(57)【要約】【課題】  外科手術でがん組織を切除した後に移植、あるいはがん組織に直接被覆するために使用できる金ナノ粒子／生体吸収性高分子複合多孔質材料およびその製造方法を提供すること。【解決手段】  生体吸収性高分子と金ナノ粒子などの外部からの刺激で発熱するナノ粒子との複合多孔質材料が与えられる。この材料は自由に成型できるために生体内の多様な箇所に埋め込める。また、多孔質であることにより、迅速な生体吸収が起こるとともに、埋め込み箇所に散らばっている細胞を効率よく取り込むことができる。従って、本材料はがんの周囲あるいはその切除箇所に埋め込んで加熱を行う態様の温熱療法用に好適である。【選択図】図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体吸収性高分子と、近赤外線照射で発熱するナノ粒子とを含む、複合多孔質材料。
【請求項２】
前記ナノ粒子は金ナノ粒子である、請求項１に記載の複合多孔質材料。
【請求項３】
前記ナノ粒子の粒径が１ｎｍから１０００ｎｍの範囲である、請求項１、２の何れかに記載の複合多孔質材料。
【請求項４】
前記ナノ粒子は、球状、ロッド状、スター状、紡錘状、うに状、三角柱、直方体および立方体からなる形状を有する、請求項２に記載の複合多孔質材料。
【請求項５】
前記ナノ粒子は、緻密体、多孔質体あるいはケージ体である、請求項２に記載の複合多孔質材料。
【請求項６】
前記生体吸収性高分子は、ゼラチン、コラーゲン、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、フィブロネクチン、ビトロネクチン、ラミニン、細胞成長因子、細胞分化制御因子、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、乳酸とグリコール酸の共重合体、ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリ（グリセロールセバシン酸）及びこれらの共重合体からなる群から選択される、請求項１に記載の複合多孔質材料。
【請求項７】
孔径が０．１〜１０００μｍの範囲である空孔を有する、請求項１〜６の何れかに記載の複合多孔質材料。
【請求項８】
前記生体吸収性高分子は、架橋されている、請求項１に記載の複合多孔質材料。
【請求項９】
前記生体吸収性高分子に対する前記ナノ粒子の含有量は、０．１ｍＭ以上１００ｍＭ以下の範囲である、請求項１に記載の複合多孔質材料。
【請求項１０】
前記生体吸収性高分子に対する前記ナノ粒子の含有量は、１．０ｍＭ以上５０ｍＭ以下の範囲である、請求項９に記載の複合多孔質材料。
【請求項１１】
外科的な手術でがん組織を除去した部位に埋め込まれ、またはがん組織を直接覆い、外部から近赤外光が照射されることによって発熱し、内部或いは周囲のがん細胞を死滅する、あるいは、前記生体吸収性高分子が吸収され、遊離した前記ナノ粒子ががん細胞に取込まれ、外部から近赤外光が照射されることによって発熱し、前記ナノ粒子を取り込んだがん細胞を死滅する、請求項１〜１０の何れかに記載の複合多孔質材料。
【請求項１２】
ナノ粒子と生体吸収性高分子とを混合し、多孔質化する工程を包含する、請求項１〜１１の何れかに記載の複合多孔質材料の製造方法。
【請求項１３】
前記多孔質化する工程は、前記ナノ粒子と前記生体吸収性高分子との混合溶液を凍結乾燥する、請求項１２に記載の複合多孔質材料の製造方法。
【請求項１４】
空孔形成剤を使用し、空孔を形成する、請求項１２または１３に記載の複合多孔質材料の製造方法。
【請求項１５】
前記空孔形成剤は氷である、請求項１４に記載の複合多孔質材料の製造方法。
【請求項１６】
空孔形成剤を使用することなく、空孔を形成する、請求項１２または１３に記載の複合多孔質材料の製造方法。
【請求項１７】
前記多孔質化する工程に続いて、前記ナノ粒子と生体吸収性高分子との複合多孔質材料を架橋する工程をさらに包含する、請求項１２に記載の複合多孔質材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外科手術でがん組織を除去した部位に埋め込まれ、あるいはがん組織を直接覆い、近赤外光を体外から照射されて発熱することにより、多孔質材料内あるいは周囲のがん細胞を死滅に至らしめる多孔質材料及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
がんはすべての病気の中で第一位の死因であり、現在でも３人に１人ががんで死亡している。高齢化社会の進行に伴い、この割合は今後増加すると予測されている。現在、がんの治療法として、手術療法、化学療法、放射線療法が三大療法といわれているが、がんの根本的治療に対する社会のニーズはきわめて高く、様々な治療方法と治療薬が開発されている。
【０００３】
がん三大療法のうち、がん組織を手術で切除する治療法は最も直接的である。手術療法では、がん組織を切除し、その周辺組織やリンパ節に転移があれば、それらも一緒に切除する。早期のがんやある程度の進行がんであっても、切除可能であれば手術療法が積極的に行われている。手術療法には、塊状のがん組織を一気に切除できるというメリットがある。
【０００４】
ただし、手術療法では、手術メスを入れることによって生じた創部の治癒や全身機能の回復にある程度時間がかかる。さらに、切除後の正常部位どうしをそのまま継ぎ合わせるため、切除した部位の大きさによっては臓器の機能が低下してしまう懸念もある。こうしたデメリットを低減するために、最近では、切除する範囲をできるだけ最小限にとどめる手術や、内視鏡による腹腔鏡下・胸腔鏡下手術のように体への負担を少なくする手術も行われるようになった。
【０００５】
しかし現実には手術の後にかなりの頻度でがんが再発する。これは、肉眼では見えないがん細胞や微小ながん組織が手術後も体内に残存してしまうためである。ただし、手術で切除する範囲を小さくすればするほどがん細胞を取り残してしまう可能性が高くなり、再発のリスクが上昇する。
【０００６】
手術療法では、取り残したがん細胞や微小ながん組織をどのように治療するかが問題となる。通常、手術後には抗がん剤による治療、すなわち化学療法や放射線療法を併用することがある。このように、複数の治療法を組み合わせて、総合的に治療を進める集学的治療が行われている。
【０００７】
前記の三大療法以外には、がん細胞が正常細胞に比べて熱に弱いという性質を利用し、がん細胞を死滅させる温熱療法が開発されている。高周波誘電加温法は、生体を電極の間に置き、全身を４２℃程度に加温する方法である。ただし、血流の冷却作用のため、がん組織内部の温度は上がらず、がん組織を死滅させるには十分ではない。そこで、近赤外光を照射したときに発熱する金ナノ粒子をがん組織に取り込ませるため、近年、ナノサイズの金微粒子（非特許文献１、２）が検討されている。
【０００８】
これらのナノ粒子を血管に注射し、血流を通じて金ナノ粒子をがん組織に集積させる方法があるが、大きながん組織を死滅させるのに十分な金ナノ粒子の集積量を確保するのは難しい。
【０００９】
