(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
層状ナノ粒子の製造方法であって、
−第一液体中に無機コア粒子又は有機的に変性された無機コア粒子を含む懸濁液を得ること、
−水性であり且つ該第一液体と非混和性の第二液体を該懸濁液に組み合わせること、及び、
−縮合性試薬又は該試薬の加水分解性前駆体を、該第二液体を含む懸濁液に添加することを含み、
（ｉ）前記試薬が前記第二液体を含む懸濁液に添加される場合、該試薬は縮合して前記コア粒子上に多孔性のセラミック層を形成して、
（ｉｉ）前記試薬の前駆体が前記第二液体を含む懸濁液に添加される場合、該前駆体は前記試薬に加水分解され、そしてこのようにして形成された前記試薬が縮合して前記コア粒子上に多孔性のセラミック層を形成して、
前記層状ナノ粒子を形成し、
ここで、
前記コア粒子は、均一に分布されたコアドーパントを有するか、又は
前記層が均一に分布された層ドーパントを有するように、前記第二液体が前記層ドーパントを含むか、又は、前記コア粒子は、均一に分布されたコアドーパントを有し、かつ、前記層が均一に分布された層ドーパントを有するように、前記第二液体が前記層ドーパントを含み、かつ、
前記層状ナノ粒子が前記ドーパント又は前記ドーパントの少なくとも１方を放出することができるところの層状ナノ粒子の製造方法。
【請求項２】
前記第一液体が非極性液体である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記懸濁液が第一界面活性剤を含み、かつ前記方法は、前記試薬又は前記試薬の前駆体の添加工程前に、第二非極性液体及び第二界面活性剤を懸濁液に組み合わせる工程を含むところの請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第二非極性液体が前記第一液体と同一のものである請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第二非極性液体及び前記第二界面活性剤が、前記第一液体＋前記第二非極性液体と第一界面活性剤＋第二界面活性剤との比がｖ／ｖ、ｖ／ｗ、ｗ／ｗ、ｖ／ｍｏｌ又はｗ／ｍｏｌに基づき一定のままであるように添加される請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記懸濁液が第一液体中におけるコア粒子形成の産物である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記コア粒子がナノ粒子又はサブミクロン粒子である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記コア粒子が多孔性である請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第二液体を組み合わせる工程及び前記試薬又は前記前駆体を添加する工程を１回以上繰り返すことにより多数の層を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第二液体が水性である請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第二液体により加水分解されて前記試薬を形成することができる前記前駆体を前記懸濁液に添加する請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記前駆体が加水分解性シランである請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、該方法は、以下の工程
−該水性の第二液体中で前駆体を加水分解して、縮合性試薬を形成する工程、及び、−該水性の第二液体中で該試薬を縮合し、前記層を形成する工程
を含むところの方法。
【請求項１４】
前記前駆体を加水分解する工程が、該前駆体を加水分解するために十分な時間、十分な温度において前記懸濁液を維持することを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
更に以下の工程
−前記第一液体から前記層状ナノ粒子を少なくとも部分的に分離する工程、
−前記層状ナノ粒子を水性液体で洗浄する工程、
−前記層状ナノ粒子を有機液体で洗浄する工程、
−前記層状ナノ粒子を乾燥又は凍結乾燥する工程
の１つ以上を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記懸濁液を得る工程が
−前記第一液体中に分散された水性液滴を含むエマルジョンであって、前記エマルジョンは更に界面活性剤を含み、前記液滴は加水分解後の試薬の縮合のための触媒を含むところのエマルジョンを得ること、及び、
−該エマルジョンに、前記水性液滴中で加水分解して前記試薬を形成することができる前駆体を添加することを含み、
それによって、前記試薬は前記触媒の存在下において縮合して前記第一液体中のコア粒子の懸濁液を形成するところの請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記エマルジョンがマイクロエマルジョンである請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
無機コア粒子又は有機的に変性された無機コア粒子及び前記コア粒子を少なくとも部分的に囲む１つ以上の多孔性セラミック層を含む層状ナノ粒子であって、該コア及び該1つ以
上の層から選択されるナノ粒子の少なくとも１つの領域は均一に分布されたドーパントを有し、該層状ナノ粒子は該ドーパントを放出することができる層状ナノ粒子。
【請求項１９】
−前記コア粒子が多孔性であり、かつ均一に分布されたコアドーパントを有し、かつ、
−前記層の少なくとも１つが、均一に分布された層ドーパントを有する多孔性層であり、前記多孔性層がコア粒子を少なくとも部分的に囲む、
ところの請求項１８に記載の層状ナノ粒子。
【請求項２０】
前記ナノ粒子が、前記層ドーパント及び前記コアドーパントを、順次放出することができる請求項１９に記載の層状ナノ粒子。
【請求項２１】
以下の工程
−第一液体中に無機コア粒子又は有機的に変性された無機コア粒子を含む懸濁液を得ること、
−水性であり且つ該第一液体と非混和性の第二液体を該懸濁液と組み合わせること、及び、
−縮合性試薬又は該試薬の加水分解性前駆体を、該第二液体を含む懸濁液に添加することを含み、
（ｉ）前記試薬が前記第二液体を含む懸濁液に添加される場合、該試薬は縮合して前記コア粒子上に多孔性のセラミック層を形成して、
（ｉｉ）前記試薬の前駆体が前記第二液体を含む懸濁液に添加される場合、該前駆体は前記試薬に加水分解され、そしてこのようにして形成された前記試薬が縮合して前記コア粒子上に多孔性のセラミック層を形成して、
前記層状ナノ粒子を形成し、
ここで、
前記コア粒子は、均一に分布されたコアドーパントを有するか、又は
前記層が均一に分布された層ドーパントを有するように、前記第二液体が前記層ドーパントを含むか、又は、前記コア粒子は、均一に分布されたコアドーパントを有し、かつ、前記層が均一に分布された層ドーパントを有するように、前記第二液体が前記層ドーパントを含み、かつ、
前記層状ナノ粒子が前記ドーパント又は前記ドーパントの少なくとも１方を放出することができるところの方法によって製造された層状ナノ粒子。
【請求項２２】
多数の層状ナノ粒子を含み、該粒子の各々が無機コア粒子又は有機的に変性された無機コア粒子及び前記コア粒子を少なくとも部分的に囲む１つ以上の多孔性セラミック層を含むナノ粒子状物質であって、前記コア及び前記１つ以上の層から選択された前記ナノ粒子の少なくとも１つの領域が均一に分布されたドーパントを含み、前記ドーパントは前記ナノ粒子から放出可能な活性物質であり、前記ナノ粒子状物質は狭い粒子径分布を有するところのナノ粒子状物質。
【請求項２３】
無機コア粒子又は有機的に変性された無機コア粒子及び前記コア粒子を少なくとも部分的に囲む１つ以上の多孔性セラミック層を含む層状ナノ粒子を流体に曝露することを含む、該流体に放出性物質を送達するための方法であって、前記コア及び前記１つ以上の層か
ら選択された前記ナノ粒子の少なくとも１つの領域が多孔性であり、かつ均一に分布されたドーパントを含み、前記ドーパントは前記ナノ粒子から放出可能な活性物質であり、かつ該流体は前記層状ナノ粒子から前記放出性物質を少なくとも部分的に放出することができるところの方法であって、該方法は人間を手術、治療又は診断する方法ではない方法。
【請求項２４】
前記ナノ粒子が、コア粒子上に層を形成することによって形成される請求項１８に記載の層状ナノ粒子。
【請求項２５】
前記ドーパントの放出速度が前記ドーパントの性質及び前記コア粒子及び層の性質及び孔の大きさに依存する請求項１８に記載の層状ナノ粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、層状ナノ粒子及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
一般に、薬物送達を制御することは、非特異的な毒性のために、通常、危険な副作用をもたらすガン化学療法薬の安全性及び臨床効果を改善することができると考えられている。この問題に対する一つの試みとして、腫瘍への細胞毒性薬の選択的送達がある。適当な物理化学的性質を有する直径５０ないし２５０ｎｍのナノ球状粒子が、静脈注射後、１ないし２日間にわたり、全身循環から腫瘍塊中に選択的に分配され得ることが幾つかの研究グループによって確立されている。これは、多くの腫瘍内の微小血管系の異常構造によって生じる。様々な種類のナノ粒子状物質の送達システムが実験的に使用されてきたが、ほとんどは、医療用途におけるそれらの最終使用を妨げる重大な制限を有する。
【０００３】
主な制限は以下の通りである：
１）それらの物理的安定性は、腫瘍中（例えば、リポソーム）への蓄積を確実にするための十分な血液循環を得るためには、あまりにも乏しい。
２）大抵の種類のナノ粒子からの放出速度は、腫瘍への濃縮された薬量を得るためには、あまりにも速い。
３）今まで開発した安定なナノ粒子は、非常に低い薬物負荷及び適当な治療投与量を送達するには不十分な遅い放出速度を有する。
４）多くの種類のナノ粒子状物質系は、免疫系（即ち、細網内皮系）によってすぐに検出され、血流から排出され、結果として、少量の薬剤しか腫瘍に到達しない。
【０００４】
薬物送達賦形剤として使用される大抵の材料は、天然の有機物、例えば、ポリマー、リポソーム、デンドリマーである。対照的に、セラミック材料は、有機送達マトリックスに対して多くの利点を与える。例えば、シリカ粒子は生物学的に不活性であり、親水性の表面を有する。それらはまた、非毒性で生体適合性が高く、薬剤の分子構造を保つために低温において合成され得る。更に、それらのサイズ及び多孔性は、広い範囲の化学環境において安定なままである。ゾル−ゲル技術、無機室温重合技術（図１参照）は、酸化物マトリックス内に有機分子を上手くカプセル化するために使用されてきた。
【０００５】
ここ数年の間に、本発明者達は、制御された放出用途のためのセラミック粒子の製造技術を発明した（国際公開第０１／６２３３２号パンフレット）。この技術は、ゾル−ゲル化学及び油中水（Ｗ／Ｏ）エマルジョン合成の組み合わせを使用して、活性分子をセラミック粒子中にカプセル化することができる。粒径はエマルジョン液滴のサイズによって制御され、放出速度はゾル−ゲル化学によって制御される。この方法を使用して単分散ナノ粒子を製造するために、安定なマイクロエマルジョンが使用される。このような系において、水滴サイズは、通常、最終粒径を制御するために、数ナノメートルないし数十ナノメートルに制限され、重要なオストワルト熟成下でさえも１００ｎｍ未満に制限される。大きな粒径は、不安定なエマルジョン系を使用して得られ得るが、結果として生じる粒子は、このような用途において、例えば、粒径の正確な制御が望まれるところの腫瘍の受動的なターゲッティングにおいて望ましくない広い粒径分布を有する。このような粒径の正確な制御は、ストーバー法（Ｓｔｏｂｅｒ  ｐｒｏｃｅｓｓ）（希釈媒体中での種成長）を使用して達成され得るとはいえ、この種の方法は、ゲル化中の活性物質のカプセル化を確実にするために必要なエマルジョンにおいて達成される区分化を得ることができない。従
って、ストーバー法は、制御された放出用途の粒子の合成のために不適当である。国際公開第０１／６２３３２号パンフレットに概説された該技術の他の制限は、遅延、順次又はパルス放出シーケンスを有する粒子を製造することができないことである。一旦、セラミック粒子が液体中に導入されると、それらはすぐに放出を始する。この欠点は、拡散障壁として作用しかつ活性物質が急速に浸出するのを防止する、からのシェル（ｓｈｅｌｌ）によって囲まれたコア中に活性分子を置く、コア−シェル構造をつくることによって解消され得る。
【０００６】
特定のマトリックスからの活性分子の複雑かつ調整された放出パターンを達成するために、実質的な作業が、ここ１０年間行われている。様々な送達賦形剤からの薬剤の遅延放出、持続放出又は順次放出が研究されている。これらの複雑な放出パターンを達成するために、送達系は、送達材料の物理化学的性質の変性又は多層構造を使用すること等の該系の形態の変性に基づく。これらの系の全ては、様々な形態の有機マトリックスを使用する：ポリマー、ゲル、リポソーム、繊維、マイクロカプセル、錠剤等。粒子、より特にはナノ粒子は、この種の用途において研究されていない。
【０００７】
調整された構造、光学及び表面特性を有するコア−シェルコロイド材料は、ここ１０年間にわたり非常に研究されている。様々な分野におけるこのようなコロイドの潜在用途によって、この分野の研究は行われている。研究努力のほとんどは、様々な材料のシェルのコーティング又は粒子をカプセル化することによって得られた粒子の表面特性を変化させることに集中している。シェルは、通常、粒子表面の電荷、官能性及び反応性を変化させ、かつコロイドコアの安定性及び分散性も増加させ得るとはいえ、コアは、金属酸化物、半導体、量子ドット、磁性粒子、結晶粒子等である。言い換えれば、コアの材料は、シェル材料とは異なり、一般に報告されたコア−シェル構造のほとんどは、セラミックコアとポリマーシェル又はポリマーコアとセラミックシェルである。カプセル化された活性物質を含み、かつ様々な種類のセラミック材料でコーティングされたセラミックコアも文献で報告されている。
【０００８】
Ｗ／Ｏマイクロエマルジョンを介し、ゾル−ゲル合成を使用してセラミック粒子を成長させるための幾つかの方法が文献で報告されている。このような方法の１つは、合成パラメーターを調整することによってより大きな粒径を得ることに基づく。粒径は、前駆体濃度、水濃度、ｐＨ、温度、イオン強度、反応時間等のパラメーターを調節することによって調整され得るとはいえ、粒子の成長には制限がある。逆ミセルの固有の特性のために、１００ｎｍより大きい単分散粒子を製造するために、この方法を使用することは困難である。文献で報告されている他の方法は、粒子種を抽出し、それらを乾燥させ、その後、これらの種を新たなＷ／Ｏマイクロエマルジョン中に再分散させ、多くのアルコキシド前駆体を添加し、粒子を成長させることからなる。この方法には、２つの欠点がある。第一に、抽出及び乾燥工程の間、粒子は、不可逆的に、凝集してミクロンサイズの凝集体になり得、第二に、該方法は、液体から固体粒子を回収するために、全収率を著しく減少させ得る更なる分離工程を導入する。また、粒径を増加させるために使用され得る他の方法は、図２に記載される。しかしながら、この場合には、活性分子はコア中にカプセル化されるだけであり得る。更に、粒子成長は、アルコキシド前駆体が反応のために水を消費する必要があるという事実によって制限される。水の量はＷ／Ｏマイクロエマルジョンの形成に影響を及ぼすため、制限された量の水しか利用できない。実際、ある程度の水が界面活性剤と結合するため、系に導入される水の全てがゾル−ゲル反応に利用できるわけではない。より多くのアルコキシドが添加されるほど、より多くの水が消費され、更なる加水分解及び成長に少しの水しか使用できない。
【０００９】
それ故、ドーパントがナノ粒子のコア及び／又は該コアを囲む１つ以上の層中に置かれ、かつ制限されるところの層状ナノ粒子及びこのようなナノ粒子の製造方法の必要性があ
る。１つ以上のカプセル化された分子種（ドーパント）を有するか、又は、様々な分離配置において又は層（即ち、シェル）中にカプセル化された活性物質（ドーパント）を有するコア−シェルセラミックナノ粒子を製造することができる方法の必要性もある。このような方法は、上記した薬剤の制御放出に加えて、光学式記憶、データ暗号化又は安全インキ等の様々な新規潜在用途に使用され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
発明の目的
本発明の目的は、上記欠点の少なくとも１つを解消すること、又は実質的に改善することである。更なる目的は、上記必要性の少なくとも１つを少なくとも部分的に満たすことである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明の概要
本発明の広い形態において、コア粒子の存在下で触媒を試薬に曝露することを含み、それによって、試薬が反応してコア粒子上に層を形成して、層状ナノ粒子を形成するところの層状ナノ粒子の形成方法が提供される。触媒、試薬及びコア粒子は流体中で処理され得る。流体は液体であり得る。触媒はコア粒子上及び／又はコア粒子中及び／又はコア粒子の周囲に置かれ得る。触媒は、試薬の反応のための触媒であり得る。触媒は、粒子の表面上に置かれ得る。反応は、加水分解、凝縮、重縮合、架橋、重合、沈殿及びゲル化の１種以上を含み得る。コア粒子の周囲にはドーパントが存在し得、試薬の反応は層中にドーパントをカプセル化し得る。コア粒子は層状ナノ粒子のコアを形成し得る。従って、一旦形成された層状ナノ粒子は、層によって少なくとも部分的に囲まれた又はカプセル化されたコア粒子を含み得る。コア粒子は、層によって完全に囲まれ得るか又はカプセル化され得る。コア粒子は、単一粒子又は２種以上の粒子の凝集体であり得る。コア粒子は層と同一の材料又は異なる材料を含み得る。
【００１２】
１つの形態において、本発明は、層状ナノ粒子の形成方法であって、
−第一液体中にコア粒子を含む懸濁液を得ること、及び、
−コア粒子の存在下において、触媒を試薬に曝露すること
を含み、
それによって、該試薬が反応して該コア粒子状に層を形成して、層状ナノ粒子を形成するところの方法を提供する。
【００１３】
液体中にコア粒子を得る工程は、第一液体中にコア粒子を形成することを含み得る。１つの態様において、粒子は、曝露工程前に、第一液体から分離されない。第一液体は非極性であり得る。
【００１４】
曝露工程を１回以上繰り返すことにより多数の層を形成し得る。
曝露工程は、以下の工程、
−触媒を含む第二液体を懸濁液に添加する工程、及び、
−試薬又は該試薬の前駆体を該懸濁液に添加すること
を含み得、
前記試薬が懸濁液に添加されるならば、該試薬は反応してコア粒子上に層を形成し、また、前記試薬の前駆体が懸濁液に添加されるならば、該前駆体は前記試薬に転換され、そして該試薬が反応してコア粒子上に層を形成する。
触媒は、第二液体中に溶解し得る。第二液体は第一液体と非混和性であり得る。触媒は、試薬への前駆体の転換のための触媒及び／又は試薬からの層の形成のための触媒であり得る。
【００１５】
他の形態において、本発明は、層状ナノ粒子の製造方法であって、該方法は、
−第一液体中にコア粒子を含む懸濁液を得ること、
−試薬の反応のための触媒を含む第二液体を該懸濁液に添加すること、及び、
−試薬を反応させてコア粒子上に層を形成するために、試薬又は該試薬の前駆体を該懸濁液に添加すること
を含む方法を提供する。
【００１６】
他の形態において、本発明は、層状ナノ粒子の形成方法であって、該方法は、
−第一液体中にコア粒子を含む懸濁液を得ること、
−該第一液体と非混和性の第二液体を該懸濁液に添加すること、及び、
−試薬又は該試薬の前駆体を、該第二液体を含む懸濁液に添加すること
を含み、
前記試薬が前記第二液体を含む懸濁液に添加されるならば、該試薬は反応してコア粒子上に層を形成し、また、前記試薬の前駆体が前記第二液体を含む懸濁液に添加されるならば、該前駆体は前記試薬に転換され、そしてこのようにして形成された試薬が反応してコア粒子上に層を形成して、前記層状ナノ粒子を形成するところの方法を提供する。
第二液体は触媒を含み得る。第二液体が触媒を含まないならば、試薬が触媒なしに層を形成することができるようなものであり得る及び／又は前駆体が触媒なしに試薬を形成することができるものであり得る。例えば、第二液体が水性であるならば、前駆体は触媒の不存在下において加水分解するシランであり得る。
