(57)【要約】  本発明が解決しようとする課題は、優れた生体適合性を有し且つ薬剤放出挙動を様々な状況下において自在に制御することができるドラッグデリバリーシステム用担体として用いることが可能であるのみならず、河川水や体液などを汚染している重金属イオンや放射性同位体などの有害物質を該カプセル内部に閉じ込めることによって河川水や体液を無害化するために用いることが可能である、シリカナノカプセルを提供することである。  解決手段は、シリカ及びそれに結合した少なくとも１種の光分解性化合物を含んでなる多孔性シリカ殻を有するシリカナノカプセルである。
2009057787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ及びそれに結合した少なくとも１種の光分解性化合物を含んでなる多孔性シリカ殻を有するシリカナノカプセル。
【請求項２】
直径が３〜１，０００nmであることを特徴とする請求項１に記載のシリカナノカプセル。
【請求項３】
該シリカ殻の厚みが０．５〜１，０００nmであることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリカナノカプセル。
【請求項４】
該少なくとも１種の光分解性化合物が、−N=N−基、CN=N−基、−CH=CH−基、−C≡C−基、−S−基、−NH−NH−基、−O−基、−NH−基、及び=C=O基よりなる群から選ばれる少なくとも１種の光分解性基を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシリカナノカプセル。
【請求項５】
該少なくとも１種の光分解性化合物が、アスコルビン酸（Vc）、5(6)−カルボキシフルオレセイン−N−ヒドロキシスクシンイミドエステル（FLUOS）、ポリビニルアルコール（PVA）、2,5−ジヒドロキシ−ｐ−ベンゾキノン（DHBQ）、クロラニル酸、及びブロマニル酸よりなる群から選ばれることを特徴とする請求項４に記載のシリカナノカプセル。
【請求項６】
該少なくとも１種の光分解性化合物の量が、該シリカ殻に含まれるシリカに対して５〜５０モル％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のシリカナノカプセル。
【請求項７】
少なくとも１種の薬剤が封入されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のシリカナノカプセル。
【請求項８】
該シリカ殻中に金属核を更に含有し、それによりコア／シェル構造を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のシリカナノカプセル。
【請求項９】
該金属核がＡｕを含むことを特徴とする請求項８に記載のシリカナノカプセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリカナノカプセルに関する。更に詳細には、本発明は、シリカ及びそれに結合した少なくとも１種の光分解性化合物を含んでなる多孔性シリカ殻を有するシリカナノカプセルに関する。本発明のシリカナノカプセルは、シリカ殻に含まれている光分解性化合物を光照射によって分解し、光分解性化合物をシリカ殻から離脱させることにより、収縮し、シリカ殻の孔のサイズも小さくなる。この特性を利用して、本発明のシリカナノカプセルに薬剤を充填してドラッグデリバリーシステムに使用すると、優れた生体適合性を有し且つ温度やｐHなどの外部環境に対する耐性が高いために体内のどの部位においても安定した性能を発揮するのみならず、光照射することにより薬剤放出挙動を自在に制御することが可能になる。更に、本発明のシリカナノカプセルは、河川水や体液などを汚染している重金属イオンや放射性同位体などの有害物質を該カプセル内部に閉じ込めることによって河川水や体液を無害化するために有効に使用することができる。また、本発明は、該シリカ殻中に金属核を更に含有してなるシリカナノカプセルにも関する。金属核を含有することにより、シリカナノカプセル保存時などにおける意図しない収縮や、シリカナノカプセル搬送時の破損などを防止することができる。上記の金属核を含有するシリカナノカプセルは、使用時に、金属核を溶解し、中空のシリカナノカプセルとした後に、薬剤を充填し、上記のドラッグデリバリーシステムや有害物質補足材として使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
薬剤投与は主として錠剤による経口投与及び注射によって行われるが、このことが薬剤開発の進展を制限してきた。多くの薬剤は、錠剤もしくは注射の形で投与されるが、これらが常に最も効率的な投与方法だというわけではない。例えば、タンパク質や核酸のような新たな生物学的薬剤の投与方法に関しては、副作用を最小限に留め且つ服薬コンプライアンスが得られるような新規な薬物送達（ドラッグデリバリー）技術の開発が要求されている（非特許文献１〜３参照）。治療目的に合致した速度で、薬剤を局所的または全身に送達するために、所謂「ドラッグデリバリーシステム」が用いられる。近年、ドラッグデリバリーシステムの開発に盛んにナノテクノロジーが応用されていることからも分かるように、上記したような新たな生物学的薬剤や未来の医学にとって、ナノテクノロジーが極めて重要であることは周知のこととなっている。具体的な理由は以下の通りである。ドラッグデリバリーシステムに用いる担体粒子が大きすぎると（例えば、直径が約４００nmより大きいと）、人体に異物として認識され、体外に排除されてしまう。逆に担体が小さすぎると（例えば、直径が約４nmより小さいと）、腎臓の濾過システムをすり抜けて尿とともに体外に排出されてしまう。このため、ドラッグデリバリーシステムの担体は、通常、直径が約４〜４００nmの範囲のナノ粒子であり、直径が約２０〜５０nmのナノ粒子であることが特に望ましいとされている。【０００３】
ナノテクノロジーの医学への応用は、人類の病気の診断と治療の改良における新たな展望を拓く、急速に発展しつつある分野である。特に、機能化されたナノ粒子に薬剤や遺伝子を挿入する技術が開発されているが、このことは特定の組織や細胞へ薬剤や遺伝子を選択的に送達することによる薬物療法に新時代が到来したことを示している。このような病気治療へのナノエンジニアリング技術の応用により、目的組織へのコンスタント且つ高濃度での薬剤送達（即ち、局所的な薬剤送達）が可能になると考えられる（非特許文献４〜６参照）。このような局所的な薬剤送達は、薬剤の全身拡散が望ましくない場合に、これを回避するためにも有効である。【０００４】
ドラッグデリバリーシステムの担体として従来から使用されているナノ粒子としては、デンドリマー（中心から規則的に分岐した構造を持つ樹状ポリマー）、リポソーム及び無機微粒子などが知られている（非特許文献４参照）。しかし、上記のデンドリマーは、その多分岐構造ゆえに均一な性能のドラッグデリバリーシステムを安定して製造することが困難であり、しかも熱に弱いためオートクレーブによる滅菌処理が殆ど不可能であるという欠点があった。また、リポソームに関しても、温度やｐHなどの外部環境に対する耐性が低く、酸性条件下で溶解してしまうため、利用が制限される。従って、様々な化学的及び物理的変性が容易であり且つ均一な性能が安定して得られ、生体適合性を有し、温度やｐHなどの外部環境に対する耐性も高いシリカナノ粒子は、薬剤や他の生体活性剤をドラッグデリバリーシステムによって投与する際の重要な手段となっている（非特許文献４、７〜９、２２及び２３参照）【０００５】
近年、表面積及び孔容積が大きく且つ構造明確なメソ多孔性シリカの表面特性や粒子形態を制御する技術が進歩したことによって、シリカの生体適合性を大いに強化することが可能になった。例えば、粒子径分布が狭い多孔性シリカの孔内部並びに外表面を機能化する様々な方法が開発されている（非特許文献２３、非特許文献２４、及び非特許文献２５参照）。【０００６】
例えば、上記非特許文献７において、本発明者らは、直径４０〜５０nmのＡｕ粒子の表面に、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（以下、しばしば「APS」と称する）（構造については図１(A)を参照）とケイ酸ナトリウムを用いて厚み３〜１０nmのメソ多孔性シリカ層を形成することにより、直径約４５〜６０nmのコア／シェル型ナノ粒子（即ち、Ａｕ核及びメソ多孔性シリカ殻を有するナノ粒子）を得、得られたＡｕ核を溶解除去することにより製造される中空シリカナノカプセルを利用したドラッグデリバリーシステムを提案した。この中空シリカナノカプセルの孔サイズ及びシリカ殻の厚みは、それぞれAPS及びケイ酸ナトリウムの量を調整することにより制御することができる。この中空シリカナノ粒子をドラッグデリバリーシステムに使用した場合に、薬物の放出速度の制御は、孔サイズ及びシリカ殻の厚みを適宜調節することや、ローダミンの添加などによって行うことができる。（ローダミンは、APSに静電結合し、水中においては中空シリカナノ粒子の孔を塞ぎ、エタノール中においては孔を開放する働きをする。）【０００７】