以上のような従来技術の現状から、がん組織を切除する範囲を大きくするほど、がん細胞を取り残してしまう可能性は低くなる一方で、切除した部位や切除部位の大きさによっては臓器の機能が大きく低下してしまう場合がある。逆に、切除する範囲を小さくするほど、がん細胞を取り残してしまう可能性が高くなり、再発のリスクが上昇する。また術後に、がん再発を予防する目的でがん治療薬を注射投与すると、薬剤は血流を通じて全身を循環するため、がん組織への集積効率の低さや副作用の惹起という問題がある。このように従来技術では、手術による組織・臓器機能が低下する場合があるうえに、放射線療法や化学療法による副作用の問題があった。
【００１０】
最近、四酸化三鉄ナノ粒子と複合化した多孔質材料を体内に埋め込むことにより、体外からの近赤外光の照射や磁場の印加によって、がん細胞を死滅させることが報告されている（例えば、非特許文献３）。しかし、心臓ペースメーカー、体内神経刺激装置、骨成長刺激装置、体内自動除細動器、人工内耳など電気的、磁気的もしくは機械的に動作する埋入物が体内にある場合は、磁性酸化鉄ナノ粒子の使用は禁忌となる。このような埋入物のある患者のがん治療には磁性ナノ粒子にかわる手段が求められる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｈｕａｎｇ  Ｘ．  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ  Ａｍ  Ｃｈｅｍ  Ｓｏｃ．，１２８，  ２１１５−２０２０（２００６）．
【非特許文献２】Ｈｕｆｆ  ＴＢ．  ｅｔ  ａｌ．，  Ｎａｎｏｍｅｄｉｃｉｎｅ，  Ｖｏｌ．  ２，  Ｎｏ．  １，  １２５−３２（２００７）．
【非特許文献３】Ｊｉｎｇ  Ｚｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｂ，２０１６，  ４，  ５６６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、このような実情に鑑み、外科手術でがん組織を切除した後に移植、あるいはがん組織に直接被覆するために使用できる金ナノ粒子／生体吸収性高分子複合多孔質材料およびその製造方法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】
【００１３】
本発明による複合多孔質材料は、生体吸収性高分子と、近赤外線照射で発熱するナノ粒子とを含み、これにより上記課題を解決する。
前記ナノ粒子は金ナノ粒子であってもよい。
前記ナノ粒子の粒径が１ｎｍから１０００ｎｍの範囲であってもよい。
前記ナノ粒子は、球状、ロッド状、スター状、うに状、紡錘状、三角柱、直方体および立方体からなる形状を有してもよい。
前記ナノ粒子は、緻密体、多孔質体またはケージ体であってもよい。
前記生体吸収性高分子は、ゼラチン、コラーゲン、フィブリン、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、フィブロネクチン、ビトロネクチン、ラミニン、細胞成長因子、細胞分化制御因子、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、乳酸とグリコール酸の共重合体、ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリ（グリセロールセバシン酸）及びこれらの共重合体からなる群から選択されてもよい。
孔径が０．１〜１０００μｍの範囲である空孔を有してもよい。
前記生体吸収性高分子は、架橋されていてもよい。
前記生体吸収性高分子の溶液に対する前記ナノ粒子の含有量は、０．１ｍＭ以上１００ｍＭ以下の範囲であってもよい。
前記生体吸収性高分子の溶液に対する前記ナノ粒子の含有量は、１．０ｍＭ以上５０ｍＭ以下の範囲が好ましい。
外科的な手術でがん組織を除去した部位に埋め込まれ、またはがん組織を直接覆い、外部から近赤外光が照射されることによって発熱し、内部或いは周囲のがん細胞を死滅してもよい。あるいは、多孔質体が吸収され、遊離した金ナノ粒子ががん細胞に取込まれ、外部から近赤外光が照射されることによって発熱し、金ナノ粒子を取り込んだがん細胞を死滅してもよい。
本発明による上述の複合多孔質材料の製造方法は、ナノ粒子と生体吸収性高分子とを混合し、多孔質化する工程を包含し、これにより上記課題を解決する。
前記多孔質化する工程は、前記ナノ粒子と前記生体吸収性高分子との混合溶液を凍結乾燥してもよい。
空孔形成剤を使用し、空孔を形成してもよい。
前記空孔形成剤は氷であってもよい。
空孔形成剤を使用せずに空孔を形成させてもよい。
前記多孔質化する工程に続いて、前記ナノ粒子と生体吸収性高分子との複合多孔質材料を架橋する工程をさらに包含してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、がん組織の切除部位に複合多孔質材料を移植し、あるいは複合多孔質材料でがん組織を覆うことにより、明確に局限され、しかも自由な形状の領域だけを発熱させることができる。また、場所毎の発熱量についても、場所毎に複合多孔質材料の試料量（厚さ等）やそこに使用する材料中のナノ粒子の含有量を変えるなどの処置により、調節可能である。従って、複雑な形状の領域に存在していたり、あるいは熱による損傷が深刻な障害をもたらす部位の近傍に存在するがん組織であっても、効率的に死滅させることができる。また、多孔質構造により、がん細胞を複合多孔質材料内に侵入せしめることができ、がん細胞を効率的に死滅させることも可能となる。しかも、ナノ粒子は多孔質材料に担持されているため、ナノ粒子がすばやく拡散して光熱効率が低下してしまうことを防ぎ、繰り返しがん組織の切除部位やがん組織を局所的に加熱することが可能である。よって、近赤外光を照射することで、がん組織とがん細胞を繰り返し加熱することにより死滅させることが可能である。また、複合多孔質材料が体内で分解吸収されるようにすることもできる。更に、それにともなって放出された金ナノ粒子はがん細胞に取り込まれ、外科手術で取り残されたがん細胞を死滅させることができる。これにより、手術などにより更に散らばりやすくなったがん細胞を、体内に拡散する前に多孔質材料中に取り込んで、ここで加熱によって死滅させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１ａ】Ａｕ濃度１．０ｍＭの金ナノロッド（長軸長さ３５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図１ｂ】Ａｕ濃度２．０ｍＭの金ナノロッド（長軸長さ３５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図１ｃ】Ａｕ濃度４．０ｍＭの金ナノロッド（長軸長さ３５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図１ｄ】金ナノ粒子を含有しない４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した架橋ゼラチン多孔質材料（コントロール）の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図２ａ】Ａｕ濃度１．