【００１７】
他の形態において、本発明の方法は、
−第一液体中にコア粒子を含む懸濁液を得ること、
−試薬の反応のための触媒を含む第二液体を該懸濁液に添加すること、及び、
−前駆体を試薬に転換させ、かつ該試薬を反応させてコア粒子上に層を形成するために、該試薬の前駆体を該懸濁液に添加すること
を含む。
【００１８】
第二液体は、第一液体と非混和性であり得る。第二液体を添加する工程は、第二液体をコア粒子上、例えばコア粒子の表面上に付着させることを含み得る。前駆体が懸濁液に添加されるならば、前駆体は第二液体と反応して、試薬を形成することができる、即ち、それは、試薬の前駆体であり得る。試薬は、凝縮性物質、架橋性物質又は重合性物質であり得る。試薬の反応は、コア粒子上に固体層又はゲル層を形成させ得、試薬の凝縮、架橋及び／又は重合を含み得る。コア粒子はナノ粒子であり得、直径約５ないし１５０ｎｍであり得るか又はサブミクロン粒子であり得、直径約５００ｎｍ未満であり得る。コア粒子及び／又は層は、固体であり得、かつ、多孔性、例えば微小孔性及び／又はメソ多孔性であり得る。第二液体はドーパントを含み得、それによって層形成は層中にドーパントをカプセル化する。第二液体を添加する工程及び試薬を添加する工程を１回以上繰り返すことにより多数の層を形成する。コア粒子及び各層は、独立して、ドーパントを有するか又は有さず、もしも存在するならば、ドーパントは同一であり得るか又は異なり得る。各ドーパントは放出性物質であり得、ナノ粒子から放出可能であり得る。本発明の方法は多数の層状ナノ粒子を含むナノ粒子状物質をつくり得、そのために、懸濁液を得る工程は第一液体中に多数のコア粒子を含む懸濁液を得ることを含む。コア粒子及び独立してナノ粒子状物質の層状ナノ粒子は、均一な形状であり得るか又は不均一な形状であり得る。それらは、単分散であり得るか、又は、狭い粒径分布を有し得るか、又はそれらは広い粒径分布を有し得る。
【００１９】
本発明の１つの観点において、層状ナノ粒子の製造方法であって、該方法は、
ａ）第一非極性液体中にコア粒子、第一界面活性剤及び所望により第一補助界面活性剤
を含む懸濁液を得ること、
ｂ）凝縮物質の凝縮のための触媒を含みかつ所望によりドーパント又はドーパントの組み合わせも含む水性液体を該懸濁液に添加すること、
ｃ）前記第一非極性液体と非混和性の第二非極性液体、第二界面活性剤及び所望により第二補助界面活性剤を添加すること、及び、
ｄ）凝縮性物質が、触媒の存在下において凝縮してコア粒子を少なくとも部分的に囲む層を形成して、層状ナノ粒子が生じるように、凝縮性物質（試薬）を懸濁液に添加すること
を含む方法を提供する。
【００２０】
第二非極性液体は第一非極性液体と同一であり得るか又は異なり得る。第二界面活性剤は、第一界面活性剤と同一であり得るか又は異なり得る。第二補助界面活性剤は、第一補助界面活性剤と同一であり得るか又は異なり得る。第二非極性液体、第二界面活性剤及び第二補助界面活性剤は、第一非極性液体＋第二非極性液体と第一界面活性剤＋第二界面活性剤及び第一補助界面活性剤＋第二補助界面活性剤との比がｖ／ｖ、ｖ／ｗ、ｗ／ｗ、ｖ／ｍｏｌ又はｗ／ｍｏｌに基づき一定のままであるように添加され得る。懸濁液は、約１ないし７０℃の温度で得られ得るか、又は、本発明の方法は、懸濁液を約１ないし７０℃、一般に約１５ないし４０℃、より一般に２０ないし３０℃の温度、即ち室温にすることを含み得る。分散相も連続相も凍結しない温度ならば、より低い温度も使用され得る。揮発度及び２相の沸点及び界面活性剤の逆転温度に依存して、より高い温度も使用され得る。工程ｄ）は、水性液体中で加水分解して、凝縮性物質を形成することができる加水分解性物質を懸濁液に添加して層状ナノ粒子を形成することを含み得る。工程ｄ）は、水性液体中で加水分解性物質を加水分解する工程及び水性液体中で凝縮性物質を凝縮して層を形成する工程を含み得る。該方法は、十分な時間（例えば、約６ないし９６時間）、十分な温度（例えば、約１ないし７０℃）において懸濁液を維持して、加水分解性物質を加水分解する工程、そして、所望により凝縮性物質の凝縮する工程も含み得る。工程ｂ）ないしｄ）は、少なくとも１回繰り返され得るか、又は２回、３回、４回、５回、６回、７回、８回、９回、１０回又は１０回以上繰り返され得る。各繰り返しにおいて、水性液体は、ドーパント又はドーパントの組み合わせを含み得るか又はドーパントを含まず、存在するならば、各繰り返しにおけるドーパントは他の繰り返しにおけるドーパントと同一であり得るか又は異なり得る。各繰り返しは層を形成し得、そして各層はドーパントを含み得るか又はドーパントを含まない。各ドーパントは放出性物質であり得るか又は非放出性物質であり得る。コア粒子は直径約５ないし１５０ｎｍであり得るか又は直径約５００ｎｍ未満であり得る。各層は約１ないし１００ｎｍ、又は約１ないし５０ｎｍ、５ないし７５ｎｍ又は５ないし３０ｎｍの平均厚さを有し得る。該方法は、各層の厚さを制御することができる。コア粒子は多孔性であり得、微小孔性であり得及び／又はメソ多孔性であり得、約０．５ないし２０ｎｍの細孔サイズを有し得る。コア粒子はドーパントを含み得、そしてそれは、ある層中の、又はいくつかの層中の、又は全ての層中のドーパントと同一であり得るか又は異なり得る。各繰り返しにおける加水分解性物質は他の繰り返しにおける加水分解性物質と同一であり得るか又は異なり得る。懸濁液及び水性液体の一方又は両方は、界面活性剤を含み得る。本発明の方法は、多数の層状ナノ粒子を含むナノ粒子状物質を製造し得、そのため、懸濁液を得る工程は第一非極性液体中に多数のコア粒子を含む懸濁液を得ることを含む。
【００２１】
本発明の方法は、更に以下の工程
ｅ）第一非極性液体から層状ナノ粒子又はナノ粒子状物質を少なくとも部分的に分離する工程、
ｆ）層状ナノ粒子又はナノ粒子状物質を水性液体で洗浄する工程、
ｇ）層状ナノ粒子又はナノ粒子状物質を有機液体で洗浄する工程、
ｈ）層状ナノ粒子又はナノ粒子状物質を乾燥させる工程
の１つ以上を含み得る。
【００２２】
工程ｆ）は、室温において行われ得るか、又は８０℃程度の温度（例えば、約２０、３０、４０、５０、６０、７０又は８０℃）で行われ得る。工程ｇ）の有機液体は、極性又は非極性であり得る。その極性は有機液体中のドーパントの溶解性に基づき選択され得る。工程ｇ）は、室温で行われ得るか、又は７０℃程度の温度（例えば、約２０、３０、４０、５０、６０又は７０℃）で行われ得るが、有機液体の沸点以下の温度において行われるべきである。工程ｆ）及びｇ）は、あらゆる順序において１回以上行われ得るか、又は、その一方又は両方が省略され得る。例えば、該方法は、工程ｅ）及びｈ）、又は工程ｅ）、ｆ）及びｈ）、又は工程ｅ）、ｇ）及びｈ）、又は工程ｅ）、ｆ）、ｇ）及びｈ）、又は工程ｅ）、ｇ）、ｆ）及びｈ）、又は工程ｅ）、ｇ）、ｆ）、ｇ）及びｈ）を（この順序で）含み得るか、又はあらゆる他の順序の工程を含み得る。工程ｈ）は、凝集を防止又は抑制する方法において行われ得、例えば、工程ｈ）は、国際公開第０１／６２３３２号パンフレット（Ｂａｒｂｅ  ａｎｄ  Ｂａｒｔｌｅｔｔ，‘‘Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  ｔｈｅｒｅｏｆ，Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ  ｏｆ  Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｕｓｅ’’）に記載された凍結乾燥を含み得る。工程ｈ）は、工程ｅ）の後、直接行われ得る。この場合、該工程において存在する多量の界面活性剤は粒子間の物理的接触を防止し得るため、凝集を抑制する。
【００２３】
１つの態様において、その中に又は上にドーパントを有する層状ナノ粒子の製造方法であって、該方法は、
ａ）非極性液体中にコア粒子、界面活性剤及び所望により補助界面活性剤を含む安定な懸濁液を得ること、
ｂ）ドーパント及び凝縮性物質の凝縮のための触媒を含む水性液体を該懸濁液に添加すること、
ｃ）第二非極性液体、第二界面活性剤及び所望により第二補助界面活性剤を添加すること、及び、
ｄ）水性液体中で加水分解して凝縮性物質を形成することができる加水分解性物質を該懸濁液に添加して、その中に又は上にドーパントを有する層状ナノ粒子を形成すること
を含む方法を提供する。
【００２４】
懸濁液及び水性液体の１方又は両方は界面活性剤を含み得る。界面活性剤は、水性液体又は懸濁液又はその両方に溶解し得る。
【００２５】
他の態様において、本発明の方法は、
ａ）非極性液体中に分散された水性液滴を含むエマルジョンであって、前記エマルジョンは更に界面活性剤及び所望により補助界面活性剤を含み、前記液滴は加水分解後の第一凝縮性物質の凝縮のための触媒を含むところのエマルジョンを得ること、
ｂ）前記水性液滴中で加水分解して第一凝縮性物質を形成することができる第一加水分解性物質を該エマルジョンに添加することにより非極性液体中にコア粒子の懸濁液を形成すること、
ｃ）第二凝縮性物質の凝縮のための触媒を含む水性液体を該懸濁液に添加すること、
ｄ）第二界面活性剤及び所望により第二補助界面活性剤の溶液を該懸濁液に添加すること、及び、
ｅ）水性液体中で加水分解して第二凝縮性物質を形成することができる第二加水分解性物質を該懸濁液に添加すること
を含む。
【００２６】
エマルジョンは油中水（Ｗ／Ｏ）エマルジョンであり得る。第一加水分解性物質（工程
ｂ））又は第二加水分解性物質（工程ｅ））の添加後、加水分解性物質を加水分解して、それぞれ第一凝縮性物質又は第二凝縮性物質を形成し、その後、触媒の作用のために凝縮してコア粒子を少なくとも部分的に囲む層を形成し得る。第一加水分解性物質及び第二加水分解性物質は、同一であり得るか又は異なり得る。工程ｃ）ないしｅ）は、少なくとも１回繰り返され得るか、又は２回、３回、４回、５回、６回、７回、８回、９回、１０回又は１０回以上繰り返され得、それによって各繰り返しはコア粒子を少なくとも部分的に囲む層を形成する。各繰り返しにおいて、水性液体は、ドーパントを含み得るか又はドーパントを含まず、各繰り返しにおけるドーパントは他の繰り返しにおけるドーパントと同一であり得るか又は異なり得る。エマルジョン及び／又は水性液体はドーパントを含み得、コア粒子及び層からなる群から選択された少なくとも１つの領域は少なくとも１種のドーパントを含み得る。
【００２７】
他の態様において、層状ナノ粒子の製造方法であって、該方法は、
ａ）界面活性剤及び非極性液体及び所望により補助界面活性剤を含む界面活性剤溶液を得ること、
ｂ）第一凝縮性物質の凝縮のための触媒を含み、かつ所望により第一ドーパント（コアドーパント）も含む水性溶液を該界面活性剤溶液に添加すること、
ｃ）該界面活性剤溶液及び水性溶液からエマルジョンを形成すること、
ｄ）水性溶液中で加水分解して第一凝縮性物質を形成することができる第一加水分解性物質を該エマルジョンに添加すること、
ｅ）該第一加水分解性物質からのコア粒子の懸濁液の形成のために十分な時間、十分な温度において該エマルジョンを維持すること、
ｆ）第二凝縮性物質の凝縮のための触媒及び所望により第二ドーパント（層ドーパント）を含む水性液体を該懸濁液に添加すること、
ｇ）第二界面活性剤及び所望により第二補助界面活性剤の溶液を該懸濁液に添加すること、及び
ｈ）水性液体中で加水分解して第二凝縮性物質を形成することができる第二加水分解性物質を該懸濁液に添加して層状ナノ粒子を形成すること
を含む方法を提供する。
【００２８】
第一加水分解性物質又は第二加水分解性物質の添加後、加水分解性物質を加水分解して、それぞれ第一凝縮性物質又は第二凝縮性物質を形成し得、そしてそれは、その後、触媒作用のために凝縮し得る。
【００２９】
エマルジョンはマイクロエマルジョンであり得る。
他の態様において、層状ナノ粒子の製造方法であって、該方法は、
ａ）界面活性剤及び非極性液体及び所望により補助界面活性剤を含む界面活性剤溶液を得ること、
ｂ）第一凝縮性物質の凝縮のための触媒を含み、かつ所望により第一ドーパントも含む水性溶液を該界面活性剤溶液に添加すること、
ｃ）界面活性剤溶液及び水性溶液からエマルジョンを形成すること、
ｄ）水性溶液を加水分解して第一凝縮性物質を形成することができる第一加水分解性物質を該エマルジョンに添加すること、
ｅ）該第一加水分解性物質からのコア粒子の懸濁液の形成のために十分な時間、十分な温度において該エマルジョンを維持すること、
ｆ）第二凝縮性物質の凝縮のための触媒及び所望により第二ドーパントを含む水性液体を該懸濁液に添加すること、
ｇ）第二界面活性剤及び所望により第二補助界面活性剤の溶液を該懸濁液に添加すること、
ｈ）水性液体中で加水分解して第二凝縮性物質を形成することができる第二加水分解性
物質を該懸濁液に添加して層状ナノ粒子を形成すること、
ｉ）非極性液体から層状ナノ粒子を少なくとも部分的に分離すること、
ｊ）層状ナノ粒子を有機液体で洗浄すること、
ｋ）層状ナノ粒子を水性液体で洗浄すること、
ｌ）層状ナノ粒子を有機液体（工程ｊ）の有機液体と同一であり得るか又は異なり得る）で洗浄すること、及び、
ｍ）層状ナノ粒子を乾燥させること
を含む方法を提供する。
【００３０】
本発明の他の観点において、コア粒子（即ち、コア）及び前記コア粒子を少なくとも部分的に囲む１つ以上の層を含む層状ナノ粒子を提供する。層状ナノ粒子は球状であり得る。コア粒子は固体であり得、多孔性の固体、例えば微小孔性又はメソ多孔性の固体であり得、球状又は非球状であり得る。コアの平均径は約５ないし５００ｎｍであり得る。各層は、独立して、固体層又はゲル層であり得る。コア及び１つ以上の層からなる群から選択される層状ナノ粒子の少なくとも１つの領域は１つのドーパント又は多数（例えば、２、３、４、５又は５つ以上）のドーパントを含み得る。従って、コアドーパント及び／又は１つ以上の層ドーパントが存在し得る。各ドーパントは、前記ドーパントを含む領域に実質的に均一に分布され得る。従って、例えばナノ粒子がコア及び単層を含むならば、該コアはコアドーパントを含み、かつ該層は層ドーパントを含み、その後、該コアドーパントは該コア中に実質的に均一に分布され得、かつ該層ドーパントは該層中に実質的に均一に分布され得る。層状ナノ粒子は微小孔性又はメソ多孔性のセラミックナノ粒子であり得る。コア及び１つ以上の層は、互いに独立して、微小孔性又はメソ多孔性であり得る。各層及び所望によりコア粒子は、独立して、加水分解されたシラン、例えば加水分解されたアルコキシシランを含み得、シリカ及び／又はポリシルセスキオキサンを含み得る。各層及び所望によりコア粒子は、独立して、セラミック又は酸化物、例えば金属酸化物を含み得る。１つ以上のコア及び１つ以上の層がドーパントを含むならば、その後、これらの各々のドーパントは、同一であり得るか又は異なり得る。各ドーパントは、独立して、放出性又は非放出性であり得る。層状ナノ粒子は、１つ以上の放出性ドーパントの順次放出及び／又は遅延放出が可能であり得る。層状ナノ粒子は約１０ないし５００ｎｍの平均径を有し得る。コア及び各層は、独立して、微小孔性又はメソ多孔性であり得、約０．５ないし１０ｎｍの細孔サイズを有し得る。各層は、独立して、約１ないし５０ｎｍの平均厚さを有し得る。ドーパントは無機物質又は有機物質であり得る。それは、塩又は染料、触媒、活性材料又は活性物質、例えば生物学的に活性な物質（例えば、タンパク質、多糖類、酵素、薬剤、ペプチド等）、磁性物質、放射性物質、放射性トレーサー又は特定の他の種類のドーパントであり得る。
【００３１】
１つの態様において、第一ドーパントを含む多孔性コア粒子及び前記コア粒子を少なくとも部分的に囲む第二ドーパントを含む多孔性層を含む層状ナノ粒子を提供する。第一ドーパント及び第二ドーパントの少なくとも１方は、層状ナノ粒子から放出可能であり得る。従って、ナノ粒子は、第一放出性ドーパントを含む多孔性コア粒子及び前記コア粒子を少なくとも部分的に囲む第二放出性ドーパントを含む多孔性層を含み得る。ナノ粒子は、第二放出性ドーパント及び第一放出性ドーパントを、順次放出可能であり得る。
【００３２】
他の態様において、第一放出性ドーパントを含む多孔性コア粒子、前記コア粒子を囲み、放出性ドーパントを含まない第一多孔性層及び該第一多孔性層を少なくとも部分的に囲む第二放出性ドーパントを含む第二多孔性層を含む層状ナノ粒子を提供する。ナノ粒子は、第二ドーパントと第一ドーパントの放出間の遅延時間を用いて、第二放出性ドーパント及び第一放出性ドーパントを順次放出することができる。遅延時間の長さは、第一層の厚さ及び多孔率に依存し得る。
【００３３】
他の態様において、放出性ドーパントを含まないコア粒子及び前記コア粒子を少なくとも部分的に囲む放出性ドーパントを含む多孔性層を含む層状ナノ粒子を提供する。コア粒子は、非放出性ドーパント、例えばナノ粒子を着色するための非放出性顔料を含み得る。コアは、多孔性又は非多孔性であり得る。コアは、層状ナノ粒子を磁性にするために、磁性物質を含み得る。
【００３４】
他の態様において、
放出性ドーパントを含む又は所望により放出性ドーパントからなる非多孔性コア粒子及び放出性ドーパントを含まず、前記コア粒子を少なくとも部分的に囲む多孔性層を含む層状ナノ粒子を提供する。ナノ粒子は、遅延時間の後、ドーパントを放出することができる。遅延時間の長さは、多孔性層の厚さ及び多孔率に依存し得る。層は、非放出性のドーパント、例えばナノ粒子を着色するための非放出性顔料を有し得る。
【００３５】
本発明に従った層状ナノ粒子を多数含むナノ粒子状物質も提供する。ナノ粒子状物質は、単分散であり得るか又は狭い粒径分布を有し得る。
【００３６】
本発明の方法によってつくられた層状ナノ粒子も提供する。本発明に従った又は本発明の方法によってつくられた層状ナノ粒子を多数含むナノ粒子状物質も提供する。
【００３７】
本発明の他の観点において、本発明に従った層状ナノ粒子又は本発明に従った多数の層状ナノ粒子を流体に曝露することを含む、該流体に放出性物質を送達するための方法であって、該層状ナノ粒子はその中及び／又は上に（例えば、少なくとも１つの層又はコア粒子に）放出性物質を有し、かつ該流体は前記層状ナノ粒子から前記放出性物質を少なくとも部分的に放出することができるところの方法を提供する。
【００３８】
流体は、水性流体、例えば体液であり得るか、又は非水性液体、例えば有機溶媒であり得る。曝露は、かき混ぜ、振盪、攪拌、超音波処理又は別の手段を用いて層状ナノ粒子と流体を攪拌することを含み得る。方法は、流体中に放出性物質を放出することを含み得、かつ制御された方法において放出性物質を放出することを含み得る。放出性物質の放出は、制御された様々な放出であり得、放出性物質の放出速度は、制御された方法及び／又は予め決められた方法によって変化する。
【００３９】
１つの態様において、放出性物質は薬剤であり、流体は体液、例えば患者の血液である。この態様は、患者に薬剤を投与するための方法であって、前記方法は、本発明に従った層状ナノ粒子又は多数の本発明に従った層状ナノ粒子を患者、例えば患者の血液に送達することを含み、該層状ナノ粒子はその中又は上に前記薬剤を有するところの方法を含む。薬剤は、例えば抗癌剤であり得る。層状ナノ粒子は約１０ないし５００ｎｍ又は約５０ないし３００ｎｍの粒径を有し得る。送達は静脈（ＩＶ）送達であり得、ナノ粒子を含む懸濁液を患者に注射することを含み得る。懸濁液は、懸濁流体を含み得る。注射のために適当な懸濁流体は、よく知られており、生理食塩水、リンガー溶液、グルコース溶液、フルクトース溶液、デキストロース溶液、アミノ酸溶液、タンパク質加水分解物、乳酸ナトリウム溶液又は特定の他の水性液体を含み得る。患者に薬剤を投与するための本発明に従った層状ナノ粒子の使用であって、前記層状ナノ粒子がその中及び／又は上に薬剤を有するところの使用もまた提供する。
【００４０】
本発明の他の観点において、流体に放出性物質を送達するために使用される本発明に従った層状ナノ粒子又は多数の本発明に従った層状ナノ粒子を提供する。
【００４１】
本発明はまた、混合物の少なくとも１つの成分の選択的収着のための、本発明に従った層状ナノ粒子の使用も提供する。本発明は、更に、混合物の少なくとも１つの成分の選択
的収着のために使用される層状ナノ粒子も提供する。
【００４２】
図面の簡単な説明
本発明の好ましい形態を、添付した図面を参照して一例として説明する：
図１は、塩基の存在下におけるゾル−ゲル反応順序を示す。
図２は、ドーパントがコアのみに含まれるところの多層ナノ粒子の製造方法のフローチャートを示す。
図３は、多数のドーパントを有する多層ナノ粒子の製造方法のフローチャートを示す。
図４は、ＮＰ−９／１−ペンタノール／シクロヘキサン／ＮＨ4ＯＨ／ＴＥＯＳ系中で製造した粒子のＴＥＭ顕微鏡写真を示す（平均径：５５±５ｎｍ）。
図５は、コア−シェル構造を有する不均一なシリカ粒子のＴＥＭ像を示す。
