(57)【要約】  本明細書では、少なくとも１つの光学特性を有する絹粒子、たとえば、反射性、回折、屈折、吸収、光学利得、蛍光、および光散乱を調製する方法、ならびにその結果生じた組成物を開示する。本発明の組成物および方法は、様々な応用、たとえば、医学的応用、化粧品、日焼け止めおよび食品添加剤において利用することができる。
2013538183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約５〜１０００ｎｍの寸法の絹粒子を含み、
以下の光学特性のうちの少なくとも１つ：
（ａ）反射性
（ｂ）回折
（ｃ）屈折
（ｄ）吸収
（ｅ）光学利得
（ｆ）蛍光
（ｇ）イリデッセンス
（ｈ）光散乱
を有し、
前記光学特性が前記絹粒子の少なくとも１つの表面上に存在する、
絹粒子組成物。
【請求項２】
第１の表面上の回析格子を含み、
前記回析格子が約５０本の線／ｍｍ〜約１０００本の線／ｍｍの線ピッチを有し、
寸法が約１０００μｍ未満である絹粒子。
【請求項３】
前記回析格子が約３００本の線／ｍｍである、請求項２に記載の絹粒子。
【請求項４】
前記回析格子が約１０００本の線／ｍｍである、請求項３に記載の絹粒子。
【請求項５】
前記回析格子が１Ｄ回析格子である、請求項２に記載の絹粒子。
【請求項６】
前記回析格子が２Ｄ回析格子である、請求項２に記載の絹粒子。
【請求項７】
第１の表面上に穴を含み、
前記穴は約３００ｎｍ〜約７００ｎｍの距離によって分離されており、
寸法が約１０００μｍ未満である絹粒子。
【請求項８】
前記距離が３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、または７００ｎｍである、請求項７に記載の絹粒子。
【請求項９】
前記穴の直径が約１５０ｎｍ〜約３００ｎｍである、請求項７に記載の絹粒子。
【請求項１０】
前記穴の深さが約３０ｎｍ〜約５０μｍである、請求項７に記載の絹粒子。
【請求項１１】
約１０μｍ〜約１５０μｍの寸法および約１：１の大体の縦横比を有するプリズムを含み、
寸法が約１０００μｍ未満である絹粒子。
【請求項１２】
隣接絹フィルムの屈折率が約０．００１〜約０．０２である絹フィルムの束の断片を含み、
寸法が約１０００μｍ未満である絹粒子。
【請求項１３】
すべての絹フィルムがドーパントを含む、請求項１２に記載の絹粒子。
【請求項１４】
絹フィルムの一部がドーパントを含む、請求項１２に記載の絹粒子。
【請求項１５】
約５０×５０μｍ〜約２×２ｍｍの寸法を有するレンズを含み、
寸法が約１０００μｍ未満である絹粒子。
【請求項１６】
前記レンズが約１ｍｍ〜約２０ｃｍの焦点距離を有する、請求項１５に記載の絹粒子。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の絹粒子と、薬学的又は化粧学的に許容される担体とを含む組成物。
【請求項１８】
薬剤をさらに含む、請求項１７に記載の組成物。
【請求項１９】
前記薬剤が粒子内に包埋されている、請求項１８に記載の組成物。
【請求項２０】
前記薬剤が、標的分子と結合する標的化剤である、請求項１８に記載の組成物。
【請求項２１】
前記標的分子が病原体である、請求項２０に記載の組成物。
【請求項２２】
前記標的分子が抗体である、請求項２０に記載の組成物。
【請求項２３】
前記標的分子が抗原である、請求項２０に記載の組成物。
【請求項２４】
前記薬剤が治療剤である、請求項１８に記載の組成物。
【請求項２５】
請求項１から２３のいずれかに記載の絹粒子を含む日焼け止め組成物。
【請求項２６】
請求項１から２３のいずれかに記載の絹粒子を含む化粧品組成物。
【請求項２７】
請求項１から２３のいずれかに記載の絹粒子を含む光学的コーティング。
【請求項２８】
請求項１から２３のいずれかに記載の絹粒子を含むペンキ。
【請求項２９】
請求項１から２３のいずれかに記載の絹粒子を含む織物。
【請求項３０】
約１０ｎｍ未満の、滑らかさを有する固体絹材料の第１の表面を提供することと、
光学装置に対応するパターンを前記第１の表面上に製作することと、
前記第１の表面上に前記パターンを有する前記固体絹材料を、絹粒子を含む粒子組成物へと縮小することと、
を含み、
絹粒子の寸法が約１０００μｍ未満である、絹光学粒子を作製する方法。
【請求項３１】
前記第１の表面の滑らかさが約１ｎｍ〜約１０ｎｍである、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記光学装置が約１０ｎｍ〜約４００ｎｍの光を反射する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記光学装置が約１０ｎｍ〜約４００ｎｍの光を吸収する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記光学装置が約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍの光を反射する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
前記光学装置が、反射性、逆反射性、回折、屈折、および吸収のうちの少なくとも１つを示す、請求項３０に記載の方法。
【請求項３６】
前記光学装置が、レンズ、レンズアレイ、マイクロレンズアレイ、光学回折格子、回析格子、フォトニック結晶、１Ｄ格子、２Ｄ格子、プリズム、マイクロプリズムアレイ、反射体、および逆反射体のうちの少なくとも１つを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３７】
約１０ｎｍ未満の滑らかさを有する第２の表面をさらに備える、請求項３０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、その内容がその全体で本明細書中に参考として組み込まれている、２０１０年６月１７日出願、題名「絹光学粉体（Ｓｉｌｋ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｏｗｄｅｒｓ）」の米国仮出願第６１／３５５，５８３号、および２０１１年１月２０日出願、題名「絹光学粉体およびその使用（Ｓｉｌｋ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｏｗｄｅｒｓ  ａｎｄ  Ｕｓｅｓ  Ｔｈｅｒｅｏｆ）」の米国仮出願第６１／４３１，６９１号の優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日の市場にある様々な消費者製品が、魅力のためのグリッター効果をもたらす。たとえば、リップバーム、ファンデーション、およびローションなどのスキンケア製品および／または化粧品は、塗布後に皮膚コンプレクションを高めるために輝く粒子を含有する。典型的には、そのような効果は、シリカ、二酸化チタン、マイカ、酸化鉄などの無機添加剤を使用することによって得られる。さらに、果物および野菜などの生鮮食品農産物をより良く見せて水分を保持させるために、ワックスコーティングが通常それら上に存在する。そのような場合、パラフィン、鉱物油、およびポリエチレンを含めた石油系のワックスが使用される場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの添加剤またはコーティングは一般に安全であるとみなされているが、それでもやはりこれらは合成であり、長期的な使用または摂取では有害な副作用を引き起こし得る重金属または炭化水素の使用を含む。代替物として、純粋な蚕繭に由来する絹粉体が食料製品、飲料および化粧品への添加剤として使用されている。天然絹は生体適合性かつ分解性であるが、その固有の光学特性（たとえば変色する能力）および／または分解速度は制御することができない。したがって、これらの制限に打ち勝ち、様々な応用において絹粉体の有用性を拡大させる必要性が存在する。たとえば、合成化学薬品が生物医学的イメージングのための造影剤として使用されているが、絹粉体は、天然であり、生体適合性であり、かつ生分解性であるため、使用するために潜在的に理想的な薬剤となり得る。しかし、その光学的および生分解性特性をそのような使用のために設計しなければならない。したがって、体内に注入後に回収する必要がなく、同時に高品質の光学特性および感度をもたらす、生体適合性、生分解性および／または生体吸収性のフォトニック構成要素および薬剤を開発する必要性も、生物医学的イメージング分野の分野において依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示には、粒子組成物を絹フィルムなどの特定の絹材料から調製することができるという見識、およびそのような粒子組成物が、たとえば、化粧品、食品添加剤、イメージング剤（たとえば医学的イメージング用の造影色素）などを含めた様々な製品内に取り込ませるために特に望ましい特質を有するという見識が包含される。本発明によれば、粒子組成物は、絹フィルム、特に特定の光学特徴を有する絹フィルムから調製される。本発明は、そのような絹フィルムから粒子を提供することで、光学特性、生体適合性特性および生分解性特性を含めた異例かつ望ましい特性を有する粒子組成物が得られることを認識している。本発明は、そのような粒子組成物、それらを作製および使用する方法、それらを取り込ませる製品など、ならびに適切なフィルムおよび／または粒子組成物を特徴づける、分析する、および／または選択するためのシステムを提供する。
【０００５】
とりわけ、本明細書中では、絹光学粒子組成物、たとえば粉体などを調製する方法、および様々な応用において使用するための、そのような組成物を含む製品が提供される。一態様では、提供された組成物には、少なくとも１つの光学特性、たとえば、反射性、回折、屈折、吸収、光学利得、蛍光、および光散乱を有する（たとえば有するように選択および／または操作された）絹粒子が含まれる。一部の実施形態では、望ましい絹粒子組成物は、（ａ）少なくとも１つの光学特性を有する固体絹フィブロインを提供するステップと、（ｂ）固体フィブロインから粒子を作製するステップとが含まれる方法によって調製および／または選択される。一部の実施形態では、固体絹フィブロイン、たとえば絹フィルムは、少なくとも１つの光学構造を有するマスターパターンの複製物である。一部の実施形態では、この方法は、固体絹フィブロインの追加の処理、たとえば、絹粒子の１つまたは複数の光学および／または分解特性を変更させるための化学的または機械的な処理をさらに含むことができる。
【０００６】
様々な実施形態では、絹粒子および／または粒子組成物は、ポリマーおよび／または他の薬剤、たとえば生体適合性および／または生分解性の薬剤をさらに含むことができる。一部の実施形態では、絹粒子および／または粒子組成物は、天然に存在しない絹材料（たとえば、当技術分野で知られている、参照天然絹タンパク質と比較して１つまたは複数の構造的修飾を含有する絹タンパク質からなることができる。一般に、修飾された絹タンパク質は、典型的には参照天然絹タンパク質と少なくとも約８５％、９０％、９５％の全体的な配列同一性を示す、および／または参照天然絹タンパク質と１つもしくは複数の特徴的な配列要素を共有する。
【０００７】
一部の実施形態では、修飾された絹タンパク質は、参照天然絹タンパク質と比較して変更された光学特性を有する。
【０００８】
本発明の一部の実施形態では、提供された組成物には絹粒子以外の粒子（すなわち非絹粒子）が含まれる。非絹粒子の例には、タンパク質粒子、無機粒子、ポリマー粒子、またはその組合せが含まれる。
【０００９】
本発明の別の態様は、様々な応用のための、提供された絹粒子組成物を含む製品組成物に関する。そのような製品組成物の非限定的な例には、たとえばｉｎ  ｖｉｖｏ投与のための医薬組成物、たとえば生物医学的イメージングのための光学造影剤、食品添加剤、化粧品などが含まれる。
【００１０】
また、本明細書中に記載の絹光学粒子を含む他の組成物も本発明の範囲内にある。たとえば、１つまたは複数の光学的効果を保有する製品は、玩具、美術品、工芸品、装飾品、ペンキ、インク、服飾品、織物、ヘアケア製品、紙製品、食用製品、化粧品、レンズ、サイン、およびディスプレイからなる群から選択することができる。本明細書中に記載の絹光学粒子を含む光学的コーティングは、材料、たとえば食品農産物に、またはエネルギー採取装置、たとえば太陽電池上に塗布することができる。
【００１１】
また、本明細書中に記載の提供された絹粒子組成物を含む化粧品組成物も本明細書中で提供される。一部の実施形態では、化粧品組成物は、粉体、固形粉体、液体、乳濁液、クリーム、ローション、ゲル、エアロゾル、軟膏、または固形スティックの形態で存在することができる。一部の実施形態では、絹粒子の反射波長は、皮膚コンプレクションの反射波長に匹敵する範囲内にあることができ、それによって所望の皮膚コンプレクションの外見を高める。一部の実施形態では、絹粒子の反射波長は、１つまたは複数の所望の色の波長に匹敵する範囲内にあることができる。さらなる実施形態では、絹粒子はイリデッセンス効果を与えることができる。したがって、本発明の別の態様は、ヒトの皮膚コンプレクションの外見を改善させる方法に関する。この方法には、本明細書中に記載の化粧品組成物を提供するステップと、化粧品組成物をヒトの皮膚上に塗布して、ヒトの皮膚コンプレクションの外見を改善させるステップとが含まれる。
【００１２】
さらに別の態様では、表皮または毛髪をＵＶ線に対して保護するための日焼け止め組成物が本明細書中で提供される。日焼け止め組成物は、本明細書中に記載の絹光学粒子と、少なくとも１つの美容上または薬学的に許容される担体とを含む。一部の実施形態では、本明細書中に記載の日焼け止め組成物は、非絹粒子、たとえばＵＶ線を吸収または反射する粒子をさらに含むことができる。一部の実施形態では、絹粒子は、ＵＶ線を吸収または反射する少なくとも１種類のアミノ酸を多く含むアミノ酸配列を有するように修飾することができる。
【００１３】
本発明のさらなる態様は、物体を事前に決定された光波長に対して保護する方法に関する。一部の実施形態では、事前に決定された光波長は、紫外光または可視光に対応することができる。この方法には、本明細書中に記載の少なくとも１つの組成物、たとえば化粧品組成物を提供するステップと、組成物を物体上に塗布して、それを事前に決定された光波長に対して保護するステップとが含まれる。例示的な物体には、それだけには限定されないが、表皮、毛髪、または化学物質、骨董品、美術品、工芸品、紙製品、服飾品、織物、梱包材、および食用製品などの任意の感光性物体が含まれ、また、キット、たとえば生物医学的分野において有用なものも提供される。そのようなキットは、本明細書中に記載の医薬組成物または光学造影剤と、薬学的に許容される溶液とを含む。一実施形態では、キットには少なくとも１つのシリンジがさらに含まれる。一実施形態では、キットには少なくとも１つのカテーテルがさらに含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】レンズのアレイを有する例示的な絹フィルムを示す図である。
【図２】レンズのアレイを有する例示的な絹フィルムを示す図である。
【図３】例示的なレンズを示す図である。
【図４】パターン形成された同心円がその表面上に形成された例示的なレンズを示す図である。
【図５】回析格子を有する例示的な絹フィルムを示す図である。
【図６】回析格子を有する例示的な絹フィルムを示す図である。
【図７】回析格子を有する例示的な絹フィルムに衝突する、レーザーからの回析次数を示す図である。
【図８】１，２００本の線／ｍｍのピッチを有する回析格子を有する絹フィルム（ｓｉｌｋ  ｆｉｌｋ）に衝突する、レーザーからの回析次数を示す図である。
【図９】回析格子を有する他の絹フィルムを透過した光の例示的なパターンを示す図である。
【図１０】回析格子を有する他の絹フィルムを透過した光の例示的なパターンを示す図である。
【図１１】フォトニックバンドギャップとして機能する、パターン形成された絹フィルム１１００を示す図である。
【図１２】穴のアレイがそれ上に機械加工された、パターン形成された絹フィルムの一部分を示す図である。
【図１３】穴のアレイがそれ上に機械加工された、パターン形成された絹フィルムの一部分を示す図である。
【図１４】パターン形成された絹フィルムを積み重ねることによって形成された例示的なフォトニック結晶を示す図である。
【図１５】パターン形成された絹フィルムを積み重ねることによって形成された例示的なフォトニック結晶を示す図である。
【図１６】絹フィルム上の例示的なマイクロプリズムを示す図である。
【図１７】絹フィルム上の例示的なマイクロプリズムを示す図である。
【図１８】回析格子を有する例示的な絹フィルムを示す図である。
【図１９】回析格子を有する絹フィルムから形成された例示的な絹光学粉体を示す図である。
【図２０】色を示す粒子を作製するために使用することができる例示的な絹フィルムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明には、粒子組成物を絹フィルムなどの特定の絹材料から調製することができるという見識、およびそのような粒子組成物が、たとえば、化粧品、食品添加剤、イメージング剤（たとえば医学的イメージング用の造影色素）などを含めた様々な製品内に取り込ませるために特に望ましい特質を有するという見識が包含される。本明細書中で使用する語句「粒子組成物」とは、粒子のコレクションまたは集団をいう。一部の実施形態では、粒子組成物は、本質的に均等な特性の組を有する均一な粒子集団である。一部の実施形態では、粒子組成物は、不均等な特性の組を有する不均一な粒子集団である。たとえば、一部の実施形態では、粒子組成物は、異なる大きさ、異なる材料などの粒子を含む。
【００１６】
とりわけ、本発明は、絹光学粒子組成物、たとえば粉体などを調製する方法、および様々な応用において使用するための、そのような組成物を含む製品を提供する。一態様では、提供された組成物には、少なくとも１つの光学特性、たとえば、反射性、回折、屈折、吸収、光学利得、蛍光、および光散乱を有する（たとえば有するように選択および／または設計もしくは操作された）絹粒子が含まれる。
【００１７】
絹フィブロイン
絹フィブロインは、その光学特性（Ｌａｗｒｅｎｃｅら、９、Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、１２１４（２００８））、機械的特性（Ａｌｔｍａｎら、２４、Ｂｉｏｍａｔ．、４０１（２００３）、Ｊｉａｎｇら、１７、Ａｄｖ．Ｆｕｎｃｔ．Ｍａｔｅｒ．、２２２９（２００７））、全水性加工（ａｌｌ  ａｑｕｅｏｕｓ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（Ｓｏｆｉａら、５４、Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．、１３９（２００１）、Ｐｅｒｒｙら、２０、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．、３０７０〜７２（２００８））、比較的容易な官能化（Ｍｕｒｐｈｙら、２９、Ｂｉｏｍａｔ．、２８２９〜３８（２００８））、および生体適合性（Ｓａｎｔｉｎら、４６、Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．、３８２〜９（１９９９））が理由で、本発明の実施形態で使用する特に魅力的なバイオポリマー候補である。たとえば、絹フィブロインは、優れた表面品質および光学的透明度を有する薄い機械的に頑強なフィルムへと加工することができる。その後、そのような絹フィルムを、マイクロおよびナノスケールのパターン形成をその表面上に有するように加工して、望ましい光学特性を生じさせることができる。絹フィルム上にもたらされるこれらの光学特性は、フィルムが粒子（たとえば、微粒子およびナノ粒子）へと縮小された際に保持することができ、生じる、その光学特性を有する絹粒子組成物は幅広い様々な応用において使用することができるという認識を本発明は包含する。
【００１８】
絹は、米国食品薬品局に認可された組織工学の足場としてヒト移植片において使用されている。Ａｌｔｍａｎら、２４、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ：４０１（２００３）。再加工された絹は、マイクロおよびナノスケールの特長を有する洗練された光学的構成要素を製造するための材料プラットフォームとして適切であることが、最近示された。Ａｍｓｄｅｎら、２２、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．、１〜４（２０１０）、Ｌａｗｒｅｎｃｅら、９、Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、１２１４（２００８）、ＯｍｅｎｅｔｔｏおよびＫａｐｌａｎ、２、Ｎａｔ．Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ、６４１（２００８）、Ｐｅｒｒｙら、２０、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．、３０７０（２００８）。自立型の再加工された絹から作製された光学的構成要素は屈折性または回析性であり、マイクロレンズアレイ、白色光ホログラムから回析格子および平面フォトニック結晶の範囲の素子を含み、最小形状は２０ナノメートル未満である。完全に絹によって構成されているこれらの構成要素は、完全に分解性、生体適合性かつ埋め込み可能である機械的に安定な高品質の光学素子を提供するために必要な特性を保有する。ＯｍｅｎｅｔｔｏおよびＫａｐｌａｎ、２００８。
【００１９】