通常、新たな製剤のリサーチにおいては、薬剤放出の場所及びタイミングの制御が大きな問題となる。特にタンパク質分解製剤の開発において、自ら標的部位に到達し薬物を放出することができるインテリジェント型スマートドラッグデリバリーシステムは、重要な研究対象となっている（非特許文献２０、及び非特許文献２１参照）。外部環境からの刺激により薬物放出挙動を制御することにより局所的な薬物送達を可能にするドラッグデリバリーシステムは、将来、大いに活用されることが期待される。これまでに、局所的な薬剤送達において、目的部位で制御された薬物放出を行う方法は数多く提案されており、例えば、温度、pＨ、超音波、イオン強度及び光感作などの外部刺激によって、内容物を放出するナノ粒子の使用などが知られている（非特許文献１０〜１５参照）。【０００８】
光は、パルス型の薬剤送達を誘発するための外部刺激として最も期待されているものの１つである。この場合、ドラッグデリバリーシステムからの薬剤の放出速度は、外部からの光照射により調整することができる。このように光により薬剤放出速度を調節するドラッグデリバリーシステムの例としては、カルセイン又はレチノイドを担持した感光性リポソームが報告されている（非特許文献１３及び１６参照）。具体的には、カルセインは、脂質二重層中に光活性不安定化剤であるスプロフェンを担持させた、逆相蒸発法により得られたリポソーム中に封入されている。しかし、リポソームは、上記したように、外部環境に対する耐性が低いので、使用が制限されるという問題がある。また、赤血球細胞膜も、ケトプロフェン、ナプロクセン、ジフルニサル、カルプロフェン及びスプロフェンなどの様々な非ステロイド系抗炎症剤の赤血球溶解物上の光感作の分子メカニズムの研究に使用されている（非特許文献１３及び１７参照）。しかし、赤血球細胞膜が、ドラッグデリバリーシステムの担体として実用化されたとの報告はなされていない。【０００９】
【非特許文献１】G. A. Hughes, Nanomedicine: Nanotechnol. Biol. Med. 1, 22, 2005年
【非特許文献２】J. K. Vasir, M. K. Reddy, and V. D. Labhasetwar, Curr. Nanosci. 1, 47, 2005年
【非特許文献３】S. K. Sahoo, and V. Labhasetwar, Drug Discov. Today 8, 1112, 2003年
【非特許文献４】S. Jin, and K. Ye, Biotechnol. Prog. 23, 32, 2007年
【非特許文献５】Y. Liu, H. Miyoshi, and M. Nakamura, Int. J. Cancer 120, 2527, 2007年
【非特許文献６】J. Williams, R. Lansdown, R. Sweitzer, M. Romanowski, R. LaBell, R. Ramaswami, and E. Unger, J Control. Release 91, 167, 2003年
【非特許文献７】Y. Liu, H. Miyoshi, and M. Nakamura, Colloids Surf. B: Biointerfaces 58, 180, 2007年
【非特許文献８】Z. Z. Li, S. A. Xu, L. X. Wen, F. Liu, A. Q. Liu, Q. Wang, H. Y. Sun, W. Yu, and J. F. Chen, J. Control. Release111, 81, 2006年
【非特許文献９】Z. Z. Li, L. X. Wen, L. Shao, and J. F. Chen, J. Control. Release 98, 245-254, 2004年
【非特許文献１０】H. J. Kim, H. Matsuda, H. Zhou, and I. Honma, Adv. Mater. 18, 3083, 2006年
【非特許文献１１】S. Q. Liu, Y. W. Tong, and Y-Y. Yang, Biomaterials 26, 5064, 2005年
【非特許文献１２】X-Q. Wang, J-D. Dai, Z. Chen, T. Zhang, G-M. Xia, T. Nagai, and Q. Zhang, J. Control. Release 97, 421, 2004年
【非特許文献１３】O. O. Cirli, and V. Hasirci, J. Control. Release 96, 85, 2004年
【非特許文献１４】E. Fattal, P. Couvreur, and C Dubernet, Adv. Drug Deliv. Rev. 56, 931, 2004年
【非特許文献１５】O. V. Gerasimov, J. A. Boomer, M. M. Qualls, and D. H. Thompson, Adv. Drug Deliv. Rev. 38, 317-338, 1999年
【非特許文献１６】C. R. Miller, P. J. Clapp, and D. F. O'Brien, FEBS Lett. 467, 52, 2000年
【非特許文献１７】L. L. Costanzo, G. De Guidi, G. Condorelli, A. Cambria, and M. Fama, J. Photochem. Photobiol. B 3, 223, 1989年
【非特許文献１８】L. M. Liz-Marzan, M. Giersig, and P. Mulvaney, Langmuir 12, 4329, 1996年
【非特許文献１９】O. V. Makanova, A. E. Ostafin, H. Miyoshi, and J. R. Norris, J. Phys. Chem. B 103, 9080, 1999年
【非特許文献２０】S. I. Kang, K. Na, and Y. H. Bae, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects 231, 103, 2003年
【非特許文献２１】S. General, and A. F. Thunemann, Int. J. Pharm. 230, 11, 2001年
【非特許文献２２】B. G. Trewyn, S. Giri, I. I. Slowing, and V. S. Y. Lin, Chem. Commun (Camb). 31, 3236, 2007年
【非特許文献２３】D. R. Radu, C-Y. Lai, K. Jeftinija, E. W. Rowe, S. Jeftinija, and V. S.Y . Lin, J. Am. Chem. Soc. 126, 13216, 2004年
【非特許文献２４】I. Slowing, B. G. Trewyn, and V. S. Y. Lin, J. Am. Chem. Soc. 128: 14792, 2006年
【非特許文献２５】L-X. Wen, H-M. Ding, J-X. Wang, and J-F. Chen, J. Nanosci. Nanotechnol. 6, 3139, 2006年
【非特許文献２６】A. van Blaaderen, and A. Vrij, Langmuir 8, 2921, 1992年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、構造の自由度が高く且つ無害であるシリカナノ粒子を用い、光照射などの外部刺激によって薬物の放出速度を容易に制御でき、且つ様々な環境下において安定して効果を発揮するドラッグデリバリーシステムの開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような状況下、本発明者らが上記課題を解決するために鋭意研究を行なった結果、シリカ及びそれに結合した少なくとも１種の光分解性化合物を含んでなる多孔性シリカ殻を有するシリカナノカプセルは、シリカ殻に含まれている光分解性化合物を光照射によって分解し、光分解性化合物をシリカ殻から離脱させることにより、収縮し、シリカ殻の孔のサイズも小さくなるという特性を有するために、ドラッグデリバリーシステムに有効に用いることができることを見出した。具体的には、このシリカナノカプセルに薬剤を充填してドラッグデリバリーシステムに用いると、優れた生体適合性を有し且つ温度やｐHなどの外部環境に対する耐性が高いために体内のどの部位においても安定した性能を発揮するのみならず、光照射によって光分解性化合物を分解してシリカ殻から離脱させることによりシリカカプセルを収縮させ孔のサイズを小さくすることによって薬剤放出挙動を自在に制御することが可能になることを見出した。更に、上記のシリカナノカプセルを用いて、河川水や体液などを汚染している重金属イオンや放射性同位体などの有害物質を該カプセル内部に閉じ込めることによって河川水や体液を無害化することができることも見出した。これらの知見に基づき、本発明を完成した。【００１２】
