子運動速度を有して、多様な金属による協力的な核スピン弛緩が可能な反面、低い表面積−体積比により、その効果が制限的である。したがって、このような既存のＴ１造影剤の限界を克服することにより、より効率的な造影効果を有するＴ１ ＭＲＩ造影剤ナノ粒子の開発が要求される。

本明細書全体にかけて多数の特許文献及び論文が参照されて、その引用が表示されている。引用された特許文献及び論文の開示内容は、その全体が本明細書に参照として取り込まれ、本発明の属する技術分野の水準及び本発明の内容がより明確に説明される。

Ｃ．Ｒｉｖｉｅｒｅ ｅｔ ａｌ．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００７、１２９、５０７６． Ｔ．Ｈｙｅｏｎ ｅｔ ａｌ．Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２００７、４６、５３９７． Ｊ．Ｃｈｅｏｎ ｅｔ ａｌ．Ｎａｔｕｒｅ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ２００７、１３、９５．

本発明者らは、水分子内水素のスピン−格子弛緩を効果的に起こすことにより、優れたＴ１ ＭＲＩ造影効果を発揮する造影剤組成物を開発するために鋭意研究した。その結果、一定な直径を有するナノ粒子支持体に常磁性のＴ１造影剤物質を一定厚さ以下に改質する場合、Ｔ１造影剤物質の表面積−体積比（ｓｕｒｆａｃｅ−ｔｏ−ｖｏｌｕｍｅ ｒａｔｉｏ）が増加し、造影剤物質の分子大きさに関係なく、著しく向上されたＴ１磁気スピン弛緩効果（ｒ１、ｍＭ^−１ｓ^−１）を有することを見出し、本発明を完成した。

したがって、本発明の目的は、ナノ粒子支持体表面にコーティングされたＴ１造影物質を含む磁気共鳴画像（ＭＲＩ）Ｔ１造影剤組成物を提供することにある。

本発明の他の目的及び利点は、発明の詳細な説明、請求の範囲及び図面により、さらに明確にされる。

本発明の一様態によると、本発明は、ナノ粒子支持体表面にコーティングされたＴ１造影物質を含み、前記Ｔ１造影物質コーティング層の厚さとナノ粒子支持体の直径の比は、１：２００〜１：１である、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）Ｔ１造影剤組成物を提供する。

本発明者らは、水分子内水素のスピン−格子弛緩を効果的に起こすことにより、優れたＴ１ ＭＲＩ造影効果を発揮する造影剤組成物を開発するために鋭意研究した。その結果、一定な直径を有するナノ粒子支持体に常磁性のＴ１造影剤物質を一定厚さ以下に改質する場合、Ｔ１造影剤物質の表面積−体積比（ｓｕｒｆａｃｅ−ｔｏ−ｖｏｌｕｍｅ ｒａｔｉｏ）が増加し、造影剤物質の分子大きさに関係なく、著しく向上されたＴ１磁気スピン弛緩効果（ｒ１、ｍＭ^−１ｓ^−１）を有することを見出した。

本発明によると、ナノ粒子支持体の直径とＴ１造影物質コーティング層の厚さ間の比率を、一定水準を維持するようにその厚さを調節しながらナノ粒子支持体表面にＴ１造影物質を改質する場合、Ｔ１造影物質の表面積−体積比が極大化されて、既存の物質と比較し、高いＴ１造影効果（８．５ｍＭ^−１ｓ^−１、既存常用化されたテスラスキャン（Ｔｅｓｌａｓｃａｎ）と比較し、約４倍増加）を得ることができる。

本明細書において、用語‘磁気共鳴画像（ＭＲＩ、Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）’は、磁場の中で水素原子のスピンが弛緩される現象を利用し、身体の解剖学的、生理学的、生化学的情報を画像として収得し、生きている人間や動物の身体器官を非浸湿的に実時間画像化する診断方法を意味する。

本明細書において、用語‘Ｔ１造影剤’は、画像が得たい身体部位の画像信号を周囲より相対的に高くして、診断しようとする部位を明るく表すようにする陽造影（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ）造影剤を意味する。Ｔ１造影剤は、Ｔ１弛緩、即ち、縦弛緩に関係する造影剤であって、このような縦弛緩は、スピンのＺ軸方向の磁化成分Ｍｚが、Ｘ軸から加えられたＲＦエネルギー衝撃吸収以後、Ｘ−Ｙ平面のＹ軸に整列（ａｌｉｇｎ）した後、エネルギーを外部に放出しながら元の値に戻る過程であって、この現象を‘Ｔ１弛緩（Ｔ１ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ）’という。本発明で利用できるＴ１造影物質は、Ｔ１信号を発生させることのできるあらゆる物質を含む。より具体的には、磁性物質を含み、さらに具体的には、常磁性金属成分を含む物質で構成される。

本明細書において、用語‘コーティング’は、コーティング（改質）対象になる物質の基本的物性に変化を与えずに前記物質の表面に結合することを意味する。例えば、ナノ粒子支持体表面にＴ１造影物質がコーティングされたということは、Ｔ１造影物質がナノ粒子支持体表面の偏重されていない面積（ｄｅｌｏｃａｌｉｚｅｄ ａｒｅａ）に直接又は間接的に結合したことを意味する。したがって、本明細書において’コーティング’とは、コーティング対象物質の表面を完全に閉鎖させる層（ｌａｙｅｒ）を形成する場合のみを示す用語ではないことは自明である。より具体的には、本発明の用語’コーティング’は、所望のＴ１造影効果が得られるだけの表面積−体積比（ｓｕｒｆａｃｅ−ｔｏ−ｖｏｌｕｍｅ ｒａｔｉｏ）を確保することができる程度の表面を占有して結合することを意味する。

本発明の具体的な具現例によると、本発明で利用されるＴ１造影物質は、金属イオンＭ^ｎ＋（Ｍは、Ｔｉ^ｎ＋、Ｖ^ｎ＋、Ｃｒ^ｎ＋、Ｍｎ^ｎ＋、Ｆｅ^ｎ＋、Ｃｏ^ｎ＋、Ｎｉ^ｎ＋、Ｃｕ^ｎ＋、Ｒｕ^ｎ＋（０＜ｎ≦１４）又はランタン族金属）、金属酸化物、金属錯化合物、金属化合物又はこれらの多成分混成構造体である。本発明で利用されるランタン族金属の具体的な例には、Ｅｕ^ｎ＋、Ｇｄ^ｎ＋、Ｔｂ^ｎ＋、Ｄｙ^ｎ＋、Ｈｏ^ｎ＋、Ｅｒ^ｎ＋、Ｔｍ^ｎ＋、Ｙｂ^ｎ＋及びＬｕ^ｎ＋（０＜ｎ≦１４）が含まれるが、これらに限定されるものではない。