０ｍＭの金ナノロッド（長軸長さ６５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図２ｂ】Ａｕ濃度２．０ｍＭの金ナノロッド（長軸長さ６５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図２ｃ】Ａｕ濃度４．０ｍＭの金ナノロッド（長軸長さ６５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図３ａ】Ａｕ濃度１．０ｍＭの金ナノロッド（長軸長さ１１５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図３ｂ】Ａｕ濃度２．０ｍＭの金ナノロッド（長軸長さ１１５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図３ｃ】Ａｕ濃度４．０ｍＭの金ナノロッド（長軸長さ１１５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図４ａ】Ａｕ濃度１．０ｍＭの金ナノスター（最大径３５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図４ｂ】Ａｕ濃度２．０ｍＭの金ナノスター（最大径３５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図４ｃ】Ａｕ濃度４．０ｍＭの金ナノスター（最大径３５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図５ａ】Ａｕ濃度１．０ｍＭの金ナノスター（最大径６５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図５ｂ】Ａｕ濃度２．０ｍＭの金ナノスター（最大径６５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図５ｃ】Ａｕ濃度４．０ｍＭの金ナノスター（最大径６５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図６ａ】Ａｕ濃度１．０ｍＭの金ナノスター（最大径１１５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図６ｂ】Ａｕ濃度２．０ｍＭの金ナノスター（最大径１１５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図６ｃ】Ａｕ濃度２．０ｍＭの金ナノスター（最大径１１５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料の走査電子顕微鏡写真（上は低倍率、下は高倍率）。
【図７ａ】Ａｕ濃度１．０ｍＭの金ナノ粒子を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノ粒子／架橋ゼラチン複合多孔質材料に近赤外光を照射したときの温度変化（光熱効果）。
【図７ｂ】Ａｕ濃度２．０ｍＭの金ナノ粒子をそれぞれ含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料（４．０ｍＭ）および金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料、に近赤外光を照射したときの温度変化。
【図７ｃ】Ａｕ濃度４．０ｍＭの金ナノ粒子をそれぞれ含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料（４．０ｍＭ）および金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料、に近赤外光を照射したときの温度変化。
【図８ａ】子宮頸がん細胞（ＨｅＬａ細胞）を培養した金ナノ粒子／架橋ゼラチン複合多孔質材料、および架橋ゼラチン多孔質材料（コントロール）に近赤外光を照射した場合のがん細胞の生存率。
【図８ｂ】子宮頸がん細胞（ＨｅＬａ細胞）を培養した金ナノ粒子／架橋ゼラチン複合多孔質材料、および架橋ゼラチン多孔質材料（コントロール）に近赤外光照射しなかった場合のがん細胞の生存率。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明をさらに詳述する。本発明における複合多孔質材料の基材には、生体吸収性天然高分子、生体吸収合成高分子のいずれも用いることができる。生体吸収性天然高分子は生体に由来し、生体吸収性合成高分子は人工物を原料に合成した生体吸収性をもつもので、生体吸収性と生体適合性を示すものであれば何れも使用できる。
【００１７】
本発明において好ましく使用される生体吸収性高分子はゼラチン、コラーゲン、フィブリン、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、フィブロネクチン、ビトロネクチン、ラミニン、細胞成長因子、細胞分化制御因子、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、乳酸とグリコール酸の共重合体、ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリ（グリセロールセバシン酸）及びこれらの共重合体である。これらの生体吸収性合成高分子を１種類、あるいは２種類以上を混合してから用いることができる。本発明において好ましく使用される生体吸収性高分子はゼラチン、コラーゲン、あるいはゼラチンとコラーゲンを主成分とする混合物である。コラーゲンにはＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ、ＶＩＩ、ＶＩＩＩ、ＩＸ、Ｘ型などのものがあるが、本発明においてはこれらの何れも使用でき、これらの誘導体を使用してもよい。
【００１８】
金ナノ粒子と生体吸収性合成高分子との複合多孔質材料の空孔の孔径は０．１〜１０００μｍ、好ましくは１〜８００μｍ程度とするのがよい。また、複合多孔質材料の大きさは、複合多孔質材料の用途によって適宜定めればよいが、通常一辺は０．０１〜２０ｃｍで、好ましくは０．０２〜１０ｃｍである。その気孔率は、通常５〜９９．９％、好ましくは２０〜９９．９％である。
【００１９】
上記の金ナノ粒子として、従来公知のものの何れも使用してよい。これらの金ナノ粒子は公知の方法で合成してもよい。市販の金ナノ粒子を用いてもよいし、例えば、既報（Ｊ．  Ｌｉ  Ｊ．  ｅ  ｔ  ａｌ．，  Ｎａｎｏｓｃａｌｅ，  ８，  ７９９２−８００７（２０１６））に従って合成してもよい。上述の方法で合成すれば、異なるサイズ（例えば、約３５．０ｎｍ、６５．０ｎｍ、１１５．０ｎｍ）と形状（例えば、ロッドとスター）とを有する金ナノ粒子を得ることができる。
【００２０】
