KR20200106984A

KR20200106984A - 은 나노플레이트 조성물 및 방법

Info

Publication number: KR20200106984A
Application number: KR1020207025520A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 제이. 올덴버그; 마틴 지. 미란다; 데이비드 에스. 세바; 토드 제이. 하리스
Original assignee: 나노콤포식스, 인크.; 시에나 바이오파마슈티컬즈, 인크.
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2020-09-15
Also published as: US20140105982A1; WO2014058904A1; CN104822412A; RU2015112182A; AU2013329450B2; JP6325552B2; US20160075851A1; BR112015008063A2; US11583553B2; IL238112B; EP2906286A4; AU2020204436B2; IL296593A; IL296593B2; AU2017219126B2; CA2887687A1; JP2020020044A; PL2906286T3; AU2017219126A1; AU2018241065A1

Abstract

본 발명의 일 실시예는 나노플레이트, 은 나노플레이트 또는 은 혈소판 나노입자와 같은 높은 광학 밀도의 나노입자 용액을 제조하는 방법, 상기 방법으로 제조된 상기 용액 및 기질과 관련된다. 상기 방법은 농축 전, 동안, 및/또는 후에 상기 나노입자를 안정화하는 안정제(예를 들어, 결합되거나 그렇지 않으면 상기 나노입자 표면과 연결된 화학적 또는 생물학적 물질)의 첨가를 포함하고, 그렇게 함으로써 안정한 높은 광학 밀도의 은 나노플레이트 용액을 생산한다. 상기 방법은 또한 상기 용액 내에서 은 나노플레이트 농도를 증가하는 것, 즉 상기 용액의 광학 밀도를 증가시키는 것을 포함할 수 있다.

Description

은 나노플레이트 조성물 및 방법 {SILVER NANOPLATE COMPOSITIONS AND METHODS}

본 출원은 2012년 10월 11일에 출원된 미국 가출원 제61/795,149에 기초하여 우선권 주장을 하고, 그것의 전체 개시는 본 출원에 참조로 포함된다.

여기에 기재된 발명은 시에나 랩스, 인크. (Sienna Labs, Inc.) 및 나노콤포식스의 공동연구계약에 의해 만들어졌다.

본 발명은 높은 광학밀도의 은 혈소판 나노입자 (예를 들어, 나노플레이트) 용액을 제조하는 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 나노입자, 용액 및 기질에 관한 것이다.

나노구, 나노막대, 나노선, 나노큐브, 나노플레이트 및 다른 모양을 포함하는 나노입자는 다양한 재료로부터 합성될 수 있다. 일 실시예에서, 혈소판 나노입자는 나노플레이트이다. 금 및 은을 포함하는 금속으로부터 제조된 나노입자는 이러한 나노물질에 의해 지지되는 국부적인 표면 플라즈몬 공명에 의한 전자기파 스펙트럼을 통해 빛과 반응하도록 조정될 수 있는 특유의 광학 성질을 갖는다. 은 나노입자의 특유의 광학 성질의 장점을 이용하는 기술은 진단, 광자, 의학, 및 오브스큐런트(obscurant)의 기술을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 다른 기술 중에서 광열의 종양 제거, 제모, 여드름 치료, 상처 치료, 및 항균제 응용을 포함하는 이러한 기술의 일부는 높은 광학 밀도를 가진 나노입자의 용액을 사용할 수 있다. 은 혈소판 나노입자 또는 나노프리즘으로도 알려진, 은 나노플레이트는 그들의 조정 가능한 스펙트럼 피크 및 극도로 높은 광학 효율성에 의해 나노입자 광학 성질을 이용하는 기술에서 특히 관심의 대상이다. 광변환 (Jin et al. 2001; Jin et al. 2003), pH-조절된 광변환 (Xue 2007), 열 성장 (Hao et al. 2004; Hao 2002; He 2008; Metraux 2005), 주형 성장 (templated growth) (Hao et al. 2004; Hao 2002), 및 시드-매개된 성장 (Aherne 2008; Chen; Carroll 2003; Chen; Carroll 2002, 2004; Chen et al. 2002; He 2008; Le Guevel 2009; Xiong et al. 2007)을 통해 은 나노플레이트를 제조하는 방법이 개발된 반면, 이러한 방법들은 상응하게 낮은 가시성 및 근적외선 광학 밀도를 가진 상대적으로 희석된 용액을 생성한다.

많은 은 나노플레이트 응용에서, 상기 은 나노플레이트의 더욱 농축된 용액은 유용하고 특히 이로울 수 있다. 일부 경우에, 은 나노플레이트의 제조된 용액이 전에 개발된 방법에 의해 더 높은 입자 밀도를 생산하도록 농축될 때, 상기 나노입자의 모양은 변성되어, 광학 밀도 같은 광학 성질의 변화를 야기할 수 있다. 많은 경우에, 이러한 변화는 상기 나노입자의 광학 성질의 바람직하지 않은 저하를 야기한다. 따라서, 본 발명의 몇몇의 실시예는 상기 은 나노플레이트의 광학 성질의 저하를 줄이는 반면 증가된 광학 밀도를 갖는 더 높은 농도의 은 나노플레이트 용액을 제조하는 방법을 제공한다. 다양한 실시예에서, 본 발명의 방법은 상기 입자 농도가 증가할 때 제조된 은 나노플레이트의 모양 및 광학 성질을 부분적으로, 본질적으로, 또는 완전히 보존하는, 희석된 은 나노플레이트 용액으로부터 높은 광학 밀도의 은 나노플레이트 용액을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 다양한 실시예들은 높은 광학 밀도의 은 나노플레이트 용액을 제조하는 방법뿐만 아니라, 이러한 방법에 의해 제조된 나노입자 및 용액을 제공한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 안정제를 이용해 상기 나노입자 표면에 결합되거나 연결된 하나 이상의 원래의 구성 성분 (예를 들어, 화학 또는 생물학적 물질들)을 대체하는 것을 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 안정제는 원래의 구성요소를 대체하지 않는 것이 아니라 보충하거나 변형시킨다. 상기 안정제는 안정적인, 높은 광학 밀도의 은 나노플레이트 용액의 생산을 허용하는, 농축 전, 동안, 및/또는 후에 나노플레이트를 안정화하는 생물학적 또는 화학적 물질일 수 있다. 일 실시예에서, 또한, 상기 방법은 상기 용액 내에서 은 나노플레이트의 농도를 증가시켜 상기 용액의 광학 밀도를 증가시키는 방법을 포함한다. 몇몇의 실시예에서, 상기 높은 광학 밀도의 용액의 안정성 (예를 들어, 모양, 크기, 광학 성질, 피크 반응, 플라즈모닉 성질, 등과 같은 상기 용액의 상기 나노입자의 특성)은 상기 공정 동안 영향을 받지 않거나 주로 영향을 받지 않는다. 본 발명의 몇몇의 실시예는 안정제(예를 들어, 표면 결합 분자, 화학적 물질, 및/또는 생물학적 물질)로 안정화된 높은 광학 밀도의 은 나노플레이트 용액을 포함한다. 일 실시예에서, 본 발명은 표면에 물리적으로 흡수되거나, 특정한 반응을 통해 표면에 분자적으로 결합하거나, 또는 각각의 나노입자를 캡슐화한 화학적 또는 생물학적 물질로 표면이 기능적으로 된 은 나노플레이트 용액을 포함한다.

일 실시예에서, 높은 광학 밀도의 은 나노플레이트 용액은 기질과 결합된다. 일 실시예에서, 용액의 상기 나노플레이트 부분은 나노플레이트-기질 합성물을 생성하기 위해 기질과 결합한다. 높은 광학 밀도의 은 나노플레이트 용액은 기질의 표면적의 많은 부분이 나노플레이트로 코팅된 나노플레이트 합성물을 생산하기 위해 기질에 노출될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 기질은 섬유, 옷감, 그물망, 붕대, 양말, 포장지, 몇 벌의 옷, 스폰지, 높은 공극율의 기질, 1 마이크론 이상의 가장자리 길이를 가진 입자, 구슬, 털, 피부, 종이, 흡수력 있는 중합체, 폼(foam), 나무, 코르크, 슬라이드, 거친 표면, 생체에 적합한 기질, 필터, 및/또는 의료용 임플란트를 포함한다.

몇몇의 실시예에서, 안정적인 은 나노플레이트 용액의 광학 밀도를 증가하는 방법은 (i) 플레이트 모양 및 0.1-10 cm^-1사이의 피크 광학 밀도를 가진 복수의 은 나노플레이트를 포함하는 용액을 제공하는 것; (ii) 상기 용액에 안정제를 첨가하는 것; (iii) 상기 용액에 버퍼를 첨가하는 것; 및 (iv) 농축된 용액을 형성하기 위해 상기 버퍼가 포함된 용액을 농축하는 것을 포함하고, 상기 농축된 용액은 플레이트 모양을 가진 복수의 은 플레이트를 포함하고, 10 cm^-1 이상의 피크 광학 밀도를 갖는다.

몇몇의 실시예에서, 안정적인, 높은 광학 밀도의 은 나노플레이트 용액을 제조하는 방법은 다음을 포함한다: (i) 은 나노플레이트 용액에 안정제를 첨가하는 것, (ii) 상기 은 나노플레이트 용액에 버퍼 (예를 들어, 수용성 염을 함유하는 버퍼)를 첨가하는 것, (iii) 상기 안정제가 은 나노플레이트의 표면 위에서 상기 버퍼의 수용성 염과 반응할 정도로 충분한 시간 동안 상기 안정제를 상기 버퍼 및 상기 은 나노플레이트와 혼합하는 것, 및 (iv) 상기 용액을 10 cm^-1이상의 피크 광학 밀도로 농축시키는 것 (예를 들어, 50-1500 cm^-1).

상기 안정제는 시트르산나트륨, 수용성 중합체 (폴리스티렌 소듐 설포네이트 및/또는 설포네이트로 유도된 탄화수소 중합체), 폴리 비닐을 기본으로 한 중합체 (폴리비닐 알코올 (PVA) 및/또는 폴리비닐피놀리돈 (PVP)), 폴리에틸렌 글리콜, 폴리아크릴산, 또는 덱스트란 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 수용성 염은 황산염, 탄산염, 크롬산염, 붕산염, 인산염, 및 아황산염, 아세트산염, 및 질산염 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 안정제 및 하나 이상의 수용성 염을 포함하는 버퍼의 조합은 상기 나노플레이트 제제에 안정성을 제공하는데, 상기 염의 구성 성분 중 하나는 상기 안정제를 교차 결합시키고 상기 은 나노플레이트의 코팅의 안정성을 증가시키기 위해 상기 안정제와 반응할 수 있다. 일 실시예에서 초기의 은 나노플레이트 용액은 하나 이상의 안정제 및 은 소스(예를 들어, 은 염, 은 시드와 같은)를 포함하는 용액으로부터 제조될 수 있고, 화학적 물질, 생물학적 물질, 혼합, 전자파 방사선, 및/또는 열은 상기 은 소스를 감소시키기 위해 사용된다 (예를 들어, 광변환, pH 조절된 광변환, 열성장, 주형 성장 (template growth), 및/또는 시드 매개된 성장).

다양한 실시예에서, 은 나노플레이트 용액을 농축하는 방법은 10 cm^-1 이하의 피크 광학 밀도 (예를 들어, 0.1-9.9 cm^-1, 1-9 cm^-1, 3-7 cm^-1, 1-5 cm^-1, 및/또는 5-10 cm^- ¹)를 갖는 복수의 은 나노플레이트를 포함하는 용액을 제공하는 단계, 안정제를 상기 용액에 첨가하는 단계, 수용성 염을 함유하는 버퍼를 상기 용액에 첨가하는 단계, 및 상기 용액을 10 cm^-1 이상의 피크 광학 밀도 (예를 들어, 80-150 cm^-1, 900 cm^-1-1100 cm^-1, 100 cm^-1, 1000 cm^-1 또는 그 이상)로 농축하는 단계를 포함한다. 다양한 실시예에서, 상기 피크 광학 밀도는 10%, 50%, 100%, 200%, 500%, 1,000%, 10,000% 또는 그 이상으로 증가, 및/또는 1:1.5, 1:2, 1:5, 1:10 또는 그 이상의 비율로 증가, 및/또는 1, 1.5, 2, 5, 10, 25, 50, 100, 1000 또는 그 이상의 배로 증가한다.

다양한 실시예에서, 상기 은 나노플레이트는 1.5 내지 50 사이의 종횡비 (예를 들어, 1.5-10, 25-50)를 갖는다. 일 실시예에서, 상기 은 나노플레이트는 10 nm 내지 300 nm 사이의 가장자리 길이 (예를 들어, 50-250, 65-100 nm)를 포함한다. 다양한 실시예에서, 상기 안정제는 시트르산 나트륨, 또는 폴리스틸렌 소듐 설포네이트 및 설포네이트로 유도된 탄화수소 중합체로 구성된 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 수용성 중합체를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 수용성 염은 황산염, 탄산염, 크롬산염, 붕산염, 인산염, 및 아황산염, 아세트산염, 및 질산염 중 하나 이상을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 안정제는 폴리비닐 피롤리돈, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리아크릴산, 및 덱스트란으로 구성된 그룹에서 적어도 하나를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 안정제는 티올을 함유하는 분자를 포함한다. 상기 티올을 함유하는 분자는 디히드로리포산 또는 이의 유도체를 포함할 수 있다. 상기 방법은 선택적으로 상기 농축된 나노플레이트를 분리하는 단계 및 상기 분리된 농축 나노플레이트를 캡슐화하는 단계(예를 들어, 실리카 또는 다른 물질을 이용하여)를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 상기 캡슐화된 나노플레이트를 10 cm^-1 이상의 (예를 들어, 100 cm^-1, 1000 cm^-1 또는 그 이상) 광학 밀도로 농축시키는 단계를 포함한다. 상기 안정제는 상기 은 나노플레이트 형성 전에 첨가된다. 일 실시예에서, 상기 나노플레이트는 접선의 플로우 여과(tangential flow filtration)로 농축된다. 일 실시예에서, 상기 은 농도는 1.0 mg/mL 이상(예를 들어, 1-1000, 10-300 mg/mL)이다.

