WO2021246507A1 - 酸化セリウムナノ粒子、分散液、抗酸化剤、酸化剤および酸化セリウムナノ粒子の製造方法 - Google Patents

酸化セリウムナノ粒子、分散液、抗酸化剤、酸化剤および酸化セリウムナノ粒子の製造方法 Download PDF

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WO2021246507A1
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WO
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cerium oxide
oxide nanoparticles
cerium
mol
solution
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PCT/JP2021/021311
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English (en)
French (fr)
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崇光 本白水
翔太 関口
正照 伊藤
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東レ株式会社
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00—Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/206—Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
    • C01F17/224—Oxides or hydroxides of lanthanides
    • C01F17/235—Cerium oxides or hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K15/00—Anti-oxidant compositions; Compositions inhibiting chemical change
    • C09K15/02—Anti-oxidant compositions; Compositions inhibiting chemical change containing inorganic compounds

Definitions

  • the present invention relates to cerium oxide nanoparticles, a dispersion containing the nanoparticles, an antioxidant, an oxidizing agent, and a method for producing cerium oxide nanoparticles.
  • titanium oxide has a property of oxidatively decomposing an organic substance by a photocatalytic property, and is evaluated by a decomposition reaction of an organic dye or the like.
  • oxidative decomposition characteristics are expected to be used not only as antibacterial agents but also for decomposing various harmful substances such as small molecules such as acetaldehyde and ammonia, allergens, and viruses.
  • cerium oxide nanoparticles have the same catalytic activity as oxidoreductases such as catalase, oxidase, peroxidase, and superoxide dismutase, and are expected to be applied as oxidants and antioxidants. Since these catalytic activities do not require a special light source such as ultraviolet rays, they can be expected to be used for applications different from titanium oxide. However, when metal nanoparticles that easily aggregate are used as an antioxidant or the like, a method is used in which a compound serving as a stabilizer is allowed to coexist during synthesis and the obtained nanoparticles are stably dispersed.
  • oxidoreductases such as catalase, oxidase, peroxidase, and superoxide dismutase
  • cerium (III) ions are oxidized with hydrogen peroxide using polyacrylic acid as a stabilizer to obtain a particle dispersion, or cerium (cerium in aqueous ammonia using dextran as a stabilizer).
  • III) Alkaline neutralization of ions is performed to obtain a particle dispersion.
  • Patent Document 1 discloses a method for synthesizing cerium oxide nanoparticles using a carboxylic acid such as citric acid or methoxyacetic acid as a stabilizer and further doping with a transition metal such as Cu or Fe. It is disclosed that transition metal-doped cerium oxide nanoparticles have an improved reduction reaction rate when used as a catalyst for a fuel cell than undoped cerium oxide nanoparticles.
  • Patent Document 2 describes a sunscreen using metal oxide solid-soluble cerium oxide particles obtained by solid-dissolving metal ions having a larger ion radius and / or a lower atomic value than tetravalent cerium ions in cerium oxide. The composition is disclosed, and it is described that the cerium oxide particles obtained by solidifying metal ions have a higher ultraviolet blocking effect than cerium oxide. In this way, efforts have been made to improve the performance of cerium oxide by metal doping.
  • the present inventors have studied the use of antioxidants and the like using nanoparticles of cerium oxide produced by adding a specific metal salt using the carboxylic acid or the like described in Patent Document 1 as a stabilizer. rice field.
  • a radical using DPPH (2,2-Diphenyl-1-picrylydrazyl) is used in the solution of cerium oxide nanoparticles produced by adding a transition metal salt using the carboxylic acid described in Patent Document 1 as a stabilizer.
  • DPPH 2,2-Diphenyl-1-picrylydrazyl
  • the present inventors focused on the combination of a stabilizer and a metal salt used for producing nanoparticles of cerium oxide.
  • an alkaline earth metal as a metal salt, a transition metal having atomic numbers 21 to 29, 39 to 43, 72 to 74, a salt of at least one metal element selected from lanthanoids, and a heterocyclic type as a stabilizer. It has been found that by mixing an amine with a solution containing a cerium (III) ion or a cerium (III) salt and then adding an oxidizing agent, cerium oxide nanoparticles having an excellent radical scavenging rate can be obtained.
  • the radical scavenging activity of the dispersion liquid of cerium oxide nanoparticles obtained without adding a metal salt and the dispersion liquid containing the cerium oxide nanoparticles of the present invention was compared. In this case, it was found that the dispersion of the present invention exhibits a maximum of 2.4 times the radical scavenging activity.
  • the dispersion liquid of the cerium oxide nanoparticles produced has high antioxidant activity and high antioxidant activity.
  • the present invention has been completed by finding that it has oxidizing performance.
  • the present inventors have completed the present invention through the above studies.
  • the present invention is as follows. (1) Salts of at least one metal element selected from alkaline earth metals, transition metals having atomic numbers 21 to 29, 39 to 43, 72 to 74, and lanthanoids, heterocyclic amines, and cerium (III). Cerium oxide nanoparticles produced by mixing with a solution containing ions or a cerium (III) salt and then adding an oxidizing agent. (2) Containing at least one metal element selected from alkaline earth metals, transition metals having atomic numbers 21 to 29, 39 to 43, 72 to 74, and lanthanoids, and heterocyclic amines as stabilizers.
  • the metal element is magnesium (Mg), calcium (Ca), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zirconium (Zr), samarium (3). Sm), the cerium oxide nanoparticles according to (1) or (2), selected from Europium (Eu).
  • the aromatic heterocyclic compound is a monocyclic or bicyclic compound having a 5-membered ring and / or a 6-membered ring structure.
  • X represents NR 2 , O, S, R 1 and R 2 are hydrogen atoms, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and 1 to 4 carbon atoms. It shows an aminoalkyl group of 4 and an alkyl sulfonate group having 1 to 4 carbon atoms.
  • R 1 and R 2 may be the same or different.
  • (8) The cerium oxide nanoparticles according to any one of (1) to (7), which contains 0.0001 mol or more of the metal element with respect to 1 mol of the cerium element.
  • a method for producing cerium oxide nanoparticles which comprises mixing a solution containing an ion or a cerium (III) salt, and then adding an oxidizing agent.
  • the dispersion containing the cerium oxide nanoparticles and the cerium oxide nanoparticles of the present invention exhibits higher radical scavenging activity than the conventional cerium oxide nanoparticles, can be suitably used as an antioxidant, and is an excellent oxidant. Can also be suitably used.
  • nanoparticles of cerium oxide of the present invention are simply the nanoparticles of the present invention, and the dispersion containing the nanoparticles of cerium oxide of the present invention is simply the present invention. It may be described as a dispersion.
  • the cerium oxide nanoparticles of the present invention are composed of an alkaline earth metal, a transition metal having atomic numbers 21 to 29, 39 to 43, 72 to 74, a salt of at least one metal element selected from lanthanoids, and a heterocyclic amine.
  • a solution containing cerium (III) ions or a cerium (III) salt is mixed, and then an oxidizing agent is added.
  • one of the raw materials is a water-soluble salt of cerium (III), and the synthesis is carried out in water or a solvent compatible with water.
  • the stabilizer used for the synthesis of the cerium oxide nanoparticles of the present invention needs to be a heterocyclic amine having an appropriate hydrophilicity and a property of being able to form an amine complex with respect to a metal ion.
  • Preferred embodiments of the heterocyclic amine used in the present invention include alicyclic amines represented by the formula (I) or aromatic heterocyclic compounds.
  • X represents NR 2 , O or S
  • R 1 and R 2 are hydrogen atoms, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and 1 to 4 carbon atoms.
  • the aminoalkyl group of the above or the alkyl sulfonate group having 1 to 4 carbon atoms is shown.
  • R 1 and R 2 may be the same or different.
  • X represents NR 2 or O
  • R 1 and R 2 are hydrogen atoms
  • an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms It represents a hydroxyalkyl group having 2 to 3 carbon atoms, an aminoalkyl group having 2 to 3 carbon atoms, or an alkyl sulfonate group having 2 to 3 carbon atoms.
  • R 1 and R 2 may be the same or different.
  • alicyclic amines examples include piperazine, 1-methylpiperazine, N, N'-dimethylpiperazine, 1-ethylpiperazine, N, N'-diethylpiperazine, 1- (2-hydroxyethyl) piperazine, and the like.
  • the aromatic heterocyclic compound which is a preferred embodiment of the heterocyclic amine used in the present invention, contains 2 to 8 carbon atoms and 1 to 4 nitrogen atoms in the ring structure. More preferred embodiments of the aromatic heterocyclic compound include, in addition to the above, monocyclic or bicyclic compounds having a 5-membered and / or 6-membered ring structure.
  • aromatic heterocyclic compounds include pyrazole, imidazole, triazole, pyridine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, triazine, tetrazine, indazole, benzoimidazole, azaindole, pyrazolopyrimidine, purine, benzotriazole and quinoxalene. , Cinnoline, quinazoline, phthalazine, 1,5-naphthalene, 1,6-naphthalene, 1,7-naphthalene, 1,8-naphthalene, 2,6-naphthalene, 2,7-naphthalene, pteridine.
  • the above aromatic heterocyclic compound has a methyl group, an ethyl group, an amino group, an aminomethyl group, a monomethylamino group, a dimethylamino group and a cyano as substituents that do not significantly change the form of complex formation and the solubility in the reaction solvent. It may be a derivative having a substituent such as a group. Further, it is more preferable that the aromatic heterocyclic compound has an isolated electron pair in which at least one of the nitrogen atoms is not contained in the ⁇ -conjugated system.
  • a salt of at least one metal element selected from alkaline earth metals, transition metals having atomic numbers 21 to 29, 39 to 43, 72 to 74, and lanthanoids can be used.
  • the metal ions constituting these metal salts can have a valence of 2+ or 3+, and when they are doped with cerium oxide nanoparticles, they form lattice defects, so that improvement in antioxidant performance can be expected.
  • the alkaline earth metal in the present invention refers to beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), and radium (Ra).
  • Lanthanoids refer to elements with atomic numbers 57-71.
  • Specific metal salts include organic acid salts such as carboxylates and sulfonates, phosphorus oxo salts such as phosphates and phosphonates, and inorganic acid salts such as nitrates, sulfates and carbonates. , Haroxides, hydroxides and the like. These salts may be those that are soluble in synthetic solvents.
  • a magnesium salt, a calcium salt, and a transition metal salt are preferably transition metal salts having atomic numbers 21 to 29 from the viewpoint of being easily doped with cerium oxide nanoparticles and further improving the antioxidant effect.
  • Zirconium (Zr) salt, Samalium (Sm) salt for lanthanoids, Europium (Eu) salt More preferably, it is a salt of Mg, Ca, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Sm and Eu.
  • cerium oxide particles are composed of a mixture of Ce 2 O 3 and CeO 2.
  • cerium oxide may also include a form as a hydroxide or an oxyhydroxide.
  • the ratio of ce 2 O 3 and CeO 2 can be calculated by including cerium (III) and X-ray photoelectron spectroscopy as the ratio of the cerium (IV) (XPS).
  • a preferred embodiment of the dispersant of the present invention is a complex with a salt of at least one metal element selected from alkaline earth metals, transition metals of atomic numbers 21-29, 39-43, 72-74, and lanthanoids. It contains cyclic amines and nanoparticles of cerium oxide, and has a radical scavenging rate of 35% or more using DPPH. Radical scavenging rate when a salt of at least one metal element selected from the above, a heterocyclic amine and nanoparticles of cerium oxide are contained and 1.5 mm Albanyl of DPPH is reacted for 30 minutes per 1 mg of CeO 2.
  • the dispersant of the present invention having a content of 35% or more can be suitably used as an antioxidant.
  • the radical scavenging rate value using DPPH of the dispersant of the present invention is preferably 40% or more, and particularly preferably 50% or more.
  • the nanoparticles of cerium oxide according to the present invention are a total of metal elements selected from alkaline earth metals, transition metals having atomic numbers 21 to 29, 39 to 43, 72 to 74, and lanthanoids with respect to 1 mol of cerium element. It is preferably contained in the range of 0.0001 mol to 0.3 mol. More preferably, it is in the range of 0.001 mol to 0.2 mol.