図６は、シリカ粒子上の界面活性剤残渣のＴＧＡ／ＤＴＡ測定のグラフを示す。
図７は、以下のマイクロエマルジョン系中で製造したシリカ粒子のＴＥＭ顕微鏡写真を示す：ａ）ＮＰ−５／シクロヘキサン／ＮＨ4ＯＨ／ＴＭＯＳ、ｂ）ＮＰ−９／１−ペンタノール／シクロヘキサン／ＮＨ4ＯＨ／ＴＭＯＳ及びｃ）トリトン  Ｘ−１００／トルエン／ＮＨ4ＯＨ／ＴＭＯＳ。
図８は、ＴＭＯＳの逐次添加による粒子成長を説明するＴＥＭ顕微鏡写真を示す：ａ）コア（２２ｎｍ）、ｂ）１．２ｍｍｏｌのＴＭＯＳ（２７ｎｍ）の第１添加、ｃ）第２添加（３１ｎｍ）、ｄ）第３添加（３３ｎｍ）、ｅ）第４添加（３６ｎｍ）。
図９は、ＴＥＯＳの逐次添加による粒子成長を説明するＴＥＭ顕微鏡写真を示す：ａ）コア（５０ｎｍ）、ｂ）１．２ｍｍｏｌのＴＥＯＳ（８３−９２ｎｍ）の第１添加、ｃ）第２添加（９１−１０６ｎｍ）、ｄ）第３添加（１０２−１２０ｎｍ）、ｅ）第４添加（１０８−１２９ｎｍ）、ｆ）第５添加（１２８−１４６ｎｍ）。
図１０は、新規成長プロセスの原理を説明する概略図を示す。
図１１は、コア−シェル構造のＴＥＭ顕微鏡写真を示す：ａ）明視野像（暗い領域は重元素を示す。）、ｂ）暗視野像（明るい領域は重元素を示す。）。
図１２は、ビーム像を示すコア−シェル構造のＴＥＭ顕微鏡写真を示す：ａ）明視野像、ｂ）ＥＤＸ線形後の暗視野像。
図１３は、コア−シェル粒径上に添加する方法の影響を説明する顕微鏡写真を示す。
図１４は、以下のものを使用して合成した粒子のＴＥＭ顕微鏡写真を示す：ａ）４サイクル（コア＋４つのシェル）及びｂ）５サイクル（コア＋５つのシェル）。
図１５は、希釈度（新しいエマルジョンの体積／種エマルジョンの体積）がＡ）２、Ｂ）３、Ｃ）４、Ｄ）５のところの様々な希釈度を使用した粒子成長のＴＥＭ顕微鏡写真を示す。
ａ）サンプル１、銅をドープしたシリカコア、追加添加した水性相：Ｃｕ（ＮＨ3）42+の形態でＣｕ１０．１４ｍｇ／ｍＬを有するＮＨ4ＯＨ  １．３３３ｍｏｌ／Ｌ。
ｂ）サンプル２、銅をドープしたシリカコア、追加添加した水性相：銅なしのＮＨ4ＯＨ  １．３３３ｍｏｌ／Ｌ。
図１６は、種エマルジョンと新たなエマルジョンの混合において様々な方法を使用して製造した粒子のＴＥＭ顕微鏡写真を示す。
図１７は、ＴＥＯＳを使用して形成した粒子コア及びＴＭＯＳを使用して形成したシェルのＴＥＭ顕微鏡写真を示す（図５において使用したものと同一の合成条件）。
図１８は、ＯｒｍｏｓｉｌシェルでコーティングしたシリカコアのＴＥＭ顕微鏡写真を示す。
図１９は、表２に列挙した組成を有するサンプルのＴＥＭ顕微鏡写真を示す。
図２０は、表１に列挙した組成を有し、かつアセトン中に懸濁させたサンプルの写真を示す。
図２１は、表３に列挙した組成を有するサンプルのＴＥＭ顕微鏡写真を示す。
図２２は、表３に列挙した組成を有し、かつアセトン中に懸濁させたサンプルの写真を示す。
図２３は、表４に列挙した組成を有するサンプルの写真を示す：ａ）凍結乾燥（ＳｉＯ2／ＮａＣｌ  質量比：１５％）、ｂ）ミリ−Ｑ（Ｍｉｌｌｉ−Ｑ）水中に懸濁。
図２４は、懸濁液中のＩｎ2Ｏ3ナノ結晶及びシリカシェルでコーティングしたＩｎ2Ｏ3ナノ結晶の顕微鏡写真を示す。
図２５は、中性水中のＣｕＰＣ（黒色の線、λmax：５５６ｎｍ）及びＲｕｂｐｙ（灰色の線，λmax：３９０ｎｍ）のＵＶ−可視スペクトルを示す。
図２６は、３２日後のＳＢＦ中のサンプルＬＮＫ−８２２（黒色の線、λmax：６１５ｎｍ）及びＬＮＫ−８２４（灰色の線、λmax：４５０ｎｍ）のＵＶ−可視スペクトルを示す。
図２７は、以下のものの放出速度曲線を示す：ａ）サンプルＬＮＫ−８２２（３７℃のＳＢＦ  ２０ｍＬ中に凍結乾燥粉末  １．０２２ｇ、λmax＝６１５ｎｍ）、ｂ）サンプルＬＮＫ−８２４（３７℃において、ＳＢＦ  ２０ｍＬ中に凍結乾燥粉末  ０．６０５５ｇ、λmax＝４５０ｎｍ）、ここで、凍結乾燥粉末は、ＳｉＯ2  １５質量％及びＮａＣｌ
８５質量％を含む。
図２８のａないしｆは、本発明に従った様々な層状ナノ粒子の図表示を示す。
図２９は、ＵＶ／可視吸収を使用して測定した以下のものの放出速度曲線を示す；
サンプル：（Ａ）ＬＮＫ−８７９及び（Ｂ）ＬＮＫ−８８０。
凍結乾燥粉末２ｇを３７℃においてＳＢＦ  ２０ｍＬ中に懸濁させた（ここで、凍結乾燥粉末は、ＳｉＯ2  １５質量％及びＮａＣｌ  ８５質量％を含む。）。
▲ＣｕＰＣ、λmax＝６１５ｎｍ、■Ｒｕｂｐｙ、λmax＝４５０ｎｍ。
図３０は、より多くのエマルジョン成分の添加によりＯＲＭＯＳＩＬ表面を有する染料カプセル化シリカナノ粒子の合成フローチャートを示す。
図３１は、より多くのエマルジョン成分を添加することにより製造したＯＲＭＯＳＩＬ表面を有するシリカナノ粒子のＴＥＭ像を示す：（ａ）ＴＥＯＳによる種、（ｂ）混合前駆体による種、（ｃ）ＴＥＯＳによるコア−シェル粒子、（ｄ）及び（ｅ）ＯＲＭＯＳＩＬシェルを有するシリカコア、（ｆ）表６に詳述したＯＲＭＯＳＩＬコア及びシェル。
図３２は、様々な界面活性剤濃度におけるシリカ粒子のＴＥＭ像を示す：（ａ）、（ｂ）ＮＰ−９  ０．２ｍｏｌ／Ｌ及び１−ペンタノール  ０．２ｍｏｌ／Ｌによってつくられた種粒子、７４−８６ｎｍ、（ｃ）１−ペンタノールなしでＮＰ−９  ０．４ｍｏｌ／Ｌによってつくられたコア＋２−層粒子、１０９−１２３ｎｍ、（ｄ）１−ペンタノールなしでＮＰ−９  ０．４ｍｏｌ／Ｌによってつくられたコア＋３−層粒子、１３２−１５２＋２０ｎｍ、（ｅ）１−ペンタノールなしでＮＰ−９  ０．６ｍｏｌ／Ｌによってつくられたコア＋２−層粒子、１０６−１２６ｎｍ、（ｆ）１−ペンタノールなしでＮＰ−９
０．６ｍｏｌ／Ｌによってつくられたコア＋３−層粒子、１３２−１４５＋２０ｎｍ、（ｇ）ＮＰ−９  ０．４ｍｏｌ／Ｌ、１−ペンタノール  ０．４ｍｏｌ／Ｌによってつくられたコア＋２−層粒子、１００−１３１ｎｍ、（ｈ）ＮＰ−９  ０．４ｍｏｌ／Ｌ、１−ペンタノール  ０．４ｍｏｌ／Ｌによってつくられたコア＋３−層粒子、１２８−１７９ｎｍ。
図３３は、本発明に従った２つの成長技術を組み合わせることによる層状シリカナノ粒子の製造フローチャートを示す。
図３４は、［Ｈ2Ｏ］／［界面活性剤］＝６のモル比において２つの成長技術を組み合わせることにより製造したシリカ粒子のＴＥＭ像を示す：（ａ）種：５０−６０ｎｍ、ＴＥＯＳ  １．２ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ３６ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝３０、（ｂ）コア＋１−層：６１−７６ｎｍ、ＴＥＯＳ  ４．８ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ３６ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝７．５、（ｃ）コア＋２−層：９５−１１３ｎｍ、ＴＥＯＳ
９．６ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ７２ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝７．５、（ｄ）コア＋３−層：１００−１３５ｎｍ、ＴＥＯＳ  １４．４ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ７２ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝５、（ｅ）コア＋４−層：１３６−１６６ｎｍ、ＴＥＯＳ
２４ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  １４４ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝６、（ｆ）コア＋５−層：１４６−１７２ｎｍ、ＴＥＯＳ  ３３．６ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  １４４ｍｍｏｌ、
［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝４．３、（ｇ）コア＋７−層：２００−２４０ｎｍ、ＴＥＯＳ  ５２．８ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ２１６ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝４．１。
図３５は、［Ｈ2Ｏ］／［界面活性剤］＝９のモル比において２つの成長技術を組み合わせることにより製造したシリカ粒子のＴＥＭ像を示す：（ａ）種：５０−６１ｎｍ、ＴＥＯＳ  １．２ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ５４ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝４５、（ｂ）コア＋１−層：７０−８７ｎｍ、ＴＥＯＳ  ４．８ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ５４ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝１１．３、（ｃ）コア＋２−層：９５−１１７ｎｍ、ＴＥＯＳ  ９．６ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  １６２ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝１６．９、（ｄ）コア＋３−層：１５８−１７２ｎｍ、ＴＥＯＳ  １４．４ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  １６２ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝１１．３、（ｅ）コア＋４−層：２つのサイズのナノ粒子、ＴＥＯＳ  ２４ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ３７８ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝１５．８、（ｆ）コア＋５−層：広範囲のサイズのナノ粒子、ＴＥＯＳ  ３３．６ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ３７８ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝１１．３。
図３６は、［Ｈ2Ｏ］／［界面活性剤］＝６のモル比において高温で合成したシリカナノ粒子のＴＥＭ像を示す：（ａ）３５−５０ｎｍ、３５±２℃において２０時間老化、（ｂ）４８−６２ｎｍ、３５±２℃において４８時間老化、（ｃ）３７−５２ｎｍ、５０±２℃において２０時間老化、（ｄ）４８−７０ｎｍ、５０±２℃において４８時間老化。
図３７は、［Ｈ2Ｏ］／［界面活性剤］＝８のモル比において高温で合成したシリカナノ粒子のＴＥＭ像を示す：（ａ）種：３５−６８ｎｍ、室温、３５±２℃において４８時間老化：コア−シェル粒子、（ｂ）７５−１００ｎｍ、３５±２℃において２０時間老化、（ｃ）７８−１１３ｎｍ、３５±２℃において２８時間老化、（ｄ）８１−１１７ｎｍ、３５±２℃において４８時間老化、（ｅ）７８−１０５ｎｍ、５０±２℃において２０時間老化、（ｆ）８０−１０７ｎｍ、５０±２℃において２８時間老化、（ｇ）８６−１２０ｎｍ、５０±２℃において４８時間老化。
図３８は、様々な定温放置段階におけるシリカ粒子のＴＥＭ像を示す：（ａ）定温放置前（７６−８８ｎｍ）、（ｂ）追加の水を添加する前に、１時間、５５±５℃で定温放置（８２−９６ｎｍ）、（ｃ）追加の水を添加した後に、６時間、５５±５℃で定温放置（７４−１００ｎｍ）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
好ましい態様の詳細な説明
本発明は、無機／有機粒子、コアシェル粒子、及び、特定の態様において、セラミックコア及び１つ以上のセラミック層又はシェルを有する、セラミック材料からつくられた粒子に関する。本発明は、様々な多孔性金属酸化物シェル及び非多孔性又は多孔性（酸化物又は非酸化物）コア、例えばシリカに適用可能である。
シリカコア−シェル粒子は以下のものに分類され得る：
・染料を組み込まれたシリカ粒子。
・金属クラスターをコーティングされたシリカ。
・染料を組み込まれたコア−シェル有機シリコン。
【００４４】
第一及び第三分類は、カプセル化及びコア−シェル粒子からの放出において特に興味深いものである。本発明の粒子は、ドーパントが如何なる層にもドープされ得るという点で、従来技術のものとは異なる。従って、態様の多くにおいて、本発明の粒子は、層の至るところに均一に分布され、かつ放出可能な１種以上のドーパントを含むシェル及び層を少なくとも１つ有する多層ナノ粒子であると考えられ得る。
【００４５】
多層粒子の各層の各々の組成を調整することを可能にするために、ミセルに貯蔵した組成物を変化させる能力を利用することができる。これは、ここに記載されるように、界面活性剤／水及び試薬前駆体を順次添加することによって達成され得る。同一のコア−シェル構造を有する均一な多層粒子の製造をもたらし、異なる組成を有する粒子の発生をもた
らさないエマルジョン組成物（即ち、三元状態図：界面活性剤−油−水において同一のスポット）を維持することは重要であり得る。従って、本発明は、多層状粒子の製造を容易にするエマルジョン及び前駆体の周期的な添加を提供する。
【００４６】
本願明細書は、油中水マイクロエマルジョン（Ｗ／Ｏ）系を通した層状ナノ粒子の製造のためのゾル−ゲルプロセスを開示する。ナノ粒子は多層であり得る。結果として生じるナノ粒子は、ナノ粒子内の様々な場所にカプセル化される１種以上の活性分子、封入剤及び／又はドーパントを含み得、そしてそれは制御された方式において放出され得る。ナノ粒子は、セラミックナノ粒子であり得る。それらは、（様々な）活性分子（ドーパント）及び（様々な）前駆体（又は有機的に変性された前駆体）並びに新たなＷ／Ｏエマルジョンを順次添加することによって合成され得る。粒径並びにコア径及び各層の厚さの全ては前駆体の添加量を制御することによって調整され得る。各層の厚さは、約１ないし５０ｎｍに制御され得る。前駆体は加水分解性物質、例えば加水分解性シランであり得る。それは、加水分解して試薬を形成することが可能であり得る。前駆体は、シリコンアルコキシドから他の金属アルコキシド又は金属アルコキシドの混合物に変化し得る。多層状粒子中のそれらの位置に依存して、活性分子は順次又は分割方式（例えば、放出−放出なし−放出）において放出され得る。従って、例えば、ナノ粒子がコア内及び外層中に放出性物質を有し、外層及びコア間の内層が放出性物質を有さないように構成されるならば、その後の放出性物質の放出は、放出−放出なし−放出工程を順次生じ、段階的に進められ得る。
【００４７】
本発明の方法において、コア粒子はその場で形成され得るか、又はそれらは予め形成された粒子として添加され得る。コア粒子はあらゆる種の粉末、例えばシリカ粒子（例えば、ヒュームド・シリカ、コロイドシリカ又はシリカ・フューム）、金属酸化物粒子（例えば、酸化インジウム）、混合金属酸化物粒子（例えば、酸化インジウムをドープしたシリカ粒子）、半導体粒子、量子ドット、磁性粒子、結晶粒子又は特定の他の種類の粒子であり得る。コア粒子は、球状又は立方体であり得るか、又は三角柱、四面体、多面体（例えば、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９又は２０又は２０以上の面を有する）、フレークの形状又は不規則形状であり得る。コア粒子は、結晶質又は非晶質であり得るか、又は一部結晶質であり得る。それは、多孔性又は無孔性であり得る。コア粒子は、約５ないし５００ｎｍ、又は約５ないし４５０ｎｍ、５ないし４００ｎｍ、５ないし３００ｎｍ、５ないし２００ｎｍ、５ないし１００ｎｍ、５ないし５０ｎｍ、５ないし２０ｎｍ、１０ないし５００ｎｍ、１０ないし４００ｎｍ、１０ないし２００ｎｍ、１０ないし１００ｎｍ、５０ないし５００ｎｍ、５０ないし４００ｎｍ、５０ないし２００ｎｍ、５０ないし１００ｎｍ、１００ないし５００ｎｍ、１００ないし４００ｎｍ、１００ないし２００ｎｍ、２００ないし５００ｎｍ又は３００ないし５００ｎｍの直径、例えば、約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０又は５００ｎｍの直径又は特定の他の直径を有し得る。非極性液体（又は、２種以上が異なる工程において使用されるならば、独立した各々の非極性液体）は、５ないし１６個の炭素原子、又は５ないし１２個の、５ないし８個の、６ないし１２個の又は６ないし１０個の、又は、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５又は１６個の炭素原子を有し得る炭化水素であり得る。それは、直鎖の、枝分かれした又は環状の脂肪族又は芳香族であり得る。それは、炭化水素の混合物であり得る。さもなくば、それは、特定の他の非極性液体、例えば、ハロアルカン又はハロ芳香族の液体又は低粘度シリコン、例えば、低粘度ジメチルシリコン又は低粘度フルオロシリコンであり得る。低粘度シリコンは線状シリコン又は環状シリコンであり得る。シリコンの粘度は、約１００ｃＳ以下、又は約５０、２０、１０、５、２又は１ｃＳ以下であり得、約０．５、１、２、３、４、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０又は１００ｃＳであり得る。線状シリコンはトリメチルシロキシ末端シリコンであり得る。環状シリコンは、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７又はＤ８環状シリコンであり得るか、又は
これらの２種以上のあらゆる混合物であり得る。使用され得る典型的な炭化水素はシクロヘキサンである。非極性液体は再利用可能であり得る。触媒は、ゾル−ゲルプロセスのための触媒であり得る。それは、縮合性物質の縮合のための触媒であり得、例えば、強酸（例えば、硫酸、塩酸）、有機酸（例えば、酢酸、トリフルオロ酢酸）、塩基（例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、水性アンモニア等の水酸化物）、アミン（例えば、ＡＰＴＥＳ（アミノプロピルトリエトキシシラン）等のアミンで官能化されたＯＲＭＯＳＩＬ）、フッ化物（例えば、ＨＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＮＨ4Ｆ）又は遷移金属アルコキシド（例えば、チタンアルコキシド、バナジウムアルコキシド）であり得る。水性液体中の触媒の濃度は、約０．１ないし５Ｍであり得、約０．１ないし２、０．１ないし１、０．１ないし０．５、０．５ないし５、１ないし５、３ないし５、０．５ないし２又は１ないし２Ｍであり得、約０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５又は５Ｍであり得る。水性液体のｐＨは、約８ないし１４、又は約８ないし１３、８ないし１２、８ないし１１、８ないし１０、９ないし１３、１０ないし１３、１１ないし１３、９ないし１２、１０ないし１２、又は１１ないし１２であり得、約８、８．５、９、９．５、１０、１０．５、１１、１１．５、１２、１２．５、１３、１３．５又は１４であり得る。ｖ／ｖに基づく水性液体とコア粒子の懸濁液の比は、約０．１ないし１０％、又は約０．１ないし５、０．１ないし２、０．１ないし１、０．５ないし１０、１ないし１０、５ないし１０、０．５ないし５、０．５ないし２又は１ないし２％であり得、約０．１、０．５、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、５．５、６、６．５、７、７．５、８、８．５、９、９．５又は１０％であり得る。加水分解性物質と水性液体の比は、ｗ／ｗ、ｗ／ｖ、ｖ／ｖ又はモルに基づき約０．５ないし１０％であり得、ｗ／ｗ、ｗ／ｖ、ｖ／ｖ又はモルに基づき約０．５ないし５、０．５ないし２、０．５ないし１、１ないし１０、５ないし１０又は２ないし５％であり得、ｗ／ｗ、ｗ／ｖ、ｖ／ｖ又はモルに基づき約０．５、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、５．５、６、６．５、７、７．５、８、８．５、９、９．５又は１０％であり得る。加水分解性物質は、加水分解性の金属物質、例えば加水分解性シリコン、アルミニウム又はチタン物質であり得る。加水分解性物質は、アルコキシド、例えば金属アルコキシド（例えば、シリコンアルコキシド、チタンアルコキシド又はアルミニウムアルコキシド）であり得る。アルコキシドは炭素原子数１ないし６の直鎖又は枝分かれ鎖のアルコキシドであり得るか、又はこのようなアルコキシドの混合物であり得る。さもなくば、加水分解性物質は、アリールオキシド、例えばフェノキシド、シリコアルカノエート、例えばシリコンプロピオネート及びアミノシラン、アミドシラン又は特定の他の加水分解性シランであり得る。金属は、１分子当り平均して２ないし４個の加水分解性基を有し得、１分子当り平均して約２、２．５、３、��．５又は４個の加水分解性基を有し得る。適当な加水分解性物質は、トリ−及びテトラ−アルコキシシラン、例えばテトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、テトラブトキシシラン（ＴＢＯＳ）、テトラプロポキシシラン（ＴＰＯＳ）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＳ）、エチルトリエトキシシラン（ＥＴＥＳ）、エチルトリメトキシシラン（ＥＴＭＳ）、オクチルトリエトキシシラン（ＯＴＥＳ）、オクチルトリメトキシシラン（ＯＴＭＳ）、ヘキサデシルトリメトキシシラン（ＨＤＴＭＳ）、ヘキサデシルトリエトキシシラン（ＨＤＴＥＳ）、オクタデシルトリメトキシシラン（ＯＤＴＭＳ）、オクタデシルトリエトキシシラン（ＯＤＴＥＳ）並びにメチルポリシリケート（ＭＰＳ）、エチルポリシリケート（ＥＰＳ）、ポリジエトキシシラン（ＰＤＥＳ）、ヘキサメチルジシリケート、ヘキサエチルジシリケート又は官能トリアルコキシシラン、例えばメタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン（ＰＴＥＳ）、フェニルトリメトキシシラン（ＰＴＭＳ）、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＬＹＭＯ）、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン（ＧＬＹＥＯ）、メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＴＥＳ）、メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）、アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＰＴＭＳ）、アミノプロピルトリエトキシシラン（