다양한 실시예에서, 금속 산화물이 코팅된 은 나노플레이트를 생산하는 방법은 제공된다. 상기 방법은 500 내지 1500 nm 사이의 피크 흡수 스펙트럼 (예를 들어, 600-1400, 800-1200 nm) 및 10 cm^-1 이상의 광학 밀도를 (예를 들어, 100 cm^-1, 1000 cm^-1 또는 그 이상) 갖는 은 나노플레이트 용액을 제공하는 단계, 및 이 용액을 상기 은 나노플레이트의 외부 표면 위에 금속 산화물 코팅을 형성할 만큼 충분한 양으로 금속 산화물 또는 금속 산화물 전구체 용액과 접촉시키는 단계를 포함한다. 어떤 실시예에서 상기 은 나노플레이트는 상기 금속 산화물 전구체와 접촉 전에 예를 들어, 상기 안정화 중합체를 상기 은 나노플레이트의 외부 표면 위에 배치함으로써 안정화 중합체 (예를 들어, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리비닐 알코올, 또는 그 결합)와 결합된다. 다양한 실시예에서, 상기 금속 산화물은 실리카이거나 실리카를 포함한다.

다양한 실시예에서, 은 나노플레이트 용액을 생산하는 방법은 환원제, 안정제, 수용성 중합체 및 은 염을 포함하는 용액을 제공하는 단계, 상기 용액으로부터 복수의 은 시드를 형성하는 단계, 은 나노플레이트 용액을 형성하기 위해 상기 용액에서 복수의 은 시드를 복수의 은 나노플레이트로 성장시키는 단계, 안정제를 상기 은 나노플레이트 용액에 첨가하는 단계, 수용성 염을 포함하는 버퍼를 상기 은 나노플레이트 용액에 첨가하는 단계, 및 상기 은 나노플레이트 용액을 10 cm^-1 이상의 피크 광학 밀도로 (예를 들어, 100 cm^-1, 1000 cm^-1 또는 그 이상) 농축시키는 단계를 포함한다.

다양한 실시예에서, 조성물은 폴리 비닐 중합체를 포함하는 은 나노플레이트 용액을 포함하거나 필수적 구성으로 한다. 일부 실시예에서, 상기 폴리 비닐 중합체는 폴리비닐 피롤리돈 또는 폴리비닐 알코올을 포함한다. 몇몇의 실시예에서, 상기 조성물 (예를 들어, 용액)은 수용성 염과 같은 염을 (예를 들어, 황산염, 탄산염, 크롬산염, 붕산염, 인산염, 및 아황산염, 아세트산염, 및 질산염) 하나 이상 포함한다.

다양한 실시예에서, 상기 폴리 비닐 중합체는 상기 염과 결합되고, 상기 폴리 비닐 중합체는 상기 은 나노플레이트의 적어도 한 부분을 코팅하고, 및/또는 상기 폴리 비닐 중합체는 상기 은 나노플레이트의 외부 표면에 배치된다. 일 실시예에서, 상기 용액은 상기 용액에 존재하는 금속이 아닌 코팅 물질에 부착되는데 효과적인 농도의 은 나노플레이트를 포함한다. 상기 용액은 농축되도록 제형화 될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 용액 또는 상기 은 나노플레이트의 광학 밀도는 10 cm^-1(예를 들어, 100 cm^-1, 1000 cm^-1 또는 그 이상)이다. 상기 용액은 0.1 mM 이상의 농도로 (예를 들어, 0.1 mM 내지 10 mM) 염을 (예를 들어, 황산염, 탄산염, 크롬산염, 붕산염, 인산염, 및 아황산염, 아세트산염, 및 질산염) 함유할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 용액은 7 이상(예를 들어, 8-13)의 pH를 갖는다. 일부 일 실시예에서, 상기 은 나노플레이트의 흡수 스펙트럼은 500 내지 1500 nm 사이의 피크 파장을 (예를 들어, 600-1400, 550-1100, 810-830, 1000-1100 nm) 포함한다. 일 실시예에서, 상기 용액은 중탄산염을 포함한다. 상기 은 나노플레이트는 실리카로 코팅될 수 있다. 상기 은 나노플레이트는 10 nm 내지 500 nm 사이의 (예를 들어, 50-300, 100-150 nm) 가장자리 길이를 가질 수 있다.

다양한 실시예에서, 조성물은 폴리 비닐 중합체를 포함하는 쉘 물질에 결합된 은 나노플레이트 용액을 포함하거나 필수적 구성으로 한다. 일 실시예에서, 상기 은 나노플레이트는 본질적으로 상기 폴리 비닐 중합체로 코팅된다. 다양한 실시예에서, 상기 조성물은 금속 산화물을 포함하고, 상기 금속 산화물은 실리카를 포함하고, 상기 폴리 비닐 중합체는 폴리비닐 알코올 또는 폴리비닐피롤리돈을 포함하고, 상기 은 나노플레이트는 폴리비닐 알코올 및 실리카에 결합되고, 및/또는 상기 은 나노플레이트는 폴리비닐피롤리돈 및 실리카 또는 이의 조합에 결합된다. 일 실시예에서, 상기 조성물은 아민 일부분 및 머캅토 일부분으로부터 선택된 일부분을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 일부분은 상기 실리카에 결합된다. 일 실시예에서, 상기 조성물은 알루미늄을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 용액의 광학 밀도는 10 cm^-1이상 (예를 들어, 100 cm^-1 - 1100 cm^-1, 또는 그 이상)이다. 일 실시예에서, 상기 은 나노플레이트의 광학 밀도는 10 cm^-1이상(예를 들어, 100 cm^-1, 1000 cm^-1, 11-5000 cm^-1 또는 그 이상)이다. 일부 실시예에서, 상기 용액은 0.1 mM 이상의 농도 (예를 들어, 0.5 mM 내지 2 mM, 0.1 mM 내지 10 mM)의 수용성 염 (예를 들어, 황산염, 탄산염, 크롬산염, 붕산염, 인산염, 및 아황산염, 아세트산염, 및 질산염)을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 pH는 7 이상 (예를 들어, 8, 9, 10, 11, 12, 13)이다. 일 실시예에서, 상기 은 나노플레이트는 500 내지 1500 nm 사이의 피크 파장 (예를 들어, 700-1300, 810-830, 1000-1100 nm)을 포함한다.

다양한 실시예에서, 조성물은 폴리 비닐 중합체를 포함하는 쉘 물질로 적어도 부분적으로 코팅된 은 나노플레이트를 포함하고, 상기 쉘 물질의 평균 두께는 1 nm 내지 50 nm 사이 (예를 들어, 5, 15, 40 nm)이다. 일 실시예에서, 상기 은 나노플레이트는 10 nm 내지 500 nm 사이의 적어도 하나의 가장자리 길이(예를 들어, 25, 100, 250, 300 nm)를 갖는다.

다양한 실시예에서, 키트는 10 cm^-1이상의 광학 밀도(예를 들어, 100 cm^-1, 1000 cm^-1 또는 그 이상)를 가진 나노플레이트, 나노플레이트를 금속 산화물의 쉘로 코팅하는데 적합한 용액, 및 이들의 사용에 대한 설명을 포함하는 하나 이상의 용기를 포함하거나 필수적 구성으로 한다. 일 실시예에서, 상기 나노플레이트는 폴리 비닐 중합체를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 폴리 비닐 중합체는 상기 수용성 염 (예를 들어, 황산염, 탄산염, 크롬산염, 붕산염, 인산염, 및 아황산염, 아세트산염, 및 질산염)과 반응한다 (예를 들어, 교차결합하거나 연결된다).

다양한 실시예에서, 용액은 실리카 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅되고, 10 cm^-1이상의 피크 광학 밀도(예를 들어, 11-5000 cm^-1, 90-1100 cm^-1 또는 그 이상)를 포함하는 은 나노플레이트를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 실리카 코팅은 2 내지 100 nm 사이(예를 들어, 10-70, 30-90, 40-60 nm)의 쉘 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 상기 용액은 0.1 mM 이상의 농도(예를 들어, 0.1 mM 내지 10 mM)의 수용성 염(예를 들어, 황산염, 탄산염, 크롬산염, 붕산염, 인산염, 및 아황산염, 아세트산염, 및 질산염)을 포함한다. 일 실시예로, 상기 용액은 7 이상의 pH(예를 들어, 9, 12, 13)를 갖는다. 일 실시예로, 상기 은 나노플레이트는 500 nm 내지 1500 nm 사이의 피크 파장(예를 들어, 800-1400 nm)을 포함하는 피크 흡수 스펙트럼을 갖는다. 일 실시예에서, 상기 실리카 코팅은 상기 은 나노플레이트의 외부 표면에 배치된다. 일 실시예에서, 상기 코팅은 아민 일부분 또는 머캅토 일부분을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 코팅은 알루미늄을 더 포함한다. 일 실시예에서, 상기 코팅은 중탄산염을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 코팅은 폴리비닐피롤리돈을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 은 나노플레이트는 1 nm 내지 50 nm 사이의 두께(예를 들어, 10-40, 15-25, 5-30)를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 은 나노플레이트는 10 nm 내지 500 nm 사이의 적어도 하나의 가장자리 길이(예를 들어, 20-400, 50-250, 300-450)를 포함한다.

일부 실시예에서, 매우 높은 광학 밀도를 가진 은 나노플레이트 용액을 생산하는 방법은 (i) 농도 안정화 화학적 물질을 은 나노플레이트 용액 또는 전구체 시약에 첨가하는 단계, 및 (ii) 상기 용액의 광학 밀도를 증가시키기 위해 은 나노플레이트의 농도를 증가하는 단계를 포함한다.

다양한 실시예에서, 상기 은 나노플레이트는 1.5 내지 25 사이의 종횡비(예를 들어, 1.5-10, 1.5-5, 10-30, 25-50)를 갖는다; 및/또는 상기 나노플레이트는 약 10 nm 내지 250 nm 사이의 가장자리 길이(예를 들어, 25-180, 50-150 nm)를 갖는다; 및/또는 상기 나노플레이트는 단면도에서 삼각형이다; 및/또는 상기 나노플레이트는 단면도에서 원이다. 일 실시예에서, 상기 나노플레이트 단면도의 둘레는 4 내지 8 사이의 가장자리(예를 들어, 5, 6, 7)를 갖는다. 다양한 실시예에서, 상기 은 나노플레이트 용액은 광변환 방법, pH-조절된 광변환 방법, 열성장 방법, 시드 매개된 성장 방법, 및/또는 모양 안정화 물질 또는 물질들 및 은 소스를 포함하는 용액 중 하나 이상을 이용하여 형성된다. 다양한 실시예에서, 화학적 또는 생물학적 물질, 및/또는 전자파 방사선, 및/또는 열, 또는 이들의 조합은 상기 은 소스를 감소시키기 위해 사용된다. 일 실시예에서, 상기 은 나노플레이트 용액은 환원제, 모양 안정제, 빛 소스, 열 소스, 및 은 소스의 임의의 조합으로부터 형성된다.

일 실시예에서, 산, 염기, 또는 버퍼 (또한 "버퍼용 물질"로 일컫는)는 상기 용액의 pH를 변화시키기 위해 첨가된다. 다양한 실시예에서, 상기 농도 안정화 화학적 물질은 상기 은 나노플레이트의 형성 전, 동안, 및/또는 후에 첨가된다. 일 실시예에서, 상기 농도 안정화 화학적 물질은 모양 안정제로써 작용한다. 일 실시예에서, 상기 농도 안정화 화학적 물질은 환원제로써 작용한다. 일 실시예에서, 상기 농도 안정화 화학적 물질은 상기 용액의 pH를 변화시키는 물질로써 작용한다.

일 실시예에서, 상기 농도 안정화 화학적 물질은 수용성 중합체이다. 다양한 실시예에서, 상기 중합체는 폴리설포네이트 유도체, 소듐 폴리스틸렌 설포네이트, 비닐 중합체 유도체, 및 폴리비닐 알코올 (PVA) 중 하나 이상이다. 다양한 실시예에서, 상기 PVA는 약 80,000 달톤 이하, 약 80,000 달톤 내지 120,000 달톤 사이, 및/또는 약 120,000 달톤 이상의 분자량을 갖는다. 일 실시예에서, 상기 중합체는 폴리비닐피롤리돈(PVP)이다. 다양한 실시예에서, 상기 PVP는 약 20,000 달톤, 이하, 약 20,000 달톤 이상, 약 20,000 달톤 내지 60,000 달톤 사이, 및/또는 약 60,000 달톤 이상의 분자량을 갖는다. 일 실시예에서, 상기 중합체는 에틸렌 산화물 유도체이다.

