JP6773818B2 - 貴金属ナノ粒子の水性懸濁液を調製する方法 - Google Patents
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Description
本願は、2013年1月25日出願の米国仮出願第61/756,622号の利益を主張する。
図2は、本発明の例示的な実施形態に従ってPLAL法を使用して、貴金属のバルク標的を使用してバイオコンジュゲーションするためのPMNCを生成するレーザーベースシステムの概略図である。示されている通り、PLALシステム200は、レーザービーム202、レンズ204、ガイド機構206、バルク標的208、標的ホルダー210、懸濁液212、容器214、撹拌子216、作製されたPMNP218、光学窓220、Oリング封止222、移動ステージ224、入口226、出口228、伝導率調整システム230、伝導率モニタリングデバイス232、伝導率モニタリングデバイス234、制御装置236、それぞれの伝導率モニタリングデバイス232および234からのフィードバックデータ238および240、PMNC容器244における収集および保存の前の懸濁液212の領域としてのコロイド懸濁液242を含む。
a)アルカリ金属(すなわち、周期表の1族元素)、例えばNaおよびK、
b)アルカリ土類金属(すなわち、周期表の2族元素)、例えばMgおよびCa、
c)プニクトゲン(すなわち、周期表の15族元素)、例えばNおよびP、
d)カルコゲン(すなわち、周期表の16族元素)、例えばOおよびS、
e)ハロゲン(すなわち、周期表の17族元素)、例えばCI、BrおよびI。
図7は、ナノ粒子の調製から、本発明の例示的な実施形態に係る化学的方法によるナノ粒子の合成に基づくバイオコンジュゲーションまでのプロセスを示す流れ図である。本明細書では、化学的方法は、化学合成されたナノコロイドの精製(PCSNC)法を指す。
バイオコンジュゲーションは、PMNPのコロイド懸濁液を、様々な化学官能基を含有する標的分子または生体分子と一緒に利用することによって実施され、その官能基の適切な特徴は、金ナノ粒子の表面に対する高親和性である。このような官能基の例として、チオール、アミンおよびホスフィンが挙げられる。PMNPを含有する溶液および標的分子を混合し、標的分子がPMNPと結合するのに十分長い時間、適切な環境に静置する。反応プロセスは、例えば米国特許出願公開第2012/0225021号に記載の、動的光散乱によって測定される、PMNPへの標的分子の結合が生じるときの粒径変化に従ってモニタすることができる。例えば、以下に説明する通り、室温に少なくとも24時間置くことによって、特定の分子が、AuNPの表面上にコンジュゲートされるのに十分長い時間を設けることができる。本発明の効果の少なくとも1つは、PMNPの表面が一部官能化されると、バイオコンジュゲーションプロセス中のコロイドが安定性になることに見出された。バイオコンジュゲーションの有用な一例は、以下PEG化と呼ばれるチオール化PEGとのコンジュゲーションである。PMNP、特にAuNPの形成、ならびにナノ粒子の表面修飾および/または官能化に関するいくつかの態様は、共同所有の米国特許出願公開第2012/0225021号(‘021)に開示されている。‘021に説明されている通り、金ナノ粒子の表面官能化に使用される分子の中でも、ポリエチレングリコール(PEG)、またはより具体的にはチオール化ポリエチレングリコール(SH−PEG)は、広く使用されている、より重要な化学種の1つである。本明細書の他所で説明されている通り、多くの他のリガンドを使用して、一般にアプタマーに連結したチオール官能基における結合を介して、アプタマーを含む本発明のコロイド金調製物を官能化することができる。PEGは、−CH2−CH2−O−の繰返し単位からなる直鎖ポリマーである。分子量に応じて、同じ分子構造が、ポリ(エチレンオキシド)またはポリオキシエチレンとも呼ばれる。このポリマーは、多くの有機溶媒および水への可溶性が非常に高い。