本発明の上記及びその他の諸目的、諸特徴並びに諸利益は、添付の図面を参照しながら述べる以下の詳細な説明及び請求の範囲の記載から明らかになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のシリカナノカプセルは、優れた生体適合性を有し且つ薬剤放出挙動を様々な状況下において自在に制御することができるドラッグデリバリーシステム用担体として有効に用いることが可能であるのみならず、河川水や体液などを汚染している重金属イオンや放射性同位体などの有害物質を該カプセル内部に閉じ込めることによって河川水や体液を無害化するために有効に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（A）5(6)−カルボキシフルオレセイン−N−ヒドロキシスクシンイミドエステル（以下、しばしば「FLUOS」と称する）と３−アミノプロピルトリメトキシシラン（APS）とが結合した状態の構造式であり、（B）Ａｕ核を有する本発明のシリカナノカプセルの１つの態様の模式図であり、シリカにFLUOSがAPSを介して結合しているものである。
【図２】（A）シリカとアスコルビン酸（以下、しばしば「Vc」と称する）とが結合した状態の構造式であり、（B）シリカと2,5-ジヒドロキシ-p-ベンゾキノン（以下、しばしば「DHBQ」と称する）とが結合した状態の構造式であり、（C）シリカとポリビニルアルコール（以下、しばしば「PVA」と称する）とが結合した状態の構造式である。
【図３】（A）実施例１で得られたＡｕ核を有する本発明のシリカナノカプセルの透過型電子顕微鏡（transmission electron microscope；以下、しばしば「透過型電子顕微鏡」を「TEM」と称する）写真であり、（B）実施例２で得られたＡｕ核を有する本発明のシリカナノカプセルのTEM写真であり、（C）実施例３で得られたＡｕ核を有する本発明のシリカナノカプセルのTEM写真であり、（D）実施例４で得られたＡｕ核を有する本発明のシリカナノカプセルのTEM写真である。
【図４】実施例１で得られたＡｕ核を有する本発明のシリカナノカプセルにおけるＡｕ核溶解プロファイルと、比較対照としてのＡｕ粒子単独の溶解プロファイルとの比較図。
【図５】（A）実施例１で得られた中空のシリカナノカプセルのTEM写真であり、（B）実施例２で得られた中空のシリカナノカプセルのTEM写真である。
【図６】シリカナノカプセルのシリカ殻中のFLUOS分子の蛍光スペクトルである。
【図７】遊離Vc（アスコルビン酸）を５分間光照射した場合と光照射しなかった場合の吸収スペクトルを示す。
【図８】（A）実施例１で得られたＡｕ核を有するシリカナノカプセルを、１時間光照射した場合のＡｕ溶解プロファイルと光照射しなかった場合のＡｕ溶解プロファイルの比較図であり、（B）実施例３で得られたＡｕ核を有するシリカナノカプセルを、５分間光照射した場合のＡｕ溶解プロファイルと光照射しなかった場合のＡｕ溶解プロファイルの比較図であり、（C）実施例４で得られたＡｕ核を有するシリカナノカプセルを、５分間光照射した場合のＡｕ溶解プロファイルと光照射しなかった場合のＡｕ溶解プロファイルの比較図であり、（D）実施例５で得られたＡｕ核を有するシリカナノカプセルを、５分間光照射した場合のＡｕ溶解プロファイルと光照射しなかった場合のＡｕ溶解プロファイルの比較図である。
【図９】（A）実施例６で製造したシリカナノカプセルの、光照射した場合と光照射しなかった場合とにおける、蛍光・励起スペクトルの比較図であり、（B）実施例６で製造したシリカナノカプセルの、光照射した場合と光照射しなかった場合とにおける、吸収スペクトルの比較図である。
【図１０】実施例７で製造した５種類のシリカナノカプセルのそれぞれに封入されたスピロピランの吸収スペクトルである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明によれば、シリカ及びそれに結合した少なくとも１種の光分解性化合物を含んでなる多孔性シリカ殻を有するシリカナノカプセルが提供される。【００１６】
次に、本発明の理解を容易にするために、本発明の基本的特徴及び好ましい諸態様を列挙する。【００１７】
１．シリカ及びそれに結合した少なくとも１種の光分解性化合物を含んでなる多孔性シリカ殻を有するシリカナノカプセル。【００１８】
２．直径が３〜１，０００nmであることを特徴とする前項１に記載のシリカナノカプセル。【００１９】
３．該シリカ殻の厚みが０．５〜１，０００nmであることを特徴とする前項１又は２に記載のシリカナノカプセル。【００２０】
４．該少なくとも１種の光分解性化合物が、−N=N−基、CN=N−基、−CH=CH−基、−C≡C−基、−S−基、−NH−NH−基、−O−基、−NH−基、及び=C=O基よりなる群から選ばれる少なくとも１種の光分解性基を有することを特徴とする前項１〜３のいずれかに記載のシリカナノカプセル。【００２１】
５．該少なくとも１種の光分解性化合物が、アスコルビン酸（Vc）、5(6)−カルボキシフルオレセイン−N−ヒドロキシスクシンイミドエステル（FLUOS）、ポリビニルアルコール（PVA）、2,5−ジヒドロキシ−ｐ−ベンゾキノン（DHBQ）、クロラニル酸、及びブロマニル酸よりなる群から選ばれることを特徴とする前項４に記載のシリカナノカプセル。【００２２】
６．該少なくとも１種の光分解性化合物の量が、該シリカ殻に含まれるシリカに対して５〜５０モル％であることを特徴とする前項１〜５のいずれかに記載のシリカナノカプセル。【００２３】
７．少なくとも１種の薬剤が封入されてなることを特徴とする前項１〜６のいずれかに記載のシリカナノカプセル。【００２４】
８．該シリカ殻中に金属核を更に含有し、それによりコア／シェル構造を有することを特徴とする前項１〜６のいずれかに記載のシリカナノカプセル。【００２５】
９．該金属核がＡｕを含むことを特徴とする前項８に記載のシリカナノカプセル。【００２６】
以下、本発明について詳細に説明する。【００２７】
本発明のシリカナノカプセルは、シリカ及びそれに結合した少なくとも１種の光分解性化合物を含んでなる多孔性シリカ殻を有する。シリカとは、二酸化ケイ素を意味する。本発明のシリカナノカプセルの直径は３〜１，０００nmであることが好ましく、１５〜８０nmであることがより好ましい。シリカナノカプセルの直径とは、シリカナノカプセルの内径を意味する。この直径が上記の範囲であれば、原料の入手並びにシリカナノカプセルの製造が容易である。シリカナノカプセルの直径は、シリカナノカプセルの透過型電子顕微鏡（TEM）写真からランダムに選択した１０個以上の粒子の直径の平均値である。シリカナノカプセルの直径の測定は、例えば、画像処理ソフト（米国国立衛生研究所（NIH）製のImageJなど）を用いて行うことができる。【００２８】
また、上記シリカ殻の厚みは、一般的には０．５〜１，０００nmであり、０．５〜１００nmであることが好ましく、１〜５nmであることがより好ましい。この厚みは、シリカナノカプセルの透過型電子顕微鏡（TEM）写真からランダムに選択した１０個以上の粒子のシリカ殻の厚みの平均値である。厚みの測定は、例えば、画像処理ソフト（米国国立衛生研究所（NIH）製のImageJなど）を用いて行うことができる。また、シリカナノカプセルの直径に対するシリカ殻の厚みの割合は、通常、０．１〜１,０００％であり、０．１〜１００％であることが好ましく、１〜２０％であることが特に好ましい。【００２９】
上記の直径（内径）及び厚みから、シリカナノカプセルの外径が決まる。ドラッグデリバリーシステムの担体としての機能の観点からは、外径が４０〜５０nmであることが特に好ましい（即ち、この外径は、ドラッグデリバリーシステムが、体外に排出されずに機能するために最適な値である）。【００３０】
本発明のシリカナノカプセルの多孔性シリカ殻の孔のサイズや空隙率については、意図する薬物放出挙動などを考慮の上、適宜調節することができる。尚、光収縮による孔径制御の効果の観点から、多孔性シリカ殻は、所謂「メソ多孔性」であることが好ましい。より具体的には、多孔性シリカ殻の平均細孔径は、一般的には１〜５０nmであり、好ましくは１〜２０nmであり、より好ましくは１．５〜１５nmであり、特に好ましくは２〜１０nmである。また、細孔の開口部の面積の合計は、多孔性シリカ殻の該表面積（孔部分も含む）に対して、一般に０．０１〜１％であり、０．０１〜４％であることが好ましく、０．０２〜３％であることが特に好ましい。また、多孔性シリカ殻の空隙率は、一般的には１〜８５％であり、好ましくは３〜８０％であり、より好ましくは５〜７０％であり、更に好ましくは１０〜６０％である。尚、上記平均細孔径並びに空隙率は、公知の方法（例えば窒素吸着法）で測定することができる。【００３１】
シリカ殻形成の原料としては、種々のケイ酸塩を使用することができる。ケイ酸塩の例としては、ケイ酸ナトリウム水溶液などが挙げられる。ケイ酸ナトリウム水溶液としては、米国Aldrich社製のケイ酸ナトリウム水溶液（Na2O(SiO2)3-5, 27wt%）を希釈して使用することが好ましい。【００３２】
本発明において用いる光分解性化合物としては、シリカと結合し且つ光照射によって分解する化合物であれば、特に制限はない。【００３３】