일 실시예에서, 상기 중합체는 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)이다. 다양한 실시예에서, 상기 PEG는 약 5,000 달톤 이하, 약 5,000 달톤 내지 10000 달톤 사이, 및/또는 약 10000 달톤 이상의 분자량을 갖는다. 일 실시예에서, 상기 PEG는 하나의 작용기를 함유한다. 일 실시예에서, 상기 PEG는 두 개의 작용기를 함유한다. 일부 실시예에 따르면, 상기 작용기 또는 작용기들은 다음 중 하나 이상으로 구성된다: 아민, 티올, 아크릴산염, 알카인, 말레이미드, 실란, 아지드, 히드록실, 지방, 이황화물, 형광성 분자, 및/또는 비오틴, 또는 이들의 조합. 일 실시예에서, 상기 작용기 또는 작용기들은 아민, 티올, 아크릴산염, 알카인, 말레이미드, 실란, 아지드, 히드록실, 지방, 이황화물, 형광성 분자, 및/또는 비오틴 중 하나 이상일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 농도 안정제는 탄수화물 유도체이다. 다양한 실시예에서, 상기 중합체는 단당류, 이당류, 올리고당류, 다당류, 및/또는 덱스트란이다. 다양한 실시예에서, 상기 덱스트란은 약 200 달톤 (예를 들어, 500, 1000, 1500 달톤) 이하, 약 2000 달톤 내지 5000 달톤 사이 (예를 들어, 3000, 4000 달톤), 및/또는 약 5000 달톤 이상 (예를 들어, 6000, 8000, 10000 달톤 또는 그 이상)의 분자량을 갖는다.

다양한 실시예에서, 상기 농도 안정화 화학적 물질은 페놀, 단합체 페놀, 이합체 페놀, 삼량체 페놀, 폴리페놀, 타닌산 중 하나 이상의 물질이고, 아라비아 검, 생물학적 분자, 단백질, 소 혈청 알부민, 스트렙타비딘, 비오틴, 펩티드, 올리고뉴클레오티드, 천연 올리고뉴클레오티드, 합성 올리고뉴클레오티드, 금속 또는 준금속 산화물, 및/또는 이산화규소 쉘이다. 일 실시예에서, 이산화규소 쉘은 약 1 nm 이하 내지 약 100 nm 의 두께 범위 (예를 들어, 2-90, 5-25, 30-70)를 갖는다. 일 실시예에서, 안정화 물질의 조합이 사용된다.

다양한 실시예에서, 상기 용매는 물, 알코올, 에탄올, 이소프로필 알코올, t-부탄올, 물 및 알코올의 혼합물 중 하나 이상일 수 있다.

일 실시예에서, 은 나노플레이트의 농도는 접선의 플로우 여과 (tangential flow filtration)를 이용해 증가된다. 일 실시예에서, 상기 접선의 플로우 여과는 접선의 플로우 필터 멤브레인을 이용하여 수행된다. 일 실시예에서, 상기 접선의 플로우 멤브레인은 셀룰로즈 에스테르 또는 셀룰로즈 에스테르의 혼합물로부터 제조된다.

다양한 실시예에서, 상기 접선의 플로우 멤브레인은 폴리에테르설폰 및/또는 폴리설폰 중 하나 이상으로부터 제조된다. 다양한 실시예에서, 상기 접선의 플로우 멤브레인은 약 10 kD 이하 (예를 들어, 1, 5, 5 kD), 약 10 kD 내지 500 kD 사이 (예를 들어, 50, 250, 400 kD), 약 500 kD 이상 (예를 들어, 750, 1000, 5000 kD 또는 그 이상), 약 0.05 μm 이하(예를 들어, 0.01, 0.03 μm), 약 0.05 μm 내지 0.5 μm 사이 (예를 들어, 0.1, 0.25, 0.4 μm), 및/또는 약 0.5 μm 이상의 (예를 들어, 1.0, 2, 5, 10, 100 μm) 분자량 컷오프를 갖는다.

다양한 실시예에서, 상기 은 나노플레이트 용액은 약 10 cm^-1 이상, 약 50 cm^-1 이상, 약 75 cm^-1 이상, 약 100 cm^-1 이상, 및/또는 약 500 cm^-1 이상 (예를 들어, 100-1000, 100-2000 cm^-1)의 광학 밀도를 갖는 용액을 생산하기 위해 농축된다.

일 실시예에서, 상기 농축된 용액의 용매는 접선의 플로우 여과를 이용해서 교환된다. 일 실시예에서, 상기 농축된 용액은 접선의 플로우 여과를 이용하여 잔여의 화학물질을 제거하도록 가공된다.

다양한 실시예에서, 은 나노입자를 포함하는 나노입자 용액은 100 cm^-1 이상의 (예를 들어, 200, 500, 700, 1500 cm^-1, 또는 그 이상) 광학 밀도를 갖는 중합체로 코팅된다. 일 실시예에서, 상기 은 나노플레이트의 용액은 기질과 같이 배양된다. 일 실시예에서, 상기 기질은 상기 은 나노플레이트 용액에서 제거되고 건조된다.

본 발명의 일 실시예는 표적 조직 부분의 열 모듈화를 수행하는데 적합한 은 나노 플레이트 같은 플라즈모닉 나노입자 용액을 제조하는 방법을 제공한다. 표적 조직의 열 모듈화는 상기 플라즈모닉 나노입자의 효과적인 양을 표적 조직 부분의 영역에 위치시키는 조건하에 복수의 플라즈모닉 나노입자를 포함하는 조성물이 대상에게 투여되고, 상기 표적 조직 부분의 열 모듈화를 야기할 충분한 양으로 들뜬 표면 플라즈몬 공명으로부터 전달된 에너지에 상기 표적 조직 지역을 노출시킬 때 달성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 여기에 기재된 물질들은 조직의 표적화된 절제 또는 비절제 가열을 수행하는데 유용하다. 예를 들어, 일 실시예에서, 이를 필요로 하는 포유류 대상을 치료하기 위해 (i) 상기 대상의 피부 표면에 상기 은 나노플레이트를 포함하는 플라즈모닉 나노입자의 조성물을 국소적으로 투여하는 단계; (ii) 상기 피부 표면에서 진피 조직의 성분으로 상기 플라즈모닉 입자를 재분배하는 침투 수단을 제공하는 단계; 및 (iii) 빛으로 상기 피부 표면의 조사를 야기시키는 단계를 포함하는, 조직의 절제 또는 비절제 가열을 수행하는 방법이 제공된다.

몇몇의 실시예에서, 본 발명은 적절한 투여 방법 및 빛에 기초한 에너지 소스에 의한 여기(excitation)가 사용될 때 피부 및 피하 조직, 또는 다른 접근 가능한 조직 공간의 비침습성 또는 최소한으로 침습하는 치료를 나노입자의 이용으로 성취할 수 있는 조성물을 포함한다. 짧은 펄스 폭의 레이저 여기를 갖는 (예를 들어, 0.1ms 내지 1s의 펄스 폭) 은 나노플레이트와 같은 플라즈모닉 나노입자 용액의 광학 밀도의 이용은 입자를 국소 시키는 몇몇의 세포 층 이내의 구조로, 예를 들어, 여드름 치료 및 구멍 크기 축소를 위한 털피지샘 단위, 피부 리서페이싱(resurfacing) 및 작은 윤곽의 상처 리모델링을 위해 표적화된 상피 및 진피 층, 및 영구적인 제모를 위한 모공으로, 절제 또는 비절제성 열을 선택적으로 표적하는 급격한, 일시적인 열 경사를 발생시킬 수 있다. 상기 치료는 제모, 털 성장 및 리서페이싱, 및 피부 회춘 또는 재포장, 여드름 제거 또는 감소, 주름 감소, 구멍 축소, 셀룰라이트 및 다른 진피 지방 퇴적물의 절제, 사마귀 및 곰팡이 제거, 비대성의 상처, 위축성의 상처, 및 켈로이드를 포함하는 상처의 줄어듦 또는 제거, (포트 와인 얼룩과 같은) 비정상적인 색소 침착, 문신 제거, 및/또는 (예를 들어 결(texture), 색깔, 색조, 탄성, 보습에서) 피부 불일치를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 다른 치료 또는 예방 방법은 다한증, 무한증, 프레이 증후군 (미각성 발한), 호너 증후군, 및 로스 증후군, 액티니시 케라토시스 (actinici keratosis), 모낭각화증, 피부염, 백반증, 비강진, 건선, 편평태선, 습진, 탈모, 악성 또는 비악성의 피부 종양을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.

본 발명의 추가의 목적, 특징, 및 이점은 본 발명의 실례가 되는 실시예를 보여주는 동봉된 도면과 함께 포함된 다음의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이고, 다음의 기재된 것은 상기 도면의 설명이다. 상기 도면은 예이고, 실시예를 제한하기 위해 사용되지 않아야 한다. 게다가, 기재된 특징을 갖는 실시예의 설명은 부가적인 특징을 가지는 다른 실시예 또는 상기 기재된 특징의 다른 조합을 포함하는 다른 실시예를 배제할 의도가 없다. 더욱이, (하나의 도면에서와 같은) 일 실시예의 특징은 다른 실시예의 설명 (및 도면)을 겸비할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광변환 방법을 이용해 제조된 은 나노플레이트 용액의 광학 스펙트럼을 보여준다. 제조된 것처럼, 일 실시예에서, 이들 은 나노플레이트는 1 cm^-1 이하(예를 들어, 대략적으로 0.8 cm^- ¹)의 피크 광학 밀도를 갖는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시드된 성장 방법을 이용해 제조된 은 나노플레이트 용액의 광학 스펙트럼을 보여준다. 제조된 것처럼, 이들 은 나노플레이트는 3 cm^-1 이하의 피크 광학 밀도를 갖는다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광변환 방법을 이용해 제조된 은 나노플레이트 용액의 투과 전자현미경 이미지이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 시드된 성장 방법을 이용해 제조된 은 나노플레이트 용액의 투과 전자현미경 이미지이다.
도 4는 접선의 플로우 농축 전 및 접선의 플로우 농축 후 본 발명의 일 실시예에 따른 안정제 및 수용성 염을 첨가하지 않은 은 나노플레이트의 광학 스펙트럼들이다.
도 5는 접선의 플로우 농축 전 및 접선의 플로우 농축 후 본 발명의 일 실시예에 따른 안정제 및 수용성 염을 첨가하지 않은 은 나노플레이트의 정규화 된(normalized) 광학 스펙트럼들이다.
도 6은 농축 전 및 농축 후 폴리비닐 알코올 및 수용성 염과 혼합된 은 나노플레이트의 일 실시예에 따른 광학 스펙트럼들이다.
도 7은 농축 전 및 농축 후 폴리비닐 알코올 및 수용성 염과 혼합된 은 나노플레이트의 일 실시예에 따른 정규화된 광학 스펙트럼들이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 기재된 방법을 이용해 가공된 높은 광학 밀도의 나노플레이트 용액의 광학 소멸 스펙트럼들을 보여준다.
도 9는 상기 은 나노플레이트를 제조하고, 안정제를 첨가하고, 상기 나노플레이트를 농축하고 선택적으로 실리카로 코팅하는 것에 의해 은 나노플레이트의 일 실시예를 생산하는 단계를 보여준다.

본 발명의 몇몇의 실시예는 표적 조직 부분의 열 모듈화를 수행하는데 적합한 은 나노플레이트를 포함하는 플라즈모닉 나노입자의 용액을 제조하는 방법을 포함한다. 일 실시예에서, 표적 조직의 열 모듈화는 복수의 플라즈모닉 나노입자를 포함하는 조성물이 상기 플라즈모닉 나노입자의 효과적인 양으로 표적 조직 부분의 영역에 위치하는 조건하에서 대상에게 투여될 때 성취될 수 있다. 상기 표적 조직 부분은 여기 표면 플라즈몬 공명 소스로부터 전달된 에너지에 노출된다. 상기 에너지는 상기 표적 조직 부분의 영역의 열 모듈화를 야기하는데 효과적인 양으로 전달된다.

여기에서 흡광도의 동의어로써 사용되는, 광학 밀도 (O.D.)는 물질의 입사 광 대 상기 물질을 통과한 투과광 대수 비율로 정의된다 (O.D.= -log₁₀(I₁/I₀), I₁은 투과광의 강도이고 I₀은 입사 광의 강도이다). 용액에서, 상기 광학 밀도는 상기 액체 샘플을 통한 경로 길이의 함수이고 cm^-1의 단위로 표현된다. 일부 예시에서, 광학 밀도는 상기 cm^-1 단위 없이 표현된다- 1 cm의 표준적인 경로 길이가 사용되는 예에서처럼. 은 나노플레이트를 제조하는 일부 전통적인 방법들에서, 어떠한 부가적인 방법 없이 합성된 용액의 은 나노플레이트의 최대 광학 밀도는 일반적으로 10 cm^-1 이하(예를 들어, 0.1 - 9.9 cm^-1, 1-9 cm^-1, 3-7 cm^-1, 1-5 cm^-1, 및/또는 5-10 cm^-1)이다. 그러나, 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 은 나노플레이트는 증가한 광학 밀도를 가지고 생산될 수 있다. 일반적으로, 은 나노플레이트를 포함하는 플라즈모닉 입자를 함유하는 용액의 광학 밀도는 10 cm^-1 이상(예를 들어, 11-5000 cm^-1, 15-2000 cm^-1, 20-1000 cm^-1, 80-150 cm^-1, 90-110 cm^- ¹, 900-1100 cm^-1, 100 cm^-1, 1000 cm^-1 또는 그 이상)인 광학 밀도에서 가장 효과적이고 약학적 또는 화장료 담체로 제형화되고 입자 모양 및/또는 성질의 변화 없이 수 일간, 수 달간, 수 주간, 또는 수 년간 안정하다. 일 실시예에서, 은 나노플레이트를 포함하는 플라즈모닉 입자를 함유하는 용액의 광학 밀도는 10 cm^-1 이상(예를 들어, 11-5000 cm^-1, 15-2000 cm^-1, 20-1000 cm^-1, 80-150 cm^-1, 90-110 cm^- ¹, 900-1100 cm^-1, 100 cm^-1, 1000 cm^-1 또는 그 이상)이고 약학적 또는 화장료 담체로 제형화되고 입자 모양 및/또는 성질의 변화 없이 수 일간, 수 달간, 수 주간, 또는 수 년간 안정하다. 일 실시예에서, 상기 플라즈모닉 나노입자가 상기 피부의 구성 성분의 선택적인 열 모듈화에 효과적인 양으로 존재하도록 상기 담체 및 조성물은 포유류 대상의 피부에 국소적인 투여에 적합하다.