本発明のより具体的な具現例によると、本発明で利用されるＴ１造影物質は、金属酸化物Ｍ_ｘＯ_ｙ（Ｍは、Ｔｉ^ｎ＋、Ｖ^ｎ＋、Ｃｒ^ｎ＋、Ｍｎ^ｎ＋、Ｆｅ^ｎ＋、Ｃｏ^ｎ＋、Ｎｉ^ｎ＋、Ｃｕ^ｎ＋、Ｒｕ^ｎ＋（０＜ｎ≦１４）又はランタン族金属からなる群から選択される１種以上の金属元素、０＜ｘ≦１６、０＜ｙ≦８）である。より具体的な例としては、前記金属酸化物は、Ｍ_ｘＯ_ｙ（Ｍ＝Ｍｎ、０＜ｘ≦４、０＜ｙ≦４）である。

本発明でＴ１造影物質として利用される金属錯化合物は、中心金属とその金属に配位結合できるリガンドで構成されたあらゆる物質をいい、特に、単電子を有して磁性を帯びる金属と配位リガンドからなる錯化合物である。具体的な例としては、Ｍ_ｘＬ_ｙ（Ｍは、Ｔｉ^ｎ＋、Ｖ^ｎ＋、Ｃｒ^ｎ＋、Ｍｎ^ｎ＋、Ｆｅ^ｎ＋、Ｃｏ^ｎ＋、Ｎｉ^ｎ＋、Ｃｕ^ｎ＋、Ｒｕ^ｎ＋（０＜ｎ≦１４）又はランタン族金属からなる群から選択される１種以上の元素、Ｌ＝金属と配位結合がなせる１種以上のリガンド、０＜ｘ≦１０、０＜ｙ≦１２０）である。金属錯化合物として、さらに具体的には、金属キレート、金属有機物構造体（ＭＯＦ；ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ）又は配位高分子（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）が含まれる。

前記Ｔ１造影物質として使用できる金属化合物は、金属カルコゲン（１６族）化合物、金属プニクトゲン（１５族）化合物、金属炭素族（１４族）化合物、金属ホウ素族（１３族）化合物を含む。

本発明の具体的な例としては、具現例によると、本発明でＴ１造影物質として使用できる金属カルコゲン化合物は、Ｍ^ａ _ｘＡ_ｚ又はＭ^ａ _ｘＭ^ｂ _ｙＡ_ｚ（Ｍ^ａ＝ランタン族元素（Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕ）及び遷移金属元素（Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＲｕ）で構成された群から選択される１種以上の元素、Ｍ^ｂ＝１族金属元素、２族金属元素、１３〜１５族元素、１７族元素、遷移金属元素、ランタン族及びアクチニウム族元素からなる群から選択される１種以上の元素、Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ，Ｔｅ及びＰｏからなる群から選択される１種以上の元素；０＜ｘ≦１６、０≦ｙ≦１６、０＜ｚ≦８）、又はこれらの多成分混成構造体を含み、最も好ましくは、Ｍ^ａ _ｘＯ_ｚ、Ｍ^ａ _ｘＭ^ｂ _ｙＯ_ｚ（Ｍ^ａ＝ランタン族元素（Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕ）、及び遷移金属元素（Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＲｕ）からなる群から選択される１種以上の元素、Ｍ^ｂ＝１族金属元素、２族金属元素、１３〜１５族元素、１７族元素、遷移金属元素、ランタン族及びアクチニウム族元素からなる群から選択される１種以上の元素；０＜ｘ≦１６、０≦ｙ≦１６、０＜ｚ≦８）である。

前記Ｔ１造影物質として使用できる金属プニクトゲンは、具体的な例としては、Ｍ^ｃ _ｘＡ_ｚ、Ｍ^ｃ _ｘＭ^ｄ _ｙＡ_ｚ（Ｍ^ｃ＝ランタン族元素（Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕ）及び遷移金属元素（Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＲｕ）からなる群から選択される１種以上の元素、Ｍ^ｄ＝１族金属元素、２族金属元素、１３〜１４族元素、１５族元素、１７族元素、遷移金属元素、ランタン族及びアクチニウム族元素からなる群から選択される１種以上の元素、Ａは、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢｉからなる群から選択される１種以上の元素；０＜ｘ≦２４、０≦ｙ≦２４、０＜ｚ≦８）である。

前記Ｔ１造影物質として使用できる金属炭素族化合物は、具体的な例としては、Ｍ^ｅ _ｘＡ_ｚ、Ｍ^ｅ _ｘＭ^ｆ _ｙＡ_ｚ（Ｍ^ｅ＝ランタン族元素（Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕ）及び遷移金属元素（Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＲｕ）からなる群から選択される１種以上の元素、Ｍ^ｆ＝１族金属元素、２族金属元素、１３族元素、１５〜１７族元素、遷移金属元素、ランタン族元素及びアクチニウム族元素からなる群から選択される１種以上の元素、Ａは、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ及びＰｂからなる群から選択される１種以上の元素；０＜ｘ≦３２、０≦ｙ≦３２、０＜ｚ≦８）である。

前記Ｔ１造影物質として使用できる金属ホウ素族化合物は、具体的な例としては、Ｍ^ｉ _ｘＡ_ｚ、Ｍ^ｉ _ｘＭ^ｊ _ｙＡ_ｚ（Ｍ^ｉ＝ランタン族元素（Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕ）及び遷移金属元素（Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＲｕ）からなる群から選択される１種以上の元素、Ｍ^ｊ＝１族金属元素、２族金属元素、１４〜１７族元素、遷移金属元素、ランタン族元素及びアクチニウム族元素からなる群から選択される１種以上の元素、Ａは、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ及びＴｌからなる群から選択される１種以上の元素；０＜ｘ≦４０、０≦ｙ≦４０、０＜ｚ≦８）である。