  • the dispersion of the present invention comprises a salt of at least one metal element selected from alkaline earth metals, transition metals having atomic numbers 21 to 29, 39 to 43, 72 to 74, and lanthanoids, and heterocyclic amines. It is produced by mixing a solution containing cerium (III) ions or a cerium (III) salt, and then adding an oxidizing agent.
  • a method for producing a dispersion liquid of cerium oxide nanoparticles of the present invention will be described.
  • the first step is an alkaline earth metal salt, at least one metal salt selected from transition metal salts of atomic numbers 21-29, 39-43, 72-74, lanthanoid salts, and heterocyclic amines. And a solution containing cerium (III) ions or a cerium (III) salt is mixed to obtain a mixed solution.
  • the heterocyclic amine used in this step can be used as a solution dissolved in any solvent.
  • the solvent is preferably water or a solvent compatible with water.
  • solvents compatible with water include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, tert-butanol, tetrahydrofuran, acetone, dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), glycerol, ethylene glycol, oligoethylene. Glycol and the like can be mentioned.
  • the heterocyclic amine is difficult to dissolve, it may be dissolved by heating or ultrasonic treatment.
  • the amount of the heterocyclic amine used may be in the range of 0.1 to 100 molar equivalents with respect to the cerium (III) ion.
  • the method of mixing the metal salt, the heterocyclic amine and the cerium (III) ion or the cerium salt is as follows: a solution containing the metal salt, a solution containing the heterocyclic amine, and a solution containing the cerium (III) ion. Each may be prepared and mixed, or if the solvent of the solution of the heterocyclic amine is water or a solvent compatible with water, the cerium (III) salt and the metal salt are added to the solution of the heterocyclic amine. May be added and mixed.
  • the solution containing the heterocyclic amine and the solution containing the cerium (III) ion or the cerium (III) salt are first mixed and then mixed. It is preferable to add a metal salt and mix.
  • a metal salt and mix When mixing the solution containing the heterocyclic amine and the solution containing cerium (III) ion or cerium (III) salt first, mix for 5 minutes or more to confirm that a uniform solution is obtained, and then add the metal salt. It is preferable to add and mix for another 5 minutes or more to obtain a uniform solution.
  • the solution containing cerium (III) ion may be prepared by dissolving the cerium (III) salt in an arbitrary solvent.
  • cerium (III) salt for example, cerium nitrate (III) hexahydrate may be used.
  • the metal salt may be added directly to a solution containing a heterocyclic amine and a cerium (III) ion or a cerium (III) salt as a solid metal salt, or a solution prepared by dissolving the metal salt in an arbitrary solvent. May be added to a solution containing heterocyclic amine and cerium (III) ion or cerium (III) salt.
  • the amount of the cerium (III) salt used is preferably in the range of 0.01% by mass to 10% by mass in the final concentration of the reaction solution.
  • the amount of the metal salt used is preferably in the range of 0.0001 mol to 0.3 mol with respect to 1 mol of cerium (III) ion. More preferably, it is in the range of 0.001 mol to 0.2 mol.
  • the amount of metal elements does not include the amounts of alkaline earth metal elements contained in the metal salt, transition metal elements having atomic numbers 21 to 29, 39 to 43, 72 to 74, and elements other than lanthanoids. It was
  • the solution containing the metal salt, the heterocyclic amine and the cerium (III) ion or the cerium (III) salt contains an aliphatic hydroxycarboxylic acid, an aliphatic alkoxycarboxylic acid, and a trivalent or higher carboxylic acid. It is preferably absent, for example, does not contain the compounds shown below. Even if it is contained, the amount thereof is preferably 0.1 molar equivalent or less, and more preferably 0.01 molar equivalent or less with respect to the cerium (III) ion.
  • aliphatic hydroxycarboxylic acid examples include lactic acid, hydroxybutyric acid, and / or salts thereof
  • specific examples of the aliphatic alkoxycarboxylic acid include methoxyacetic acid and ethoxyacetic acid, 2- [2-(. 2-Methoxyethoxy) ethoxy] acetic acid (MEEA) and / or salts thereof.
  • trivalent or higher carboxylic acid examples include nitrilotriacetic acid (NTA), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), ethylenediaminediaminediaminetetraacetic acid (EDDS), glycol etherdiaminetetraacetic acid (EGTA), and diethylenetriaminopentaacetic acid (diethylenetriaminopentaacetic acid (EDTA).
  • NTA nitrilotriacetic acid
  • EDTA ethylenediaminetetraacetic acid
  • EDDS ethylenediaminediaminediaminetetraacetic acid
  • EGTA glycol etherdiaminetetraacetic acid
  • EDTA diethylenetriaminopentaacetic acid
  • DTPA citric acid
  • HEDTA hydroxyethylethylenediaminetetraacetic acid
  • polyacrylic acid and / or salts thereof.
  • the second step is a step of adding an oxidizing agent to the mixed solution obtained in the first step.
  • the oxidizing agents used in the second step include nitrate, potassium nitrate, hypochloric acid, chloric acid, chloric acid, perchloric acid, halogen, hydrogen halide, permanganate, chromic acid, dichromic acid, and oxalic acid. , Hydrogen sulfide, sulfur dioxide, sodium thiosulfate, sulfuric acid, hydrogen peroxide and the like. Of these, hydrogen peroxide is particularly preferable.
  • the addition amount may be 0.1 equivalent or more and 10 equivalent or less, preferably 0.5 equivalent or more and 2 equivalent or less, as a molar equivalent with respect to the cerium (III) ion.
  • a cerium (III) ions are oxidized to cerium (IV), Ce 2 O 3 and forming reaction of the cerium oxide particles constituted of a mixture of CeO 2 Is started.
  • the solution is colored yellow, orange, red, brown or the like. This is the coloration caused by the conversion of cerium (III) ions to cerium (IV), and the degree of coloring is the ratio of cerium (III) and cerium (IV) present on the surface of the nanoparticles of cerium oxide. decide.
  • the end of the reaction can be judged by the point where the color change disappears. At this time, the particle formation reaction depends on pH, and the reaction proceeds from weakly acidic to basic.
  • an aqueous solution of sodium hydroxide, an aqueous solution of ammonia, or the like can be used.
  • the reaction is usually completed in about 5 minutes to 1 hour, and a dispersion containing the cerium oxide nanoparticles of the present invention can be obtained.
  • the dispersion of the present invention is an unreacted oxidizing agent remaining in the dispersion after the reaction is completed by filtering the dispersion after the reaction with an ultrafiltration membrane or dialysis with a semipermeable membrane. , Cerium (III) ions, metal salts and excess heterocyclic amines can be removed. Then, the purified dispersion of the present invention can be dried using an evaporator, a freeze-dryer, or the like to take out nanoparticles of cerium oxide.
  • the dispersion liquid of the present invention may contain cerium oxide nanoparticles and water as a solvent, as well as other solvent components compatible with water.
  • solvent components include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, tert-butanol, tetrahydrofuran, acetone, dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), glycerol, ethylene glycol, oligoethylene glycol and the like. Be done.
  • These solvent components can be contained in an amount of 90% by volume or less.
  • solvent components may be added to the dispersion after the reaction is completed, may be added after filtering with an ultrafiltration membrane, may be used as a dialysate, or may be added to the dispersion after dialysis. good. It may be added to dried cerium oxide nanoparticles together with water to form a dispersion liquid.
  • the dispersion liquid of the present invention may contain an ionic component.
  • an ionic component acetic acid, phthalic acid, succinic acid, carbonic acid, Tris (hydroxymethyl) aminomethane (Tris), 2-Morphorinothethanesulphonic acid monohydrate (MES), Bis (2-hydroxythyl), as components imparting buffering performance.
  • Potassium can be mentioned.
  • These ionic components can be added so that the final concentration is in the range of 0.1 mM to 1 M.
  • These ionic components may be added to the dispersion after the reaction is completed, may be added after filtering with an ultrafiltration membrane, or an aqueous solution dissolved in water may be used as a dialysate, and dispersion after dialysis may be used. It may be added to the liquid. It may be added to dried cerium oxide nanoparticles together with water to form a dispersion liquid.
  • the pH of the dispersion liquid of the present invention may be in the range of pH 2 to 12, preferably pH 4 to 10, and more preferably pH 5 to 8.
  • the pH may be adjusted by adding a buffer solution, or may be adjusted by adding an acid such as nitric acid, sulfuric acid or hydrochloric acid, or a base such as sodium hydroxide or potassium hydroxide.
  • the dispersion of the present invention may be stored as it is after the reaction is completed, or as a purified product obtained by filtering the dispersion after the reaction with an ultrafiltration membrane or a purified product dialylated with a semipermeable membrane. It may be stored, or it may be dried using an evaporator or a freeze-dryer, and the nanoparticles of cerium oxide may be taken out and stored as a dried product. Further, it may be stored as a dispersion liquid containing the above-mentioned solvent component and ionic component, or may be stored after adjusting the pH. When storing, refrigerated storage is preferable.
  • the hydrodynamic diameter of the cerium oxide nanoparticles of the present invention is calculated as an average particle diameter from a number conversion histogram by measuring dynamic light scattering to derive an autocorrelation function and analyzing it by the Marquart method. ELS-Z manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. is used for the measurement of dynamic light scattering.
  • the hydrodynamic diameter indicated by the dispersion may be 1 nm or more and 1000 nm or less, and preferably 1 nm or more and 200 nm or less.
  • the hydrodynamic diameter of the cerium oxide nanoparticles of the present invention can be adjusted by the amount of the heterocyclic amine used with respect to the amount of the cerium (III) ion used. If the amount of the heterocyclic amine used is low, particles having a large particle size can be obtained, and if the amount of the heterocyclic amine used is high, particles having a small particle size can be obtained.
  • cerium oxide nanoparticles of the present invention or a dispersion thereof may be sterilized before use as an antioxidant or the like.
  • Examples of the sterilization method include a method of passing through a sterilization filter.
  • the cerium oxide nanoparticles of the present invention or a dispersion thereof can be used as an antioxidant.
  • the antioxidant is a substance that has reducing properties, suppresses lipid peroxidation, and reacts with active oxygen ((superoxide ion, hydroxy radical, hydrogen peroxide, etc.) to suppress its action).
  • active oxygen (superoxide ion, hydroxy radical, hydrogen peroxide, etc.) to suppress its action).
  • Standard Chemical Glossary 2nd Edition, Maruzen Publishing
  • it can be used as a reducing agent in organic chemical reactions and a radical terminator in polymer polymerization by utilizing such antioxidant action.
  • it can be used to protect cells from oxidative stress by adding it to a cell culture solution or applying it to a culture vessel such as a tent by utilizing its antioxidant effect.
  • it can be used as a cosmetic on the skin. By applying it, it can be used to protect the skin from lipid peroxides and active oxygen. In addition, it can be used as a substance in place of an antioxidant enzyme solution by utilizing its antioxidant action. In addition, by coating the electrodes instead of the catalase solution and immobilizing the nanoparticles of cerium oxide, it can be used for the detection reaction of hydrogen peroxide and the detection reaction of electrochemical. It can be used as a neutralizing solution for hydrogen peroxide industrially used in fiber and paper pulp production, sterilization of public baths, slime removal in pipes, etc. Such performance is evaluated by the catalase activity described later.
  • the dispersion of the present invention can be added as an antioxidant during molding of rubber or plastic, or can be added to fuels, detergents, foods, and animal feeds. Such antioxidants. Can be evaluated by the scavenging reaction of active species, which will be described later.
  • cerium oxide nanoparticles of the present invention or a dispersion thereof can be used as an antioxidant as a drug for humans or animals related to oxidative stress and inflammation.
  • a local, enteral or parenteral method such as injection, infusion or transplantation, stroke, multiple sclerosis, and muscle atrophy It can be used for the prevention or treatment of oxidative stress-related diseases such as lateral cord sclerosis and ischemia-reperfusion injury.
  • the dispersion of the present invention is coated as an antioxidant on the surface of a medical device such as a cannula, a catheter or a stent, or an artificial organ represented by a dialysis membrane to reduce inflammation locally or systemically. You can also do it.
