(57)【要約】本発明の酸化鉄ナノ粒子は、Ｆｅ３＋前駆体とＭ＋またはＭ２＋前駆体（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ）が酸素がある雰囲気で高温熱分解されて合成され、γＦｅ２Ｏ３のＦｅ３＋空孔（vacancy site）にアルカリ金属（alkali metal ion）またはアルカリ土類金属（alkali earth metal ion）がドーピングされているものであって、生体適合的な低交流磁場でも爆発的な熱を発生するようになる。生体外（in vitro）と生体内（in vivo）実験で全て本発明の酸化鉄ナノ粒子を用いて低周波温熱治療（Hyperthermia）をすることによって、癌細胞を死滅させることができることを証明した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
γＦｅ２Ｏ３にアルカリ金属（alkali metal）またはアルカリ土類金属（alkali earth metal）がドーピングされている、酸化鉄ナノ粒子。
【請求項２】
前記γＦｅ２Ｏ３のＦｅ３＋空孔（vacancy site）にアルカリ金属またはアルカリ土類金属がドーピングされている、請求項１に記載の酸化鉄ナノ粒子。
【請求項３】
前記アルカリ金属は、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、またはカリウム（Ｋ）である、請求項１に記載の酸化鉄ナノ粒子。
【請求項４】
前記アルカリ土類金属は、マグネシウム（Ｍｇ）またはカルシウム（Ｃａ）である、請求項１に記載の酸化鉄ナノ粒子。
【請求項５】
前記ドーピングされた金属は、
Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、またはＣａ２＋からなる群から少なくとも１つ以上が選択された、請求項１に記載の酸化鉄ナノ粒子。
【請求項６】
前記酸化鉄ナノ粒子は、
ｆａｐｐｌ・Ｈａｐｐｌが３．０×１０９Ａｍ−１ｓ−１以下の生体適合的な交流磁場でも多量の熱を放出する、請求項１に記載の酸化鉄ナノ粒子。
【請求項７】
前記酸化鉄ナノ粒子は、
ｆａｐｐｌ・Ｈａｐｐｌが１．８×１０９Ａｍ−１ｓ−１（ｆａｐｐｌ＜１２０ＫＨＺ、Ｈａｐｐｌ＜１５．１２ＫＡ／ｍ）以下の生体適合的な交流磁場でも多量の熱を放出する、請求項１に記載の酸化鉄ナノ粒子。
【請求項８】
ｆａｐｐｌ・Ｈａｐｐｌが１．８×１０９Ａｍ−１ｓ−１（ｆａｐｐｌ＜１２０ＫＨＺ、Ｈａｐｐｌ＜１５．１２ＫＡ／ｍ）以下の交流磁場でＩＬＰ（Intrinsic Loss Power）が１３．５〜１４．５ｎＨｍ２／Ｋｇである、請求項１に記載の酸化鉄ナノ粒子。
【請求項９】
前記酸化鉄ナノ粒子は、
Ｍｘ−γＦｅ２Ｏ３（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ）であり、前記Ｘは０．００≦Ｘ≦０．３０である、請求項１に記載の酸化鉄ナノ粒子。
【請求項１０】
生体適合的な低交流磁場でも発熱可能な酸化鉄ナノ粒子の製造方法であって、
酸素がある雰囲気でＦｅ３＋前駆体とＭ＋またはＭ２＋（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ）前駆体が界面活性剤及び溶媒と混合されて高温熱分解されて合成される酸化鉄ナノ粒子の製造方法。
【請求項１１】
Ｆｅ３＋前駆体及びＭ＋またはＭ２＋（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、ａｎｄ Ｃａ）前駆体は、
金属ニトレート系列の化合物、金属サルフェート系列の化合物、金属アセチルアセトネート系列の化合物、金属フルオロアセトアセテート系列の化合物、金属ハライド系列の化合物、金属パークロロレート系列の化合物、金属アルキルオキサイド系列の化合物、金属スルファメート系列の化合物、金属ステアレート系列の化合物、または有機金属化合物のうちの少なくとも１つである、請求項１０に記載の酸化鉄ナノ粒子の製造方法。
【請求項１２】
前記界面活性剤は、
オレイン酸（oleic acid）、ラウリン酸（lauric acid）、ステアリン酸（stearic acid）、ミステル酸（mysteric acid）、またはヘキサデカノイック酸（hexadecanoic acid）を含む有機酸（ＣｎＣＯＯＨ、Ｃｎ：炭化水素、７≦ｎ≦３０）のうちの少なくとも１つである、請求項１０に記載の酸化鉄ナノ粒子の製造方法。
【請求項１３】
酸化鉄ナノ粒子製造方法は、
（ａ）酸素とアルゴン混合雰囲気でＦｅ３＋前駆体、Ｍ＋、またはＭ２＋前駆体（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ）、界面活性剤、及び溶媒の混合溶液が溶媒の沸点以下に加熱され、一定時間維持されるステップ、
（ｂ）酸素とアルゴン混合雰囲気で前記混合溶液が溶媒の沸点まで再加熱され、一定時間維持されるステップ、
（ｃ）加熱原を除去し、前記混合溶液を室温まで冷ますステップ、
（ｄ）前記混合溶液に極性溶媒を添加し、遠心分離してナノ粒子粉末を沈殿分離するステップ、
を含んでなされる、請求項１０に記載の酸化鉄ナノ粒子の製造方法。
【請求項１４】
前記酸化鉄ナノ粒子の製造方法は、
Ｆｅ３＋前駆体またはＭ＋、またはＭ２＋前駆体（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ）の量を調節してドーピングレベルを調節する、請求項１０に記載の酸化鉄ナノ粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体適合的交流磁場内で巨大自己発熱をすることができる酸化鉄ナノ粒子に関するものである。本発明は、温熱治療に利用できる。
【背景技術】
【０００２】
温熱治療法（Hyperthermia treatment）とは、癌細胞の周辺の非正常的な環境によって癌細胞が正常細胞に比べて熱（heat）に非常に敏感であるという特性を用いた癌治療方式である。この治療技術は、既存の化学治療法や放射線治療法とは異なり、癌細胞の周辺温度を温熱範囲（４１〜４５℃）で維持することによって、正常細胞の有害無しで局所的に位置するか、または生体臓器の深い所に位置した非常に小さな癌細胞までも選択的に死滅させることができるという長所がある。
【０００３】