本発明で利用される金属キレート化合物は、中心金属と２個以上の作用基で同時に結合をなすキレートリガンドを含む。具体的な例としては、キレートリガンドは、ＥＤＴＡ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｏｔｅｔｒａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、ＤＴＰＡ（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｏｐｅｎｔａａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、ＥＯＢ−ＤＴＰＡ（Ｎ−［２−［ｂｉｓ（ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ａｍｉｎｏ］−３−（４−ｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）ｐｒｏｐｙｌ］−Ｎ−［２−［ｂｉｓ（ｃａｒｂｏｘｙ ｍｅｔｈｙｌ）ａｍｉｎｏ］ｅｔｈｙｌ］−Ｌ−ｇｌｙｃｉｎｅ）、ＤＴＰＡ−ＧＬＵ（Ｎ，Ｎ−ｂｉｓ［２−［ｂｉｓ（ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ） ａｍｉｎｏ］ｅｔｈｙｌ］−Ｌ−ｇｌｕｔａｍｉｃ ａｃｉｄ）、ＤＴＰＡ−ＬＹＳ（Ｎ，Ｎ−ｂｉｓ［２−［ｂｉｓ（ｃａｒｂｏｘｙ ｍｅｔｈｙｌ）ａｍｉｎｏ］ｅｔｈｙｌ］−Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ）、ＤＴＰＡ−ＢＭＡ（Ｎ，Ｎ−ｂｉｓ［２−［ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ［（ｍｅｔｈｙｌｃａｒｂａｍｏｙｌ）ｍｅｔｈｙｌ］ａｍｉｎｏ］ｅｔｈｙｌ］ｇｌｙｃｉｎｅ）、ＢＯＰＴＡ（４−ｃａｒｂｏｘｙ−５，８、１１−ｔｒｉｓ（ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）−１−ｐｈｅｎｙｌ−２−ｏｘａ−５，８，１１−ｔｒｉａｚａｔｒｉｄｅｃａｎ−１３−ｏｉｃ ａｃｉｄ）、ＤＯＴＡ（１，４，７，１０−ｔｅｔｒａａｚａｃｙｃｌｏｄｏｄｅｃａｎ−１，４，７，１０−ｔｅｔｒａａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、ＤＯ３Ａ（１，４，７，１０−ｔｅｔｒａａｚａｃｙｃｌｏｄｏｄｅｃａｎ−１，４，７− ｔｒｉａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、ＨＰＤＯ３Ａ（１０−（２−ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）−１，４，７，１０−ｔｅｔｒａａｚａｃｙｃｌｏｄｏｄｅｃａｎ− １，４，７−ｔｒｉａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ） ＭＣＴＡ（２−ｍｅｔｈｙｌ−１，４，７，１０−ｔｅｔｒａａｚａｃｙｃｌｏｄｏｄｅｃａｎｅ−１，４，７，１０−ｔｅｔｒａａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、ＤＯＴＭＡ（（α，α’，α”，α’”）−ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−１，４，７，１０−ｔｅｔｒａａｚａｃｙｃｌｏ ｄｏｄｅｃａｎ−１，４，７，１０−ｔｅｔｒａａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、ＰＣＴＡ（３，６，９，１５−ｔｅｔｒａａｚａｂｉｃｙｃｌｏ ［９．３．１］ｐｅｎｔａｄｅｃａ−１（１５），１１，１３−ｔｒｉｅｎｅ−３，６，９−ｔｒｉａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、ＢＯＰＴＡ（４−ｃａｒｂｏｘｙ−５，８，１１−ｂｉｓ（ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）−１−ｐｈｅｎｙｌ−１２−（ｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈｏｘｙ）ｍｅｔｈｙｌ−８−ｐｈｏｓｐｈｏｍｅｔｈｙｌ−２−ｏｘａ−５，８，１１−ｔｒｉａｚａｔｒｉｄｅｃａｎ−１２−ｏｉｄ ａｃｉｄ）、Ｎ，Ｎ’−［（ホスホノメチルイミノ）ジ−２，１−エタネジイル］ｂｉｓ［Ｎ−（カルボキシメチル）グリシン］（Ｎ，Ｎ’−ｐｈｏｓｐｈｏｎｏｍｅｔｈｙｌｉｍｉｎｏ−ｄｉ−２，１−ｅｔｈａｎｅｄｉｙｌ−ｂｉｓ（Ｎ−ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ ｇｌｙｃｉｎｅ））、Ｎ，Ｎ’−［（ホスホノメチルイミノ）ジ−２，１−エタネジイル］ｂｉｓ［Ｎ−（ホスホノメチル）グリシン］（Ｎ，Ｎ’−ｐｈｏｓｐｈｏｎｏｍｅｔｈｙｌｉｍｉｎｏ−ｄｉ−２，１−ｅｔｈａｎｅｄｉｙｌ−ｂｉｓ（ｎ−ｐｈｏｓｐｈｏｎｏｍｅｔｈｙｌｇｌｙｃｉｎｅ））、Ｎ，Ｎ’−［（ホスフィノメチルイミノ）ジ−２，１−エタネジイル］ｂｉｓ［Ｎ−（カルボキシメチル）グリシン］（Ｎ，Ｎ’−（ｐｈｏｓｐｈｉｎｏｍｅｔｈｙｌｉｍｉｎｏ−ｄｉ−２，１−ｅｔｈａｎｅｄｉｙｌ−ｂｉｓ−（Ｎ−（ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ｇｌｙｃｉｎｅ）、ＤＯＴＰ（１，４，７，１０−ｔｅｔｒａ ａｚａｃｙｃｌｏｄｅｃａｎｅ−１，４，７，１０−ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｍｅｔｈｙｌｐｈｏｓｐｈｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、ＤＯＴＭＰ（１，４、７，１０−ｔｅｔｒａａｚａｃｙｃｌｏｄｅｃａｎｅ−１，４，７，１０−ｔｅｔｒａｋｉｓｍｅｔｈｙｌｅｎｅ（ｍｅｔｈｙｌ ｐｈｏｓｐｈｉｎｉｃ ａｃｉｄ）又はこれらの誘導体を含むが、これらに限定されるものではない。

本発明で利用される金属イオン、金属酸化物金属錯化合物及び金属化合物の一つ以上の多成分混成構造体は、具体的な例として、無機化合物に錯化合物リガンドが追加に配位されるか、リガンドが無機化合物の構成元素を置換した形態を有している化合物が挙げられるが、これらに制限されるものではない。このような混成構造体の一つの具体的な例として、Ｍ_２Ｏ（ＣＯ_３）_２ Ｈ_２Ｏ（Ｍ＝Ｔｉ^ｎ＋、Ｖ^ｎ＋、Ｃｒ^ｎ＋、Ｍｎ^ｎ＋、Ｆｅ^ｎ＋、Ｃｏ^ｎ＋、Ｎｉ^ｎ＋、Ｃｕ^ｎ＋、Ｒｕ^ｎ＋（０＜ｎ≦１４）又はランタン族金属）は、本発明のＴ１造影剤として使用できるが、これは、金属酸化物の一つであるＭ_２Ｏ_３の二つの酸素原子がＣＯ_３リガンドで置換された形態の多成分混成構造体である。また、Ｔ１造影物質として使用可能な多成分混成構造体は、イオン、金属、金属酸化物、金属錯化合物及び金属化合物の一つ以上が混合されて、多様な構造及び形態に存在できる。

本明細書において用語‘ナノ粒子支持体’は、ナノ水準の直径を有した物質であって、Ｔ１造影剤コーティング層が形成されるベース役割をする支持物質（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）を意味する。支持物質としては、磁気的性質がなく、造影効果を阻害しないあらゆる物質が可能である。具体的には、無機カルコゲン化合物、無機プニクトゲン化合物、無機炭素族化合物、無機ホウ素族化合物、有機重合体、共重合体、セラミック物質、金属錯化合物などを含む。支持物質の形態は、球形、多面体、棒状、板状などの多様な形態が可能である。具体的な例としては、球形態がある。支持物質表面にＴ１造影物質がコーティングされることにより、Ｔ１造影剤は、体積に比べ、広い表面積を有するようになる。