本明細書中で使用する用語「絹フィブロイン」には、蚕フィブロインおよび昆虫またはクモ絹糸のタンパク質が含まれる。たとえばＬｕｃａｓら、１３、Ａｄｖ．Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｃｈｅｍ．、１０７（１９５８）を参照されたい。任意の種類の絹フィブロインを本発明に従って使用し得る。Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉなどの蚕によって産生される絹フィブロインが最も一般的であり、地球に優しい再生可能な資源を表す。たとえば、絹光学フィルムにおいて使用される絹フィブロインは、セリシンをＢ．ｍｏｒｉの繭から抽出することによって得られ得る。また、有機蚕繭は市販されている。しかし、クモ絹糸（たとえばＮｅｐｈｉｌａ  ｃｌａｖｉｐｅｓから得たもの）、細菌、酵母、哺乳動物細胞、トランスジェニック動物、またはトランスジェニック植物からの絹などのトランスジェニック絹、遺伝子操作した絹（たとえば、ＷＯ９７／０８３１５号、米国特許第５，２４５，０１２号を参照）、およびその変異体を含めて、使用し得る多くの様々な絹が存在する。
【００２０】
一般に、本発明に従って使用するための絹は、任意のそのような生物によって産生され得るか、あるいは、たとえば絹タンパク質を生じさせるための細胞もしくは生物の遺伝子操作および／または化学合成を含む人工的方法によって調製し得る。本発明の一部の実施形態では、絹は蚕Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉによって産生される。
【００２１】
当技術分野で知られているように、絹はモジュール式の設計であり、より短い（約１００アミノ酸）末端ドメイン（ＮおよびＣ末端）に隣接して大きな内部反復を有する。絹は高分子量（２００〜３５０ｋＤａ以上）を有し、転写物は１０，０００塩基対以上であり、>３０００個のアミノ酸である（ＯｍｅｎａｔｔｏおよびＫａｐｌａｎ（２０１０）Ｓｃｉｅｎｃｅ、３２９：５２８〜５３１に総説）。この大きなモジュールドメインは、蚕絹の場合は疎水性荷電基を有する比較的短いスペーサーで中断されている。ＮおよびＣ末端は、アセンブリのｐＨ制御を含めた、絹のアセンブリおよびプロセッシングに関与している。ＮおよびＣ末端は、内部モジュールと比べてそれらの大きさが比較的小さいにもかかわらず高度に保存されている。
【００２２】
以下の表１は、絹産生種および絹タンパク質の例示的なリストを提供する。
【００２３】
【表１Ａ】
2013538183.tif 000003
【表１Ｂ】
2013538183.tif 000004
【００２４】
したがって、フィブロインとは、絹を産生する特定のクモおよび昆虫の種によって産生された構造タンパク質の一種である。蚕Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉによって産生された繭絹は、織物などのいくつかの商業的応用に適した低費用で大量スケールの産生を提供するため、特に興味深い。
【００２５】
蚕繭絹は２つの構造タンパク質、すなわちフィブロイン重鎖（約３５０ｋＤａ）およびフィブロイン軽鎖（約２５ｋＤａ）を含有し、これらは繭の形成の際にフィブロインのブリン（ｂｒｉｎ）を一緒に接着する、セリシンと呼ばれる非構造タンパク質のファミリーに関連している。フィブロインの重鎖および軽鎖は、２つのサブユニットのＣ末端で１つのジスルフィド結合によって連結される（Ｔａｋｅｉ，Ｆ．、Ｋｉｋｕｃｈｉ，Ｙ．、Ｋｉｋｕｃｈｉ，Ａ．、Ｍｉｚｕｎｏ，Ｓ．およびＳｈｉｍｕｒａ，Ｋ．（１９８７）Ｊ．Ｃｅｌｌ  Ｂｉｏｌ．、１０５、１７５〜１８０、Ｔａｎａｋａ，Ｋ．、Ｍｏｒｉ，Ｋ．およびＭｉｚｕｎｏ，Ｓ．（１９９３）Ｊ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．（東京）、１１４、１〜４、Ｔａｎａｋａ，Ｋ．、Ｋａｊｉｙａｍａ，Ｎ．、Ｉｓｈｉｋｕｒａ，Ｋ．、Ｗａｇａ，Ｓ．、Ｋｉｋｕｃｈｉ，Ａ．、Ｏｈｔｏｍｏ，Ｋ．、Ｔａｋａｇｉ，Ｔ．およびＭｉｚｕｎｏ，Ｓ．（１９９９）Ｂｉｏｃｈｉｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ、１４３２、９２〜１０３、Ｙ  Ｋｉｋｕｃｈｉ、Ｋ  Ｍｏｒｉ、Ｓ  Ｓｕｚｕｋｉ、Ｋ  ＹａｍａｇｕｃｈｉおよびＳ  Ｍｉｚｕｎｏ、Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉ  ｆｉｂｒｏｉｎ  ｌｉｇｈｔ−ｃｈａｉｎ−ｅｎｃｏｄｉｎｇ  ｇｅｎｅ：ｕｐｓｔｒｅａｍ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ  ｃｏｍｍｏｎ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｌｉｇｈｔ  ａｎｄ  ｈｅａｖｙ  ｃｈａｉｎ、Ｇｅｎｅ、１１０（１９９２）、ページ１５１〜１５８）。セリシンとは、この材料に粘着性を与える、絹の高分子量の可溶性糖タンパク質構成成分である。これらの糖タンパク質は親水性であり、水中で沸騰させることによって繭から容易に除去することができる。
【００２６】
本明細書中で使用する用語「絹フィブロイン」とは、蚕、クモ、もしくは他の昆虫によって産生されるか、または他の様式で作製されるかにかかわらず、絹フィブロインタンパク質をいう（Ｌｕｃａｓら、Ａｄｖ．Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｃｈｅｍ．、１３：１０７〜２４２（１９５８））。一部の実施形態では、絹フィブロインは、溶解した蚕絹またはクモ絹糸を含有する溶液から得られる。たとえば、一部の実施形態では、蚕絹フィブロインはＢｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉの繭から得られる。一部の実施形態では、クモ絹糸フィブロインは、たとえばＮｅｐｈｉｌａ  ｃｌａｖｉｐｅｓから得られる。代替方法では、一部の実施形態では、本発明における使用に適した絹フィブロインは、細菌、酵母、哺乳動物細胞、トランスジェニック動物またはトランスジェニック植物から採取した遺伝子操作した絹を含有する溶液から得られる。たとえば、そのそれぞれがその全体で本明細書中に組み込まれているＷＯ９７／０８３１５号および米国特許第５，２４５，０１２号を参照されたい。
【００２７】
したがって、一部の実施形態では、本発明の組成物を製作するために使用する絹溶液は、フィブロインタンパク質を含有し、本質的にセリシンを含まない。一部の実施形態では、本発明の様々な組成物を製作するために使用する絹溶液は、フィブロインの重鎖を含有するが、他のタンパク質を本質的に含まない。他の実施形態では、本発明の様々な組成物を製作するために使用する絹溶液は、フィブロインの重鎖および軽鎖をどちらも含有するが、他のタンパク質を本質的に含まない。特定の実施形態では、本発明の様々な組成物を製作するために使用する絹溶液は、絹フィブロインの重鎖および軽鎖をどちらも含み、一部のそのような実施形態では、絹フィブロインの重鎖および軽鎖は少なくとも１つのジスルフィド結合を介して連結されている。フィブロインの重鎖および軽鎖が存在する一部の実施形態では、これらは１つ、２つ、３つまたはそれより多くのジスルフィド結合を介して連結される。
【００２８】
異なる絹産生生物の種および異なる絹の種類は、異なるアミノ酸組成を有するが、様々なフィブロインタンパク質が特定の構造的特徴を共有する。絹フィブロイン構造の一般的な傾向は、通常は交互するグリシンおよびアラニン、またはアラニン単独によって特徴づけられるアミノ酸配列である。そのような配置は、フィブロイン分子がベータシートコンフォメーションへと自己アセンブルすることを可能にする。これらの「Ａｌａリッチ」疎水性ブロックは、典型的には嵩高い側基を有するアミノ酸のセグメント（たとえば親水性スペーサー）によって分離されている。
【００２９】
一部の実施形態では、フィブロインの疎水性ブロックのコア反復配列は、以下のアミノ酸配列および／または式によって表される：（ＧＡＧＡＧＳ）５〜１５（配列番号１）、（ＧＸ）５〜１５（Ｘ＝Ｖ、Ｉ、Ａ）（配列番号２）、ＧＡＡＳ（配列番号３）、（Ｓ１〜２Ａ１１〜１３）（配列番号４）、ＧＸ１〜４ＧＧＸ（配列番号５）、ＧＧＧＸ（Ｘ＝Ａ、Ｓ、Ｙ、Ｒ、Ｄ、Ｖ、Ｗ、Ｒ、Ｄ）（配列番号６）、（Ｓ１〜２Ａ１〜４）１〜２（配列番号７）、ＧＬＧＧＬＧ（配列番号８）、ＧＸＧＧＸＧ（Ｘ＝Ｌ、Ｉ、Ｖ、Ｐ）（配列番号９）、ＧＰＸ（Ｘ＝Ｌ、Ｙ、Ｉ）、（ＧＰ（ＧＧＸ）１〜４Ｙ）ｎ（Ｘ＝Ｙ、Ｖ、Ｓ、Ａ）（配列番号１０）、ＧＲＧＧＡｎ（配列番号１１）、ＧＧＸｎ（Ｘ＝Ａ、Ｔ、Ｖ、Ｓ）、ＧＡＧ（Ａ）６〜７ＧＧＡ（配列番号１２）、およびＧＧＸ  ＧＸ  ＧＸＸ（Ｘ＝Ｑ、Ｙ、Ｌ、Ａ、Ｓ、Ｒ）（配列番号１３）。
【００３０】
一部の実施形態では、フィブロインペプチドは、ペプチド内に複数の疎水性ブロック、たとえば、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個および２０個の疎水性ブロックを含有する。一部の実施形態では、フィブロインペプチドは４〜１７個の疎水性ブロックを含有する。
【００３１】
本発明の一部の実施形態では、フィブロインペプチドは、約４〜５０個のアミノ酸の長さである少なくとも１つの親水性スペーサー配列（「親水性ブロック」）を含む。親水性スペーサー配列の非限定的な例には以下が含まれる。
【００３２】
ＴＧＳＳＧＦＧＰＹＶＮＧＧＹＳＧ（配列番号１４）、ＹＥＹＡＷＳＳＥ（配列番号１５）、ＳＤＦＧＴＧＳ（配列番号１６）、ＲＲＡＧＹＤＲ（配列番号１７）、ＥＶＩＶＩＤＤＲ（配列番号１８）、ＴＴＩＩＥＤＬＤＩＴＩＤＧＡＤＧＰＩ（配列番号１９）およびＴＩＳＥＥＬＴＩ（配列番号２０）。
【００３３】
特定の実施形態では、フィブロインペプチドは、上記列挙した代表的なスペーサー配列のうちの任意の１つの誘導体である親水性スペーサー配列を含有する。そのような誘導体は、親水性スペーサー配列のうちの任意の１つと少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、または少なくとも９５％同一である。
【００３４】
一部の実施形態では、本発明に適したフィブロインペプチドはスペーサーを含有しない。
【００３５】
言及したように、絹は繊維状タンパク質であり、一緒に連結されて高分子量の高度に反復性のタンパク質を形成したモジュール単位によって特徴づけられている。それぞれ特定のアミノ酸配列および化学を有するこれらのモジュール単位またはドメインは、特定の機能をもたらすと考えられている。たとえば、ポリ−アラニン（ポリＡ）およびポリ−アラニン−グリシン（ポリ−ＡＧ）などの配列モチーフはベータシートを形成する傾向があり、ＧＸＸモチーフは３１−ヘリックスの形成に寄与し、ＧＸＧモチーフは剛性をもたらし、ＧＰＧＸＸ（配列番号２２）はベータスパイラルの形成に寄与する。これらは、その配置および配列が絹に基づく材料の最終材料特性と密に関連している、様々な絹構造における主要な構成要素の例である（ＯｍｅｎｅｔｔｏおよびＫａｐｌａｎ（２０１０）Ｓｃｉｅｎｃｅ、３２９：５２８〜５３１に総説）。
【００３６】
他のセグメントが非晶質ドメインを形成する一方で、フィブロインタンパク質のベータシートは積み重なって結晶を形成することが観察されている。絹にその並外れた特性を与えるのは、硬い結晶性セグメントと緊張した弾性の半非晶質領域との間の相互作用である。様々な絹産生種からの反復配列およびスペーサー配列の非限定的な例を以下の表２に提供する。
【００３７】
【表２Ａ】
2013538183.tif 000005
【表２Ｂ】
2013538183.tif 000006
【００３８】
Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉフィブロイン遺伝子の完全配列が決定されている（Ｃ．−Ｚ  Ｚｈｏｕ、Ｆ  Ｃｏｎｆａｌｏｎｉｅｒｉ、Ｎ  Ｍｅｄｉｎａ、Ｙ  Ｚｉｖａｎｏｖｉｃ、Ｃ  ＥｓｎａｕｌｔおよびＴ  Ｙａｎｇら、Ｆｉｎｅ  ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉ  ｆｉｂｒｏｉｎ  ｈｅａｖｙ  ｃｈａｉｎ  ｇｅｎｅ、Ｎｕｃｌ．Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ．、２８（２０００）、ページ２４１３〜２４１９）。フィブロインのコード配列は非反復性の５’および３’末端が隣接された高度に反復性かつＧリッチな（約４５％）コアを有し、壮大な組織化を示す。この反復性のコアは、１２個の反復ドメインおよび１１個の非晶質ドメインの交互するアレイからなる。非晶質ドメインの配列は進化的に保存されており、反復ドメインは、約２０８ｂｐのサブドメインの様々なタンデム反復によって長さが互いに異なる。
【００３９】
蚕フィブロインタンパク質は、その一次構造が主に反復性のアミノ酸配列（Ｇｌｙ−Ｓｅｒ−Ｇｌｙ−Ａｌａ−Ｇｌｙ−Ａｌａ）ｎ（配列番号２１）からなる逆平行ベータシートの層からなる。フィブロインのベータシート立体配置は、これらの領域中に形成される水素結合が原因でこの材料の引張力に大きな役割を果たしている。ケブラーよりも強力であることに加えて、フィブロインは高度に弾性であることが知られている。歴史的に、これらの特質により、これは織物製造を含めたいくつかの領域において応用を有する材料となっている。
【００４０】
フィブロインは、高分子レベルでシルクＩ、シルクＩＩ、およびシルクＩＩＩと呼ばれる３つの構造に自身を配列させることが知られており、最初の２つが自然で観察される一次構造である。シルクＩＩ構造は、一般にフィブロインのベータシートコンフォメーションをいう。絹フィブロインのもう一方の主な結晶構造であるシルクＩは水和した構造であり、絹フィブロイン分子の事前組織化または事前アラインメントに必要な中間体であるとみなされている。自然では、シルクＩ構造は紡績過程後にシルクＩＩ構造へと変換される。たとえば、シルクＩは、Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉの絹糸腺から排出されたままの、フィブロインの天然形態である。シルクＩＩとは、紡績された絹中のフィブロイン分子の配置をいい、これはより高い強度を有しており、しばしば様々な応用において商業的に使用される。上述のように、フィブロインのβシートを形成する結晶領域のアミノ酸配列は疎水性配列が優勢である。絹繊維の形成は腺中のフィブロイン溶液（３０％重量／体積まで）に作用する剪断および伸長ストレスを含み、溶液中のフィブロインの結晶化を引き起こす。この過程は、紡績、すなわち液晶紡績過程１の間にゲルからゾル状態へと変換されるリオトロピック液晶相を含む。伸長の流れがフィブロイン鎖の配向を定め、液体がフィラメントへと転換される。
【００４１】
シルクＩＩＩは新しく発見されたフィブロインの構造である（Ｖａｌｌｕｚｚｉ，Ｒｅｇｉｎａ、Ｇｉｄｏ，Ｓａｍｕｅｌ  Ｐ．、Ｍｕｌｌｅｒ，Ｗａｙｎｅ、Ｋａｐｌａｎ，Ｄａｖｉｄ  Ｌ．（１９９９）．「Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｌｋ  ＩＩＩ  ａｔ  ｔｈｅ  ａｉｒ−ｗａｔｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（空気−水の界面でのシルクＩＩＩの配向）」。Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、２４：２３７〜２４２）。シルクＩＩＩは主にフィブロインの溶液中の界面（すなわち、空気−水の界面、水−油の界面など）で形成される。
【００４２】
絹は結晶構造へとアセンブル、実際には自己アセンブルすることができる。絹フィブロインは、絹ヒドロゲル（ＷＯ２００５／０１２６０６号、ＰＣＴ／ＵＳ０８／６５０７６号）、超薄膜（ＷＯ２００７／０１６５２４号）、厚いフィルム、共形コーティング（ＷＯ２００５／０００４８３号、ＷＯ２００５／１２３１１４号）、泡沫（ＷＯ２００５／０１２６０６号）、電気紡績マット（ＷＯ２００４／０００９１５号）、ミクロスフェア（ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２０７８９号）、３Ｄ多孔性マトリックス（ＷＯ２００４／０６２６９７号）、固体ブロック（ＷＯ２００３／０５６２９７号）、微小流体装置（ＰＣＴ／ＵＳ０７／８３６４６号、ＰＣＴ／ＵＳ０７／８３６３４号）、電気光学装置（ＰＣＴ／ＵＳ０７／８３６３９号）、およびナノスケール（ＷＯ２００４／０００９１５号）から数センチメートル（米国特許第６，９０２，９３２号）の範囲の直径を有する繊維などの、所望の形状およびコンフォメーションへと製作することができる。上述の出願および特許は、その全体で本明細書中に参考として組み込まれている。たとえば、絹フィブロインは、薄い金属層および接触、半導体フィルム、誘電粉体（ｄｉｅｌｅｃｔｉｃ  ｐｏｗｄｅｒｓ）、ナノ粒子などの先端技術材料の機械的支援として役割を果たす理想的な基材を提供する、優れた表面品質および光学的透明度を有する薄い機械的に頑強なフィルムへと加工することができる。
【００４３】
本明細書中に記載のように、本発明に有用な絹粒子組成物は、典型的には絹フィルムから調製する。一部の実施形態では、利用されるフィルムは特定の光学特性を有することによって特徴づけられている。
【００４４】
絹の独特な生理化学的特性は、様々な応用におけるその使用を可能にする。たとえば、絹は安定であり、柔軟であり、耐久性があり、生体適合性である。生体適合性とは、生分解性であること、食用であること、埋め込み可能であること、および非抗原性であること（たとえば炎症（ｉｒｒｉｔａｔｉｏｎ）を引き起こさないまたは免疫応答を誘導しないこと）を含めた、絹の安全かつ無毒性の性質を広くいう。さらに、有用な絹材料は、室温で実施することができる方法によって調製することができ、水性である。
【００４５】
絹に基づく材料の表面特性
さらに、絹に基づく材料は、本発明に従って、分子レベルで滑らかおよび／または接着性となるように調製することができる。一部の実施形態では、本発明によって提供されるおよび／または本発明に従って利用される絹に基づく材料は、分子レベルで滑らかである。分子レベルでの滑らかさを示す絹に基づく材料は、他の材料では不可能な特定の応用を可能にする。
【００４６】
すべての絹に基づく組成物が、光学装置に特に望ましい本明細書中に記載の表面特性（たとえば並外れて高い度合いの滑らかさ）を必ずしも有するわけではないことを理解されたい。たとえば、本発明およびそれの特定の望ましい特性の認識の以前には、利用可能な絹材料の典型的な表面粗さは一般的に約１０ｎｍ以上の範囲内であった。これは、ＰＤＭＳなどの他の幅広く使用されているマトリックス材料と比較して顕著に、より「滑らか」である一方で、特に金属などの伝導性材料からなる非生物学的構造を支援する目的でのナノスケールの応用は、技術的な挑戦をもたらした。
【００４７】
以下の実施例セクションに提供されるように、本発明者は、光学装置に向けられた操作に適した、優れた表面品質および可鍛性（たとえば柔軟性）の絹マトリックスを生成するための製作方法を開発した。一部の実施形態では、本明細書中に記載の方法に従って調製した絹マトリックスは、約５ｎｍ未満の表面粗さを有することによって特徴づけられている。一部の実施形態では、本発明に適した絹マトリックスは約４．０ｎｍ、約３．５ｎｍ、約３．０ｎｍ、約２．５ｎｍ、約２．０ｎｍ、約１．５ｎｍ、または約１ｎｍ未満の表面粗さを有する。
【００４８】
電気ゲル化（「ｅ−ゲル」）に基づく絹マトリックスは、並外れて滑らかな表面形態を示す。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって決定されるように、電気ゲル化によって調製された絹材料は、表面粗さが約１ｎｍである表面を有し得る。そのような特性は、絹マトリックスがナノスケールの分解能でエッチングまたは操作されることを可能にする。
【００４９】
本発明の一部の実施形態では、たとえば絹に基づく材料を本明細書中に記載の方法によって調製する場合、絹フィブロインは主にベータシートのコンフォメーションをとる。既に言及したように、この立体配置が絹材料の強度および弾性を司っていると考えられている。現在では、ベータシート立体配置が絹フィルムを含めた絹材料の並外れた表面の滑らかさも提供することが、本発明の発明者らによって認識されている。
【００５０】
今回、本発明者は、絹に基づく材料を使用してナノおよびマイクロスケールで並外れて滑らかな表面を提供することができ、これを使用して広範囲の物体をコーティングするおよび／または様々な媒体中に分散させることができることを発見した。以下にさらに詳述するように、本明細書中に記載の組成物および方法は、それだけには限定されないが食品産業、美容上の応用、医学的応用、消費者製品などを含めたいくつかの領域において、安全かつ費用対効果の高い応用を提供することができる。
【００５１】
絹に基づく材料の分解特性
さらに、当業者には理解されるように、多大な研究により、研究者が絹の分解過程を制御する能力を有することが確立されている。本発明によれば、そのような制御は光学装置の製作において特に貴重な可能性がある。分解性（たとえば生分解性）は、美容上の応用、組織工学および移植において使用される生体材料にしばしば望ましい。本発明には、そのような分解性も、光学装置の製作に関連しており、かつ有用であるという認識が包含される。
【００５２】
本発明によれば、絹に基づく材料の１つの特に望ましい特長は、これらがプログラム可能に分解性となることができることである。すなわち、当技術分野で知られているように、特定の絹に基づく材料をどのように調製するかに応じて、これが特定の速度で分解するように制御することができる。絹に基づく材料からの物質の分解性および徐放性は公開されており、たとえば、そのそれぞれが本明細書中に参考として組み込まれている、ＷＯ２００４／０８０３４６号、ＷＯ２００５／０１２６０６号、ＷＯ２００５／１２３１１４号、ＷＯ２００７／０１６５２４号、ＷＯ２００８／１５０８６１号、ＷＯ２００８／１１８１３３号を参照されたい。