ＡＰＴＥＳ）、３−（２−アミノエチルアミノ）プロピルトリメトキシシラン（ＤＡＴＭＳ）、３−［２−（２−アミノエチルアミノ）エチルアミノ］プロピルトリメトキシシラン（ＴＡＴＭＳ）、［２−（シクロヘキシル）エチル］トリエトキシシラン（ＣＨＥＥＴＥＳ）、ビニルトリメトキシシラン（ＶＴＭＳ）、ビニルトリエトキシシラン（ＶＴＥＳ）及びこれらの混合物を含むが、これらに制限されない。加水分解性物質は、加水分解して縮合性物質を生成することができる。縮合性物質は、上記加水分解性物質の一部加水分解物又は完全な加水分解物のいずれかであり得る。それは、シラノール種であり得、１分子当り１、２、３又は４個の、又は１分子当り４個より多くのシラノール基を有し得る。それは、１分子当り１個以上のシラノール基を有する、少なくとも部分的に縮合した物質であり得る。それは、シラノール種の混合物であり得る。従って、コア及び１つ以上の層は、独立してシリカ、ポリシルセスキオキサン、アルミナ、チタニア又は特定の他の金属酸化物を含み得る。加水分解性物質が有機官能であるならば、これは、同様に有機官能である縮合性物質をもたらし得、最終的に、コア及び層の１つ以上において同様に有機官能、所望により選択的有機官能であるナノ粒子をもたらし得る。これは、有機官能コア及び／又は層におけるドーパント又は他の物質に対する選択的親和性を与え得る。さもなくば、それは、所望の化合物の前駆体を有するコア及び該前駆体を所望の化合物に転換するための触媒及び／又は試薬を有する該コアを囲む層を１つ以上有する粒子をもたらすことを可能にし得る。使用において、前駆体はコアから放出され、粒子から放出するための触媒及び／又は試薬によって所望の化合物に転換され得る。これは、所望の化合物が安定性を制限される場合、及び／又は、前駆体が所望の化合物より安定である場合の特定の使用であり得る。
【００４８】
加水分解するための十分な温度は、約１ないし７０℃、又は約１ないし５０℃、１ないし３０℃、１ないし２０℃、１ないし１０℃、１ないし５℃、１０ないし５０℃、１０ないし４０℃、１０ないし３０℃、１０ないし２０℃、１５ないし４０℃、２０ないし５０℃、５０ないし７０℃、３０ないし５０℃、２０ないし４０℃又は２０ないし３０℃であり得、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５又は７０℃であり得る。十分な時間は、約６ないし９６時間、又は約６ないし７２時間、６ないし４８時間、６ないし２４時間、１２ないし９６時間、２４ないし９６時間、３６ないし９６時間、４８ないし９６時間、６０ないし９６時間、１２ないし７２時間、２４ないし６０時間、３６ないし６０時間又は３６ないし４８時間であり得、約６、１２、１８、２４、３６、４８、６０、７２、８４又は９６時間であり得るか、又は９６時間以上であり得る。コア粒子は約１ないし７０℃の温度で得ることができるか、又は約１ないし７０℃、約１０ないし７０℃、又は約１ないし１０℃、又は約１ないし５０℃、又は約１ないし２０℃、又は約１０ないし５０℃、又は約１０ないし４０℃、１０ないし３０℃、１０ないし２０℃、２０ないし５０℃、５０ないし７０℃、３０ないし６０℃、３０ないし５０℃、２０ないし４０℃又は２０ないし３０℃の温度で得ることができ、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５又は７０℃であり得る。
【００４９】
ドーパントは、塩（例えば、テトラアミン銅等の金属錯イオンを含む）、染料、触媒、生物学的に活性な物質（例えば、タンパク質、多糖類、酵素、薬剤、ペプチド等）、磁性物質、放射性トレーサー又は他の放射性物質又は特定の他の種類のドーパントであり得る。ナノ粒子内の様々な位置において様々なドーパントが存在し得る（例えば、コア及び１種以上の層の各々は異なるドーパントを含み得る）。同一のドーパントがナノ粒子内の様々な位置に配置され得る（例えば、コア及び１種以上の層の１つは同一のドーパントを含み得る）。各ドーパントは放出性又は非放出性であり得る。１種以上のドーパントが存在するならば、少なくとも１種のドーパントが放出性であり得、かつ少なくとも１種のドーパントが非放出性であり得るか又は全てのドーパントが放出性であり得るか又は全てのドーパントが非放出性であり得る。コア又は層中のドーパントは、前記コア又は層の至ると
ころに分布され得、かつ前記コア又は層の至るところに均一に又は不均一に分布され得る。ドーパントについて言及すると、多数のドーパント（例えば、２、３、４、５又は５種以上のドーパント）を含み得ると理解され得る。コア粒子又はいずれかの層が多数のドーパントを含むならば、それらは全て放出性であり得るか、又は、少なくとも１種は放出性であり得、かつ少なくとも１種は非放出性であり得るか、又は、それらは全て非放出性であり得る。例えば、層は、同時に放出される放出性ドーパントの混合物を含み得るか、又は、層に多数の性質又は複合材料特性（例えば、２種の異なる染料が単層中に配合される場合のような）を付与する非放出性ドーパントの混合物（例えば、染料と磁性ドーパント）を含み得るか、又は、非放出性ドーパント（例えば、染料）と共に、粒子を囲む周囲へ放出するための放出性ドーパントを含み得る。
【００５０】
コア粒子中にドーパントが存在するならば、ドーパントはコア粒子の至るところに実質的に均一に分布され得る。層中又はいずれかの層中（層が１つ以上存在する場合）において、ドーパントは、該層の至るところに実質的に均一に分布され得る。
【００５１】
例えば、層状ナノ粒子は、非放出性染料（例えば、赤色）を有するコア粒子を含み得、かつ該コア粒子は、異なる色（例えば、緑色）の放出性染料を含む多孔性層によって囲まれ得る。従って、層状ナノ粒子は、放出性染料の色（例えば、緑色）又は放出性染料と非放出性染料の合成色（例えば、褐色）を選択し得る。層状ナノ粒子が非放出性染料の色（例えば、赤色）を選択する場合、その後、使用者に放出性染料が放出されたという事実を警告し得る。特定の例において、多孔性層は、放出性染料に加えて、第二放出性ドーパント（例えば、化学反応のための試薬）を含む。層状ナノ粒子が非放出性染料の色を選択する場合、使用者に、放出性ドーパントの継続的な放出を確実にするために、更なるナノ粒子を添加する必要があるという事実を警告し得る。
【００５２】
コア粒子は、例えば、非放出性染料として作用し得る量子ドットを含み得る。コア粒子は、あらゆる適当な粒子、例えば多孔性又は無孔性の粒子であり得る。それはナノ粒子であり得る。
【００５３】
ドーパントは、固定化試薬又は触媒を含み得る。例えば、ナノ粒子はコア粒子及び該コア粒子を囲む層を含み得る。コア粒子は、ナノ粒子の周囲に放出される化合物（例えば、薬剤）の前駆体であるドーパント（例えば、プロドラッグ）を含み得、層は、該ドーパントを該化合物に転換するための触媒を含み得る。ナノ粒子が適当な環境に曝露される場合、ドーパントは、層を経てコア粒子から出て、ここで、それは触媒の影響下において化合物に転換され得、その後、該化合物はナノ粒子から放出され得る。これは、長期の安定性が制限される化合物の場合において有用であり得る。
【００５４】
層は、非放出性ドーパントの形態において又は層それ自体の物質形態において放出速度調節剤を含み得る。放出速度調節剤は、層中に又はコア粒子に近い層中に又はコア粒子中に配合された放出性ドーパントの放出速度を調節することができる。放出速度調節剤は、放出性ドーパントの放出を加速又は減速することができる。例えば、コアは酸性基を有する放出性ドーパントを含み得る。コアを囲む層は、放出性ドーパントの放出を遅らせるアミン基を含み得る。
【００５５】
コア又は１つ以上の層は、非放出性ドーパントの形態において又は層それ自体の物質形態において吸着剤を含み得る。例えば、コア粒子又は層は、酸性物質の吸着のために、非放出性アミンドーパントを含み得るか、又は、コア粒子又は層の材料がアミン基（例えば、コア粒子又は層をつくるために使用したアミノプロピルトリエトキシシランから誘導された）を含み得る。このような材料の使用例は、高分子量酸の存在下における低分子量酸の選択的吸着であり得る。従って、例えば、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノ
プロピルトリエトキシシラン又はアミノエチルアミノプロピルトリメトキシ−又はトリエトキシ−シランから誘導されたアミン基を有する多孔性コア粒子は、本発明に従ったナノ粒子を形成するために適用される中性の多孔性層を有し得る。低分子量酸及び高分子量酸を含む液体への曝露において、高分子量酸は、コア粒子に近づくことを防止し得るのに対し、低分子量酸は吸着されるべき層をコア粒子に浸透させることを可能にし得る。高分子量酸はコア粒子中のアミン基から保護され得、ナノ粒子と高分子量酸間の相互作用のため、液体の凝固を防止する。このように、低分子量酸は、液体の凝固なしに混合物から選択的に除去され得る。このような材料の他の使用例は、毒性の高い物質の収着であり得る。従って、例えば、中性の多孔性層によって囲まれた、アミン基を有する多孔性コア粒子を有するナノ粒子は毒性の高い酸性物質を安全に収着するために使用され得る。毒性の酸性物質を含む液体への暴露において、ナノ粒子は、毒性の酸性物質を該液体からアミノ官能コア粒子に収着させ得、毒性の酸性物質が基本的に存在しない中性の多孔性層にする。結果として生じる、吸着した毒性の酸性物質を有するナノ粒子は、ナノ粒子の外層に毒性の酸性物質が存在し得ないため、取扱いが安全であり得る。
【００５６】
より一般に、層状ナノ粒子は、化学種又は化学種類の選択的収着を得るために、特定の化学種又は化学種類と特異的に相互作用し得るキレート基及び／又は錯化基（ｃｏｍｐｌｅｘｉｎｇ  ｇｒｏｕｐ）を（コアにおいて及び／又は１つ以上の層において）含み得る。キレート基及び／又は錯化基は、非放出性ドーパントの形態又は層それ自体の物質形態又はその両方の形態であり得る。このような層状ナノ粒子は、例えば、毒性化学物質、例えば重金属の収着のために使用され得る。従って、鉛をキレートすることができる基（例えば、結合したＥＤＴＡ基）を含む非放出性ドーパントを有する層状ナノ粒子は、溶液から鉛を除去するために使用され得る。
【００５７】
平均ナノ粒子かさ密度は、０．０７５ｇ／ｃｍ3ないし２．２ｇ／ｃｍ3、又は約０．１５ないし１．５、０．１８ないし１．０、０．５ないし１．０、０．５ないし０．７５又は０．２５ないし０．５ｇ／ｃｍ3の範囲内であり得、約０．０７５、０．１、０．１５、０．２、０．２５、０．３、０．３５、０．４、０．４５、０．５、０．５５、０．６、０．６５、０．７、０．７５、０．８、０．８５、０．９、０．９５、１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２、２．１又は２．２ｇ／ｃｍ3であり得る。
【００５８】
ナノ粒子状物質は、単分散され得るか、又は狭い粒径分布を有し得る。粒径分布は、粒子の５０％以上が平均粒径の１０％以内、又は４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％又は１０％以上であるような分布であり得、粒子の約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０又は８０％が平均粒径の１０％内であるような分布であり得る。
【００５９】
ナノ粒子状物質は、約１０ないし５００ｎｍ、又は約１０ないし１００、５０ないし５００、５０ないし３００、５０ないし１００、１００ないし５００、２５０ないし５００、１００ないし３００又は２００ないし３００ｎｍの平均粒径を有し得、約１０、２０、３０、４０、５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０又は５００ｎｍの平均粒径を有し得るか、又はより大きな平均粒径を有し得る。ナノ粒子状物質の粒子は、コア及び約１ないし１０の層、又はコアを少なくとも部分的に囲む層を含み得る。１ないし８、１ないし５、１ないし３、２ないし１０、５ないし１０、２ないし８又は２ないし５の層があり得、１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の層があり得るか、又は１０を超える層があり得る。コアの平均径は、約５ないし５００ｎｍ、約５ないし１５０、１００ないし５００、１００ないし４００、１００ないし３００、１００ないし２００、１００ないし１５０、５ないし１２５、５ないし１００、５ないし８０、５ないし５０、５ないし３０、１０ないし１００、３０ないし１００、５０ないし１
００、１００ないし１５０、１００ないし１３０、１３０ないし１５０、１０ないし８０、２０ないし７０又は３０ないし７０ｎｍであり得、約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０又は５００ｎｍであり得る。各層又は層の平均厚さは、独立して、約１ないし５０ｎｍ、又は約１ないし３０、１ないし２０、１ないし１０、５ないし３０、５ないし１０、１０ないし５０、１０ないし４０、１０ないし３０、１０ないし２０、２０ないし５０、３０ないし５０、４０ないし５０、２０ないし４０又は２０ないし３０ｎｍであり得、約１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５又は５０ｎｍであり得る。１つ以上の層又はシェルが存在するならば、それらは異なる厚さ又は同一の厚さであり得る。コア及び／又は層は、多孔性であり得、微小孔性又はメソ多孔性であり得、かつ、約０．５ないし２０ｎｍ、又は約０．５ないし１０、０．５ないし５、０．５ないし４、０．５ないし３、０．５ないし２、０．５ないし１．７、０．５ないし１、１ないし５、２ないし５、３ないし５、４ないし５、５ないし１０、７ないし１０、１０ないし２０、５ないし１５、５ないし７、１ないし３又は１ないし２ｎｍの平均細孔サイズを有し得、約０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９又は２０ｎｍの細孔サイズを有し得る。従って、例えば、コア及び全ての層の両方が多孔性であり得るか、又はコアが無孔性であり得、かつ層が多孔性であり得るか、又はコア及び内層が無孔性であり得、かつ外層が多孔性であり得る。コア粒子及び各層は、独立して、約０ないし８０％、又は約０ないし７０、０ないし６０、０ないし５０、０ないし４０、０ないし３０、０ないし２０、０ないし１０、２ないし８０、１０ないし８０、３０ないし８０、５０ないし８０、１０ないし５０、３０ないし５０、２０ないし６０又は２０ないし４０％の多孔率を有し得、約０、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０又は８０％の多孔率を有し得る。ドーパントはコアの約０ないし１００質量％を示し得る（即ち、コアは、ドーパントを有さないか、又は活性物質であり得るが、１つ以上の層中のドーパントであり得るか又は該ドーパントでもない：コアは、Ｉｎ2Ｏ3ナノ結晶の例において見られるように、例えば微粉末化薬剤粒子又はマーカー又は量子ドットを含み得る。）。ドーパントは、コアの約０ないし５０、０ないし２５、０ないし１０、０ないし５、１０ないし１００、５０ないし１００、５ないし９５、１０ないし５０又は２５ないし５０質量％を示し得、コアの約０、１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９６、９７、９８、９９又は１００質量％を示し得る。ドーパントは、コアを囲むあらゆる���定の層の約０ないし２５質量％、又は約０ないし２０、０ないし１５、０ないし１０、０ないし５、５ないし２５、１０ないし２５、１５ないし２５、２０ないし２５、５ないし２０又は１０ないし２０質量％を示し得、コアを囲むあらゆる特定の層の約０、０．１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４又は２５質量％を示し得る。
【００６０】
層状ナノ粒子を少なくとも部分的に分離する工程は、濾過、マイクロ濾過、遠心分離、超遠心分離、沈殿、デカンテーション又はこれらの組み合わせを含み得る。それらは、懸濁液の不安定化工程も含み得、該不安定化は、前記濾過、マイクロ濾過、遠心分離、超遠心分離又は沈殿の前に行われ得る。
【００６１】
不安定化工程は、不安定化する液体を懸濁液に添加することを含み得る。不安定化する液体は、極性であり得、かつ非極性液体と混和性であり得る。不安定化する液体は水と混和性であり得る。それは、例えば、アセトン、エタノール、メタノール又は特定の他の液体であり得る。不安定化する工程は、温度を、例えば懸濁液が安定ではないところの温度
まで変えることを含み得る。相平衡状態図に依存して、該変化は加熱であり得るか、又は冷却であり得る。
【００６２】
洗浄工程は、層状ナノ粒子を洗浄液（水性又は有機）と接触させ、洗浄液から層状ナノ粒子を分離することを含み得る。例えば、洗浄工程のいくつか又は全ては、洗浄液中で層状ナノ粒子を懸濁させること、所望により洗浄液と層状ナノ粒子を組み合わせて攪拌すること、及び、例えば、上記した分離方法のいずれかを使用して洗浄液から層状ナノ粒子を分離することを含み得る。さもなくば、洗浄工程のいくつか又は全ては、洗浄液を、層状ナノ粒子を通して及び／又は層状ナノ粒子を経て通過させることを含み得、そして、層状ナノ粒子は、例えばフィルター中に保持され得る。洗浄は、相分離によってデカンテーション漏斗内で行われ得る。水性洗浄液は水又は水性液体、例えば塩溶液であり得る。有機洗浄液は、溶媒であり得、極性又は非極性溶媒、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル、トルエン又は特定の他の溶媒であり得、溶媒の混合物であり得る。洗浄工程は、懸濁液を約１０ないし７０℃、又は約１０ないし５０、１０ないし３０、１０ないし２０、２０ないし７０、５０ないし７０、２０ないし５０又は３０ないし５０℃まで加熱又は冷却することも含み得、懸濁液を約１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５又は７０℃まで加熱又は冷却することを含み得る。加熱又は冷却は、系の相平衡状態図を変化させることによって系が単一安定相を形成することを防止するところの温度まで行われ得る。系はまた、相平衡状態図を変化させる溶媒の混合物を使用することによって、単一安定相を形成することを防止され得る。