本発明の具体的な具現例によると、本発明のナノ粒子支持体は、無機カルコゲンＭ_ｘＡ_ｙ（Ｍは、２族元素（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、１３族元素（Ａｌ、Ｉｎ、Ｔｌ）、１４族元素（Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ）、１５族元素（Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）、遷移金属元素（Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ）、ランタン族元素（Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｌｕ）、及びアクチニウム族元素からなる群から選択される１種以上の元素；Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅからなる群から選択される１種以上の元素；０＜ｘ≦１６、０＜ｙ≦８）ナノ粒子支持体である。より具体的には、前記ナノ粒子支持体は、ＳｉＯ_２ナノ粒子支持体である。

本発明のナノ粒子支持体に利用できる無機プニクトゲン化合物は、好ましくは、Ｍ_ｘＡ_ｚ（Ｍ＝１族元素、２族元素、１３族元素、１４族元素、１６族元素、１７族元素、遷移金属元素、ランタン族元素及びアクチニウム族元素からなる群から選択される１種以上の元素、Ａは、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢｉからなる群から選択される１種以上の元素；０＜ｘ≦２４、０＜ｙ≦８）、又はこれらの多成分混成構造体であり、より好ましくは、Ｍ_ｘＡ_ｚ（Ｍ＝１族元素（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ）、２族元素（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、１３族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｔｌ）、１４族元素（Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ）、１６族元素（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏ）、１７族元素（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、遷移金属元素（Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｗ及びＲｅ）、ランタン族元素（Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ及びＬｕ）及びアクチニウム族元素からなる群から選択される１種以上の元素、Ａは、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢｉからなる群から選択される１種以上の元素；０＜ｘ≦２４、０＜ｙ≦８）、又はこれらの多成分混成構造体である。

前記ナノ粒子支持体に利用できる無機炭素族化合物は、Ｍ_ｘＡ_ｚ（Ｍ＝１族元素、２族元素、１３族元素、１５〜１７族元素、遷移金属元素、ランタン族元素及びアクチニウム族元素からなる群から選択される１種以上の元素、Ａは、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ及びＰｂからなる群から選択される１種以上の元素；０＜ｘ≦３２、０＜ｙ≦８）、又はこれらの多成分混成構造体である。

前記ナノ粒子支持体に利用できる無機ホウ素族化合物は、Ｍ_ｘＡ_ｚ（Ｍ＝１族元素、２族元素、１４〜１７族元素、遷移金属元素、ランタン族元素及びアクチニウム族元素からなる群から選択される１種以上の元素、Ａは、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ及びＴｌからなる群から選択される１種以上の元素；０＜ｘ≦４０、０＜ｙ≦８）、又はこれらの多成分混成構造体である。

本発明のより具体的な具現例によると、支持体に利用できる有機重合体物質又は共重合体は、堅固性を有するあらゆる高分子を含む。より具体的な例としては、ポリエステル、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡｓ）、ポリ（α−ヒドロキシ酸）、ポリ（β−ヒドロキシ酸）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−ｃｏ−バリレート；ＰＨＢＶ）、ポリ（３−ヒドロキシプロプリオネート；ＰＨＰ）、ポリ（３−ヒドロキシヘキサノエート；ＰＨＨ）、ポリ（４−ヒドロキシ酸）、ポリ（４−ヒドロキシブチレート）、ポリ（４−ヒドロキシバレレート）、ポリ（４−ヒドロキシヘキサノエート）、ポリ（エステルアミド）、ポリカプロラクトン、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド；ＰＬＧＡ）、ポリジオキサノン、ポリオルトエステル、ポリ無水物、ポリ（グリコール酸−ｃｏ−トリメチレンカーボネート）、ポリホスホエステル、ポリホスホエステルウレタン、ポリ（アミノ酸）、ポリシアノアクリアクリレート、ポリ（トリメチレンカーボネート）、ポリ（イミノカーボネート）、ポリ（アクリレート−ｃｏ−スチレン）、プルロニック共重合体、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、ポリ（チロシンカーボネート）、ポリカーボネート、ポリ（チロシンアリレート）、ポリアルキレンオキサレート、ポリホスファゼン、ＰＨＡ−ＰＥＧ（ｐｏｌｙｈｙｄｒｏｘｙａｌｋａｎｏａｔｅ−ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、エチレンビニールアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリイソブチレン及びエチレン−アルファオレフィンコポリマー、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体、アクリル重合体及び共重合体、ビニルハライド重合体及び共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルメチルエーテル、ポリハロゲン化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリフルオロアルケン、ポリペルフルオロアルケン、ポリアクリロニトリル、ポリビニルケトン、ポリビニル芳香族、ポリスチレン、ポリビニルエステル、ポリビニルアセテート、エチレン−メチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ［ｐｏｌｙ（ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ、ｂｕｔａｄｉｅｎｅ、ｓｔｙｒｅｎｅ）］樹脂、エチレン−ビニルアセテート共重合体、ポリアミド、アルキド樹脂、ポリオキシメチレン、ポリイミド、ポリエーテル、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリル酸−ｃｏ−マレイン酸、ポリ−Ｌ−リシン、ポリスチレン、ポリメチルメチルアクリレート共重合体、ポリ−ｐ−ペニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリアリルアミン、スルホン化ポリスチレン、ポリビニル硫酸−ポリビニルアミン共重合体、ポリジアリルメチルアンモニウムクロライド、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリアクリルアミドスルホン酸（ＰＡＭＰＳ）、これらの誘導体又は重合体を含むが、これらに限定されるものではない。

前記支持体に使用できるセラミック物質は、具体的には無機酸化物のような無機カルコゲン物質を含み、例えば、チタニア、ジルコニア、シリカ、アルミナ、アルミネート無機化合物、シリケート無機化合物、ゼオライト、チタネート無機化合物、ＺｎＯ、ベレムナイト（ｂｅｌｅｍｎｉｔｅ）無機化合物、カリウムホスフェート（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）無機化合物、カルサイト（ｃａｌｃｉｔｅ）、アペタイト（ａｐｅｔｉｔｅ）無機化合物、Ｓｉａｌｏｎ（ｓｉｌｉｃｏｎ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）、バナジン酸塩（ｖａｎａｄａｔｅ）無機化合物、ＫＴＰ（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｔｉｔａｎｙｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）無機化合物、ＫＴＡ（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｔｉｔａｎｙｌ Ａｒｓｅｎａｔｅ）無機化合物、ホウ酸塩（ｂｏｒａｔｅ）無機化合物、フッ素（ｆｌｕｏｒｉｄｅ）無機化合物、フルオロリン酸塩（ｆｌｕｏｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ）無機化合物、タングステン酸塩（ｔｕｎｇｓｔａｔｅ）無機化合物、モリブデン酸塩（ｍｏｌｙｂｄａｔｅ）無機化合物、没食子酸（ｇａｌｌａｔｅ）無機化合物、セレン化（ｓｅｌｅｎｉｄｅ）無機化合物、テルライド（ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）無機化合物、ニオブ酸（ｎｉｏｂａｔｅ）無機化合物、タンタル酸塩（ｔａｎｔａｌａｔｅ）無機化合物、ｃｕｐｒｉｔｅ（Ｃｕ_２Ｏ）、セリア（ｃｅｒｉａ）、ブロメライト（ｂｒｏｍｅｌｉｔｅ、ＢｅＯ）、多孔性物質（例：ＭＣＭ（ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）−４１、ＭＣＭ−４８、ＳＢＡ−１５、ＳＢＡ−１６、メゾ多孔性（ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ）、マイクロ多孔性（ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ）物質）、又はこれらの多成分混成構造体を含むが、これらに限定されるものではない。