上記の金ナノ粒子は、表面修飾していないものでも、表面修飾したものでもいずれも利用できる。金ナノ粒子の表面修飾は、多孔質体の原料である生体吸収性物質の溶液と混合するときに混合溶液における金ナノ粒子の分散性を向上させるために行われるものである。表面修飾に用いられる分子として、クエン酸、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、ポリリジン、ポリグルタミン酸、ポリエチレンイミン、アルブミン、ゼラチン、コラーゲン、アルブミン、葉酸などが挙げられる。
【００２１】
金ナノ粒子の粒径は１ｎｍから１０００ｎｍのものを利用できるが、発熱効率や分散性を考えると望ましいのは２ｎｍから５００ｎｍである。金ナノ粒子は粒径の均一なものでも良いし、不均一なものでもよい。
【００２２】
金ナノ粒子の形状は、球状、ロッド状、スター状、うに状、紡錘状、三角柱、直方体、立方体などいずれも利用することができる。これらを１種類あるいは２種類以上の混合物として用いることができる。ナノ粒子は、緻密体、多孔質体あるいはケージ体であってもよい。
【００２３】
本発明の複合多孔質材料において、生体吸収性高分子に対する金ナノ粒子の含有量は、好ましくは、多孔質材料調製時の生体吸収性高分子の溶液に対してナノ粒子の含有量は０．１ｍＭ以上１００ｍＭ以下の範囲である。金ナノ粒子の含有量が０．１ｍＭ未満である場合、近赤外光の照射による発熱が十分でなく、がん細胞の死滅の効果が小さくなり得る。ナノ粒子の含有量が１００ｍＭを超えると、すべてのナノ粒子を多孔質材料に保持するのは困難で、所定の空孔を有する複合多孔質材料を得られない場合があり得る。生体吸収性高分子に対する金ナノ粒子の含有量は、さらに好ましくは、１．０ｍＭ以上５０ｍＭ以下の範囲である。金ナノ粒子の含有量が１．０ｍＭ以上であれば、がん細胞の死滅の効果が高くなる。生体吸収性高分子に対する金ナノ粒子の含有量は、さらに好ましくは、３．０ｍＭ以上４０．０ｍＭ以下の範囲である。この範囲であれば、がん細胞を確実に死滅できる。例えば、後述する実施例に示されるように、金ナノ粒子の含有量が３．０ｍＭ以上６．０ｍＭ以下の範囲であれば、少ない金ナノ粒子によっても確実にがん細胞を死滅できることが分かった。なお、複合多孔質材料中の金ナノ粒子の含有量を高精度に求めることは困難であるため、簡易的に、複合多孔質材料の作製に用いた金ナノ粒子の濃度と同義とみなすことができる。
【００２４】
上記生体吸収性高分子を溶かす溶媒には、純水、純水とエタノールの混合溶媒、ｐＨを調整した酢酸水溶液、塩酸水溶液、酢酸／水／エタノール混合溶媒、及び塩酸／エタノール混合溶媒、クロロホルム、四塩化炭素、ジオキサン、トリクロロ酢酸、ジメチルホルムアミド、塩化メチレン、酢酸エチル、アセトン、ヘキサフルオロイソプロパノール、ジメチルアセトアミド、ヘキサフルオロ−２−プロパノールなどが挙げられる。望ましい溶媒は純水、純水とエタノールとの混合溶媒、ｐＨを調整した酢酸水溶液、ｐＨを調製した塩酸水溶液、酢酸／水／エタノール混合溶媒、及び塩酸／エタノール混合溶媒である。ｐＨを調整した溶液のｐＨは１〜６．８で、望ましいｐＨは２．５から６までである。エタノールと水との体積比は１：９９から５０：５０でよいが、望ましくは１：９９から２０：８０である。
【００２５】
生体吸収性高分子の溶液を調製する温度はその生体吸収性高分子が分解、ゲル化しない温度で行われる。通常は１〜６０℃であるが、望ましくは４〜５０℃である。
【００２６】
多孔質材料の生体吸収性高分子原料と金ナノ粒子とを混合してから多孔質化する（多孔質化工程）方法では、まず生体吸収性高分子の溶液に金ナノ粒子を添加した後、超音波あるいは機械的な攪拌により、金ナノ粒子を生体吸収性物質によく分散させる。この分散溶液を用いて金ナノ粒子と生体吸収性高分子との複合多孔質材料を作製することができる。
【００２７】
ここで、金ナノ粒子の濃度は、生体吸収性高分子の溶液に対して、好ましくは、０．１ｍＭ以上１００ｍＭ以下となるように調製される。これにより、０．１ｍＭ未満である場合、近赤外光の照射による発熱が十分でなく、がん細胞の死滅の効果が小さくなり得る。金ナノ粒子の含有量が１００ｍＭを超えると、金ナノ粒子が過剰にあり、すべての金ナノ粒子を多孔質材料に保持するのは困難で、所定の空孔を有する複合多孔質材料を得られない場合があり得る。金ナノ粒子の濃度は、さらに好ましくは、１．０ｍＭ以上５０ｍＭ以下の範囲に調製される。金ナノ粒子の濃度が１．０ｍＭ以上であれば、がん細胞の死滅の効果が高くなる。金ナノ粒子の濃度は、さらに好ましくは、３．０ｍＭ以上４０．０ｍＭ以下の範囲である。この範囲であれば、がん細胞を確実に死滅できる複合多孔質材料を提供できる。例えば、後述する実施例に示されるように、金ナノ粒子の濃度が３．０ｍＭ以上６．０ｍＭ以下の範囲であれば、少ない金ナノ粒子によっても確実にがん細胞を死滅できることが分かった。
【００２８】
前記金ナノ粒子と生体吸収性高分子との複合多孔質材料を作製する方法としては、例えば、前記金ナノ粒子と生体吸収性高分子からなる混合溶液をそのまま凍結乾燥する方法と、あらかじめ作製した氷微粒子を前記金ナノ粒子と生体吸収性高分子からなる混合溶液に添加し、多孔質化する方法とが挙げられる。そのまま凍結乾燥する方法では、空孔径や空孔の形状は凍結速度や凍結温度に依存し、あらかじめ作製した氷微粒子を用いる方法では、空孔径や空孔の形状は氷微粒子の大きさや形状に依存する。
【００２９】
前記金ナノ粒子と生体吸収性高分子からなる混合溶液をそのまま凍結乾燥する方法では、金ナノ粒子と生体吸収性高分子の混合溶液を予備凍結する。その方法としては、例えば、生体吸収性高分子の溶液に金ナノ粒子を添加し、超音波あるいは機械的な攪拌により、金ナノ粒子を生体吸収性高分子によく分散させる。金ナノ粒子を均一に分散させた金ナノ粒子と生体吸収性高分子からなる混合溶液をフリーザーに数時間静置し、凍結する。フリーザーの温度は−１〜−１００℃で、望ましい温度は−５〜−８０℃である。凍結時間は１〜２４時間で、望ましい凍結時間は２〜８時間である。
【００３０】
あるいは、空孔形成剤としてあらかじめ作製した氷微粒子を前記金ナノ粒子と生体吸収性高分子からなる混合溶液に添加し、多孔質化する方法を使用してもよい。この場合は、まず純水を容器に満たした液体窒素中に噴霧し、氷微粒子を作製する。形成した氷微粒子を低温チャンバー（−１５℃）に容器ごと移し、容器内の液体窒素が気化して消失するまで、容器を静置する。その後、大きな目開きの篩と小さな目開きの篩とを用いて所定の粒径の氷を篩い分ける。何れの篩もその目開きは公称１〜１０００μｍで、望ましいのは公称１０〜８００μｍである。篩い分けた氷微粒子を−４℃の低温チャンバー内に１〜６時間静置し、氷微粒子の温度を−４℃で平衡化させる。そして、前記金ナノ粒子と生体吸収性高分子からなる混合溶液を−４℃の低温チャンバーに移し、数十分間静置することによって温度平衡化させる。温度を−４℃にした金ナノ粒子と生体吸収性高分子からなる混合溶液と前記の温度を−４℃にした篩い分けた氷微粒子を一定の体積ｍＬ対重量ｇの比率で−４℃の低温チャンバーで混合する。金ナノ粒子と生体吸収性高分子からなる混合溶液と氷微粒子との比率は、体積ｍＬ対重量ｇで９９：１〜１０：９０で良いが、望ましい比率（体積ｍＬ対重量ｇ）は８０：２０〜３０：７０である。氷微粒子が金ナノ粒子と生体吸収性高分子からなる混合溶液に均一に分散するようによく攪拌する。この混合物を−２０℃で１２時間静置した後、さらに−８０℃で４時間静置することにより、混合物を凍結する。