【００５３】
絹材料生成方法および様々な形態の絹に基づく材料の制御により、既知の分解特性を有する絹組成物を作製することができる。たとえば、様々な絹フィブロイン材料（たとえば、直径約２μｍのミクロスフェア、絹フィルム、絹ヒドロゲル）を使用して、治療剤などの包括された薬剤を活性型でロードすることができ、その後、これは制御された様式で、たとえば、数分間、数時間、数日間、数週間から数カ月にわたって放出される。層状の絹フィブロインコーティングを使用して任意の材料、形状および大きさの基材をコーティングすることができ、その後、これを使用して、たとえば２〜９０日間の徐放性放出のために分子を包括できることが示されている。
【００５４】
一部の実施形態では、本開示の光学装置の分解寿命は、製造過程中に、たとえば投じる絹フィブロイン溶液の比および量を制御することによって制御することができる。一部の実施形態では、絹フィルムの溶解時間は、フィブロインタンパク質の自己アセンブリ過程中の結晶化度の度合を制御することによって数日間から数カ月まで調整することができる。Ｊｉｎら、１５、Ａｄｖ．Ｆｕｎｃｔ．Ｍａｔｅｒ．、１２４１（２００５）、Ｌｕら、６、Ａｃｔａ  Ｂｉｏｍａｔｅｒ．、１３８０（２０１０）。このことは、ｉｎ  ｖｉｔｒｏおよび／またはｉｎ  ｖｉｖｏ研究において遭遇するものなどの湿環境での持続的稼動のために装置を安定化させるための焼鈍しステップにより絹フィルム内の含水量を調節することによって、達成することができる。
【００５５】
記述したように、固体絹フィブロインまたは絹マトリックス（たとえば絹フィルム）は、絹繊維、電気紡績繊維、フィルム、マット、３Ｄ足場、乾燥ゲル、球、または本明細書中に記載の１つもしくは複数の異なる様式の絹材料の複合体などの、任意の材料様式であることができる。一実施形態では、固体絹フィブロインは絹フィルムである。
【００５６】
結晶性絹材料
当技術分野で知られており、本明細書中に記載のように、絹タンパク質は結晶アレイ中で互いに積み重なることができる。そのようなアレイの様々な特性は、たとえば、材料中のベータシート構造の度合、そのようなベータシート間の架橋結合の度合、特定のドーパントまたは他の材料の存在（または非存在）によって決定される。
【００５７】
多くの実施形態では、絹マトリックスの特定の特徴を達成するために、これらの特長のうちの１つまたは複数を意図的に制御または操作する。
【００５８】
多くの実施形態では、本発明は結晶性絹材料（たとえば非晶質材料ではないもの）を利用する。
【００５９】
一部の実施形態では、本発明に従って使用するための結晶性絹材料は、滑らかな表面形態、金属などの伝導性材料への接着性、および生体物質への適合性を有することによって特徴づけられている。
【００６０】
本明細書中に言及したように、結晶性絹材料は異例の表面の滑らかさを示す場合がある。本発明によれば、たとえば約１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内の表面の滑らかさを示す絹材料が、本明細書中に記載の光学装置の製作に特に有用である。
【００６１】
粒子組成物の特徴
本発明の一態様は、少なくとも１つの光学特性を有する絹光学粒子を含む粒子組成物を調製するための組成物および方法を提供する。以下にさらに記載するように、光学特性の例には、それだけには限定されないが、反射性、回折、屈折、吸収、光学利得、蛍光、イリデッセンス、および光散乱が含まれる。
【００６２】
絹フィルム上に形成された光学装置の光学特性の概要
【００６３】
一部の実施形態では、絹フィルム上の光学装置によって示される光学特性は、反射性、逆反射性、回折、屈折、吸収、光学利得、蛍光、および／または光散乱であることができるが、光学装置は他の光学特性を示すことができる。一部の光学装置は複数の光学特性を示すことができる。
【００６４】
光学装置の例
光学装置は、ユーザが設計した光応答を有する構造であることができる。一部の実施形態では、光学装置は、レンズ、レンズアレイ、マイクロレンズアレイ、光学回折格子、パターン発生器、ビーム再形成器、回析格子、光流体装置、ビームホモジナイザー、フォトニック結晶、導波管、１Ｄもしくは２Ｄ格子、プリズム、および／またはマイクロプリズムアレイであるか、あるいはそれを含む。一部の実施形態では、光学装置は反射素子であるか、またはそれを含む。例示的な反射素子には、鏡（たとえば平面鏡）、反射体（たとえばダイアモンドカットの反射体）、ならびに逆反射体（コーナーキューブ、半球、および／または「キャッツアイ」幾何学などの様々な幾何学を有する逆反射体）が含まれる。例示的な反射素子には、直交交差平面（たとえば、正方形、長方形、または立方体の空洞の角）を含有する反射鏡付レンズおよび逆反射空洞が含まれる。光学装置は、回析光学、微小光学、フォトニック、および／または導波光学の分野で知られている装置であることができる。
【００６５】
一部の実施形態では、絹フィルム上の光学装置はレンズのアレイを含むことができる。図１および２は、レンズのアレイ１００、２００を有する例示的な絹フィルムを示す。一部の実施形態では、アレイ中のそれぞれのレンズは直径約１ｃｍ２であることができるが、より小さな直径を有するレンズを使用することができる。
【００６６】
一部の実施形態では、絹フィルム上の光学装置３００は、図３に示したレンズなどの、１ｃｍ未満の直径を有する集束レンズであることができる。一部の実施形態では、集束レンズは、図４に示すレンズなどのように、パターン形成された同心円４０１、４０２がその表面上に形成されていることができる。
【００６７】
一部の実施形態では、絹フィルム上の光学装置は回析格子であることができる。一部の実施形態では、回析格子はホログラフィックであることができる。一部の実施形態では、回析格子は５０×５０ｍｍと大きいことができるが、他の大きさを使用することができる。任意の線ピッチを有する回析格子を使用することができる。例示的な線ピッチには、３００本の線／ｍｍ、６００本の線／ｍｍ、１，０００本の線／ｍｍ、１，２００本の線／ｍｍ、および３，６００本の線／ｍｍが含まれる。
【００６８】
図５および６は、回析格子を有する絹フィルムを示す。図５中の絹フィルムの回析格子５００は約２，４００本の線／ｍｍのピッチを有する。図６の回析格子の稜線６００、６２０、６４０は、半値全幅（ＦＷＨＭ）で幅が約２００ｎｍである。回析格子は、任意の大きさの山対谷の高低差を有することができる。一部の実施形態では、高低差は約１５０ｎｍであることができる。一部の実施形態では、高低差は約６０ｎｍであることができる。
【００６９】
図７は、回析格子を有する例示的な絹フィルムに衝突する、白色光レーザー源からの回析次数７００を示す。一部の実施形態では、回析次数には中心次数および３つの回折次数が含まれる。一部の実施形態では、ｍ＝１およびｍ＝−１の次数において測定された回折効率は約３７％であることができる。図８は、１，２００本の線／ｍｍのピッチを有する回析格子を有する絹フィルム（ｓｉｌｋ  ｆｉｌｋ）に衝突する、スーパーコンティニュームレーザー源からの回析次数８００を示す。回析次数は絹回析格子から２ｃｍでイメージングすることができる。この回析格子の回折効率は、６３３ｎｍの第１の次数において約３４％であることができる。図９および１０は、回析格子を有する他の絹フィルムを透過した光の例示的なパターン９００および１００を示す。
【００７０】
一部の実施形態では、それ上に光学装置を有する絹フィルムはフォトニック結晶として働くことができる。一部の実施形態では、フォトニック結晶は、許容および禁制の電子エネルギーバンドを定義する周期誘電性または金属誘電性（ｍｅｔａｌｌｏ−ｄｉ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ）の構造であることができる。そのようなフォトニック結晶は、半導体結晶における周期ポテンシャルが電子運動に影響を与えるのと同じ様式で、電磁気（ＥＭ）波の伝播に影響を与える場合がある。
【００７１】
一部の実施形態では、フォトニック結晶には、高および低誘電率が周期的に反復する内部領域が含まれる場合がある。理論に束縛されることを望まずに、光子は、光子の波長に基づいて、構造を通って伝播することができる。構造を通って伝播することが許容される光波長を有する光子は「モード」と呼ばれる。伝播することが許容されない光波長を有する光子は「フォトニックバンドギャップ」と呼ばれる。フォトニック結晶の構造は許容および禁制の電子エネルギーバンドを定義することができる。フォトニックバンドギャップは、様々な波長において構造内を伝播するＥＭモードの非存在によって特徴づけることができ、完全フォトニックバンドギャップまたは部分的フォトニックバンドギャップのどちらかであることができ、自然放出の阻害もしくは増強、光のスペクトル選択性、および／または光の空間的選択性などの明確に異なる光学現象を生じさせることができる。そのような構造は、高反射全方向鏡および低損失導波管に使用することができる。
【００７２】
理論に束縛されることを望まずに、一部の実施形態では、フォトニック結晶は、屈折率が光波長に匹敵する長さのスケールにわたって変調される人工誘電体であることができる。これらの構造は光波の半導体結晶として振る舞うことができる。周期的構造では、干渉は明確に定義された伝播方向に建設的になることができ、ブラッグ散乱および光屈折をもたらす。十分に高い屈折率コントラストでは、特徴的な周波数の範囲内において任意の方向で光伝播を禁止することができる。一部の実施形態では、フォトニック結晶の物理学はブラッグ散乱に依存するため、結晶格子（ｌａｔｔｉｃｅｓ）の周期性は光波長に釣り合ったものであることができる。構成ブロック材料（すなわち屈折率コントラスト）および結晶格子の種類（格子の対称、空間的な周波数）の選択は、フォトニック結晶のスペクトル選択性および光輸送／散乱特性に影響を与えることができる。一部の実施形態では、屈折率コントラスト（たとえば、コア輸送媒体および被覆媒体の屈折率の相対的な差異）を使用して、明るい乳白光、可干渉性多重散乱、光局在化、および／または完全フォトニックバンドギャップの形成などの、光学装置のための光学特性を生じさせることができる。一部の実施形態では、よりランダムなパターンを示す結晶格子は、より均等な光分布をもたらすことができる。
【００７３】
一部の実施形態では、絹フィルム上のパターンの幾何学は、周期的フォトニック格子、非周期的フォトニック格子、または格子の組合せに基づくことができる。一部の実施形態では、パターンは乳白光の形態の光学活性を示すことができる。一部の実施形態では、パターンはナノテキスチャのサブ波長構造に対応することができる。
【００７４】
図１１は、フォトニックバンドギャップとして機能するパターン形成された絹フィルム１１００を示す。絹フィルムは、その表面上に提供されたパターン構造１１１０に従って光１１０５を選択し、波長の次数で周期性を有する空気／誘電構造が含まれる。光の選択性は、白色光を絹フィルム上に当てた際に生じるスペクトル１１１５によって模式的に示すことができる。
【００７５】
図１２は、規則正しい穴のアレイがそれ上に機械加工された、パターン形成された絹フィルム１２００の一部分を示す。これらの穴１２０５は、８１０ｎｍフェムト秒レーザーパルスを使用したレーザーアブレーションによって機械加工した。図１３は、穴１３０５のアレイがそれ上に機械加工された、別のパターン形成された絹フィルム１３００の一部分を示し、これらの穴は７００ｎｍと小さい。異なる大きさの穴は、異なる集束条件を使用して得ることができる。一部の実施形態では、そのような機械加工は、サブ回折限界のスポットサイズのパターン形成を達成することができる。一部の実施形態では、穴は５０ｎｍ〜５００ｎｍの間隔をあけることができる。
【００７６】
一部の実施形態では、穴は決定性非周期アレイとして形成することができる。アレイは、並進不変性を有さない長距離秩序によって特徴づけることができる。一部の実施形態では、アレイは非周期的であるが決定性（規則正しい／秩序的）であることができる。これらのアレイを有する１つまたは複数の絹フィルムから作製したフォトニック結晶は、大きなフォトニックバンドギャップおよび／または局在化された光状態を示すことができる。
【００７７】
一部の実施形態では、絹フィルム中の穴および／または窪みは、結晶格子（ｌａｔｔｉｃｅ）に従って秩序的であることができる。例示的な結晶格子には、周期格子、フィボナッチ準周期格子、チュー−モールス（ＴＭ）非周期格子、ルーディン−シャピロ（ＲＳ）非周期格子、ランダム格子、および数論配列に基づく他の決定性非周期格子が含まれる。
【００７８】
一部の実施形態では、パターン形成された絹フィルムを一緒に積み重ねてフォトニック結晶を形成することができる。一部の実施形態では、それぞれの絹フィルムは同じパターンを有することができる。一部の実施形態では、束内の絹フィルムの一部は異なるパターンを有することができる。異なるパターンは異なる光学特性を示すことができる。一部の実施形態では、異なるパターンを有する絹フィルムを選択し、積み重ねて、所望の光学特性を有するフォトニック結晶を生成することができる。一部の実施形態では、束中の隣接フィルムは、互いに異なる配向を有するように配向することができる（たとえば隣接フィルム間で９０度の回転）。絹フィルムのパターン、束中の絹フィルムの数、および／または束内の絹フィルムの配向を選択して、所望の光学特性を有するカスタマイズされたフォトニック結晶を生成することができる。一部の実施形態では、フィルムを一緒に結合させることができる。図１４および１５は、パターン形成された絹フィルム１４０５、１５０５を積み重ねることによって形成された例示的なフォトニック結晶１４００、１５００を示す。図１４では、絹フィルム上の光学装置はパターン形成されている。図１５では、絹フィルム上の光学装置はホログラフィック回析格子である。
【００７９】
一部の実施形態では、絹フィルム上の光学装置は、個々におよび／または組み合わせて、反射体を形成することができる。一部の実施形態では、光学装置は反射素子であることができる。反射素子は絹フィルムの表面上にパターン形成することができる。反射素子のアレイは絹フィルムの表面上にパターン形成することができる。一部の実施形態では、反射性粒子は絹フィルム中に分散させることができる。反射性粒子はフィルム全体中に分散させることができる。反射性粒子は絹フィルムの表面上に分散させることができる。一部の実施形態では、反射性粒子は金属ナノ粒子であることができる。一部の実施形態では、反射性粒子には、金、銀、任意の他の反射性金属、またはその組合せが含まれることができる。
【００８０】
一部の実施形態では、絹フィルム上の光学装置はマイクロプリズムであることができる。一部の実施形態では、マイクロプリズムはアレイで配列させることができる。一部の実施形態では、図１６および１７に示すように、マイクロプリズムは、約１００μｍの寸法を有し、グループでクラスタリングさせることができる。一部の実施形態では、絹フィルム上のマイクロプリズムは反射体として働くことができる。一部の実施形態では、絹フィルム上のマイクロプリズムは逆反射体として働くことができる。一部の実施形態では、絹フィルム上のミリメートルの大きさのマイクロプリズムアレイは、イメージングした対象の画像平面を回転させることができる。
【００８１】
一部の実施形態では、光学装置を有する２つ以上の絹フィルムを積み重ねて絹反射体を形成することができる。２つ以上の絹フィルムの光学装置の稼動は、絹フィルムのスペクトル応答を決定することができる。一部の実施形態では、束中の異なる絹フィルム上に、異なる光学装置を形成することができる。絹フィルムは互いに異なる屈折率を有することができる。絹フィルムは互いに異なる厚さを有することができる。絹フィルムの反射性は、たとえば、絹フィルムの数、それぞれの絹フィルムの厚さ、それぞれの絹フィルムの屈折率、それぞれの絹フィルム中に包埋されている薬剤、様々な官能基によるそれぞれの絹フィルムの表面修飾（たとえば、化学的官能化、一般的修飾）、それぞれの絹フィルムのコンフォメーション変化、それぞれの絹フィルムの進行性溶解、任意の他の要因、またはその任意の他の組合せによって変調することができる。絹フィルムの反射性は、たとえば、絹フィルムの部分的溶解、絹フィルムへの活性薬剤の付加、および／または活性基を用いた絹フィルムの官能化によって変調することができる。
【００８２】
一部の実施形態では、光学装置は逆反射体であることができる。逆反射体（ｒｅｔｒｏｆｌｅｃｔｏｒｓ）にはマイクロプリズムアレイが含まれることができる。一部の実施形態では、マイクロプリズムはミリメートルの次数であることができる。
【００８３】
一部の実施形態では、光学装置は特定の波長において高められた反射性および／または感度を提示する。たとえば、光学装置は、特定の波長、たとえば可視スペクトル中の波長の入射光をフィルタリングすることができる。
【００８４】
一部の実施形態では、絹反射体は、湿ったまたは濡れた散乱環境などの不規則散乱および／または吸収媒体内に組み込まれてそれ内で稼動する場合に、１つまたは複数の波長の反射性を高めることができる。この不規則散乱および／または吸収媒体には、絹反射体が有用であり得る、当業者に知られている任意の可能な散乱媒体が含まれることができる。たとえば、散乱媒体は、周囲環境、湿ったまたは濡れた環境、水、液体、懸濁液またはゲル、散乱媒体が生物組織または器官であり得る場合は生体内などの生物学的環境であることができる。増強のために可干渉性の検出技法または任意の造影剤に頼らずに、これらの媒体中での絹反射体の反射性は、約１０〜３００％、たとえば、少なくとも約２０％、少なくとも約４０％、少なくとも約１００％、少なくとも約１５０％、少なくとも約２００％、または少なくとも約２５０％まで高められた反射性を保有することができる。したがって、これらの媒体中での絹反射体の反射性は、検出源を絹反射体から遮断する散乱媒体の厚さが約０．１ｍｍ、約１ｍｍ、約１ｃｍ、および約１０ｃｍの次数である場合に、依然として高められた感度で検出することができる。
【００８５】
反射性粒子
反射性粒子は裸眼で見えるハイライトを生じることができる。
【００８６】
反射性粒子は様々な形態を有し得る。前記粒子は小板または小球、特に球状のの形態であり得る。前記粒子は反射性材料で覆われた基材を含み得る。
【００８７】
基材は、ガラス、金属酸化物、アルミナ、シリカ、ケイ酸塩、特にアルミノケイ酸塩およびホウケイ酸塩、マイカ、合成マイカ、合成ポリマー、ならびにその混合物から選択され得る。
【００８８】
反射性材料は金属または金属化合物の層を含み得る。
【００８９】
小板の形態の、銀でコーティングされたガラス基材の粒子は、Ｎｉｐｐｏｎ  Ｓｈｅｅｔ  Ｇｌａｓｓによって商品名ＭＥＴＡＳＨＩＮＥの下で販売されている。
【００９０】
言及し得る反射性粒子の例は、二酸化チタンでコーティングした合成マイカの基材を含む粒子または酸化鉄粉、酸化チタン、酸化スズまたはその混合物でコーティングしたガラスの粒子、たとえばＥＮＧＥＬＨＡＲＤによって商品名ＲＥＦＬＥＣＫＳ（登録商標）の下で販売されているものである。本発明における使用に適した顔料は、ＮＩＰＰＯＮ  ＳＨＥＥＴ  ＧＬＡＳＳ  ＣＯ．ＬＴＤによって販売されているＭＥＴＡＳＨＩＮＥ  １０８０Ｒレンジからのものである。これらの顔料、より詳細には日本国特許出願ＪＰ−Ａ−２００１−１１３４０号に記載されているものは、ルチル（ＴｉＯ２）型酸化チタン層で覆われた６５％〜７２％のＳｉＯ２を含むＣ−ＧＬＡＳＳガラスフレークである。前記ガラスフレークは、平均の厚さが１μｍであり、平均の大きさが８０μｍｓであり、平均の大きさ／厚さの比が８０である。これらは、ＴｉＯ２層の厚さに応じて青色、緑色もしくは黄色のきらめきまたは銀色の色合いを有する。また、ＮＩＨＯＮ  ＫＯＫＥＮによって商品名ＰＲＯＭＩＮＥＮＣＥの下で販売されている、粒子の全重量の１２％を示す二酸化チタンでコーティングした合成マイカ（フルオロ金雲母）の基材を含む、８０μｍ〜１００μｍの範囲の寸法を有する粒子も言及し得る。また、反射性粒子は、異なる屈折率を有する少なくとも２つの層の束によって形成された粒子から選択し得る。前記層はポリマーまたは金属の性質であってよく、特に少なくとも１つのポリマー層が含まれ得る。反射性粒子は多重層状のポリマーフィルムに由来する粒子であり得る。前記粒子は、ＷＯ−Ａ−９９／３６４７７号、ＵＳ−Ａ−６  ２９９  ９７９号およびＵＳ−Ａ−６  ３８７  ４９８号に具体的に記載されている。ポリマーの少なくとも２つの層の束を含む反射性粒子は、３Ｍによって商品名ＭＩＲＲＯＲ  ＧＬＩＴＴＥＲの下で販売されている。前記粒子は、８０／２０の重量比の２，６−ＰＥＮおよびポリメチルメタクリレートの層を含む。そのような粒子は、特許文書ＵＳ−Ａ−５  ８２５  ６４３号に記載されている。
【００９１】
角度彩色（ｇｏｎｉｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ）またはイリデッセント剤
一部の実施形態では、本明細書中に記載の絹粒子組成物はイリデッセントである。イリデッセンスとは、表面を見る角度に対応して色相が変化する、表面の光学現象である。イリデッセンスはしばしば、相のシフトおよび反射の干渉が入射光（ｉｎｃｉｄｅｎｔａｌ  ｌｉｇｈｔ）を変調する（一部の周波数を他のものよりも多く増幅または減衰させることによる）、２つ以上の半透明表面からの複数の反射によって引き起こされる。薄膜干渉と呼ばれるこの過程は、ファブリー−ペロ干渉計で見られる選択的な波長の減衰の関数相似である。イリデッセンスは、改善された外見を提供するための、化粧品、および玩具などの一般消費者物品等の特定の応用に望ましい光学的特長であり得る。