前記ナノ粒子支持体は、具体的には、金属錯化合物を含む。金属錯化合物は、中心金属とその金属に配位結合できるリガンドで構成されたあらゆる物質をいい、特に、支持体に使用できる金属錯化合物は、磁性を帯びない中心金属と配位リガンドからなる錯化合物である。好ましくは、Ｍ_ｘＬ_ｙ（Ｍ＝１族元素、２族元素、１３〜１７族元素、遷移金属元素、ランタン族元素及びアクチニウム族元素からなる群から選択される１種以上の元素、Ｌ＝金属と配位結合がなせる１種以上のリガンド、０＜ｘ≦１０、０＜ｙ≦１２０）、又はこれらの多成分混成構造体を含むが、これらに限定されるものではない。

ナノ粒子支持体に使用可能な金属錯化合物として、さらに具体的には、有機金属化合物（ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、金属有機物構造体（ＭＯＦ；ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ）又は配位高分子（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）が含まれる。

本発明のより具体的な具現例によると、本発明で利用されるナノ粒子支持体は、有機重合体である。本明細書において、用語‘有機重合体’は、有機分子を単量体（ｍｏｎｏｍｅｒ ｕｎｉｔ）として有する重合体のうち、堅固性を有してＴ１造影剤コーティング層の支持物質（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）の役割ができるあらゆる物質を含む。

さらに具体的な具現例によると、本発明で利用される有機重合体は、多糖類であり、最も具体的には、デキストランである。

本発明の具体的な具現例によると、本発明で利用される有機重合体は、タンパク質であり、最も具体的には、アプロチニン、リゾチーム及びこれらの混合物からなる群から選択される。タンパク質は、その種類と分子量によって特徴的な３次元形態と体積を有して、２ｎｍ以下の小さい粒子を製造することが容易である。

本発明の具体的な具現例によると、本発明で利用されるナノ粒子支持体は、脂質（ｌｉｐｉｄ）を含まない。

本発明の具体的な具現例によると、本発明のＴ１造影物質コーティング層の厚さとナノ粒子支持体の直径の比は、１：１００〜１：２．５である。

本発明の具体的な具現例によると、本発明のＴ１造影物質コーティング層の厚さとナノ粒子支持体の直径の比は、１：６０〜１：３である。

本発明の具体的な具現例によると、本発明のＴ１造影物質コーティング層の厚さとナノ粒子支持体の直径の比は、１：３０〜１：３である。

本発明の具体的な具現例によると、本発明のＴ１造影物質コーティング層の厚さとナノ粒子支持体の直径の比は、１：２０〜１：３である。

本発明の具体的な具現例によると、本発明のＴ１造影物質コーティング層の厚さとナノ粒子支持体の直径の比は、１：２０〜１：５であり、より具体的には、１：１０〜１：５である。

本発明の具体的な具現例によると、本発明のＴ１造影物質コーティング層の厚さは、０．１〜５ｎｍである。

より具体的には、本発明のＴ１造影物質コーティング層の厚さは、０．１〜３ｎｍであり、さらに具体的には、０．１〜２ｎｍである。

本発明の具体的な具現例によると、前記ナノ粒子支持体の直径は、５０ｎｍ以下であり、より具体的には、４０ｎｍ以下であって、さらに具体的には、２〜４０ｎｍである。

本発明の具体的な具現例によると、前記ナノ粒子支持体の直径は、２〜３５ｎｍであり、より具体的には、２〜３０ｎｍであって、さらに具体的には、２〜２０ｎｍであり、さらに具体的には、２〜１７ｎｍであって、最も具体的には、２〜１０ｎｍである。

本発明で提示するＴ１造影剤組成物（Ｔ１造影物質がコーティングされたナノ粒子支持体粒子）の全体粒子大きさの範囲は、造影剤として血管内に長時間残留しながら持続的、間歇的なＭＲＩ画像を得るために非常に重要な技術的特徴であるだけではなく、優れた核スピン弛緩率を維持するために、必ず考慮すべき核心的な技術的要素である。本発明者らは、ナノ粒子支持体にコーティングされたＴ１造影物質が核スピン弛緩を起こせる最小限の厚さを維持しながらも、造影剤としての役割を行える程度の全体粒子大きさを維持する範囲内で、極大化された表面積−体積比を有する最適の厚さ及び支持体直径との比率を発掘した。

本発明の一実施例によると、１ｎｍのＴ１造影剤（Ｍｎ_３Ｏ_４）がコーティングされた２５ｎｍ直径のナノ粒子の場合、既存のＧｄキレートベースの造影剤マグネビスト（Ｍａｇｎｅｖｉｓｔ）に比べ約２２４％、Ｍｎキレートベースの造影剤テラスキャン（Ｔｅｓｌａｓｃａｎ）に比べて約３６９％、Ｍｎ_３Ｏ_４ナノ粒子に比べて約３４７％、ＭｎＯナノ粒子に比べて約２２３５％増加されたＴ１磁気スピン弛緩効果を示すことを確認した。

さらに、本発明者らは、多様な直径のナノ粒子支持体を利用した実験を通じて、ナノ粒子支持体が一定範囲の直径を有する場合、前記範囲内でＴ１磁気スピン弛緩効果（ｒ１）が極大化されるということを観察することにより、Ｔ１造影物質コーティング層：ナノ粒子支持体直径の比だけではなく、ナノ粒子支持体の直径そのものも、Ｔ１造影効果を左右する重要な要素であるということを確認した。

本発明の具体的な具現例によると、本発明のＴ１造影物質と前記ナノ粒子支持体は、イオン結合、静電気的結合、配位結合、疎水性結合、水素結合、共有結合、親水性結合又はファンデルワールス結合により付着されることができて、又は、Ｔ１造影物質が前記ナノ粒子支持体表面で成長することにより、コーティング層を形成することができる。

本発明の造影剤組成物は、水溶性環境で分散状態を安定にして、生体適合性を有するようにする物質と追加的な結合を形成することができる。例えば、本発明のＴ１造影剤粒子は、水溶性多作用基リガンドを利用して相転移することにより、水溶液上でより効率的に使用できる。

本発明のＴ１ ＭＲＩ造影剤組成物は、基本的にＭＲＩ造影に利用されるが、他のタイプの造影を可能にする物質が結合されると、多重方式（ｍｕｌｔｉ−ｍｏｄａｌ）造影に利用できる。この際、他のタイプの造影物質は、造影剤と直接結合されるか、造影剤にコーティングされた多作用基リガンドを通じて間接的に結合されるか、担体に共に含まれて具現される。