일부 실시예에서, 상기 나노입자 제제는 스폰지 도포용 도구, 천 도포용 도구, 손 또는 장갑 낀 손을 통한 직접적인 접촉, 스프레이, 에어로졸, 진공 감압, 고압의 공기 흐름, 또는 고압의 액체 흐름, 롤러, 솔, 평면의 표면, 세미-평면 (semi-planar) 표면, 왁스, 초음파 및 다른 음파 작용, 기계적인 진동, (당기기, 마사지를 포함하는) 모간 조작, 물리적인 힘, 열 조작, 및/또는 다른 요법을 통한 적용을 위해 제형화된다. 일부 실시예에서, 나노입자 제형화 요법은 단독, 조합으로, 연속적으로 또는 1-24 번 또는 그 이상으로 반복하여 수행된다. 다른 실시예에서, 상기 플라즈모닉 나노입자는 선택적으로 상기 피부의 제1의 구성 성분에 국한될 수 있고, 물리적인 마사지 또는 압력, 초음파, 또는 열은 상기 제1의 구성 성분의 나노입자의 선택적인 국소를 증가시킨다. 게다가, 상기 나노입자는 상기 제1의 구성 성분이 아닌 상기 피부의 구성 성분로부터 선택적으로 제거될 수 있고, 이러한 제거는 아세톤, 알코올, 물, 공기, 상기 피부의 박리, 화학적인 박리, 왁싱, 또는 상기 플라즈믹 화합물의 감소로 성취될 수 있다. 더욱이, 일부 실시예에서 상기 나노입자는 상기 담체에서 나노입자의 용해도를 증가시키는 코팅 층을 갖고 및/또는 표적이 아닌 부분에서 "점착성(stickiness)" 및 축적을 감소시킨다. 일 실시예에서, 상기 나노입자의 외부 표면의 적어도 한 부분은 예를 들어 중합체, 극성의 단량체, 비극성 단량체, 생물학상의 화합물, 금속 (예를 들어, 금속의 얇은 필름, 금속의 합성물, 금속 산화물 또는 금속염), 유전체, 또는 반도체의 층을 포함하도록, 변경된다. 일 실시예에서, 상기 외부 표면 변경은 극성, 비극성, 대전된, 이온성, 염기성, 산성, 반응성, 소수성, 친수성, 아고니스틱 및/또는 안티아고니스틱이다. 일 실시예에서, 플라즈모닉 나노입자 용액 내의 적어도 하나의 나노입자의 적어도 하나의 치수는 50-100 nm 이하이고 (예를 들어, 1, 5, 10, 25, 40, 60, 75, 90 nm), 상기 나노입자 표면은 상기 치수 또는 입자를 50-100 nm 또는 그 이상으로 (예를 들어, 75, 80, 110, 140, 200, 800 nm) 증가시키기 위해 10-100 nm 또는 그 이상의 두께의 (예를 들어, 20, 50, 75, 150, 200, 500 nm) 매트릭스로 (예를 들어 실리카) 코팅될 수 있다. 이 증가된 치수 크기는 목표 부위로 (예를 들어, 모공, 구멍, 피부, 등) 모든 나노입자의 전달을 증가시킬 수 있고 목표가 아닌 부위로의 (예를 들어 진피) 전달을 제한시킬 수 있다.

다양한 실시예에서, 여기에 기재된 물질은 조직의 표적화된 절제 또는 비절제 가열을 수행하는데 유용하다. 예를 들어, 일 실시예에서, 이를 필요로 하는 포유류 대상을 치료하기 위해 (i) 상기 대상의 피부 표면에 은 나노플레이트를 포함하는 플라즈모닉 나노입자의 조성물을 국소적으로 투여하는 단계; (ii) 상기 피부 표면에서 진피 조직의 요소로 상기 플라즈모닉 입자를 재분배하는 침투 수단을 제공하는 단계; 및 (iii) 빛으로 상기 피부 표면의 조사를 유발하는 단계를 포함하는 조직의 표적화된 절제 또는 비절제 가열을 수행하는 방법이 제공된다. 부가적 또는 추가적인 실시예에서, 상기 빛 소스가 수은, 제논, 듀테륨, 또는 금속-할라이드, 인광, 백열광, 루미네선스(luminescence), 빛 발산 다이오드, 또는 햇빛의 야기를 포함하는, 방법이 제공된다. 더 부가적 또는 추가적인 실시예에서, 상기 침투 수단이 높은 진동수의 초음파, 낮은 진동수의 초음파, 마사지, 이온도입법, 고압 공기 흐름, 고압 액체 흐름, 진공, 분별된 광열분해 또는 피부 찰상법으로 예비처치, 또는 이들의 조합을 포함하는 방법이 제공된다. 더욱 부가적인 실시예에서, 상기 조사가 약 200 nm 내지 약 10,000 nm 사이의 빛의 파장 (예를 들어, 300-9000, 700-1300, 800-1200, 800-1300, 900-1100, 550-1100, 810-830, 1000-1100 nm), 약 1 내지 약 100 joules/cm²의 플루엔스 (fluence) (예를 들어, 5-20, 40-70, 10-90), 약 1 펨토초 내지 약 1초의 펄스 폭, 및 약 1 Hz 내지 약 1 THz의 반복 진동수를 (예를 들어, 1-10, 10-100, 100-1000, 1000-10000, 10000-100000 Hz 또는 그 이상) 갖는 빛을 포함하는 방법이 제공된다.

여기에 기재된 주제의 일 실시예의 목적은 적절한 투여 방법 및 빛에 기초한 에너지 소스에 의한 여기(excitation)가 사용될 때 피부 및 피하 조직, 또는 다른 접근 가능한 조직 공간의 비침습성 또는 최소한으로 침습하는 치료를 나노입자의 이용으로 성취할 수 있는 조성물을 제공하는 것이다. 짧은 펄스 폭의 레이저 여기를 가진 (예를 들어, 0.1ms 내지 1s의 펄스 폭) 은 나노플레이트와 같은 플라즈모닉 나노입자 광학 밀도 용액의 이용은, 입자가 국부된 일부 세포 층 이내의 구조로, 예를 들어, 여드름 치료 및 구멍 크기 축소를 위한 털피지샘 단위, 피부 리서페이싱 및 작은 윤곽의 상처 리모델링을 위해 표적화 된 상피 및 진피 층, 및 영구적인 제모를 위한 모낭으로, 절제 또는 비절제 열을 선택적으로 표적하는 급격한, 일시적인 열 경사를 발생시킬 수 있다. 상기 치료는 제모, 털 성장 및 리서페이싱, 및 피부 회춘 또는 재포장, 여드름 제거 또는 감소, 주름 감소, 구멍 축소, 셀룰라이트 및 다른 진피 지방 퇴적물의 절제, 사마귀 및 곰팡이 제거, 비대성의 상처, 위축성의 상처, 및 켈로이드를 포함하는 상처의 줄어듦 또는 제거, (포트 와인 얼룩과 같은) 비정상적인 색소 침착, 문신 제거, 및/또는 (예를 들어 결(texture), 색깔, 색조, 탄성, 보습에서) 피부 불일치를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 다른 치료 또는 예방 방법은 다한증, 무한증, 프레이 증후군 (미각성 발한), 호너 증후군, 로스 증후군, 액티니시 케라토시스 (actinici keratosis), 모낭각화증, 피부염, 백반증, 비강진, 건선, 편평태선, 습진, 탈모, 악성 또는 비악성의 피부 종양을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.

은 나노플레이트의 물리적인 설명

일 실시예에서, 나노플레이트, 예를 들어 은 나노플레이트, 는 세 개의 주요 축에 따른 길이로 특징된다: 상기 주요 축 중 두개의 축의 길이는 적어도 가장 짧은 주요 축의 축 길이의 적어도 두 배 이상이고, 상기 가장 짧은 주요 축의 길이는 약 500 nm 이하(예를 들어, 450, 400, 350, 300, 250, 100, 150, 50, 30, 20, 10 nm)이다. 상기 나노플레이트의 "가장자리 길이(edge length)"는 상기 두 개의 더 긴 주요 축의 길이의 평균으로 정의된다. 상기 나노플레이트의 "두께"는 가장 짧은 주요 축으로 정의된다.

상기 가장자리 길이 대 상기 두께의 비율은 "종횡비"로 기재된다. 다양한 실시예에서 상기 은 나노플레이트의 평균 종횡비는 1.5, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 20, 30, 또는 50 및 그 안의 어떤 범위보다 크다. 일 실시예에서 상기 은 나노플레이트의 평균 종횡비는 1.5 내지 25, 2 내지 25, 1.5 내지 50, 2 내지 50, 3 내지 25, 및/또는 3 내지 50 사이이다.

다양한 실시예에서 나노플레이트는 500 nm, 250 nm, 200 nm, 150 nm, 100 nm, 80 nm, 60 nm 또는 50 nm 이하인 가장자리 길이를 갖는다. 일 실시예에서 상기 나노플레이트는 5 nm, 10 nm, 20 nm, 30 nm, 50 nm 또는 100 nm 이상인 가장자리 길이를 갖는다. 다양한 실시예에서 상기 가장자리 길이는 30 nm 내지 100 nm, 20 nm 내지 150 nm, 10 nm 내지 200 nm, 10 nm 내지 300 nm이다. 다양한 실시예에서, 상기 나노플레이트는 500 nm, 300 nm, 200 nm, 100 nm, 80 nm, 60 nm, 50 nm, 40 nm, 30 nm, 20 nm, 및/또는 10 nm 이하 및 그 안의 어떠한 범위인 두께를 갖는다. 다양한 실시예에서 상기 나노플레이트 두께는 5 nm 내지 20 nm, 5 nm 내지 30 nm, 10 nm 내지 30 nm, 10 nm 내지 50 nm, 10 nm 내지 100 nm이다.

은 나노플레이트의 다양한 실시예는 원의, 삼각의, 또는 다양한 개별의 가장자리를 갖는 모양을 포함하는 (그러나 이에 제한되지 않는) 여러 가지의 다른 단면 형상을 갖는다. 제한되지 않는 실시예에서, 상기 나노플레이트는 원, 타원, 정사각형, 직사각형, 막대기, 별, 튜브, 피라미드, 프리즘, 삼각형, 가지의 모양일 수 있고 또는 평면의 표면으로 구성될 수 있다. 다양한 실시예에서 상기 나노플레이트는 20, 15, 10, 8, 6, 5, 또는 4 가장자리 이하, 및/또는 20 내지 1 사이의 임의의 개수를 갖는다. 다양한 실시예에서, 상기 나노플레이트는 1 내지 20, 15, 10, 8, 6, 5, 4, 또는 3 사이의 가장자리를 가질 수 있다. 일 실시예에서 상기 나노플레이트는 2, 3, 4, 또는 5 가장자리 이상을 갖는다. 일부 실시예에서 상기 은 나노플레이트는 날카로운 모서리를 가지고, 다른 실시예에서 상기 모서리는 둥글다. 은 나노플레이트의 일부 실시예에서, 같은 샘플 내에서도 여러 가지의 다른 단면 형성이 있다. 은 나노플레이트 용액의 다른 실시예에서 용액의 입자 수의 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 또는 90% 이상은 구, 정육면체, 불규칙적인 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 모양을 갖는 다른 입자를 가진 은 나노플레이트이다. 다양한 실시예에서, 은 나노플레이트 용액은 구, 정육면체, 및/또는 불규칙적인 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 용액 내에서 다양한 모양을 갖는 다른 입자를 갖는 은 나노플레이트의 비율을 갖는다. 다양한 실시예에서, 은 나노플레이트 용액은 용액의 입자 수의 5% 내지 100%, 10% 내지 50%, 50% 내지 100%, 30% 내지 60%, 60% 내지 100%, 40% 내지 70%, 70% 내지 100%, 50% 내지 80%, 80% 내지 100%, 60% 내지 90%, 및/또는 90% 내지 100%를 갖고 구, 정육면체, 및/또는 불규칙적인 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 용액 내에서 다양한 모양을 갖는 다른 입자를 가진 은 나노플레이트이다. 일부 실시예에서, 방법은 농축 방법을 받는 동안 상기 은 나노플레이트 모양의 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 98% 또는 그 이상을 유지하면서 광학 밀도의 증가를 용이하게 하기 위해 은 나노플레이트의 안정성을 증가시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 방법은 농축 공정을 받는 동안 상기 은 나노플레이트 모양을 다른 (예를 들어, 구의, 정사면체의, 및/또는 불규칙한) 모양으로 은 나노플레이트의 50%, 40%, 30%, 25%, 20%, 10%, 5%, 3%, 2%, 1% 이하로 변화시키면서 광학 밀도의 증가를 용이하게 하기 위해 은 나노플레이트의 안정성을 증가시킬 수 있다. 다양한 실시예에서 상기 나노플레이트는 하나의, 두 개의, 또는 그 이상의 편평한 측면을 가질 수 있다. 다른 실시예에서 상기 나노플레이트는 피라미드 모양이다.