効果的な癌治療のための温熱治療法の実現のためには、生体内の自己発熱技術の開発が要求されるが、最近に磁性ナノ粒子を用いた自己発熱技術開発に対する研究が試みられている。磁性ナノ粒子による温熱癌治療では周波数及び磁場調節コイルにより自己発熱（self-heating）する磁性ナノ粒子の特性を用いて熱を誘発させて癌細胞を死滅する。
【０００４】
さらに、超常磁性を見せる磁性ナノ粒子は、生体内流入過程で粒子の固まり現象がない。磁性ナノ粒子に交流または直流磁場を印加すれば、印加された磁場により生成された熱を容易に制御可能であり、別途の手術過程無しで簡単な注射施術だけで磁性ナノ粒子の生体流入と移動が可能である。
【０００５】
その間、バルク形態を有するサイズの大きい磁性体のみで自己発熱効果を見せたが、発熱温度の継続的な増加の限界と生体内流入方法の困難性によって実際応用での限界があったが、最近、シンガポール国立大学と日本横浜国立大学の共同研究チームによりナノ粒子でも効果的に自己発熱する磁性ナノ粒子の研究結果が発表され、細胞での発熱効果も実際応用可能な程度に効果的なものとして表れて、新しい癌治療法の実現が期待できるようになった。
【０００６】
Physics Letters, Vol. 89, 252503 (2006)で発刊された“Applications of NiFe2O4 nanoparticles for a hyperthermia agent in biomedicine”論文では、磁性ナノ粒子の生体温熱療法剤としてＮｉＦｅ２Ｏ４磁性ナノ粒子の効果を開示した。
【０００７】
また、米国特許公開第２００５−００９０７３２号は、酸化鉄を用いた標的指向的高温治療を開示している。しかしながら、従来技術は大部分高周波及び高磁場（または、高交流磁場）で熱放出効果を有する酸化鉄ナノ粒子に関するものである。
【０００８】
しかしながら、高周波温熱癌治療法の場合、皮膚の周囲に赤い斑点が生じるか、または脂肪の多い部位には若干の火傷、傷、炎症、怪死などが表れることがある。何よりも高周波電場の人体有害性による副作用が避けられない。したがって、妊産婦、激しい炎症患者、心臓拍動器を植生した患者、胸水及び腹水が激しい患者らには使用が禁止されている。
【０００９】
また、癌組織に熱を加えることも長時間熱を照射しなければならないので、人体が相当に高い高周波電力の電磁波に長時間露出することによって癌組織の他に正常組織の損傷までもたらすことがある問題点がある。
【００１０】
このような問題を解決するためには、生体適合的な低交流磁場で自家発熱可能な磁性ナノ粒子の開発が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は生体適合的な低（または、安全な）交流磁場下でも十分に自己発熱可能な酸化鉄ナノ粒子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の酸化鉄ナノ粒子はγ−Ｆｅ２Ｏ３（maghemite）にアルカリ金属イオン（alkali metal ion）またはアルカリ土類金属イオン（alkali earth metal ion）がドーピングされたものであり、具体的にはγ−Ｆｅ２Ｏ３のＦｅ３＋空孔（vacancy site）にアルカリ金属（alkali metal）またはアルカリ土類金属（alkali earth metal）がドーピングされているものである。
【００１３】
好ましくは、前記アルカリ金属は、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、またはカリウム（Ｋ）であって、前記アルカリ土類金属は、マグネシウム（Ｍｇ）またはカルシウム（Ｃａ）でありうる。
【００１４】
前記ドーピングされた金属は１種以上のアルカリ金属またはアルカリ土類金属であって、好ましくはＬｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、またはＣａ２＋からなる群から少なくとも１つ以上が選択されたものでありうる。
【００１５】
前記酸化鉄ナノ粒子は、ｆａｐｐｌ・Ｈａｐｐｌが３．０×１０９Ａｍ−１ｓ−１以下の生体適合的な低交流磁場でも多量の熱を放出することができ、ｆａｐｐｌ・Ｈａｐｐｌ＜１．８×１０９Ａｍ−１ｓ−１（ｆａｐｐｌ＜１２０ＫＨＺ、Ｈａｐｐｌ＜１５．１２ＫＡ／ｍ）以下の交流磁場でＩＬＰ（Intrinsic Loss Power）が１３．５〜１４．５ｎＨｍ２／Ｋｇである。
【００１６】
前記酸化鉄ナノ粒子は、好ましくはＭｘ−γＦｅ２Ｏ３（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ）であり、前記Ｘは０．００＜Ｘ≦０．３０であり、好ましくは０．１０≦Ｘ≦０．２５であり、最も好ましくは０．１０≦Ｘ≦０．２０である。
【００１７】
本発明の酸化鉄ナノ粒子はそのサイズが約７ｎｍ〜１３ｎｍであるが、これに制限されるものではない。
【００１８】
本発明の酸化鉄ナノ粒子製造方法は、生体適合的な低交流磁場でも発熱可能なナノ粒子の製造方法であって、酸素がある雰囲気でＦｅ３＋前駆体とＭ＋またはＭ２＋（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、ａｎｄ Ｃａ）前駆体が界面活性剤及び溶媒と混合されて高温熱分解（high temperature thermal decomposition、ＨＴＴＤ）されて合成されるものである。
【００１９】
Ｆｅ３＋前駆体及びＭ＋またはＭ２＋（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、ａｎｄ Ｃａ）前駆体は金属ニトレート系列の化合物、金属サルフェート系列の化合物、金属アセチルアセトネート系列の化合物、金属フルオロアセトアセテート系列の化合物、金属ハライド系列の化合物、金属パークロロレート系列の化合物、金属アルキルオキサイド系列の化合物、金属スルファメート系列の化合物、金属ステアレート系列の化合物、または有機金属系列の化合物のうちの少なくとも１つが利用できるが、これに制限されるものではない。例えば、Ｍｇｘ−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子の場合、マグネシウムアセテートテトラハイドレート（Mg acetate tetrahydrate）とアイアンアセチルラセトネート（Fe acetylacetonate）が使われた。