【００６３】
乾燥工程は、層状ナノ粒子を加熱することを含み得る。加熱は、ドーパントが存在するならば、ドーパントが分解又は劣化する温度より低い温度で行われ得、例えば約３０ないし８０℃、又は約３０ないし６０、３０ないし４０、４０ないし８０、６０ないし８０又は４０ないし６０℃で行われ得、約３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５又は８０℃で行われ得る。さもなくば又は更に、乾燥工程は、例えば国際公開第０１／６２３３２号パンフレット（Ｂａｒｂｅ  ａｎｄ  Ｂａｒｔｌｅｔｔ，‘‘Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  ｔｈｅｒｅｏｆ，Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ  ｏｆ  Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｕｓｅ’’）に記載された凍結乾燥を含み得る。乾燥工程は、付加的に又は二者択一的に、ガス流を、層状ナノ粒子を越えて及び／又は層状ナノ粒子を通して通過させることを含み得る。ガスは、層状ナノ粒子、及び、その中及び／又は上のあらゆるドーパントに対して不活性なガスであり得、例えば、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素又はこれらの混合物であり得、乾燥させ得る。乾燥工程は、付加的に又は二者択一的に、層状ナノ粒子に部分的減圧を適用することを含み得る。部分的減圧は、例えば、約０．０１ないし０．５気圧、又は約０．０１ないし０．１、０．０１ないし０．０５、０．１ないし０．５、０．２５ないし０．５、０．０５ないし０．１又は０．１ないし０．２５気圧の絶対圧力を有し得、約０．０１、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４又は０．５気圧の絶対圧力を有し得る。
【００６４】
本発明の方法の態様において、非極性液体中にコア粒子を含む懸濁液を得る工程は、以下の工程：
−非極性液体中に分散された水滴を含むエマルジョンであって、該水滴は第一加水分解性物質の加水分解のための触媒を含み、前記第一加水分解性物質は加水分解により第一凝縮性物質を生成することができるところのエマルジョンを得る工程、及び、
−該水滴中で第一加水分解性物質を加水分解して非極性液体中にコア粒子の懸濁液を形成するために、第一加水分解性物質を該エマルジョンに添加する工程、
を含む。
【００６５】
水滴は、約５ないし１５０ｎｍ、又は約５ないし１２５、５ないし１００、１００ないし１３０、１２０ないし１５０、５ないし８０、５ないし５０、５ないし３０、１０ないし１００、３０ないし１００、５０ないし１００、１０ないし８０、２０ないし７０又は３０ないし７０ｎｍの直径を有し得、約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１１０、１２０、１３０、１４０又は１５０ｎｍの直径を有し得る。
【００６６】
エマルジョンを得る工程は、以下の工程：
−界面活性剤及び非極性液体及び所望により補助界面活性剤を含む界面活性剤溶液を得る工程、
−第一凝縮性物質の凝縮のための触媒及び所望により第一ドーパントも含む水性溶液を該界面活性剤溶液に添加する工程、
−該界面活性剤溶液及び該水性溶液からエマルジョンを形成する工程
を含み得る。
【００６７】
界面活性剤は、アニオン性、カチオン性、非イオン性又は両性イオン性界面活性剤であり得、かつモノマー状又はポリマー状界面活性剤であり得る。適当な界面活性剤は、ノニルフェノキシポリエトキシエタノール、Ｃ9Ｈ19Ｃ6Ｈ4（ＯＣＨ2ＣＨ2）nＯＨ（ＮＰ系）又はオクチルフェノキシポリエトキシエタノール、Ｃ8Ｈ17Ｃ6Ｈ4（ＯＣＨ2ＣＨ2）nＯＨ（トリトン系）（ここで、ｎは４ないし１５、又は４ないし９、又は９ないし１５、又は７ないし１２であり、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４又は１５であり得る。）を含む。適当な補助界面活性剤は、炭素原子数５ないし１０のｎ−アルコール（１−ペンタノール、１−ヘキサノール、１−へプタノール、１−オクタノール、１−ノナノール、１−デカノール）を含む。界面活性剤溶液中の界面活性剤の濃度は、適量の水及び補助界面活性剤との組み合わせにおいて安定なマイクロエマルジョンを形成するのに十分な濃度であり得、約０．０５ないし１Ｍ、又は約０．０５ないし０．５、０．０５ないし０．２、０．０５ないし０．１、０．１ないし１、０．５ないし１、０．１ないし０．５又は０．１ないし０．２Ｍの濃度であり得、約０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１、０．１５、０．２、０．２５、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９又は１Ｍの濃度であり得るか、又は特定の他の適当な濃度であり得る。界面活性剤溶液中の補助界面活性剤の濃度は、約０ないし１Ｍ、又は約０．０５ないし１、０．０５ないし０．５、０．０５ないし０．２、０．０５ないし０．１、０．１ないし１、０．５ないし１、０．１ないし０．５又は０．１ないし０．２Ｍの濃度であり得、約０、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１、０．１５、０．２、０．２５、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９又は１Ｍの濃度であり得る。補助界面活性剤と界面活性剤のモル比は、０ないし１０、又は０ないし５、０ないし２、０ないし１．５、０ないし１、０ないし０．５、０ないし０．２、０ないし０．１、０．５ないし２、１ないし２、１．５ないし２、０．５ないし１．５又は０．８ないし１．２、０．５ないし１０、１ないし１０、２ないし１０、５ないし１０、０．５ないし５又は１ないし５であり得、約０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、６、７、８、９又は１０であり得る。水性液体中の水と界面活性剤の比はｗ／ｗ、ｗ／ｖ、ｖ／ｖ又はモル比に基づき約２：１ないし１０：１、又は約２：１ないし５：１、３：１ないし１０：１、４：１ないし１０：１、５：１ないし１０：１、３：１ないし８：１又は４：１ないし６：１であり得、約２：１、３：１、４：１、５：１、６：１、７：１、８：１、９：１又は１０：１であり得る。
【００６８】
ナノ粒子の合成
図３は、本発明に従った方法を要約する。該方法は、以下のように説明され得る：
１．シクロヘキサン等の非極性溶媒中に界面活性剤及び補助界面活性剤を溶解することによって、界面活性剤溶液を形成する。
２．カプセル化される活性分子（ドーパント）（例えば、染料又は薬剤）とゾル−ゲル反応のための触媒（例えば、塩基）を混合することによって、水性溶液を形成する。
３．その後、上記で調製した界面活性剤溶液と水性溶液を混合することによって、安定なマイクロエマルジョンを調製する。その後、アルコキシド前駆体（例えば、ＴＥＯＳ）を該マイクロエマルジョンに添加し、その後、それが加水分解されるところの水プール（即ち、エマルジョン液滴のコア）にゆっくりと拡散させる。
４．加水分解及び少なくとも４８時間の金属アルコキシドの凝縮後、反応の完了を確実にするために、反応温度を１時間で５５±５℃まで上げる。この段階でコア（又は種）粒子の生成がもたらされる。
５．その後、更なる水性溶液（他の活性分子を含み得る）を添加する。該混合物を５５±５℃で６時間攪拌して添加した水をコア粒子の表面に移動させる。これは、第二核形成の供給源であり得る空のミセル形成を防止するために重要である。その後、界面活性剤、補助界面活性剤及び非極性溶媒を含む界面活性剤溶液が添加される。該系を室温まで冷却した後、最初のコア粒子の周りに層を形成することによって粒子を成長させるために、更なる前駆体（例えば、ＴＥＯＳ）を添加する。水と界面活性剤のモル比、界面活性剤濃度等の合成パラメーターは、これらの工程の間、一定に維持される。
６．工程４及び５を１回以上繰り返して層状ナノ粒子において必要数の層を生成する。このプロセスの使用によって、様々なドーパントが層状ナノ粒子の様々な位置（例えば、層）に配合され得ることを言及する。
７．層状ナノ粒子を形成した後、極性溶媒（例えば、アセトン）を該混合物に添加してエマルジョン系を不安定化し、沈殿又は遠心分離によって粒子を抽出する。必要に応じて、より多量の溶媒が残りの界面活性剤を除去するために使用される。
８．塩溶液を添加し、その後、更に、粒子をクロロホルムで洗浄し、分離漏斗中に収集し、国際公開第０１／６２３３２号パンフレット（Ｂａｒｂｅ  ａｎｄ  Ｂａｒｔｌｅｔｔ，‘‘Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  ｔｈｅｒｅｏｆ，Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ  ｏｆ  Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｕｓｅ’’）に記載された方法を使用して凍結乾燥する。粒子は、懸濁液中でも加工され得る。極性溶媒（例えば、アセトン）を混合物に添加してエマルジョン系を不安定化し、粒子を沈殿又は遠心分離によって抽出する。必要に応じて、より多量の溶媒が界面活性剤残渣を更に除去するために使用され得る。
【００６９】
最終粒径及び粒径分布を制御する因子は、エマルジョンパラメーター（例えば、界面活性剤濃度、界面活性剤／水の比、前駆体／水の比）、金属前駆体の性質及び量、及び工程４及び５のサイクル時間を含む。層の数は、工程４及び５を何回繰り返したかに依存する。活性分子（ドーパント）の種類及び濃度は、各サイクルにおいて変えられ得る。各活性分子の位置は、該活性分子が該方法においていつ導入されたかに依存し、各層の厚さは、前駆体の添加量によって制御され得る。
【００７０】
文献で報告される他の成長方法との比較
文献において報告される実験とは対照的に、本発明に従った方法は、種成長技術を使用して、同一の油−水−界面活性剤（所望により、補助界面活性剤）相平衡状態図を維持するコア−シェル層状ナノ粒子を生成する。これは、各層の成長の間、新たなＷ／Ｏマイクロエマルジョン又は新たな界面活性剤及び非極性溶媒を反応系に添加することによって達成され得る。従って、第二非極性溶媒の添加は、油−水−界面活性剤の相平衡状態図を顕著に変えないはずであり、第二非極性溶媒は最初に使用した非極性溶媒と混和性であるべきである。該方法は、種を抽出することなく継続的に進められ得る。本発明の他の独特な特徴は、新たなマイクロエマルジョンの添加の間、新たな活性分子を導入することができ
ることである。それ故、新規試みは、１つ以上のドーパントがコア又は選択されたシェル（層）中にカプセル化され得るところのコア−シェル層状ナノ粒子を形成することを生み出し得る。その後、カプセル化された分子は、多層構造内のそれらの位置に依存して、予め決められた放出順序で放出され得る。この各層のペイロードを制御する能力は、遅延放出系（空の層＋充填したコア）並びにパルス放出系（空の層と充填した層を交互にする）及び順次放出系（様々なペイロードで充填した層）の設計を可能にする。更に、全粒径を制御するだけではなく、コア及び各層の厚さも調整することができるため、放出サイクルの長さを潜在的に制御し得る。粒子又はフィルムにおける多数の活性分子のカプセル化は広く研究されていないとはいえ、本発明者達は、この進歩した制御放出技術は、食品、化学物質、殺生物剤、農薬、医薬品及び化粧品等の制御放出系における慣用の適用においてだけではなく、光センサー、バイオセンサー、暗号化技術及び情報技術等の他の分野においても適用され得ると考えている。
【実施例】
【００７１】
実施例
材料
ＮＰ−９［ノニルフェノキシポリエトキシエタノール、Ｃ9Ｈ19Ｃ6Ｈ4（ＯＣＨ2ＣＨ2）nＯＨ、ｎ＝９］（フルカ社製：ＭＷ  ６３０、ＨＬＢ１３．０）をそのまま使用した（即ち、０．０８質量％未満の水を含む（カール・フィッシャー滴定により決定））。シグマ−アルドリッチ社製のテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）（９８％）もそのまま使用した。有機溶媒（シクロヘキサン、１−ペンタノール、アセトン、クロロホルム）（シグマ−アルドリッチ社製）はＡＣＳ分光光度等級（９９＋％）であった。使用した全ての他の化学試薬は、Ａ．Ｒ．等級であった。高純度ミリ−Ｑ水（ミリポア社製）を全水性溶液の調製のために使用した；その低効率は１８．２ＭΩｃｍ以上であった。全サンプルを暗い場所に貯蔵した。
【００７２】
封入剤（ドーパント）溶液の調製：
テトラアミン硝酸銅（ＩＩ）の調製
紺色の溶液が形成されるまで、２５質量％  アンモニアを既知量の硝酸銅（ＩＩ）水和物に滴下添加することによって、テトラアミン硝酸銅（ＩＩ）溶液を調製した。該溶液を１００ｍＬフラスコに移し、その容量を、希釈した２５容量％の濃アンモニア（即ち、２５質量％  ＮＨ3）を添加することによって１００ｍＬに調整した。調製した溶液は銅を１６．６９ｍｇ／ｍＬ含み、そのｐＨを、測定したところ１１．８６であった。
【００７３】
ヘキサミン硝酸コバルト（ＩＩＩ）の調製：濃アンモニア（２５質量％  ＮＨ3）による硝酸コバルト水和物の溶解の間、溶解性のヘキサミンコバルト（ＩＩＩ）錯体の形成をもたらすために、溶液を２０分間、沸点で加熱したこと以外は、テトラアミン硝酸銅（ＩＩ）溶液において上記したのと同様の方法によって、ヘキサミン硝酸コバルト（ＩＩＩ）溶液を調製した。最終溶液は、コバルトを１６．６９ｍｇ／ｍＬ含み、ｐＨは１１．８２であった。
【００７４】
Ｒｕｂｐｙの調製：一定量のルテニウム錯体を一定容量の希釈アンモニア（１０容量％の２５質量％  濃ＮＨ3）に溶解し、Ｒｕｂｐｙの濃度が２．５ｍｇ／ｍＬの溶液をつくることによって、Ｒｕｂｐｙ［トリス（２，２’−ビピリジル）ジクロロルテニウム（ＩＩ）六水和物］溶液を調製した。
【００７５】
ＣｕＰＣの調製：一定量の銅錯体を一定容量の希釈アンモニア（１０容量％の２５質量％  濃ＮＨ3）に溶解し、ＣｕＰＣの濃度が５ｍｇ／ｍＬの溶液をつくることによって、ＣｕＰＣ［銅（ＩＩ）フタロシアニン−テトラスルホン酸四ナトリウム塩］溶液を調製した。
【００７６】
ＦＩＴＣの調製：一定量のフルオレセインを一定容量の希釈アンモニア（１０容量％の２５質量％  濃ＮＨ3）に溶解し、フルオレセインの濃度が５ｍｇ／ｍＬの溶液をつくることによって、フルオレセインイソチオシアネート溶液を調製した。
【００７７】
Ｉｎ−ＤＴＰＡ又はＧａ−ＤＴＰＡ溶液の調製：既知量のＩｎＣｌ3又はＧａＣｌ3を１００ｍＬビーカーで計量し、ミリ−Ｑ水  １０ｇを添加して塩を溶解した。一定量のジエチレントリアミン５酢酸（ＤＴＰＡ）を添加し、ＤＴＰＡと金属元素のモル比を１．１：１に維持した。該混合物を磁気攪拌しながら、濃アンモニア（２５質量％  ＮＨ3）を滴下添加した。ＤＴＰＡが全て溶解した後、式［Ｍｅ−ＤＴＰＡ］2-で表わされ、以下の構造
【化１】
0005557127.tif 000002
を有する金属−ＤＴＰＡキレートが形成した。
溶液のｐＨが１１．５０以上となり、かつ総量が１００ｍＬよりわずかに少ない量となるまで、濃アンモニアを継続的に添加した。溶液を定量的に１００ｍＬフラスコに移し、水を添加し最終容量を１００ｍＬとした。
【００７８】
５０ｎｍシリカコアを生成するための典型的な調製
ＮＰ−９  ７．５６ｇ（１２ｍｍｏｌ）を２５０ｍＬスクリューキャップ付き容器中でシクロヘキサン  ６０ｍＬに溶解した。その後、１−ペンタノール  １．３０４ｍＬ（１２ｍｍｏｌ）を添加した。該混合物を約１分間、強く振盪し、界面活性剤溶液を調製した。その後、アンモニア溶液  １．３３３ｍｏｌ／Ｌ（染料等の活性分子を含むＮＨ4ＯＨ（ｐＨ〜１１．８６）１．２９６ｍＬ（即ち、水  ７２ｍｍｏｌ））を添加した。混合物を、約３０分間、強攪拌し、マイクロエマルジョン系を生成した。ＴＥＯＳ  ０．５４６ｍＬ（２．４ｍｍｏｌ）を、この磁気攪拌したマイクロエマルジョンに添加し、その後、室温、２２±２℃において一定時間（４８−７２時間）攪拌したままにした。乾燥アセトン  ５０ｍＬを添加して該マイクロエマルジョンを不安定化した。系を、更に、約１０分間、強攪拌した。シリカ粒子は、通常、凝集し、デカンテーションによって分離され得る；もしも、顕著な沈殿が観察されないならば、混合物を約１０分間、４０００ｒｐｍにおいて遠心分離する。沈殿又は遠心分離後、粒子を有機相から分離し、乾燥アセトン  ５０ｍＬ（各回）で３回洗浄して界面活性剤を除去した。アセトンのデカンテーション後、ＮａＣｌ水溶液  約２０ｍＬを粒子と混合し、デカンテーション漏斗に入れた。結果として生じた懸濁液を、更に、クロロホルムを使用して６回洗浄し（各回  ５０ｍＬ）、残りの界面活性剤を除去し、超音波処理し、フレキシ−ドライ−８４Ｄ凍結乾燥機（ＦＴＳシステムズインコーポレーテッド、ニューヨーク州、ストーン  リッジ）を使用して凍結乾燥した。この方法を使用して、ＮａＣｌマトリックス内に均一に分布したナノ粒子の形態でシリカ  １４４ｍｇを生成した。ＴＥＭは、粒径が５５±５ｎｍの範囲であることを示した（図４及び図５−Ａ参照）。塩化ナトリウムを保護マトリックスとして使用してナノ粒子が凝集することを防止し、かつシリカと塩化ナトリウムの質量比を約１５％に維持した。
【００７９】
１００ｎｍ、１５０ｎｍ及び２００ｎｍのシリカナノ粒子を調製するための典型的な実験方法
調製２：１００ｎｍ（コア＋１シェル）：
・上記した方法を使用して５０ｎｍの種を生成した。
・アセトンを添加してマイクロエマルジョンを不安定化する代わりに、温度を５５±５℃まで上げ、かつ１時間攪拌した。
・その後、１．３３３ｍｏｌ／Ｌ  ＮＨ4ＯＨ（ｐＨ〜１１．８６）  ２．９５２ｍＬ（即ち、水１４４ｍｍｏｌと同等）を添加し、５５±５℃において６時間攪拌し、その後、室温まで冷却した。
・１−ペンタノール  ２．６０８ｍＬ（２４ｍｍｏｌ）及びシクロヘキサン  １２０ｍＬと混合したＮＰ−９  １５．１２ｇ（２４ｍｍｏｌ）を添加し、２０分間攪拌した。
・ＴＥＯＳ  ２．１８４ｍＬ（９．６ｍｍｏｌ）を混合物に添加した。
・４８−７２時間攪拌した。
・上記の５０ｎｍシリカコアを生成するための典型的な調製で説明したように、粒子を洗浄し、抽出し、乾燥させた。
この方法により、単分散の１００ｎｍシリカナノ粒子  ７２０ｍｇが生成した。対応するＴＥＭ顕微鏡写真を図５−Ｂに示す。
【００８０】
調製３：１５０ｎｍ（コア＋２シェル）：
・上記したように１００ｎｍの粒子を調製した。
・アセトンを添加してマイクロエマルジョンを不安定化する代わりに、エマルジョンを２つのアルコートに分けた。
・１つのアリコートにおいて、温度を５５±５℃に上げ、１時間攪拌した。その後、１．３３３ｍｏｌ／Ｌ  ＮＨ4ＯＨ（ｐＨ〜１１．８６）  ２．９５２ｍＬ（即ち、水１４４ｍｍｏｌと同等）を添加し、５５±５℃において６時間攪拌した。
・１−ペンタノール  ２．６０８ｍＬ（２４ｍｍｏｌ）及びシクロヘキサン  １２０ｍＬと混合したＮＰ−９  １５．１２ｇ（２４ｍｍｏｌ）を添加し、２０分間攪拌した。
・ＴＥＯＳ  ２．１８４ｍＬ（９．６ｍｍｏｌ）を混合物に添加した。
・４８−７２時間攪拌した。
・上記の５０ｎｍシリカコアを生成するための典型的な調製で説明したように、粒子を洗浄し、抽出し、乾燥させた。
この方法により、相対的に単分散の１５０ｎｍシリカナノ粒子  ９３６ｍｇが生成した。対応するＴＥＭ顕微鏡写真を図５−Ｃに示す。
【００８１】
調製４：２００ｎｍ（コア＋３シェル）：
・上記したように１５０ｎｍの粒子を調製した。
・アセトンを添加してマイクロエマルジョンを不安定化する代わりに、エマルジョンを２つのアルコートに分けた。
・１つのアリコートにおいて、温度を５５±５℃まで上げ、１時間攪拌し、１．３３３ｍｏｌ／Ｌ  ＮＨ4ＯＨ（ｐＨ〜１１．８６）  ２．９５２ｍＬ（即ち、水１４４ｍｍｏｌと同等）を添加し、５５±５℃において更に６時間攪拌した。
・シクロヘキサン  １２０ｍＬ中で１−ペンタノール  ２．６０８ｍＬ（２４ｍｍｏｌ）と混合したＮＰ−９  １５．１２ｇ（２４ｍｍｏｌ）を添加し、２０分間攪拌した。
・ＴＥＯＳ  ２．１８４ｍＬ（９．６ｍｍｏｌ）を系に添加した。
・４８−７２時間攪拌した。
・上記の５０ｎｍシリカコアを生成するための典型的な調製で説明したように、粒子を洗浄し、抽出し、乾燥させた。
この方法により、相対的に単分散の２００ｎｍシリカナノ粒子  １０４４ｍｇが生成した。対応するＴＥＭ顕微鏡写真を図５−Ｄに示す。
【００８２】
粒子特性