【００９２】
絹光学粒子を含む本発明の粒子組成物を、従来技術において典型的に使用されているいくつかの角度彩色性着色料に加えて、またはその代わりに使用してよく、これは「色フロップ」とも呼ばれる色変化を観察角度の関数として示し、この変化は真珠層で起こるものよりも大きい。
【００９３】
したがって、本明細書中で提供する組成物は、既存の角度彩色性着色料の、より安全かつより費用対効果の高い代替物である場合があり、限定されないが、以下のうちの任意の１つを置き換え得る：ＦＬＥＸのＣＨＲＯＭＡＦＬＡＩＲ、ＢＡＳＦのＳＩＣＯＰＥＡＲＬ、ＭＥＲＣＫ（Ｄａｒｍｓｔａｄｔ）のＸＩＲＯＮＡ顔料およびＳＨＩＳＥＩＤＯのＩＮＦＩＮＩＴＥ  ＣＯＬＯＲＳ顔料またはＣＣＩＣのＣＯＬＯＲ  ＲＥＬＩＥＦ顔料。
【００９４】
それに加えてまたはその代わりに、本明細書中に記載の絹光学組成物は、以下の顔料および液晶着色料の例のうちの任意の１つに加えて、またはその代わりに使用し得る：３Ｍによって商品名ＣＯＬＯＲ  ＧＬＩＴＴＥＲの下で販売されているものまたはＶｅｎｔｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌによって商品名Ｍｉｃｒｏ  Ｇｌｉｔｔｅｒ  Ｐｅａｒｌの下で販売されているもの、中間相の基がそれ上にグラフトされているシリコンまたはセルロースエーテル、ＣＨＥＮＩＸによって販売されているもの、およびＳＩＣＰＡによって商品名ＨＥＬＩＣＯＮＥ（登録商標）ＨＣの下で販売されているもの。
【００９５】
光学特性を有する絹粒子は、食品を含めた所望の表面上にスプレー（ｓｐｌａｙｅｄ）または噴霧することができるエアロゾルとして提供し得る。さらに、光学特性を有する絹粒子は、皮膚ローション、クリーム、ファンデーション、香水、マニキュア液、ヘアスプレー、練り歯磨きなど内に取り込ませ得る。これらの応用のうちの任意のものにおいて、絹粒子組成物は、香味剤、着色剤、香料などの１つまたは複数の添加剤も含み得る。
【００９６】
一部の実施形態では、粒子組成物は本質的に均等である絹粒子を含み、たとえば、粒子組成物中の絹粒子は均等な大きさ、機能、材料などのものである。一部の実施形態では、粒子組成物は異なる種類の絹粒子を含む。たとえば、粒子組成物は様々な大きさ、機能、材料などの絹粒子を含み得る。したがって、粒子組成物は複数の光学特性を有する絹粒子を含み得る。一部の実施形態では、単一の絹粒子が複数の光学特性を有する。一部の実施形態では、粒子組成物は、別々の光学特性を有する絹粒子の混合物である。一例として、化粧品は、イリデッセンスまたは任意の他の望ましい光学的特長をもたらす絹粒子に加えて、特定のＵＶ光を吸収する絹粒子を含有し得る。一部の実施形態では、単一の絹粒子は、特定の使用または製品に適した複数の光学特性を有し得る。
【００９７】
粒子の生成
上述のように、本発明には、絹光学粒子組成物、たとえば粉体などを調製する方法、および様々な応用において使用するための、そのような組成物を含む製品が含まれる。一態様では、提供された組成物には、少なくとも１つの光学特性、たとえば、反射性、回折、屈折、吸収、光学利得、蛍光、および光散乱を有する（たとえば、含有するように選択および／または設計された）絹粒子が含まれる。本明細書中で明示的に例示した特定の絹材料は、典型的には蚕Ｂ．ｍｏｒｉによって紡績された材料から調製した。典型的には、繭を０．０２ＭのＮａ２ＣＯ３の水溶液中で約３０分間沸騰させ、その後、水で十分に濯いで、糊様のセリシンタンパク質を抽出する。その後、抽出された絹を室温でＬｉＢｒ（９．３Ｍなど）の溶液に溶かし、２０％（重量）の溶液を得る。その後、生じた絹フィブロイン溶液を、本明細書中の他の箇所に記載されている様々な応用のためにさらに加工することができる。当業者には、上記表中に例示したものなどの他の供給源が利用可能であり、十分に適切であり得ることを理解する。
【００９８】
固体絹（絹フィルムなど）が得られた後、フィルムの表面を操作することによってこれをさらに加工して、反射性特性、回析特性、およびフォトニック特性などの所望の光学特性をもたらすことができる。これは、当技術分野で知られている方法によって実施することができる。
【００９９】
絹フィルムは、絹フィブロイン含有水溶液を支持基材上に堆積させ、絹フィブロイン溶液をフィルムへと乾燥させることによって調製することができる。これに関連して、絹フィブロインに基づく溶液でコーティングした基材を、１２時間などの一定時間の間、空気に曝し得る。絹フィブロイン溶液の堆積は、たとえば、絹フィブロイン溶液を基材上に紡績コーティングして不均等な高さの薄い膜の製作を可能にする紡績コーティング方法を使用することによって、または、単純に絹フィブロイン溶液を基材上に注ぐことによって、行うことができる。厚さおよび他の構成要素の含有率、ならびに光学的特長などの絹フィブロインフィルムの特性は、基材に塗布する絹フィブロイン溶液の濃度および／または体積、ならびに絹フィブロイン溶液を絹フィルムへと加工するために使用する技法に基づいて変更し得る。たとえば、絹フィルムの厚さは、溶液中の絹フィブロインの濃度を変化させることによって、または所望の体積の絹フィブロイン溶液を使用することによって制御してよく、その結果、約２ｎｍ〜１ｍｍの厚みの範囲の厚さを有する絹フィブロインフィルムがもたらされる。一実施形態では、様々な濃度の絹フィブロインおよび紡績速度を使用して、絹フィブロインを基材上に紡績コーティングして、約２ｎｍ〜約１００μｍの厚さを有するフィルムを作製することができる。本発明において形成された絹フィブロインフィルムは優れた表面品質および光学的透明度を有する。
【０１００】
固体絹フィブロインを作製するために使用する絹フィブロイン水溶液は、当技術分野で知られている技法を使用して調製することができる。絹フィブロイン溶液を調製するための適切な方法は、たとえば、米国特許出願第１１／２４７，３５８号、ＷＯ／２００５／０１２６０６号、およびＷＯ／２００８／１２７４０１号に開示されている。その後、絹水溶液を、絹フィルム、共形コーティングもしくは層、または３次元足場、あるいは絹反射体へとさらに加工するための電気紡績繊維などの、絹マトリックスへと加工することができる。微量濾過ステップを本明細書において使用し得る。たとえば、調製された絹フィブロイン溶液を、絹マトリックスへとさらに加工する前に、遠心分離およびシリンジに基づく微量濾過によってさらに加工し得る。この工程は、優れた光学的品質および安定性の絹フィブロイン溶液の生成を可能にする。微量濾過ステップはしばしば、最小限にした散乱を有する高品質の光学フィルムの作製に望ましい。
【０１０１】
一部の実施形態では、絹フィルムは、フィルムの少なくとも１つの表面上にマイクロまたはナノのパターン形成を有するように生成される。典型的には、絹フィルム上のそのようなパターン形成は、絹フィルムの１つの表面上に生成される。そのような絹フィルムは、生じさせたパターン形成に応じて特定の光学特性を有する。たとえばマイクロまたはナノスケールの絹粒子を複合した絹粒子組成物を作製するための、光学特性を有する絹フィルムのさらなる加工の際、そのような組成物は、粒子組成物を作製するために使用したフィルム上に包埋またはエッチングした特定の光学特性を保持する。したがって、本明細書中に記載の絹粒子は、絹フィルムなどの絹の他の形態を使用することができない特定の応用に使用することができる。絹粒子は、絹光学構成要素の光学的機能性を維持したままで、水系、脂質系などである組成物内に分散および取り込ませることができる。
【０１０２】
絹フィルム上の光学装置の製作
光学装置は、長時間の試料調製、高温、および／または高真空を回避することができるパターン形成技法を用いて、絹マトリックス上に製作することができる。そのようなパターン形成技法は安価な場合がある。一部のパターン技法は周囲の温度および圧力条件で行うことができ、それにより、絹マトリックス中の生物学的ドーパントの機能性を保存する。例示的な温度には４０℃以下が含まれる。例示的な圧力には７００〜８００ｍＴｏｒｒが含まれる。別の例示的な圧力は７６０ｍＴｏｒｒである。
【０１０３】
一部の実施形態では、光学装置は、例外的なレベルの滑らかさを有する絹フィルム上に製作することができる。絹フィルムは、約１０ｎｍ、９ｎｍ、８ｎｍ、７ｎｍ、６ｎｍ、５ｎｍ、４ｎｍ、３ｎｍ、２ｎｍまたは約１ｎｍ未満である滑らかさを示すことができる。一部の実施形態では、絹フィルムの局所的表面粗さは、約２０ｎｍ未満または約１０ｎｍ未満であることができる。一部の実施形態では、絹フィルムの粗さは、２．５〜５ｎｍの二乗平均平方根粗さ値を有することができる。一部の実施形態では、表面粗さはλ／５０未満であることができ、ただしλ＝６３３ｎｍである。一部の実施形態では、光学装置の特長は、構造的に安定である一方で、表面の滑らかさを示すことができる。
【０１０４】
一部の実施形態では、絹フィルムは不均等な厚さを有することができる。たとえば、フィルムの厚さは約１０μｍ未満から約２００〜９９９μｍの範囲であることができる。
【０１０５】
一部の実施形態では、例として、絹を基材上のパターンにしっかりと一致させることによって、光学装置を絹フィルム上に製作することができる。パターンは光学装置に対応することができる。パターンの幾何学は光学装置の光学特性に対応することができる。パターンの幾何学は光学装置のスペクトル応答を決定することができる。
【０１０６】
一部の実施形態では、光学装置のパターンには、その大きさをナノメートルのスケール（すなわち１０−９メートル）で近似測定することができる構造的特徴が含まれることができる。一部の例では、大きさは約２０ｎｍ未満から数ミクロン、たとえば５μｍの範囲であることができる。一部の実施形態では、光学装置は約７５ｎｍであることができる。一部の実施形態では、光学装置は約１００ｎｍであることができる。一部の実施形態では、光学装置は、約２１０ｎｍの寸法を有する１つまたは複数の特長を有することができる。一部の実施形態では、光学装置は、３μｍ未満の間隔をあけた、７００ｎｍと小さな特長を有することができる。一部の実施形態では、光学装置のパターンの構造的特徴は、ミリメートルまたはマイクロメートルのスケールで近似測定することができる。
【０１０７】
一部の実施形態では、絹フィブロイン溶液をパターン形成された基材上に鋳込むことによって、光学装置を絹フィルム上に形成することができる。絹フィブロイン溶液を調製することができる。一部の実施形態では、絹フィブロイン溶液は水性であることができるが、他の溶媒を使用することができる。絹フィブロイン水溶液は約１．０重量％〜３０重量％の絹であることができる。一部の実施形態では、溶液は約８．０重量％の絹であることができる。様々なパーセント重量の溶液を使用して、所望の光学的機能を維持したままで、絹フィルムの柔軟性および／または強度を最適化することができる。絹フィブロイン水溶液の例示的な生成は、題名「濃縮絹フィブロイン水溶液およびその使用（Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ  Ａｑｕｅｏｕｓ  Ｓｉｌｋ  Ｆｉｂｒｏｉｎ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｕｓｅｓ  Ｔｈｅｒｅｏｆ）のＷＩＰＯ公開ＷＯ２００５／０１２６０６号に詳述されている。一部の実施形態では、微量濾過ステップを使用することができる。たとえば、絹フィブロイン溶液は遠心分離およびシリンジに基づく微量濾過によって加工することができる。加工は、溶液から形成された絹フィルムの光学的品質および安定性を改善させることができる。
【０１０８】
パターン形成された基材は、光学装置を有する絹フィルムの製作において押型および／または鋳型として役割を果たすことができる。Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのポリカーボネートフィルムまたはマイクロプリズムマスター押型（３Ｍ（商標）ＳＣＯＴＣＨＬＩＴＥ（商標）反射性材料−高光沢フィルム（Ｈｉｇｈ  Ｇｌｏｓｓ  Ｆｉｌｍ）、３Ｍ、ミネソタ州Ｓｔ．Ｐａｕｌ）など、様々な物質を基材に選択することができる。一部の実施形態では、基材はエラストマースタンプまたは複合エラストマースタンプであることができる。一部の実施形態では、基材はポリイミド−ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）でコーティングしたガラスプレートであることができる。一部の実施形態では、基材にはテフロンを含めることができる。一部の実施形態では、基材には疎水性材料を含めることができる。基材は、トリエトキシシラン、トリクロロビニルシラン、またはトリクロロシランなどの疎水性材料でコーティングすることができる。一部の実施形態では、基材はケイ素（Ｓｉ）ウエファーであることができる。一部の実施形態では、基材からの絹フィルムの手動剥離を可能にするために、基材をシラン処理剤で処理することができる。
【０１０９】
光学装置に対応するパターンを基材の表面上に形成することができる。一部の実施形態では、パターンは基材の表面上の凹部として形成することができる。一部の実施形態では、パターンは基材の表面に対して持ち上げられていることができる。パターンは、標準のフォトリソグラフィー技法、または当業者によって認識されるであろう任意の他の技法などの製作技法によって形成することができる。たとえば、基材の一部分を選択的に取り除くリソグラフィー技法を使用することができる。一部の実施形態では、ｅ−ビームリソグラフィーでは、電子ビームを基材上にパターンで走査することができる。ビームは基材の曝露されたまたは曝露されていない領域を選択的に取り除くことができる。一部の実施形態では、絹フィブロイン溶液がフィルムへと乾燥した後に均等な剥離を確実にするために、基材をＴｅｆｌｏｎ（商標）でコーティングすることができる。
【０１１０】
一部の実施形態では、絹フィブロイン水溶液を基材上に投じることができる。一部の実施形態では、絹フィブロイン水溶液を基材の表面上に紡績コーティングすることができる。紡績コーティングは高さが不均等な薄い絹の膜（ｍｅｍｂｒａｎｃｅｓ）を形成することができる。絹フィブロイン溶液の濃度および紡績速度は生じる絹フィルムの厚さに影響を与えることができる。一部の実施形態では、絹フィブロイン水溶液を基材の表面上に注ぐことができる。
【０１１１】
絹フィブロイン水溶液を乾燥させて、絹フィブロイン水溶液を固相へと移行させることができる。水溶液が乾燥するにつれて、生じる絹フィルムは基材上のパターンに一致することができる。したがって、基材上のパターンを絹フィルムに移して、絹フィルムの表面上に光学装置を形成することができる。一部の実施形態では、絹フィブロイン水溶液を８〜１２または２４時間などの一定時間、乾燥させ得る。一部の実施形態では、急速乾燥のために溶液を低熱に供することができる。他の例示的な乾燥技法には、等温乾燥、ローラー乾燥、噴霧乾燥、および加熱技法が含まれることができる。
【０１１２】
絹フィルムの厚さは、基材に塗布する絹フィブロイン溶液の体積、溶液中の絹の濃度、または任意の他の要因に依存する場合がある。厚さおよび絹含有率、ならびに光学的特長などのフィルム特性は、溶液中で使用するフィブロインの濃度、堆積された絹フィブロイン水溶液の体積、およびパターン形成によって形成された構造を固定するための、投じた絹溶液を乾燥させるための堆積後の処理に基づいて変更することができる。生じる光学装置の光学的品質を確実にし、透明度、構造的強剛性、および柔軟性などの光学装置の様々な特徴を維持するために、これらのパラメータの正確な制御が望ましい場合がある。さらに、ポリエチレングリコール、コラーゲンなどで知られているように、絹フィブロイン溶液への添加剤を使用して、形態、安定性などの光学装置の特長を変更することができる。一部の実施形態では、絹フィルムは、１００μｍ、２ｎｍ、１ｍｍ、または任意の他の厚さであることができる。
【０１１３】
一部の実施形態では、光学装置を有する絹フィルムを焼き鈍すことができる。焼鈍しは、真空環境、水蒸気環境、またはその組合せにおいて行うことができる。一部の実施形態では、焼鈍しは、所望の材料特性に応じて、水蒸気環境（たとえば水蒸気で満たされたチャンバ）内で様々な一定期間の間、行うことができる。例示的な焼鈍し時間は、２時間から２日間の範囲であってよく、たとえば真空環境において行ってもよい。
【０１１４】
一部の実施形態では、焼鈍したまたは焼鈍していない絹フィルムを基材から手動で剥離することができる。絹フィルムは、フィルムの単純な機械的ミナ（Ｍｉｎａ）を介して基材から剥離することができる。一部の実施形態では、かみそりフィルムを使用してフィルムを基材から持ち上げて、絹フィルムを基材から手動で分離することによって、絹フィルムを剥離することができる。一部の実施形態では、絹フィルムを基材から剥がすことができる。一部の実施形態では、光学装置を有する焼鈍した絹フィルムをさらなる乾燥に供することができる。
【０１１５】
一部の実施形態では、絹フィルム上の光学装置が反射体を形成する場合、絹フィルムを薬剤で官能化することによって絹フィルムの反射性を変更することができる。たとえば、絹フィルムは、たとえばポリエチレングリコール｛たとえばＰＣＴ／ＵＳ０９／６４６７３号を参照）によって活性化するか、および／または均等もしくは勾配の様式で活性薬剤をロードして生物と共に培養することができる。たとえば、ＷＯ２００４／００００９１５号、ＷＯ２００５／１２３１１４号、米国特許出願公開第２００７／０２１２７３０号を参照されたい。また、ポリエチレングリコール、ＰＥＯ、またはグリセロールなどの他の添加剤も、絹フィルム中にロードして、形態、安定性、柔軟性などの絹フィルムの特長を変更し得る。たとえばＰＣＴ／ＵＳ０９／０６０１３５号を参照されたい。
【０１１６】
一部の実施形態では、接触による移転を介して、パターン形成された伝導性構造を絹マトリックス上に形成することができる。パターンを基材上に形成することができる。一部の実施形態では、パターンを基材内にエッチングすることができる。一部の実施形態では、パターンは基材の表面に対して持ち上げられていることができる。一部の実施形態では、パターンを基材上に投じることができる。一部の実施形態では、絹マトリックス（たとえば自立型絹マトリックス）を基材に塗布することができる。一部の実施形態では、圧力を絹マトリックスおよび基材にかけて、パターンを基材から絹マトリックスへと移すことができる。接触による移転は周囲の圧力および／または温度条件下で起こることができる。一部の実施形態では、接触による移転は高温条件で起こることができる。
【０１１７】
一部の実施形態では、絹フィルム上の光学装置に対応するパターンの機械加工を介して、光学装置を有する絹フィルムを形成することができる。たとえば、絹フィブロイン水溶液を平坦な表面上に投じることができる。溶液を放置して、固体絹フィルムへと乾燥させることができる。様々な製作技法を使用して、パターンを絹フィルムの表面上に機械加工することができる。例示的な技法にはソフトリソグラフィーおよびレーザー機械加工（たとえば、フェムト秒レーザーパルスを絹フィルムの表面に施用すること）が含まれる。
【０１１８】
一部の実施形態では、フォトニック結晶は、穴および／または窪みのアレイを絹フィルム内に機械加工することによって形成することができる。たとえば、穴および／または窪みは、市販のモードロックのチタンサファイアレーザー（たとえばＮｅｗｐｏｒｔ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＳｐｅｃｔｒａ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎから入手可能なＴｓｕｎａｍｉ（登録商標））からのフェムト秒レーザーパルスを絹フィルムに施用することによって、形成することができる。一部の実施形態では、レーザーパルスは約１００ｆｓ持続し、パルスの平均電力は１．１Ｗであり、パルスは８０ＭＨｚの繰り返し率で施用し、波長は８１０ｎｍであることができる。レーザーパルスは、中等度の開口数（ＮＡ＝０．４）のボールレンズによって絹フィルム上に焦点を合わせることができる。レーザー光線は、レーザー空洞中の非補償非点収差が原因で、楕円形の形状であることができる。理論に束縛されることを望まずに、一部の実施形態では、アブレーション工程の非線形性質が理由で、ビームの形状は生成された穴中で反射されない。
【０１１９】
本明細書中に記述した製作技法のうちの任意のものから、光学装置を有する絹フィルムを複数形成することができる。それぞれの絹フィルムは、その表面上に形成されたパターン（たとえばナノパターン）を有することができる。一部の実施形態では、パターン形成された絹フィルムを積み重ねることができる。束内の隣接絹フィルムは、異なる配向を有するように配向することができる。たとえば、絹フィルムは、束中でその上または下にある絹フィルムに対して９０度回転させることができる。一部の実施形態では、束中の絹フィルムはその表面上に同じパターンを有する。一部の実施形態では、束中の絹フィルムはその表面上に異なるパターンを有する。一部の実施形態では、束中の絹フィルムは、積み重なった際にパターンが一緒に働いてフォトニック結晶を生じるように、異なるパターンを有する。
【０１２０】
一部の実施形態では、絹フィルムを一緒に結合させることができる。たとえば、絹フィルム間に少量の絹フィブロイン水溶液を、フィルム間の糊として機能させるために提供し得る。フィルムは酵素（たとえばトランスグルタミナーゼ）を使用して架橋結合させることができる。絹フィルムを結合させるための例示的な物質には、カルボジイミド（ｃａｒｂｏｄｉｍｉｄｅ）、グルタルアルデヒド（ｇｌｕｔｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ）蒸気、フィブリン、および／またはメタクリレートが含まれるが、他の物質を使用することができる。