【００２０】
前記反応溶媒には、ベンゼン系溶媒、炭化水素溶媒、エーテル系溶媒、ポリマー溶媒、イオン性液体溶媒、ハロゲン炭化水素、アルコール類、スルホキシド系溶媒、水などが用いられることができ、好ましくは、ベンゼン、トルエン、ハロベンゼン、オクタン、ノナン、デカン、ベンジルエーテル、フェニルエーテル、炭化水素エーテル、ポリマー溶媒、ＤＥＧ（Diethylene glycol）、水、イオン性液体溶媒のうちの少なくとも１つが利用できるが、これに制限されるものではない。例えば、Ｍｇｘ−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子の場合、ベンジルエーテル（benzyle ether）が使われた。
【００２１】
本発明の製造方法で、ナノ粒子を安定化させるために界面活性剤が用いられるが、 そのような界面活性剤にはオレイン酸（oleic acid）、ラウリン酸（lauric acid）、ステアリン酸（stearic acid）、ミステリン酸（mysteric acid）、またはヘキサデカノイック酸（hexadecanoic acid）を含んだ有機酸（ＣｎＣＯＯＨ、Ｃｎ：炭化水素、７≦ｎ≦３０）のうちの少なくとも１つが利用できるが、これに制限されるものではない。例えば、Ｍｇｘ−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子の場合、オレイン酸（oleic acid）を使用した。
【００２２】
本発明の酸化鉄ナノ粒子製造方法は、（ａ）酸素とアルゴン混合雰囲気でＦｅ３＋前駆体、Ｍ＋またはＭ２＋（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、ａｎｄ Ｃａ）前駆体、界面活性剤及び溶媒の混合溶液が溶媒の沸点以下に加熱され、一定時間維持されるステップ、（ｂ）酸素とアルゴン混合雰囲気で前記混合溶液が溶媒の沸点まで再加熱され、一定時間維持されるステップ、（ｃ）加熱原を除去し、前記混合溶液を室温まで冷ますステップ、（ｄ）前記混合溶液に極性溶媒を添加し、遠心分離してナノ粒子粉末を沈殿分離するステップを含んでなされる。
【００２３】
本発明の酸化鉄ナノ粒子の製造方法は、Ｆｅ３＋前駆体またはＭ＋またはＭ２＋（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、ａｎｄ Ｃａ）前駆体の量を調節してドーピングレベルを調節することができる。
【００２４】
本発明の酸化鉄ナノ粒子は、生体適合的な低交流磁場でも充分の自家温熱を遂行することができる。したがって、酸化鉄ナノ粒子は低交流磁場で温熱治療に使用できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の酸化鉄ナノ粒子は生体適合的な低磁場下でも充分の自己発熱が可能である。したがって、本発明の酸化鉄ナノ粒子は低交流磁場で温熱癌治療に活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るＭｇｘ−γＦｅ２Ｏ３（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、ａｎｄ Ｃａ）ナノ粒子の合成方法を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に従って合成されたＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子の透過電子顕微鏡写真である。
【図３】本発明の一実施形態に係るγ−Ｆｅ２Ｏ３（maghemite）及びＦｅ３Ｏ４（magnetite）磁性ナノ粒子のスピン構成を示す原子構造モデルを示した図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３（maghemite）磁性ナノ粒子の結晶構造を示した図である。拡大したイメージは酸素の面心立方格子（白色球体）を示す。Ｔｄ位置（Td site）でのＦｅ３＋（青色球体）スピンは外部磁場下でＯｈ位置（Oh site）でのＦｅ３＋スピンと反対方向に整列される。Ｍｇ２＋（赤色球体）イオンはγ−Ｆｅ２Ｏ３のＯｈ位置（Oh site）に存在するＦｅ空孔位置（Fe vacancy site）を大部分占める。
【図５】本発明の一実施形態に従ってｆａｐｐｌ＝１１０ＫＨｚ及びＨａｐｐｌ＝±１４０Ｏｅで測定されたＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３、ＭｇＦｅ２Ｏ４及びバルクＦｅ３Ｏ４の交流磁気誘導温熱特性を示すグラフである。
【図６】従来の技術により製造されたＭＦｅ２Ｏ４（Ｍ＝Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ）ナノ粒子の透過電子顕微鏡（transmission electron microscopy、ＴＥＭ）イメージ及び低交流磁場で発生した交流磁気誘導温熱特性を示すグラフである。
【図７】Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３、ＭｇＦｅ２Ｏ４、及びバルクＦｅ３Ｏ４のＸ線吸収分光器（X-ray absorption spectroscopy）測定結果を示すグラフである（左：edge structure近辺のＸ線吸収、右：延長されたfine structure Ｘ線吸収）。
【図８】Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３の組成のＥＤＳ（energy dispersive X-ray spectroscopy）結果を示す図表である。
【図９】Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３、ＭｇＦｅ２Ｏ４、及びＦｅ３Ｏ４の全般的なＨａｐｐｌ＝±１４０Ｏｅ（＝１１．１４ＫＡｍ−１）で測定されたＤＣ最小ヒステリシスループを示したものである。
【図１０】１００Ｏｅの励起磁場（excitation magnetic field）で測定されたＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子の温度に従う磁化（magnetization）を示したグラフである。