光照射における「光」とは、紫外線、可視光線及び赤外線を意味する。紫外線によって分解することができる光分解性化合物としては、例えば、−N=N−基、CN=N−基、−CH=CH−基、−C≡C−基、−S−基、−NH−NH−基、−O−基及び−NH−基、=C=O基よりなる群から選ばれる少なくとも１種の光分解性基を有する化合物を挙げることができる。−N=N−基及びCN=N−基の両方を有する光分解性化合物の例として、アゾベンゼンを挙げることができる。−C≡C−基を有する光分解性化合物の例として、ジフェニルアセチレンを挙げることができる。−S−基を有する光分解性化合物の例として、チオフェンを挙げることができる。−NH−NH−基を有する光分解性化合物の例として、1,2-ジフェニルヒドラジンを挙げることができる。−NH−基を有する光分解性化合物の例として、4-アミノ-(2,2,5,5-テトラメチルピペリジン-N-オキシドを挙げることができる。−CH=CH−基、−O−基または=C=O基を有する光分解性化合物の例については後述する。また、紫外線によって分解する化合物以外に、例えば、波長２００〜５００nmの可視光線で分解するトリオキサラト鉄(III)カリウムを用いることもできる。この化合物を上記光分解性化合物として使用した場合には、これを分解するための光照射は、波長400〜500nmの可視光線によって行うことが好ましい。【００３４】
なお、上記の光分解性基以外の光分解性基を有する光分解性化合物の例として、1,1'-ジメチル-4,4'-ビピリジニウムジクロリドを挙げることができる。【００３５】
光分解性化合物は、シリカ殻において、シリカと結合している。シリカと光分解性化合物との結合は、直接であっても間接であってもよい。光分解性化合物がシリカと直接結合するとは、光分解性化合物がシリカに対する反応性官能基（シリカ反応性基）を有し、それにより直接シリカと結合することを意味する。また、光分解性化合物がシリカと間接に結合するとは、光分解性化合物が、シリカに対する反応性は有しないがシランカップリング剤などを介してシリカと結合することを意味する。【００３６】
シリカと反応する光分解性化合物のシリカ反応性基としては、−OH、−OR基（但し、Rは、炭素数１〜２の炭化水素基を表す）及びO=基などの反応性基が好ましい。上記の光分解性基及びシリカ反応性基の両方を有する化合物の例として、アスコルビン酸（ビタミンＣ）（Vc）（光分解性基として=C=O基を有する；構造については図２(A)を参照）、ポリビニルアルコール（PVA）（光分解性基として−CH=CH−基を有する；構造については図２(C)を参照）、2,5−ジヒドロキシ−ｐ−ベンゾキノン（DHBQ）（光分解性基として=C=O基を有する；構造については図２(B)を参照）、ブロマニル酸（DHBQにおいて、ベンゼン環の炭素と直接に結合している２個の水素原子をそれぞれ臭素原子に置換したもの；光分解性基として=C=O基を有する）、及びクロラニル酸（DHBQにおいて、ベンゼン環の炭素と直接に結合している２個の水素原子をそれぞれ塩素原子に置換したもの；光分解性基として=C=O基を有する）が挙げられる。シリカと反応する上記の光分解性化合物は、単独で用いても組み合わせて用いても良い。【００３７】
上記のように、光分解性化合物として、シリカとは反応しない光分解性化合物を使用する場合、光分解性化合物は、シランカップリング剤などを介して間接にシリカと結合する。このような光分解性化合物の例としては、5(6)−カルボキシフルオレセイン−N−ヒドロキシスクシンイミドエステル（FLUOS）（光分解性基として=C=O基を有する；構造については図１(A)を参照）、N-ヒドロキシスクシンイミドエステルを有する色素化合物などが挙げられる。上記のシランカップリング剤の例としては、5(6)−カルボキシフルオレセイン−N-ヒドロキシスクシンイミドエステル（FLUOS）に対しては、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（APS）（構造については図１(A)を参照）などが挙げられる。例えば、シリカとは反応しないがシランカップリング剤とは反応する光分解性化合物として、5(6)−カルボキシフルオレセイン−N−ヒドロキシスクシンイミドエステル（FLUOS）を用い、シランカップリング剤として３−アミノプロピルトリメトキシシラン（APS）を用い、これらを反応させて得られる錯体をシリカと結合させることができる。この場合、図１（A）に示すように、APSのアミノ基とFLUOSのエステル基との間の縮合反応により結合し、図１（B）に示すように、APSのメトキシ基がシリカと反応して結合し、これによってFLUOSはシリカと間接に結合する。【００３８】
シリカと反応する光分解性化合物とシリカと反応しない光分解性化合物とを併用してもよいが、その場合には、上記のように、シリカと反応しない光分解性化合物をシリカに間接に結合させるために、シランカップリング剤などを用いることが必要である。【００３９】
上記の光分解性基とシリカ反応性基の両方を有する光分解性化合物を用いた場合の、シリカとの結合の例として、アスコルビン酸とシリカとが結合した状態の構造式、DHBQとシリカとが結合した状態の構造式、及びPVAとシリカとが結合した状態の構造式をそれぞれ図２（A）、図２（B）及び図２（C）に示す。これらのいずれにおいても、光分解性化合物の水酸基がシリカと反応して結合している。また、上記のように、シリカとは反応しないがシランカップリング剤とは反応する光分解性化合物としてFLUOSを用い、シランカップリング剤としてAPSを用いた場合には、図１（B）に示すように、APSのメトキシ基がシリカと反応して結合している。【００４０】
上記光分解性化合物の量は、該シリカナノカプセルのシリカ殻に含まれるシリカに対して５〜５０モル％であることが好ましく、２０〜５０モル％であることがより好ましく、４０〜５０モル％であることが特に好ましい。【００４１】
また、上記のようなシランカップリング剤を用いる場合、その量は、後述する金属核（本発明のシリカナノカプセルを製造する際の核として使用する）の表面積の５〜５０％を被覆する量用いることが好ましく、２５〜５０％を被覆する量用いることがより好ましく、４０〜５０％を被覆する量用いることが特に好ましい。ここでシランカップリング剤の量は、以下のようにして求める。シランカップリング剤分子の分子模型を用い、シランカップリング剤分子１個を内包する最小の球体を仮定し、その中心を通る断面の面積をシランカップリング剤分子１個の量と定義した上で、シランカップリング剤分子の合計量の金属核の表面積に対する比率（％）として求める。分子模型は、市販のソフトウェアを用いて求めることができる。市販のソフトウェアの例として、米国Wavefunction社製の分子モデリングソフトウェアであるSpartanが挙げられる。【００４２】
本発明のシリカナノカプセルは、多孔性シリカ殻に含まれる光分解性化合物が光照射によって分解し、多孔性シリカ殻から離脱することにより、カプセル全体が収縮すると共にシリカ殻の孔も収縮する。したがって、カプセル中に有用物質（たとえば薬物）を封入した後でカプセルを光照射してシリカ殻の孔のサイズを適宜小さくすることにより、封入した有用物質がカプセルから放出される速度を調節することができる。したがって、本発明のシリカナノカプセル中に薬物を封入してドラッグデリバリーシステムに使用した場合、光照射により、該カプセルからの薬物放出速度を調節することができる。【００４３】
例えば、ドラッグデリバリーシステム投与前に光照射することにより、薬剤放出速度を制御することが可能になる。この場合、予め、光照射時間と薬物放出速度の関係をデータ化しておき、標的部位へのドラッグデリバリーシステムへの到達時間を考慮した上で、適切なタイミングで薬物放出が行えるように光照射する方法などにより行うことができる。【００４４】
また、ドラッグデリバリーシステムが体内の目的の部位に到達した際に光照射することにより、薬剤の目的部位への放出速度を調節することができる。この場合、皮膚癌のような表層に存在する標的に対しては、外部から照射して薬物放出速度を制御しすることができ、体外からでは光線が届かないような部位に対しては、ファイバースコープなどにより、標的部位に光照射することができる。なお、ドラッグデリバリーシステムが体内の目的の部位に到達した際に光照射する場合には、光照射する前に薬剤はカプセルから一定量放出されてしまうが、目的の部位に到達した時点において必要量の薬剤が残るようにしておき、光照射することによって孔を適宜小さくし、これによって、カプセル内に残っている薬剤の放出速度を調節することができる。【００４５】
本発明のシリカナノカプセルに封入する薬剤に関しては、シリカナノカプセルの上記したような機能を有効に活用できるような薬剤であれば、特に限定はない。例えば、非特許文献４などに記載されている種々のタンパク質製剤、ＤＮＡ、酵素などを用いることができる。【００４６】
本発明のシリカナノカプセルへの薬剤の導入方法について以下に説明する。薬剤導入方法の例としては、（１）シリカナノカプセル製造時に、後述する金属核上に多孔性シリカ粒層を形成する前に、薬剤を金属核に吸着あるいは結合させておく方法、及び（２）シリカナノカプセルを製造後（金属核を溶解後）、高濃度の薬剤溶液にシリカナノカプセルを加えて内部に浸透させる方法、などが挙げられる。上記（１）の方法の場合は、金属核表面に、-S-結合あるいは-N-結合を有する薬剤を結合させる（詳細については、例えば、非特許文献２２を参照することができる）。上記（２）の方法の場合は、例えば、FLUOS-APSあるいはFITCを使用することによって大きさ１nm2(FLUOS-APSあるいはFITCの分子の面積)の孔を介して薬剤を導入することができる（詳細については、例えば、非特許文献１９を参照することができる）。【００４７】