【００３１】
上記２つの方法の何れにおいても、その過程で準備した凍結物を室温、５Ｐａ以下の減圧下で３日間凍結乾燥を行うことにより、金ナノ粒子と生体吸収性高分子との複合多孔質構造を形成させる。
【００３２】
前記の金ナノ粒子と生体吸収性高分子の複合多孔質材料を架橋することで多孔質材料の構造を安定させ、複合多孔質材料とする。ゼラチンやコラーゲンに代表される水溶性生体吸収性高分子を用いた場合には、架橋は特に好ましいが、ポリ乳酸やポリグリコール酸に代表される水不溶性生体吸収性高分子を用いた場合には、架橋は必ずしも必要ではない。
【００３３】
用いられる架橋方法としては、従来公知のものが何れも使用できる。一般的に蒸気法や溶液法を用いることができる。蒸気法で用いられる架橋剤としては、従来公知のものが何れも使用できる。好ましく使用される架橋剤は、グルタルアルデヒド、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドのようなアルデヒド類、特にグルタルアルデヒドである。
【００３４】
前記の蒸気法は、上記の架橋剤をガス状にして用いるのが好ましい。具体的には、上記金ナノ粒子と生体吸収性高分子との複合多孔質材料を一定温度で一定濃度の架橋剤又はその水溶液で飽和した架橋剤蒸気の雰囲気下で一定時間架橋を行う。架橋温度は、上記金ナノ粒子と生体吸収性高分子との複合多孔質材料が溶解せず、且つ架橋剤の蒸気が形成できる範囲内であればよく、通常、２０℃〜５０℃に設定される。架橋時間は、架橋剤の種類や架橋温度にもよるが、上記金ナノ粒子と生体吸収性高分子との複合多孔質材料の生体吸収性を阻害せず、かつ生体への移植時にこのものが溶解しないような架橋固定化が行われる範囲で行うのが望ましい。好ましい架橋時間は１０分から１２時間程度である。架橋反応後の金ナノ粒子と生体吸収性高分子との複合多孔質材料を室温で純水に浸漬して洗浄し、これを１回の洗浄として４回以上繰り返す。洗浄後、未反応の活性官能基をブロッキングするため、グリシン水溶液に金ナノ粒子と生体吸収性高分子との複合多孔質材料を室温で数時間浸漬する。グリシン水溶液の濃度は０．０１〜１．０Ｍで、望ましいのは０．０５〜０．３Ｍである。温度は４℃〜３７℃で、望ましいのは４℃〜３０℃である。時間は１〜２４時間で、望ましいのは４〜１２時間である。
【００３５】
溶液架橋法では、カルボジイミド、アルデヒド類、或いはエポキシ類などの架橋剤とＮ−ヒドロキシコハク酸イミドなどの活性化剤を用いて架橋する。未架橋の金ナノ粒子と生体吸収性高分子との複合多孔質材料は水に溶解してしまうので、これらの架橋剤をエタノールと水の混合溶媒に溶解させ、数段階にかけて架橋する。各段階の混合溶媒のエタノール対水の割合は異なり、最初の段階から最終段階までエタノール対水の割合は高いほうから低いほうに変える。エタノール対水の割合は９９／１から１／９９までである。架橋温度は４℃から４０℃で、望ましくは室温である。架橋剤の濃度は５ｍＭ〜５００ｍＭで、望ましくは１０ｍＭ〜１００ｍＭである。活性化剤の濃度は５ｍＭ〜５００ｍＭで、望ましくは１０ｍＭ〜１００ｍＭである。最後の架橋反応後の金ナノ粒子と生体吸収性高分子との複合多孔質材料を室温で純水に浸漬して洗浄し、これを１回の洗浄として４回以上繰り返す。洗浄後未反応の活性官能基を失活させるため、グリシン水溶液に金ナノ粒子と生体吸収性高分子との複合多孔質材料を室温で数時間浸漬する。グリシン水溶液の濃度は０．０１〜１．０Ｍで、望ましいのは０．０５〜０．３Ｍである。温度は４℃〜３７℃で、望ましくは４〜３０℃である。時間は１〜２４時間で、望ましくは４〜１２時間である。
【００３６】
上記の複合多孔質材料を３０分間純水での洗浄を３回以上繰り返す。洗浄後、５Ｐａ以下の減圧下で４８時間凍結乾燥を行い、目的の金ナノ粒子と生体吸収性高分子との複合多孔質材料を得る。
【００３７】
このような複合多孔質材料に対して外部から近赤外光を照射すると、金ナノ粒子は発熱し、がん細胞とがん組織を死滅させることができる。必要に応じて前記の外部刺激を繰り返し与え、金ナノ粒子を繰り返し発熱させることにより、がん細胞やがん組織への殺傷効果を高められると期待される。また、複合多孔質材料の基材である生体吸収性高分子は、多孔質であることから体内で急速に分解・吸収され、それにともなって金ナノ粒子が放出される。そして、金ナノ粒子は周囲の細胞に取り込まれ、周囲のがん細胞を死滅させることも可能である。これにより、がん組織とがん細胞を効率よく死滅させることが期待される。また、このような複合多孔質材料は、外部からの電気的な配線やあるいは加熱流体などの供給のための配管の接続なしで、複合体内部やその近傍部位を温熱療法に適した温度まで昇温させ、またその温度を所望の時間だけ維持することができる。更に、本発明に係る複合多孔質材料では、その周囲に存在する細胞を孔の中に効率よく取り込み、またそれを加熱することができる。従って、例えば手術後に切除箇所の近傍に残留したがん細胞を捕捉・死滅させることもできる。
【実施例】
【００３８】
以下では、本発明に係るナノ粒子を生体吸収性高分子と複合化した多孔質材料を各種作製して、その表面形状などを調べた結果を示す。以下では複合多孔質材料の製造方法と、その結果得られる特異な構造についての例を示す。また、本発明に係る多孔質材料が外部からの刺激により実際に発熱すること、発熱によってがん細胞を死滅させることを実証する。以下の実施例では、ナノ粒子として金ナノロッドおよび金ナノスターを、生体吸収性高分子としてゼラチンを用いたが、これに限定されない。
【００３９】
［実施例１］金ナノロッド（長軸長さ３５ｎｍ）／架橋ゼラチン複合多孔質材料を作製するために、原料ゼラチンの濃度が０．１（ｗ／ｗ）％〜５０．０（ｗ／ｗ）％の範囲内のものを用いた。Ａｕ濃度０〜１０．０ｍＭの範囲内で作製した。なお、後述するように、実施例１では比較のために、金ナノ粒子を添加しない架橋ゼラチン多孔質材料を作製した。
【００４０】
Ａｕ濃度１．０ｍＭ、２．０ｍＭ、４．０ｍＭの金ナノロッド（長軸長さ３５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料を作製した。多孔質材料の空孔形成剤（ポローゲンとも呼ぶ）として、大きさが４２５μｍ〜５００μｍの氷微粒子を用いた。
【００４１】
まず、０．８ｇのブタ由来ゼラチンに７０（ｖ／ｖ）％  酢酸水溶液１０ｍＬを加えて、４５℃で２時間、つづいて室温で４時間撹拌し、８．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を調製した。
【００４２】
一方、平均の長軸長さ３５ｎｍをもつ金ナノロッド（ＡｕＮＲ３５）はシード媒介成長法を用いて合成した。まず、０．０１  Ｍ  ＨＡｕＣｌ４  ２５０μＬを０．１Ｍ  ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）溶液７．５  ｍＬに添加し、５ｍｉｎ、室温で撹拌した。さらに、０．０１  Ｍ  ＮａＢＨ４  ０．６  ｍＬを添加し、１０ｍｉｎ、室温で撹拌したものをＡｕシード溶液とした。本Ａｕシード溶液は用時調製とし、調製後２時間以内に結晶成長反応に使用した。