【図１１】ｆａｐｐｌ＝１１０ＫＨｚ及びＨａｐｐｌ＝±１４０Ｏｅで測定されたＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３、ＭｇＦｅ２Ｏ４、及びＦｅ３Ｏ４の交流ヒステリシスループを示す。
【図１２】本発明の一実施形態に係るＭｇｘ−γＦｅ２Ｏ３のＭｇ２＋陽イオンドーピング濃度（ｘ）によるMs、Ptotal、Prelaxation loss、及びχ"を示すグラフである。
【図１３】本発明の一実施形態に係るＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３のＭｇ２＋陽イオンドーピング濃度（ｘ）による非等方性エネルギー（anisotropy energy）及び計算されたＮｅｅｌ緩和時間（Neel relaxation time）の依存性を示すグラフである。
【図１４】水溶液層に移動した本発明の一実施形態に係るｆａｐｐｌ＝１１０ＫＨｚ及びＨａｐｐｌ＝±１４０Ｏｅで濃度３ｍｇ／ｍＬで測定したトルエン、エタノール、及びＤＩ水中に分散されたＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ流体のＡＣ磁気誘導温熱温度（AC magnetically-induced heating temperature）の上昇を示す。
【図１５】既存に知られている代表的な物質からなる超常磁性ナノ粒子と本発明の一実施形態に係るＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３超常磁性ナノ粒子との間のＩＬＰ値を比較したグラフである。
【図１６】本発明の一実施形態に係る低交流磁場でＬｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、及びＣａ２＋を各々ドーピングしたＬｉ０．１５−γＦｅ２Ｏ３、Ｎａ０．２０−γＦｅ２Ｏ３、Ｋ０．１８−γＦｅ２Ｏ３、及びＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子の交流磁気誘導温熱温度上昇を示すグラフである。
【図１７】本発明の一実施形態に係るＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３磁性ナノ粒子を用いて生体外（in vitro）温熱治療（hyperthermia）テストを進行した結果である。
【図１８】本発明の一実施形態に係るＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３磁性ナノ粒子を用いて生体外（in vitro）温熱治療（hyperthermia）テストを進行した結果である。
【図１９】本発明の一実施形態に係るＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３磁性ナノ粒子を用いて生体外（in vitro）温熱治療（hyperthermia）テストを進行した結果である。
【図２０】本発明の一実施形態に係るＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３磁性ナノ粒子を用いて生体内（in vivo）温熱治療（hyperthermia）テストを進行した結果である。
【図２１】本発明の一実施形態に係る磁性ナノ粒子をＵ８７ＭＧ細胞及びＨｅｐ３Ｂ細胞で毒性テストした結果を示したグラフである。
【図２２】Ｕ８７ＭＧ細胞株を使用して決定したＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子及び報告された超常磁性ナノ粒子の細胞生存率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。しかしながら、本発明はここで説明される実施形態に限定されず、他の形態に具体化されることもできる。むしろ、ここで紹介される実施形態は開示された内容が徹底し完全になるように、そして通常の技術者に本発明の思想が十分に伝達できるようにするために提供されるものである。
【００２８】
本発明の酸化鉄ナノ粒子はγ−Ｆｅ２Ｏ３のＦｅ３＋空孔（vacancy site）にアルカリ金属イオン（alkali metal ion）またはアルカリ土類金属イオン（alkali earth metal ion）がドーピングされているものであって、生体適合的な低交流磁場でも爆発的な熱を発生するようになる。温熱治療（hyperthermia）で一般的に生体適合的な交流磁場はｆａｐｐｌ・Ｈａｐｐｌが５．０×１０９Ａｍ−１ｓ−１以下の範囲であり、より好ましくはｆａｐｐｌ・Ｈａｐｐｌが３．０×１０９Ａｍ−１ｓ−１以下の範囲であるが、本発明の酸化鉄ナノ粒子はこのような生体適合的な低交流磁場でも爆発的な熱を発生することができる。
【００２９】
本発明で、金属イオンがドーピングされているということは、金属原子がドーピングされて周辺の原子とイオン結合しているという意味であり、したがって、本発明の説明で、‘．．．金属イオンがドーピングされる’、‘．．．金属原子がドーピングされる’、‘．．．金属がドーピングされる’ということは全て同一な概念として解釈されるべきである。
【００３０】
本発明の酸化鉄ナノ粒子は交流磁場で自己発熱をすることは勿論であり、好ましくは生体適合的な低交流磁場で利用できる。
【００３１】
以下、本発明の酸化鉄ナノ粒子の例として、Ｍｇｘ−γＦｅ２Ｏ３に対して説明する。
【００３２】
Ｍｇｘ−γＦｅ２Ｏ３はＦｅ３＋前駆体とＭｇ２＋前駆体が酸素が存在する雰囲気で高温熱分解されて合成され、Ｍｇ２＋がγ−Ｆｅ２Ｏ３のＦｅ３＋空孔（vacancy）にドーピングされた結晶構造を有するようになり、生体適合的な低交流磁場でも爆発的な熱を発生するようになる。
【００３３】
以下、Ｍｇｘ−γＦｅ２Ｏ３（ｘ＝０．１３）の合成過程を説明する（図１参考）。
【００３４】
Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３を合成するために、マグネシウムアセテートテトラハイドレート（Mg acetate tetrahydrate）０．１３ｍｍｏｌ、アイアンアセチルラセトネート（Fe acetylacetonate）２．０ｍｍｏｌ、オレイン酸（oleic acid）１．２ｍｍｏｌ、及びベンジルエーテル（benzyle ether）２０ｍＬが５０ｍＬ丸い底フラスコに混合され、磁力撹拌される。混合反応溶液は酸素とアルゴン混合雰囲気（flow rate of~100mL/min）で、３０分間２００℃に加熱され（~8℃/min、the first ramping up rate）、５０分維持される（結晶核生成ステップ）。そして、混合反応溶液は２０分間２９６℃（benzyl etherの沸点）に再加熱され（5℃/min、the second ramping rate）、６０分間維持される（成長ステップ）。