上記のように、本発明のシリカナノカプセルは、多孔性シリカ殻に含まれる光分解性化合物が光照射によって分解し、多孔性シリカ殻から離脱することにより、カプセル全体が収縮すると共にシリカ殻の孔も収縮する。したがって、本発明のシリカナノカプセルは、河川水や体液などを汚染している重金属イオンや放射性同位体などの有害物質を該カプセル内部に閉じ込めることによって河川水や体液を無害化するために有効に使用することができる（カプセル中に有害物質を入れた後でカプセルを光照射してシリカナノカプセルを収縮させシリカ殻の孔のサイズを著しく小さくすることにより、有害物質がカプセルから放出されないようにすることができる）。上記の重金属イオンの例としては、Pb2+、Cd2+、Zn2+、Hg2+、Au3+、Ag+、Cu2+、Ni2+、及びPtCl4-などが挙げられ、上記の放射性同位体の例としては、125I、131I、3H、35S及び14Cなどが挙げられる。【００４８】
本発明のシリカナノカプセルを用いた有害物質の閉じ込めは、以下のようにして行うことができる。重金属イオンあるいは放射性同位体などの有害物質を含む水溶液にシリカナノカプセルを高濃度（例えば、２０〜４０重量％）に添加し、濃度勾配により有害物質をシリカナノカプセル内に取り込み、光照射によりシリカナノカプセルを収縮させシリカ殻の孔も収縮させて、有害物質を閉じ込めることができる。この際、有害物質が重金属イオンの場合、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）のようなキレート剤を加えて重金属イオンをキレート剤にキレートさせてからこのキレート剤ごとシリカナノカプセル内に濃度勾配により取り込むこともできる。また、光照射後に水溶液から、有害物質を内包するシリカナノカプセルを取り出す場合は、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド（CTAB）などの界面活性剤を添加して、シリカナノカプセルを水溶液から沈殿させて、水溶液と分離することができる。分離した有害物質を内包するシリカナノカプセルは、合法の手段により廃棄する。【００４９】
また、体液中の尿毒物質などをシリカナノカプセルで捕捉して、透析により体内から除去することも可能である。【００５０】
次に、本発明のシリカナノカプセルの製造方法について説明する。【００５１】
本発明のシリカナノカプセルは、たとえば、以下の方法で製造することができる：
（１）ナノサイズの金属微粒子を含む金属コロイド溶液にシランカップリング剤を添加して混合物を得、
（２）上記の工程（１）で得た混合物に、光分解性化合物とケイ酸塩水溶液との混合物を添加して反応させることによって、該金属微粒子をシリカ殻で被覆し、それによりコア／シェル構造を有する粒子を得、
（３）金属腐食性物質を添加することによって金属核を溶解除去することにより、中空のシリカナノカプセルを得る。【００５２】
上記の方法において、シランカップリング剤は、該金属微粒子の上にシリカ殻を形成させるために用いる。【００５３】
また、上記の方法において、シリカとは反応しない光分解性化合物を用いる場合には、以下のようにする。光分解性化合物とシランカップリング剤とを反応させて得た錯体を金属コロイド溶液と混合し、さらにケイ酸塩水溶液を混合して、該金属微粒子をシリカ殻で被覆し、それによりコア／シェル構造を有する粒子を得、金属腐食性物質を添加することによって金属核を溶解除去することにより、中空のシリカナノカプセルを得ることができる。【００５４】
上記の金属微粒子として用いる金属としては、粒子として調製できる金属であれば特に制限はなく、金、銀、銅及び白金などを使用することができる。コア／シェル型粒子の製造の容易性及び得られる粒子の安定性の観点から金（Ａｕ）が特に好ましい。金属コロイド粒子の直径は、一般に３〜１，０００nmであり、１５〜１００nmであることが好ましく、４０〜５０nmであることがより好ましい。【００５５】
上記の金属腐食性物質としては、シリカ殻を腐食することなく透過し、金属核のみを溶解することができるものであれば特に制限はない。金属腐食性物質の例としては、シアン化ナトリウム水溶液、塩酸、硝酸などが挙げられる。これらの内、水溶液を酸性にしないシアン化ナトリウムを使用することが特に好ましい。金属腐食性物質の量に関しては、金属核を溶解できれば特に限定はないが、一般に金原子のモル濃度１に対して２〜１００であり、２〜１０であることが好ましく、２〜４であることがより好ましい。【００５６】
本発明の方法において、シリカナノカプセルのシリカ殻の厚みは、ケイ酸塩の量、したがってそれに含まれるシリカの量を適宜選択することにより調節する。シリカの量は、用いる金属コロイド粒子の大きさも考慮に入れ適切な量を決定する。例えば、金属コロイド粒子が４０nmの場合には、シリカの量は、一般に０．１〜１mMであり、０．２〜０．５mMであることが好ましく、０．２〜０．３mMであることがより好ましい。【００５７】
本発明の方法において使用する光分解性化合物の量は、シリカに対して５〜５０モル％であることが好ましく、２０〜５０モル％であることがより好ましく、４０〜５０モル％であることが特に好ましい。【００５８】
また、本発明のシリカナノカプセルは、金属核を溶解して得られる中空カプセルを薬物の担体や有害物質捕捉材として使用することができるが、金属核を溶解せずに残しておくことで、シリカナノカプセル保存時などにおける意図しない収縮や、シリカナノカプセル搬送時の破損などを防止することができる。この場合、シリカナノカプセルを使用してドラッグデリバリーシステムを調製する直前に、金属核を溶解し、中空のシリカナノカプセルとした後に、薬剤を充填し、上記のドラッグデリバリーシステムに使用することができる。【００５９】
上記工程（１）及び（２）における反応条件としては、反応温度が２０〜３０℃（室温）であり、圧力は常圧であることが好ましい。【００６０】
また、上記工程（２）においては、光分解性化合物とケイ酸塩水溶液との混合物を金属コロイド溶液に添加した後、直ちに水酸化ナトリウムなどの塩基性物質を添加して、反応系のpHを８．５〜９にすることが好ましい。
【実施例】
【００６１】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、これは本発明の範囲を限定するものではない。【００６２】
尚、実施例において使用した原料は以下の通りである。【００６３】
（アミノ基含有シラン）
３−アミノプロピルトリメトキシシラン（APS）（米国Alfa Aesar社製）
（ケイ酸塩）
ケイ酸ナトリウム水溶液（米国Aldrich社製、Na2O(SiO2)3~5、SiO2含量：27重量％）
（非反応性孔形成剤）
フルオロセインイソチオシアネート（FITC）（日本国和光純薬工業株式会社製）
（光分解性化合物）
アスコルビン酸（ビタミンＣ）（Vc）（日本国和光純薬工業株式会社製）
ポリビニルアルコール（PVA）（日本国和光純薬工業株式会社製）
5(6)−カルボキシフルオレセイン−N−ヒドロキシスクシンイミドエステル（FLUOS）（FW 473.4、米国Roche Applied Science社製）
2,5−ジヒドロキシ-p-ベンゾキノン(DHBQ)（日本国和光純薬工業社製）
（金属核形成用金属粒子）
金ナノ粒子ゾル（粒子径：４０nm）（日本国田中金属株式会社製）
【００６４】
実施例において、上記の薬品は、全て購入したものをそのまま、更なる精製をすることなく使用した。また、全ての実施例において、日本国ミリポア社製Milli Q水を使用した。【００６５】
（実施例１）
以下の操作は、特に断りの無い限り、室温及び常圧下で行った。【００６６】
FLUOSのエタノール溶液１０ｍｌ（濃度：０．４２ｍM）をAPS水溶液０．７６μｌ（濃度：５．５６ｍM）と混合し（FLUOSとAPSのモル比は１：１）、１時間攪拌することによりFLUOSとAPSとを反応させ、図１(A)に示すようなFLUOS-APS錯体の溶液を得た。
金コロイドゾル（粒子径：４０nm）５ｍｌに上で得たFLUOS-APS錯体溶液４．１μｌを加え、２０分攪拌した。その後、更にAPSを１．１μｌ加え、１５分攪拌した。得られた混合物におけるFLUOS-APS錯体の量及びAPSの量は、それぞれ全Ａｕ粒子の表面の５０％を被覆する量に相当する。上記の混合物に、ケイ酸ナトリウム水溶液（濃度：０．３２重量％）２４μｌを加え、その後直ちに、得られた混合物のpＨを０．１Ｍ水酸化ナトリウムを使用して約９に調節した。混合物を５〜７日間熟成させることにより、Ａｕ核上にメソ多孔性シリカ殻が形成されてなるコア／シェル型ナノ粒子（以後、「Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子」と称す）を得た。得られたＡｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子を含む混合物に、シアン化ナトリウム水溶液（濃度：０．１Ｍ）を加えて、１日磁気攪拌することによって、金を溶解除去した（詳しくは後述する）。得られた混合物を、米国Millipore社製Amicon（商標）YM100限外濾過膜にて３回濾過に付し、メソ多孔性シリカナノカプセルを回収した。【００６７】