  • a medical device such as a cannula, a catheter or a stent, or an artificial organ represented by a dialysis membrane to reduce inflammation locally or systemically. You can also do it.
  • the scavenging reaction of the active species can be measured, for example, as the decomposition rate of an artificial radical called 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH).
  • DPPH 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl
  • the solution of DPPH and the dispersion liquid containing the cerium oxide nanoparticles of the present invention are mixed and allowed to stand for a predetermined time.
  • the same treatment is performed on a mixed solution of the solution containing the cerium oxide nanoparticles of the present invention and the solvent not containing DPPH.
  • the same treatment is performed on the solution containing no cerium oxide nanoparticles of the present invention.
  • a DPPH solution having the same concentration as the reaction solution is prepared as a reference solution, and the absorption spectrum of the above solution is measured.
  • the absorbance at 517 nm, which is the maximum absorption wavelength of DPPH is used.
  • Standard solution absorbance (I ST) and the difference in absorbance of control (I CO) ( ⁇ I 0 ) and the absorbance of the solution containing the cerium oxide particles of the present invention (I EX) and background absorbance of the correction solution (I BG ) difference ( ⁇ I) is calculated.
  • the DPPH elimination rate can be calculated by calculating the ratio of the latter ( ⁇ I) to the former ( ⁇ I 0 ) as the DPPH retention rate and subtracting the DPPH retention rate (%) from 100 (%). .. This value is a value indicating the radical scavenging performance.
  • the cerium oxide nanoparticles of the present invention or a dispersion thereof can be used as an oxidizing agent.
  • it can be used as a uniform catalyst in an organic synthesis reaction or polymer polymerization or as a wet etching solution for a semiconductor by utilizing an oxidizing action.
  • it can be used as a solution in place of the oxidase solution by utilizing the oxidative action.
  • it can be used for antibody-antibody reactions, detection reactions using nucleic acid hybridization, and tissue staining instead of oxidase and peroxidase solutions, or it can be coated on electrodes to immobilize cerium oxide nanoparticles. It can be used for chemical detection reactions.
  • a bleaching agent / disinfectant utilizing an oxidizing action for decomposing / removing stains, odors, allergens, bacteria, fungi, and molds.
  • it can be used as a bleaching agent for cleaning clothes, tableware, kitchens, toilets, washrooms, bathrooms, medical appliances and the like. Cleaning methods include soaking and washing, spraying, and spraying using a humidifier or nebulizer.
  • a disinfectant it can be added to pools, bathtubs, hot springs, body soap, hand-washing detergent, disinfectant, mouthwash, mouthwash, hand gel, disinfectant spray, disinfectant spray, deodorant spray, wet tissue, disinfectant. It can be used as a sheet or the like.
  • the nanoparticles of cerium oxide of the present invention may remain on the object so that the deodorizing, antiviral, antibacterial and antifungal effects are maintained.
  • the performance as such an oxidizing agent can be evaluated by a fading reaction of an organic dye, which will be described later.
  • the cerium oxide nanoparticles of the present invention or a dispersion thereof are used as an oxidizing agent, they can be used in combination with alcohols, surfactants, bactericides, and natural organic substances.
  • the alcohol include ethanol and isopronol
  • examples of the surfactant include benzalkonium chloride, benzethonium chloride and alkylpolyaminoethylglycine
  • examples of the bactericide include chlorhexidine and acrinol.
  • melbromin, crystal violet, and natural organic substances examples include polyphenols, catechins, tannins, chitins, chitosans, isothiocyanates, hinokithiols, limonene, polylysines, terpenoids, saponins, flavonoids, and carotene. In use, a plurality of these may be combined.
  • cerium oxide nanoparticles of the present invention or a dispersion thereof are used as an oxidizing agent, they can be used in combination with another known oxidizing agent.
  • oxidizing agent for example, hypochlorous acid, sodium hypochlorite, povidone iodine, oxidol, ozone water, peracetic acid can be mentioned, and a plurality of these may be combined.
  • the oxidation performance of the cerium oxide nanoparticles of the present invention or a dispersion thereof can be confirmed by performing a color reaction of TMBZ3,3', 5,5'-Tetramethylbenzidine (TMBZ) used for determining the oxidase activity.
  • TMBZ3,3', 5,5'-Tetramethylbenzidine (TMBZ) used for determining the oxidase activity.
  • the cerium oxide nanoparticles of the present invention or a dispersion thereof and an aqueous solution of TMBZ are mixed and allowed to stand for a predetermined time.
  • As a control the same treatment is performed on an aqueous solution of TMBZ that does not contain cerium oxide nanoparticles.
  • the absorbance of each solution at 655 nm is measured. If the absorbance is twice or more that of the control, it can be judged that the substance has oxidizing performance.
  • the cerium oxide nanoparticles of the present invention or a dispersion thereof are added at the time of molding of fibers, tubes, beads, rubber, films, plastics, etc. as additives for imparting oxidation performance, or are applied to the surfaces thereof. Therefore, it can be used for processing such as deodorization, antiallergic, antibacterial, and antifungal.
  • the cerium oxide nanoparticles of the present invention or those processed with the dispersion liquid thereof include, for example, a drainage port chrysanthemum crack cover for a kitchen sink, a drainage port plug, a packing for fixing a window glass, a packing for fixing a mirror, a bathroom, and the like.
  • the product processed with the cerium oxide nanoparticles of the present invention or the dispersion liquid thereof can be used in various fields as a sanitary material.
  • Benzimidazole, 1- (2-hydroxyethyl) piperazine from Tokyo Kasei Co., Ltd. Cerium nitrate (III) hexahydrate, copper (II) sulfate pentahydrate, calcium chloride, samarium nitrate (III) hexahydrate
  • DPPH 2,2-Diphenyl-1-cycllyhydrazil
  • Other reagents were purchased from Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Tokyo Kasei Co., Ltd., and Sigma-Aldrich Japan GK, and used as they were without any particular purification.
  • Example 1 1 g / mL with respect to 10 mL of a 50% ethylene glycol aqueous solution of benzimidazole of 90 mg / 10 mL of a dispersion containing cerium nitrate nanoparticles doped with 0.01 mol of Cu compound using benzimidazole as a stabilizer. 100 ⁇ L of a cerium nitrate hexahydrate aqueous solution was added, and the mixture was stirred at room temperature for 5 minutes.
  • Example 2 Addition amount of 2.3 ⁇ L (cerium nitrate) of a 0.1 M copper sulfate pentahydrate aqueous solution containing 0.001 mol-doped cerium oxide nanoparticles of Cu compound using benzoimidazole as a stabilizer was added. A dispersion containing cerium oxide nanoparticles was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to 0.001 mol per 1 mol of hexahydrate.
  • Example 3 Addition amount of 5.8 ⁇ L (cerium nitrate) of a 0.1 M copper sulfate pentahydrate aqueous solution containing 0.1 M cerium oxide nanoparticles doped with 0.0025 mol of Cu compound using benzoimidazole as a stabilizer was added. A dispersion containing cerium oxide nanoparticles was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to 0.0025 mol per 1 mol of hexahydrate.
  • Example 4 1 g / mL with respect to 10 mL of a 50% ethylene glycol aqueous solution of benzimidazole of 90 mg / 10 mL of a dispersion containing 0.01 mol-doped Ca compound-doped cerium nitrate nanoparticles using benzimidazole as a stabilizer.
  • 100 ⁇ L of a cerium nitrate hexahydrate aqueous solution was added, and the mixture was stirred at room temperature for 5 minutes.
  • 23 ⁇ L (0.01 mol per 1 mol of cerium nitrate hexahydrate) of 0.1 M aqueous solution of calcium chloride was added, and the mixture was stirred at room temperature for 5 minutes.
  • reaction solution was heated at 70 ° C. for 2 hours, cooled to room temperature, and then purified by an ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of 10 kHz to obtain a dispersion containing cerium oxide nanoparticles.
  • Example 5 Addition amount of 2.3 ⁇ L (cerium nitrate hexahydrate) of 0.1 M aqueous calcium chloride solution containing cerium oxide nanoparticles doped with 0.001 mol of Ca compound using benzoimidazole as a stabilizer was added. A dispersion containing cerium oxide nanoparticles was obtained in the same manner as in Example 4 except that the amount was changed to 0.001 mol per 1 mol).
  • Example 6 Addition amount of 5.8 ⁇ L (cerium nitrate hexahydrate) of 0.1 M calcium chloride aqueous solution containing cerium oxide nanoparticles doped with 0.0025 mol of Ca compound using benzoimidazole as a stabilizer was added. A dispersion containing cerium oxide nanoparticles was obtained in the same manner as in Example 4 except that the amount was changed to 0.0025 mol per 1 mol).
  • Example 7 Dispersion solution containing cerium oxide nanoparticles doped with 0.05 mol of Ca compound using benzoimidazole as a stabilizer 11.5 ⁇ L of 1 M aqueous calcium chloride solution (cerium hexahydrate hydrate). A dispersion containing cerium oxide nanoparticles was obtained in the same manner as in Example 4 except that the amount was changed to 0.05 mol per 1 mol of the substance.
  • Example 8 Dispersion solution containing cerium oxide nanoparticles doped with 0.1 mol of Ca compound using benzoimidazole as a stabilizer Add 23 ⁇ L of 1 M aqueous calcium chloride solution (cerium hexahydrate 1). A dispersion containing cerium oxide nanoparticles was obtained in the same manner as in Example 4 except that the amount was changed to 0.1 mol).
  • Example 9 Dispersion solution containing cerium oxide nanoparticles doped with 0.2 mol of Ca compound using benzoimidazole as a stabilizer Add 46 ⁇ L of 1 M aqueous calcium chloride solution (cerium hexahydrate 1). A dispersion containing cerium oxide nanoparticles was obtained in the same manner as in Example 4 except that the amount was changed to 0.2 mol per mol).
  • Example 10 A dispersion containing 0.0025 mol-doped cerium nitrate nanoparticles using 1- (2-hydroxyethyl) piperazine as a stabilizer and containing 50 mg / 10 mL of 1- (2-hydroxyethyl) piperazine. 200 ⁇ L of 0.1 g / mL cerium nitrate hexahydrate aqueous solution was added to 10 mL of a solution prepared by adding nitric acid to a 50% ethylene glycol aqueous solution to adjust the pH to 7, and the mixture was stirred at room temperature for 5 minutes.
  • Example 11 Dispersion solution containing cerium oxide nanoparticles doped with 0.001 mol of Sm compound using 1- (2-hydroxyethyl) piperazine as a stabilizer 0.01 M samarium nitrate hexahydrate A dispersion containing samarium oxide nanoparticles was obtained in the same manner as in Example 10 except that the compound was changed to 4.6 ⁇ L (0.001 mol with respect to 1 mol of samarium hexahydrate nitrate).
  • Example 12 1 g / mL with respect to 10 mL of a 50% ethylene glycol aqueous solution of 90 mg / 10 mL of a dispersion liquid containing 0.01 mol-doped Fe compound-doped cerium nitrate nanoparticles using benzimidazole as a stabilizer. 100 ⁇ L of a cerium nitrate hexahydrate aqueous solution was added, and the mixture was stirred at room temperature for 5 minutes.
  • Example 13 1 g / mL with respect to 10 mL of a 50% ethylene glycol aqueous solution of 90 mg / 10 mL of a dispersion liquid containing 0.05 mol-doped Fe compound-doped cerium nitrate nanoparticles using benzimidazole as a stabilizer. 100 ⁇ L of a cerium nitrate hexahydrate aqueous solution was added, and the mixture was stirred at room temperature for 5 minutes.
  • Example 14 Measurement of antioxidant performance by radical scavenging test using DPPH Examples 1 to 13 prepared by diluting with 100 ⁇ L of a 0.3 mM DPPH ethanol solution and a 50% ethylene glycol aqueous solution to 0.2 mg / ml. , 100 ⁇ L of the dispersion containing the cerium oxide nanoparticles prepared in Reference Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, respectively, and allowed to stand at room temperature for 30 minutes in the dark. The same treatment was performed on a solution prepared by mixing 100 ⁇ L of a dispersion containing cerium oxide nanoparticles prepared at 0.2 mg / mL and 100 ⁇ L of ethanol as a background correction solution.