PEG鎖は、AuNPの表面上にコンジュゲートした後、エントロピーを最大限にするために、コイルに折り畳まれ、または対応する分子量のタンパク質よりもはるかに大きい直径を有する、マッシュルームのような立体配置に屈曲する傾向が高い。PEGによる金ナノ粒子の表面修飾は、しばしば「PEG化(PEGlation)」と呼ばれ、本明細書および特許請求の範囲では、金ナノ粒子へのPEGの結合は、PEG化と呼ばれる。AuNP表面上のPEGの層は、相互作用する金ナノ粒子間に立体障害をもたらすことによって、水性環境における金ナノ粒子を安定にする一助になり得るので、ペグ化金ナノ粒子は、高い塩濃度で、はるかにより安定である。さらに、PEGのエチレングリコール官能基は、水分子と十分に相互作用することが知られており、したがって、PEG分子が金ナノ粒子の表面上にコンジュゲートする場合、PEG鎖間の空間は、水分子を引き付けて、金ナノ粒子の周囲に水分子の親水性層を作り出すことができる。これにより、「粘性」が低い不活性な親水性表面が得られ、それによって、ペグ化金ナノ粒子が、それらの対象となる標的化部位に到達する前に、強化された透過および保持機構に基づく受動的標的化、または標的化部分を活用し、それらの所期の機能を果たす能動的標的化を介して、全身血液循環からヒト細網内皮系(RES)によって認識され、排除されるのが防止される。またPEG鎖は、本発明に従って調製されたペグ化AuNPに、他の標的化機能またはシグナル伝達機能を付加するための反応性部位を提供する。これらの反応性部位は、検出機能およびシグナル伝達機能のための蛍光マーカーに結合するために使用することができる。現在、PEG化は、金ナノ粒子の安定性および可溶性を強化し、循環時間を延長し、非特異的結合を最小限に抑え、対象となる部位への特異的標的化を改善するための非常に有効な手段になっているので、本発明に従って調製されたAuNPのSH−PEGへのコンジュゲーションを、PMNPの表面修飾の一例として、以下に開示する。
本発明は、以下の実施例の1つまたは複数に関し得る。
を含み、
25μS/cm以下の電気伝導率を有する、コロイド懸濁液。
前記液体の前記電気伝導率を所望の範囲内に調整する工程と、
ナノ粒子を容器内に準備する工程と、
前記ナノ粒子を、調整した前記液体と容器内で合わせて、少なくとも0.01nMのナノ粒子濃度を有するコロイド溶液を形成する工程と
を含む、コロイド溶液を生成する方法。
調整した前記液体を、内部に標的を入れた容器に移す工程と、
標的にレーザー光パルスを照射して、ナノ粒子を形成する工程と
を含む、実施例11の方法。
前記電気伝導率が前記所望の範囲未満である場合には、電解質溶液を前記液体に添加する工程と、
前記電気伝導率が前記所望の範囲を超える場合には、水または高度に希釈された電解質を前記液体に添加する工程と
を含む、実施例11の方法。
前記貴金属ナノ粒子を液体と合わせて、コロイド懸濁液を形成する工程と、
前記コロイド懸濁液を精製して、コロイド溶液の総イオン濃度を低減する工程と、
前記コロイド懸濁液の電気伝導率をモニタする工程と、
必要に応じて、前記コロイド懸濁液の前記電気伝導率を、所望の範囲内に調整する工程と
を含む、コロイド懸濁液を生成する方法。
前記コロイド懸濁液を遠心分離処理する工程と、
遠心分離処理された前記コロイド懸濁液の上清を除去して、電解質イオンの総量を低減する工程と、
高度に希釈された電解質溶液を、遠心分離処理された前記コロイド懸濁液の沈殿物に添加する工程と、
遠心分離処理されたコロイド前記懸濁液の沈殿物を、高度に希釈された電解質溶液と混合する工程と
を含む、実施例31の方法。
前記電気伝導率が所望の範囲未満である場合には、電解質溶液を前記液体に添加する工程と、
前記電気伝導率が前記所望の範囲を超える場合には、高度に希釈された電解質溶液または水を前記液体に添加する工程と
を含む、実施例31の方法。
前記供給源から前記液体を受け取り、前記液体の電気伝導率を調整するように構成された、電気伝導率調整システムと、