上記のＡｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子及びメソ多孔性シリカナノカプセルに対して、以下の測定及び評価を行った。
（ナノ粒子又はナノカプセルのサイズ、及びナノカプセルのシリカ殻の厚みの測定）【００６８】
透過型電子顕微鏡を用いて測定した。具体的には、日本国日本電子株式会社製透過型電子顕微鏡「JEM-1200EX II」を使用して、加速電圧８０kＶにてナノ粒子又はナノカプセルを観察して、サイズ及びシリカ殻の厚みを測定した。シリカ殻の厚みは、米国国立衛生研究所（NIH）製のソフトウェアであるImageJによる分析によって決定した。Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子のTEM写真を図３(A)に示し、メソ多孔性シリカナノカプセルのTEM写真を図５(A)に示す。また、シリカ殻の厚み測定結果を表１に示す。
（Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子に対する光照射及び金属核の溶解プロファイル）【００６９】
上記のＡｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子からの金属核の溶解は、以下のように行った。上記のＡｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子に高圧水銀ランプ（５００Ｗ）で、５分又は１時間光照射した。その後、光照射したサンプルから１ｍｌ採取し、光路長１ｃｍのキュベットに導入し、シアン化ナトリウム水溶液１０μｌ（濃度：０．１Ｍ）を加えた。紫外可視吸収スペクトルを日本国島津製作所製紫外可視分光光度計ＵＶ−１７００を使用して記録することにより、Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子におけるＡｕ核溶解プロファイルを特定した。また、光照射しなかったサンプルについても同様の操作を行い、溶解プロファイルを特定した。また、比較対照として、上記の粒子径４０nmの金コロイド粒子単独に関しても、溶解プロファイルを特定した。Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子と金コロイド粒子単独の溶解プロファイル比較結果を、図４に示す。また、Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子に対して光照射した場合と光照射しなかった場合の金属核の溶解プロファイル比較結果を図８(A)に示す。更に、蛍光スペクトルを、日本国島津製作所製分光蛍光光度計「RF-5300PC」を用いて測定した。結果を、図６に示す。
（実施例２）【００７０】
FLUOS-APS錯体の量を、Ａｕ粒子の表面積の２５％を被覆する量に変更したこと、及び、FLUOS-APS錯体溶液と共にFITCを金コロイドゾルに、Ａｕ粒子の表面積の２５％を被覆する量添加したこと以外は、実施例１と同様の方法によりシリカナノカプセルを得た。Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子及びメソ多孔性シリカナノカプセルについて、実施例１と同様の方法で得られたTEM写真をそれぞれ図３(B)と図５(B）に示す。
（実施例３）【００７１】
FLUOS-APS錯体溶液を金コロイドゾルに添加しなかったこと、APSの量をＡｕ微粒子の表面積の１００％を被覆する量に変更したこと、及び、ケイ酸ナトリウム水溶液においてさらにVcを、ケイ酸ナトリウム中のシリカに対して３０モル％の量で添加した混合物を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法によりシリカナノカプセルを得た。Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子について、実施例１と同様の方法で得られたTEM写真を図３(C)に示す。このTEM写真を用いて、実施例１と同様の方法で、シリカ殻の厚みを測定した。結果を表１に示す。【００７２】
また、実施例１と同様の方法で、Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子に対して光照射した場合と光照射しなかった場合の金属核の溶解プロファイルを比較した。結果を図８(B)に示す。
（実施例４）【００７３】
FLUOS-APS錯体溶液を金コロイドゾルに添加しなかったこと、APSの量をＡｕ微粒子の表面積の１００％を被覆する量に変更したこと、及び、ケイ酸ナトリウム水溶液においてさらにDHBQを、ケイ酸ナトリウム中のシリカに対して３０モル％の量で添加した混合物を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法によりシリカナノカプセルを得た。Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子について、実施例１と同様の方法で得られたTEM写真を図３(D)に示す。このTEM写真を用いて、実施例１と同様の方法で、シリカ殻の厚みを測定した。結果を表１に示す。【００７４】
また、実施例１と同様の方法で、Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子に対して光照射した場合と光照射しなかった場合の金属核の溶解プロファイルを比較した。結果を図８(C)に示す。
（実施例５）【００７５】
FLUOS-APS錯体溶液を金コロイドゾルに添加しなかったこと、APSの量をＡｕ微粒子の表面積の１００％を被覆する量に変更したこと、及び、ケイ酸ナトリウム水溶液においてさらにPVAを、ケイ酸ナトリウム中のシリカに対して５モル％の量で添加した混合物を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法によりシリカナノカプセルを得た。Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子について、実施例１と同様の方法でTEM写真を得た（図示しない）。このTEM写真を用いて、実施例１と同様の方法で、シリカ殻の厚みを測定した。結果を表１に示す。また、Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子の粒子径分布を動的光散乱法にて評価し、その結果に基づいてシリカ殻の平均厚みを求めたが、TEM写真を用いて得た結果と同一の結果が得られた。【００７６】
また、実施例１と同様の方法で、Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子に対して光照射した場合と光照射しなかった場合の金属核の溶解プロファイルを比較した。結果を図８(D)に示す。【００７７】
実施例１〜５の結果に基づいて、以下の考察を行った。【００７８】
図３に示すTEM写真から、実施例１において、比較的均一なシリカ薄層がＡｕ粒子表面上に均一に形成されてなるＡｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子（Ａｕ核を有するシリカナノカプセル）が、溶液中に安定して分散していることが分かる。上記のように、このTEM写真から、シリカ殻の平均厚みを、上記したイメージ処理ソフトであるImageJを用いて測定した。その結果、図３（A）（実施例１）におけるシリカ殻の平均厚みが３．１nm（表１参照）であり、図３（B）（実施例２）におけるシリカ殻の平均厚みが２．２nmであり、図３（C）（実施例３）におけるシリカ殻の平均厚みが２．４nm（表１参照）であり、図３（D）（実施例４）におけるシリカ殻の平均厚みが実施例中で最大の５．５nm（表１参照）であった。【００７９】
また、上記のように、実施例５で得られたＡｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子（１００％APS  ＋  ５％PVA）については、TEM写真からシリカ殻の平均厚みを求めただけでなく、動的光散乱法にて粒子径分布を得、その結果に基づいてシリカ殻の平均厚みを求めた。どちらの場合も、平均厚みは１．９nm（表１参照）であった。【００８０】
また、図３（B）から分かるように、FITCは、Ａｕ粒子表面に結合しているが、シリカともAPSとも反応しないので、シリカ殻には結合していない。したがって、シアン化ナトリウムによるＡｕ核溶解後、FITCはシリカ殻から分離され放出される。本発明者らの以前の研究により、FITCは、Ａｕ粒子表面の一部を占めることにより、シリカ殻の孔の形成に寄与することが分かっている。【００８１】