【０１２１】
一部の実施形態では、光をそのスペクトル構成要素内に回析するために、回析格子を絹フィルム上に形成することができる。回析格子は、たとえば、米国仮出願第６１／２２６，８０１号および／またはＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４２５８５号に記載されている方法を使用して形成することができる。
【０１２２】
本明細書中に記載のパターン形成された伝導性構造の製作方法のうちの任意のものを、乾燥した化学薬品を含まない環境中で実施することができる。そのような環境は、リフトオフ方法およびウェットエッチングなどの他のフォトリソグラフィーに基づく伝導性材料のパターン形成方法に関与し得る、考えられる汚染の可能性を低下させることができる。そのような方法は、例として、マトリックスに有害な影響を与えずに絹マトリックスの完全性および生体適合性を維持し、それによって人体内に埋め込み可能な応用を容易に生成することを支援する。
【０１２３】
光学装置を有する絹フィルムの粉体への変換
光学装置を有する絹フィルムは、絹光学粉体に変換するために選択することができる。絹光学粉体は絹フィルム上に形成した光学装置の少なくとも１つの光学特性を保持することができる。
【０１２４】
一部の実施形態では、光学装置を有する絹フィルムから形成した絹光学粉体中のそれぞれの粒子には、少なくとも１つの光学装置が含まれることができる。一部の実施形態では、粒子には複数の光学装置が含まれることができる。粒子には光学装置のアレイが含まれることができる。粒子には同じ種類の複数の光学装置（たとえば４つのマイクロレンズ）が含まれることができる。一部の実施形態では、粒子上の光学装置は均一であることができる（たとえば、均等な大きさ、焦点距離、線ピッチなど）。一部の実施形態では、粒子上の光学装置は不均一であることができる（たとえば、異なる大きさ、焦点距離、線ピッチなど）。粒子には異なる種類の光学装置が含まれることができる。たとえば、粒子にはレンズおよび回析格子が含まれることができる。一部の実施形態では、粒子はその表面のうちの１つ上に完全な光学装置を有することができる。一部の実施形態では、粒子はその表面のうちの１つ上に部分的な光学装置を有することができる（たとえば、少なくとも１つの光学装置を通って切断する、絹フィルム中の裂け目）。一部の実施形態では、絹光学粉体中の粒子は均一な大きさおよび／または形状を有することができる。一部の実施形態では、粒子は不均一な大きさおよび／または形状を有することができる。
【０１２５】
粒子の大きさは絹フィルム上の光学装置の寸法に依存する場合がある。一部の実施形態では、光学装置がナノスケールの装置である場合は、絹フィルムをミクロンの範囲（たとえば約１μｍ〜約１００μｍ）の粒子に変換することができる。直径３５０ｎｍのレンズを有する絹フィルムを約３５μｍの粒子に変換することができる。直径４７５ｎｍのレンズを有する絹フィルムを約６５μｍの粒子へと変換することができる。一部の実施形態では、光学装置がマイクロスケールの装置（たとえば、マイクロプリズム、マイクロレンズ）である場合は、絹フィルムを数百ミクロンの範囲（たとえば約１００μｍ〜約１０００μｍ）の粒子に変換することができる。５０μｍの寸法を有するマイクロプリズムを有する絹フィルムを約４００〜６００μｍの粒子に変換することができる。７５μｍの直径を有するマイクロレンズを有する絹フィルムを約４００〜６００μｍの粒子に変換することができる。光学装置の大きさと粒子の大きさとの間の他の割合を使用することができる。
【０１２６】
一部の実施形態では、光学装置を有する絹フィルムは、少なくとも１つの機械装置を使用して絹光学粉体に変換される。任意の機械装置が絹フィルムを加工することができる。機械装置は絹フィルム中に裂け目を作製することができ、裂け目が絹光学粉体の粒子を定義することができる。一部の実施形態では、機械装置は絹フィルムを粉体へと押し砕くことができる。一部の実施形態では、機械装置は絹フィルムを粉体へと切断することができる。一部の実施形態では、機械装置は絹フィルムを粉体へと粉砕することができる。一部の実施形態では、機械装置は絹フィルムを粉体へと細断することができる。一部の実施形態では、機械装置は絹フィルムを粉体へと機械加工することができる。
【０１２７】
一部の実施形態では、機械装置は粉砕機であることができる。粉砕機には回転刃が含まれることができる。絹フィルムを粉砕機内に導入し、回転刃に供することができる。一部の実施形態では、これらの絹フィルム上の光学装置は、数百ナノメートルの次数の寸法を有することができる。一部の実施形態では、これらの絹フィルム上の光学装置は、数百ナノメートよりも小さい寸法を有することができる。一部の実施形態では、粉砕の時間の長さが、実質的に均一な大きさの粒子をもたらすことができる。一部の実施形態では、粉砕機中で使用する回転刃の種類が、実質的に均一な大きさの粒子をもたらすことができる。
【０１２８】
一部の実施形態では、機械装置は細断機であることができる。細断機には少なくとも１つの刃が含まれることができる。刃（複数可）は、光学装置を有する絹フィルムと垂直に衝突して、フィルム中に裂け目を作製することができる。反復細断は、例として５００μｍ〜１ｍｍの範囲の大きさを有する粒子をもたらすことができる。一部の実施形態では、細断は不均一な大きさの粒子をもたらす。一部の実施形態では、絹フィルムをリボンとして成形することができ、リボンを実質的に規則正しい様式で細断機に提示することができる。たとえば、リボンを細断機の刃に通じる空洞内に供給することができる。ベルトコンベヤーが絹フィルムを細断機に実質的に連続的な速度で提示することができる。細断機が絹フィルムを周期的に細断するため、機械はより均等な大きさの粒子を生じることができる。
【０１２９】
一部の実施形態では、光学装置を有する絹フィルムは、少なくとも１つの化学薬品を使用して絹光学粉体に変換される。光学装置を有する絹フィルムは、絹−ポリエチレンオキシドまたは関連ポリマーなどの、絹フィブロイン以外の追加のポリマーを取り込ませることができる。一部の実施形態では、追加のポリマーは、粒子に対応することができる絹フィルム上の境界を定義することができる。一部の実施形態では、追加のポリマーを溶かす化学薬品を絹フィルムに塗布することができる。追加のポリマーが溶解するにつれて、絹フィルムはポリマーによって定義された境界に沿って分離して、粒子を作製することができる。
【０１３０】
様々な光学的絹粉体の製作
絹フィルムは、特定の光学特性を有するように作製することができる。光学特性を有するそのような絹フィルムは、続いて粉体へと変えられる。理論に束縛されることを望まずに、粉体は、ナノスケールの特長によって誘導される光学特性を維持する。したがって、絹の繊維および他の材料形態をパターン形成し、その後、以下に記載の様々な光学特性を有する粒子または粉体へと機械加工することができる。
【０１３１】
反射性粒子：マイクロプリズムアレイまたは多重層状の絹のどちらかによる鏡を調製し、その後、粉体へと加工して、反射性粒子をもたらすことができる。
【０１３２】
回析粒子：回析構造様の回析格子を絹中に作製し、その後、回析粉体へと変えて、グリッターおよび多色イリデッセンスの効果を達成することができる。
【０１３３】
操作した色を有する２Ｄ回析およびフォトニック結晶：適切な表面パターンの選択に基づいて特定色または単一色のパターンを示す回析構造を操作して、構造的に有色の粉体、たとえば蝶の鱗粉に類似のものを作製することができる。この粉体は１つの特定の色のものであることができる。
【０１３４】
マイクロレンズおよびミクロスフェアアレイ：光学粉体は、光集束粒子または集光器として作用するように操作することができる。
【０１３５】
回析粉体を製作するために、たとえば米国仮出願第６１／２２６，８０１号およびＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４２５８５号に記載の方法を使用して、絹は、白色光をそのスペクトル構成要素へと散乱および回析する回析格子へと再形成することができる。回析格子の外側の外見は、異なるスペクトル構成要素の放射の取り扱いのために艶がある（図１８）。回析格子は後加工によって粉体へと縮小することができる。これは、複数の切断もしくは機械的粉砕または他の手段を行うことによって、達成される。一部の場合では、これは、絹−ポリエチレンオキシドまたは関連ポリマーを用いてフィルムをフォーマットおよびパターン形成した後などの、第２のポリマーの直接溶解によっても達成することができる。生じる粉体または小片はその回析特性を維持する（典型的な回析格子は、３００本の線／ｍｍから開始され、３６００本の線／ｍｍまでのピッチを有する）。
【０１３６】
回析格子は、凍結および機械的に押し砕くことによって粉砕される。生じるイリデッセント粉体を図１９に示す。粉体への移行の最適化は、最終産物に応じて改善された光学的機能を提供することができる。
【０１３７】
一部の実施形態では、本発明の粒子組成物は、以下にさらに詳述する方法を使用して、選択された応用に従った少なくとも１つの光学特性を有する絹粒子を含む。
【０１３８】
少なくとも１つの光学特性を有する本発明の粒子組成物に有用な絹粒子は、（ａ）少なくとも１つの光学特性を有する固体絹フィブロインを提供するステップと、（ｂ）固体絹フィブロインから絹粒子組成物を作製するステップとを含む方法によって調製することができる。
【０１３９】
一部の実施形態では、固体絹フィブロインは、少なくとも１つの光学構造または素子を有するマスターパターンの複製物であることができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の光学構造または素子は、光学構造または素子を有するマスターパターンから複製することによって、固体絹フィブロインの表面上に形成することができる。本明細書中で使用する用語「マスターパターン」とは、たとえば固体絹フィブロインの表面上に複製される所望のパターンを保有する押型または鋳型をいう。マスターは、ミリ、マイクロ、もしくはナノパターン形成された表面であることができる、および／またはレンズ、マイクロレンズ、マイクロレンズアレイ、プリズム、マイクロプリズムアレイ、パターン発生器、回析格子などの光学装置もしくは構造であることができる。固体絹フィブロインおよび絹粒子組成物に所望される光学特性に応じて、望ましい光学的特長を保有する任意の装置または構造を、本発明の目的のためにマスターパターンとして使用することができる。回析絹格子は回析格子などの回析構造から複製することができる。その後、生じる絹回析格子を、たとえば機械的手段によって回析絹粒子へと縮小することができる。
【０１４０】
マスターパターンから複製された光学素子は、１Ｄ、２Ｄまたは３Ｄアレイ中の単一の光学素子または複数の光学素子であることができる。例として、反射素子は、それだけには限定されないが、平面鏡、ダイアモンドカットの反射体、コーナーキューブ、半球幾何学、「キャッツアイ」幾何学などの幾何学を有する逆反射体または反射鏡付レンズ（たとえばＬｕｎｄｖａｌｌら、１１、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ、２４５９（２００３）を参照）、正方形、長方形、または立方体の空洞の角などの複数の直交交差平面を含有する逆反射空洞を含めた、様々な形状および幾何学を有する鏡および逆反射体であることができる。本明細書中で使用する用語「逆反射性」とは、斜めに入射する光線を、光源またはその直近に戻るように、その入射方向とは逆平行の方向、またはほぼその方向に反射する特質をいう。
【０１４１】
絹光学素子は、当業者に知られている技法によってマスターパターンから複製することができる。一実施形態では、ソフトリソグラフィーに類似の微小押型技法（Ｐｅｒｒｙら、２０、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．、３０７０（２００８）、ＸｉａおよびＷｈｉｔｅｓｉｄｅｓ、３７、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．、５５０（１９９８））を使用して、反射性マイクロプリズムアレイのマスターマスクを複製することによって、絹の埋め込み可能な光学的構成要素を調製した。ＷＯ２００９／０６１８２３号も参照されたい。たとえば、絹フィブロイン溶液をパターン上に投じて乾燥させるソフトリソグラフィー鋳込技法を使用して、絹フィブロインフィルムをマイクロおよびナノスケールでパターン形成することができる。Ｐｅｒｒｙら、２００８を参照されたい。生じた装置は、数〜数十平方センチメートルの範囲の寸法を有する、１００μｍの厚さの自立型絹反射フィルムであった。同様に、同様の微小押型技法を使用して、回析絹フィルムも回析マスターパターンを用いて生成することができる。
【０１４２】
他の実施形態では、室温のナノインプリンティング技法を使用して、約２０ｎｍ以下の最小寸法を有する特長などの細密な特長を有する絹光学的構成要素を調製することもできる。ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２４００４号を参照されたい。室温のナノインプリンティング技法を使用して、温度に特に感受性のある一部の手軽な生物活性剤の生物活性を保存することができ、絹光学装置／構成要素に基づいた生物活性ナノスケール装置の手軽な生成がさらに可能となる。
【０１４３】
追加のポリマー、たとえば、生体適合性および生分解性のポリマーも、固体絹フィブロイン中に混合することができる。たとえば、望ましい機械的特性を示す、キトサンなどの追加のバイオポリマーを、水中で加工し、絹フィブロインと混合し、光学的応用のための一般に透明なフィルムを形成することができる。キトサン、コラーゲン、ゼラチン、アガロース、キチン、ポリヒドロキシアルカノエート、プラン（ｐｕｌｌａｎ）、デンプン（アミロース、アミロペクチン）、セルロース、アルギネート、フィブロネクチン、ケラチン、ヒアルロン酸、ペクチン、ポリアスパラギン酸、ポリリシン、ペクチン、デキストラン、および関連バイオポリマー、またはその組合せなどの他のバイオポリマーを特定の応用において利用してもよく、また、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリオルトエステル、ポリカプロラクトン、ポリフマレート、ポリ酸無水物、および関連コポリマーなどの合成生分解性ポリマーも選択的に使用し得る。
【０１４４】
一部の実施形態では、固体絹フィブロインは、絹フィブロインの１つまたは複数の層の複合体であることができる。絹フィブロインのそれぞれの層は、同じまたは異なる組成または特性を保有することができる。たとえば、絹フィブロインのそれぞれの層は同じもしくは異なる濃度の絹フィブロインを保有することができる、ならびに／またはそれぞれの層は同じまたは異なる光学、機械的特性および／もしくは分解特性を保有することができる。一実施形態では、固体絹フィブロインは、たとえば特定の波長を反射するように調整することができる、多重層状の絹フィブロインであることができる。
【０１４５】
一部の実施形態では、たとえば絹フィブロインの分解速度を改変するために、固体絹フィブロインをさらなる処理に供することができる。さらなる処理には、それだけには限定されないが、有機溶媒処理、機械的処理、または電磁気処理が含まれることができる。例として、絹フィブロインの分解速度は、たとえばベータシート結晶の量および／または結晶配向を改変することによって制御することができる。したがって、絹フィブロイン中のベータシート結晶の量および／または結晶配向は、当技術分野で確立されているように、絹フィブロインをアルコール、たとえばメタノールまたはエタノールと接触させることによって制御することができる。一部の実施形態では、ベータシート結晶の量および／または結晶配向のアラインメントを変動するために、絹フィブロインを機械的な力、たとえば伸長に供することができる。
【０１４６】
一部の実施形態では、米国仮出願第６１／３８６，５９２号で実証されているように、固体絹フィブロインは、たとえば機械的手段によって圧電性にすることができる。また、絹結晶のアラインメント、たとえば、単軸アラインメントの度合いを増加させる他の方法を使用して、絹材料の圧電現象を高めることもできる。たとえば、この方法には、磁場中で、たとえば磁気極性調整によって絹マトリックスをアラインメントすることが含まれ得る。また、この方法には、シルクＩＩ構造を誘導するための絹マトリックスの電子極性調整、または絹マトリックス中の圧電性マトリックスの他のテンソル（剪断テンソルに加えて）の誘導も含まれ得る。また、この方法には、絹マトリックスをＯＨ基に富んだ溶媒中に引き込むこと、または配向されたシルクＩＩナノフィブリルマットのための絹の電気紡績および電気紡績後処理も含まれ得る。絹材料の圧電現象は、シルクＩＩの結晶化度および結晶のアラインメントを同時に最大限にすることによって高めることができ、これには、様々な方法を組み合わせて絹マトリックスを加工することが含まれ得る。たとえば、電子または磁気極性調整は、ＯＨ基に富んだ溶媒または電気紡績方法を同時にまたは続けて使用することと組み合わせることができる。
【０１４７】
本発明によれば、少なくとも１つの光学特性を有する固体フィブロインを本発明の絹粒子へと縮小することができる。大きさに言及して本明細書中で使用する用語「縮小された」とは、固体フィブロインを、そのより小さな大きさ、たとえば、断片、繊維、小片、粉体へと、任意の手段によって加工できることを意味する。たとえば、固体絹フィブロインを、切断、粉砕、細断、または機械加工などの機械的手段によって縮小することができる。一部の実施形態では、固体絹フィブロインは、化学的手段、たとえば、絹−ポリエチレンオキシドまたは関連ポリマーを用いて絹マトリックスをフォーマットおよびパターン形成した後などの、第２のポリマーの溶解によって縮小することができる。縮小された絹フィブロイン、たとえば絹粉体は、固体絹フィブロイン回析格子の光学特性（たとえば回析特性）を維持することができる。
【０１４８】
記載したように、本発明は、少なくとも１つの光学特性を有する絹粒子を含む粒子組成物を提供する。一部の実施形態では、組成物は、非絹粒子、たとえば、非絹タンパク質粒子、無機粒子、およびポリマー粒子をさらに含むことができる。当業者は、様々な応用に応じて適切な非絹粒子を選択することができる。たとえば、酸化チタンなどの無機粒子を組成物に加えて、ＵＶ保護を高めることができる。理論に束縛されることを望まずに、チロシンはＵＶ線を自然に吸収することができるため、チロシン残基などの残基を含有するまたは多く含むタンパク質粒子も、ＵＶ保護のために組成物に加えることができる。
【０１４９】
様々な実施形態では、絹粒子を修飾することができる。たとえば、絹粒子を遺伝子改変することができ、これは、有機−無機複合体を形成するために使用される、繊維状タンパク質ドメインおよびミネラル化ドメインを含む融合ポリペプチドの包含などの絹のさらなる修飾を提供する。これらの有機−無機複合体は、使用する繊維状タンパク質融合ドメインの大きさに応じてナノからマクロスケールで構築することができ、ＷＯ２００６／０７６７１１号を参照されたい。また、米国特許出願第１２／１９２，５８８号も参照されたい。一実施形態では、たとえば所望の光学特性のために、１つの特定のアミノ酸を多く含むように絹粒子を遺伝子改変することができる。
【０１５０】
したがって、一部の実施形態では、フィブロインポリペプチドのアミノ酸配列に対して１つまたは複数の突然変異を有する組換え絹フィブロインが、本明細書中に記載の特定の応用に有用である。一部（ｃｏｍｅ）の実施形態では、１つまたは複数の追加のチロシン残基をポリペプチド配列内に導入する。ネイティブフィブロインポリペプチドは約５％のチロシン残基を含有する。これらの残基の多くは、ポリペプチド全体にわたってクラスタリングされている。一部の実施形態では、追加のチロシン残基は、ポリペプチドの既存のチロシン残基付近の配列内に導入する。それに加えてまたはその代わりに、酸側鎖を有するアミノ酸残基をチロシンで置換し得る。一部の実施形態では、生じる修飾された絹フィブロインは、ネイティブポリペプチドと比較してより高いパーセンテージのチロシン含有率を含有する。たとえば、本発明の特定の実施形態に適した修飾された絹フィブロインは、５．５％、６％、７％、８％、９％、１０％またはそれより高いチロシン残基までを含有し得る。一部の実施形態では、追加および／または置換されたチロシン残基は、絹フィブロインの疎水性ドメインの縁の近位にまたはその付近に位置する。
【０１５１】
また、絹タンパク質の物理特性および機能性を変更するために、絹フィブロインを、溶液中の１つまたは複数の薬剤を用いて、たとえば、ジアゾニウムもしくはカルボジイミドカップリング反応、アビジン−ビオチン（ｂｉｏｄｉｎ）相互作用、または遺伝子修飾などを介して化学修飾することもできる。たとえば、ＰＣＴ／ＵＳ０９／６４６７３号、ＰＣＴ／ＵＳ１０／４１６１５号、ＰＣＴ／ＵＳ１０／４２５０２号、米国出願第１２／１９２，５８８号を参照されたい。一部の実施形態では、絹粒子は、たとえば、その疎水性または周囲の分子とのその相互作用を変更するために、少なくとも１つの薬剤でコーティングすることができる。
【０１５２】
医薬組成物、光学造影剤およびそのキット
絹は生体適合性かつ食用であるため、絹粒子をｉｎ  ｖｉｖｏで、たとえば、生物医学的イメージングおよびバイオセンシングなどの任意の医学的応用のために投与することができる。たとえば、絹光学粒子は、生物検体を光学的にプロービングした際に検出器に返される光の量を増加させるために利用することができる。
【０１５３】