シリカ粒子の粒径及び形態を透過型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ  ２０００  ＦＸＩＩ又はＪＥＯＬ  ２０１０  Ｆ）を使用して測定した。
残りの界面活性剤の量を測定するために、ＴＧＡ／ＤＴＡ実験を、セタラムＴＧＡ  ２４を使用して行った。非ドープサンプルを１０℃／分の速度で９００℃まで加熱した。典型的な図を図６に示す。２つの異なる分解反応がＤＴＡによって観察された：約１００−２００℃における吸熱反応は水及び他の揮発性成分の蒸発に関係し、約４００℃における発熱反応は界面活性剤の燃焼に関係する。結合界面活性剤の量は、約４５０℃における質量損失と約２５０℃における質量損失の差として計算される。クロロホルムで５回洗浄した後のシリカ粒子と結合した界面活性剤残渣は、シリカ乾燥質量の約３．０質量％であった。これは、５０ｎｍの１粒子当りＮＰ−９  約１．６５分子に相当する。
【００８３】
染料の放出速度
遠心分離によって水相からシリカ粒子を分離した後、粒子を擬似体液（ＳＢＦ、ｐＨ７．４／２５℃）  ２０ｍＬに再懸濁した。ＳＢＦの組成は、Ｐ．Ｋｏｒｔｅｓｕｏ；Ｍ．Ａｈｏｌａ；Ｓ．Ｋａｒｌｓｓｏｎ；Ｉ．Ｋａｎｇａｓｎｉｅｍｉ；Ａ．Ｙｌｉ−Ｕｒｐｏ；Ｊ．Ｋｉｅｓｖａａｒａ，‘‘Ｓｉｌｉｃａ  ｘｅｒｏｇｅｌ  ａｓ  ａｎ  ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ  ｃａｒｒｉｅｒ  ｆｏｒ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｄｒｕｇ  ｄｅｌｉｖｅｒｙ−ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｒｕｇ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｔｉｓｓｕｅ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ａｆｔｅｒ  ｉｍｐｌａｎａｔｉｏｎ’’，Ｂｉｏｍａｔｅｒ．，２１，１９３−１９８（２０００）から分かり得る。放出は、懸濁液を３０分間、３０００ｒｐｍにおいて遠心分離し、ＵＶ−可視分光法を使用して上澄み中に放出されたドーパントの濃度を測定することによって測定した。放出研究の間、サンプルは、暗い場所において、３７℃の水浴中に貯蔵した。
【００８４】
結果及び討論
種サイズに対するエマルジョンパラメーターの影響
以下の３つの系では、コアのサイズに対して水とアルコキシドの比が影響を及ぼすことを示した。対応するＴＥＭ顕微鏡写真を図７に示す。
・系１：ＮＰ−５：０．２ｍｏｌ／Ｌ：シクロヘキサン  ５０ｍＬ：触媒：１．３３３ｍｏｌ／Ｌ  ＮＨ4ＯＨ（ｐＨ〜１１．８６）：ＴＭＯＳ：３ｍｍｏｌ：［Ｈ2Ｏ］／［ＴＭＯＳ］＝２０、［Ｈ2Ｏ］／［ＮＰ−５］＝６：老化  ２４時間：粒径：〜７．６ｎｍ。
・系２：ＮＰ−９：０．２ｍｏｌ／Ｌ：シクロヘキサン  ３０ｍＬ：触媒：１．３３３ｍｏｌ／Ｌ  ＮＨ4ＯＨ（ｐＨ〜１１．８６）：［ＮＰ−９］／［１−ペンタノール］＝１、ＴＭＯＳ：１．２ｍｍｏｌ：［Ｈ2Ｏ］／［ＴＭＯＳ］＝３０、［Ｈ2Ｏ］／［ＮＰ−９］＝６：老化  ２４時間、粒径：〜２０ｎｍ。
・系３：トリトン  Ｘ−１００：２３．９質量％：トルエン：７１．４質量％：水：４．７質量％（５ｇ）：触媒：１．３３３ｍｏｌ／Ｌ  ＮＨ4ＯＨ：ＴＭＯＳ：８ｍｍｏｌ：［Ｈ2Ｏ］／［ＴＭＯＳ］＝３４．７、粒径：〜２５ｎｍ。
【００８５】
前駆体の順次添加による粒子成長（エマルジョンの追加なし）
シリコン前駆体としてＴＭＯＳ及びＴＥＯＳを使用して２つの実験を行った。
・実験１：ＮＰ−９：０．２ｍｏｌ／Ｌ：シクロヘキサン  ５０ｍＬ：触媒：１．３３３ｍｏｌ／Ｌ  ＮＨ4ＯＨ：［ＮＰ−９］／［１−ペンタノール］＝１、［Ｈ2Ｏ］／［ＮＰ−９］＝６。粒径は、追加のシリコン前駆体を順次添加することによって徐々に増加した。その成長プロセスは図２に示す通りである。結果を、図８に連続して示す。
・実験２：ＮＰ−９：０．２ｍｏｌ／Ｌ：シクロヘキサン  ３０ｍＬ：触媒：１．３３３ｍｏｌ／Ｌ  ＮＨ4ＯＨ：［ＮＰ−９］／［１−ペンタノール］＝１、［Ｈ2Ｏ］／［ＮＰ−９］＝６。ＴＭＯＳを使用する代わりに、ＴＥＯＳをシリコン前駆体として使用した
。ＴＥＭ像を図９に示す。
【００８６】
ＴＥＭ顕微鏡写真から、ＴＥＯＳが、ＴＭＯＳよりも有意により重要な粒子成長をもたらすことは明らかであるが、両方の場合における添加量並びに最初のコアの粒径を考慮する必要がある。ＴＭＯＳの場合において、最初のコアは２２ｎｍであり、１サイクル当りの平均添加量は１．２ｍｍｏｌであり、４回の添加後、平均粒径が３６ｎｍに達した。これは、１サイクル当り３ｎｍの成長又は添加したＴＭＯＳ  １ｍｍｏｌ当り２．５ｎｍの成長を示す。対照的に、ＴＥＯＳにおける最初のコアは、５０ｎｍであり、５回の添加後（総量１５．６ｍｍｏｌ）の平均粒径は１３７ｎｍであった。これは、添加したＴＥＯＳ
１ｍｍｏｌ当り５．６ｎｍの成長を示す。この成長速度の差は、両方の場合において存在する核（即ち、コア粒子）の数の差によって説明され得る。シリコンアルコキシド全てがシリカに転換されるならば、当量のシリカにおいて、ＴＭＯＳ合成中に観察されたより小さなコアの数は、ＴＥＯＳ合成中に観察されたより大きなコアの数よりも多いべきである。実際に、シリカの総量が一定であるため、コア粒子集団の差はそれらのサイズに反比例するはずである。更に、シリコンアルコキシドの当量添加において、コーティングされるコア粒子の数が２倍多いのであれば、コア−シェルサイズの増加は約２倍小さいことが予期され得る。それ故、より小さな成長がＴＭＯＳにおいて観察された。
【００８７】
マイクロエマルジョン系の選択の重要性
ＮＰ−９は、全粒子成長プロセス間にマイクロエマルジョンを生成するために選択された。マイクロエマルジョン相平衡状態図がアルコール含量に敏感であるため、一般に、アルコール濃度の増加が粒子の多分散性の段階的な増加をもたらすと考えられている。アルコキシド前駆体は加水分解中にアルコールを生成するため、これは、添加した全アルコキシド前駆体の最大濃度を制限する。界面活性剤としてＮＰ−９を有するマイクロエマルジョンはアルコール含量にあまり敏感ではなく、そのため、より高濃度のアルコキシド前駆体が、粒子成長プロセスの間、利用され得る。補助界面活性剤としての１−ペンタノールの存在は、逆ミセルをより硬くし、それによりマイクロエマルジョンを不安定から安定に変化させ、及びまた、ミセルサイズの均一性を改善し、それにより固体粒径の均一性も改善する。更に、ＮＰ−９マイクロエマルジョンは、より高い［水］／［界面活性剤］値を許容し、それにより、マイクロエマルジョンの安定性及び粒径の均一性を維持しながら、より大きな粒子の生成を可能にする。
【００８８】
マイクロエマルジョン及びシリコンアルコキシドの順次添加による粒子成長
アルコキシド前駆体の順次添加によって粒子を成長させることができるとはいえ、粒子成長は、ミセルコアにおける自由水の供給制限によって、ある程度までに制限される。更に、この方法では、活性分子は粒子のコア中にしか充填できない。
【００８９】
本願明細書に記載した代わりの方法は、更なるマイクロエマルジョンの形態において水を更に供給し、アルコキシドの加水分解及び凝縮を維持することにより粒子を成長させることからなる。該方法の略図を図１０に示す。一旦、種（コア）粒子が生成されたならば、新たなマイクロエマルジョンを種（コア粒子）の懸濁液に添加する。混合の間、新たなマイクロエマルジョンからの新たな添加水滴が種粒子を含む親水性の液滴と融合し、該水は存在するコア粒子の表面に吸着する。アルコキシド前駆体の添加において、それは、粒子表面において吸着した水と反応し、加水分解し、その後、粒子表面において存在するヒドロキシル基と凝縮する。アルコキシド濃度が特定のレベル以下に維持されるならば、シリコン前駆体の濃度は過飽和レベル以下のままであり、更なる核は形成されない。粒子は、核に典型的なモノマーを添加することによって徐々に成長する。この方法を使用した粒子成長の例を図５に示す。
【００９０】
各サイクルにおけるマイクロエマルジョン形態での水の添加は、様々な濃度で様々な段
階において活性分子を導入することを可能にする。これは、セラミックナノ粒子内の様々な位置に１種類以上の活性分子をカプセル化することを可能にする。外側のシェル内の物質は、その後、コア又は内側のシェル内に位置する分子よりも早く放出され得る。これらのコア−シェル構造のいくつかの典型的なＴＥＭ像を図１１に示す。ＥＤＸ線形を使用した各シェルの正確な組成分析は、電子線がサンプルを損傷し、かつ粒子内の金属の再分布をもたらすため行うことができなかった（図１２参照）。
【００９１】
この合成法を使用して、粒径５０−５００ｎｍ、通常１０−３００ｎｍの、単分散のセラミック粒子を生成し得た。セラミック粒子の最終粒径は
（ａ）界面活性剤、補助界面活性剤、溶媒の種類、水と界面活性剤のモル比、界面活性剤と補助界面活性剤のモル比及び水プールのｐＨを含むマイクロエマルジョンの性質。
（ｂ）アルコキシド前駆体の種類及びその濃度。
（ｃ）サイクルの回数。
（ｄ）各層に添加した前駆体の量。
（ｅ）温度、ｐＨ等の他のゾル−ゲル反応条件。
に依存する。
【００９２】
塩基の存在下（１１より高いｐＨ）におけるシリカ粒子の生成において上記で討論したように、本発明の方法を使用すると、層状ナノ粒子を生成できる。シリカより他のセラミック材料を使用する場合により、条件及び試薬を適切に選択して、合成条件を、中性、弱酸、中酸ないし強酸環境にさえも転換することができる。
【００９３】
粒子の多分散性に対する様々な実験パラメーターの影響
添加方法の影響
図１３は、新たなマイクロエマルジョン組成物の添加における異なる方法を示す。種は、以下の系を使用して調製した（ＮＰ−９  ３ｍｍｏｌ、シクロヘキサン  １５ｍＬ、１−ペンタノール  ３ｍｍｏｌ、１．３３Ｍ  ＮＨ4ＯＨ  ０．３２４ｍＬ、水  １８ｍｍｏｌ、ＴＥＯＳ  ０．６ｍｍｏｌ、老化  ４８時間）。その後、更なるマイクロエマルジョン（種のために最初に使用したものの２倍の量）及びＴＥＯＳを以下のように添加した：
・マイクロエマルジョンを添加し、５５℃において６時間攪拌した後、ＴＥＯＳを添加し、６８時間老化した。
・界面活性剤を添加した後、まず、１−ペンタノール及びシクロヘキサンを添加し、１０分後、アンモニア溶液を添加した。５５℃において６時間攪拌し、ＴＥＯＳを添加した後、６８時間老化した。
・まず、アンモニア溶液を添加し、１０分後、界面活性剤、１−ペンタノール及びシクロヘキサンを添加した。５５℃において６時間攪拌し、ＴＥＯＳを添加した後、６８時間老化した。
・まず、アンモニア溶液を添加し、５５℃において６時間攪拌した。その後、界面活性剤、１−ペンタノール及びシクロヘキサンを添加し、ＴＥＯＳを添加した後、懸濁液を６８時間老化した。
様々な方法は全て、同一の粒径を有する粒子を生成した。その後の全てのプロセスにおいて、最終方法を使用した。
【００９４】
シェルの数の影響
多分散性に対する粒径制限を研究するために、２００ｎｍ粒子の懸濁液（即ち、コア＋３つのシェル）を２つのアリコートに分けた。１方のアリコートを、１時間攪拌しながら、５５±５℃まで加熱した。その後、１．３３３ｍｏｌ／Ｌ  ＮＨ4ＯＨ（ｐＨ〜１１．８６）  ２．９５２ｍＬ（即ち、水１４４ｍｍｏｌと同等）を添加し、結果として生じた混合物を５５±５℃において６時間攪拌した。その後、ＮＰ−９（２４ｍｍｏｌ）  １５
．１２ｇ、１−ペンタノール  ２．６０８ｍＬ（２４ｍｍｏｌ）及びシクロヘキサン  １２０ｍＬを懸濁液に添加した。２０分間攪拌した後、ＴＥＯＳ（９．６ｍｍｏｌ）２．１８４ｍＬを該系に添加し、更に、４８−７２時間攪拌した。その後、粒子を、上記の５０ｎｍシリカコアを生成するための典型的な調製で説明したように、洗浄し、抽出し、乾燥させた。結果として生じた粒子（即ち、コア＋４つのシェル）のＴＥＭ顕微鏡写真を図１４−ａに示す。同様の方法を使用して、追加のシェルを有する粒子（即ち、コア＋５つのシェル）生成した（図１４−ｂ参照）。図１４は、２００ｎｍを越えた連続的な成長が多分散性粒子の生成をもたらすことを証明した。図１４−ａは、目的の２３０ｎｍの粒子に加えて、約１５０ｎｍの粒径を有する、少数のより小さな粒子を有する二峰性分布を示す。１回以上の繰り返しは、１００ｎｍないし３２５ｎｍの範囲の多分散性の粒径分布をもたらす。このより小さな粒子の段階的な出現は粒子を含む液滴を有する添加したマイクロエマルジョンの不完全な融合によって生じる新たなシリカ核の形成を示唆する。より一般に、ナノ粒子が大きいほど、粒径分布は広くなる。大きな（＞２５０ｎｍ）の粒子の単分散性を維持するための方法は、沈殿による分割及びそれによる第二世代の（より小さな）粒子の除去であり得る。
【００９５】
大きな粒子の連続的な成長が抱える他の粒径制限は、全サイクルを完了するまでに必要な時間である。典型的に、３つのシェル（即ち、粒径２００ｎｍ）を構成するまでに、８ないし１０日間かかり得る。加工時間を減少させるための１つの方法は、反応温度を増加させることであり得る。さもなくば、より加水分解性の高いアルコキシド前駆体を使用して、粒子成長を速め得る。
【００９６】
新たなエマルジョン／種エマルジョン体積比の影響
実験結果（図１５ａ及びｂ）は、新たなマイクロエマルジョンを用いた種エマルジョンの希釈が、常に、均一な粒子をもたらすわけではないことを示す。希釈（新たなエマルジョンの体積／種エマルジョンの体積）が３より高い場合、多分散性粒子が生成する。これは、存在する粒子に組み込まれ得る水の量が特定値を超えないことを示唆する。もしも、より多量の水が添加されるならば、その後、新たな油中水逆ミセルが形成され、新たなシリカ粒子の形成のための核形成中心として作用し、結果として多分散性粒子の生成がもたらされる。
【００９７】
混合方法の影響
図１６は、種粒子及び新たなマイクロエマルジョンを含むエマルジョンの混合のために使用する方法の重要性を示す。新たなエマルジョン液滴と存在する種を含む液滴の融合を誘導することにより単分散粒子の生成を確実にするために、２、３の異なる方法を使用し得る。第一の試みは、結果として生じたエマルジョン混合物を非常に高いせん断速度（８０００ｒｐｍ）においてせん断混合し、液滴の衝突及び融合を促進することにある。第二の試みは、混合エマルジョンの温度を増加させることによって、液滴の衝突速度を増加させることに基づく。理論的に、室温において十分な融合が達成され得るとはいえ、室温における１８時間の攪拌後に、多分散性のサンプルが得られることから明らかなように、これは、達成するために必要な時間のために実用的ではないことに注目することが重要である。超音波処理（長時間においてでさえも）は、図１６−ｂに観察される二峰性分布によって証明されるように、液滴融合を誘導しない。
【００９８】
シリコン前駆体の反応性の影響
上記で討論したように、ＴＥＯＳ等の反応性の低いシリカ前駆体はＴＭＯＳ等のより反応性の高い前駆体より大きなコアを生成する。ＴＭＯＳを、ＴＥＯＳと同一のモル比で５０ｎｍの予めつくられたコア粒子に添加した場合、７５ｎｍのコア−シェル粒子及びより小さな２１ｎｍの二次粒子を有する二峰性分布が得られた（図１７参照）。２１ｎｍの粒子はＴＭＯＳを使用して生成したコアに正確に対応する（図７−ｂ参照）。これは、第二
核形成段階の存在を示唆し、そしてそれは、加水分解されたＴＭＯＳの濃度が急速に過飽和に達することをもたらし、存在するコアとの凝縮よりむしろ、第二核形成によって軽減させられる。対照的に、より低い反応性のＴＥＯＳにおいて、加水分解されるモノマーの濃度はよりゆっくりと上昇するため、それらは、濃度が過飽和に達し、核形成を誘導する前に、コア表面との反応によって消費され得る。
【００９９】
有機変性シリカ（ＯＲＭＯＳＩＬ）コア−シェル構造ナノ粒子
塩基中でのゾル−ゲル合成は、メソ多孔性粒子（即ち、大きい細穴サイズ：約４ｎｍ）の生成をもたらし、そして、メソ多孔性粒子は、それらのペイロード（典型的には、有機染料又は小さな薬剤分子＜２ｎｍ）の急速かつ非制御な放出を一般に示す。セラミックナノ粒子内にカプセル化された分子を維持し、かつ洗浄工程の間、浸出することを避けるために、セラミックマトリックスは、カプセル化された分子と化学結合を形成し得る活性基（例えば、−ＮＨ2、−ＳＨ、−ＣＯＯＨ等）で官能化され得る。このような方法を使用して、蛍光染料（フルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ））がアミン基で官能化されたシリカ粒子（ＡＰＴＥＳ）中に上手くカプセル化される。その後、染料の放出は、活性分子−マトリックス相互作用のスクリーニング又は分断によってもたらされ得る。
【０１００】
層状ナノ粒子は、上記した実験条件に従って合成された。ＯＲＭＯＳＩＬは、粒子コア内又は第二シェル内に配合した。ＴＥＯＳの割合は、７５ｍｏｌ％又は２５ｍｏｌ％である。これらの実験において使用したＯＲＭＯＳＩＬ前駆体は、アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）である。対応するＴＥＭ像を図１８に示し、ＯＲＭＯＳＩＬコア−シェル粒子の組成を表１に示す。
表１：ＯＲＭＯＳＩＬコア−シェル粒子の組成
【表１】
0005557127.tif 000003
【０１０１】
異なる位置に２種の活性分子をカプセル化したコア−シェル構造ナノ粒子
本発明の方法の他の利点は、コア粒子内又はどのシェル内にもドーパントを１種以上カプセル化できることにある。各分子は、ナノ粒子の様々な位置に選択的にカプセル化され得、かつその濃度も各成長サイクルにおいて制御され得る。この方法により全粒径を制御することができるだけではなく、コアサイズ及び各シェルの厚さの両方も調整できるため、放出サイクルの長さ並びに様々な放出速度も潜在的に制御することができる。以下の実施例は、この技術の多用途性並びにカプセル化方法の柔軟性及び制御を説明することを目的とする。
【０１０２】
表２はナノ粒子の様々な位置にＣｕ（ＮＨ3）42+及びＲｕ（ｂＰｙ）32+をドープした様々なサンプルの組成を列挙する。対応するＴＥＭ像を図１９に示し、アセトン中に懸濁した粒子の写真を図２０に示す。表３は、ナノ粒子の様々な位置にＣｕ（ＮＨ3）42+及びＣｏ（ＮＨ3）63+をドープした様々なサンプルの組成を列挙する。対応するＴＥＭ像を図２１に示し、アセトン中に懸濁した粒子の写真を図２２に示す。表４は、ナノ粒子の様々
な位置にＣｕＰＣ2-及びＲｕ（ｂＰｙ）32+をドープした様々なサンプルの組成を列挙する。図２３は対応する凍結乾燥した粉末（ＳｉＯ2／ＮａＣｌ質量比：１５％）及び水中に再懸濁した粒子を示す。
表２：ドーパントとしてＣｕ（ＮＨ3）42+及びＲｕ（ｂＰｙ）32+を用いた生成物１の組成
【表２】
0005557127.tif 000004
表３：ドーパントとしてＣｕ（ＮＨ3）42+及びＣｏ（ＮＨ3）63+を用いた生成物２の組成及び粒径
【表３】
0005557127.tif 000005
表４：ドーパントとしてＣｕＰＣ2-及びＲｕ（ｂＰｙ）32+を用いた生成物３の組成
【表４】
0005557127.tif 000006
【０１０３】
上記で言及したが、元素分析及びプロービングは、電子線が損傷を与えるために行うことができず、いくつかの明確なコアシェル構造は、ＴＥＭによって証明され得る。‘‘タマネギ’’型構造（図２１−ｂ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ参照）の存在は、特定のドーパントでの特定のシェルの選択的ドープの可能性を裏付ける。ドーパントをナノ粒子の様々な層に配置した図２０、２２及び２３で観察された変色は、光学用途における該技術の可能性を更に説明する。
【０１０４】
固体コアのカプセル化
本発明の更なる特徴は、金属酸化物のシェル内に固体粒子をカプセル化する能力である。コアは、金属酸化物、半導体、量子ドット、磁性粒子又は結晶粒子等のあらゆる粉末種であり得る。
【０１０５】
シェルは、１種類の金属酸化物又は１種類より多くの異なる金属酸化物、複合金属酸化物又はドーパントを含む金属酸化物を含み得る。シリカシェル内における結晶質Ｉｎ2Ｏ3ナノ結晶の調製及びカプセル化の例を以下に詳述する。
【０１０６】
Ｉｎ2Ｏ3ナノ結晶を以下のように調製した：ＩｎＣｌ3  １．０１７ｇを純水１０ｍＬ中に溶解した。１０Ｍ  ＮＨ4ＯＨ  １０ｍＬを攪拌しながら該溶液に滴下添加し、沈殿物を形成させた。アンモニア臭が検出されなくなるまで、連続して洗浄すること（各回、５０ｍＬの水で５ないし１０回）によって、Ｃｌ-イオン及びＮＨ4+イオンを除去した。その後、ＨＮＯ3（１Ｍ）  ０．９２ｍＬを添加して沈殿物を解膠させ、懸濁液を５５±５℃において一晩攪拌した。更に、１ｍｏｌ／ＬのＨＮＯ3  ０．４５ｍＬを添加し、該懸濁液を、再度、５５±５℃において一晩攪拌した。最終ｐＨを測定すると２．２８４であり、ＴＥＭは、明確な面を有する５ｎｍ*１０ｎｍの晶子を示した。