【００３５】
以後、加熱原を除去し、混合反応溶液を室温に冷ます。
【００３６】
エタノールのような極性溶媒を添加し、遠心分離して黒い色粉末が沈殿分離される。分離された生成物（ナノ粒子）はトルエンのような非極性溶媒で分散される。
【００３７】
Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３でＭｇ２＋のドーピング濃度（Ｘ）を調節するために、異なる量のＭｇ２＋／Ｆｅ３＋金属前駆体が同一な実験条件下で使われる。例えば、Ｍｇ０．１０−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子を合成するためには同一な実験条件下でＭｇアセテートテトラハイドレート（Mg acetate tetrahydrate）０．１０ｍｍｏｌ、Ｆｅアセチルアセトネート（Fe acetylacetonate）２．０ｍｍｏｌを使用する。
【００３８】
前記過程を通じて合成された７ｎｍサイズのＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子の透過電子顕微鏡イメージが図２に示されている。右側写真を見ると、結晶成長方向（４００）が観察され、その間隔（lattice distance）が２．０９Åであり、結晶成長方向（２２０）が観察され、その間隔（lattice distance）が２．９５Åであることが分かる。このような値はバルクγＦｅ２Ｏ３の基準物質の値と同一な値である。したがって、前記の方法により製造されたナノ粒子の結晶構造はγ−Ｆｅ２Ｏ３ の典型的なスピネル構造（spinel structure）を有することが分かる。
【００３９】
既存の一般的なナノ粒子合成法を適用すれば、ＭｇＦｅ２Ｏ４ナノ粒子（Ｍｇ２＋イオンがドーピングされたＦｅ３Ｏ４構造）が合成される。
【００４０】
ＭｇＦｅ２Ｏ４ナノ粒子を製造するために、ジベンジルエーテル（dibenzyl ether）に界面活性剤（オレイン酸（oleic acid）及びオレイルアミン（oleylamine））を含有する１００ｍＬ丸い底フラスコにＭｇＣｌ２１．０ｍｍｏｌ及びＦｅ（ａｃａｃ）３ ２．０ｍｍｏｌを入れる。１，２−ヘキサデンカンジオール（1,2-hexadecandiol）１０．０ｍｍｏｌが還元剤に使われる。
【００４１】
混合溶液はアルゴン雰囲気で２５分間２００℃に加熱され、６０分間維持される（結晶核生成ステップ）。
【００４２】
そして、混合溶液は３０分間２９６℃（benzyl etherの沸点）にまた加熱され、６０分間維持される。加熱原を除去した後、混合物を室温まで冷ます。
【００４３】
エタノールを添加し、遠心分離により沈殿された黒い色の粉末が得られて、得られたＭｇＦｅ２Ｏ４ナノ粒子はトルエンのような非極性溶媒で分散される。
【００４４】
ナノ粒子の合成時、サイズ調節因子（size control factors）に２つの化学試薬であるオレイン酸（oleic acid）及びオレイルアミン（oleylamine）を使用しており、オレイルアミンは還元剤に使われる。合成過程で、結晶構造はγ−Ｆｅ２Ｏ３からＦｅ３Ｏ４に変化されたことと見える。
【００４５】
オレイルアミンが酸化鉄ナノ粒子を合成することにたくさん使われる。オレイン酸の代りにオレイルアミンを有して対照群実験を遂行し、界面活性剤としての機能を調査してみた。オレイルアミンの存在下にＦｅ３＋がＦｅ２＋に還元されてＦｅ３Ｏ４格子を誘導するので、オレイルアミンに合成されたナノ粒子はＭＦｅ２Ｏ４（Ｍ＝Ｆｅ３＋、Ｃｏ２＋、Ｎｉ２＋、Ｍｇ２＋）ナノ粒子と類似の交流自己発熱現象を見せた。これは、Ｍｇ２＋イオンにドーピングされたＦｅ３Ｏ４格子が交流発熱特性に寄与しないことを確認する。
【００４６】
本発明の酸化鉄ナノ粒子であるＭｇｘ−γＦｅ２Ｏ３はγＦｅ２Ｏ３でＦｅ３＋空孔（vacancy site）にＭｇ２＋がドーピングされたものである。
【００４７】
γ−Ｆｅ２Ｏ３はＦｅ３Ｏ４とは異なり、約１２％程度の金属原子が空いている空間（vacancy site）が存在する（図３参考）。このような理由は、酸素がある雰囲気で合成する場合、Ｆｅ３Ｏ４がγ−Ｆｅ２Ｏ３に徐々に変わるようになるが、この場合、Ｆｅ３Ｏ４に存在するＦｅ２＋イオンがＦｅ３＋イオンに酸化するにつれて拡散するようになり、それによって生じた空いた空間が酸化された物質であるγ−Ｆｅ２Ｏ３に存在するためである。本発明に係る酸化鉄ナノ粒子を合成するためには酸化が必要であり、したがって、酸素がある雰囲気で合成するか、または酸化剤を用いることができる。実際の合成では反応の安定性のために酸素とアルゴン混合雰囲気でなされることが好ましい。
【００４８】
γ−Ｆｅ２Ｏ３のこのような空いている空間にアルカリ金属またはアルカリ土類金属がドーピングされる場合、磁気的性質（magnetic properties）が変わるようになるが、特に磁気的敏感度（magnetic susceptibility）が変わるようになり、直流／交流軟磁性（DC/AC magnetic softness）が変わるにつれて、低交流磁場にも反応するようになって、自体発熱するようになる（図４参考）。
【００４９】
一方、転移金属（transition metal、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉなど）の場合は、これとは異なり、空いている空間（vacancy site）の側に位する八面体位置（octahedral site、Ｏｈ）と四面体位置（tetrahedral site、Ｔｈ）にあるＦｅ３＋と位置を置換することが熱力学的観点からエネルギー的に有利であり、ドーピングされたγＦｅ２Ｏ３は結局、全体磁気的性質（net magnetic properties）を減少させ、低交流磁場にほとんど反応しなくなる（図３及び図４参考）。
【００５０】