은 나노플레이트는 다른 플라즈모닉 나노입자 모양 및 조성물에 비해 뚜렷한 이점을 갖는다. 예를 들어, 은 나노플레이트는 더 낮은 생산 비용 가능성 때문에 (적은 반응 폐기물 및 더 낮은 재료 비용) 금 나노쉘 및 금 나노막대를 포함하는 플라즈모닉 나노입자 모양 및 조성물에 비해 이점을 갖는다. 더욱이, 무작위로 용액에서 위치되고 비극성화된 빛으로 조사될 때 금속의 질량 당 광학 밀도는 (O.D.) 금 나노막대 보다 은 나노플레이트에서 더 높은데, 이는 나노플레이트의 평면의 표면은 입사광의 양극으로 공명을 일으키기 때문이다. 게다가, 나노쉘에 비해 빛의 더 큰 부분이 나노플레이트 구조로 흩어지기보다는 흡수되기 때문에 금속의 같은 질량에 대해 은 나노플레이트의 흡광도는 금속 나노쉘의 흡광도보다 높다. 많은 응용에서, 비용 및 흡광도에서의 이러한 이점은 나노플레이트가 높은 농도 및 오랜 기간동안 안정화된다면 실현될 수 있고, 그것이 본 발명의 일 실시예의 주제이다.

은 나노플레이트 제조

현대의 나노입자 합성 기술은 진단, 오브스큐런트(obscurant), 및 치료 적용을 포함하는 넓은 범위의 적용을 위한 특유의 광학 성질을 갖는 재료의 개발을 가능하게 했다. 광변환, pH 조절된 광변환, 열성장, 및/또는 시드 매개된 성장 방법을 포함하는 현재의 전통적인 방법에 의해 제조된, 은 나노플레이트는 일반적으로 0.1 내지 10 cm^-1 범위(예를 들어, 0.1-9.9 cm^-1, 1-9 cm^-1, 3-7 cm^-1, 1-5 cm^-1, 및/또는 5-10 cm^- ¹)의 광학 밀도를 갖는다. 많은 기술은 더 높은 광학 밀도의 은 나노플레이트 용액을 추구한다. 본 발명의 몇몇의 실시예는 은 나노플레이트를 농축하고 더 높은 광학 밀도의 은 나노플레이트 용액을 생산하는 새롭고 자명하지 않은 방법을 기재한다. 예를 들어, 다양한 실시예에서, 방법은 은 나노플레이트 용액의 광학 밀도를 10 cm^-1, 20 cm^-1, 30 cm^-1, 50 cm^-1, 80 cm^-1, 100 cm^-1, 150 cm^-1, 200 cm^-1, 300 cm^-1, 400 cm^-1, 500 cm^-1, 600 cm^-1, 700 cm^-1, 800 cm^-1, 900 cm^-1, 및/또는 1000 cm^-1, 또는 그 이상으로 증가시킬 수 있다.

은 나노플레이트는 광변환 (Jin et al. 2001; Jin et al. 2003), pH 조절된 광변환 (Xue 2007), 열성장 (Hao et al. 2004; Hao 2002; He 2008; Metraux 2005), 주형 성장 (template growth) (Hao et al. 2004; Hao 2002), 시드 매개된 성장 (Aherne 2008; Chen; Carroll 2003; Chen; Carroll 2002, 2004; Chen et al. 2002; He 2008; Le Guevel 2009; Xiong et al. 2007), 참조로 여기에 포함된 모든 문헌, 또는 대안적인 방법들을 사용하여 제조될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 대안적인 방법은 상기 나노플레이트가 하나 이상의 안정제 및 은 소스를 포함하는 용액으로부터 형성된 방법, 화학적 물질, 생물학적 물질, 혼합, 전자기파 조사, 및/또는 열이 상기 은 소스를 줄이기 위해 사용된 방법을 포함한다.

광변환 방법의 일 실시예를 이용하여 제조된 은 나노플레이트의 광학 스펙트럼은 도 1에서 보여진다. 상기 광학 스펙트럼(100)의 피크 파장은 0.74 cm^-1의 광학 밀도를 가진 775 nm의 파장에 있다. 시드 매개된 성장 방법의 일 실시예를 이용하여 제조된 은 나노플레이트의 광학 스펙트럼은 도 2에서 보여진다. 상기 광학 스펙트럼(200)의 피크 파장은 2.58 cm^-1의 광학 밀도를 가진 930 nm의 파장에 있다. 광변환 방법을 이용하여 제조된 은 나노플레이트의 투과 전자현미경 이미지는 도 3a에서 보여진다. 시드 매개된 성장 방법을 이용하여 제조된 은 나노플레이트의 투과 전자현미경 이미지는 도 3b에서 보여진다.

일 실시예에서, 제조된 나노플레이트가 접선의 플로우 여과를 이용해서 농축될 때, 상기 나노플레이트 중 많은 부분의 모양은 구의 은 나노입자의 피크 광학 공명인 ~400 nm에서 증가된 피크 높이에 의해 증명된 것처럼 제형화 효율을 감소시키면서 나노구로 바뀔 수 있다. 도 4는 농축 전 (400) 및 후에 (410) 농도 안정제의 부재시 상기 나노플레이트의 용액의 일 실시예의 광학 밀도를 보여준다. 상기 나노플레이트의 플라즈몬 공명에 대응하는 광학 공명 피크는 815 nm (420) 에서 745 nm (430)으로 이동하면서 상기 나노플레이트의 평균 가장자리 길이가 감소된다는 것을 증명한다.

도 5는 도 4에서 보여진 상기 나노플레이트 스펙트럼들의 정규화된 구성을 보여준다. 나노플레이트의 이 용액에서, 700 nm - 850 nm 범위의 피크의 강도는 용액의 나노플레이트의 개수와 연관된다. 400 nm 범위의 피크의 강도는 용액에서 구의 (spheroidal) 입자의 개수와 연관된다. 농축 전 더 긴 파장 피크 (520) 대 더 짧은 파장 피크 (550)의 비율은 3이다. 농축 후 더 긴 파장 피크 (530) 대 더 짧은 파장 피크 (550)의 비율은 0.8이다. 이 변화된 비율은 상기 은 나노플레이트가 모양을 변화시키고 용액의 나노플레이트의 개수가 감소한 것을 증명한다.

일 실시예에서, 나노플레이트 용액은 안정화될 수 있다. 도 6은 붕산염 용액 (예를 들어, 붕산나트륨, 사붕산칼륨 등)에서 폴리비닐 알코올로 안정화된 일 실시예의 나노플레이트 용액의 광학 밀도를 보여준다. 상기 나노플레이트 피크의 피크 파장은 농축되지 않은 (620) 및 농축된 (630) 용액 둘 다에서 같고, 상기 나노플레이트의 가장자리 길이가 농축 전 (600) 및 농축 후에 (610) 같다는 것을 나타낸다. 도 7은 일 실시예에서, 상기 피크의 스펙트럼의 모양이 농축 전 (700) 및 농축 후 (71)에 변하지 않는다는 것을 증명하는 정규화된 스펙트럼을 보여주고, 이것은 일 실시예에서 표면의 코팅이 상기 나노입자의 모양 변성 방지에 충분하다는 것을 나타낸다. 다양한 실시예에서, 상기 은 나노플레이트의 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상 또는 50% 이상은 표면의 보호 없이 모양을 변화시킨다. 다른 실시예에서 상기 나노플레이트가 보호용의 표면 코팅으로 코팅된다면 상기 은 나노플레이트의 20% 이하, 10% 이하 또는 5% 이하가 모양이 변하게 된다. 일 실시예에서, ~900 cm^-1의 피크 광학 밀도를 갖도록 농축된 나노플레이트 용액의 스펙트럼은 도 8에서 보여진다.

일 실시예에서, 상기 은 나노플레이트는 다단계 방법으로 형성된다. 일 실시예에서, 나노플레이트를 농축하는 단계는 도 9에서 보여지고, 상기 은 나노플레이트를 제조하는 것 (900), 안정제를 첨가하는 것 (910), 상기 나노플레이트를 농축하는 것 (920) 및 선택적으로 실리카로 상기 나노플레이트를 코팅하는 것 (930)을 포함한다. 다양한 실시예에서, 상기 단계는 임의의 순서로 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 단계는 환원제, 안정제, 수용성 중합체 및 은 염을 포함하는 수용액으로부터 은 시드를 형성한다. 상기 환원제, 안정제 및 수용성 중합체는 은 소스의 첨가 전에 혼합될 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 은 시드 형성 단계에서 사용되는 상기 환원제는 포름알데히드, 수소화붕소 나트륨, 다른 수소화붕소, 수소 가스, 일산화탄소 가스, 하이드라진, 또는 환원당, 또는 이들의 조합일 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 환원제는 적어도 0.1 mM, 1 mM, 또는 3mM의 농도로 존재할 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 환원제는 0.1 mM 내지 1 mM, 0.3 mM 내지 3 mM, 0.5 mM 내지 2 mM, 0.1 mM 내지 2 mM, 0.1 mM 내지 10 mM의 농도로 존재할 수 있다.

다양한 실시예에서, 상기 안정제는 염, 중합체, 또는 생체분자(biomolecule)일 수 있다. 일 실시예에서 상기 안정제는 시트르산삼나트륨(trisodium citrate) 또는 다른 시트르산염의 유도체이다.

일 실시예에서, 상기 수용성 중합체는 설포네이트로 유도된 중합체, 폴리스틸렌 설포네이트의 무기물 염과 같은 폴리스틸렌 설포네이트의 유도체, 또는 폴리스틸렌 설포네이트 일가의 염을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다음이온 중합체이다. 일 실시예에서 상기 수용성 중합체는 폴리 (소듐 스틸렌설포네이트) (PSSS)이다. 일 실시예에서 상기 PSSS는 약 3 kDa 및 약 1,000 kDa 사이의 분자량을 갖는다. 다양한 실시예에서 상기 PSSS는 3 kDa 내지 10 kDa, 5 kDa 내지 50 kDa, 10 kDa 내지 100k Da, 30 kDa 내지 300 kDa, 50 kDa, 내지 500 kDa, 100 kDa 내지 1000 kDa, 300 kDa 내지 100 kDa, 500 kDa, 내지 1000 kDa의 분자량을 갖는다.

다양한 실시예에서, 상기 은 염은 아세트산은, 과염소산은, 질산은, 실버 트리플루오로아세테이트, 또는 실버 트리플레이트를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 수용성 은 염일 수 있다.

일 실시예에서, 은 나노플레이트의 제제화 단계는 은 시드, 산성의 환원제 및 은 염을 포함하는 수용의 용액에서 상기 시드가 은 나노플레이트로 성장하게 하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 산성의 환원제는 시트르산 또는 아스코르빈산이다. 시드가 은 나노플레이트로 성장하는 단계의 은 염은 아세트산은, 과염소산은, 질산은, 실버 트리플루오로아세테이트, 실버 트리플레이트, 또는 이들의 조합을 포함하는 임의의 수용성 은 염일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 은 나노플레이트는 1 s^-1내지 100,000 s^-1사이의 전단 유속(shear flow rate) (예를 들어, 적어도 10, 50, 100, 200, 300, 400, 500, 1000, 2000, 5000, 10000, 20000, 50000, 75000, 90000 s^- ¹)으로 교반된다. 다양한 실시예에서, 상기 은 나노플레이트는 10 s^-1 내지 100 s^-1, 50 s^-1 내지 500 s^-1, 100 s^-1 내지 300 s^-1, 200 s^-1 내지 500 s^-1, 100 s^-1 내지 400 s^-1, 500 s^-1 내지 1000 s^-1, 1000 s^-1 내지 10000 s^-1, 2000 s^-1 내지 5000 s^-1, 1000 s^-1 내지 2000 s^-1, 5000 s^-1 내지/또는 10000 s^-1 사이의 전단 유속으로 교반된다.

은 나노플레이트 코팅

일 실시예에서, 은 나노플레이트는 흡수되거나 아니면 상기 입자 표면에 결합된 분자를 갖는다. 상기 표면 위의 분자들은 상기 합성의 반응물 또는 반응물의 부산물이다. 본 발명의 하나의 목적은 상기 은 나노플레이트의 표면에 결합된 상기 분자를 농축 동안 상기 입자의 모양이 변하는 것으로부터 더 완전히 보호하는 다른 분자로 부분적으로 또는 완전히 교체하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 제조하는 동안 플레이트 모양을 생성하고 또한 연속적인 농축 동안 상기 플레이트를 안정화시키는 안정제를 사용하는 것이다.

다양한 실시예에서, 사용될 수 있는 안정제는 상기 표면에 물리적으로 흡수된 (예를 들어, 비분자적 결합 작용에 의해 흡수된), 특정한 반응을 통해 상기 표면에 분자적으로 결합한 (예를 들어, 티올 또는 아민), 또는 상기 표면을 캡슐화하는 (예를 들어 금속 산화물 또는 준금속 산화물 쉘) 화학적 또는 생물학적 물질을 포함한다. 일 실시예에서, 중요한 구체적인 화학적 물질은 중합체를 포함한다. 일 실시예에서, 중요한 특정한 화학적 물질은 폴리설포네이트 같은 중합체를 포함한다. 바람직한 일 실시예에서 상기 안정화하는 중합체는 설포네이트로 유도된다. 일부 실시예에서, 비닐 중합체, 탄수화물, 에틸렌 산화물, 페놀, 및 탄수화물이 사용될 수 있다. 이러한 중합체의 구체적인 예시들은 폴리스틸렌 소듐 설포네이트, 폴리비닐 알코올 (PVA), 폴리비닐 피롤리돈 (PVP), 다당류, 페놀, 타닌산, 덱스트란, 및 하나 이상의 화학적 그룹을 (예를 들어 아민, 티올, 아크릴산염, 알카인, 말레이미드, 실란, 아지드, 히드록실, 지방, 이황화물, 형광의 분자, 또는 생체분자 일부분) 함유하는 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 분자들을 포함하는 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)을 포함한다. 중요한 구체적인 분자는 단백질, 펩티드, 올리고뉴클레오티드, 비오틴, 알케인, 티올, 리포익 및 디히드로리포익 산 및 이들 산의 유도체, 소 혈청 알부민, 스트렙타비딘, 뉴트라비딘, 소맥배아응집소, 천연 또는 합성 올리고뉴클레오티드 및 하나 이상의 화학적 작용성을 (예를 들어 아민, 티올, 디티올, 아크릴 포스포라미디트, 아지드, 디곡시게닌, 알카인, 또는 생체분자 일부분) 갖는 합성 올리고뉴클레오티드를 포함하는 펩티드를 포함한다. 중요한 특정 캡슐화 화학적 물질은 SiO₂ 및 TiO₂와 같은 금속 산화물 쉘을 포함한다. 안정제는 은 나노플레이트의 형성 전, 은 나노플레이트의 형성 동안, 또는 은 나노플레이트의 형성 후에 첨가될 수 있다. 중요한 부가의 화학적 물질은 아라비아 검이다. 일부 실시예에서, 상기 안정제는 또한 상기 용액의 pH를 변성한다.