したがって、光学絹粒子を含む本発明の記載した粒子組成物は、ｉｎ  ｖｉｖｏ使用に安全なバイオセンサーまたは診断ツールとして使用することができる。一部の実施形態では、絹光学粒子を含む粒子組成物は、一連のナノスケールのピークおよびトラフとしてパターン形成されている絹光学フィルムまたは他の適切な絹固体から作製される。その後、そのようなパターン形成された絹フィルムを、たとえばナノスケールのより小さな粒子へと縮小することができる。ここで、生じる粒子組成物は少なくとも１つのパターン形成された表面を有する絹粒子を含むこととなる。一部の実施形態では、そのような絹組成物の製作中、固化過程した後に絹フィルムが１つまたは複数の薬剤を含むこととなるように、適切な結合剤または複数の結合剤を絹に基づく組成物内に取り込ませてもよい。一部の実施形態では、追加の薬剤は、モノクローナル抗体またはその断片などの親和性剤であり得る。組成物は、適切なバイオ検出での使用のために、注射または経口投与などの任意の知られている方法によって対象内に導入することができる。たとえば、対象の体内に存在する病原体または抗原などの特異的標的分子（複数可）と絹粒子のパターン形成された表面とが結合した後、絹粒子の光学特性はシフトする。そのような光学特性の変化は標的分子の存在の指標であり、その後、任意の適切な手段（たとえばイメージング）によってこれを検出することができる。したがって、本発明は、特定の絹粒子およびそれとカップリングした任意の追加の薬剤の光学特性に基づいて、幅広い範囲のバイオイメージングおよびバイオ検出の応用に適応し得る。
【０１５４】
絹粒子は医薬担体として使用し得る。一部の実施形態では、特定の光学特性を有する絹粒子は、親和性部分または標的部分と会合される場合があり、ｉｎ  ｖｉｖｏで複合体を特定部位（標的分子、組織など）に局在化させることがある。一部の実施形態では、標的部分は腫瘍細胞を標的とし得る。したがって、そのような標的部分と会合した絹粒子を含む医薬組成物を、腫瘍を有するまたは腫瘍を有することが疑われる対象内に投与することができ、腫瘍を任意の適切な光学イメージング方法によって検出し得る。さらに、一部の実施形態では、そのような絹に基づくイメージング複合体には１つまたは複数の治療剤を含めることもでき、その後、これらは具体的な絹粒子の分解速度に応じて経時的に放出される。そのような効果は、やはり同じイメージング方法を使用して、経時的に監視することができる。したがって、絹粒子に基づくセンサーおよびイメージング試薬は、当技術分野で知られている他の薬剤に対する、より安全な代替物である。いくつかの関連する医学的および診断的応用では、絹粒子は、放射性試薬を含めた、当技術分野において典型的に使用されているより有害な試薬を置き換え得る。
【０１５５】
上述のように、少なくとも１つの光学特性を有する絹粒子を含む粒子組成物は、医薬的な応用に有用である。そのような実施形態では、医薬組成物は、少なくとも１つの活性薬剤をさらに含むことができる。たとえば、活性薬剤は本明細書中に記載の組成物内に混合することができる。
【０１５６】
活性薬剤は、治療剤、あるいは、細胞（幹細胞が含まれる）、タンパク質、ペプチド、核酸（たとえば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ）、核酸類似体、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ペプチド核酸（ＰＮＡ）、アプタマー、抗体またはその断片もしくは一部分（たとえばパラトープもしくは相補性決定領域）、抗原またはエピトープ、ホルモン、ホルモン拮抗剤、成長因子または組換え成長因子ならびにその断片および変異体、細胞付着媒介剤（ＲＧＤなど）、サイトカイン、細胞毒素、酵素、小分子、薬物、色素、アミノ酸、ビタミン、抗酸化剤、抗生物質または抗微生物化合物、抗炎症剤、抗真菌剤、ウイルス、抗ウイルス剤、毒素、プロドラッグ、化学療法剤、またはその組合せなどの生体物質であることができる。たとえば、ＰＣＴ／ＵＳ０９／４４１１７号、米国特許出願第６１／２２４，６１８号を参照されたい）。また、薬剤は、上述の薬剤のうちの任意のものの組合せであることもできる。
【０１５７】
一部の実施形態では、活性薬剤は、真菌、植物、動物、細菌、またはウイルス（バクテリオファージが含まれる）などの生物であることもできる。さらに、活性薬剤には、神経伝達物質、ホルモン、細胞内シグナル伝達剤、薬学的活性薬剤、毒性剤、農薬類、化学的毒素、生物毒素、微生物、ならびにニューロン、肝細胞、および免疫系細胞などの動物細胞が含まれ得る。また、活性薬剤には、薬理学的材料、ビタミン、鎮痛剤、催眠剤、プロスタグランジンおよび放射性医薬品などの治療的化合物も含まれ得る。
【０１５８】
本発明における使用に適した例示的な細胞には、それだけには限定されないが、前駆細胞または幹細胞、平滑筋細胞、骨格筋細胞、心筋細胞、上皮細胞、内皮細胞、尿路上皮細胞、線維芽細胞、筋芽細胞、眼（ｏｓｃｕｌａｒ）細胞、軟骨細胞、軟骨芽細胞、骨芽細胞、破骨細胞、ケラチノサイト、腎細管細胞、腎基底膜細胞、外皮細胞、骨髄細胞、肝細胞、胆管細胞、膵島細胞、甲状腺、副甲状腺、副腎、視床下部、下垂体、卵巣、精巣、唾液腺細胞、脂肪細胞、および前駆細胞が含まれ得る。また、活性薬剤は、上記列挙した細胞のうちの任意のものの組合せであることもできる。ＷＯ２００８／１０６４８５号、ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５９５４７号、ＷＯ２００７／１０３４４２号も参照されたい。
【０１５９】
本明細書中に記載の組成物中に含めることができる例示的な抗体には、それだけには限定されないが、アブシキシマブ、アダリムマブ、アレムツズマブ、バシリキシマブ、ベバシズマブ、セツキシマブ、セルトリズマブペゴール、ダクリツマブ、エクリズマブ、エファリツマブ、ゲムツズマブ、イブリツモマブチウキセタン、インフリキシマブ、ムロモナブ−ＣＤ３、ナタリズマブ、オファツムマブ、オマリズマブ、パリビズマブ、パニツムマブ、ラニビズマブ、リツキシマブ、トシツモマブ、トラスツズマブ、アルツモマブペンテテート、アルシツモマブ、アトリズマブ、ベクツモマブ、ベリムマブ、ベシレソマブ、ビシロマブ、カナキヌマブ、カプロマブペンデチド、カツマキソマブ、デノスマブ、エドレコロマブ、エフングマブ、エルツマキソマブ、エタラシズマブ、ファノレソマブ、フォントリズマブ、ゲムツズマブオゾガマイシン、ゴリムマブ、イゴボマブ、イムシロマブ、ラベツズマブ、メポリズマブ、モタビズマブ、ニモツズマブ、ノフェツモマブメルペンタン、オレゴボマブ、ペムツモマブ、ペルツズマブ、ロベリズマブ、ルプリズマブ、スレソマブ、タカツズマブテトラキセタン、テフィバズマブ、トシリズマブ、ウステキヌマブ、ビジリズマブ、ボツムマブ、ザルツムマブ、およびザノリムマブが含まれる。また、活性薬剤は、上記列挙した抗体のうちの任意のものの組合せであることもできる。
【０１６０】
例示的な抗生物剤には、それだけには限定されないが、アクチノマイシン、アミノグリコシド（たとえば、ネオマイシン、ゲンタマイシン、トブラマイシン）、βラクタマーゼ阻害剤（たとえば、クラブラン酸、スルバクタム）、糖ペプチド（たとえば、バンコマイシン、テイコプラニン、ポリミキシン）、アンサマイシン、バシトラシン、カルバセフェム、カルバペネム、セファロスポリン（たとえば、セファゾリン、セファクロル、セフジトレン、セフトビプロール、セフロキシム、セフォタキシム、セフェピム（ｃｅｆｉｐｅｍｅ）、セファドロキシル、セフォキシチン、セフプロジル、セフジニル）、グラミシジン、イソニアジド、リネゾリド、マクロライド（たとえば、エリスロマイシン、クラリスロマイシン、アジスロマイシン）、ムピロシン、ペニシリン（たとえば、アモキシシリン、アンピシリン、クロキサシリン、ジクロキサシリン、フルクロキサシリン、オキサシリン、ピペラシリン）、オキソリン酸、ポリペプチド（たとえば、バシトラシン、ポリミキシンＢ）、キノロン（たとえば、シプロフロキサシン、ナリジクス酸、エノキサシン、ガチフロキサシン、レバキン、オフロキサシンなど）、スルホンアミド（たとえば、スルファサラジン、トリメトプリム、トリメトプリム−スルファメトキサゾール（コ−トリモキサゾール）、スルファジアジン）、テトラサイクリン（たとえば、ドキシサイクリン（ｄｏｘｙｃｙｌｉｎｅ）、ミノサイクリン、テトラサイクリンなど）、アズトレオナムなどのモノバクタム、クロラムフェニコール、リンコマイシン、クリンダマイシン、エタンブトール、ムピロシン、メトロニダゾール、ペフロキサシン、ピラジナミド、チアムフェニコール、リファンピシン、チアムフェニクル（ｔｈｉａｍｐｈｅｎｉｃｌ）、ダプソン、クロファジミン、キヌプリスチン、メトロニダゾール、リネゾリド、イソニアジド、ピラシル、ノボビオシン、トリメトプリム、ホスホマイシン、フシジン酸、または他の外用抗生物質が含まれる。任意選択で、抗生物剤は、デフェンシン、マガイニンおよびナイシンなどの抗微生物ペプチド、または溶解性バクテリオファージであってもよい。また、抗生物剤は、上記列挙した薬剤のうちの任意のものの組合せであることもできる。また、ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２６１９０号も参照されたい。
【０１６１】
組成物中に含めることができる例示的な酵素、それだけには限定されないが、ペルオキシダーゼ、リパーゼ、アミロース、有機リン酸デヒドロゲナーゼ、リガーゼ、制限エンドヌクレアーゼ、リボヌクレアーゼ、ＤＮＡポリメラーゼ、グルコースオキシダーゼ、ラッカーゼなど。また、構成要素間の相互作用を使用して、たとえばアビジンとビオチンとの間の特異的相互作用を介しても、絹フィブロインを機能させ得る。また、活性薬剤は、上記列挙した酵素のうちの任意のものの組合せであることもできる。米国特許出願第６１／２２６，８０１号を参照されたい。
【０１６２】
また、当技術分野で知られている他の材料も医薬組成物に加え得る。たとえば、薬剤（ａｇｅｎｔ）（生体物質の場合）の成長を促進する、または薬剤が貯蔵中に残存するもしくはその有効性を保持する能力を増加させる材料を加えることが望ましい場合がある。細胞成長を促進することが知られている材料には、ダルベッコ変法イーグル培地（ＤＭＥＭ）などの細胞増殖培地、ウシ胎児血清（ＦＢＳ）、非必須アミノ酸および抗生物質が含まれ、線維芽細胞成長因子（ＦＧＦ）、トランスフォーミング成長因子（ＴＧＦ）、血管内皮成長因子（ＶＥＧＦ）、表皮成長因子（ＥＧＦ）、インスリン様成長因子（ＩＧＦ  Ｉ）、骨形成成長因子（ＢＭＰｓ）、神経成長因子、および関連タンパク質などの成長および形態形成因子を使用し得る。成長因子は当技術分野で知られており、たとえばＲｏｓｅｎおよびＴｈｉｅｓ、細胞および分子基盤の骨形成および修復（ＣＥＬＬＵＬＡＲ  &  ＭＯＬＥＣＵＬＡＲ  ＢＡＳＩＳ  ＢＯＮＥ  ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ  &  ＲＥＰＡＩＲ）（Ｒ．Ｇ．Ｌａｎｄｅｓ  Ｃｏ．、テキサス州Ａｕｓｔｉｎ、１９９５）を参照されたい。追加の材料には、ＤＮＡ、ｓｉＲＮＡ、アンチセンス、プラスミド、リポソームおよび遺伝物質を送達するための関連する系、細胞シグナル伝達カスケードを活性化するためのペプチドおよびタンパク質、ミネラル化または細胞からの関連事象を促進するためのペプチドおよびタンパク質、粒子−組織の界面を改善させるための接着ペプチドおよびタンパク質、抗微生物ペプチド、ならびにタンパク質および関連化合物が含まれることができる。また、医薬組成物はヒドロキシアパタイト粒子を含むこともでき、ＰＣＴ／ＵＳ０８／８２４８７号を参照されたい。
【０１６３】
一部の実施形態では、医薬組成物は１つまたは複数の薬学的に許容される担体をさらに含むことができる。本明細書中で使用する用語「薬学的に許容される担体」とは、対象化合物を１つの器官または身体の一部分から別の器官または身体の一部分へと運ぶまたは輸送することに関与している、液体、希釈剤、賦形剤、製造補助剤またはカプセル封入材料などの薬学的に許容される材料、組成物またはビヒクルを意味する。それぞれの担体は、配合物の他の成分と適合性があり、患者に有害でないという意味で、「許容」されていなければならない。薬学的に許容される担体として役割を果たすことができる材料の一部の例には、それだけには限定されないが、ゼラチン、水酸化マグネシウムおよび水酸化アルミニウムなどの緩衝剤、発熱物質を含まない水、等張生理食塩水、リンゲル液、ｐＨ緩衝溶液、ポリペプチドおよびアミノ酸などの充填剤、血清アルブミン、ＨＤＬおよびＬＤＬなどの血清構成要素、ならびに医薬配合物中で用いられる他の無毒性の適合性物質が含まれる。また、保存料および抗酸化剤も配合物中に存在することができる。「賦形剤」、「担体」、「薬学的に許容される担体」などの用語は、本明細書中で互換性があるように使用される。
【０１６４】
医薬組成物は、以下に適応したものを含めた、固体または液体形態での投与のために特別に配合することができる：（１）経口投与、たとえば、飲薬（水性または非水性の溶液または懸濁液）、ロゼンジ、糖衣錠、カプセル、丸薬、錠剤（たとえば、頬側、舌下、および全身性の吸収を標的としたもの）、ボーラス、粉体、顆粒、舌に施用するペースト、（２）非経口投与、たとえば、皮下、筋肉内、静脈内または硬膜外の注射による、たとえば無菌的な溶液もしくは懸濁液、または持続放出配合物として、（３）外用塗布、たとえば、皮膚に塗布するクリーム、軟膏、または徐放性のパッチもしくはスプレーとして、（４）膣内または直腸内、たとえば、膣坐薬、クリームまたは泡沫として、（５）舌下、（６）眼球、（７）経皮、（８）経粘膜、あるいは（９）経鼻。さらに、化合物は、患者内に植え込むか、または薬物送達系を使用して注射することができる。たとえば、Ｕｒｑｕｈａｒｔら、Ａｎｎ．Ｒｅｖ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｔｏｘｉｃｏｌ．、２４：１９９〜２３６（１９８４）、Ｌｅｗｉｓ編、「殺虫剤および医薬品の徐放性（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｒｅｌｅａｓｅ  ｏｆ  Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ  ａｎｄ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ）」（Ｐｌｅｎｕｍ  Ｐｒｅｓｓ、ニューヨーク、１９８１）、米国特許第３，７７３，９１９号、ならびに米国特許第３５  ３，２７０，９６０号を参照されたい。本明細書中で使用する用語「投与する」または「投与」とは、所望の効果が生じるように、所望の部位での組成物の少なくとも部分的な局在化をもたらす方法または経路によって、組成物を対象内に配置することをいう。
【０１６５】
本発明によれば、絹光学粒子は生分解性である。したがって、絹光学粒子は経時的に消失または再吸収されることができる。一部の実施形態では、絹光学粒子の溶解または分解時間は、フィブロインタンパク質の自己アセンブリ過程中の結晶化度の度合を制御することによって、数分間から数時間から数日間から数カ月まで調整することができる。Ｊｉｎら、１５、Ａｄｖ．Ｆｕｎｃｔ．Ｍａｔｅｒ．、１２４１（２００５）、Ｌｕら、６、Ａｃｔａ  Ｂｉｏｍａｔｅｒ．、１３８０（２０１０）。このことは、たとえば、ｉｎ  ｖｉｔｒｏおよび／またはｉｎ  ｖｉｖｏ研究において遭遇するものなどの湿環境での持続的稼動のために装置を安定化させるための焼鈍しステップにより絹フィルム内の含水量を調節することによって、達成することができる。また、絹フィブロイン中の結晶化度の度合を変更するための、当技術分野で知られている他の処理方法も用いることができる。
【０１６６】
本発明によれば、絹光学粒子は、たとえば生物医学的イメージングにおいて、造影剤などの光学的イメージング剤として使用することができる。したがって、本発明のさらなる態様は、少なくとも１つの光学特性を有する絹粒子を含む光学造影剤に関する。そのような実施形態では、絹光学粒子の溶解時間は、一定時間、たとえば、約１時間、約２時間、約３時間、約４時間、約５時間、約６時間、約１２時間、約１日間、約１週間またはそれより長く持続するように調整することができる。一実施形態では、絹光学粒子の溶解時間は、対象の体内中で生物医学的イメージングに十分な長さ持続し、その後に分解するように調整することができる。本明細書中で使用する用語「分解する」、「分解」または「溶解」とは、絹粒子の量または大きさの減少をいう。分解または溶解の過程は、一定時間、たとえば、少なくとも約５分間、少なくとも約１０分間、少なくとも約１５分間、少なくとも約３０分間、少なくとも約１時間、少なくとも約２時間、少なくとも約３時間、少なくとも約６時間、少なくとも約１２時間、少なくとも約１日間、少なくとも約２日間、少なくとも約１週間、少なくとも約２週間、少なくとも約３週間、少なくとも約１カ月またはそれより長くにわたって持続することができる。
【０１６７】
さらなる実施形態では、絹粒子の光学特性を改変して、有効に検出することができる特異的なスペクトルシグネチャを割り当てることができる。たとえば、適切なマスターパターンの選択に基づいて、回析絹粒子は１つの特定の色を示すように設計することができる。一部の実施形態では、絹粒子の光学特性を改変して、たとえば流体の流れをｉｎ  ｖｉｖｏで監視するために反射性を誘導することができる。
【０１６８】
また、たとえば医学的応用に有用なキットも本明細書中で提供される。キットには、（１）本明細書中に記載の医薬組成物または光学造影剤と、（２）本明細書中に記載の薬学的に許容される溶液、たとえば水または緩衝溶液とが含まれる。一部の実施形態では、キットは、たとえば組成物を投与するための少なくとも１つのシリンジまたは少なくとも１つのカテーテルをさらに含む。
【０１６９】
製品
本発明の別の態様は、１つまたは複数の光学的効果、たとえば、反射、回折、屈折、吸収、光学利得、蛍光、および／または光散乱を保有する製品に向けられている。そのような製品には、それだけには限定されないが、玩具、美術品、工芸品、装飾品、ペンキ、インク、服飾品、織物、ヘアケア製品、紙製品、食用製品、化粧品、レンズ、サインおよびディスプレイが含まれることができる。本発明の実施形態では、製品には本明細書中に記載の少なくとも１つの組成物が含まれる。
【０１７０】
一部の実施形態では、製品は反射性絹粒子を含むことができる。一部の実施形態では、製品は回析絹粒子を含むことができる。一部の実施形態では、製品はフォトニック絹結晶粒子を含むことができる。そのような実施形態では、フォトニック絹結晶粉体は１つの特定の色のものであることができる。一部の実施形態では、製品は蛍光絹粒子を含むことができる。
【０１７１】
これらの様々な絹光学粒子を様々な応用において利用することができる。たとえば、絹光学粒子をペンキまたはインク中に分散させることができる。そのようなペンキまたはインクは、縁およびレーンの縞線、サイン、ディスプレイなどの反射性またはグリッターマーカー（ｇｌｉｔｔｅｒｉｎｇ  ｍａｋｅｒｓ）を提供するために使用することができる。一部の実施形態では、そのようなペンキまたはインクは、タトゥーを含めた顔またはボディーペインティングに使用することができる。特定の実施形態では、ペンキまたはインクは反射性絹粒子を含むことができる。理論に束縛されることを望まずに、反射性絹粒子は、特定の光波長、たとえば赤外線またはＵＶを反射するように設計することができる。したがって、一部の実施形態では、反射性絹粒子を含むペンキまたはインクは、熱反射性ペンキとして、たとえば屋根またはガラス窓の表面上に使用することができる。
【０１７２】
一部の実施形態では、絹光学粒子を任意の種類の織物に加えることができる。たとえば、絹光学粒子は、織物または服飾品の表面に、静電気などによって加えることができる。あるいは、絹光学粒子は、製造中に織物または服飾品内に加工することができる。
【０１７３】
一部の実施形態では、絹光学粒子は、ヘアカラー剤、ヘアグロス、ヘアグレーズ、およびシャンプー、コンディショナーなどのヘアケア製品に加えることができる。その生体適合性の性質が原因で、一部の実施形態では、絹光学粒子はレンズ、たとえばコンタクトレンズに加えることができる。
【０１７４】
一部の実施形態では、絹光学粒子は、玩具、たとえば子供によって手工芸プロジェクト用の模型製作コンパウンドとして使用されるＰＬＡＹ−ＤＯＨ（登録商標）に加えることができる。
【０１７５】
本明細書中に言及したように、絹光学粒子は食用であることができ、風味付けをしてもよい。一部の実施形態では、絹光学粒子を食用製品中に分散させることができる。一実施形態では、絹光学粒子は、ビタミン、栄養補助食品、またはたとえば小児使用のために生成された他の医薬品内に加えることができる。他の実施形態では、絹光学粒子は、キャンディーまたはチューイングガムに、たとえばその魅力を高めるために加えることができる。したがって、本明細書中に開示する少なくとも１つの組成物を含む食品添加剤も、本発明の範囲内にある。
【０１７６】
光学的コーティングおよびその使用
絹光学粒子、たとえば粉体を用いて、物体上に光学的コーティングを形成することができる。したがって、本発明の一態様は、本明細書中に記載の少なくとも１つの組成物を含む光学的コーティングに関する。たとえば当技術分野で知られている任意のコーティング方法を使用して、光学的コーティングを物体の表面上に塗布することができる。例示的なコーティング方法は、薄膜コーティング、ウェットコーティング（たとえば浸漬コーティング）、または粉体コーティングであることができる。一部の実施形態では、絹粒子組成物をエアロゾルとして提供し、所望の表面上にスプレーまたは噴霧してもよい。
【０１７７】