本発明の酸化鉄ナノ粒子は、アルカリ金属（alkali metal）またはアルカリ土類金属（alkali earth metal）がγＦｅ２Ｏ３のＦｅ３＋空孔（vacancy site）にドーピングされるものである。本発明でドーピングされる金属はアルカリ金属やアルカリ土類金属であれば全て該当することができ、好ましくはアルカリ金属は、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、またはカリウム（Ｋ）であり、アルカリ土類金属は、マグネシウム（Ｍｇ）またはカルシウム（Ｃａ）である。
【００５１】
また、本発明の酸化鉄ナノ粒子は１種以上のアルカリ金属またはアルカリ土類金属がドーピングされることもでき、好ましくはドーピングされる金属イオンがＬｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、またはＣａ２＋からなる群から少なくとも１つ以上が選択されたものでありうる。
【００５２】
本発明の酸化鉄ナノ粒子は、ｆａｐｐｌ・Ｈａｐｐｌが３．０×１０９Ａｍ−１ｓ−１以下の生体適合的な低交流磁場でも多量の熱を放出することができ、ｆａｐｐｌ・Ｈａｐｐｌ＜１．８×１０９Ａｍ−１ｓ−１（ｆａｐｐｌ＜１２０ＫＨＺ、Ｈａｐｐｌ＜１５．１２ＫＡ／ｍ）交流磁場でＩＬＰ（Intrinsic Loss Power）が１３．５〜１４．５ｎＨｍ２／Ｋｇである。
【００５３】
また、本発明の酸化鉄ナノ粒子はＭｘ−γＦｅ２Ｏ３（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、ａｎｄ Ｃａ）であり、金属のドーピング量によってＸ値が変わることがあるが、前記Ｘは０．００＜Ｘ≦０．３０であり、好ましくは０．１０≦Ｘ≦０．２５であり、最も好ましくは０．１０≦Ｘ≦０．２０である。
【００５４】
本発明の酸化鉄ナノ粒子はそのサイズが約７ｎｍ〜１３ｎｍであるが、これに制限されるものではなく、ナノスケールで多様なサイズに製造できる。
【００５５】
図５は、本発明の実施形態であるＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３に低交流磁場（ｆａｐｐｉ＝１１０ｋＨｚ、Ｈａｐｐｉ＝±１４０Ｏｅ）を加えて、時間に従う温度変化を示したものである。Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子は例外的に高いＴａｃ，ｍａｘを有し、最大１８０℃まで温度が上昇することが分かる。一方、既存の方法により製造されたＭｇＦｅ２Ｏ４（Ｍｇ２＋がＦｅ３Ｏ４にドーピングされた形態）ナノ粒子の場合、同一な交流磁場で低いＴａｃ，ｍａｘを有し、最大２２℃温度を示す。既存の製造方法は低交流磁場でほとんど熱放出効果がないことが分かる。
【００５６】
図６は、同一な交流磁場条件（ｆａｐｐｉ＝１１０ｋＨｚ、Ｈａｐｐｉ＝±１４０Ｏｅ）で従来方法により製造されたＭＦｅ２Ｏ４（Ｍ＝Ｃｏ２＋、Ｆｅ２＋、Ｍｎ２＋、及びＮｉ２＋）ナノ粒子の透過電子顕微鏡イメージ及びＡＣ磁気誘導温熱特性を示したものである。従来方法により合成されたＣｏＦｅ２Ｏ４、Ｆｅ３Ｏ４、ＭｎＦｅ２Ｏ４、ＮｉＦｅ２Ｏ４ナノ粒子の場合、ほとんど熱放出効果が無いことが分かる。ＣｏＦｅ２Ｏ４、Ｆｅ３Ｏ４、ＭｎＦｅ２Ｏ４、ＮｉＦｅ２Ｏ４は、Ｃｏ２＋、Ｆｅ２＋、Ｍｎ２＋、Ｎｉ２＋イオンがγ−Ｆｅ２Ｏ３でないＦｅ３Ｏ４にドーピングされた構造である。
【００５７】
図７は、Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子のＸ線吸収近辺エッジ構造（X-ray absorption near edge structure；ＸＡＮＥＳ）及び拡張されたＸ線吸収微細構造（extended X-ray absorption fine structure；ＥＸＡＦＳ）測定結果を示す。比較のために、従来方法によりＭｇＦｅ２Ｏ４ナノ粒子及びバルクＦｅ３Ｏ４を製造した。Ｆｅ Ｋ−エッジＸＡＮＥＳスペクトル（図７の左側グラフ）は、Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３及びＭｇＦｅ２Ｏ４ナノ粒子が各々＋３及び＋２．７５の平均的な鉄の酸化程度を示すことを見せる。ＥＸＡＦＳ分析結果（図７の右側グラフ）によれば、バルクＦｅ３Ｏ４と比較してＭｇＦｅ２Ｏ４ナノ粒子はＦｅ３Ｏ４の典型的な局部的Ｆｅ配位を有するが、Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子は典型的なγ−Ｆｅ２Ｏ３（Maghemite）を有していることが確認された。この結果から、従来技術により合成されたＭｇＦｅ２Ｏ４ナノ粒子はマグネタイト（magnetite（Ｆｅ３Ｏ４））構造にＭｇ２＋がドーピングされたものであり、本発明によるＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子はマグヘマイト（maghemite（γ−Ｆｅ２Ｏ３））構造にＭｇ２＋がドーピングされたことが分かる。
【００５８】
図８は、エネルギー分散Ｘ線分光法（ＥＤＳ）を用いたＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子の組成測定結果を示し、Ｍｇ２＋イオンはγ−Ｆｅ２Ｏ３ナノ粒子に確実に存在することが分かる。
【００５９】
図９はＤＣ最小ヒステリシスループ（DC minor hysteresis loops）を示すものであり、図１０は温度に従うＭｇｘ−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子の磁化（magnetization）を示したグラフである。図９及び図１０を比較すると、本発明に係るＭｇｘ−γＦｅ２Ｏ３は超常磁性（superparamagnetic）を有していることが証明される。
【００６０】
図１１は、ｆａｐｐｌ＝１１０ＫＨｚ及びＨａｐｐｌ＝±１４０Ｏｅで測定されたＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３、ＭｇＦｅ２Ｏ４、及びＦｅ３Ｏ４のＡＣヒステリシスループを示す。Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子はＭｇＦｅ２Ｏ４及びＦｅ３Ｏ４より遥かに大きい面積を有する。Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３のより大きいＡＣヒステリシス損失領域はより高い交流軟磁性（AC magnetic softness）（または、より速い交流磁気応答）を有することを示す。これで、本発明の係るＭｇｘ−γＦｅ２Ｏ３（ｘ＝０．１３）ナノ粒子が巨大（例外的に高い）熱放出現象を示すことを証明することができる。