  • a control As a control, the same treatment was performed on a solution in which 100 ⁇ L of a 50% ethylene glycol aqueous solution and 100 ⁇ L of ethanol were mixed.
  • a reference solution was prepared by mixing 100 ⁇ L of a 0.3 mM DPPH ethanol solution and 100 ⁇ L of a 50% ethylene glycol aqueous solution. The absorption spectrum of the above solution was measured. For the analysis, the absorbance at 517 nm, which is the maximum absorption wavelength of DPPH, was used. Using the absorbance of each solution, the DPPH elimination rate was calculated using the following formula.
  • the radical erasure rate of each example is set.
  • the activity improvement rate was calculated when the DPPH erasure rate of Reference Example 1 was set to 1 for Comparative Example 1 and that of Reference Example 2 was set to 1 for Comparative Example 2. The results are shown in Table 1.
  • DPPH erasure rate (%) 100- (I EX -I BG) / (I ST -I CO)
  • I EX Absorbance I BG of solution mixed with dispersion and DPPH containing cerium oxide nanoparticles: Absorbance I ST of solution mixed with dispersion and ethanol containing cerium oxide particles (background correction solution): DPPH and 50% Absorptivity of solution (reference solution) mixed with ethylene glycol aqueous solution ICO : Absorbency of solution (control) mixed with 50% ethylene glycol aqueous solution and ethanol
  • the dispersions containing the cerium oxide nanoparticles of Examples 1 to 13 all showed high radical scavenging activity.
  • the activity improvement rate was 1.2 to 2.4 times higher than that of the dispersion liquid containing the cerium oxide nanoparticles produced without adding the metal salts of Reference Examples 1 and 3.
  • the dispersion containing the cerium oxide nanoparticles of Comparative Example 2 showed almost no radical scavenging activity, and was compared with the dispersion containing the cerium oxide nanoparticles of Reference Example 2 produced without adding a metal salt. , The activity was not improved by the metal salt.
  • the dispersion liquid of the cerium oxide nanoparticles of Comparative Example 1 did not improve the radical scavenging activity as compared with Reference Example 1 to which the metal salt was not added. .. From the above results, it was found that the cerium oxide nanoparticles of the present invention produced by adding a heterocyclic amine and a metal salt and the dispersion liquid containing the same have excellent radical scavenging activity and can be used as an antioxidant. ..
  • Example 15 ICP emission analysis and quantification of Ce, Ca, Cu, Fe, and Sm using ICP-MS Weigh the samples of cerium oxide nanoparticles of Examples 1 to 13 into a container made of Teflon (registered trademark), and carry out sulfuric acid. After heat-decomposing with nitric acid and hydrochloric acid or hydrofluoric acid, the mixture was concentrated until white sulfuric acid smoke was generated, dissolved in dilute nitric acid, and the volume was settled. Ce in the obtained constant volume solution was quantified by ICP emission spectrometry, and Ca, Cu, Fe, and Sm were quantified by ICP mass spectrometry.
  • Examples 1 and 13 prepared to 0.2 mg / ml by diluting with 100 ⁇ L of a 10 mg / mL TMBZ.HCl (3,3', 5,5'-Tetramethylbenzidine dihydr GmbHchlenburglide dihydrate) aqueous solution and a 50% ethylene glycol aqueous solution, reference. 100 ⁇ L of the dispersion containing the cerium oxide nanoparticles prepared in Example 1 was mixed, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 10 minutes.
  • TMBZ.HCl 3,3', 5,5'-Tetramethylbenzidine dihydr GmbHchl GmbHlide dihydrate
  • the dispersion containing the cerium oxide nanoparticles of the present invention exhibits an absorbance 10 times or more higher than that of the control, and has higher oxidizing performance than the dispersion containing the cerium oxide nanoparticles produced without adding the metal salt of Reference Example 1. It was confirmed that it was high.

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Abstract

本発明は、高い抗酸化性能を有する酸化セリウムナノ粒子、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液、および抗酸化剤を提供することを課題とする。　本発明は、アルカリ土類金属、原子番号２１～２９、３９～４３、７２～７４の遷移金属、およびランタノイドから選ばれる少なくとも１種類の金属元素の塩と、複素環式アミンと、セリウム（ＩＩＩ）イオンを含む溶液またはセリウム（ＩＩＩ）塩とを混合し、次いで酸化剤を添加することにより製造された、酸化セリウムナノ粒子である。

Description

酸化セリウムナノ粒子、分散液、抗酸化剤、酸化剤および酸化セリウムナノ粒子の製造方法
　本発明は、酸化セリウムナノ粒子、当該ナノ粒子を含む分散液、抗酸化剤、酸化剤および酸化セリウムナノ粒子の製造方法に関する。
　近年、安全や衛生管理に対する意識が高まる中で、有害物質や微生物を分解する抗菌技術が注目されている。例えば、酸化チタンは、光触媒特性によって有機物を酸化分解する特性を有しており、有機色素の分解反応などで評価されている。このような酸化分解特性は、抗菌剤としての利用の他、アセトアルデヒドやアンモニアなどの低分子、アレルゲン、ウイルスなどの各種有害物質を分解する用途への利用が期待されている。
　一方、酸化セリウムナノ粒子（ナノセリア）は、カタラーゼ、オキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ等の酸化還元酵素と同様の触媒活性を有しており、酸化剤、抗酸化剤としての応用が期待されている。これらの触媒活性には紫外線等の特別な光源を必要としないことから、酸化チタンとは異なる用途への利用が期待できる。
　しかしながら、凝集しやすい金属ナノ粒子を抗酸化剤等として使用する場合、合成の際には安定化剤となる化合物を共存させておき、得られたナノ粒子を安定分散させる手法が用いられる。酸化セリウムのナノ粒子の場合、例えば、ポリアクリル酸を安定化剤として過酸化水素によりセリウム（ＩＩＩ）イオンを酸化して粒子分散液を取得したり、デキストランを安定化剤としてアンモニア水中でセリウム（ＩＩＩ）イオンのアルカリ中和を行って粒子分散液を取得する。
　ここで、特許文献１には、クエン酸やメトキシ酢酸といったカルボン酸を安定化剤とし、さらにＣｕやＦｅなどの遷移金属をドープした酸化セリウムナノ粒子の合成方法が開示されている。遷移金属をドープした酸化セリウムナノ粒子は、ドープしていない酸化セリウムナノ粒子よりも燃料電池用の触媒として使用した場合に還元反応速度が向上することが開示されている。
　また、特許文献２には、酸化セリウムに、４価のセリウムイオンより大きなイオン半径及び／又は低原子価を持つ金属イオンを固溶させてなる金属酸化物固溶酸化セリウム粒子を用いた日焼け止め組成物が開示されており、金属イオンを固溶化させた酸化セリウム粒子は、酸化セリウムに比べ、紫外線遮断効果が高くなると記載がある。このように、これまで金属ドープにより酸化セリウムの性能を向上させる取り組みがされてきた。
特開２０１４－５８４４８号公報 特開２００２－２９３７２６号公報
　本発明者らは、特許文献１に記載のカルボン酸等を安定化剤として、特定の金属塩を添加し、製造される酸化セリウムのナノ粒子を用いて抗酸化剤等の用途の検討を行った。しかしながら、特許文献１に記載のカルボン酸を安定化剤として、遷移金属塩を添加することで製造される酸化セリウムナノ粒子の溶液では、ＤＰＰＨ（２，２－Ｄｉｐｈｅｎｙｌ－１－ｐｉｃｒｙｌｈｙｄｒａｚｙｌ）を用いたラジカル消去試験でのラジカル消去率が非常に低く、金属塩の添加による抗酸化性能の向上が認められなかった。この結果から、高い抗酸化性能を有する酸化セリウムのナノ粒子を取得することを課題として、さらに検討を行った。
　本発明者らは、上記課題を解決するために、酸化セリウムのナノ粒子の製造に用いる、安定化剤と金属塩との組み合わせに着目した。その結果、金属塩としてアルカリ土類金属、原子番号２１～２９、３９～４３、７２～７４の遷移金属、およびランタノイドから選ばれる少なくとも１種類の金属元素の塩と、安定化剤として複素環式アミンと、セリウム（ＩＩＩ）イオンを含む溶液またはセリウム（ＩＩＩ）塩とを混合し、次いで酸化剤を添加することで、ラジカル消去率に優れた酸化セリウムナノ粒子が得られることを見出した。加えて、安定化剤として複素環式アミンを用いて、金属塩を添加せずに得られた酸化セリウムナノ粒子の分散液と、本発明の酸化セリウムナノ粒子を含む分散液のラジカル消去活性を比較した場合、本発明の分散液は最大で２．４倍のラジカル消去活性を示すことを見出した。