本発明の他の様態によると、本発明は、（ａ）ナノ粒子支持体を製造する工程と、（ｂ）前記ナノ粒子支持体の表面にＴ１造影物質のコーティング層を形成する工程と、を含み、前記ナノ粒子支持体を製造する工程が、ナノ粒子支持体の直径が２〜４０ｎｍになるように調節しながら行うＴ１造影剤のＴ１造影効果向上方法を提供する。

本発明のまた他の様態によると、（ａ）ナノ粒子支持体を製造する工程と、（ｂ）前記ナノ粒子支持体の表面にＴ１造影物質のコーティング層を形成する工程と、を含み、前記Ｔ１造影物質のコーティング層を形成する工程が、前記Ｔ１造影物質コーティング層の厚さとナノ粒子支持体の直径の比が１：２００〜１：１になるように調節しながら行われるＴ１造影剤のＴ１造影効果向上方法を提供する。

本発明で使用されるナノ粒子支持体、Ｔ１造影物質、これらの製造方法及びこれらのパラメーターは、既に詳述したため、過度なる重複を避けるためにその記載を省く。

本発明の特徴及び利点を要約すると、以下の通りである：

（ａ）本発明は、Ｔ１造影物質がコーティングされたナノ粒子支持体を含む磁気共鳴画像（ＭＲＩ）Ｔ１造影剤組成物を提供する。

（ｂ）本発明のＭＲＩ Ｔ１造影剤組成物は、一定な直径を有するナノ粒子支持体に、常磁性のＴ１造影剤物質を一定厚さ以下に改質することにより、Ｔ１造影剤物質の表面積−体積比（ｓｕｒｆａｃｅ−ｔｏ−ｖｏｌｕｍｅ ｒａｔｉｏ）が大いに増加し、優れたＴ１磁気スピン弛緩効果を有する。

（ｃ）本発明は、より正確且つ鮮明なＴ１陽造影（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ）画像を提供することにより、信頼度の高い画像診断に有用に利用できる。

図１は、それぞれ異なる厚さのＭｎ_３Ｏ_４がコーティングされたＳｉＯ_２＠Ｍｎ_３Ｏ_４ナノ粒子のＴ１磁気スピン弛緩効果と、既存造影剤のＴ１磁気スピン弛緩効果とを比較した結果を示したグラフである。 図２は、それぞれ異なる直径を有する支持体に、同じ条件で酸化鉄をコーティングして合成したナノ粒子のＴ１磁気スピン弛緩効果を比較した結果を示したグラフである。

以下、実施例を通じて本発明をさらに詳細に説明する。これら実施例は、本発明をより具体的に説明するためのものであって、本発明の範囲がこれら実施例に限定されないことは、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者にとって自明なことであろう。

実施例１：シリカナノ粒子支持体の合成
イゲパルＣＯ−５２０（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）を含むシクロヘキサン（Ｆｌｕｋａ、ＵＳＡ）溶液に水酸化アンモニウム（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）を添加して、逆ミセルを形成した後、シリカ前駆物質であるテトラエトキシシラン（Ｓｉｇｍａｌ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）を追加した。常温で２４時間反応させることにより、球状のシリカナノ粒子を合成した。このように形成されたシリカナノ粒子を過量のエタノールを添加した後、遠心分離して沈殿させて分離した。分離されたナノ粒子は、過量のアセトンに再分散させた後、遠心分離し、余分の反応物を除去して、最終的にナノ粒子を水に分散させた。

実施例２：２５ｎｍ大きさのシリカナノ粒子支持体（ＳｉＯ_２）の合成
イゲパルＣＯ−５２０（７．４５ｇ）を含むシクロヘキサン（６９．５ｇ）溶液に１５％水酸化アンモニウム（２．３１ｍＬ）水溶液を添加して、逆ミセルを形成した後、テトラエトキシシラン（０．２５ｍＬ）をシリカ前駆物質として追加した。常温で２４時間反応させることにより、球状のシリカナノ粒子を合成した。このような方法で合成したシリカナノ粒子は、２５ｎｍの大きさを有する。形成されたシリカナノ粒子は、過量のエタノールを添加した後、遠心分離して沈殿させて分離した。分離されたナノ粒子は、過量のアセトンに再分散させた後、遠心分離し、余分の反応物を除去した。最終的にナノ粒子を水に分散させた後、数回フィルター（ＵｌｔｒａＣｏｎｅ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、ＵＳＡ）して精製した。

実施例３：シリカナノ粒子支持体（ＳｉＯ_２）の大きさ調節
イゲパルＣＯ−５２０（７．４５ｇ）を含むシクロヘキサン（６９．５ｇ）溶液に水酸化アンモニウム（２．３１ｍＬ）水溶液を添加して、逆ミセルを形成した後、テトラエトキシシラン（０．２５ｍＬ）をシリカ前駆物質として追加した。この際、水酸化アンモニウム水溶液の濃度を調節することにより、それぞれ２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、４５ｎｍ大きさのシリカナノ粒子を合成した。形成されたシリカナノ粒子は、過量のエタノールを添加した後、遠心分離して沈殿させて分離した。分離されたナノ粒子は、過量のアセトンに再分散させた後、遠心分離し、余分の反応物を除去した。最終的にナノ粒子を水に分散させた後、数回フィルター（ＵｌｔｒａＣｏｎｅ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、ＵＳＡ）して精製した。

実施例４：デキストランナノ粒子支持体の合成
デキストラン（Ｐｈａｒｍａｃｏｓｍｏｓ、Ｄｅｎｍａｒｋ）水溶液に水酸化ナトリウム（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）とエピクロロヒドリン（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）を添加して、デキストランのヒドロキシ基をエポキシド基で置換した。エチレンジアミンを追加してデキストラン鎖を架橋（ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｉｎｇ）することにより、デキストランナノ粒子を合成した。このように合成されたデキストランナノ粒子は、過量のエタノールを添加した後、遠心分離して沈殿させて分離した。分離されたデキストランナノ粒子は、水に再分散させた後、ｄｉａｌｙｓｉｓフィルター（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｌａｂｓ．、ＵＳＡ）を通じて余分の反応物を除去した。

実施例５：デキストランナノ粒子支持体の大きさ調節
デキストラン（１．８ｇ）を含む水溶液（９ｍＬ）に水酸化ナトリウム（５Ｎ）とエピクロロヒドリン（６ｍＬ）を添加して、デキストランのヒドロキシ基をエポキシド基で置換した。エチレンジアミン（２６ｍＬ）をドロップ方式で追加してデキストラン鎖を架橋（ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｉｎｇ）することにより、デキストランナノ粒子を合成した。この際、エチレンジアミン速度を調節することにより、それぞれ３ｎｍ、５ｎｍ、７ｎｍ、１２ｎｍ大きさのデキストランナノ粒子を合成することができた。このように合成されたデキストランナノ粒子は、過量のエタノールを添加した後、遠心分離して沈殿させて分離した。分離されたデキストランナノ粒子は、水に再分散させた後、ｄｉａｌｙｓｉｓフィルター（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｌａｂｓ．、ＵＳＡ）を通じて余分の反応物を除去した。