담체 용액

본 발명의 일 실시예에서, 상기 은 나노플레이트는 수용성 용액에서 제조된다. 다른 실시예에서, 상기 은 나노플레이트는 에탄올, 이소프로파놀, 또는 헵테인, 톨루엔, 또는 부탄올과 같은 유기 용매를 포함할 수 있는 다른 용액에서 제조된다.

일 실시예에서 산, 염기 또는 버퍼 물질은 안정제 첨가 전, 동안, 또는 후 중 어느 하나에 상기 용액의 pH를 변화시키기 위해 첨가된다. 일 실시예에서, 일반적으로 수용성 염을 함유하는, 버퍼가 첨가된다. 일 실시예에서, 상기 수용성 염은 붕산염을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 수용성 염은 붕산나트륨을 포함한다. 일 실시예에서 상기 나노플레이트는 탄산수소나트륨 버퍼 또는 붕산나트륨 버퍼 내에서 현탁된다. 일 실시예에서 상기 pH 조절제의 첨가 후에 상기 용액의 pH는 pH 6, pH 7, pH 8, pH 9, 또는 pH 10 이상이다. 다양한 실시예에서, 상기 pH 변성 물질의 첨가 후에 상기 용액의 pH는 pH 6 내지 pH 8, pH 6.0 내지 pH 9, pH 7 내지 pH 10, pH 7 내지 pH 11, pH 8 내지 pH 10, pH 8 내지 pH 11, 또는 pH 7 내지 pH 12이다.

일 실시예에서, 버퍼에 존재하는 나노플레이트 코팅 및 수용성 염의 조합은 상기 나노플레이트 제제를 안정화시킨다. 일부 실시예에서, 상기 염의 상기 구성 성분 중 하나는 상기 코팅을 교차 결합시키고 상기 코팅의 안정성을 증가시키기 위해 상기 나노플레이트 코팅 또는 안정제와 반응할 수 있다. 다양한 실시예에서, 이러한 교차결합은 비공유 결합 (예를 들어, 이온 결합, 소수성 반응, 수소 결합 및 분산 인력, 쌍극자-쌍극자 및 쌍극자-유도된 쌍극자 반응을 포함하는 반데르발스 힘) 및/또는 상기 나노플레이트 표면, 수용성 염, 및/또는 코팅 물질/안정제 사이의 공유 결합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서 버퍼에 존재하는 상기 수용성 염의 존재는 안정제 또는 코팅 물질의 상기 나노플레이트 표면에 대한 결합 친화도를, 예를 들어, 상기 나노플레이트의 표면위의 제타 포텐셜 및/또는 전하를 변경시킴으로써, 변경시킨다. 다른 실시예에서, 버퍼에 존재하는 상기 수용성 염은 공유 또는 비공유결합을 통한 안정제 또는 코팅 물질의 스스로에 대한 결합 친화도를 변화시킨다. 일부 실시예에서 상기 수용성 염의 존재는 상기 안정제와 공동으로 물리적으로 상기 입자 표면에 흡수됨으로써 입자의 표면에 대한 안정제의 결합을 중재한다. 추가의 실시예에서 상기 수용성 염은 상기 안정제 또는 코팅 물질의 단위와 결합되어, 상기 코팅 재료가 나노플레이트 표면 위에서 또는 주변에서 정렬하기 위해 필요한 자유 에너지를 낮춤으로써 중합체 스스로의 결합을 중재한다. 일 실시예에서, 상기 나노플레이트 코팅은 중합체이고 상기 교차결합은 상기 나노플레이트의 전체 또는 부분을 둘러싼 점탄성 젤을 생산한다. 다른 실시예에서 상기 안정제는 수용성 염을 함유하는 버퍼에 혼합되고, 상기 안정제 및 상기 수용성 염의 구성 성분이 나노플레이트 표면에 결합한다. 일 실시예에서, 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐피롤리돈과 같은 폴리비닐을 기본으로 한 중합체는 붕산나트륨과 같은 붕산염 염과 혼합된다. 폴리비닐알코올 및 붕산염은 수소 결합을 통해 젤을 형성하기 위해 착물화 될 수 있다 (Schultz 1969). 일 실시예에서, 도 6 및 도 7은 상기 나노입자의 모양을 보존하기 위해 농축 전 폴리비닐 알코올 및 붕산나트륨으로 은 나노플레이트를 안정화시키는 것의 효과를 보여준다.

표면 안정화

다양한 실시예에서, 안정제는 상기 은 나노플레이트 용액에 첨가된 고체 또는 액체의 제제일 수 있다. 상기 안정제는 상기 은 나노플레이트의 표면에 대해 친화도를 가지고, 넓은 범위의 상대적인 농도에서 상기 플레이트 표면과 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 은 나노플레이트에 결합된 분자는 안정제로 대체된다. 또한, 중합체와 같은 안정제는 상기 나노플레이트의 표면에 존재하는 은 원자에 공유적으로 부착된다. 상기 중합체 코팅은 은 나노플레이트의 외부 표면의 모두 또는 부분에 이를 수 있다. 예를 들어, 은 나노플레이트의 외부 표면의 적어도 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 50%, 75%, 80%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.9% 이상은 한 종류의 중합체 또는 복수의 다른 중합체 종류로 코팅된다. 일 실시예에서, 상기 안정제는 상기 은 나노플레이트의 형성 전에 첨가되는 반면, 다른 실시예에서, 상기 안정제 종은 상기 은 나노플레이트의 합성 후에 첨가된다. 따라서, 중합체-코팅된 은 나노플레이트를 함유하는 조성물이 제공되고, 이러한 조성물을 함유하는 용액은 10 cm^-1 이하 또는 이와 같은 광학 밀도를 가질 수 있다. 또한, 이러한 용액은 중합체-코팅된 은 나노플레이트 및 10 cm^-1 이상의 광학 밀도를 갖는다; 이러한 용액은 더 희석된 용액에 존재하는 중합체-코팅된 은 나노플레이트를 농축하거나 정제함으로써 얻어질 수 있다. 일부 실시예에서 상기 안정제는 상기 제조된 은 나노플레이트 용액에 첨가된다. 다른 실시예에서, 상기 나노플레이트 용액은 세척되거나 그렇지 않으면 상기 잔여의 반응물은 제거된다. 일부 실시예에서, 상기 현탁액은 예를 들어 상기 나노플레이트를 세척하거나 상기 용액의 pH를 변경하기 위해 상기 안정제가 첨가되기 전 한 번 이상 하나 이상의 용액과 교체된다. 또한 하나 이상의 용기에서, 10 cm^-1 이상의 광학 밀도를 갖는 용액의 나노플레이트 및 금속 산화물이 함유된 용액 또는 상기 나노플레이트가 상기 금속 산화물의 쉘로 (또는 코팅) 코팅되는데 적합한 금속 산화물 전구체가 포함된 용액을 함유하는 키트가 제공된다. 바람직하게, 상기 용기는 이들의 사용에 대한 설명과 함께 제공된다. 일부 실시예에서 상기 키트는 폴리 비닐 중합체를 함유하는 코팅을 갖는 나노플레이트를 함유한다. 다른 실시예에서 상기 폴리 비닐 중합체는 붕산염을 함유한다. 안정제 코팅을 갖는 나노플레이트는 여기에 제공된 것처럼 또는 예를 들어 입자 분석기 또는 NMR과 같은 방출 검출기, 푸리에 변환 분광법, 질량 분석법, 또는 유사한 어세이와 같은 기존 기술에서 알려진 방법으로 특징된다.

상기 안정제가 첨가되면, 상기 안정제 및 상기 은 나노플레이트의 혼합물은 가열, 보일링, 환류 하에서 보일링, 회전 증발, 진공, 교반, 자기 혼합 막대 (magnetic stir bars)로 교반, 오버헤드 혼합기로 교반, 균질기로 교반, 쉐이킹, 미세유동화, 냉장, 및 냉동을 포함하는 몇몇의 다른 공정을 거칠 수 있다.

세척 및 농축

일 실시예에서, 상기 안정화 단계가 완료된 후, 상기 은 나노플레이트는 잔여의 반응물을 제거하거나 상기 용액을 다른 용액으로 교체하기 위해 세척될 수 있다. 상기 용액의 교체는 투석, 원심 분리, 여과, 또는 (또한 직교류 여과로 알려진) 접선의 플로우 여과를 이용해 달성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 샘플 내에서 교체된 세척 용량의 수는 0, 1, 2, 3, 4, 5, 1 및 5, 5 내지 10, 10 내지 20, 또는 20 이상의 세척 용량이고, 포괄적이다.

10 cm^-1 이상의 광학 밀도를 갖는 나노입자 용액은 (예를 들어, 11-5000 cm^-1, 15-2000 cm^-1, 20-1000 cm^-1, 80-150 cm^-1, 90-110 cm^- ¹, 900-1100 cm^-1, 100 cm^-1, 1000 cm^-1 또는 그 이상) 원심 분리, 증발, 여과, 투석 또는 접선의 프로우 여과를 이용하여 제조될 수 있다. 이 발명의 일 실시예는 상기 은 나노플레이트 용액을 농축시키는 방법으로써 접선의 플로우 여과를 이용한다. 상기 이용된 여과 멤브레인은 다양한 물질로부터 형성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 중요한 특정 여과 멤브레인 물질은 셀룰로즈 에스테르, 폴리설폰, 및 폴리에테르설폰을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 이용된 여과 멤브레인은 약 10 kD 이하의, 10 kD 내지 500 kD, 또는 약 500 kD 이상 분자량 컷오프, 및/또는 약 0.05 μm 이하, 0.05 μm 내지 0.5 μm 사이, 또는 약 0.5 μm 이상의 구멍크기를 가질 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 이용된 여과 멤브레인은 10kD 내지 100kD, 10kD 내지 500kD, 20kD 내지 500kD, 20kD 내지 250kD 사이의 분자량 컷오프 및/또는 0.02 μm 내지 0.1 μm, 0.05 μm 내지 0.2 μm, 0.05 μm 내지 0.5 μm, 0.10 μm 내지 0.2 μm, 0.1 μm 내지 0.5 μm 사이의 구멍 크기를 가진 구멍을 가질 수 있다. 접선의 플로우 여과는 또한 상기 은 나노플레이트가 분산되는 상기 용매를 변화시키기 위해 이용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 중요한 특정 용매는 다른 극성 또는 비극성 용매뿐만 아니라 물 및 알코올 (예를 들어, t-부탄올, 에탄올, 및 이소프로필 알코올)을 포함한다. 게다가, 접선의 플로우 여과는 잔여의 화학물을 제거하기 위해 이용될 수 있다. 도 8은 930 cm^-1의 피크 광학 흡광도로 농축된 나노플레이트 용액의 실시예를 보여준다.

다양한 실시예에서, 상기 은 나노플레이트 용액 농도는 약 5 cm^-1 이상, 약 10 cm^-1 이상, 약 50 cm^-1 이상, 약 75 cm^-1 이상, 약 100 cm^-1 이상, 약 500 cm^-1 이상, 및/또는 약 1000 cm^-1 이상의 광학 밀도를 갖는 최종적인 용액을 생산하기 위해 증가된다. 다양한 실시예에서, 상기 은 나노플레이트 용액 농도는 10 cm^-1 내지 100 cm^-1, 30 cm^-1 내지 300 cm^-1, 50 cm^-1 내지 500 cm^-1, 100 cm^-1 내지 1000 cm^-1, 300 cm^-1 내지 3000 cm^-1, 또는 500 cm^-1 내지 5000 cm^-1 사이의 광학 밀도를 갖는 최종적인 용액을 생산하기 위해 증가된다. 본 발명의 일 실시예는 상기 은 나노플레이트 용액 농도가 밀리리터 당 10⁶, 10⁷, 10⁸, 10⁹, 10¹⁰, 10¹¹, 10¹² 또는 10¹³ 입자 이상으로 증가하는 것이다. 다양한 실시예에서, 상기 은 나노플레이트 용액 농도는 밀리리터 당 10⁶ 내지 10¹³, 10⁷ 내지 10¹³, 10⁸ 내지 10¹³, 10⁹ 내지 10¹³, 10¹⁰ 내지 10¹³, 10¹¹ 내지 10¹³, 또는 10¹² 내지 10¹³ 사이의 입자로 증가된다. 다양한 실시예에서, 상기 은 농도는 0.1, 1.0, 2, 4, 5, 7, 8, 9, 및/또는 10 mg/mL 이상이다. 다양한 실시예에서, 상기 은 농도는 0.1 내지 1.0, 0.3 내지 3.0, 0.5 내지 5.0, 1.0 내지 10.0, 3.0 내지 30.0, 5.0 내지 50.0, 10.0 내지 200.0, 1.0 내지 200.0, 1.0 내지 500.0, 또는 10.0 내지 500.0 mg/mL 사이이다.