　一方、複素環式アミンではなく、安定化剤としてカルボン酸を用いた場合には、例えば銅塩のような金属塩添加の有無に関わらずラジカル消去活性が見られなかった。さらに、複素環式アミンを安定化剤として用いて製造された酸化セリウムナノ粒子の分散液に対して、例えば銅塩のような金属塩を後添加した酸化セリウムナノ粒子の分散液は、金属塩の添加によりラジカル消去活性の向上が見られなかった。
　以上の結果から、安定化剤として複素環式アミンを用い、かつ前記の金属塩を酸化セリウムナノ粒子の形成前に添加することで、製造された酸化セリウムナノ粒子の分散液が高い抗酸化活性、および酸化性能を有することを見出し、本発明を完成させた。　
　本発明者らは、上記検討を経て本発明を完成させた。本発明は以下のとおりである。
（１）アルカリ土類金属、原子番号２１～２９、３９～４３、７２～７４の遷移金属、およびランタノイドから選ばれる少なくとも１種類の金属元素の塩と、複素環式アミンと、セリウム（ＩＩＩ）イオンを含む溶液またはセリウム（ＩＩＩ）塩とを混合し、次いで酸化剤を添加することにより製造された、酸化セリウムナノ粒子。
（２）アルカリ土類金属、原子番号２１～２９、３９～４３、７２～７４の遷移金属、およびランタノイドから選ばれる少なくとも１種類の金属元素と、安定化剤として複素環式アミンとを含み、ＣｅＯ２１ｍｇあたり、１．５ｍｍоｌのＤＰＰＨを３０分反応させた際のラジカル消去率が３５%以上であることを特徴とする酸化セリウムナノ粒子。
（３）前記金属元素が、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）から選ばれる、（１）または（２）に記載の酸化セリウムナノ粒子。
（４）前記金属塩が、セリウム元素１モルに対して０．００１モル以上添加される、（１）または（３）に記載の酸化セリウムナノ粒子。
（５）前記複素環式アミンが芳香族ヘテロ環式化合物である、（１）から（４）のいずれか一つに酸化セリウムナノ粒子。
（６）前記芳香族ヘテロ環式化合物が５員環および／または６員環構造を有する単環式または二環式化合物である、（５）に記載の酸化セリウムナノ粒子。
（７）前記複素環式アミンが式（Ｉ）で表される化合物である、（１）から（４）のいずれか一つに記載の酸化セリウムナノ粒子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 　（式（Ｉ）中、ＸはＮＲ２、Ｏ、Ｓを示し、Ｒ１およびＲ２は水素原子、炭素数１～４のアルキル基、炭素数１～４のヒドロキシアルキル基、炭素数１～４のアミノアルキル基、炭素数１～４のスルホン酸アルキル基を示す。Ｒ１及びＲ２は同一であっても異なっていてもよい。）
（８）セリウム元素１モルに対して、前記金属元素を０．０００１モル以上含む（１）から（７）のいずれか一つに記載の酸化セリウムナノ粒子。
（９）（１）から（８）のいずれか一つに記載の酸化セリウムナノ粒子を含む分散液。
（１０）（１）から（８）のいずれか一つに記載の酸化セリウムナノ粒子または（９）に記載の分散液を含む抗酸化剤。
（１１）（１）から（８）のいずれか一つに記載の酸化セリウムナノ粒子または（９）に記載の分散液を含む酸化剤。
（１２）アルカリ土類金属、原子番号２１～２９、３９～４３、７２～７４の遷移金属、およびランタノイドから選ばれる少なくとも１種類の金属元素の塩と、複素環式アミンと、セリウム（ＩＩＩ）イオンを含む溶液またはセリウム（ＩＩＩ）塩とを混合し、次いで酸化剤を添加することを特徴とする、酸化セリウムナノ粒子の製造方法。
　本発明の酸化セリウムナノ粒子、および酸化セリウムのナノ粒子を含む分散液は、従来の酸化セリウムのナノ粒子より高いラジカル消去活性を示し、抗酸化剤として好適に使用可能であるとともに、優れた酸化剤としても好適に使用することができる。
　本発明の酸化セリウムのナノ粒子は、本明細書中で、単に本発明のナノ粒子と、また、本発明の酸化セリウムのナノ粒子を含む分散液は、本明細書中で、単に本発明の分散液と、それぞれ記載する場合がある。
　本発明の酸化セリウムナノ粒子は、アルカリ土類金属、原子番号２１～２９、３９～４３、７２～７４の遷移金属、およびランタノイドから選ばれる少なくとも１種類の金属元素の塩と、複素環式アミンと、セリウム（ＩＩＩ）イオンを含む溶液またはセリウム（ＩＩＩ）塩とを混合し、次いで酸化剤を添加することにより製造される。酸化セリウムナノ粒子の合成にあたっては、原料の一つが水溶性のセリウム（ＩＩＩ）の塩であり、合成は水または水と相溶性のある溶媒で行われる。したがって、本発明の酸化セリウムナノ粒子の合成に用いられる安定化剤は、適度な親水性を持ち、金属イオンに対してアミン錯体を形成できるような性質を持つ複素環式アミンであることが必要である。本発明で用いる複素環式アミンの好ましい実施形態としては、式（Ｉ）に示される脂環式アミンまたは芳香族ヘテロ環式化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 　式（Ｉ）中、ＸはＮＲ２、ＯまたはＳを示し、Ｒ１およびＲ２は水素原子、炭素数１～４のアルキル基、炭素数１～４のヒドロキシアルキル基、炭素数１～４のアミノアルキル基または炭素数１～４のスルホン酸アルキル基を示す。Ｒ１及びＲ２は同一であっても異なっていてもよい。
　本発明で用いる脂環式アミンのより好ましい実施形態としては、上記式（Ｉ）において、ＸはＮＲ２またはＯを示し、Ｒ１およびＲ２が水素原子、炭素数１～２のアルキル基、炭素数２～３のヒドロキシアルキル基、炭素数２～３のアミノアルキル基または炭素数２～３のスルホン酸アルキル基を示すものである。Ｒ１及びＲ２は同一であっても異なっていてもよい。
　このような脂環式アミンとしては、例えば、ピペラジン、１－メチルピペラジン、Ｎ，Ｎ’－ジメチルピペラジン、１－エチルピペラジン、Ｎ，Ｎ’－ジエチルピペラジン、１－（２－ヒドロキシエチル）ピペラジン、１，４－ビス（２－ヒドロキシエチル）ピペラジン、Ｎ－（２－アミノエチル）ピペラジン、１，４－ビス（２－アミノエチル）ピペラジン、２－［４－（２－ヒドロキシエチル）－１－ピペラジニル］エタンスルホン酸、ピペラジン－１，４－ビス（２－エタンスルホン酸）、モルホリン、４－メチルモルホリン、４－エチルモルホリン、４－（２－アミノエチル）モルホリン、４－（２－ヒドロキシエチル）モルホリン、２－モルホリノエタンスルホン酸、３－モルホリノプロパンスルホン酸が挙げられる。
　本発明で用いる複素環式アミンの好ましい実施形態である芳香族ヘテロ環式化合物としては、２～８の炭素原子および１～４の窒素原子を環構造内に含むものである。芳香族ヘテロ環式化合物のより好ましい実施形態としては、上記に加え、５員環および／または６員環構造を有する単環式または二環式化合物であることが挙げられる。このような芳香族ヘテロ環式化合物としては、例えば、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、テトラジン、インダゾール、ベンゾイミダゾール、アザインドール、ピラゾロピリミジン、プリン、ベンゾトリアゾール、キノキサリン、シンノリン、キナゾリン、フタラジン、１，５－ナフチリジン、１，６－ナフチリジン、１，７－ナフチリジン、１，８－ナフチリジン、２，６－ナフチリジン、２，７－ナフチリジン、プテリジンが挙げられる。また、上記芳香族ヘテロ環式化合物は、錯形成の形態や反応溶媒への溶解度を大きく変化させない置換基としてメチル基、エチル基、アミノ基、アミノメチル基、モノメチルアミノ基、ジメチルアミノ基、シアノ基などの置換基を有する誘導体であってもよい。また、芳香族ヘテロ環式化合物は、上記窒素原子の少なくとも１つが、π共役系に含まれない孤立電子対を有するものであることがさらに好ましい。
　本発明の酸化セリウムナノ粒子を含む分散液において、アルカリ土類金属、原子番号２１～２９、３９～４３、７２～７４の遷移金属、ランタノイドから選ばれる少なくとも１種類の金属元素の塩を用いることが必要である。これらの金属塩を構成する金属イオンは、２＋または３＋の価数を取ることができ、酸化セリウムナノ粒子にドープされた際に格子欠陥を作るために、抗酸化性能の向上が期待できる。本発明におけるアルカリ土類金属は、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）をさす。ランタノイドは、原子番号５７～７１の元素をさす。
　具体的な金属塩としては、カルボン酸塩、スルホン酸塩などの有機酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩などのリンのオキソ酸塩、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩などの無機酸塩のほか、ハロゲン化物、水酸化物などが挙げられる。これらの塩は、合成溶媒に溶解するものであればよい。
　これらの金属塩の中で好ましくは、酸化セリウムナノ粒子にドープされやすく、抗酸化作用をより向上させる観点から、マグネシウム塩、カルシウム塩、遷移金属塩であれば、原子番号２１～２９の遷移金属塩、ジルコニウム（Ｚｒ）塩、ランタノイドであればサマリウム（Ｓｍ）塩、ユーロピウム（Ｅｕ）塩である。さらに好ましくは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｓｍ、Ｅｕの塩である。
　本発明において、酸化セリウムナノ粒子は、Ｃｅ２Ｏ３とＣｅＯ２の混合物で構成される。酸化セリウムは、上記酸化物の形態に加え、水酸化物やオキシ水酸化物としての形態も含み得る。Ｃｅ２Ｏ３とＣｅＯ2の比率は、セリウム（ＩＩＩ）とセリウム（ＩＶ）の比としてＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）などにより算出することができる。
　本発明の分散剤の好適な一態様は、アルカリ土類金属、原子番号２１～２９、３９～４３、７２～７４の遷移金属、およびランタノイドから選ばれる少なくとも１種類の金属元素の塩と、複素環式アミンと、酸化セリウムのナノ粒子を含み、ＤＰＰＨを用いたラジカル消去率が３５％以上である。上記から選択される少なくとも１種の金属元素の塩と、複素環式アミンと、酸化セリウムのナノ粒子を含み、ＣｅＯ２１ｍｇあたり、１．５ｍｍоｌのＤＰＰＨを３０分反応させた際のラジカル消去率が３５％以上である本発明の分散剤は、抗酸化剤として好適に使用することができる。本発明の分散剤のＤＰＰＨを用いたラジカル消去率値は、好ましくは４０％以上であり、５０％以上が特に好ましい。
　本発明にかかる酸化セリウムのナノ粒子は、セリウム元素１モルに対して、アルカリ土類金属、原子番号２１～２９、３９～４３、７２～７４の遷移金属、およびランタノイドから選ばれる金属元素を合計で０．０００１モル～０．３モルの範囲で含むことが好ましい。より好ましくは、０．００１モル～０．２モルの範囲である。
　本発明の分散液は、アルカリ土類金属、原子番号２１～２９、３９～４３、７２～７４の遷移金属、およびランタノイドから選ばれる少なくとも１種類の金属元素の塩と、複素環式アミンと、セリウム（ＩＩＩ）イオンを含む溶液またはセリウム（ＩＩＩ）塩とを混合し、次いで酸化剤を添加することにより製造される。以下、本発明の酸化セリウムナノ粒子の分散液の製造方法を説明する。
　第一の工程は、アルカリ土類金属の塩、原子番号２１～２９、３９～４３、７２～７４の遷移金属の塩、ランタノイドの塩から選ばれる少なくとも１種類の金属塩と、複素環式アミンと、セリウム（ＩＩＩ）イオンを含む溶液またはセリウム（ＩＩＩ）塩とを混合し、混合溶液を得る工程である。
　この工程で用いる複素環式アミンは、任意の溶媒に溶解した溶液として使用することができる。溶媒は、水または水と相溶性のある溶媒が好ましい。水と相溶性のある溶媒の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、テトラヒドロフラン、アセトン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、グリセロール、エチレングリコール、オリゴエチレングリコールなどが挙げられる。複素環式アミンが溶解しにくい場合、加温や超音波処理をして溶解してもよい。
　複素環式アミンの使用量は、セリウム（ＩＩＩ）イオンに対して、０．１～１００モル当量の範囲であればよい。　
　金属塩と複素環式アミンとセリウム（ＩＩＩ）イオンを含む溶液またはセリウム塩との混合方法は、金属塩を含む溶液と、複素環式アミンを含む溶液と、セリウム（ＩＩＩ）イオンを含む溶液をそれぞれ調製して混合してもよいし、複素環式アミンの溶液の溶媒が水または水と相溶性のある溶媒である場合には、複素環式アミンの溶液にセリウム（ＩＩＩ）塩と金属塩を添加して混合してもよい。
　混合する順番に関しては、得られる酸化セリウムナノ粒子の安定性を向上させるため、複素環式アミンを含む溶液と、セリウム（ＩＩＩ）イオンまたはセリウム（ＩＩＩ）塩を含む溶液とを先に混合した後、金属塩を添加して混合することが好ましい。複素環式アミンを含む溶液とセリウム（ＩＩＩ）イオンまたはセリウム（ＩＩＩ）塩を含む溶液を先に混合する場合は、５分以上混合して均一溶液になったのを確認した後、金属塩を添加してさらに５分以上混合して均一溶液にするのが好ましい。
　セリウム（ＩＩＩ）イオンを含む溶液は、セリウム（ＩＩＩ）塩を任意の溶媒に溶解して調製すればよい。セリウム（ＩＩＩ）塩には、例えば硝酸セリウム（ＩＩＩ）・六水和物を用いればよい。