【００４３】
成長溶液は、６００  ｍＬの０．１  Ｍ  ＣＴＡＢ溶液中に０．０１  Ｍ  ＨＡｕＣｌ４を３０  ｍＬ、１．０  Ｍ  ＨＣｌを１２  ｍＬ、１０ｍＭ  ＡｇＮＯ３溶液を１．３２  ｍＬ、０．１  Ｍ  アスコルビン酸（ＡＡ）を６．６  ｍＬ添加することによって調製した。つづいて、前記Ａｕシード溶液  １．４４  ｍＬを成長溶液に加え、室温で１２ｈインキュベートした。結晶成長反応によって生成したＡｕＮＲは遠心分離によって回収し、フリーのＣＴＡＢを除去するために純水で洗浄した。再び遠心分離を行った後、上澄みを除去し、０．５（ｗｔ／ｖ）％ゼラチン水溶液を添加して室温で攪拌した。ゼラチンによって分散安定化した金ナノロッド（ＡｕＮＲ）は遠心分離によって回収し、純水で洗浄後、複合多孔質材料を作製するために水に再分散させた。
【００４４】
ポローゲンである氷微粒子を作製するため、純水３００ｍＬを液体窒素１０Ｌの入った容器に噴霧し、水滴を凍結させた。凍結物を−１５℃の低温チャンバーに容器ごと移した。そのまま低温チャンバー内で約２時間静置することによって、液体窒素を気化させた。次に、低温チャンバー内で公称５００μｍの目開きをもつ篩と公称４２５μｍの目開きをもつ篩を用いて大きさ４２５μｍ〜５００μｍ氷を篩い分けた。低温チャンバー内の温度を−４℃に変更し、前記の氷微粒子を２時間静置し、氷微粒子の温度を−４℃に調製した。
【００４５】
前記の８．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液１０ｍＬと濃度が２．０ｍＭ、４．０ｍＭ、８．０ｍＭの金ナノロッド懸濁液１０ｍＬのそれぞれとを室温で混合し、超音波処理により金ナノロッドをゼラチン溶液に均一に分散させた。調製した混合溶液のゼラチンの濃度は４．０（ｗ／ｖ）％で、金ナノロッドの濃度はそれぞれ１．０ｍＭ、２．０ｍＭ、４．０ｍＭであった。これらの金ナノロッド／ゼラチン混合溶液を−４℃の低温チャンバーに移し、４０分間静置することによって温度平衡化させた。温度を−４℃に冷却した金ナノロッド／ゼラチン混合溶液２０ｍＬと前記の大きさ４２５μｍ〜５００μｍの氷微粒子を３：７（体積ｍＬ対重量ｇ）の比率で−４℃の低温チャンバーで混合した。氷微粒子が金ナノロッド／ゼラチン混合溶液に均一に分散するようによく攪拌した。続いて、このゼラチン／ＡｕＮＲ溶液と氷微粒子の混合物を、あらかじめ冷却しておいたシリコーン型枠内に充てんした。この混合物を−２０℃で１２時間静置した後、さらに−８０℃で４時間静置することにより、混合物を凍結させた。凍結物を室温、５Ｐａ以下の減圧下で３日間凍結乾燥を行うことにより、金ナノロッド／ゼラチン複合多孔質材料を形成させた。なお、以降では、分かり易さのために、架橋反応前の中間生成物を「金ナノロッド／ゼラチン複合多孔質材料」と称し、架橋反応後の最終生成物を「金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料」と称する。
【００４６】
次に、金ナノロッド／ゼラチン複合多孔質材料を９９．５％のエタノールで洗浄（３０分間×１０回）した。その後、次の３段階の工程に分けて逐次的に架橋反応を行った。ここで、架橋反応の工程でゼラチンが溶解するのを防ぎつつ、架橋反応の効率を高めるために、エタノールの濃度を段階的に下げた３種類のエタノール／水混合溶媒（エタノール／水（ｖ／ｖ）＝  ９５／５、９０／１０、８５／１５）を用いた。
【００４７】
第１段階の架橋反応工程では、エタノール／水（９５／５、ｖ／ｖ）３０ｍＬに０．０３ｇの２−モルホリノエタンスルホン酸（ＭＥＳ、終濃度０．１ｗｔ％）を撹拌しながら加え、そのまま１〜２ｈ撹拌した。このＭＥＳ溶液に０．２８８ｇの１−（３−ジメチルアミノプロピル）−３−エチルカルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ、終濃度５０ｍＭ）及び０．０６９ｇのＮ−ヒドロキシコハク酸イミド（ＮＨＳ、終濃度２０ｍＭ）を加えて室温で１０分間撹拌することにより、第１段階の架橋反応溶液を調製した。この第１段階の架橋反応溶液に前記の金ナノロッド／ゼラチン複合多孔質材料を室温で８時間浸漬することによって、第１段階の架橋反応を行った。
【００４８】
第２段階の架橋反応工程では、エタノール／水（９０／１０、ｖ／ｖ）３０ｍＬに０．０３ｇのＭＥＳを撹拌しながら加えた。このＭＥＳ溶液に０．２８８ｇのＥＤＣ及び０．０６９ｇのＮＨＳを加えて１０分間撹拌することにより、第２段階の架橋反応溶液を調製した。この第２段階の架橋反応溶液に第１段階の架橋反応後の金ナノロッド／ゼラチン複合多孔質材料を室温で８時間浸漬し、第２段階の架橋反応を行った。
【００４９】
第３段階の架橋反応工程では、エタノール／水（８５／１５、ｖ／ｖ）３０ｍＬに０．０３ｇのＭＥＳを撹拌しながら加え、そのまま１〜２ｈ撹拌した。このＭＥＳ溶液に０．２８８ｇのＥＤＣ及び０．０６９ｇのＮＨＳを加えて１０分間撹拌することにより、第３段階の架橋反応溶液を調製した。この第３段階の架橋反応溶液に第２段階の架橋反応後の金ナノロッド／ゼラチン複合多孔質材料を室温で８時間浸漬して、第３段階の架橋反応を行った。最後の架橋反応後の金ナノロッド／ゼラチン複合多孔質材料を室温で１時間超純水に浸漬し、これを１回の洗浄として６回繰り返した。ついで、得られた生成物を０．１Ｍのグリシン水溶液に室温で８時間浸漬した後、１時間、純水での洗浄を６回繰り返した。洗浄後、５Ｐａ以下の減圧下で４８時間凍結乾燥を行い、最終製造物の金ナノロッド／架橋ゼラチンの複合多孔質材料を得た。
【００５０】
上述したように、比較のため金ナノ粒子を添加しない架橋ゼラチン多孔質材料（コントロール）も作製した。詳細には、上述の４．０（ｗ／ｖ）％のゼラチン溶液１０ｍＬを−８０℃の低温で６時間静置することにより、ゼラチン溶液を凍結させた。凍結物を室温、５Ｐａ以下の減圧下で３日間凍結乾燥を行うことにより、多孔質構造を形成した。次に、実施例１と同様の洗浄、架橋、ブロッキング処理、凍結の各工程を経て、架橋ゼラチン多孔質材料を得た。
【００５１】
得られた金ナノロッド（長軸長さ３５ｎｍ）／架橋ゼラチンの複合多孔質材料、および架橋ゼラチン多孔質材料（コントロール）を走査電子顕微鏡で観察し、図１（ａ）〜（ｄ）に示す像を得た。（ａ）Ａｕ濃度１．０ｍＭ、ゼラチン濃度４．０（ｗ／ｖ）％、（ｂ）Ａｕ濃度２．０ｍＭ、ゼラチン濃度４．０（ｗ／ｖ）％、（ｃ）Ａｕ濃度４．０ｍＭ、ゼラチン濃度が４．０（ｗ／ｖ）％の各原料溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチンの複合多孔質材料は、いずれも氷微粒子のサイズを反映した球状の空孔構造及び球状の空孔を連通する空隙からなる多孔質構造を有し、空孔壁面には金ナノロッドに相当する粒子状のものが観察された。コントロールとして作製した架橋ゼラチン多孔質材料も氷微粒子を反映した球状の空孔構造及び球状の空孔を連通する空隙からなる多孔質構造を有した。