一部の実施形態では、光学的コーティングを食品農産物上に塗布することができる。一部の実施形態では、光学的コーティングを食品農産物、たとえば果物および野菜などの農産物の表皮上に塗布することができる。光学的コーティングの様々な実施形態を様々な目的に使用することができる。一実施形態では、集光器として作用する絹光学粒子を使用して、太陽光を食品農産物、たとえば果物の表皮上に集束させて成熟速度を速めることができる。一実施形態では、光反射体として作用する絹光学粒子は、たとえばＵＶ線を反射することによって食品農産物に対する熱ストレスを低下させるために使用することができる。一実施形態では、光反射体として作用する絹光学粒子は、食品の表皮の色をより良く見せるために使用することができる。したがって、絹粒子組成物は、慣用の食品ワックスの代わりに、様々な食品をコーティングするために使用し得る。あるいは、絹粒子組成物は、外見を改善させるためにワックス組成物内に加え得る。それに代わってまたは加えて、絹粒子組成物は、１つまたは複数の香味剤、エキスまたは香水などの香料剤と併せて使用し得る。
【０１７８】
一部の実施形態では、光学的コーティングをエネルギー採取装置、たとえば太陽電池上に塗布することができる。そのような実施形態では、太陽光を太陽電池へと集束させるために、集光器として作用する光学的絹粉体を太陽電池上にスプレーまたは塗ることができる。他の実施形態では、太陽光を吸収してエネルギーを貯蔵するために、光吸収体として作用する光学的絹粉体をエネルギー貯蔵装置上にスプレーまたは塗ることができる。
【０１７９】
一部の実施形態では、光学的コーティングを、感光性物体、たとえば、化学物質、骨董品、美術品、工芸品、梱包材または食用製品上に塗布することができる。そのような実施形態では、光学的絹粉体は、特定の光波長に対する保護を提供するように設計することができる。たとえば、光学的コーティングは、感光性の薬物上に、それを光分解、たとえばＵＶ分解から保護するために塗布することができる。
【０１８０】
化粧品組成物、日焼け止め組成物、およびその使用
本明細書中に記載のように、光学的絹粒子は、適切なマスターパターンの選択に基づいてグリッター効果または特定の色を提供することができる。たとえば、回析構造をマスターパターンとして使用して、グリッターまたはイリデッセント効果のために回析絹粒子を作製することができる。一部の実施形態では、回析構造は、フォトニック絹結晶粒子、たとえば１つの特定の色のものを作製するためのマスターパターンとして使用することもできる。本発明によれば、別の態様は、ヒトの皮膚コンプレクションの外見を改善するための化粧品組成物および方法に関する。
【０１８１】
化粧品組成物の実施形態は、本明細書中に記載の少なくとも１つの組成物を含む。一部の実施形態では、光学的絹粒子は、皮膚コンプレクションの反射波長に匹敵する範囲内の反射波長を有することができ、それによって所望の皮膚コンプレクションの外見を高める。一部の実施形態では、光学的絹粒子は、複数の光波長を反射することができ、したがって複数の反射波長を有する。様々な実施形態では、反射波長は、可視光の波長の範囲である約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの範囲内にあることができる。
【０１８２】
一部の実施形態では、光学的絹粒子は、１つまたは複数の所望の色の波長に匹敵する範囲内の反射波長、たとえば色パレット中の任意の色を有することができる。異なる反射波長を有する光学的絹粒子を、たとえば回析構造の様々な立体配置を使用して、口紅、ファンデーション、アイライナー、頬紅、ブロンザー、アイシャドウ、およびマスカラなどの様々な種類の化粧品のために作製することができる。
【０１８３】
一部の実施形態では、絹粒子はイリデッセンス効果を与えることができる。イリデッセンスは、見る角度または照明角度が変化するにつれて変色するように見える、特定の表面の特性として一般に知られており、複数の反射によって引き起こされる場合がある。
【０１８４】
一部の実施形態では、化粧品組成物には、この種類の組成物内に一般に取り込まれている任意の成分が含まれることができる。そのような成分の非限定的な例には、水、加湿構成要素、乳濁液用の増粘剤および安定化剤、保存料、鉱物油、揮発性構成要素、香料または炭化水素系の化合物が含まれる。本発明の化粧品組成物は、粉体、固形粉体、液体、乳濁液、クリーム、ローション、ゲル、エアロゾル、軟膏または固形スティックの形態であることができる。当業者は化粧品組成物の様々な形態に適した成分を決定することができる。
【０１８５】
本明細書中に記載の化粧品組成物の任意の実施形態を、ヒトの皮膚コンプレクションの外見を改善させるために使用することができる。この方法には、（ａ）本発明の化粧品組成物を提供することと、（ｂ）ヒトの皮膚コンプレクションの外見を改善させるために化粧品組成物をヒトの皮膚上に塗布すること、とが含まれる。本明細書中で使用する用語「コンプレクション」とは、皮膚、たとえば顔または身体の天然の色および／または質感をいう。一部の実施形態では、用語「コンプレクション」とは、欠点、たとえば年齢によるシミまたは皮膚変色の存在によって低下する場合がある、皮膚色の均等性をいう。皮膚色の均等性は、当技術分野で利用可能な方法を使用して、たとえば周囲の皮膚からの色のグラデーションを同定することによって、測定することができる。
【０１８６】
それに代わってまたは加えて、絹粒子組成物は、１つまたは複数の顔料または着色剤と併せて使用し得る。一部の実施形態では、絹粒子組成物は、マニキュア液、ヘアスプレー、スキンシマーローションなどの製造に用いてもよく、これは追加の顔料もしくは着色剤、および／または香水などの追加の薬剤と併せて提供され得る。
【０１８７】
本明細書中に言及したように、絹光学粒子は、特定の光波長、たとえばＵＶ線を反射するように作製することができる。したがって、絹光学粒子は天然の日焼け止めとして使用することができる。したがって、表皮または毛髪をＵＶ線に対して保護するための日焼け止め組成物および方法も、本明細書中で提供される。一態様では、日焼け止め組成物の実施形態は、（１）本明細書中に記載の少なくとも１つの組成物または少なくとも１つの化粧品組成物と、（２）少なくとも１つの美容上または薬学的に許容される担体とを含む。
【０１８８】
本明細書中で使用する「美容上許容される」とは、皮膚および／または毛髪と接触した使用に適した材料（たとえば化合物または組成物）を意味する。本明細書中で使用する語句「美容上許容される担体」とは、本明細書中で上記定義した美容上許容されるものである、１つまたは複数の適合性のある固体または液体の充填剤、希釈剤、増量剤などを意味する。
【０１８９】
一部の実施形態では、絹光学粒子は、ＵＶ線、たとえば約１０ｎｍ〜約４００ｎｍの波長を有するものを吸収する少なくとも１種類のアミノ酸を多く含むアミノ酸配列を有するように修飾することができる。一部の実施形態では、絹光学粒子は、ＵＶ線を反射する少なくとも１種類のアミノ酸を多く含むアミノ酸配列を有するように修飾することができる。たとえば、チロシンはＵＶ光を自然に吸収することができる。したがって、一部の実施形態では、絹光学粒子は、チロシン残基を多く含むアミノ酸配列を有するように修飾することができる。一部の実施形態では、本明細書中に記載の日焼け止め組成物は、非絹粒子、たとえば、無機分子などのＵＶ線を吸収、反射または散乱する任意の非絹粒子をさらに含むことができる。ＵＶ線を吸収、反射または散乱する例示的な非絹粒子には、酸化亜鉛または酸化チタンが含まれることができる。また、日焼け止め中にしばしば見つかる他の活性成分、たとえば、オキシベンゾン、ｐ−アミノ安息香酸、オクチルメトキシシンナメート、Ｍｅｘｏｒｙｌ  ＸＬ、Ｐａｒｓｏｌ  ＳＬＸ、およびアボベンゾンも、本明細書中に記載の日焼け止め組成物中に含めることができる。
【０１９０】
別の態様では、表皮または毛髪をＵＶ線に対して保護する方法は、（ａ）本明細書中に記載の化粧品組成物または日焼け止め組成物を提供するステップと、（ｂ）ステップ（ａ）の組成物のうちの任意のものを表皮または毛髪に塗布して、表皮または毛髪をＵＶ線に対して保護するステップとを含む。本明細書中で使用する用語「表皮」とは、皮膚の外層をいう。本明細書中で使用する用語「保護すること」とは、たとえば太陽光に曝された皮膚上のＵＶ放射の一部を吸収または反射することによって、太陽光に曝された皮膚とＵＶ線が接触および／または反応することを低下させ、したがって日光皮膚炎に対する保護をもたらすことをいう。一部の実施形態では、本明細書中に記載の組成物は、ＵＶ線が皮膚と接触および／または反応することを、少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、もしくは少なくとも約９９％または１００％低下させることができる。
【０１９１】
一部の実施形態では、本明細書中に記載の組成物は、たとえばスプレーまたは擦り込むことによって、表皮または毛髪上に塗布することができる。本発明の方法は、任意の対象、たとえば哺乳動物に適用することができる。本明細書中で使用する「対象」とは、ヒトまたは動物を意味することができる。対象の例には霊長類（たとえばヒトおよびサル）が含まれる。通常は、動物は霊長類、げっ歯類、家畜または狩猟動物などの脊椎動物である。一実施形態では、対象は哺乳動物である。哺乳動物は、ヒト、非ヒト霊長類、マウス、ラット、イヌ、ネコ、ウマ、またはウシであることができるが、これらの例に限定されない。さらに、本明細書中に記載の方法および組成物は、家畜および／またはペットにおいて用いることができる。
【０１９２】
ＵＶ線に対する保護以外にも、物体または物質を事前に決定された光波長に対して保護する方法が本明細書中で提供される。この方法には、（ａ）本明細書中に記載の組成物を提供することと、（ｂ）事前に決定された光波長に対する組成物を物体上に塗布すること、とが含まれる。物体の例には、それだけには限定されないが、表皮、毛髪、または化学物質、骨董品、美術品、工芸品、紙製品、服飾品、織物、梱包材および食用製品などの感光性物体が含まれることができる。一部の実施形態では、組成物を物体上にコーティングとして塗布することができる。
【０１９３】
一部の実施形態では、事前に決定された光波長は、物体が感光性である任意の波長であることができる。一部の実施形態では、事前に決定された光波長はＵＶ（たとえば約１０ｎｍ〜約４００ｎｍ）に対応することができる。一部の実施形態では、事前に決定された光波長は赤外線（たとえば０．７μｍ〜３００μｍ）に対応することができる。
【０１９４】
一部の選択された定義
別段に記述しない限り、または内容から暗黙でない限りは、以下の用語および語句には以下に提供する意味が含まれる。明白に別段と記述しない限り、または内容から明らかでない限りは、以下の用語および語句は、それが関連する技術分野においてその用語または語句が獲得した意味を排除しない。定義は、本明細書中に記載の態様の特定の実施形態の説明を補助するために提供され、また、本発明の範囲はパラグラフ（ｐａｒａｇｒａｐｈ）によってのみ限定されるため、パラグラフ記載した（ｐａｒａｇｒａｐｈｅｄ）発明を限定することを意図しない。さらに、文脈によって別段に必要とされる場合以外、単数形の用語には複数形が含まれるものとし、複数形用語には単数形が含まれるものとする。
【０１９５】
本明細書中で使用する用語「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」とは、本発明に必須の組成物、方法、およびそのそれぞれの構成要素（複数可）に言及して使用されるが、必須であるかどうかにかかわらず指定していない要素の包含も受け入れる。
【０１９６】
用語「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」とは、その実施形態の説明中に列挙されていないすべての要素を排除した、本明細書中に記載の組成物、方法、およびそのそれぞれの構成要素をいう。
【０１９７】
稼動実施例中、または別段に示した箇所以外では、本明細書中で使用する成分の量または反応条件を表すすべての数字は、すべての場合において用語「約」によって修飾されていると理解されるべきである。パーセンテージに関連して使用した場合、用語「約」は±１％を意味し得る。
【０１９８】
文脈が明らかに他を示す場合以外は、単数形の用語「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」には複数形の指示対象が含まれる。同様に、文脈が明らかに他を示す場合以外は、単語「または（ｏｒ）」には「および（ａｎｄ）」が含まれることを意図する。したがって、たとえば、「前記方法（ｔｈｅ  ｍｅｔｈｏｄ）」への言及には、本明細書中に記載の種類および／または本開示を読んだ際に当業者に明らかとなる種類などの、１つもしくは複数の方法および／またはステップが含まれることがある。
【０１９９】
本明細書中に記載のものに類似または均等の方法および材料を本開示の実施または試験に使用することができるが、適切な方法および材料が以下に記載されている。用語「含む」とは、「含まれる」を意味する。略記「たとえば（ｅ．ｇ．）」はラテン語のｅｘｅｍｐｌｉ  ｇｒａｔｉａに由来し、本明細書中で非限定的な例を示すために使用する。したがって、略記「たとえば（ｅ．ｇ．）」は用語「たとえば（ｆｏｒ  ｅｘａｍｐｌｅ）」と同義である。
【０２００】
一観点では、本発明は、本発明に必須の本明細書中に記載した組成物、方法、およびそのそれぞれの構成要素（複数可）に関するが、必須であるかどうかにかかわらず、指定していない要素の包含も受け入れる（「含む」）。一部の実施形態では、組成物、方法またはそのそれぞれの構成要素の説明に含める他の要素は、本発明の基本的かつ新規の特徴（複数可）に実質的に影響を与えないものに限られる（「本質的にからなる」）。これは、記載した方法内のステップならびに組成物およびそれ中の構成要素にも同様に適用される。他の実施形態では、本明細書中に記載の発明、組成物、方法、およびそのそれぞれの構成要素は、構成要素、組成物または方法に必須の要素であると見なされないすべての要素を排除することを意図する（「からなる」）。本発明は、本明細書中に記載の特定の方法、プロトコル、および試薬などに限定されず、したがって変動し得る。本明細書中で使用する用語は特定の実施形態を説明する目的のみのものであり、特許請求の範囲のみによって定義される本発明の範囲を限定することを意図しない。
【０２０１】
本発明は、以下の付番したパラグラフのうちの任意のものにおいて定義し得る。
【０２０２】
少なくとも１つの光学特性を有する、操作された絹粒子を含む組成物。
【０２０３】
少なくとも１つの光学特性を有する、操作された固体絹フィブロインを提供するステップと、
【０２０４】
固体絹フィブロインを絹粒子へと縮小するステップと
【０２０５】
を含む方法によって絹粒子を調製する、第１パラグラフの組成物。
【０２０６】
固体絹フィブロインが少なくとも１つの光学構造を有するマスターパターンの複製物である、第１または２パラグラフの組成物。
【０２０７】
方法が固体絹フィブロインのさらなる処理をさらに含む、第１〜３パラグラフのいずれかの組成物。
【０２０８】
少なくとも１つの光学特性が、反射性、回折、屈折、吸収、光学利得、蛍光、および光散乱からなる群から選択される、第１〜４パラグラフのいずれかの組成物。
【０２０９】
固体絹フィブロインが絹フィルムである、第１〜５パラグラフのいずれかの組成物。
【０２１０】
絹粒子が絹フィブロインの少なくとも１つの層を含む、第１〜６パラグラフのいずれかの組成物。
【０２１１】
絹粒子がポリマーをさらに含む、第１〜７パラグラフのいずれかの組成物。
【０２１２】
ポリマーが生体適合性ポリマーである、第８パラグラフの組成物。
【０２１３】
ポリマーが生分解性ポリマーである、第８または９パラグラフの組成物。
【０２１４】
非絹粒子をさらに含む、第１〜１０パラグラフのいずれかの組成物。
【０２１５】
非絹粒子が、タンパク質粒子、無機粒子、およびポリマー粒子からなる群から選択される、第１１パラグラフの組成物。
【０２１６】
絹粒子が修飾されている、第１〜１２パラグラフのいずれかの組成物。
【０２１７】
第１〜１３パラグラフのいずれかの組成物を含む医薬組成物。
【０２１８】
第１〜１３パラグラフのいずれかの組成物を含む光学造影剤。
【０２１９】
第１４パラグラフの医薬組成物または第１３パラグラフの光学造影剤と、薬学的に許容される溶液とを含むキット。
【０２２０】
少なくとも１つのシリンジをさらに含む、第１６パラグラフのキット。
【０２２１】
少なくとも１つのカテーテルをさらに含む、第１６または１７パラグラフのキット。
【０２２２】
第１〜１３パラグラフのいずれかの少なくとも１つの組成物を含む、１つまたは複数の光学的効果を保有する製品。
【０２２３】
玩具、美術品、工芸品、装飾品、ペンキ、インク、服飾品、織物、ヘアケア製品、紙製品、食用製品、化粧品、レンズ、サイン、およびディスプレイからなる群から物品が選択される、第１９パラグラフの製品。
【０２２４】
第１〜１３パラグラフのいずれかの少なくとも１つの組成物を含む光学的コーティング。
【０２２５】
食品農産物に塗布する、第２１パラグラフの光学的コーティング。
【０２２６】
エネルギー採取装置に塗布する、第２１または２２パラグラフの光学的コーティング。
【０２２７】
エネルギー採取装置が太陽電池である、第２３パラグラフの光学的コーティング。
【０２２８】
第１〜１３パラグラフのいずれかの少なくとも１つの組成物を含む食品添加剤。
【０２２９】
第１〜１３パラグラフのいずれかの少なくとも１つの組成物を含む化粧品組成物。
【０２３０】
絹粒子の反射波長が皮膚コンプレクションの反射波長に匹敵する範囲内にあり、それによって所望の皮膚コンプレクションの外見が高まる、第２６パラグラフの化粧品組成物。
【０２３１】
絹粒子の反射波長が１つまたは複数の所望の色の波長に匹敵する範囲内にある、第２６または２７パラグラフの化粧品組成物。
【０２３２】
絹粒子がイリデッセンス効果を与える、第２６〜２８パラグラフのいずれかの化粧品組成物。
【０２３３】
粉体、固形粉体、液体、乳濁液、クリーム、ローション、ゲル、エアロゾル、軟膏、または固形スティックの形態である、第２６〜２９パラグラフのいずれかの化粧品組成物。
【０２３４】
第１〜１３パラグラフのいずれかの少なくとも１つの組成物、または第２６〜３０パラグラフのいずれかの少なくとも１つの化粧品組成物と、少なくとも１つの美容上または薬学的に許容される担体とを含む、表皮または毛髪をＵＶ線に対して保護するための日焼け止め組成物。
【０２３５】
絹粒子が、ＵＶ線を吸収する少なくとも１種類のアミノ酸を多く含むアミノ酸配列を有するように修飾されている、第３１パラグラフの日焼け止め組成物。
【０２３６】
非絹粒子をさらに含む、第３１または３２パラグラフの日焼け止め組成物。
【０２３７】
非絹粒子がＵＶ線を吸収または反射する、第３３パラグラフの日焼け止め組成物。
【０２３８】
第１〜１３パラグラフのいずれかの組成物を提供するステップと、
【０２３９】
物体／物質を事前に決定された光波長に対して保護するために、組成物を物体／物質上に塗布するステップと
【０２４０】
を含む、物体を事前に決定された光波長に対して保護する方法。
【０２４１】
物体が表皮または毛髪である、第３５パラグラフの方法。
【０２４２】
物体が感光性である、第３５または３６パラグラフの方法。
【０２４３】
感光性物体が、化学物質、骨董品、美術品、工芸品、紙製品、服飾品、織物、梱包材、および食用製品からなる群から選択される、第３７パラグラフの方法。
【０２４４】
事前に決定された光波長が紫外光に対応する、第３５〜３８パラグラフのいずれかの方法。
【０２４５】
事前に決定された光波長が可視光に対応する、第３５〜３９パラグラフのいずれかの方法。
【０２４６】
第２６〜３０パラグラフのいずれかの化粧品組成物を提供するステップと、
【０２４７】
化粧品組成物をヒトの皮膚上に塗布して、ヒトの皮膚コンプレクションの外見を改善させるステップと
【０２４８】
を含む、ヒトの皮膚コンプレクションの外見を改善させる方法。
【０２４９】
第２６〜３０パラグラフのいずれかの化粧品組成物、または第３１〜３４パラグラフのいずれかの日焼け止め組成物を提供するステップと、
【０２５０】
表皮または毛髪をＵＶ線に対して保護するために、ステップ（ａ）の組成物のうちの任意のものを表皮または毛髪上に塗布するステップと
【０２５１】
を含む、表皮または毛髪をＵＶ線に対して保護する方法。
【０２５２】
絹マトリックス内に光学的パターンを形成するステップと、
【０２５３】
光学的パターン形成された絹マトリックスを絹光学粉体へと加工するステップと、
【０２５４】
を含む、絹光学粉体を調製する方法。
【実施例】
【０２５５】
（実施例１）
絹フィルムの調製
Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉの繭を可溶性絹フィブロイン溶液へと加工し、その後、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）の押型上に投じた。
【０２５６】