　金属塩は、金属塩として固体のまま複素環式アミンとセリウム（ＩＩＩ）イオンまたはセリウム（ＩＩＩ）塩を含む溶液に直接加えてもよいし、金属塩を任意の溶媒に溶解して調製した溶液を、複素環式アミンとセリウム（ＩＩＩ）イオンまたはセリウム（ＩＩＩ）塩を含む溶液に添加してもよい。
　セリウム（ＩＩＩ）塩の使用量は、反応液の終濃度が０．０１質量％～１０質量％の範囲であることが好ましい。
　金属塩の使用量は、セリウム（ＩＩＩ）イオン１モルに対して、０．０００１モル～０．３モルとなる範囲であることが好ましい。より好ましくは、０．００１モル～０．２モルの範囲である。なお、金属元素量には、金属塩中に含まれるアルカリ土類金属元素、原子番号２１～２９、３９～４３、７２～７４の遷移金属元素、ランタノイド以外の元素量は含まない。　
　第一の工程において、金属塩と複素環式アミンとセリウム（ＩＩＩ）イオンまたはセリウム（ＩＩＩ）塩を含む溶液は、脂肪族ヒドロキシカルボン酸、脂肪族アルコキシカルボン酸、３価以上のカルボン酸を含まないこと、例えば、下記に示す化合物を含まないことが好ましい。含まれている場合でも、その量はセリウム（ＩＩＩ）イオンに対して、０．１モル当量以下であることが好ましく、０．０１モル当量以下であることがより好ましい。脂肪族ヒドロキシカルボン酸としては、具体的には、乳酸、ヒドロキシ酪酸、および／またはそれらの塩、脂肪族アルコキシカルボン酸としては、具体的には、メトキシ酢酸、エトキシ酢酸、２－［２－（２－メトキシエトキシ）エトキシ］酢酸（ＭＥＥＡ）および／またはそれらの塩が挙げられる。３価以上のカルボン酸としては、具体的には、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、エチレンジアミン二コハク酸(ＥＤＤＳ)、グリコールエーテルジアミン四酢酸（ＥＧＴＡ）、ジエチレントリアミノ五酢酸（ＤＴＰＡ）、クエン酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン四酢酸（ＨＥＤＴＡ）、ポリアクリル酸および／またはそれらの塩が挙げられる。
　第二の工程は、第一の工程で得られた混合溶液に酸化剤を添加する工程である。第二の工程で用いる酸化剤としては、硝酸、硝酸カリウム、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、ハロゲン、ハロゲン化水素、過マンガン酸塩、クロム酸、ニクロム酸、シュウ酸、硫化水素、二酸化硫黄、チオ硫酸ナトリウム、硫酸、過酸化水素などが挙げられる。これらの中でも特に過酸化水素が好ましい。添加量は、セリウム（ＩＩＩ）イオンに対してモル当量として、０．１当量以上１０当量以下であればよく、好ましくは０．５当量以上２当量以下である。
　第一の工程で得られた混合溶液に酸化剤を添加すると、セリウム（ＩＩＩ）イオンがセリウム（ＩＶ）に酸化され、Ｃｅ２Ｏ3とＣｅＯ２の混合物で構成される酸化セリウム粒子の形成反応が開始される。また、その反応の際には、溶液が黄色、橙色、赤色、褐色などに着色する。これは、セリウム（ＩＩＩ）イオンが、セリウム（ＩＶ）に変化することによる呈色であり、着色度合いは、酸化セリウムのナノ粒子の表面に存在するセリウム（ＩＩＩ）とセリウム（ＩＶ）の比で決定する。反応終了は色の変化がなくなった点で判断することができる。このとき、粒子形成反応はｐＨに依存し、弱酸性～塩基性で反応が進行する。反応溶液のｐＨを調整するにあたり、水酸化ナトリウム水溶液やアンモニア水溶液などを用いることができる。通常５分～１時間程度で反応は終了し、本発明の酸化セリウムナノ粒子を含む分散液が得られる。
　本発明の分散液は、反応終了後の分散液を限外ろ過膜で濾過したり、半透膜で透析したりして、反応終了後の分散液中に残存している未反応の酸化剤、セリウム（ＩＩＩ）イオン、金属塩並びに余分な複素環式アミンを除去することができる。その後、精製した本発明の分散液をエバポレーターや凍結乾燥機などを用いて乾燥し、酸化セリウムのナノ粒子を取り出すこともできる。
　本発明の分散液は、酸化セリウムナノ粒子、および溶媒である水に加え、水と相溶性のある他の溶媒成分を含んでもよい。他の溶媒成分としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、テトラヒドロフラン、アセトン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、グリセロール、エチレングリコール、オリゴエチレングリコールなどが挙げられる。これらの溶媒成分を９０容量％以下となるように含むことができる。これらの溶媒成分は、反応終了後の分散液に加えてもよく、限外ろ過膜で濾過した後に加えてもよく、透析液として使用してもよく、透析後の分散液に添加してもよい。乾燥した酸化セリウムナノ粒子に水とともに添加して分散液にしてもよい。
　本発明の分散液は、イオン成分を含んでもよい。イオン成分としては、緩衝性能を付与する成分として、酢酸、フタル酸、コハク酸、炭酸、Ｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ａｍｉｎｏｍｅｔｈａｎｅ（Ｔｒｉｓ）、２－Ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ　ｍｏｎｏｈｙｄｒａｔｅ（ＭＥＳ）、Ｂｉｓ（２－ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｍｉｎｏｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ（Ｂｉｓ－Ｔｒｉｓ）、Ｎ－（２－Ａｃｅｔａｍｉｄｏ）ｉｍｉｎｏｄｉａｃｅｔｉｃ　ａｃｉｄ（ＡＤＡ）、Ｐｉｐｅｒａｚｉｎｅ－１，４－ｂｉｓ（２－ｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ）（ＰＩＰＥＳ）、Ｎ－（２－Ａｃｅｔａｍｉｄｏ）－２－ａｍｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ（ＡＣＥＳ）、２－Ｈｙｄｒｏｘｙ－３－ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｏｐｒｏｐａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ（ＭＯＰＳＯ）、Ｎ，Ｎ－Ｂｉｓ（２－ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）－２－ａｍｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ（ＢＥＳ）、３－Ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｏｐｒｏｐａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ（ＭＯＰＳ）、Ｎ－Ｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ｍｅｔｈｙｌ－２－ａｍｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ（ＴＥＳ）、２－［４－（２－Ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）－１－ｐｉｐｅｒａｚｉｎｙｌ］ｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ（ＨＥＰＥＳ）、２－Ｈｙｄｒｏｘｙ－Ｎ－ｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ｍｅｔｈｙｌ－３－ａｍｉｎｏｐｒｏｐａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ（ＴＡＰＳＯ）、Ｐｉｐｅｒａｚｉｎｅ－１，４－ｂｉｓ（２－ｈｙｄｒｏｘｙ－３－ｐｒｏｐａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ）（ＰＯＰＳＯ）、２－Ｈｙｄｒｏｘｙ－３－［４－（２－ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）－１－ｐｉｐｅｒａｚｉｎｙｌ］ｐｒｏｐａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ（ＨＥＰＳＯ）、３－［４－（２－Ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）－１－ｐｉｐｅｒａｚｉｎｙｌ］ｐｒｏｐａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ（ＨＥＰＰＳ）（Ｔｒｉｃｉｎｅ）、Ｎ，Ｎ－Ｂｉｓ（２－ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｇｌｙｃｉｎｅ（Ｂｉｃｉｎｅ）、Ｎ－Ｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ｍｅｔｈｙｌ－３－ａｍｉｎｏｐｒｏｐａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ（ＴＡＰＳ）が挙げられ、緩衝性能を付与しない成分として塩化ナトリウム、塩化カリウムが挙げられる。これらのイオン成分は終濃度で０．１ｍＭ～１Ｍの範囲となるように添加することができる。これらのイオン成分は、反応終了後の分散液に加えてもよく、限外ろ過膜で濾過した後に加えてもよく、水に溶解した水溶液を透析液として使用してもよく、透析後の分散液に添加してもよい。乾燥した酸化セリウムのナノ粒子に水とともに添加して分散液にしてもよい。
　本発明の分散液のｐＨは、ｐＨ２～１２の範囲であればよく、好ましくはｐＨ４～１０、さらに好ましくはｐＨ５～８である。ｐＨは緩衝液を加えて調整してもよく、硝酸、硫酸、塩酸などの酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの塩基を加えて調整してもよい。
　本発明の分散液の保存は、反応終了後の分散液をそのまま保存してもよいし、反応終了後の分散液を限外ろ過膜で濾過した精製物や半透膜で透析した精製物として保存してもよいし、エバポレーターや凍結乾燥機などを用いて乾燥し、酸化セリウムのナノ粒子を取り出して乾燥物として保存してもよい。また、上記溶媒成分やイオン成分を含んだ分散液として保存してもよいし、ｐＨを調整してから保存してもよい。保存する場合は冷蔵保存が好ましい。
　本発明の酸化セリウムナノ粒子の示す流体力学直径は、動的光散乱を測定して自己相関関数を導き、マルカート法（Ｍａｒｑｕａｄｔ法）によって解析し、個数変換ヒストグラムから平均粒子径として算出する。動的光散乱の測定には、大塚電子株式会社のＥＬＳ－Ｚを用いる。分散液の示す流体力学直径は、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であればよく、１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。
　本発明の酸化セリウムナノ粒子の示す流体力学直径は、セリウム（ＩＩＩ）イオンの使用量に対する複素環式アミンの使用量によって調整することができる。複素環式アミンの使用量が低ければ大きい粒径の粒子が得られ、複素環式アミンの使用量が高ければ小さな粒径の粒子が得られる。
　本発明の酸化セリウムナノ粒子またはその分散液は、抗酸化剤等としての使用前に滅菌してもよい。滅菌の方法としては滅菌フィルターを通過させる方法が挙げられる。
　本発明の酸化セリウムナノ粒子またはその分散液は、抗酸化剤として用いることができる。本発明において抗酸化剤とは、還元性をもち、脂質の過酸化を抑えたり、活性酸素(（スーパーオキシドイオン、ヒドロキシラジカル、過酸化水素など）と反応してその作用を抑制したりする物質を指す（「標準化学用語辞典」第２版、丸善出版）。例えば、このような抗酸化作用を利用して、有機化学反応における還元剤や、高分子重合におけるラジカル停止剤として用いることができる。また、抗酸化作用を利用して、細胞培養液へ添加したり、シャーレ等の培養容器に塗布することで、酸化ストレスから細胞を保護することに用いることができる。さらに、化粧品として皮膚に塗布することで、過酸化脂質や活性酸素から皮膚を保護することに用いることができる。他には、抗酸化作用を利用して、抗酸化酵素溶液に代わる物質として用いることができる。具体的には、カタラーゼ溶液の代わりとして、電極へコーティングして酸化セリウムのナノ粒子を固定化することで、過酸化水素の検出反応や電気化学的な検出反応に用いることができる。また、食品、半導体、繊維、紙パルプ製造や、公衆浴場の殺菌、配管内のスライム除去などで産業利用された過酸化水素に対する中和液として用いることができる。このような性能は後述するカタラーゼ活性などで評価することができる。他には、本発明の分散液は酸化防止剤として、ゴムやプラスチックの成型時に添加したり、燃料、洗剤、食品、動物飼料に添加することができる。このような抗酸化剤としての性能は後述する活性種のスカベンジ反応などで評価することができる。
　さらに、本発明の酸化セリウムナノ粒子またはその分散液は、抗酸化剤として酸化ストレスや炎症に関する人または動物用の医薬品として用いることができる。具体的には、本発明の分散液を注入、点滴または移植等の局所的、経腸的または非経口的な方法により被検体に投与されることで、脳卒中、多発性硬化症、筋萎縮性側索硬化症、虚血再灌流傷害などの酸化ストレス関連疾患の予防または治療に用いることができる。また、本発明の分散液を抗酸化剤としてカニューレ、カテーテルまたはステントのような医療器具や透析膜に代表される人工器官の表面にコーティングすることで、局所的にまたは全身的に炎症を減少させることもできる。