【００５２】
［実施例２］金ナノロッド（長軸長さ６５ｎｍ）／架橋ゼラチン複合多孔質材料
Ａｕ濃度１．０ｍＭ、２．０ｍＭ、４．０ｍＭの金ナノロッド（長軸長さ６５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料を作製した。多孔質材料の空孔形成剤として、大きさが４２５μｍ〜５００μｍの氷微粒子を用いた。  
【００５３】
平均の長軸長さ６５ｎｍをもつ金ナノロッド（ＡｕＮＲ６５）は、実施例１と同様に、シード媒介成長法を用いて合成した。Ａｕシード溶液は、実施例１と同様にして調製した。成長溶液は、ＡｇＮＯ３溶液を６．６  ｍＬとした以外、実施例１と同様にして調製した。このようにして得られた金ナノロッド懸濁液を用い、以降の手順は、実施例１と同様にして、最終製造物の金ナノロッド／架橋ゼラチンの複合多孔質材料を得た。
【００５４】
得られた金ナノロッド（長軸長さ６５ｎｍ）／架橋ゼラチンの複合多孔質材料を走査電子顕微鏡で観察し、図２（ａ）〜（ｃ）に示す像を得た。（ａ）Ａｕ濃度１．０ｍＭ、ゼラチン濃度４．０（ｗ／ｖ）％、（ｂ）Ａｕ濃度２．０ｍＭ、ゼラチン濃度４．０（ｗ／ｖ）％、（ｃ）Ａｕ濃度４．０ｍＭ、ゼラチン濃度が４．０（ｗ／ｖ）％の各原料溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチンの複合多孔質材料は、いずれも氷微粒子のサイズを反映した球状の空孔構造及び球状の空孔を連通する空隙からなる多孔質構造を有し、空孔壁面には金ナノロッドに相当する粒子状のものが観察された。
【００５５】
［実施例３］金ナノロッド（長軸長さ１１５ｎｍ）／架橋ゼラチン複合多孔質材料
Ａｕ濃度１．０ｍＭ、２．０ｍＭ、４．０ｍＭの金ナノロッド（長軸長さ１１５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料を作製した。多孔質材料の空孔形成剤として、大きさが４２５μｍ〜５００μｍの氷微粒子を用いた。  
【００５６】
平均の長軸長さ１１５ｎｍをもつ金ナノロッド（ＡｕＮＲ１１５）は、ワンポット法によって合成した。まず、０．０１  Ｍ  ＨＡｕＣｌ４を２２．８  ｍＬ、０．０２  Ｍ  ＡｇＮＯ３を６  ｍＬ、０．６２  Ｍヒドロキノン４．８  ｍＬを５３４  ｍＬの０．１１  Ｍ  ＣＴＡＢ溶液に順番に添加し、無色の溶液を得た。さらに、０．５  Ｍ  ＮａＢＨ４溶液を３７８  μＬ添加し、３０℃で２４  ｈ静置した。得られたＡｕＮＲは遠心分離によって回収し、フリーのＣＴＡＢを除去するために水で洗浄した。遠心後上澄みを除去し、０．５（ｗｔ／ｖ）％ゼラチン水溶液を添加して室温で攪拌した。ゼラチンで分散安定化させた金ナノ粒子は遠心分離によって回収し、純水で洗浄後、複合多孔質材料を作製するために水に再分散させた。このようにして得られた金ナノロッド懸濁液を用い、以降の手順は実施例１と同様にして、最終製造物の金ナノロッド／架橋ゼラチンの複合多孔質材料を得た。
【００５７】
得られた金ナノロッド（長軸長さ１１５ｎｍ）／架橋ゼラチンの複合多孔質材料を走査電子顕微鏡で観察し、図３（ａ）〜（ｃ）に示す像を得た。（ａ）Ａｕ濃度１．０ｍＭ、ゼラチン濃度４．０（ｗ／ｖ）％、（ｂ）Ａｕ濃度２．０ｍＭ、ゼラチン濃度４．０（ｗ／ｖ）％、（ｃ）Ａｕ濃度４．０ｍＭ、ゼラチン濃度が４．０（ｗ／ｖ）％の各原料溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチンの複合多孔質材料は、いずれも氷微粒子のサイズを反映した球状の空孔構造及び球状の空孔を連通する空隙からなる多孔質構造を有し、空孔壁面には金ナノロッドに相当する粒子状のものが観察された。
【００５８】
［実施例４］金ナノスター（直径３５ｎｍ）／架橋ゼラチン複合多孔質材料
Ａｕ濃度１．０ｍＭ、２．０ｍＭ、４．０ｍＭの金ナノスター（長軸長さ３５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料を作製した。多孔質材料の空孔形成剤として、大きさが４２５μｍ〜５００μｍの氷微粒子を用いた。
【００５９】
最大径３５ｎｍをもつ金ナノスター（ＡｕＮＳ３５）もシード媒介成長法を用いて合成した。Ａｕシード溶液は、０．１２ｍＭクエン酸三ナトリウム４  ｍＬの存在下で、０．０８７ｍＭ  ＮａＢＨ４１  ｍＬによる０．１  ｍｇ／ｍＬ  ＨＡｕＣｌ４  ９０  ｍＬの還元反応により調製した。その後、ＨＡｕＣｌ４溶液（３０．０  ｍｇ  ｍＬ−１，  ２．２５  ｍＬ）、  Ａｕシード溶液（７５  ｍＬ）、  ＡｇＮＯ３溶液（５．０  ｍｇ  ｍＬ−１、  ０．９  ｍＬ）、ＡＡ溶液（３８．０  ｍｇ  ｍＬ−１，  １．５  ｍＬ）は、１０分間穏やかに撹拌しながら７５  ｍＬの純水に連続して滴下した。Ａｕシード溶液の添加量を変えることによって、異なる直径をもつ金ナノスター（ＡｕＮＳ）が得られた。ここでは、結晶成長過程における金ナノスターの分散安定性を高めるために、金のナノ粒子の表面にクエン酸三ナトリウムを物理吸着させた。  
【００６０】
遠心後上澄みを除去し、０．５（ｗｔ／ｖ）％ゼラチン水溶液を添加して室温で攪拌した。ゼラチンで分散安定化させた金ナノ粒子（金ナノスター）は遠心分離によって回収し、純水で洗浄後、複合多孔質材料を作製するために水に再分散させた。以降の手順は、実施例１と同様にして、氷微粒子をポローゲンに用いて、金ナノスター／架橋ゼラチンの複合多孔質材料を作製した。
【００６１】
得られた金ナノスター（最大径３５ｎｍ）／架橋ゼラチンの複合多孔質材料を走査電子顕微鏡で観察し、図４（ａ）〜（ｃ）に示す像を得た。（ａ）Ａｕ濃度１．０ｍＭ、ゼラチン濃度４．０（ｗ／ｖ）％、（ｂ）Ａｕ濃度２．０ｍＭ、ゼラチン濃度４．０（ｗ／ｖ）％、（ｃ）Ａｕ濃度４．０ｍＭ、ゼラチン濃度が４．０（ｗ／ｖ）％の各原料溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチンの複合多孔質材料は、いずれも氷微粒子のサイズを反映した球状の空孔構造及び球状の空孔を連通する空隙からなる多孔質構造を有し、空孔壁面には金ナノスターが観察された。
【００６２】
［実施例５］金ナノスター（直径６５ｎｍ）／架橋ゼラチン複合多孔質材料
Ａｕ濃度１．０ｍＭ、２．０ｍＭ、４．０ｍＭの金ナノスター（長軸長さ６５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料を作製した。多孔質材料の空孔形成剤として、大きさが４２５μｍ〜５００μｍの氷微粒子を用いた。  
【００６３】
最大径６５ｎｍをもつ金ナノスター（ＡｕＮＳ６５）は、Ａｕシード溶液を２５ｍＬとした以外は、実施例４と同様にして、シード媒介成長法を用いて合成された。このようにして得られた金ナノスター（ＡｕＮＳ）を用い、以降の手順は、実施例１と同様にして、金ナノスター／架橋ゼラチンの複合多孔質材料を得た。
【００６４】