入口で前記電気伝導率調整システムから前記電気伝導率が調整された前記液体を受け取るように構成され、出口でコロイド懸濁液を生成するように構成された容器と、
入口に近接して前記容器内に置かれた電気伝導率モニタリングデバイスと
を含む装置であって、
前記電気伝導率調整システムが、前記電気伝導率モニタリングデバイスに応答して、前記液体の前記電気伝導率を所望の範囲内に維持するように構成されている、装置。
前記容器が、ナノ粒子を受け取るように構成されており、前記ナノ粒子が、前記液体と合わさるとコロイド懸濁液を形成する、実施例41の装置。
標的に向けられたレーザー光パルスを生じるように構成されたレーザーシステムと
をさらに含む装置であって、
前記レーザー光パルスが、標的に当たるとナノ粒子を生成し、前記ナノ粒子が、前記液体と合わさるとコロイド懸濁液を形成する、実施例41の装置。
前記液体の供給源と、前記電気伝導率調整システムの間に設置された、追加の電気伝導率モニタリングデバイスを含み、
前記追加の電気伝導率モニタリングデバイスにさらに応答する、実施例41の装置。
前記貴金属ワイヤに向けられたレーザー光パルスを生じるように構成されたレーザーシステムと
をさらに含むシステムであって、
前記貴金属ワイヤのヘッドが、前記レーザー光パルスの焦点体積内に維持され、
前記レーザー光パルスが、前記貴金属ワイヤに当たるとナノ粒子を生成し、前記ナノ粒子が、前記液体と合わさるとコロイド懸濁液を形成する、実施例41のシステム。
Claims (8)
- 電解質を含む懸濁液中、0.01nMを超える粒子のモル濃度を有する貴金属ナノ粒子を含む
コロイド懸濁液であって、
前記貴金属ナノ粒子が、単一のピークを有する1〜1000nmの範囲のサイズ分布を有し、
前記懸濁液が、少なくとも1つの添加された既定の電解質以外に、ナノ粒子間の立体反発の原因となる該ナノ粒子の分散剤、安定剤、及び界面活性剤のいずれも含まず、
前記添加された既定の電解質が、周期表の1族のアルカリ金属及び周期表の2族のアルカリ土類金属からなる群から選択された少なくとも1種の元素から形成されるカチオンを含み、
前記懸濁液の電気伝導率は、前記既定の電解質の添加によって安定化されており、
前記既定の電解質の添加量は、前記コロイド懸濁液が、初期において2.0μS/cmを超え、且つ25μS/cm以下の範囲の初期電気伝導率を有するように選択され、
前記コロイド懸濁液の前記電気伝導率の経年による増大が1週間に1.5μS/cm未満であり、
前記コロイド懸濁液が保存容器に封入されており、
前記コロイド懸濁液と接触している前記保存容器の材料が、
ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、修飾ポリエチレンテレフタレートグリコールから構成される群の中から選択されたポリマーまたはプラスチックである、
コロイド懸濁液。 - 前記コロイド懸濁液の前記初期電気伝導率が、2.0μS/cmを超え、且つ15μS/cm未満である、請求項1に記載のコロイド懸濁液。
- 前記貴金属が、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、および前記貴金属の少なくとも1つを含む合金からなる群から選択される、請求項1に記載のコロイド懸濁液。
- 前記貴金属ナノ粒子が、10〜100nmの範囲の粒径を有する、請求項1に記載のコロイド懸濁液。
- 前記電解質が、水および少なくとも1種の塩を含む、請求項1に記載のコロイド懸濁液。
- 前記貴金属ナノ粒子の濃度が、0.1nMを超える、請求項1に記載のコロイド懸濁液。
- 前記貴金属が、周期表の11族元素である、請求項1に記載のコロイド懸濁液。
- 液体パルスレーザーアブレーション(PLAL)法を用いて請求項1に記載のコロイド懸濁液を生産する方法であって、
高い繰返し率のレーザーパルスを用いて液体中に前記貴金属ナノ粒子を作製する工程
を含む、
方法。
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