実施例２（２５％FLUOS-APS + ２５％FITC + ５０％APS；  シリカ殻厚み：２．２nm）、実施例３（１００％APS   ＋ ３０％Vc；  シリカ殻厚み：２．４nm）、及び実施例５（１００％APS  ＋  ５％PVA；シリカ殻厚み：１．９nm）については、Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子の大部分において、Ａｕ核のＡｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子に対する体積比は、７０％以上であった。これは、シアン化ナトリウムによるＡｕ核溶解後の中空シリカナノカプセルの全体積に対する内容積の割合が７０％以上であったことを示す。このように、中空部の体積が大きいことにより、より多くの薬剤を中空シリカナノカプセルに充填することができる。【００８２】
上記のように、図４は、実施例１で得られたＡｕ核を有する本発明のシリカナノカプセルにおけるＡｕ核溶解プロファイルと比較対照としてのＡｕ粒子単独の溶解プロファイルの比較図である。Ａｕ粒子単体の吸収ピーク値は急速に減少するが、一方で、Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子の吸収ピーク値は緩やかに減少していった。このことは、特にシアン化ナトリウム添加後２０分までが顕著であった。このＡｕ粒子単体の場合とＡｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子の場合のＡｕ溶解速度の違いの理由は、Ａｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子がシリカ殻を有しているために、Ａｕ溶解速度が低くなっているためであることは明らかである。【００８３】
また、図８（A）から、実施例１で得られたＡｕ／メソ多孔性シリカナノ粒子におけるＡｕ核の溶解速度は、１時間光照射した場合の方が、光照射しなかった場合に比べて遅いことが分かり、このことは、特に溶解開始から１時間以内が顕著であった。【００８４】
上記のように、図５（A）は、実施例１で得られた中空のシリカナノカプセルのTEM写真であり、図５（B）は、実施例２で得られた中空のシリカナノカプセルのTEM写真である。FITCは、Ａｕ核溶解によりナノカプセルから放出されるため、シリカ殻に孔を形成するために利用された。上記のように、FITCは、シリカともAPSとも反応しないので、シリカ殻には結合していない。実施例１で得られたシリカカプセル（５０％FLUOS-APS + ５０％APS）[図５（A）]の直径は、約４５nmであったが、実施例２で得られたシリカナノカプセル（２５％FLUOS-APS + ５０％APS）（上記のように、FITCは除去されている）[図５（B）]の直径は２５nmであった。これは、実施例２で得られたシリカナノカプセルは、FITCの使用により、TEM観察時の高密度電子流により収縮し、実施例１で得られたシリカカプセルより直径が小さくなったことを示す。TEM観察時の高密度電子流による粒子の収縮に関しては、例えば非特許文献２６などが参照できる。【００８５】
シリカ殻における光分解性化合物のシリカへの結合を確認するために、実施例１で得られたシリカナノカプセルを３回水洗した後、蛍光分光測定に付した。結果を図６に示す。図６から明らかなように、FLUOSに特徴的な励起ピークと放射ピークが観察され、これにより、FLUOS分子がシリカ殻に含まれるシリカに堅固に結合し、３回の水洗後も未だシリカ殻中に存在することが確認された。【００８６】
更に、Vc分子の高圧水銀灯（500W）に対する感受性を確認し、その際の吸収スペクトルを測定するために、遊離Vc溶液（濃度：０．１ｍＭ）を使用して分析を行った。結果を図７に示す。図７から明らかなように、Vc（ビタミンＣ）は、高い感光性を有することが確認され、Vcに特徴的な吸収ピークが、２６０nm付近に観察された。５分間のように短時間の光照射でも、ほぼ全てのVc分子が非常に速やかに酸化分解されていた。【００８７】
上記のように、図８(A)、(B)、(C)及び(D)は、それぞれ、実施例１、３、４及び５で得られたシリカナノカプセルについて、光照射した場合と光照射しなかった場合の、Ａｕ核溶解プロファイルを比較したものである。図８から明らかなように、実施例１、３、４及び５で得られたシリカナノカプセル全てに共通する現象として、光照射した場合の方がＡｕ核溶解速度が遅いことが確認された。Ａｕ核溶解プロファイル曲線は、時間軸に沿って以下の３つの段階に分けることができる：低速溶解段階、高速溶解段階、及び完全溶解段階。高速溶解段階における、溶解プロファイル曲線の傾き（直線と看做してその傾きの絶対値をとる）を表１に纏めた。光照射しなかった場合の傾きは、光照射した場合の傾きに比べて大きかった。【００８８】
【表１】
2009057787.tif 000003
（実施例６）【００８９】
シリカに対するDHBQのモル比が0.22となるように、0.27wt%のケイ酸ナトリウム水溶液と0.1M DHBQを混合し、ケイ酸ナトリウム−DHBQ混合溶液を得た。市販の0.007wt%の金微粒子(40.9nm)10mlに、APSを8.4μｌ加えた後、上記のケイ酸ナトリウム−DHBQ混合溶液の0.132mlを添加し、５日間室温で撹拌した。その後、蒸留水で限外濾過洗浄し、0.5Mのシアン化ナトリウムを加えて金微粒子を溶解することにより、シリカナノカプセルが水に分散した分散液（カプセル濃度：０．１７nM）を得た。得られた水分散液にクマリン水溶液１００μｌ（クマリン濃度：１０mM）を混合し、１時間攪拌した。得られた混合物から２つのサンプル（第１サンプルと第２サンプル）を得た。【００９０】
第１サンプルについては高圧水銀ランプ（５００Ｗ）で１０分間の光照射を行った後、限外濾過法(YM-30)を用いてエタノールによる４回の洗浄を行い、さらに、蒸留水による限外濾過洗浄を４回行い、１．５ｍｌを採取した。この採取物を２つに分け、一方は、０．３Mの水酸化ナトリウム水溶液５０μｌを添加し、１ｍｌを採取して、蛍光・励起スペクトルを測定した。もう一方については、０．３Mの水酸化ナトリウム水溶液５０μｌを添加し、さらに１．４ｍｌの蒸留水を添加した上で、採取し、吸収スペクトルを測定した。【００９１】
第２サンプルについては、光照射を行わないこと以外は第１サンプルの場合と同様の操作を行い、蛍光・励起スペクトル及び吸収スペクトルを測定した。【００９２】
図９（A）に、第１サンプル（光照射した）の場合及び第２サンプル（光照射しなかった）の場合についての蛍光・励起スペクトルを示す。また、図９（B）に、第１サンプル（光照射した）の場合及び第２サンプル（光照射しなかった）の場合についての吸収スペクトルを示す。図９（A）及び（B）から分かるように、光照射した場合は光照射しなかった場合に比べ、蛍光強度も吸収値も大きかった。
（実施例７）【００９３】
シリカに対するDHBQのモル比が0.22となるように、0.27wt%のケイ酸ナトリウム水溶液と0.1M DHBQを混合し、ケイ酸ナトリウム−DHBQ混合溶液を得た。市販の0.007wt%の金微粒子(40.9nm)10mlに、APSを8.4μｌ加えた後、上記のケイ酸ナトリウム−DHBQ混合溶液の0.132mlを添加し、５日間室温で撹拌した。その後、蒸留水で限外濾過洗浄し、0.5Mのシアン化ナトリウムを加えて金微粒子を溶解した後、再び、蒸留水で限外濾過洗浄を行い、１mlまで濃縮する（即ち、１０倍濃縮する）ことにより、シリカナノカプセルが水に分散した分散液を得た（以下、「第１分散液」と称する）。シリカナノカプセルのシリカ殻の厚みは２nmであった。【００９４】
また、シリカに対するDHBQのモル比が0.44となるように、0.27wt%ケイ酸ナトリウム水溶液と0.1M DHBQを混合したこと、及び、ケイ酸ナトリウム−DHBQ混合溶液の量を0.154mlとしたこと以外は上記の第１分散液を得る場合と同様の操作を行うことにより、シリカナノカプセルが水に分散した分散液を得た（以下、「第２分散液」と称する）。シリカナノカプセルのシリカ殻の厚みは２nmであった。【００９５】
また、シリカに対するDHBQのモル比が0.89となるように、0.27wt%ケイ酸ナトリウム水溶液と0.1M DHBQを混合したこと、及び、ケイ酸ナトリウム−DHBQ混合溶液の量を0.198mlとしたこと以外は上記の第１分散液を得る場合と同様の操作を行うことにより、シリカナノカプセルが水に分散した分散液を得た（以下、「第３分散液」と称する）。シリカナノカプセルのシリカ殻の厚みは２nmであった。【００９６】
また、シリカに対するDHBQのモル比が1.78となるように、0.27wt%ケイ酸ナトリウム水溶液と0.1M DHBQを混合したこと、及び、ケイ酸ナトリウム−DHBQ混合溶液の量を0.286mlとしたこと以外は上記の第１分散液を得る場合と同様の操作を行うことにより、シリカナノカプセルが水に分散した分散液を得た（以下、「第４分散液」と称する）。シリカナノカプセルのシリカ殻の厚みは２nmであった。【００９７】
また、シリカに対するDHBQのモル比が3.56となるように、0.27wt%ケイ酸ナトリウム水溶液と0.1M DHBQを混合したこと、及び、ケイ酸ナトリウム−DHBQ混合溶液の量を0.462mlとしたこと以外は上記の第１分散液を得る場合と同様の操作を行うことにより、シリカナノカプセルが水に分散した分散液を得た（以下、「第５分散液」と称する）。シリカナノカプセルのシリカ殻の厚みは２nmであった。【００９８】