得られた金ナノスター（最大径６５ｎｍ）／架橋ゼラチンの複合多孔質材料を走査電子顕微鏡で観察し、図５（ａ）〜（ｃ）に示す像を得た。（ａ）Ａｕ濃度１．０ｍＭ、ゼラチン濃度４．０（ｗ／ｖ）％、（ｂ）Ａｕ濃度２．０ｍＭ、ゼラチン濃度４．０（ｗ／ｖ）％、（ｃ）Ａｕ濃度４．０ｍＭ、ゼラチン濃度が４．０（ｗ／ｖ）％の各原料溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチンの複合多孔質材料は、いずれも氷微粒子のサイズを反映した球状の空孔構造及び球状の空孔を連通する空隙からなる多孔質構造を有し、空孔壁面には金ナノスターを示す粒子状のものが観察された。
【００６５】
［実施例６］金ナノスター（直径１１５ｎｍ）／架橋ゼラチン複合多孔質材料
Ａｕ濃度１．０ｍＭ、２．０ｍＭ、４．０ｍＭの金ナノスター（長軸長さ１１５ｎｍ）を含む４．０（ｗ／ｖ）％ゼラチン溶液を用いて金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料を作製した。多孔質材料の空孔形成剤として、大きさが４２５μｍ〜５００μｍの氷微粒子を用いた。  
【００６６】
最大径１１５ｎｍをもつ金ナノスター（ＡｕＮＳ１１５）は、Ａｕシード溶液を３．３ｍＬとした以外は、実施例４と同様にして、シード媒介成長法を用いて合成された。このようにして得られた金ナノスター（ＡｕＮＳ）を用い、以降の手順は、実施例１と同様にして、金ナノスター／架橋ゼラチンの複合多孔質材料を得た。
【００６７】
得られた金ナノスター（最大径１１５ｎｍ）／架橋ゼラチンの複合多孔質材料を走査電子顕微鏡で観察し、図６（ａ）〜（ｃ）に示す像を得た。（ａ）Ａｕ濃度１．０ｍＭ、ゼラチン濃度４．０（ｗ／ｖ）％、（ｂ）Ａｕ濃度２．０ｍＭ、ゼラチン濃度４．０（ｗ／ｖ）％、（ｃ）Ａｕ濃度４．０ｍＭ、ゼラチン濃度が４．０（ｗ／ｖ）％の各原料溶液を用いて作製した金ナノロッド／架橋ゼラチンの複合多孔質材料は、いずれも氷微粒子のサイズを反映した球状の空孔構造及び球状の空孔を連通する空隙からなる多孔質構造を有し、空孔壁面には金ナノスターを示す粒子状のものが観察された。
【００６８】
［実施例７］近赤外レーザーの照射による複合多孔質材料の発熱効果
本実施例では、実施例１〜６で作製した金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料および金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料の光熱効果を調べた。実施例１〜６で作製した金ナノロッドまたは金ナノスターである金ナノ粒子／架橋ゼラチン複合多孔質材料と、金ナノ粒子を含有しない架橋ゼラチン多孔質材料（コントロール）をそれぞれ５．０ｍｍ×３．０ｍｍ×１．０ｍｍに切断した。次に、各多孔質材料をそれぞれ２０μＬの細胞培養用培地浸漬し、波長８０５ｎｍ、出力密度１．６Ｗｃｍ−２の近赤外レーザー光を１８０ｓ間照射した。レーザー光照射の間、サンプルの温度はデジタル温度計を用いて１０ｓおきに測定した。結果を図７に示す。図７において、Ｇｅｌはコントロールを示し、Ｇｅｌ／Ｒ３５、Ｇｅｌ／Ｒ６５、Ｇｅｌ／Ｒ１１５、Ｇｅｌ／Ｓ３５、Ｇｅｌ／Ｓ６５およびＧｅｌ／Ｓ１１５は、それぞれ、実施例１〜６で作製した金ナノ粒子／架橋ゼラチンの複合多孔質材料を示す。
【００６９】
図７（ａ）〜（ｃ）から、近赤外レーザー光照射の間の複合多孔質材料の温度は、照射時間、Ａｕ濃度の増加とともに上昇することが確認された。照射開始１８０ｓ後には、いずれの金ナノ粒子と複合化した架橋ゼラチン多孔質材料においても、金ナノ粒子不含架橋ゼラチン多孔質材料よりも高い温度に到達することがわかった。実施例１〜６で作製したいずれの金ナノ粒子でも架橋ゼラチン多孔質材料への含有率を調整することにより、がんの温熱療法で必要とされる温度である４２．５℃以上に１８０ｓ以内に加熱することができた。これに対して、金ナノ粒子と複合化していない架橋ゼラチン多孔質材料（コントロール）では、温度はほとんど上昇せず、近赤外レーザー光を１８０ｓ照射しても４２．５℃には到達しなかった。以上のことから、金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料、金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料の光熱効果が確認された。生体内で前記複合多孔質材料を加熱する方法として近赤外レーザー光を用いることは可能なので、本発明の複合多孔質材料はがんの温熱療法に好適である。
【００７０】
［実施例８］複合多孔質材料の光熱効果によるがん細胞の殺傷効果
本実施例では、実施例１〜６で作製した金ナノロッド／架橋ゼラチン複合多孔質材料および金ナノスター／架橋ゼラチン複合多孔質材料によるがん細胞殺傷効果を調べた。まず、実施例１〜６で作製した金ナノ粒子／架橋ゼラチン複合多孔質材料と、コントロールの架橋ゼラチン多孔質材料をそれぞれ５．０ｍｍ×３．０ｍｍ×１．０ｍｍに切断した。次に、各多孔質材料に子宮頸がん由来のＨｅＬａ細胞を１×１０５個ずつ播種し、１日間培養した。波長８０５ｎｍ、出力密度１．６Ｗｃｍ−２の近赤外レーザー光を１８０ｓ間照射した後、公知のＷＳＴ−１法を用いて細胞生存率を測定した。結果を図８に示す。図８において、Ｇｅｌはコントロールを示し、Ｇｅｌ／Ｒ３５、Ｇｅｌ／Ｒ６５、Ｇｅｌ／Ｒ１１５、Ｇｅｌ／Ｓ３５、Ｇｅｌ／Ｓ６５およびＧｅｌ／Ｓ１１５は、それぞれ、実施例１〜６で作製した金ナノ粒子／架橋ゼラチンの複合多孔質材料を示す。
【００７１】
図８（ａ）に示すように、ナノ粒子の含有率が増加するにつれて、金ナノ粒子不含架橋ゼラチン多孔質材料よりも細胞生存率が低下し、殺傷効果が示された。一方、図８（ｂ）に示すように、近赤外レーザー光を照射しなかった場合も同様に細胞生存率を測定した。その結果、架橋ゼラチン多孔質材料が金ナノ粒子を含むか否かにかかわらず、同程度の非常に高い細胞生存率を示した。よって、本発明の金ナノ粒子／架橋ゼラチン複合多孔質材料は近赤外レーザー光照射による光熱効果によりがん細胞を殺傷する効果を持つことが実証された。
【００７２】
上述してきたように、ナノ粒子として金ナノ粒子について説明してきたが、金ナノ粒子と同様に近赤外線を照射することにより発熱するナノ粒子であれば、本発明に適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の複合多孔質材料は、がん組織の切除部位に移植される、または、がん組織を覆うことにより、近赤外光の照射によってがん組織およびがん細胞を死滅させることができるだけでなく、がん細胞を多孔質内に侵入させることができるので、がん細胞を効率的に死滅させることができる。しかも、ナノ粒子は多孔質材料に担持されているため、ナノ粒子がすばやく拡散して光熱効率が低下してしまうことを防ぎ、繰り返しがん組織の切除部位やがん組織を局所的に加熱することが可能である。よって、本発明の複合多孔質材料は、がんの治療に極めて有効である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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