その後、結晶を、以下の方法を使用してコーティングした。ＮＰ−９  ６ｍｍｏｌ、１−ペンタノール  ６ｍｍｏｌ、シクロヘキサン  ３０ｍＬ、６．６６７  ｍｏｌ／Ｌ  ＮＨ4ＯＨ  ０．９７２ｍＬを含む溶液Ａを、透明になるまで攪拌した。
【０１０７】
懸濁液中にＮＰ−９  ６ｍｍｏｌ、１−ペンタノール  ６ｍｍｏｌ、シクロヘキサン  ３０ｍＬ、Ｉｎ2Ｏ3ナノ結晶  ０．３２４ｍＬを含む溶液Ｂを、透明になるまで攪拌した。２つの溶液Ａ及びＢを一緒に混合し、該混合物にＴＥＯＳ  ２．４ｍｍｏｌを添加した。該溶液を７２時間老化した。その後、乾燥アセトン  ５０ｍＬを結果として生じた懸濁液に添加してマイクロエマルジョンを不安定化し、粒子を回収した。粒子をアセトンで数
回洗浄し、ＴＥＭで測定した（図２４参照）。ＴＥＭ顕微鏡写真は、シリカナノ粒子内における５０ｎｍの棒のカプセル化を明らかに示した。
【０１０８】
コア又はシェル内における放射性トレーサーのカプセル化
シリカ粒子のあらゆる選択された位置（コア又は選択されたシェル）におけるＩｎ−ＤＴＰＡ及びＧａ−ＤＴＰＡ等のキレート物質のカプセル化が上手く達成できた。ＥＤＳによって分析された金属含量は典型的には、シリカの１ないし２質量％であった。ドーパントの存在又は不存在と関係なく、粒径及び粒径分布が見られた。これは、本発明の方法によって、粒径及び内部構造を独立して制御することができることを裏付ける。
【０１０９】
67Ｇａ−ＤＴＰＡ等の放射性トレーサーはまた、シリカナノ粒子内に容易にドープされ得るため、生体内にトレース可能な粒子を生成する。このような粒子は、以下の方法によって調製され得る。０．１ｍｏｌ／Ｌ  ＨＣＬ溶液中で２ＧＢｑ／ｍＬ活性を有する67ＧａＣｌ（ｔ1/2：３．２６１日）をアンスト−サイクロトロン社から入手した。溶液を、水で１０分の１に希釈した。ＤＴＰＡ  ３．９ｍｇ／Ｌを含む濃アンモニア（２５質量％
ＮＨ3）  ０．４２８ｍＬを、ｐＨ約２において、67ＧａＣｌ3溶液  ０．２２ｍＬに添加した。
【０１１０】
結果として生じた溶液は、コア中に、外側のシェル中に又は全粒子の至るところに活性ガリウムを有する粒子を生成するために、上記方法において水性溶液として使用され得る。これらの粒子は、検出法としてγ計数を使用してネズミ中のシリカ粒子の位置を研究する生体内分布研究において使用され得る。このようなナノ粒子の潜在用途として、放射線治療及び放射線イメージングが予期され得る。
【０１１１】
コア−シェル粒子からの放出
上記で言及したように、塩基触媒を使用したゾル−ゲル合成は、メソ多孔性粒子（即ち、約４ｎｍ）の生成をもたらし、そして該メソ多孔性粒子は、一般に、それらのペイロードの急速かつ非制御な放出を示す。このことに関する注目すべき例外は、金属カチオン及びシリカ表面間である程度の相互作用を示し得る有機金属錯体のカプセル化である。この場合、表面と錯体の相互作用は、カプセル化及びシリカナノ粒子構造内の分子の一時的な保持を確実にする。粒子は水相中に懸濁されるため、水に対するシリカ表面の強い親和性は、徐々に、活性有機金属錯体との吸着平衡を移動させ、それによりシリカマトリックスから分子を放出させ得る。大抵の場合、該放出は、シリカマトリックスの段階的な溶解によって為され得る。
【０１１２】
順次放出が可能であることを証明するために、コア及び外側のシェル中に異なるドーパントを有する２組のナノ粒子を合成した：ａ）外側のシェル中にＣｕＰＣを有し、かつコア中にＲｕｂｐｙを有するサンプル  ＬＮＫ−８２２、及びｂ）外側のシェル中にＲｕｂｐｙを有し、かつコア中にＣｕＰＣを有するサンプル  ＬＮＫ−８２４。これらの２つのサンプルからの放出をＵＶ−可視分光法を使用して観察した。水中における２つの染料のＵＶ可視スペクトルを図２５に示し、かつＳＢＦ中における３２日の浸出後の２つのサンプル（ＬＮＫ−８２２及びＬＮＫ−８２４）のスペクトルを図２６に示す。ＣｕＰＣの最大吸収は５５６ｎｍであり、Ｒｕｂｐｙの最大吸収は３９０ｎｍであった。２つのピーク間の重なりは小さいため、一次近似において無視され得る。１ないし１２のｐＨ範囲（粒子合成範囲に対応）において、ｐＨによる（ＣｕＰＣ及びＲｕｂｐｙの）最大吸収波長の移動は観察されなかった。媒体をＳＢＦに変えた場合、約６０ｎｍのレッドシフト（Ｒｕｂｐｙにおいて３９０ｎｍから４５０ｎｍ及びＣｕＰＣにおいて５５６ｎｍから６１５ｎｍ）が両方の染料において観察された（図２６参照）。サンプル  ＬＮＫ−８２４において、該領域においてＲｕｂｐｙの吸収がないことから、わずかな量のＣｕＰＣの放出を示唆するわずかな吸収が約６１５ｎｍにおいて見られ得る。しかしながら、４５０ｎｍにお
いてＣｕＰＣのわずかな吸収があるため、特にこのような少量のＲｕｂｐｙ放出を定量化することは困難である。
【０１１３】
２つのコアシェル粒子の対応する放出曲線を図２７に示す。ＣｕＰＣが外側のシェル内にカプセル化された場合、それは、１０日間かけて徐々に放出される。該時間後、多くの染料が放出されたことを示唆する、一定濃度のＣｕＰＣが、２、３日間にわたり観察された。正確な量は容易に定量化できないが、非常に少量のＲｕｂｐｙもコアから放出された。興味深いことに、ＬＮＫ−８２２の色が、最初は緑色であったが（図２３参照）、外側のシェルからのＣｕＰＣの放出後、オレンジ色に変化した（即ち、Ｒｕｂｐｙでドープされたナノ粒子の色）ことにより、ＣｕＰＣの順次放出が視覚により確認できた。他方、Ｒｕｂｐｙが外側のシェルにドープされ、かつＣｕＰＣがコア中に存在する場合（ＬＮＫ−８２４）、放出曲線は、５日間の間に殆どのＲｕｂｐｙが浸出したことを示す。コアからのＣｕＰＣの検出可能な浸出は観察されなかった。浸出の間、粒子の色は黄色から緑／青色に変化した（ＣｕＰＣのみを含む粒子の元来の色）。これらの実験は、順次放出用途においてこれら多層状粒子を使用できることを裏付けた。
【０１１４】
分子及びシリカ細孔表面間に強い相互作用が存在しない場合、セラミックマトリックスは、カプセル化された分子と化学結合を形成し得る活性基（例えば、−ＮＨ2、−ＳＨ、−ＣＯＯＨ等）で官能化され得る。このような方法を使用して、蛍光染料（フルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ）がアミン基で官能化されたシリカ粒子（ＡＰＴＥＳ）中にカプセル化される。その後、活性分子−マトリックス相互作用のスクリーニング又は分断によって、放出がもたらされ得る。メソ多孔性粒子内に小さな分子をカプセル化するための他の方法は、カプセル化前に、それらをデキストラン又はデンドリマー等のより大きな粒子と結合させることである。
【０１１５】
本発明は、コア−シェル構造を有し、かつナノ粒子の様々な位置（即ち、シェル又は層）にカプセル化された活性分子又はドーパントを１種以上含む層状ナノ粒子の製造方法を提供する。該技術の利点は、全粒径、コアサイズ、シェルの厚さ、各シェル中の活性物質の濃度、並びに各カプセル化ドーパントの放出順序及び放出速度を正確に制御できることを含む。
【０１１６】
本発明者達は、小さな有機金属分子が粒子内にカプセル化され得ることを証明した。これらの分子は、金属錯体化合物（例えば、テトラアミン銅、ヘキサミンコバルト、インジウム−ＤＴＰＡ、ガリウム−ＤＴＰＡ）、無機染料、例えばＲｕｂｐｙ［トリス（２，２’−ビピリジル）ジクロロルテニウム（ＩＩ）六水和物］、ＣｕＰＣ［銅（ＩＩ）フタロシアニン−テトラスルホン酸四ナトリウム塩］及び蛍光染料、ＦＩＴＣ（フルオレセインイソチオシアネート）を含む。Ｉｎ2Ｏ3ナノ結晶等の錯体物さえもカプセル化できる。より重要なことには、本発明者達は異なる装填値を有するナノ粒子内の様々な位置にドーパントを１種以上カプセル化できることを示した。ナノ粒子構造、即ち、コアサイズ及び層の厚さは添加する前駆体の性質及び量等の加工パラメーターによって正確に制御され得る。粒子の単分散性は、各サイクルにおいて添加した水全てが、存在する粒子の表面に移動することを確実にすることによって、成長プロセスの間中、維持され得る。残りの空の水滴（即ち、粒子を含まないもの）は、第二核形成中心として作用し得る。成長速度は、前駆体の量の増加、触媒の添加又は少しの種材料の使用によって速められ得るが、多分散性が第４サイクル以降にもたらされる。種エマルジョンの極度の希釈もまた、多分散性ナノ粒子の生成をもたらす。
【０１１７】
本発明の方法によって生成されるナノ粒子は静注薬剤送達のために適当であるが、それらは、高密度光記憶装置、特定の光センサー又はバイオセンサー等の情報技術、及び腐食／酸化、焼結及び融合からのナノ粒子の保護／表面変性、表面特性の変化（表面、電荷、
ゼータ電位、懸濁性）等にも適用され得る。長期的には、該技術は、活性薬剤標的用の抗体又はペプチドによって容易に官能化され得る、−ＮＨ2、−ＳＨ、−ＣＯＯＨ等の官能基を有する有機変性セラミック前駆体を含むシェルによってコーティングされたカプセル化活性分子を含むコア粒子を含むナノ粒子をつくるために使用され得る。
【０１１８】
図２７ａないし２８ｆは、本発明に従ったいくつかの異なる層状ナノ粒子の図を示す。これらの図は、本発明に従ってつくられ得る多種多様なナノ粒子の内の２、３しか示していないこと、及び、該ナノ粒子の特定の使用方法のみが実施例に示されていることに注意すべきである。他の種類の粒子及びそれらの使用方法も可能であり、それらは、本願明細書から予期される。それ故、以下の記載は実施例のみとして解釈されるものであり、如何なる方法においても本発明の範囲を制限するものとしては解釈されない。
【０１１９】
図２８ａを参照すると、層状ナノ粒子１０は、第一放出性ドーパントＡを含む多孔性コア粒子１５及びコア粒子１５を囲む、第二放出性ドーパントＢを含む多孔性層２０を含む。ナノ粒子１０が適当な液体環境中に置かれる場合、放出性ドーパントＢが、まず、ナノ粒子１０から放出され、その後、放出性ドーパントＡが放出される。ドーパントＢが放出されるところの時間期間は、層２０の厚さに依存し得、ドーパントＡが放出されるところの時間期間は、層２０の厚さ並びにコア粒子１５のサイズに依存し得る。放出速度は、ドーパントの性質並びにコア粒子１５及び層２０の性質及び細孔のサイズに依存し得る。さもなくば、ドーパントＡが非放出性染料であるならば、ナノ粒子１０は、ドーパントＡによって着色を示し得、かつ放出性ドーパントＢを放出し得る。更なる代替法として、ドーパントＢが非放出性染料であり、かつドーパントＡが放出性ドーパントである場合、ナノ粒子１０はドーパントＢによって着色を示し得、かつ放出性ドーパントＡを放出し得る。
【０１２０】
図２８ｂを参照すると、層状ナノ粒子３０は、放出性ドーパントＡを含む多孔性コア粒子３５及び放出性ドーパントを含まない多孔性層４０を含む。多孔性層４０は、コア粒子３５を囲む。ナノ粒子３０が適当な液体環境中に置かれる場合、遅延時間後、放出性ドーパントＡがナノ粒子１０から放出される。遅延時間の長さは、多孔性層４０の厚さ及び多孔率に依存する。
【０１２１】
図２８ｃを参照すると、層状ナノ粒子５０は、第一放出性ドーパントＡを含む多孔性コア粒子５５、コア粒子５５を囲む第一多孔性層６０及び第一多孔性層６０を囲む第二多孔性層６５を含む。第一層６０は放出性ドーパントを含まず、第二多孔性層６５は第二放出性ドーパントＢを含む。ナノ粒子５０が適当な液体環境中に置かれる場合、第二放出性ドーパントＢ及び第一放出性ドーパントＡが、ドーパントＢ及びＡの放出遅延時間後に順次放出される。遅延時間の長さは、第一層６０の厚さ及び多孔率に依存する。
【０１２２】
図２８ｄを参照すると、層状ナノ粒子７０は、第一放出性ドーパントＡを含む多孔性コア粒子７５、コア粒子７５を囲む、第二放出性ドーパントＢを含む第一多孔性層８０及び第一層８０を囲む、第三放出性ドーパントＣを含む第二多孔性層８５を含む。ナノ粒子７０が適当な液体環境中に置かれる場合、まず、放出性ドーパントＣがナノ粒子７０から放出され、その後、放出性ドーパントＢが放出され、最後に、放出性ドーパントＡが放出される。ナノ粒子７０からのドーパントＡ、Ｂ及びＣの放出時期は、層８０及び８５の厚さ及び多孔率及びコア粒子７５のサイズに依存する。
【０１２３】
図２８ｅを参照すると、ナノ粒子９０は、多孔性コア粒子９５とコア粒子９５を囲む同心の多孔性層１００、１０５、１１０及び１１５を含む。コア粒子９５及び同心の層１０５及び１１５は、それぞれ、放出性ドーパントＡ、Ｂ及びＣを含み、層１００及び１１０は放出性ドーパントを含まない。ナノ粒子９０が適当な液体環境中に置かれる場合、まず、放出性ドーパントＣがナノ粒子９０から放出され、その後、放出性ドーパントＢが放出
され、最後に、放出性ドーパントＡが放出される。ドーパントＣとドーパントＢの放出間には遅延時間があり、かつドーパントＢとドーパントＡの放出間には他の遅延時間がある。遅延時間は、それぞれ、層１１０及び１００の厚さ及び多孔率によって制御され得る。
【０１２４】
図２８ｆを参照すると、ナノ粒子１２０は、放出性ドーパントＡを含む多孔性コア粒子１２５及びコア粒子１２５を囲む多孔性層１３０を含む。多孔性層１３０は、放出性ドーパントＢ及びＣを含む。ナノ粒子１２０が適当な液体環境中に置かれる場合、まず、ドーパントＢ及びＣがナノ粒子１２０から放出され、その後、ドーパントＡが放出される。さもなくば、ドーパントＡが非放出性染料である場合、ナノ粒子１２０はドーパントＡによって着色を示し得、かつ放出性ドーパントＢ及びＣが放出され得る。更なる代替法として、ドーパントＢが非放出性染料であり、かつドーパントＡ及びＣが放出性ドーパントである場合、ナノ粒子１２０はドーパントＢによって着色を示し得、かつ放出性ドーパントＣ及びＡを順次放出し得る。
【０１２５】
多数の染料のカプセル化
上記実験において、コア中にＣｕＰＣ2-を、外側のシェル中にＲｕ（ｂＰｙ）32+をカプセル化することにより、ＣｕＰＣ2-及びＲｕ（ｂＰｙ）32+をシリカナノ粒子中にカプセル化した（逆の場合も同じ）。サンプル−Ｉのコア中及びサンプル−ＩＩの外側の層中の各染料の量は異なる。従って、これらの２つのサンプルは、視覚的に異なる色を示す（図２３、サンプル  ＬＮＫ−８２２及びＬＮＫ−８２４）。以下の実験において、表５に示すように、同量の各染料を異なるサンプル中にドープした。粒子は、合成及び凍結乾燥後、視覚的に同一の色を示し、そしてこれは、ナノ粒子の色が、ナノ粒子中の染料の位置よりむしろ染料成分及びそれらの濃度に依存することを示唆する。
表５：ナノ粒子にドープした染料成分
【表５】
0005557127.tif 000007
【０１２６】
図２９は、３７℃におけるＰＢＳ（リン酸塩緩衝溶液）中での各サンプルの染料放出を示す。多層状粒子から放出される染料のほとんどは、外側のシェル中にカプセル化されたものである、即ち、ＬＮＫ８７９（図２９−Ａ）及びＬＮＫ８８０（図２９−Ｂ）においては、それぞれ、ＣｕＰＣ2-及びＲｕ（ｂＰｙ）32+である。ＬＮＫ８７９において、ＣｕＰＣの濃度は、１８日目及び４０日の間で、おおよそ一定に保たれた。その後、ＣｕＰＣの濃度は実質的に減少した。本発明者達は、これは、ＣｕＰＣの分解のため、又は、ＣｕＰＣと容器壁との会合により起こり得ると仮定した。放出特性の初期段階において、ＣｕＰＣの濃度は増加するか又は実質的に一定のままであった。本発明者達は、これは染料の放出速度が分解速度よりも高いことを示し得ると仮定した。図２９−Ａは、コア中の染料（Ｒｕ（ｂＰｙ）32+）が約３０日後に放出し始めたことを示し、これは、多層粒子の含有物の順次放出が起こったことを示唆する。図２９−Ｂにおいて、わずかな量のＣｕＰＣが同時に浸出し、その後、５０日後に分解されたとはいえ、シェル中の染料（Ｒｕ（ｂＰｙ）32+）は、６４日目まで連続放出された。これらの結果から、放出速度特性は、粒子中の様々な位置の様々なドーパントの性質に基づき調節可能であり得ると考えられる。図２９Ａは、最初の２週間にシェルから最初の染料の放出があり、３０日後にコアから他の染料の放出があるところの順次放出を示す。シェルからの染料の強度の減少は、図Ｂか
らも明らかなＣｕＰＣ（コア中のＣｕＰＣ）の時間による分解によって説明され得る。図２９−Ｂは、順次放出を示さないが、シェルからのルテニウム染料の段階的放出及びコアからの小規模なバースト放出を示す。
【０１２７】
有機染料のカプセル化を増強するＯＲＭＯＳＩＬシェルの形成
上記実験において、イソチオシアネート（−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ）基とアミン基間の化学結合のため、蛍光染料、フルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ）をＡＰＴＥＳ等のカップリング剤の存在下においてシリカマトリックス内にカプセル化した。今回の実験において、ＯＲＭＯＳＩＬシェルでコーティングしたシリカナノ粒子内に有機染料をカプセル化することを試みた。これは、細孔サイズを縮小するため、染料放出速度を減少させ得ることが予期される。実験フローチャートを図３０に示し、対応するＴＥＭ像を図３１に示す。合成は、上記した典型的な方法を用いて行った。粒子表面を変性するために、いくつかの選択肢を研究した。各サンプルの成分及び対応する最終生成物の粒径を表６に示す。粒子ａは、ＴＥＯＳのみでつくられた最初のコアを示す。粒子ｂは、ＴＥＯＳ  ７５％及びＡＰＴＥＳ  ２５％の前駆体混合物を使用してつくられたコアである。粒子ｃは、ＴＥＯＳのみを使用してつくられたコア−シェル粒子である。粒子ｄ及びｅは、ｄがＡＰＴＥＳ
３０ｍｏｌ％、ｅがＡＰＴＥＳ  ５０ｍｏｌ％を有するＯＲＭＯＳＩＬ変性シェルを有する。粒子ｆは、ＯＲＭＯＳＩＬコア及びＯＲＭＯＳＩＬシェルを有する。全ての粒子は、ほぼ同一の粒径を有するが、ＯＲＭＯＳＩＬ変性粒子はわずかに広い粒径範囲を示した。
【０１２８】
合成中の有機相を合わせ、洗浄した後、オレンジ−ＩＩのカプセル化効率をＵＶ／Ｖｉｓ吸着によって測定した。オレンジ−ＩＩは有機染料であるため、それが純粋な有機物であり、かつシリカ表面と強い相互作用を有さないという点で、前実施例のＲｕＢｐｙ及びＣｕＰＣとは顕著に異なる。外側のシェル中にＡＰＴＥＳを有さないか又は外側のシェル中にＡＰＴＥＳ  ３０ｍｏｌ％を有する３つのサンプル（ＬＮＫ  １１２０、ＬＮＫ  １１２１及びＬＮＫ１１２３）のカプセル化効率の値は平均約５ないし１４質量％であったが、外側のシェル中にＡＰＴＥＳ  ５０ｍｏｌ％を有するサンプル（ＬＮＫ  １１２２）のカプセル化効率は約４５質量％であった。有機染料のカプセル化効率は、他の因子の内で、染料の性質、その量、染料とシリカの質量比、層を含むＯＲＭＯＳＩＬのモル百分率及びＯＲＭＯＳＩＬの厚さに基づくと考えられる。これは、ＯＲＭＯＳＩＬ前駆体の有機基が合成及び洗浄中にシリカマトリックスから染料が浸出するのを防止する役割を果し得ることを示す。更に、この効果は、各ＯＲＭＯＳＩＬ前駆体の官能基に基づくと考えられる。染料が非常に急速に浸出することを防止するために、ＧＬＹＭＯ（エポキシ官能シラン）が大抵のＯＲＭＯＳＩＬよりも効果的であることが分かった。
表６：ＯＲＭＯＳＩＬシェル粒子の成分及び粒径
【表６】
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【０１２９】
粒子単分散性を維持しながら粒径を増加させるための他の方法
高い界面活性剤濃度
粒径が１００ｎｍ以上である場合、エマルジョン系が濁り、粒子が水滴の外に沈殿し始め、最終的に、攪拌なしで２つの物理相を形成することが観察された。補助界面活性剤がその機能を損失し、より高濃度の界面活性剤が懸濁液中に粒子を維持し得ると仮定できる。図３２は、様々な界面活性剤条件を使用して生成したシリカ粒子のＴＥＭ像を示す。［水］／［ＮＰ−９］モル比＝６で、ＮＰ−９  ０．２ｍｏｌ／Ｌ、１−ペンタノール  ０．２ｍｏｌ／Ｌを用い典型的な合成方法を使用して、最初の種（図３２、ａ及びｂに示した７４ｎｍないし８６ｎｍの粒径を有するコア−シェル粒子）を生成した。
【０１３０】
コア＋２−層及びコア＋３−層粒子は、上記で生成した種から形成した。補助界面活性剤（１−ペンタノール）を追加添加することなく、界面活性剤濃度を０．４ｍｏｌ／Ｌ（その後の［水］／［ＮＰ−９］モル比＝３）及び０．６ｍｏｌ／Ｌ（［水］／［ＮＰ−９］モル比＝２）まで増加させた。図３２ｃ及びｅは、補助界面活性剤を追加することなく、最初のシェルへの添加だけで、単分散の粒子を生成することを示す。しかしながら、他の層が成長するにつれ（図３２ｄ及びｆ）、直径約２０ｎｍのより小さな粒子が生成した。これらの結果は、補助界面活性剤の存在は、粒子が約１００ｎｍより大きく、かつ安定し始める場合でさえ、単分散粒子の形成には必要不可欠であることを示唆する。
【０１３１】