【００６１】
図１２は、Ｍｇｘ−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子のＭｇ２＋陽イオンドーピング濃度（ｘ）に対するMs、Ptotal、Prelaxation loss、及びχ"mを示したグラフである。Ｍｇ２＋イオンのドーピング濃度を０．１３まで増加させ、Ptotalを７．８２×１０６Ｗ／ｍ３３から４×１０７Ｗ／ｍ３に増加させることによって、χ"m（及びPrelaxation-loss）は２．５１×１０−３ｅｍｕ・ｇ−１Ｏｅ−１（６．８４×１０６Ｗ／ｍ３）で７．５７４×１０−３ｅｍｕ・ｇ−１Ｏｅ−１（３．４２×１０７Ｗ／ｍ３）に急激に増加した。しかしながら、Ｍｇ２＋イオンのドーピング濃度を０．１５までより増加させれば、χ"m（PNeel-relaxation-loss）、Ms及びPtotalの深刻な減少に続く。合成の間Ｍｇ２＋イオンドーピング濃度が０から０．１３に増加すれば、γＦｅ２Ｏ３格子でＭｇ２＋イオンによるＦｅ空孔（vacancy）が詰められることが加速化されて、その結果としてＭｇ２＋ドーピング濃度が増加するようになり、これはMs（χ"m）の有意な増加として表れる。これと対照的に、ｘ＝０．１５で、χ"m、Ptotal、及びMsの急激な減少はOh siteでＭｇ２＋陽イオンによるＦｅ３＋の置換によりγ−Ｆｅ２Ｏ３のＦｅ空孔（vacancy sites）にＭｇ２＋ドーピング濃度の減少ためであると見える。図１２を参照すると、Ｍｇｘ−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子はｘが０．０５≦ｘ≦０．１５を満たす時、多い量の熱を放出することが分かる。Ｍｇｘ−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子は理論的にｘ＝０．１３の場合に最も多い熱を放出し、実験結果と一致することが分かる。
【００６２】
図１３は、Ｍｇｘ−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子でＭｇ２＋陽イオンドーピング濃度（ｘ）に対する異方性エネルギー及び計算されたＮｅｅｌ弛緩時間（Neel relaxation time）を示すグラフである。Ｍｇ２＋陽イオンドーピング濃度に係る χ"m（PNeel-relaxation-loss）の異常な増加に対する物理的な理由はγ−Ｆｅ２Ｏ３のＦｅ空孔（vacancy）でＭｇ２＋ドーピング濃度の変化によりもたらされる交流軟磁性（AC magnetic softness）または磁気異方性（magnetic anisotropy）の変化によって誘発される向上したτN（速いτN）によるものと見える。
【００６３】
図１４は、３ｍｇ／ｍＬ濃度のｆａｐｐｌ＝１１０ｋＨｚ及びＨａｐｐｌ＝±１４０Ｏｅで測定したトルエン、エタノール、及び超純水（DI water）の中に分散させたＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ流体の交流磁気誘導加熱温度上昇の特性を図示したものを示す。図１４を参照すると、本発明に係るＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３酸化鉄ナノ粒子は、各々約１３．９ｎＨｍ２２ｋｇ−１（トルエン）、約１４．５ｎＨｍ２ｋｇ−１（エタノール）、約１４．０ｎＨｍ２ｋｇ−１（水）の固有損失電力値（intrinsic loss power、ＩＬＰ）を有することを確認することができる。
【００６４】
図１５は、当業界に公知され、以前に報告された超常磁性ナノ粒子の間のＩＬＰ値を比較したグラフである。図１５によれば、一般的なＦｅ３Ｏ４（Feridex）ナノ粒子に比べてＩＬＰ値が約１００倍位増加した値を示すことを確認することができる。
【００６５】
図１６は、低ＡＣ磁場（ｆａｐｐｌ＝１１０ｋＨｚ、Ｈａｐｐｌ＝±１４０Ｏｅ）でＬｉ０．１５−γＦｅ２Ｏ３、Ｎａ０．２０−γＦｅ２Ｏ３、Ｋ０．１８−γＦｅ２Ｏ３、及びＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子の交流磁気−誘導加熱温度上昇特性を各々示すグラフである。全てのナノ粒子（Ｌｉ０．１５−γＦｅ２Ｏ３、Ｎａ０．２０−γＦｅ２Ｏ３、Ｋ０．１８−γＦｅ２Ｏ３、及びＣａ０．１８−γＦｅ２Ｏ３）は１００℃以上の例外的に高いＴＡＣ，ｍａｘを示すことを確認することができる。したがって、γ−Ｆｅ２Ｏ３にＭｇをドーピングするか、またはγＦｅ２Ｏ３にＭｇとは異なるアルカリ金属またはアルカリ土類金属をドーピングすることによって得られる本発明に係るＭｘ−γＦｅ２Ｏ３（Ｍ＝Ｌｉ、Ｍｇ、Ｋ、Ｎａ、Ｃａ）ナノ粒子は低交流磁場で高い自己発熱を示す。
【００６６】
図１７は、Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３磁性ナノ粒子とリゾビスト（Resovist）を処理した後、Ｕ８７ＭＧ細胞を用いた生体外（in vitro）高温熱治療結果を示したものである。
【００６７】
Ｕ８７ＭＧ細胞は細胞流入のためにＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ流体と対照群に造影剤であるリゾビスト（resovist）７００μｇ／ｍＬで培養された。細胞を交流磁気コイルの中心に置いて１５００秒間ｆａｐｐｌ＝９９ｋＨｚ、Ｈａｐｐｌ＝±１５５Ｏｅ（Ｈａｐｐｌｆａｐｐｌ＝１．２２×１０９Ａｍ−１ｓ−１）の磁場が印加された。図１７の右側グラフを見ると、Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ流体で処理された細胞は造影剤温度（３７．５℃）より非常に高いＴＡＣ，ｍａｘ（６３．５℃）に上昇したことを確認することができる。
【００６８】