実施例６：ナノ大きさのタンパク質支持体の準備
タンパク質は、その種類と分子量によって、特徴的な大きさと形態を有する。参考文献（Ｈ．Ｐ．Ｅｒｉｃｋｓｏｎ ｅｔ ａｌ．Ｂｉｏｌ．Ｐｒｏｃｅｄ．Ｏｎｌｉｎｅ ２００９、１１、３２．）によると、タンパク質の大きさは、分子量の１／３乗に比例し、具体的には、Ｒ＝０．０６６Ｍ^１／３の関係式を有する。支持体として使用される、分子量の異なる２種類のタンパク質（アプロチニン、リゾチーム）を準備した。アプロチニン（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）とリゾチーム（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）は、それぞれ６．７ｋＤａ、１４．３ｋＤａの分子量を有するタンパク質であって、それぞれ１．２ｎｍ、１．６３ｎｍの大きさを有する。

実施例７：シリカナノ粒子支持体にマンガン酸化物がコーティングされたナノ粒子の合成
上記で合成した球状のシリカナノ粒子の表面にマンガン酸化物をコーティングするために、下記の方法で行った。過量のジエチレングリコール（Ｄｕｋｓａｎ、Ｋｏｒｅａ）にシリカナノ粒子が分散されたコロイド水溶液とＭｎ（ＯＡｃ）_２（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）を前駆物質として添加して、９０℃で１２時間反応し、シリカナノ粒子支持体にマンガン酸化物がコーティングされた球状のナノ粒子を合成した。余分の反応物質を除去するために、合成されたナノ粒子に過量のアセトンを添加して遠心分離する過程を数回繰り返した後、水に分散させた。

実施例８：シリカナノ粒子支持体にマンガン酸化物がコーティングされたナノ粒子（ＳｉＯ_２＠Ｍｎ_３Ｏ_４）の水溶性多作用基リガンドを利用した表面改質
前記実施例７で合成したシリカナノ粒子支持体にマンガン酸化物がコーティングされたナノ粒子の水溶液上における安定度の増加のために、水溶性多作用基リガンドの一つであるデキストラン（ＰＫ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、Ｄｅｎｍａｒｋ）を利用して表面改質を進行した。デキストラン（２．２５ｇ）の含まれた蒸留水（１０ｍＬ）にナノ粒子（１０ｍｇ）を添加した後、７５℃で１２時間反応することにより、表面改質した。これは、ナノ粒子表面マンガン酸化物のマンガンとデキストランのヒドロキシ作用基間の金属−リガンド配位結合を通じてなされた。表面改質の完了されたナノ粒子は、数回フィルター（ＵｌｔｒａＣｏｎｅ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、ＵＳＡ）して、余分のデキストランを除去することにより精製した。

実施例９：ナノ粒子支持体に酸化鉄がコーティングされたナノ粒子の合成
上記合成したナノ粒子支持体（シリカ、デキストラン、タンパク質）の表面に酸化鉄をコーティングするために、下記の方法で実施した。ナノ粒子が分散されたコロイド水溶液にＦｅＣｌ_３ ６Ｈ_２Ｏ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）とＦｅＣｌ_２ ４Ｈ_２Ｏ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）を前駆物質として添加して攪拌した。その後、水酸化アンモニウムを追加して常温で１０分間反応し、ナノ粒子支持体に酸化鉄がコーティングされたナノ粒子を合成した。遠心分離を繰り返して、支持体にコーティングされなかった余分の酸化鉄ナノ粒子を除去し、余分の反応物質を除去するために、数回フィルター（ＵｌｔｒａＣｏｎｅ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、ＵＳＡ）して精製した。

実施例１０：ＳｉＯ_２＠Ｍｎ_３Ｏ_４ナノ粒子を対象に、Ｍｎ_３Ｏ_４コーティングの厚さによる磁気スピン弛緩効果を比較後、Ｍｎ_３Ｏ_４の表面積−体積比と磁気スピン弛緩効果との相関関係確認
組成は、ＳｉＯ_２＠Ｍｎ_３Ｏ_４と同一であるが、それぞれ異なる厚さのＭｎ_３Ｏ_４を有する球状のナノ物質を合成後、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）装備を利用し、Ｔ１磁気スピン弛緩効果（ｒ１）を測定した。Ｍｎ_３Ｏ_４の厚さによる効果を観察するために、他の実験条件は同一にした。具体的な実験方法は、下記の通りである。それぞれの試料を０．２５ｍＭ、０．１２５ｍＭ及び０．０６２５ｍＭ濃度（マンガン基準）で水に分散し、ＰＣＲチューブに入れて支持台に固定した後、支持台をＭＲＩ ｗｒｉｓｔ ｃｏｉｌ（Ｐｈｉｌｉｐｓ、Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）の中央に位置させた後、ＭＲＩ（１．５Ｔ、Ｐｈｉｌｉｐｓ、Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）を利用し、各試料のＴ１弛緩時間を測定した。その後、各試料の正確な濃度を計算するために、ＩＣＰ−ＡＥＳ分析を通じてマンガンイオンの量を定量した。これに基づいて、Ｔ１磁気スピン弛緩効果（ｒ１）を求めた。Ｔ１磁気スピン弛緩効果（ｒ１、ｍＭ^−１ｓ^−１）は、Ｔ１弛緩時間の逆数（ｓ^−１）をマンガンイオンの濃度（ｍＭ）に対してプロットした時の勾配で求めることができ、このように求めた値を図１に示した。ＳｉＯ_２＠Ｍｎ_３Ｏ_４ナノ粒子のｒ１値は、Ｍｎ_３Ｏ_４の厚さが薄くて、表面積−体積比率が高いほど大きく表れた。実際、最も薄い厚さである１ｎｍのＭｎ_３Ｏ_４がコーティングされた場合、最も厚い厚さである２０ｎｍのＭｎ_３Ｏ_４がコーティングされたナノ粒子と比較し、約４２８５％大きいＴ１磁気スピン弛緩効果を示した。また、１ｎｍのＭｎ_３Ｏ_４がコーティングされたナノ粒子の場合、既存の金属キレートベースの造影剤マグネビスト（Ｍａｇｎｅｖｉｓｔ）と比較し、約２２４％、Ｍｎ_３Ｏ_４ナノ粒子と比較し、約３４７％、ＭｎＯナノ粒子と比較し、２２３５％増加されたＴ１磁気スピン弛緩効果を示すことを確認した。