n-ブタノールに1,3,3-トリメチルインドリノ-6'-ニトロベンゾピリロスピロピラン（1,3,3-Trimethylindolino-6'-nitrobenzopyrylospiropiran）（以下、単に「スピロピラン」と称し、図１０の中にその構造式を示す）を0.1M溶解した後、これから0.1mlを上記の５種類のシリカナノカプセル水分散液（第１〜５分散液）のそれぞれの0.5ml（上記の５種類のシリカナノカプセル水分散液のそれぞれから半分採ったもの）に加えた。加熱撹拌して一部均一とした後、光照射（500W超高圧水銀ランプ）を10分間行った。これらの操作により、スピロピランがシリカナノカプセル内に入り、カプセルが光収縮することによりカプセル内に閉じ込められたと考えられる。なお、スピロピランは疎水性の光クロミック化合物であり、光照射に耐える物質である。【００９９】
その後、限外濾過法(YM-30)を用いてスピロピランが溶解するエタノールによって４回洗浄して、スピロピランを封入したシリカナノカプセルの水分散液を、約1.6ml採取した。ここから0.9ml採取し、光路長1cmのセルで吸収スペクトルを測定した（図１０参照；図１０の中に示した番号１〜５は、それぞれ、第１〜５分散液から採ったサンプルについての吸収スペクトルを示す）。その結果、吸収値は、５種類のサンプルすべてについて0.016以下であったため、Igor Proソフトウエアにてガウス近似を行いそれぞれの吸収値を決定した。また、濃度を求めるために3.4μMのスピロピランを用いて吸収スペクトルを測定し（図示しない）、その吸収値をガウス近似により求めた。表２に結果を示す（２回求めた吸収値のうちの高い方を示した）。【０１００】
また、比較のために、シリカカプセルの代わりに蒸留水を用い、撹拌後、限外濾過を４回行った濾液の吸収を測定した。結果を表２に示す。【０１０１】
上記の結果に基づいて、考察を行った。シリカナノカプセルの個数は、コアである金微粒子の個数に等しい。0.007wt%のAuは、0.35mMであり、１個の40.9nmの金微粒子は、2.1x106個の金原子で構成されている。従って、シリカナノカプセルの粒子濃度は、0.35mM/(2.1x106)=1.7x10-10Mとなる。上記のように、これを10倍濃縮した後、半分取り出し、スピロピランの封入を行った。スピロピランがシリカナノカプセルに取り込まれたかどうかの判断は、スピロピランが溶解するエタノールによる洗浄によってスピロピランの吸収が残るかどうかに基づいて決定される。表２から分かるように、カプセルなしの場合でもスピロピランは0.53μMは残り、吸収値は０．００５であるが、上記の５種類のサンプルのいずれの場合も吸収値は０．００５を上回ったことから、カプセルの効果であると考えられる。また、表２から分かるように、DHBQの割合とスピロピランの取り込み量との関係は、DHBQの割合が多くなるほど、取り込み量は増えているという関係である。【０１０２】
実施例７においては、シリカカプセル濃度が低いので、取り込み量がμMオーダーと低く、吸収の限界レベルでの判断となっている。しかしながら、今回の５種類のサンプルを用いた結果は、シリカカプセルの疎水性物質／有機溶媒の閉じ込めに使用できることを示すものである。具体的には、今回の100倍以上に濃縮すれば、実用に適したものが得られる。【０１０３】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明のシリカナノカプセルは、優れた生体適合性を有し且つ薬剤放出挙動を様々な状況下において自在に制御することができるドラッグデリバリーシステム用担体として有効に用いることが可能であるのみならず、河川水や体液などを汚染している重金属イオンや放射性同位体などの有害物質を該カプセル内部に閉じ込めることによって河川水や体液を無害化するために有効に用いることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図３】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年6月8日(2009.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ及びそれに結合した少なくとも１種の光分解性化合物を含んでなる多孔性シリカ殻を有するシリカナノカプセルであって、光分解性化合物が、シリカと共に該多孔性シリカ殻の多孔性構造を形成していることを特徴とする、シリカナノカプセル。
【請求項２】
直径が３〜１，０００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のシリカナノカプセル。
【請求項３】
該シリカ殼の厚みが０．５〜１，０００ｎｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリカナノカプセル。
【請求項４】
該少なくとも１種の光分解性化合物が、−Ｎ＝Ｎ−基、ＣＮ＝Ｎ−基、−ＣＨ＝ＣＨ−基、−Ｃ≡Ｃ−基、−Ｓ−基、−ＮＨ−ＮＨ−基、−Ｏ−基、−ＮＨ−基、及び＝Ｃ＝Ｏ基よりなる群から選ばれる少なくとも１種の光分解性基を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシリカナノカプセル。
【請求項５】
該少なくとも１種の光分解性化合物が、アスコルビン酸（Ｖｃ）、５（６）−カルボキシフルオレセイン−Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル（ＦＬＵＯＳ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、２，５−ジヒドロキシ−ｐ−ベンゾキノン（ＤＨＢＱ）、クロラニル酸、及びブロマニル酸よりなる群から選ばれることを特徴とする請求項４に記載のシリカナノカプセル。
【請求項６】
該少なくとも１種の光分解性化合物の量が、該シリカ殻に含まれるシリカに対して５〜５０モル％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のシリカナノカプセル。
【請求項７】
少なくとも１種の薬剤が封入されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のシリカナノカプセル。
【請求項８】
該シリカ殻中に金属核を更に含有し、それによりコア／シェル構造を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のシリカナノカプセル。
【請求項９】
該金属核がＡｕを含むことを特徴とする請求項８に記載のシリカナノカプセル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
［図８］（Ａ）実施例１で得られたＡｕ核を有するシリカナノカプセルを、１時間光照射した場合のＡｕ溶解プロファイルと光照射しなかった場合のＡｕ溶解プロファイルの比較図であり、（Ｂ）実施例３で得られたＡｕ核を有するシリカナノカプセルを、５分間光照射した場合のＡｕ溶解プロファイルと光照射しなかった場合のＡｕ溶解プロファイルの比較図であり、（Ｃ）実施例４で得られたＡｕ核を有するシリカナノカプセルを、５分間光照射した場合のＡｕ溶解プロファイルと光照射しなかった場合のＡｕ溶解プロファイルの比較図であり、（Ｄ）実施例５で得られたＡｕ核を有するシリカナノカプセルを、５分間光照射した場合のＡｕ溶解プロファイルと光照射しなかった場合のＡｕ溶解プロファイルの比較図である。
［図９］（Ａ）実施例６で製造したシリカナノカプセルの、光照射した場合と光照射しなかった場合とにおける、蛍光・励起スペクトルの比較図であり、（Ｂ）実施例６で製造したシリカナノカプセルの、光照射した場合と光照射しなかった場合とにおける、吸収スペクトルの比較図である。
［図１０］実施例７で製造した５種類のシリカナノカプセルのそれぞれに封入されたスピロピランの吸収スペクトルである。
発明を実施するための最良の形態
［００１５］
本発明によれば、シリカ及びそれに結合した少なくとも１種の光分解性化合物を含んでなる多孔性シリカ殻を有するシリカナノカプセルであって、光分解性化合物が、シリカと共に多孔性シリカ殻の多孔性構造を形成していることを特徴とする、シリカナノカプセルが提供される。
［００１６］
次に、本発明の理解を容易にするために、本発明の基本的特徴及び好ましい諸態様を列挙する。
［００１７］
１．シリカ及びそれに結合した少なくとも１種の光分解性化合物を含んでなる多孔性シリカ殻を有するシリカナノカプセルであって、光分解性化合物が、シリカと共に該多孔性シリカ殻の多孔性構造を形成していることを特徴とする、シリカナノカプセル。
［００１８］
２．直径が３〜１，０００ｎｍであることを特徴とする前項１に記載のシリカナノカプセル。
［００１９］
３．該シリカ殻の厚みが０．５〜１，０００ｎｍであることを特徴とする前項１又は２に記載のシリカナノカプセル。
［００２０］
４．該少なくとも１種の光分解性化合物が、−Ｎ＝Ｎ−基、ＣＮ＝Ｎ−基、−ＣＨ＝ＣＨ−基、−Ｃ≡Ｃ−基、−Ｓ−基、−ＮＨ−ＮＨ−基、−Ｏ−基、−ＮＨ−基、及び＝Ｃ＝Ｏ基よりなる群から選ばれる少なくとも１種の光分解性基を有することを特徴とする前項１〜３
【国際調査報告】
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