図１８は、Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ流体による磁性ナノ流体温熱治療（hyperthermia）前後のＵ８７ＭＧ細胞の光学顕微鏡写真を示しており、温熱治療後にＵ８７ＭＧの細胞怪死は熱により発生する細胞形態の収縮と激しい変形により発生することと確認されており、全ての癌細胞は熱により死滅した。より詳しくは、癌細胞の７５％が４８℃で死滅され、全ての癌細胞が６３．５℃で完全に怪死されることが確認された。したがって、本発明に係るナノ粒子の生体的活用性が証明された。
【００６９】
一方、図１９はリゾビスト（対照群）による磁性ナノ流体温熱治療後、Ｕ８７ＭＧ細胞の光学顕微鏡写真を示したイメージであり、変形や収縮を起こした細胞は観察できなかった。したがって、細胞生存率は発熱温度に大きく依存することが分かる。
【００７０】
図２０は、Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３磁性ナノ粒子を用いて生体内（in vivo）で進行した温熱治療（hyperthermia）結果を示したものである。
【００７１】
小動物光学映像（bioluminescence imaging、ＢＬＩ）のために、ルシフェラーゼ（luciferase）に感染されたＨｅｐ３Ｂ細胞を実験用ネズミ（cancer-xenograft model）皮下で育つようにした。
【００７２】
ネズミの癌細胞に１００μLのＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ流体（（１００μL、１１．５μg／μL））を曲がった針を使用して軟組織を通じて直接的に腫瘍内に（intratumorally）注入し（〜１０００ｍｍ３）、癌細胞と腸に光学温度測定機（optical thermometers）を取り付けて温度をモニタリングした。
【００７３】
比較のために、ネズミにリゾビスト（１００μL、１１．５μg/μL）と生理食塩水（１００μL、１１．５μg/μL）を直接的に腫瘍内に（intratumorally）各々注入した。
【００７４】
ネズミを交流磁気コイルの中心で交流磁場（ｆａｐｐｌ＝９９ｋＨｚ、Ｈａｐｐｌ＝±１５５Ｏｅ、Ｈａｐｐｌｆａｐｐｌ＝１．２２×１０９Ａｍ−１ｓ−１）に９００秒間露出させた。
【００７５】
腸とリゾビストが注入されたＨｅｐ３Ｂは３４℃で３６．３７℃と３７．１４℃に各々温度が少し増加したが、Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ流体が注入されたＨｅｐ３Ｂは温度が速く増加して熱焼灼療法温度（Thermoablation temperature）である５０．２℃まで至った。
【００７６】
Ｈｅｐ３Ｂの活性は生物発光イメージング（bioluminescence imaging、ＢＬＩ）技術を使用して分析された。Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ流体で処理したＨｅｐ３Ｂは磁気ナノ流体温熱治療後、２日目から如何なるＢＬ強度も示さない一方、対照群は磁気ナノ流体温熱治療後、相変らず強いＢＬ強度を示した。ＢＬ強度がないということは癌細胞が磁気ナノ流体温熱治療により完全に死滅されたことを意味する。
【００７７】
図２１は、Ｕ８７ＭＧ細胞及びＨｅｐ３Ｂ細胞に本発明に係るＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３磁性ナノ粒子の毒性試験結果を示したグラフである。この結果から、Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子は高濃度（３００μｇ／ｍｌ）でも高い生体適合性（無毒性）を有することが確認された。
【００７８】
図２２は、Ｕ８７ＭＧ細胞株を使用して測定したＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子及び報告された超常磁性ナノ粒子の細胞生存率を示すグラフである。Ｍｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子は高い濃度（３００μｇ／ｍＬ）のＵ８７Ｍｇ細胞株で他の報告された超常磁性ナノ粒子と比較して高い生体適合性（無毒性）を示した。報告されたナノ粒子（Ｆｅ３Ｏ４、ＣｏＦｅ２Ｏ４、ＣｏＦｅ２Ｏ４、ＭｎＦｅ２Ｏ４）は、Ｆｅ３Ｏ４結晶構造を有する。Ｆｅ３Ｏ４の場合、Ｆｅ３Ｏ４格子のＦｅ２＋イオンによる細胞内在化（cellular internalization）の間フェントン反応（Fenton reaction）が起こって細胞に毒性効果を起こすことがある。しかしながら、Ｆｅ３Ｏ４から完全に酸化されたＭｇ０．１３−γＦｅ２Ｏ３ナノ粒子はγ−Ｆｅ２Ｏ３格子結晶のみでＦｅ３＋イオンを有する。したがって、細胞内在化の間フェントン反応が起こる可能性は非常に低いと予想される。
【００７９】
前述したように、生体外（in vitro）及び生体内（in vivo）実験を通じて本発明に係る磁性ナノ粒子を用いて癌細胞が完全に死滅できることを立証した。したがって、本発明の酸化鉄ナノ粒子は臨床も可能である。
【００８０】
以上、図面及び明細書で最適の実施形態が開示された。ここで、特定の用語が使われたが、これは単に本発明を説明するための目的として使われたものであって、意味限定や特許請求範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、本技術分野の通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であることを理解することができる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は添付した特許請求範囲の技術的思想により定まるべきである。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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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２２】
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【国際調査報告】
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