実施例１１：ナノ粒子支持体の直径と磁気スピン弛緩効果との相関関係確認
それぞれ異なる大きさを有するナノ粒子支持体に対し、同一な条件で酸化鉄をコーティングした後、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）装備を利用し、ナノ物質のＴ１磁気スピン弛緩効果（ｒ１）を測定した。本実験に使用されたナノ粒子支持体は、タンパク質（１．２ｎｍ、１．６３ｎｍ）、デキストラン（３．０２ｎｍ、４．７８ｎｍ、６．８３ｎｍ、１１．６ｎｍ）、シリカ（１９．２６ｎｍ、３３．２９ｎｍ、３８．８４ｎｍ、４４．８９ｎｍ）である。具体的な実験方法は、下記の通りである。それぞれの試料を０．２５ｍＭ、０．１２５ｍＭ及び０．０６２５ｍＭ濃度（鉄基準）で水に分散し、ＰＣＲチューブに入れて支持台に固定した後、支持台をＭＲＩ ｗｒｉｓｔ ｃｏｉｌ（Ｐｈｉｌｉｐｓ、Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）の中央に位置させた後、ＭＲＩ（１．５Ｔ、Ｐｈｉｌｉｐｓ、Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）を利用し、各試料のＴ１弛緩時間を測定した。測定されたＴ１と各試料の鉄濃度に基いてＴ１磁気スピン弛緩効果（ｒ１）を求めた。Ｔ１磁気スピン弛緩効果（ｒ１、ｍＭ^−１ｓ^−１）は、Ｔ１弛緩時間の逆数（ｓ^−１）をマンガンイオンの濃度（ｍＭ）に対してプロットした時の勾配で求めることができ、このように求めた値を図２に示した。ｒ１値は、ナノ粒子支持体の直径が２〜４０ｎｍである場合、全て大きく表れて、支持体の直径が１．２ｎｍ、１．６３ｎｍ、４４．８９ｎｍである場合は、著しく低く表れた。

以上、本発明の望ましい具現例を詳細に記述したが、当業界の通常の知識を有する者にとって、このような具体的な記述はただ望ましい具現例に過ぎなく、これに本発明の範囲が限定されないことは明らかである。従って、本発明の実質的な範囲は、添付の請求項とその等価物により定義されると言える。

Claims (25)

1. ナノ粒子支持体表面にコーティングされたＴ１造影物質を含み、前記Ｔ１造影物質コーティング層の厚さとナノ粒子支持体の直径の比が、１：１００〜１：２．５であり、前記ナノ粒子支持体の直径が、２〜４０ｎｍであることを特徴とする磁気共鳴画像（ＭＲＩ）Ｔ１造影剤組成物。
2. 前記Ｔ１造影物質コーティング層の厚さとナノ粒子支持体の直径の比が、１：６０〜１：３である請求項１に記載の組成物。
3. 前記Ｔ１造影物質コーティング層の厚さとナノ粒子支持体の直径の比が、１：３０〜１：３である請求項１に記載の組成物。
4. 前記ナノ粒子支持体の直径が、２〜３５ｎｍである請求項１に記載の組成物。
5. 前記ナノ粒子支持体の直径が、２〜２０ｎｍである請求項１に記載の組成物。
6. 前記ナノ粒子支持体の直径が、２〜１０ｎｍである請求項１に記載の組成物。
7. 前記ナノ粒子支持体が、非磁性物質である請求項１に記載の組成物。
8. 前記Ｔ１造影物質が、金属イオンＭ ^ｎ＋ （Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｕ又はランタン族金属であり、ｎは０＜ｎ≦１４である）、金属酸化物、金属錯化合物、金属化合物又はこれらの多成分混成構造体である請求項１に記載の組成物。
9. 前記Ｔ１造影物質が、金属酸化物Ｍ _ｘ Ｏ _ｙ （Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｕ又はランタン族金属（０＜ｘ≦１６、０＜ｙ≦８）である）である請求項８に記載の組成物。
10. 前記Ｔ１造影物質が、金属イオンＭ ^ｎ＋ （Ｍは、Ｍｎ、Ｆｅ又はＧｄであり、ｎは０＜ｎ≦１４である）、金属酸化物、金属錯化合物、金属化合物又はこれらの多成分混成構造体である請求項８に記載の組成物。
11. 前記金属酸化物が、Ｍ _ｘ Ｏ _ｙ （Ｍは、Ｍｎ、Ｆｅ又はＧｄ（０＜ｘ≦４、０＜ｙ≦４）である）である請求項８に記載の組成物。
12. 前記ナノ粒子支持体が、無機カルコゲンＭ _ｘ Ａ _ｙ （Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｌｕ、及びアクチニウム族元素からなる群から選択される１種以上の元素；Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅからなる群から選択される１種以上の元素（０＜ｘ≦１６、０＜ｙ≦８）である）ナノ粒子支持体である請求項１に記載の組成物。
13. 前記ナノ粒子支持体が、ＳｉＯ _２ ナノ粒子支持体である請求項１２に記載の組成物。
14. 前記ナノ粒子支持体が、有機重合体（ｏｒｇａｎｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒ）である請求項１に記載の組成物。
15. 前記有機重合体が、多糖類である請求項１４に記載の組成物。
16. 前記多糖類が、デキストランである請求項１５に記載の組成物。
17. 前記有機重合体が、タンパク質である請求項１４に記載の組成物。
18. 前記タンパク質が、アプロチニン、リゾチーム及びこれらの混合物からなる群から選択される請求項１７に記載の組成物。
19. 前記Ｔ１造影物質と前記ナノ粒子支持体が、イオン結合、静電気的結合、配位結合、疎水性結合、水素結合、共有結合、親水性結合又はファンデルワールス結合により付着される請求項１に記載の組成物。
20. （ａ）ナノ粒子支持体を製造する工程と、
    （ｂ）前記ナノ粒子支持体の表面にＴ１造影物質のコーティング層を形成する工程と、
    を含み、
    前記ナノ粒子支持体を製造する工程が、前記Ｔ１造影物質コーティング層の厚さとナノ粒子支持体の直径の比が、１：１００〜１：２．５であり、ナノ粒子支持体の直径が２〜４０ｎｍになるように調節しながら行うことを特徴とするＴ１造影剤のＴ１造影効果向上方法。
21. 前記ナノ粒子支持体を製造する工程が、ナノ粒子支持体の直径が２〜３５ｎｍになるように調節しながら行う請求項２０に記載の方法。
22. 前記ナノ粒子支持体を製造する工程が、ナノ粒子支持体の直径が２〜２０ｎｍになるように調節しながら行う請求項２０に記載の方法。
23. 前記ナノ粒子支持体を製造する工程が、ナノ粒子支持体の直径が２〜１０ｎｍになるように調節しながら行う請求項２０に記載の方法。
24. 前記Ｔ１造影物質コーティング層の厚さとナノ粒子支持体の直径の比が、１：６０〜１：３である請求項２０に記載の方法。
25. 前記Ｔ１造影物質コーティング層の厚さとナノ粒子支持体の直径の比が、１：３０〜１：３である請求項２０に記載の方法。