　活性種のスカベンジ反応は、例えば、２，２－Ｄｉｐｈｅｎｙｌ－１－ｐｉｃｒｙｌｈｙｄｒａｚｙｌ（ＤＰＰＨ）という人工ラジカルの分解率として測定することができる。具体的には、ＤＰＰＨの溶液と本発明の酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を混合し、所定の時間静置する。バックグランド補正用溶液として、本発明の酸化セリウムナノ粒子を含む溶液とＤＰＰＨを含まない溶媒の混合液に対しても同様の処理を行う。コントロールとして、本発明の酸化セリウムナノ粒子を含まない溶液に対しても同様の処理を行う。さらに、反応液と同濃度のＤＰＰＨの溶液を基準液として調製し、上記の溶液の吸収スペクトルを測定する。解析にはＤＰＰＨの極大吸収波長である５１７ｎｍの吸光度を用いる。基準液の吸光度（ＩＳＴ）とコントロールの吸光度（ＩＣＯ）の差（△Ｉ０）と、本発明の酸化セリウムナノ粒子を含む溶液の吸光度（ＩＥＸ）とバックグラウンド補正用溶液の吸光度（ＩＢＧ）の差（△Ｉ）を算出する。前者（△Ｉ０）に対しての後者（△Ｉ）の割合をＤＰＰＨ保持率として算出し、１００（％）からＤＰＰＨ保持率（％）を引くことで、ＤＰＰＨ消去率を算出することができる。この値はラジカル消去性能を示す値となる。
　本発明の酸化セリウムナノ粒子またはその分散液は、酸化剤として用いることができる。例えば、酸化作用を利用して、有機合成反応や高分子重合における均一触媒や半導体のウェットエッチング液に用いることができる。また、酸化作用を利用して、酸化酵素溶液に代わる溶液として用いることができる。具体的には、オキシダーゼやペルオキシダーゼ溶液の代わりとして抗体－抗原反応や核酸のハイブリダイゼーションを使った検出反応や組織染色に用いたり、電極へコーティングして酸化セリウムのナノ粒子を固定化することで電気化学的な検出反応に用いることができる。他には、酸化作用を利用した漂白剤・消毒剤として汚れ、ニオイ、アレルゲン、細菌、真菌、カビの分解・除去に用いることができる。具体的には、漂白剤として衣類、食器、台所、トイレ、洗面所、風呂場、医療器具などの洗浄に使用することができる。洗浄方法としては、浸け置き洗い、スプレー、加湿器やネブライザーを使用した噴霧が挙げられる。また、消毒剤としてプール、浴槽、温泉に添加したり、ボディーソープ、手洗い洗剤、消毒薬、うがい薬、洗口液、ハンドジェル、除菌スプレー、殺菌スプレー、消臭スプレー、ウエットティッシュ、除菌シートなどとして用いることができる。また、上記洗浄や消毒後に本発明の酸化セリウムのナノ粒子が物体上へ残留させ、消臭、抗ウイルス、抗菌、抗カビ効果が持続するようにしても良い。このような酸化剤としての性能は後述する有機色素の退色反応などで評価することができる。
　本発明の酸化セリウムナノ粒子またはその分散液は、酸化剤として用いる場合、アルコール、界面活性剤、殺菌剤、天然有機物と組み合わせて使用することができる。アルコールとしては、例えばエタノールやイソプロノールを挙げることができ、界面活性剤としては、例えば塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、アルキルポリアミノエチルグリシンを挙げることができ、殺菌剤としては、例えばクロルヘキシジン、アクリノール、メルブロミン、クリスタルバイオレット、天然有機物としては、例えばポリフェノール、カテキン、タンニン酸、キチン、キトサン、イソチオシアネート、ヒノキチオール、リモネン、ポリリジン、テルペノイド、サポニン、フラボノイド、カロテンを挙げることができる。使用に際し、これらを複数組み合わせてもよい。
　本発明の酸化セリウムナノ粒子またはその分散液は、酸化剤として用いる場合、別の公知の酸化剤と組み合わせて使用することができる。例えば、次亜塩素酸、次亜塩素酸ナトリウム、ポビドンヨード、オキシドール、オゾン水、過酢酸を挙げることができ、これらを複数組み合わせてもよい。
　本発明の酸化セリウムナノ粒子またはその分散液の酸化性能は、オキシダーゼ活性を求める際に使用するＴＭＢＺ３，３’，５，５’－Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｂｅｎｚｉｄｉｎｅ（ＴＭＢＺ）の呈色反応を行うことにより確認できる。具体的には、本発明の酸化セリウムナノ粒子またはその分散液とＴＭＢＺの水溶液を混合し、所定の時間静置する。コントロールとして、酸化セリウムナノ粒子を含まないＴＭＢＺの水溶液に対しても同様の処理を行う。反応後、各溶液の６５５ｎｍの吸光度を測定する。コントロールに対して２倍以上の吸光度を示せば、酸化性能があると判断できる。
　本発明の酸化セリウムのナノ粒子またはその分散液は、酸化性能を付与するための添加剤として、繊維、チューブ、ビーズ、ゴム、フイルム、プラスチック等の成型時に添加したり、これらの表面に塗布することで、防臭、抗アレルギー、抗菌、抗カビなどの加工に用いることができる。本発明の酸化セリウムのナノ粒子またはその分散液で加工したものには、例えば、台所流し台用の排水口菊割れカバー、排水口栓、窓ガラス固定用パッキン、鏡固定用のパッキン、風呂場、洗面台や台所の防水パッキン、冷蔵庫のドア内張りパッキン、バスマット、洗面器やいすのすべり止めゴム、ホース、シャワーヘッド、浄水器に使用されるパッキン、浄水器のプラスチック製品、洗濯機に使用されるパッキン、洗濯機のプラスチック製品、マスク、医療用キャップ、医療用シューズカバー、エアコン用フィルター、空気清浄機用フィルター、掃除機用フィルター、換気扇用フィルター、車両用フィルター、空調用フィルター、エアコンのフィン、エアコン吹き出し口のルーバー等のプラスチック部品ならびに送風ファン等、カーエアコンのフィン、カーエアコン吹き出し口のルーバー等のプラスチック部品ならびに送風ファン、衣類、寝具、網戸用ネット、鶏舎用ネット、蚊屋などのネット類、壁紙や窓、ブラインド、病院内などのビル用内装材、電車や自動車などの内装材、車両用シート、ブラインド、椅子、ソファー、ウイルスを扱う設備、ドア、天井板、床板、窓などの建装材などが挙げられる。このように、本発明の酸化セリウムのナノ粒子またはその分散液で加工した製品は衛生材料として様々な分野に利用することができる。
　本発明を以下の実施例によってさらに具体的に説明する。
　＜材料と方法＞
　ベンゾイミダゾール、１－（２－ヒドロキシエチル）ピペラジンは東京化成株式会社より、硝酸セリウム（ＩＩＩ）六水和物、硫酸銅（ＩＩ）五水和物、塩化カルシウム、硝酸サマリウム（ＩＩＩ）六水和物、３０質量％過酸化水素水は富士フイルム和光純薬株式会社より、２，２－Ｄｉｐｈｅｎｙｌ－１－ｐｉｃｒｙｌｈｙｄｒａｚｙｌ（ＤＰＰＨ）はシグマ－アルドリッチジャパン合同会社からそれぞれ入手した。
　その他の試薬については、富士フイルム和光純薬株式会社、東京化成株式会社、シグマ－アルドリッチジャパン合同会社から購入し、特に精製することなくそのまま用いた。
（実施例１）ベンゾイミダゾールを安定化剤とする、Ｃｕ化合物を０．０１モルドープした酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　９０ｍｇ／１０ｍＬのベンゾイミダゾールの５０％エチレングリコール水溶液１０ｍＬに対して、１ｇ／ｍＬの硝酸セリウム六水和物水溶液を１００μＬ添加し、室温で５分撹拌した。次いで、０．１Ｍの硫酸銅五水和物水溶液を２３μＬ（硝酸セリウム六水和物１モルに対して０．０１モル）添加し、室温で５分撹拌した。その後、０．６％過酸化水素水溶液１ｍＬを徐々に滴下して、室温で１時間反応させた。得られた反応液を７０℃で２時間加熱し、室温まで冷却した後、分画分子量１０ｋＤの限外ろ過膜で精製することで、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（実施例２）ベンゾイミダゾールを安定化剤とする、Ｃｕ化合物を０．００１モルドープした酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　０．１Ｍの硫酸銅五水和物水溶液の添加量を２．３μＬ（硝酸セリウム六水和物１モルに対して０．００１モル）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（実施例３）ベンゾイミダゾールを安定化剤とする、Ｃｕ化合物を０．００２５モルドープした酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　０．１Ｍの硫酸銅五水和物水溶液の添加量を５．８μＬ（硝酸セリウム六水和物１モルに対して０．００２５モル）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（実施例４）ベンゾイミダゾールを安定化剤とする、Ｃａ化合物を０．０１モルドープした酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　９０ｍｇ／１０ｍＬのベンゾイミダゾールの５０％エチレングリコール水溶液１０ｍＬに対して、１ｇ／ｍＬの硝酸セリウム六水和物水溶液を１００μＬ添加し、室温で５分撹拌した。次いで、０．１Ｍの塩化カルシウム水溶液を２３μＬ（硝酸セリウム六水和物１モルに対して０．０１モル）添加し、室温で５分撹拌した。その後、０．６％過酸化水素水溶液１ｍＬを徐々に滴下して、室温で１時間反応させた。得られた反応液を７０℃で２時間加熱し、室温まで冷却した後、分画分子量１０ｋＤの限外ろ過膜で精製することで、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（実施例５）ベンゾイミダゾールを安定化剤とする、Ｃａ化合物を０．００１モルドープした酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　０．１Ｍの塩化カルシウム水溶液の添加量を２．３μＬ（硝酸セリウム六水和物１モルに対して０．００１モル）に変更したこと以外は、実施例４と同様にして、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（実施例６）ベンゾイミダゾールを安定化剤とする、Ｃａ化合物を０．００２５モルドープした酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　０．１Ｍの塩化カルシウム水溶液の添加量を５．８μＬ（硝酸セリウム六水和物１モルに対して０．００２５モル）に変更したこと以外は、実施例４と同様にして、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（実施例７）ベンゾイミダゾールを安定化剤とする、Ｃａ化合物を０．０５モルドープした酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　添加する金属塩水溶液を、１Ｍの塩化カルシウム水溶液１１．５μＬ（硝酸セリウム六水和物１モルに対して０．０５モル）に変更したこと以外は、実施例４と同様にして、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（実施例８）ベンゾイミダゾールを安定化剤とする、Ｃａ化合物を０．１モルドープした酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　添加する金属塩水溶液を、１Ｍの塩化カルシウム水溶液２３μＬ（硝酸セリウム六水和物１モルに対して０．１モル）に変更したこと以外は、実施例４と同様にして、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（実施例９）ベンゾイミダゾールを安定化剤とする、Ｃａ化合物を０．２モルドープした酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　添加する金属塩水溶液を、１Ｍの塩化カルシウム水溶液４６μＬ（硝酸セリウム六水和物１モルに対して０．２モル）に変更したこと以外は、実施例４と同様にして、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（参考例１）ベンゾイミダゾールを安定化剤とする酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　９０ｍｇ／１０ｍＬのベンゾイミダゾールの５０％エチレングリコール水溶液１０ｍＬに対して、１ｇ／ｍＬの硝酸セリウム六水和物水溶液を１００μＬ添加し、室温で５分撹拌した。その後、０．６％過酸化水素水溶液１ｍＬを徐々に滴下して、室温で１時間反応させた。得られた反応液を７０℃で２時間加熱し、室温まで冷却した後、分画分子量１０ｋＤの限外ろ過膜で精製することで、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（比較例１）ベンゾイミダゾールを安定化剤とする酸化セリウムナノ粒子を含む分散液に対して、０．０１モルのＣｕ化合物を後添加した分散液