界面活性剤及び補助界面活性剤の双方を、０．２ｍｏｌ／Ｌから０．４ｍｏｌ／Ｌに増加させた場合、２又は３つのシェルを有する粒子は狭い粒径分布を保持するが（図３２ｇ及びｈ）、０．２ｍｏｌ／Ｌの界面活性剤を用いて合成したものと比べて、顕著に大きな成長はない。
【０１３２】
２つの成長プロセスの組み合わせ
上記で討論したように、粒径は、エマルジョン中に導入されるシリコン前駆体の増加に伴い、徐々に増加する（図２）。しかしながら、アルコキシドのみの添加（更なる水なし）は、空のシェルに囲まれた活性ドーパントを含むコアを有する粒子の生成をもたらす。
更に、一定量のアルコキシドの添加後、水プール中の全ての水が消費され、更なる成長ができない。これは、水プール中に存在する水の少量しか自由にならず、アルコキシドの凝縮に加わることができないため、マイクロエマルジョンに更なる悪影響を及ぼす。多くの水は、界面活性剤の極性頭部基の溶媒和水としてミセルの壁と結合している。
【０１３３】
本発明の１つの実施形態において、より多くのエマルジョンが添加され、より高い温度（約５５℃）において数時間、定温放置する工程によって、更なる水が存在する粒子表面上に移される（図３）。それでもなお、数回の成長サイクル後、シリカ粒子は多分散される。これは、各定温放置プロセスの間、水は存在する粒子表面上に分布されるだけではなく、新たな空の水滴を形成するという事実によって説明され得る。考えられる他の因子は、粒径の増加に伴い、エマルジョン系がもはや均一及び熱力学的に安定ではなく、粒子が沈殿することにある。結果として、定温放置プロセスの回数は、単分散性を維持するために又はできるだけ多分散性を狭くするために、最少にすべきである。
【０１３４】
図３３は、上記した２つの成長技術を組み合わせること（即ち、エマルジョン成分の添加と併せた散在させるＴＥＯＳの複合添加）による層状ナノ粒子の生成方法を説明する。各定温放置サイクルの間、シリコン前駆体を典型的な方法における１回よりむしろ２回添加した。図３４は、全プロセスを通じて水と界面活性剤のモル比が６であるところの、各成長段階における粒子のＴＥＭ像を示す。最初の種は約５５ｎｍであった。３回の定温放置サイクルの後、約２００ないし２４０ｎｍの範囲の粒径を有する最初の種を７層でコーティングした。この時点において、水とシリコンアルコキシドのモル比はわずかに４より大きかった。この新規方法の結果は、より少数の定温放置工程を使用して、粒径を２００ｎｍ以上に増加させ得ることを示した。
【０１３５】
全成長方法において、より高い水の界面活性剤に対するモル比を使用し、それによってより多くの水を系に与えるべきであるといえる。図３５は、成長プロセスにおいて、水と界面活性剤のモル比＝９で合成した粒子のＴＥＭ像を示す。［水］／［界面活性剤］＝６の系と比べて、［水］／［界面活性剤］＝９の系の最初の種は、大きくない。しかしながら、粒径は、同一の成長方法下で、［水］／［界面活性剤］＝９の系の方がより速く増加した。コア＋３−層粒子において、粒径は、約１５８−１７２ｎｍまで増加したが、添加後、小さな粒子が発生した。これは、単分散性粒子がこの高い水と界面活性剤の比を使用しても良好に成長し得ないことを示す。
【０１３６】
高温における合成
上記したように、層状ナノ粒子を生成するには数日間かかり得る。反応時間を短縮するために、より高い温度において実験を行った。図３６は、３５℃又は５０℃において合成したナノ粒子のＴＥＭ像を示す。３５℃、２０時間の老化時間において、３０−５０ｎｍの粒子が生成した。同じ温度において、４８時間の老化時間を使用すると、粒径は約４８−６２ｎｍに増加した。老化時間を２０時間から４８時間に増加すると、５０℃において、粒径は３７−５２ｎｍから４８−７０ｎｍに増加した。相対的に、室温において、ナノ粒子の粒径範囲は、４８時間の老化で約５０−６０ｎｍであった（図３４−ａ）。この結果は、粒径は時間と共に増加するが、反応温度とはあまり関係がないことを示す。高温反応は、ゾル−ゲル反応の急速な完了をもたらさないが、広い粒径分布を有する粒子を生成する。
【０１３７】
図３７は、水と界面活性剤のモル比＝８で、より高い反応温度において生成したコア−シェル粒子を示す。反応温度（３５又は５０℃）に関わらず、反応時間が２０時間から４８時間に増加すると、平均粒径は約１０−１５ｎｍ増加した。
【０１３８】
粒径に対する定温放置効果
上記したように、層状ナノ粒子を生成するために、種を室温において作成し、その後、大部分のＴＥＯＳが完全に反応することを確実にするために、５５±５℃において１時間、定温放置工程を行った。その後、新たなエマルジョン成分を懸濁液に添加し、５５±５℃において６時間、該混合物の定温放置工程を行い、新たに添加した水全てを存在する粒子の表面上に吸着させた。図３８は、様々な定温放置工程におけるシリカ粒子の粒径を示す。定温放置前、粒子は、約７６−８８ｎｍの粒径範囲であった。５５±５℃における１時間の定温放置後、粒径は、約８２−９６ｎｍにわずかに増加した。しかしながら、水を追加添加し、その後、５５±５℃において６時間、系を定温放置した後、平均粒径はほとんど変化せず、わずかに広い粒径分布を示した。より長い定温放置時間においても、粒径の増加は観察されず、これは、１時間後、ほぼ全てのシリコンアルコキシドが反応したことを示唆する。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】図１は、塩基の存在下におけるゾル−ゲル反応順序を示す。
【図２】図２は、ドーパントがコアのみに含まれるところの多層ナノ粒子の製造方法のフローチャートを示す。
【図３】図３は、多数のドーパントを有する多層ナノ粒子の製造方法のフローチャートを示す。
【図４】図４は、ＮＰ−９／１−ペンタノール／シクロヘキサン／ＮＨ4ＯＨ／ＴＥＯＳ系中で製造した粒子のＴＥＭ顕微鏡写真を示す（平均径：５５±５ｎｍ）。
【図５】図５は、コア−シェル構造を有する不均一なシリカ粒子のＴＥＭ像を示す。
【図６】図６は、シリカ粒子上の界面活性剤残渣のＴＧＡ／ＤＴＡ測定のグラフを示す。
【図７】図７は、以下のマイクロエマルジョン系中で製造したシリカ粒子のＴＥＭ顕微鏡写真を示す：ａ）ＮＰ−５／シクロヘキサン／ＮＨ4ＯＨ／ＴＭＯＳ、ｂ）ＮＰ−９／１−ペンタノール／シクロヘキサン／ＮＨ4ＯＨ／ＴＭＯＳ及びｃ）トリトン  Ｘ−１００／トルエン／ＮＨ4ＯＨ／ＴＭＯＳ。
【図８】図８は、ＴＭＯＳの逐次添加による粒子成長を説明するＴＥＭ顕微鏡写真を示す：ａ）コア（２２ｎｍ）、ｂ）１．２ｍｍｏｌのＴＭＯＳ（２７ｎｍ）の第１添加、ｃ）第２添加（３１ｎｍ）、ｄ）第３添加（３３ｎｍ）、ｅ）第４添加（３６ｎｍ）。
【図９】図９は、ＴＥＯＳの逐次添加による粒子成長を説明するＴＥＭ顕微鏡写真を示す：ａ）コア（５０ｎｍ）、ｂ）１．２ｍｍｏｌのＴＥＯＳ（８３−９２ｎｍ）の第１添加、ｃ）第２添加（９１−１０６ｎｍ）、ｄ）第３添加（１０２−１２０ｎｍ）、ｅ）第４添加（１０８−１２９ｎｍ）、ｆ）第５添加（１２８−１４６ｎｍ）。
【図１０】図１０は、新規成長プロセスの原理を説明する概略図を示す。
【図１１】図１１は、コア−シェル構造のＴＥＭ顕微鏡写真を示す：ａ）明視野像（暗い領域は重元素を示す。）、ｂ）暗視野像（明るい領域は重元素を示す。）。
【図１２】図１２は、ビーム像を示すコア−シェル構造のＴＥＭ顕微鏡写真を示す：ａ）明視野像、ｂ）ＥＤＸ線形後の暗視野像。
【図１３】図１３は、コア−シェル粒径上に添加する方法の影響を説明する顕微鏡写真を示す。
【図１４】図１４は、以下のものを使用して合成した粒子のＴＥＭ顕微鏡写真を示す：ａ）４サイクル（コア＋４つのシェル）及びｂ）５サイクル（コア＋５つのシェル）。
【図１５】図１５は、希釈度（新しいエマルジョンの体積／種エマルジョンの体積）がＡ）２、Ｂ）３、Ｃ）４、Ｄ）５のところの様々な希釈度を使用した粒子成長のＴＥＭ顕微鏡写真を示す。  ａ）サンプル１、銅をドープしたシリカコア、追加添加した水性相：Ｃｕ（ＮＨ3）42+の形態でＣｕ１０．１４ｍｇ／ｍＬを有するＮＨ4ＯＨ  １．３３３ｍｏｌ／Ｌ。  ｂ）サンプル２、銅をドープしたシリカコア、追加添加した水性相：銅なしのＮＨ4ＯＨ  １．３３３ｍｏｌ／Ｌ。
【図１６】図１６は、種エマルジョンと新たなエマルジョンの混合において様々な方法を使用して製造した粒子のＴＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図１７】図１７は、ＴＥＯＳを使用して形成した粒子コア及びＴＭＯＳを使用して形成したシェルのＴＥＭ顕微鏡写真を示す（図５において使用したものと同一の合成条件）。
【図１８】図１８は、ＯｒｍｏｓｉｌシェルでコーティングしたシリカコアのＴＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図１９】図１９は、表２に列挙した組成を有するサンプルのＴＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図２０】図２０は、表１に列挙した組成を有し、かつアセトン中に懸濁させたサンプルの写真を示す。
【図２１】図２１は、表３に列挙した組成を有するサンプルのＴＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図２２】図２２は、表３に列挙した組成を有し、かつアセトン中に懸濁させたサンプルの写真を示す。
【図２３】図２３は、表４に列挙した組成を有するサンプルの写真を示す：ａ）凍結乾燥（ＳｉＯ2／ＮａＣｌ  質量比：１５％）、ｂ）ミリ−Ｑ水中に懸濁。
【図２４】図２４は、懸濁液中のＩｎ2Ｏ3ナノ結晶及びシリカシェルでコーティングしたＩｎ2Ｏ3ナノ結晶の顕微鏡写真を示す。
【図２５】図２５は、中性水中のＣｕＰＣ（黒色の線、λmax：５５６ｎｍ）及びＲｕｂｐｙ（灰色の線，λmax：３９０ｎｍ）のＵＶ−可視スペクトルを示す。
【図２６】図２６は、３２日後のＳＢＦ中のサンプルＬＮＫ−８２２（黒色の線、λmax：６１５ｎｍ）及びＬＮＫ−８２４（灰色の線、λmax：４５０ｎｍ）のＵＶ−可視スペクトルを示す。
【図２７】図２７は、以下のものの放出速度曲線を示す：ａ）サンプルＬＮＫ−８２２（３７℃のＳＢＦ  ２０ｍＬ中に凍結乾燥粉末  １．０２２ｇ、λmax＝６１５ｎｍ）、ｂ）サンプルＬＮＫ−８２４（３７℃において、ＳＢＦ  ２０ｍＬ中に凍結乾燥粉末  ０．６０５５ｇ、λmax＝４５０ｎｍ）、ここで、凍結乾燥粉末は、ＳｉＯ2  １５質量％及びＮａＣｌ  ８５質量％を含む。
【図２８】図２８のａないしｆは、本発明に従った様々な層状ナノ粒子の図表示を示す。
【図２９】図２９は、ＵＶ／可視吸収を使用して測定した以下のものの放出速度曲線を示す；  サンプル：（Ａ）ＬＮＫ−８７９及び（Ｂ）ＬＮＫ−８８０。  凍結乾燥粉末２ｇを３７℃においてＳＢＦ  ２０ｍＬ中に懸濁させた（ここで、凍結乾燥粉末は、ＳｉＯ2  １５質量％及びＮａＣｌ  ８５質量％を含む。）。  ▲ＣｕＰＣ、λmax＝６１５ｎｍ、■Ｒｕｂｐｙ、λmax＝４５０ｎｍ。
【図３０】図３０は、より多くのエマルジョン成分の添加によりＯＲＭＯＳＩＬ表面を有する染料カプセル化シリカナノ粒子の合成フローチャートを示す。
【図３１】図３１は、より多くのエマルジョン成分を添加することにより製造したＯＲＭＯＳＩＬ表面を有するシリカナノ粒子のＴＥＭ像を示す：（ａ）ＴＥＯＳによる種、（ｂ）混合前駆体による種、（ｃ）ＴＥＯＳによるコア−シェル粒子、（ｄ）及び（ｅ）ＯＲＭＯＳＩＬシェルを有するシリカコア、（ｆ）表６に詳述したＯＲＭＯＳＩＬコア及びシェル。
【図３２】図３２は、様々な界面活性剤濃度におけるシリカ粒子のＴＥＭ像を示す：（ａ）、（ｂ）ＮＰ−９  ０．２ｍｏｌ／Ｌ及び１−ペンタノール  ０．２ｍｏｌ／Ｌによってつくられた種粒子、７４−８６ｎｍ、（ｃ）１−ペンタノールなしでＮＰ−９  ０．４ｍｏｌ／Ｌによってつくられたコア＋２−層粒子、１０９−１２３ｎｍ、（ｄ）１−ペンタノールなしでＮＰ−９  ０．４ｍｏｌ／Ｌによってつくられたコア＋３−層粒子、１３２−１５２＋２０ｎｍ、（ｅ）１−ペンタノールなしでＮＰ−９  ０．６ｍｏｌ／Ｌによってつくられたコア＋２−層粒子、１０６−１２６ｎｍ、（ｆ）１−ペンタノールなしでＮＰ−９  ０．６ｍｏｌ／Ｌによってつくられたコア＋３−層粒子、１３２−１４５＋２０ｎｍ、（ｇ）ＮＰ−９  ０．４ｍｏｌ／Ｌ、１−ペンタノール  ０．４ｍｏｌ／Ｌによってつくられたコア＋２−層粒子、１００−１３１ｎｍ、（ｈ）ＮＰ−９  ０．４ｍｏｌ／Ｌ、１−ペンタノール  ０．４ｍｏｌ／Ｌによってつくられたコア＋３−層粒子、１２８−１７９ｎｍ。
【図３３】図３３は、本発明に従った２つの成長技術を組み合わせることによる層状シリカナノ粒子の製造フローチャートを示す。
【図３４】図３４は、［Ｈ2Ｏ］／［界面活性剤］＝６のモル比において２つの成長技術を組み合わせることにより製造したシリカ粒子のＴＥＭ像を示す：（ａ）種：５０−６０ｎｍ、ＴＥＯＳ  １．２ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ３６ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝３０、（ｂ）コア＋１−層：６１−７６ｎｍ、ＴＥＯＳ  ４．８ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ３６ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝７．５、（ｃ）コア＋２−層：９５−１１３ｎｍ、ＴＥＯＳ  ９．６ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ７２ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝７．５、（ｄ）コア＋３−層：１００−１３５ｎｍ、ＴＥＯＳ  １４．４ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ７２ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝５、（ｅ）コア＋４−層：１３６−１６６ｎｍ、ＴＥＯＳ  ２４ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  １４４ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝６、（ｆ）コア＋５−層：１４６−１７２ｎｍ、ＴＥＯＳ  ３３．６ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  １４４ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝４．３、（ｇ）コア＋７−層：２００−２４０ｎｍ、ＴＥＯＳ  ５２．８ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ２１６ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝４．１。
【図３５】図３５は、［Ｈ2Ｏ］／［界面活性剤］＝９のモル比において２つの成長技術を組み合わせることにより製造したシリカ粒子のＴＥＭ像を示す：（ａ）種：５０−６１ｎｍ、ＴＥＯＳ  １．２ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ５４ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝４５、（ｂ）コア＋１−層：７０−８７ｎｍ、ＴＥＯＳ  ４．８ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ５４ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝１１．３、（ｃ）コア＋２−層：９５−１１７ｎｍ、ＴＥＯＳ  ９．６ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  １６２ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝１６．９、（ｄ）コア＋３−層：１５８−１７２ｎｍ、ＴＥＯＳ  １４．４ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  １６２ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝１１．３、（ｅ）コア＋４−層：２つのサイズのナノ粒子、ＴＥＯＳ  ２４ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ３７８ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝１５．８、（ｆ）コア＋５−層：広範囲のサイズのナノ粒子、ＴＥＯＳ  ３３．６ｍｍｏｌ、Ｈ2Ｏ  ３７８ｍｍｏｌ、［Ｈ2Ｏ］／［ＴＥＯＳ］＝１１．３。
【図３６】図３６は、［Ｈ2Ｏ］／［界面活性剤］＝６のモル比において高温で合成したシリカナノ粒子のＴＥＭ像を示す：（ａ）３５−５０ｎｍ、３５±２℃において２０時間老化、（ｂ）４８−６２ｎｍ、３５±２℃において４８時間老化、（ｃ）３７−５２ｎｍ、５０±２℃において２０時間老化、（ｄ）４８−７０ｎｍ、５０±２℃において４８時間老化。
【図３７】図３７は、［Ｈ2Ｏ］／［界面活性剤］＝８のモル比において高温で合成したシリカナノ粒子のＴＥＭ像を示す：（ａ）種：３５−６８ｎｍ、室温、３５±２℃において４８時間老化：コア−シェル粒子、（ｂ）７５−１００ｎｍ、３５±２℃において２０時間老化、（ｃ）７８−１１３ｎｍ、３５±２℃において２８時間老化、（ｄ）８１−１１７ｎｍ、３５±２℃において４８時間老化、（ｅ）７８−１０５ｎｍ、５０±２℃において２０時間老化、（ｆ）８０−１０７ｎｍ、５０±２℃において２８時間老化、（ｇ）８６−１２０ｎｍ、５０±２℃において４８時間老化。
【図３８】図３８は、様々な定温放置段階におけるシリカ粒子のＴＥＭ像を示す：（ａ）定温放置前（７６−８８ｎｍ）、（ｂ）追加の水を添加する前に、１時間、５５±５℃で定温放置（８２−９６ｎｍ）、（ｃ）追加の水を添加した後に、６時間、５５±５℃で定温放置（７４−１００ｎｍ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７−ａ】
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【図７−ｂ】
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【図７−ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１−ａ】
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【図１１−ｂ】
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【図１２−ａ】
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【図１２−ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５−ａ】
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【図１５−ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３−ａ】
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【図２３−ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８ａ】
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【図２８ｂ】
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【図２８ｃ】
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【図２８ｄ】
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【図２８ｅ】
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【図２８ｆ】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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