실리카 코팅 및 쉘링 (Shelling)

일 실시예에서, 상기 농축된 은 나노플레이트는 실리카 쉘로 캡슐화된다. 상기 코팅은 은 나노플레이트의 외부 표면 전체 또는 부분으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 은 나노플레이트의 상기 외부 표면의 적어도 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 50%, 75%, 80%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.9% 이상이 실리카로 코팅된다. 상기 농축된 플레이트는 알코올 (예를 들어 에탄올 또는 이소프로파놀)과 혼합될 수 있다. 일 실시예에서 아미노실란 또는 머캅토실란은 실란 분자를 상기 나노플레이트의 표면에 결합시키기 위해 상기 용액에 첨가된다. 상기 나노플레이트의 표면에 대한 실란 분자의 결합은 상기 나노플레이트의 표면 코팅에 특이적이다. 공정 동안 상기 나노플레이트를 안정화시키는 일부 나노입자 코팅은 실리카 쉘의 형성과 양립될 수 없을 것이다. 일 실시예에서, 상기 나노플레이트의 표면은 용액에서 실란 분자에 친화도를 가진 분자로 코팅된다. 일 실시예에서 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐피롤리돈과 같은 폴리비닐에 기초한 중합체는 실란 분자의 첨가 전에 상기 나노플레이트의 표면에 결합된다. 다른 실시예에서, 폴리비닐에 기초한 중합체 표면은 실란 분자의 첨가 전에 버퍼에 존재하는 수용성 염과 (예를 들어, 황산염, 탄산염, 크롬산염, 붕산염, 인산염, 및 아황산염, 아세트산염, 및 질산염 중 하나 이상) 착물화된다. 다른 실시예에서 머캅토헥사데칸산, 머캅토운데칸산, 또는 산을 함유하는 다른 티올을 함유하는 산은 상기 나노플레이트의 표면에 결합된다. 상기 나노플레이트의 표면에 결합된 초기의 실란이 있다면, 부가적인 실란은 실리카 쉘을 형성하기 위해 염의 존재에서 상기 용액에 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 실리카 쉘로 코팅된 상기 나노플레이트는 물로 이전될 수 있고 접선의 플로우 여과와 같은 농축 방법을 이용해 농축될 수 있다. 다른 실시예에서 상기 실리카 쉘은 염화 알루미늄과 같은 알루미늄 염, 폴리비닐피롤리돈과 같은 안정화시키는 중합체, 또는 중탄산염과 같은 버퍼의 용액과 혼합된다.

실리카 쉘로 코팅된 은 나노플레이트의 농축된 용액을 포함하는 용액을 제조하는 것이 본 발명의 목적이다. 일 실시예에서, 1 cm 경로 길이 큐벳에서 측정된 것처럼 상기 용액의 피크 광학 밀도는 10, 20, 50, 100, 500, 또는 1000 이상이다. 다양한 실시예에서, 1 cm 경로 길이 큐벳에서 측정된 것처럼 상기 용액의 피크 광학 밀도는 10-100, 20-200, 30-300, 50-500, 100-1000, 200-1000, 300-1000, 500-1000, 및/또는 200-2000 사이이고, 이들의 임의의 조합이다. 다른 실시예에서, 상기 은 농도는 0.1 mg/mL, 1 mg/mL 또는 10 mg/mL 이상이다. 몇몇의 실시예에서 상기 은 농도는 0.1 내지 1.0, 0.3 내지 3.0, 0.5 내지 5.0, 1.0 내지 10.0, 3.0 내지 30.0, 5.0 내지 50.0, 10.0 내지 200.0, 1.0 내지 200.0, 1.0 내지 500.0, 및/또는 10.0 내지 500.0 mg/mL 사이이고, 이들의 임의의 조합이다. 일 실시예에서, 상기 실리카 쉘 두께는 2 내지 100 nm 사이이고, 다른 실시예에서, 5 내지 50 nm 사이이다. 다양한 실시예에서, 상기 실리카 쉘 두께는 3 내지 20 nm, 5 내지 20 nm, 10 내지 20 nm, 10 내지 50 nm, 10 내지 100 nm, 1 내지 10nm, 3 내지 30nm, 5 내지 50nm, 및/또는 5 내지 200nm 사이이고, 이들의 임의의 조합이다. 상기 실리카 쉘은 아미노프로필 트리에톡시 실란, 머캅토프로필 트리에톡시 실란 및 테트라에틸올토실리케이트를 포함하지만 이에 제한되지 않는 실란의 혼합물로부터 제조될 수 있다. 상기 실리카 쉘은 질소 또는 황 원자를 함유할 수 있다. 상기 실리카 쉘은 아민 일부분 또는 머캅토 일부분을 함유할 수 있다. 상기 실리카 쉘은 알루미늄 또는 소듐 원자를 함유할 수 있다.

다른 실시예에서 상기 용액은 0.1 mM, 1.0 mM 또는 10.0 mM 이상의 농도로 수용성 염 (예를 들어, 황산염, 탄산염, 크롬산염, 붕산염, 인산염, 및 아황산염, 아세트산염, 및 질산염 중 하나 이상)을 포함하는 버퍼를 함유한다. 다양한 실시예에서 상기 수용성 염 농도는 0.1mM 내지 1mM, 0.3mM 내지 3mM, 0.5mM 내지 5mM, 1mM 내지 10 mM, 1 mM 내지 30 mM, 1 mM 내지 50 mM, 1 mM 내지 1000 mM 일 수 있고, 이들의 임의의 조합일 수 있다. 상기 용액은 500 nm 내지 1500 nm, 500 nm 내지 1200 nm, 500 nm 내지 1000nm, 600nm 내지 1200nm, 700nm 내지 1200nm, 700nm 내지 1500nm, 700nm 내지 900nm, 및/또는 900 내지 1100 nm 사이의 피크 흡수 파장 및 이들의 임의의 조합을 가질 수 있다.

저장

다양한 실시예에서, 상기 농축된 입자는 -10, 0, 4, 6, 10, 또는 20℃ 이하의 온도에서 저장된다. 일 실시예에서, 상기 입자는 냉동되고 진공에서 건조된다. 일 실시예에서, 상기 입자는 냉동 건조된다. 일 실시예에서, 상기 입자는 초임계로 건조된다. 일 실시예에서, 부가적인 안정제 또는 다른 저온보호물질은 상기 입자가 열 건조 또는 냉동 건조 되기 전에 상기 용액에 첨가된다.

부합물

본 발명의 일 실시예에서, 높은 광학 밀도의 은 나노플레이트 용액은 기질과 결합된다. 다양한 실시예에서, 기질의 예는 섬유, 옷감, 그물망, 붕대, 양말, 포장지, 몇 벌의 옷, 스폰지, 높은 공극율의 기질, 1 마이크론 이상의 가장자리 길이를 가진 입자, 구슬, 털, 피부, 종이, 흡수력 있는 중합체, 폼(foam), 나무, 코르크, 슬라이드, 거친 표면, 생체에 적합한 기질, 필터, 및/또는 의료용 임플란트 포함한다. 다양한 실시예에서, 적어도 1 mg/mL, 10 mg/mL, 및/또는 100 mg/mL의 농도에서 은 나노플레이트의 용액은 상기 기질과 함께 배양된다. 몇몇의 실시예에서 상기 기질과 배양된 상기 은 나노플레이트 농도는 0.1 내지 1.0, 0.3 내지 3.0, 0.5 내지 5.0, 1.0 내지 10.0, 3.0 내지 30.0, 5.0 내지 50.0, 10.0 내지 20.0, 5.0 내지 50.0, 3.0 내지 50.0, 1.0 내지 100.0 mg/mL, 10.0 내지 100.0, 20.0 내지 100.0, 30.0 내지 100.0 mg/mL 사이이다. 다른 실시예에서, 상기 기질과 배양된 상기 은 나노플레이트 용액은 밀리리터 당 10⁶ 내지 10¹³, 10⁷ 내지 10¹³, 10⁸ 내지 10¹³, 10⁹ 내지 10¹³, 10¹⁰ 내지 10¹³, 10¹¹ 내지 10¹³, 10¹² 내지 10¹³ 또는 10¹³ 이상의 입자이다. 다른 실시예에서 상기 은 나노플레이트는 상기 기질과 배양되기 전 적어도 10, 20, 50, 100, 300, 500, 1000 및/또는 2000 cm^-1의 광학 밀도로 제조된다. 다양한 실시예에서 상기 은 나노플레이트는 10-100, 20-200, 30-300, 50-500, 100-1000, 200-1000, 300-1000, 500-1000, 또는 200-2000 사이의 광학 밀도로 제조된다. 다른 실시예에서 상기 기질은 상기 나노플레이트의 상기 기질에 대한 결합을 증가시키기 위해 화학적으로 처리된다. 예를 들어, 상기 기질은 양 또는 음으로 하전된 표면을 생산했던 분자로 기능화될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 배양 용액의 pH는 결합을 최적화하기 위해 선택된다. 다른 실시예에서, 상기 은 나노플레이트는 상기 기질의 적어도 5%, 10%, 20%, 30%, 50% 또는 75%를 커버한다. 다양한 실시예에서, 상기 은 나노플레이트는 상기 기질의 5% 내지 10%, 10% 내지 100%, 10% 내지 50%, 50% 내지 100%, 30% 내지 100%, 30% 내지 70%, 40% 내지 80%, 50% 내지 90%, 60% 내지 100%, 70% 내지 100%, 80% 내지 100%, 90% 내지 100%, 0% 내지 5%, 0% 내지 10%, 0% 내지 20%, 0% 내지 30%, 또는 0% 내지 50% 사이를 커버한다. 다른 실시예에서, 다른 용매 또는 화학물은 상기 배양액에 첨가된다. 다른 실시예에서 생물학적 링커(linker) (예를 들어, 항체, 펩티드, DNA)는 상기 기질의 표면으로 상기 높은 광학 밀도의 은 나노플레이트를 결합시키기 위해 사용된다. 일 실시예에서, 상기 배양은 1 분, 5 분, 20 분, 60 분, 또는 120 분 이하 동안이다. 다양한 실시예에서, 상기 배양은 0 내지 1분, 1 분 내지 120 분, 5 분 내지 120 분, 20 분 내지 120 분, 60 분 내지 120 분, 5 분 내지 60 분, 10 분 내지 60 분, 20 분 내지 60 분, 0 분 내지 10 분, 0 분 내지 20 분, 또는 0 분 내지 5분 사이이다.

일 실시예에서, 상기 기질은 상기 배양액에서 분리되고 건조된다. 상기 기질은 대기 건조, 열 건조, 냉동 건조, 또는 초임계 건조를 이용해 건조될 수 있다. 다른 실시예에서 상기 건조된 기질은 다른 물질에다 상기 기질을 적시는 것, 상기 기질을 다른 물질로 염색하는 것, 또는 상기 기질을 수증기 상태인 다른 물질에 노출시키는 것에 의해 추가로 가공될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 명세서의 검토 및 여기에 기재된 본 발명의 실시로부터 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 상기 명세서 및 예시들은 다음의 청구항에 의해 나타나는 발명의 진정한 범위 및 정신을 가지는 단지 본 발명의 특정 실시예를 개시하는 것으로써 고려되도록 의도된다.

여기에 기재된 주제는 정신 또는 이의 본질적인 특징으로부터 벗어나는 것 없이 다른 구체적인 형태로 구현될 수 있다. 그러므로 전술한 실시예들은 제한하는 것 보다는 모든 관점에서 묘사하는 것으로 고려된다. 실시예들이 다양한 변형 및 대체적인 형태를 허용하는 반면, 이의 구체적인 예들은 도면에서 보여지고 여기에서 상세하게 기재된다. 그러나 본 발명이 개시된 특정한 형태 또는 방법에 제한되지 않고, 반대로, 본 발명이 기재된 다양한 실시예 및 첨부된 청구항의 정신 및 범위 이내의 모든 변형, 균등물, 및 대체물을 포함한다고 이해된다. 여기에 개시된 임의의 방법은 기재된 순서로 수행될 필요는 없다.

여기에 기재된 방법은 기술자에 의해 수행된 특정 행동을 포함한다; 그러나 그들은 또한 이러한 행동의 임의의 제 3자의 지시를 명확히 또는 암시로 포함할 수 있다. 예를 들어, "피부 조직의 표적 부분을 식별하는 것"과 같은 행동은 "피부 조직의 표적 부분의 식별을 지시하는 것"을 포함한다.

여기에 기재된 범위는 또한 임의의 및 모든 공통부분, 부분 범위, 및 이들의 조합을 포함한다. "까지", "적어도", "이상", "이하", "사이", 및 이와 같은 표현은 기재된 숫자를 포함한다. "약" 또는 "대략적으로" 또는 "본질적으로"와 같은 용어에 앞선 숫자들은 상기 기재된 숫자들을 포함한다. 예를 들어, "약 3 mm"는 "3 mm"를 포함한다. 여기에서 사용된 것처럼 상기 용어 "대략적으로", "약", 및/또는 "본질적으로"는 원하는 기능을 수행하거나 원하는 결과를 성취하는 상기 기재된 양 또는 특징에 가까운 양 또는 특징을 나타낸다. 예를 들어, 상기 용어 "대략적으로", "약", 및 "본질적으로"는 상기 기재된 양 또는 특징의 10% 이하, 5% 이하, 1% 이하, 0.1% 이하, 0.01% 이하 내에 있는 양을 나타낼 수 있다.

실시예

아래의 구체적인 실시예의 기재는 단지 설명의 목적에 그 의도가 있고 여기에 기재된 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.