　参考例１で製造した酸化セリウムナノ粒子の分液を１０ｍｇ／ｍＬに調製した溶液１００μＬに対して、０．０１Ｍの硫酸銅水溶液５．８μＬ（酸化セリウム１モルに対して０．０１モル）を添加して混合することで、Ｃｕ化合物を後添加した酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（実施例１０）１－（２－ヒドロキシエチル）ピペラジンを安定化剤とする、Ｃｕ化合物を０．００２５モルドープした酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　５０ｍｇ／１０ｍＬの１－（２－ヒドロキシエチル）ピペラジンの５０％エチレングリコール水溶液に対して硝酸を加えｐＨを７に調製した溶液１０ｍＬに対して、０．１ｇ／ｍＬの硝酸セリウム六水和物水溶液を２００μＬ添加し、室温で５分撹拌した。次いで、０．０１Ｍの硫酸銅五水和物水溶液を１１．５μＬ（硝酸セリウム六水和物１モルに対して０．００２５モル）添加し、室温で５分撹拌した。その後、１．２％過酸化水素水溶液２００μＬを徐々に滴下して、室温で１時間反応させた。得られた反応液を７０℃で２時間加熱し、室温まで冷却した後、１０ｋＤの限外ろ過膜で精製することで、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（実施例１１）１－（２－ヒドロキシエチル）ピペラジンを安定化剤とする、Ｓｍ化合物を０．００１モルドープした酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　添加する金属塩水溶液を０．０１Ｍ硝酸サマリウム六水和物４．６μＬ（硝酸セリウム六水和物１モルに対して０．００１モル）に変更したこと以外は、実施例１０と同様にして、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（参考例２）メトキシ酢酸を安定化剤とする酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　水酸化ナトリウムでｐＨを７に調整した１４ｍｇ／１０ｍＬのメトキシ酢酸水溶液１０ｍＬに対して、０．１ｇ／ｍＬの硝酸セリウム六水和物水溶液を２００μＬ添加し、室温で５分撹拌した。その後、１．２％過酸化水素水溶液２００μＬを徐々に滴下して、室温で１時間反応させた。得られた反応液を７０℃で２時間加熱し、室温まで冷却した後、分画分子量１０ｋＤの限外ろ過膜で精製することで、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（比較例２）メトキシ酢酸を安定化剤とする、Ｃｕ化合物を０．０１モルドープした酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　水酸化ナトリウムでｐＨを７に調整した１４ｍｇ／１０ｍＬのメトキシ酢酸水溶液１０ｍＬに対して、０．１ｇ／ｍＬの硝酸セリウム六水和物水溶液を２００μＬ添加し、室温で５分撹拌した。次いで、０．１Ｍの硫酸銅五水和物水溶液を４．６μＬ（硝酸セリウム六水和物１モルに対して０．０１モル）添加し、室温で５分撹拌した。その後、１．２％過酸化水素水溶液２００μＬを徐々に滴下して、室温で１時間反応させた。得られた反応液を７０℃で２時間加熱し、室温まで冷却した後、分画分子量１０ｋＤの限外ろ過膜で精製することで、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（参考例３）１－（２－ヒドロキシエチル）ピペラジンを安定化剤とする酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　５０ｍｇ／１０ｍＬの１－（２－ヒドロキシエチル）ピペラジンの５０％エチレングリコール水溶液に対して硝酸を加えｐＨを７に調製した溶液１０ｍＬに対して、０．１ｇ／ｍＬの硝酸セリウム六水和物水溶液を２００μＬ添加し、室温で５分撹拌した。その後、１．２％過酸化水素水溶液２００μＬを徐々に滴下して、室温で１時間反応させた。得られた反応液を７０℃で２時間加熱し、室温まで冷却した後、分画分子量１０ｋＤの限外ろ過膜で精製することで、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（実施例１２）ベンゾイミダゾールを安定化剤とする、Ｆｅ化合物を０．０１モルドープした酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　９０ｍｇ／１０ｍＬのベンゾイミダゾールの５０％エチレングリコール水溶液１０ｍＬに対して、１ｇ／ｍＬの硝酸セリウム六水和物水溶液を１００μＬ添加し、室温で５分撹拌した。次いで、０．１Ｍの塩化鉄（ＩＩ）四水和物水溶液を２３μＬ（硝酸セリウム六水和物１モルに対して０．０１モル）添加し、室温で５分撹拌した。その後、０．６％過酸化水素水溶液１ｍＬを徐々に滴下して、室温で１時間反応させた。得られた反応液を７０℃で２時間加熱し、室温まで冷却した後、分画分子量１０ｋＤの限外ろ過膜で精製することで、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（実施例１３）ベンゾイミダゾールを安定化剤とする、Ｆｅ化合物を０．０５モルドープした酸化セリウムナノ粒子を含む分散液
　９０ｍｇ／１０ｍＬのベンゾイミダゾールの５０％エチレングリコール水溶液１０ｍＬに対して、１ｇ／ｍＬの硝酸セリウム六水和物水溶液を１００μＬ添加し、室温で５分撹拌した。次いで、１Ｍの塩化鉄（ＩＩ）四水和物水溶液を１１．５μＬ（硝酸セリウム六水和物１モルに対して０．０１モル）添加し、室温で５分撹拌した。その後、０．６％過酸化水素水溶液１ｍＬを徐々に滴下して、室温で１時間反応させた。得られた反応液を７０℃で２時間加熱し、室温まで冷却した後、分画分子量１０ｋＤの限外ろ過膜で精製することで、酸化セリウムナノ粒子を含む分散液を得た。
（実施例１４）ＤＰＰＨを用いたラジカル消去試験による抗酸化性能の測定
　０．３ｍＭのＤＰＰＨエタノール溶液１００μＬと、５０％エチレングリコール水溶液で希釈して０．２ｍｇ／ｍｌに調製した実施例１～１３、参考例１～３、および比較例１、２で調製した酸化セリウムナノ粒子を含む分散液１００μＬをそれぞれ混合し、遮光して室温で３０分間静置した。バックグランド補正用溶液として、０．２ｍｇ／ｍＬに調製した酸化セリウムナノ粒子を含む分散液１００μＬとエタノール１００μＬを混合した溶液に対しても同様の処理を行った。コントロールとして、５０％エチレングリコール水溶液１００μＬとエタノール１００μＬを混合した溶液に対しても同様の処理を行った。また、０．３ｍＭのＤＰＰＨエタノール溶液１００μＬと５０％エチレングリコール水溶液１００μＬを混合した基準液を調製した。上記の溶液の吸収スペクトルを測定した。
　解析にはＤＰＰＨの極大吸収波長である５１７ｎｍの吸光度を用いた。それぞれの溶液の吸光度を用いて、ＤＰＰＨ消去率を以下の式を用いて算出した。また、それぞれ実施例１～９、１２、１３については参考例１の、実施例１０、１１については参考例３のＤＰＰＨ消去率を１（基準）とした際に、各実施例のラジカル消去率が何倍になったかを活性向上率として算出した。また、比較例１については参考例１の、比較例２については参考例２のＤＰＰＨ消去率を１とした際の活性向上率を算出した。結果を表１に示す。
　ＤＰＰＨ消去率（％）＝１００－（ＩＥＸ－ＩＢＧ）／（ＩＳＴ－ＩＣＯ）
ＩＥＸ：酸化セリウムナノ粒子を含む分散液とＤＰＰＨを混合した溶液の吸光度
ＩＢＧ：酸化セリウムナノ粒子を含む分散液とエタノールを混合した溶液（バック
グランド補正用溶液）の吸光度
ＩＳＴ：ＤＰＰＨと５０％エチレングリコール水溶液を混合した溶液（基準液）の吸光度
ＩＣＯ：５０％エチレングリコール水溶液とエタノールを混合した溶液（コントロール）の吸光度
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　実施例１～１３の酸化セリウムナノ粒子を含む分散液は、いずれも高いラジカル消去活性を示した。また、参考例１、３の金属塩を添加せずに製造された酸化セリウムナノ粒子を含む分散液と比較して、活性向上率が１．２～２．４倍となった。一方で、比較例２の酸化セリウムナノ粒子を含む分散液は、ラジカル消去活性がほとんど見られず、金属塩を添加せずに製造した参考例２の酸化セリウムナノ粒子を含む分散液と比較しても、金属塩による活性向上が見られなかった。また、比較例１の、酸化セリウムナノ粒子の分散液に対して、後でＣｕ化合物を添加した分散液では、金属塩を添加していない参考例１と比較してラジカル消去活性が向上しなかった。
　以上の結果から、複素環式アミンと金属塩を添加して製造された本発明の酸化セリウムナノ粒子およびそれを含む分散液は、優れたラジカル消去活性を示し、抗酸化剤として使用できることがわかった。
（実施例１５）ＩＣＰ発光分析およびＩＣＰ－ＭＳを用いたＣｅ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｓｍの定量
　実施例１～１３の酸化セリウムナノ粒子の試料をテフロン（登録商標）製容器に量り取り、硫酸、硝酸および、塩酸またはフッ化水素酸で加熱分解した後、硫酸白煙が生じるまで濃縮し、希硝酸に溶かし定容した。得られた定容液中のＣｅをＩＣＰ発光分析法で、Ｃａ、Ｃｕ、Ｆｅ、ＳｍをＩＣＰ質量分析法により定量した。ＩＣＰ発光分析装置はＰＳ３５２０ＶＤＤＩＩ（日立ハイテクサイエンス製）を、ＩＣＰ質量分析装置はＡｇｉｌｅｎｔ８８００（Ａｇｉｌｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製）を用いた。
　得られた結果を表２に示す。実施例１～１３の酸化セリウムナノ粒子において、Ｃｅ元素１モルに対して、金属元素量は０．０００３５～０．３０モルであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
（ＴＭＢＺを用いた酸化性能の測定）
　１０ｍｇ／ｍＬのＴＭＢＺ・ＨＣｌ（３，３’，５，５’－Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｂｅｎｚｉｄｉｎｅ　ｄｉｈｙｄｒоｃｈｌоｒｉｄｅ　ｄｉｈｙｄｒａｔｅ）水溶液１００μＬと、５０％エチレングリコール水溶液で希釈して０．２ｍｇ／ｍｌに調製した実施例１、１３、参考例１で調製した酸化セリウムナノ粒子を含む分散液１００μＬをそれぞれ混合し、室温で１０分静置した。コントロールとして、５０％エチレングリコール水溶液１００μＬと１０ｍｇ／ｍＬのＴＭＢＺ・ＨＣｌ水溶液１００μＬを混合した溶液に対しても同様の処理を行った。
　解析にはＴＭＢＺの酸化生成物の極大吸収波長である６５５ｎｍの吸光度を用いた。コントロールに対して２倍以上の吸光度を示す場合に、酸化性能ありと判定した。結果を表３に示す。本発明の酸化セリウムナノ粒子を含む分散液は、コントロールよりも１０倍以上高い吸光度を示し、かつ参考例１の金属塩を添加せずに製造された酸化セリウムナノ粒子を含む分散液よりも酸化性能が高いことが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007

Claims (12)

  1. 　アルカリ土類金属、原子番号２１～２９、３９～４３、７２～７４の遷移金属、およびランタノイドから選ばれる少なくとも１種類の金属元素の塩と、複素環式アミンと、セリウム（ＩＩＩ）イオンを含む溶液またはセリウム（ＩＩＩ）塩とを混合し、次いで酸化剤を添加することにより製造された、酸化セリウムナノ粒子。
  2. 　アルカリ土類金属、原子番号２１～２９、３９～４３、７２～７４の遷移金属、およびランタノイドから選ばれる少なくとも１種類の金属元素と、安定化剤として複素環式アミンとを含み、ＣｅＯ２１ｍｇあたり、１．５ｍｍоｌのＤＰＰＨを３０分反応させた際のラジカル消去率が３５%以上であることを特徴とする酸化セリウムナノ粒子。
  3. 　前記金属元素が、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）から選ばれる、請求項１または２に記載の酸化セリウムナノ粒子。
  4. 　前記金属塩が、セリウム元素１モルに対して０．００１モル以上添加される、請求項１または３に記載の酸化セリウムナノ粒子。
  5. 　前記複素環式アミンが芳香族ヘテロ環式化合物である、請求項１から４のいずれか一つに記載の酸化セリウムナノ粒子。
  6. 　前記芳香族ヘテロ環式化合物が５員環および／または６員環構造を有する単環式または二環式化合物である、請求項５に記載の酸化セリウムナノ粒子。
  7. 　前記複素環式アミンが式（Ｉ）で表される化合物である、請求項１から４のいずれか一つに記載の酸化セリウムナノ粒子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     　（式（Ｉ）中、ＸはＮＲ２、Ｏ、Ｓを示し、Ｒ１およびＲ２は水素原子、炭素数１～４のアルキル基、炭素数１～４のヒドロキシアルキル基、炭素数１～４のアミノアルキル基、炭素数１～４のスルホン酸アルキル基を示す。Ｒ１及びＲ２は同一であっても異なっていてもよい。）
  8. 　セリウム元素１モルに対して、前記金属元素を０．０００１モル以上含む請求項１から７のいずれか一つに記載の酸化セリウムナノ粒子。
  9. 　請求項１から８のいずれか一つに記載の酸化セリウムナノ粒子を含む分散液。
  10. 　請求項１から８のいずれか一つに記載の酸化セリウムナノ粒子または請求項９に記載の分散液を含む抗酸化剤。
  11. 　請求項１から８のいずれか一つに記載の酸化セリウムナノ粒子または請求項９に記載の分散液を含む酸化剤。
  12. 　アルカリ土類金属、原子番号２１～２９、３９～４３、７２～７４の遷移金属、およびランタノイドから選ばれる少なくとも１種類の金属元素の塩と、複素環式アミンと、セリウム（ＩＩＩ）イオンを含む溶液またはセリウム（ＩＩＩ）塩とを混合し、次いで酸化剤を添加することを特徴とする、酸化セリウムナノ粒子の製造方法。
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