실시예 1: 은 나노플레이트

은 나노플레이트는 수용성 조건에서 소듐 시트레이트 트리베이직 (sodium citrate tribasic) 및 폴리 소듐 스틸렌 설포네이트의 존재에서 수소화붕소 나트륨과 질산은의 환원으로 제조된 은 시드를 이용하여 합성되었다. 은 시드 제조: 21.3 mL의 수용성 2.5 mM 소듐 시트레이트 트리베이직(sodium citrate tribasic) 용액은 자기의 교반으로 혼합되었다. 그 다음 1 mL의 2 g/L 폴리 스틸렌 소듐 설포네이트 용액 (PSSS)은 별도의 비커에서 제조되었다. 그런 다음 21.3 mL의 0.5 mM 질산은 용액은 물에서 상기 염을 용해하는 것에 의해 제조되었다. 상기 용액들이 제조되고, 1.33 mL의 0.5 mM 수소화붕소 나트륨 용액은 4℃ 물에서 제조되었다. 그런 다음 상기 수소화붕소 및 PSSS 용액은 상기 시트르산염을 함유하는 상기 비커에 첨가되고 혼합되었다. 그런 다음 상기 질산은 용액은 100 mL/분의 속도로 연동펌프를 이용하여 상기 시트르산염 용액으로 주입되었다. 그런 다음 이 시드 용액은 상온에서 밤새 교반되어졌다. 은 나노플레이트는 35 mL의 10 mM 아스코르빈산 용액과 1530 mL 밀리-큐 (Milli-Q) 물을 혼합함으로써 제조되었다. 상기 용액이 충분히 혼합된 후, 상기 제조된 은 시드는 상기 반응기에 첨가되었다. 353 mL의 2 mM 은 질산염 용액은 100 mL/분의 속도로 상기 반응기로 주입되었다. 상기 반응은 두 시간 동안 혼합되었다. TEM 분석은 상기 입자의 70% 이상이 나노플레이트인 것을 보여주었다. 상기 용액의 광학 밀도는 2.8 cm^-1이다.

실시예 2: 농축된 은 나노플레이트

약 5 cm^-1의 피크 광학 밀도를 갖는 15L의 은 나노플레이트는 폴리비닐알코올 (PVA) 및 3.5g의 붕산나트륨과 혼합되고, 3100 cm² 표면적을 가진 500 kD 폴리설폰 접선의 플로우 멤브레인을 사용하는 접선의 플로우 여과를 이용하여 농축되었다. 상기 용액은 대략적으로 90분 동안 농축되었고, 상기 최종적인 용액의 부피는 15 L에서 0.5 L로 감소되었다. 상기 은 나노플레이트 용액의 광학 밀도는 약 150 cm^-1로 증가되었다. 즉, 일 실시예에 따른, 은 나노플레이트 용액을 5 cm^-1 에서 150 cm^-1로 증가하는 방법은 (예를 들어, 상기 광학 밀도의 대략적으로 30 배의 증가) PVA 및 붕산나트륨을 은 나노플레이트에 첨가하는 단계, 및 상기 용액을 접선의 플로우 여과로 농축하는 단계를 포함한다.

실시예 3: 농축된 은 나노플레이트

은 나노플레이트를 농축하는 것의 일 실시예에서, 약 4 cm^-1의 피크 광학 밀도를 갖는 1.2 L의 은 나노플레이트는 4 L의 무수의 에탄올 및 약 49 mL의 수산화암모늄 용액과 혼합되었다. 0.6 mL의 희석된 아미노프로필트리에톡시실란 (aminopropyltriethoxysilane) (APTES)은 상기 용액에 첨가되었다. 15 분의 배양 후, 6.5 mL의 테트라에틸오소시리케이트 (TEOS) 용액이 첨가되었다. 24 시간 후에 1L의 상기 용액은 1050 cm²의 표면적을 가진 500 kD 폴리설폰 접선의 플로우 멤브레인을 이용해 농축되었다. 상기 최종적인 용액의 부피는 150 mL로 감소되었고, 그럼으로써 상기 나노입자 용액의 광학 밀도를 약 40 cm^- ¹ 로 증가시켰다. 따라서 일 실시예에 따라, 은 나노플레이트 용액을 4 cm^-1에서 40 cm^-1로 증가시키는 방법은 (예를 들어, 상기 광학 밀도의 대략적으로 10배의 증가) 무수의 에탄올, 수산화암모늄 용액, 아미노프로필트리에톡시실란 (APTES), 및 테트라에틸오소실리케이트 (TEOS)를 상기 은 나노플레이트에 첨가하는 단계, 및 상기 용액을 접선의 플로우 여과로 농축시키는 단계를 포함한다.

실시예 4: 실리카 쉘을 갖는 나노플레이트

실리카 쉘은 800 nm 공명 (~75 nm 가장자리 길이) 의 폴리비닐피롤리돈 (PVP)로 덮힌 은 나노플레이트의 표면에서 성장했다. 2 mg/mL의 농도로 (20 cm^-1 O.D.) 400 mL의 800 nm 공명의 PVP 덮힌 은 나노플레이트 용액은 일정한 교반하에 2.3 L의 시약 등급 (reagent grade) 에탄올 및 190 mL의 밀리-큐 물에 첨가되었다. 그런 다음 4.3 mL의 희석된 아미노프로필 트리에톡시실란 (4.052 mL의 이소프로파놀 내의 215 μL의 APTES)은 상기 용액에 첨가되고, 직후 44 mL의 30% 수산화암모늄이 첨가되었다. 15분의 배양 후에, 31 mL의 희석된 테트라에틸올토실리케이트 (29.45 mL의 이소프로파놀 내의 1.55 mL의 TEOS)는 상기 용액에 첨가되었다. 그런 다음 상기 용액은 밤새 교반되도록 놓아두었다. 그런 다음 상기 나노플레이트는 15분 동안 17000 RCF로 울트라 원심 분리기에서 원심분리 되었고, 매번 밀리-큐 물로 복원되었고, 두 번 반복되었다. 상기 실리카 쉘의 두께는 15 nm였다. 상기 농축된 물질의 광학 밀도는 2040 cm^- ¹이였다.

실시예 5

폴리비닐알코올 및 붕산나트륨으로 안정화된, 40mL의 농축된 40 O.D. 은 나노플레이트 용액은 30분 동안 3000 RCF로 회전되었다. 상기 상층액은 제거되고, 상기 펠렛은 용기 초음파파쇄로 재분석되었다. 상기 농축된 은 나노플레이트는 도 8에서 보여진 것처럼 900 O.D 이상의 광학 밀도를 가졌다.

실시예 6: 기질 위의 농축된 나노플레이트

5 mL의 1000 O.D 은 나노플레이트 용액은 3"x 3"부분 흡착천(absorbent cloth)의 (Absorber Synthetic Drying Chamois, Clean Tools) 에 첨가되었다. 첨가 후에, 상기 기질은 대기 건조되었다. 건조된 후, 상기 은 나노플레이트는 상기 탈지천의 표면에 결합되었고 상기 천이 그 뒤에 적셔지고 가압하여 물이 제거될 때 방출되지 않았다.

참조 문헌

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상기에 기재된 상기 참조 문헌 각각은 전체에 있어 참조 문헌으로 포함된다.

Claims

안정제를 농축되기 전의 용액에 첨가하는 것으로,
상기 농축되기 전의 용액은 은 나노입자를 포함하고,
각각의 상기 은 나노입자는 플레이트 모양을 갖고,
상기 농축되기 전의 용액은 제1의 파장에서 피크 광학 밀도를 갖고,
상기 안정제는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 글리콜, 덱스트란, 폴리설포네이트, 에틸렌 산화물, 페놀, 및 탄수화물에서 선택되는 중합체를 포함하고, 버퍼는 황산염, 탄산염, 크롬산염, 붕산염, 인산염, 아황산염, 아세트산염, 및 질산염에서 선택되며; 및
농축된 용액을 생산하기 위해 상기 농축되기 전의 용액에 은 나노입자의 농도를 증가시키는 것으로,
상기 농축된 용액은 제2의 파장에서 피크 광학 밀도를 갖고,
상기 농축된 용액의 피크 광학 밀도는 상기 농축되기 전의 용액의 피크 광학 밀도보다 높고,
상기 농축되기 전의 용액에서 상기 은 나노입자의 적어도 50%는 상기 농축된 용액에서 상기 플레이트 모양을 유지하는 것;을 포함하는,
광학 밀도를 증가시키면서 농축 후에 모양을 보존하는 농축된 은 나노입자를 제조하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 농도를 증가시키는 것은 접선의 플로우 여과 (tangential flow filtration)를 이용하여 수행되고,
상기 농축된 용액의 피크 광학 밀도는 상기 농축되기 전의 용액의 피크 광학 밀도보다 적어도 열 배 이상 높고,
상기 농축된 용액의 피크 광학 밀도는 적어도 100 cm^-1이고,
상기 농축된 용액의 제2의 파장은 300 nm 내지 1500 nm 사이의 범위에 있고,
상기 농축되기 전의 용액의 피크 광학 밀도 및 상기 농축된 용액의 피크 광학 밀도가 발생하는 파장의 차이가, 상기 농축되기 전의 용액의 파장의 10% 미만이고,
상기 플레이트 모양을 유지하는 상기 은 나노입자의 부분은 상기 농축된 용액에서 90% 이상인, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 은 나노입자는 시드 매개된 성장 방법으로 제조되고,
상기 시드 매개된 성장 방법은,
환원제, 제1 안정제, 중합체, 및 은 염을 포함하는 용액으로부터 복수의 은 시드를 형성하는 것을 포함하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 농도를 증가시키는 것은 접선의 플로우 여과 (tangential flow filtration)를 이용하여 수행되고,
상기 접선의 플로우 여과는 10 kDa 내지 0.05 마이크론 사이의 범위인 분자량 컷오프를 가진 구멍을 갖는 여과 멤브레인을 이용하고,
상기 농축된 용액의 피크 광학 밀도는 상기 농축되기 전의 용액의 피크 광학 밀도보다 적어도 열 배 이상 높고,
상기 농축된 용액의 피크 광학 밀도는 적어도 100 cm^-1인, 방법
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 은 나노입자를 실리카로 코팅하는 것을 더 포함하며,
상기 은 나노입자를 실리카로 코팅하는 것은
에탄올을 상기 농축되기 전의 용액에 첨가하는 것,
염기를 상기 농축되기 전의 용액에 첨가하는 것, 및
실란을 상기 농축되기 전의 용액에 첨가하는 것을 포함하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2의 파장은 300 nm 내지 1100 nm 사이의 범위에 있고, 상기 농축되기 전의 용액의 광학 밀도는 0.1 내지 10 cm^-1 사이의 범위에 있고, 상기 농축된 용액의 광학 밀도는 적어도 100 cm^-1인, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
은 나노플레이트의 표면 위에 금속 산화물 쉘을 형성하는 것을 더 포함하는, 방법.
제7항에 있어서,
상기 금속 산화물 쉘은 실리카 쉘 및 이산화티타늄 쉘로 구성된 그룹 중 어느 하나이고, 상기 금속 산화물 쉘은 1 nm 내지 100 nm 사이의 범위의 두께를 갖는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
은 나노플레이트의 표면 위에 폴리스틸렌 쉘을 형성하는 것을 더 포함하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 안정제는 티올 화학적 그룹(chemical group)을 포함하는, 방법.
제10항에 있어서,
상기 티올 화학적 그룹은 리포산, 머캅토헥사데칸산, 머캅토운데칸산, 및 디히드로리포산으로 구성된 그룹 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
산, 염기, 또는 모두로부터 선택되는 그룹 중 어느 하나를 상기 농축되기 전의 용액에 첨가하는 것을 더 포함하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2의 파장과 상기 제1의 파장의 차이가, 상기 제1의 파장의 10% 이내인, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 은 나노입자는 10 nm 내지 250 nm 사이의 범위의 가장자리 길이를 갖는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 농도가 증가한 후 상기 플레이트 모양을 유지하는 상기 농축된 은 나노입자의 부분은 80% 이상인, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 농축되기 전의 용액은 시드 매개된 성장 방법을 이용하여 형성된, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 나노입자는, 원, 타원, 정사각형, 직사각형, 막대기, 별, 튜브, 피라미드, 프리즘, 삼각형, 가지(branched), 플레이트인 모양이거나 또는 평면의 표면으로 구성되는 모양을 갖는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 농축되기 전의 용액은 기질(substrate)과 함께 배양되고, 상기 기질은 섬유를 포함하는, 방법.
100 cm^-1 이상의 광학 밀도를 갖는 용액 내에 복수의 은 나노입자를 포함하고,
상기 은 나노입자는 상기 은 나노입자의 표면 위에 코팅을 포함하고,
상기 코팅은
황산염, 탄산염, 크롬산염, 붕산염, 인산염, 아황산염, 아세트산염, 및 질산염에서 선택되는 버퍼 내에, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 글리콜, 덱스트란, 폴리설포네이트, 에틸렌 산화물, 페놀, 및 탄수화물에서 선택되는 중합체를 포함하는, 조성물.
제19항에 있어서,
상기 코팅은 티올을 함유하는 분자를 포함하고, 상기 티올을 함유하는 분자는 리포산, 머캅토헥사데칸산, 머캅토운데칸산, 및 디히드로리포산으로 구성된 그룹 중 적어도 하나를 포함하는, 조성물.
제19항 또는 제20항에 있어서,
상기 코팅은 금속 산화물 쉘을 더 포함하는, 조성물.
제21항에 있어서,
상기 금속 산화물 쉘은 실리카 쉘 및 이산화티타늄 쉘로 구성된 그룹 중 어느 하나이고, 상기 금속 산화물 쉘은 1 nm 내지 100 nm 사이의 범위의 두께를 갖는, 조성물.