以前に記載のように絹フィブロイン溶液を得た。Ｐｅｒｒｙら、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．、２０：３０７０〜７２（２００８）、Ｓｏｆｉａら、Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｓ．Ｒｅｓ．、５４：１３９（２００１）を参照されたい。手短に述べると、Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉの繭を清浄にし、小片へと切断した。続く精錬過程では、Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉの繭を０．０２ＭのＮａＣＯ３の水溶液中で６０分間沸騰させることによって、生の絹フィブロインフィラメントと結合した水溶性糖タンパク質であるセリシンを絹の鎖から除去した。生じた絹フィブロインを乾燥させ、その後、９．３ＭのＬｉＢｒの水溶液中に６０℃で４時間溶かした。数日間かけて、Ｓｌｉｄｅ−Ａ−Ｌｙｚｅｒ（登録商標）３．５Ｋ  ＭＷＣＯ透析カセット（Ｐｉｅｒｃｅ、イリノイ州Ｒｏｃｋｆｏｒｄ）を使用した水に基づく透析過程によって、ＬｉＢｒ塩を絹フィブロイン溶液から除去した。その後、生じた溶液を遠心分離し、シリンジに基づく微量濾過（５μｍ孔径、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｉｎｃ．、マサチューセッツ州Ｂｅｄｆｏｒｄ）を介して濾過して、残った粒子をすべて除去した。この過程では、最小限の汚染物質および光学的応用のために低下した散乱を有する、６％〜１０％（ｗ／ｖ）の絹フィブロイン溶液を得ることができる。絹フィブロイン溶液をより低い濃度まで希釈してもよい。
【０２５７】
また、絹フィブロイン溶液を、たとえば約３０％（ｗ／ｖ）まで濃縮してもよい。たとえばＷＯ２００５／０１２６０６号を参照されたい。手短に述べると、より低い濃度を有する絹フィブロイン溶液を、ＰＥＧ、アミロースまたはセリシンなどの吸湿ポリマーに対して、所望の濃度をもたらすために十分な時間の間透析し得る。
【０２５８】
絹フィブロイン溶液を調製した後、１５ｍＬの溶液を平坦なＰＤＭＳ押型（３インチ（７．６ｃｍ）×５インチ（１２．７ｃｍ））上に投じ、空気中で終夜結晶化させた。生じたフィルムはＰＤＭＳから容易に取り外され、約８０μｍの厚さであった。Ｌａｗｒｅｎｃｅら、Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、９：１２１４〜２０（２００８）を参照されたい。基材上に投じる絹フィブロイン溶液の濃度および／または体積ならびに硬化パラメータの調節により、２ｎｍ〜１ｍｍの厚さの絹フィルムをもたらすことができる。あるいは、様々な濃度および紡績速度を使用して絹フィブロイン溶液を基材上に紡績コーティングして、２ｎｍ〜１００μｍのフィルムを生じることができる。生じた絹フィブロインフィルムは、優れた表面品質および光学的透明度を有することが観察された。
【０２５９】
（実施例２）
絹フィブロインの化学修飾
一部の実施形態では、絹タンパク質の物理特性および機能性を変更するために、本発明に従って使用するための絹フィブロインを、たとえば１つまたは複数の活性薬剤を用いて、たとえば、ジアゾニウムもしくはカルボジイミドカップリング反応、アビジン−ビオチン（ｂｉｏｄｉｎ）相互作用、または遺伝子修飾などによって化学修飾することができる。たとえば、その全体で本明細書中に参考として組み込まれている、ＰＣＴ／ＵＳ０９／６４６７３号、米国出願第６１／２２７，２５４号、第６１／２２４，６１８号、第１２／１９２，５８８号を参照されたい。
【０２６０】
たとえば酵素重合によって追加の機能性を絹マトリックスに与え得る。絹フィルムとフィルムを支持する基材との間で伝導性ポリマーを作製して電気活性絹マトリックスを作り、電気光学装置の電位を提供することができる。たとえばその全体で本明細書中に参考として組み込まれているＷＯ２００８／１４０５６２号を参照されたい。
【０２６１】
（実施例３）
電気ゲル化（「ｅ−ゲル」）による絹フィルムの製作
絹フィルムを生成する現在の方法には鋳込および紡績コーティングが含まれる。本発明者らは、絹フィルムを製作するための新しい方法、すなわち電気ゲル化を導入する。閉ループ陽極を使用することによって、再生絹フィブロイン（ＲＳＦ）溶液に電流を制御された状態でかけることで絹ゲルが得られ、これは、乾燥後に光学に透明なフィルムを形成する。この技法は、例外的に低い表面粗さ、曲面幾何学、およびナノスケールの厚さを含む、望ましい特徴を有する、独立型（ｆｒｅｅｓｔａｎｄｉｎｇ）の機械的に頑強な薄膜の迅速な生成を可能にする。
【０２６２】
Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉの蚕に由来するＲＳＦ溶液は、陽極の周りで凝集してゲルを形成することによって直流（ＤＣ）の電気刺激に応答することが最近確立され、その形成方法を明示するためにｅ−ゲルと呼ばれている。［１〜３］先行研究の共通の要素は、その幾何学が竿様である単純な電極の使用である。本出願では、閉ループとなる陽性電極の立体配置がループ自体によって取り囲まれる絹フィルムの形成をもたらすことを示すために、本発明者らはこの１Ｄ手法について詳しく調べた。さらに、他の電着研究とは対照的に、絹および他のバイオポリマーのどちらにおいても、生じたｅ−ゲルフィルムは根底の表面を保有しておらず、フィルムの縁でのみ支持されていた。［１〜１０］最も単純な事例では、ループは２Ｄ平面内にあり、平坦な円状フィルムが生成される。さらに、ループの操作によっていくつかの３Ｄトポロジーを実現することができる。
【０２６３】
ｅ−ゲルアセンブリの機構は、水の電気分解の副作用である、溶液のｐＨの局所的な減少によって主に駆動される。［２，３］必要な電流は小さく、１ｍＡ未満である。電流をかけている間、以下の反応によって陽極の近位の局所的ｐＨが減少し、酸素ガスが放出される。
【０２６４】
Ｈ２Ｏ→１／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−（１）
【０２６５】
逆に、陰極の近位の流体は、以下のようにｐＨの増加を経験し、水素の気泡が放出される。
１．  ２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→２ＯＨ−＋Ｈ（２）
【０２６６】
ｐＨ４．４よりも酸性の溶液は赤く見え、一方でｐＨ６．２よりも塩基性の溶液は黄色に見える。短い範囲のｐＨ紙を使用して、絹溶液の初期ｐＨは６．５として測定された。時間の増加と共に、陽極の周りの局所的環境の酸性化は明白であり拡大する。
【０２６７】
ｐＨの局所的変化は絹分子内のコンフォメーションの変化を誘導する。絹溶液のゲル化を調査するいくつかの論文により、約５のｐＨが重大な閾値として役割を果たすことが示されており、これ未満で絹溶液が迅速にゲル化することができる。［２，１４，１５］また、これは、腺中の蚕絹溶液ドーピングの紡績可能なゲルへの移行がｐＨ４．８で起こると見出した、蚕の生理学の研究とも一貫している。［１６，１７］
【０２６８】
当該方法中での荷電の役割も顕著である。絹分子は負荷電であり、文献全体にわたって絹フィブロインの等電点（ｐｉ）の実験的測定値は３．６〜４．２の間であり、これはＲＳＦ溶液の初期ｐＨを十分に下回る。［１８〜２１］したがって、電気刺激は陽性電極に向けて絹分子の遊走を促進し、これは、周囲の溶液と比較してｅ−ゲル塊内における、測定される絹濃度の増加によって妥当性が確認される挙動である。陽極環境が絹ゲル形成の閾値に徐々に近づくため、独立に進化したｐＨ勾配はこの挙動と一致する。
【０２６９】
環状陽極の使用は、初期ゲル成長が、電極の平面に限局されて環自体に取り囲まれている（ｃｉｒｃｕｍｓｃｒｉｂｅｄ）シートとして形成されるように強いる。その空間が占有された後にのみ、絹ゲルが初期平面の上および下ならびにワイヤーの周りに発達する。この結果は、切断によって中断されたものなどの不完全なループで観察されるものとは完全に異なり、その場合はゲル形成がループの内側および外側の両方に均等にワイヤーを包囲し、フィルムが生成されない。これらの２つの事象間の相違は閉ループの結果の独特性を反映しており、また、環の平面内における絹塊のほぼ排他的な凝集を促進する、電界分布がｅ−ゲルフィルム方法において果たし得る役割を示唆している。
【０２７０】
環を折り畳むことで、独特な幾何学を有するｅ−ゲルフィルムが可能となり、そうでなければ既存の絹フィルム製作方法によっては実現することができないトポロジーを有する絹フィルムが可能となる。この手法の応用には、標的器官上に共形的に当てはまるように押型することができる、異例の幾何学を有するバイオセンサーおよび薬物送達装置、ならびに曲面であるが重層の組織構造のための、カスタマイズされた患者特異的な組織工学操作した足場が含まれる。これらのアイデアは、濡らすことによって脳に共形させた最初は平坦な絹フィルムを導入した、最近の論文を補完する役割を果たす。しかし、根底の組織幾何学に対する許容される共形は、７ミクロン未満の厚さのフィルムでしか見られなかった。［２２］
【０２７１】
ｅ−ゲルフィルムは様々な厚さにわたる曲面フィルムの生成を可能にする。フィルムは、数十ミクロンの厚さのものから、ミクロン未満の厚さの薄膜の範囲であることができる。フィルムの厚さは、ワイヤーゲージ、電位、絹濃度および曝露時間を含めた数々の要因によって制御することができる。薄膜は、フォトニックスおよび光電子学における応用に手を貸すため特に興味深い。さらに、他の絹フィルム製作方法と比較することによって、電子ゲル化工程はより手軽な製作を可能にし、操作がより容易な薄膜をもたらす。
【０２７２】
ｅ−ゲルフィルムの表面は非常に滑らかである。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて１０μｍ×１０μｍのフィルム切片を横切ってとった複数の直線トポグラフィー測定は、４〜６Åの二乗平均平方根（ＲＭＳ）値を与えた。より大きなスケールでは、ミリメートルの次数の寸法を有するフィルム切片のＳＥＭ画像は、検出可能な表面の欠陥を示さなかった。これらの結果は、平均粗さが２桁高い交流（ＡＣ）実験からの結果とは対照的であり、絹分子がＤＣ場に応答して自身を整列し得ることが示された。
【０２７３】
電気ゲル化によって生成された絹フィルムは光学的に透明であり、他の方法によって作製された絹フィルムにおいて観察されたものに類似の特徴を有する。光透過の分光測定は、２０〜３０μｍの厚さのフィルムで可視スペクトルにわたって９０％を超え、これは鋳込絹フィルムで以前に報告された結果と好都合に匹敵する。さらに、市販の屈折計を使用した屈折率の測定値ｎ＝１．５４は、他の絹フィルム製作技法を用いた以前に公開された結果とはわずかな差異しか示さなかった。
【０２７４】
以前の論文は、発達中のｅ−ゲル内で、水電解（ｅｌｅｃｔｒｏｙｌｓｉｓ）のガス産物としての気泡形成が果たす問題のある役割を強調している。電極の幾何学は重要である。竿状の陽極では、酸素気泡は電極の表面上で核形成して拡大するゲル内に蓄積され、これは機械的剛性を損なわせ、連続的なゲル形成を遅延させる電気絶縁体として役割を果たす。陰極では、以下の全体的な電気分解反応に従って、水素気泡の核形成は陽極の酸素の２倍の速度で起こる。
ａ．  ２Ｈ２Ｏ（液）→２Ｈ２（気）＋２Ｏ２（気）（３）
【０２７５】
平坦な環状陽極はフィルム形成中の顕著な気泡干渉を回避し、これは幾何学によって説明することができる効果である。フィルムは環内で発達する一方で、環の外側の絹−金属の界面は顕著なｅ−ゲル塊の蓄積をまったく経験せず、気泡が形成中のゲル内に包括されずに逃れることを可能にする。さらに、気泡形成の速度は、溶液内の電流を調節することによって最小限にすることができる。しかし、一部の三次元立体配置が気泡の包括をもたらすことは注目すべきであるが、ただしこの効果は気泡を補足するまたは発達中のｅ−ゲルフィルムから離れて方向を変えるフィルターを使用することによって、最小限にすることができる。
【０２７６】
以前は、電気ゲル化は、生体適合性の接着性絹を作製するその潜在性ならびに超音波処理によって形成されたヒドロゲルおよびゲルの相補的工程として役割を果たすその能力が注目されていた。ここでは、閉ループ陽極を用いた電気ゲル化は、例外的に滑らかな絹フィルムを作製する迅速な新規手法であることが示されている。さらに、電極の操作は生じたフィルムに曲面性を与えることができ、これは代替方法では達成することができない。製作方法の細密な制御は、数十ミクロンから数百ナノメートルの様々なフィルムの厚さを作製する能力を示し、フォトニックスおよび光電子学からバイオセンシング、薬物送達および組織工学にわたるいくつかの分野における、興味深い機会を作っている。
【０２７７】
標準方法への軽微な改変によって再生絹フィブロイン（ＲＳＦ）溶液を生成した［１、１５、３２］。フィブロインタンパク質の分解を最小限にするために、０．０２Ｍの炭酸ナトリウム溶液内での精錬時間はｅ−ゲル工程を記述している先行論文よりも短い１０分間の沸騰に制限した［１、２］。それに対応して、比較的より長いフィブロイン鎖のより完全な展開を可能にするために、フィブロインを９．３Ｍの臭化リチウム中で１６時間、６０℃のオーブン内で溶かした。続いて、合計７２時間のＭｉｌｌｉ−Ｑ水に対する透析（３．５ｋＤａ  ＭＷＣＯ）によってカオトロピック塩を除去し、８％（ｗ／ｖ）の絹溶液が得られた。その後、生じた液体を、８，８００ｒｐｍの遠心分離によって、２回の２５分間の期間をかけて、温度を４℃に一定に保って精製した。
【０２７８】
ＤＣ電流に曝された絹溶液内のｐＨ勾配の時間空間的な進化を調査するために、５μＬのメチルレッド指示色素（Ｒｉｅｄｅｌ−ｄｅ−Ｈａｅｎ）を２ｍＬの絹溶液に加えた。メチルレッドとは、ｐＨ４．４未満では赤色、ｐＨ６．２より上では黄色に見えるアゾ色素である。短い範囲のｐＨ紙（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｓｓｅｎｔｉａｌ  Ｌａｂ、Ｈｙｄｒｉｏｎ）によって測定した初期ＲＳＦのｐＨは６．５であった。直径の０．６ｍｍ金めっき竿を５ｍｍの分離距離で電極として使用した。１０分間、１０Ｖ、定電圧で映像を記録した（Ｍａｓｔｅｃｈ、ＨＹ３００５Ｄ−３  ＤＣ）。
【０２７９】
環状電極は、金（直径０．２ｍｍ）ならびに金めっき（直径０．６、０．８および１．０ｍｍ）のワイヤー（Ａｌｆａ  ＡｅｓａｒおよびＰａｒａｍｏｕｎｔ  Ｗｉｒｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ）の選択肢から生成した。再現性を確実にするために、それぞれの陽極は、ワイヤーを７〜２０ｍｍの範囲の既知の直径の強固なプラスチック円柱に巻きつけることによって、手動で作製した。一方で、陰極は金ワイヤーの直線的なセグメントのままとした。フィルム製作には、環状陽極および直線陰極の導入に先立って、２ｍＬの絹溶液をポリスチレン管内に堆積させた。５、１０または２５Ｖ、定電圧の電源によって０．５〜１０分間の間、電流を溶液に送達した。続いて、絹フィルムを取り囲む陽性電極を取り外し、空気乾燥させた。ｅ−ゲルフィルムと周囲の溶液との間の絹濃度の変化は、電気刺激後に回収された試料の湿質量および乾質量を比較することによって測定した。
【０２８０】
多数の分析ツールを使用してフィルムを研究した。ＩｎＬｅｎｓおよび二次後方散乱検出器をどちらも使用して、Ｐｔ／Ｐｄ標的を用いてスパッタコーティングした後（Ｃｒｅｓｓｉｎｇｔｏｎ、２０８ＨＲ）、ＳＥＭ（Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ、Ｕｌｔｒａ５５）画像を収集した。Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｎａｎｏｓｃｏｐｅソフトウェアバージョン７．３０（Ｖｅｅｃｏ）を使用して、ＡＦＭ（Ｖｅｅｃｏ、Ｎａｎｏｓｃｏｐｅ  ＩＩＩ）画像を空気中で記録した。３Ｎ／ｍのばね定数を有する２２５ｍｍの長さのケイ素カンチレバーをタップモードで使用した。ＡＴＲプローブを使用してＦＴＩＲスペクトルをとり、続いてバックグラウンドを減算した。
【０２８１】
タングステン−ハロゲン光源（Ｏｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓ、ＬＳ１）を使用して光透過をソフトウェア（Ｏｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓ、ＳｐｅｃｔｒａＳｕｉｔｅ）において測定し、市販の屈折計（Ｍｅｔｒｉｃｏｎ、２０１０  Ｍプリズムカプラー）を使用して可視範囲の分光計（Ｏｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓ、ＵＳＢ２０００）の屈折率を決定した。
【０２８２】
（実施例４）
例示的な絹フィルム
一部の実施形態では、厚さおよび他の構成要素の含有率、ならびに光学的特長などの絹フィブロインフィルムの特性は、基材に塗布する絹フィブロイン溶液の濃度および／または体積に基づいて変更し得る。たとえば、絹フィルムの厚さは、溶液中の絹フィブロインの濃度を変化させることによって、または所望の体積の絹フィブロイン溶液を使用することによって制御してよく、その結果、約２ｎｍ〜１ｍｍの範囲の厚さを有する絹フィブロインフィルムがもたらされる。一実施形態では、様々な濃度の絹フィブロインおよび紡績速度を使用して、絹フィブロインを基材上に紡績コーティングして、約２ｎｍ〜約１００μｍの厚さを有するフィルムを作製することができる。それから形成された絹フィブロインフィルムは優れた表面品質および光学的透明度を有する。
【０２８３】
一部の実施形態では、本明細書中で使用する絹フィルムは自立型絹フィルムである。絹フィルムは超薄、たとえば、１００μｍまで、７５μｍまで、２５μｍまで、７μｍまで、２．５μｍまで、または１μｍまでであり得る。そのような超薄絹フィルムは、絹フィルムの鋳込技法および硬化パラメータに応じて、非平面構造を有する絹メタ材料複合体を製作するための柔らかく柔軟なフィルムを提供し得る。
【０２８４】
より延性および柔軟な絹フィブロインフィルムを提供するために、絹フィルムの機械的特性をグリセロールなどの添加剤によって改変することができる。たとえばその全体で本明細書中に参考として組み込まれているＰＣＴ／ＵＳ０９／０６０１３５号を参照されたい。そのような絹フィルムの修飾は、組織工学、医学的装置または移植片、薬物送達、および食用医薬品または食品ラベルなどの多くの生物医学的な応用において使用することができる。
【０２８５】
（実施例５）
絹の抽出および精製
絹フィブロイン水溶液をＢ．ｍｏｒｉの繭から得る方法は既に記載された。手短に述べると、繭を炭酸ナトリウム水溶液中で３０分間沸騰させることによってセリシンを除去した。乾燥後、フィブロイン繊維を臭化リチウム溶液に溶かし、続いて、溶液が約８〜１０％ｗｔ／ｖの濃度に達成するまで、脱イオン水（ＤＩ）に対して透析することによって塩を除去した。絹の純度を高めるために、２回目の遠心分離を行い、溶液を５μｍのシリンジフィルター（５μｍ孔径、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｉｎｃ、マサチューセッツ州Ｂｅｄｆｏｒｄ）を通して濾過した。
【０２８６】
（実施例６）
反射性および／またはイリデッセント粒子ならびに生成物内への取り込み
回析格子を有する絹フィルムを使用して、反射性および／またはイリデッセント粒子を作製することができる。一部の実施形態では、回析格子は１Ｄまたは２Ｄ格子であることができる。回析格子は、回折の高い可視性をもたらす線ピッチを有することができる。一部の実施形態では、回析格子の線ピッチは約５０本の線／ｍｍ〜約１０００本の線／ｍｍであることができる。一部の実施形態では、回析格子の線ピッチは３００本の線／ｍｍであることができる。一部の実施形態では、回析格子の線ピッチは１０００本の線／ｍｍであることができる。
【０２８７】
一部の実施形態では、基材は１Ｄまたは２Ｄ回析格子に対応する１つまたは複数のパターンを有することができる。例示的なパターンにはホログラフィック回析格子またはブレーズド回析格子が含まれる。一部の実施形態では、本明細書中に記載の任意の絹フィブロイン水溶液を、基材のパターン形成された表面上に注ぐ、投じる、または紡績コーティングすることができる。絹フィブロイン溶液は、例として室温で放置して乾燥させることができる。溶液が乾燥するにつれて、生じた絹フィルムの表面が基材のパターンに一致するように、絹タンパク質がパターンの周りに自己アセンブルする。絹フィルムは基材から剥がすことができる。
【０２８８】
回析格子を有する絹フィルムを粉砕機に提示することができる。粉砕機の回転刃は、絹フィルムを粒子へと粉末化することができる。一部の実施形態では、回転刃は、絹フィルムを、回析格子の光学特性を保持する粒子へと粉末化することができる。たとえば、絹粒子は、それ上に回析格子がパターン形成された元の絹フィルムの反射性またはイリデッセンスを示し続けることができる。
【０２８９】
絹粒子を任意の物質内に取り込ませて、イリデッセントまたは反射性の効果を加えることができる。たとえば、絹粒子は、粉体、固形粉体、液体、乳濁液、クリーム、ローション、ゲル、エアロゾル、軟膏、および／または固形スティックなどの化粧品内に取り込ませることができる。絹粒子は、輝く効果のために、看板に使用される工業用ペンキまたは子供が使用するための市販のペンキなどのペンキ内に取り込ませることができる。絹粒子は、例として衣料品にイリデッセント効果を加えるために、織物内に取り込ませることができる。
【０２９０】
（実施例７）
有色粒子および生成物内への取り込み
穴および／または窪みの２Ｄアレイを有する絹フィルムを使用して、有色粒子を作製することができる。絹フィルムは、所望の光波長を透過および／または反射するフォトニック装置であることができる。一部の実施形態では、穴または窪みの直径は約１５０ｎｍ〜約３００であることができる。一部の実施形態では、穴または窪みの深さは約３０ｎｍから数ミクロンの深さであることができる。穴または窪みは、たとえば、本明細書中に記載の任意の方法に従って、レーザーからのフェムト秒レーザーパルスを与えることによって、絹フィルムの表面内に機械加工することができる。
【０２９１】
一部の実施形態では、絹フィルム上の穴または窪み間の距離（たとえば格子（ｌａｔｔｉｃ）定数）は、絹フィルムによって反射される光波長、したがって観察者に見える色に影響を与える場合がある。穴または窪み間の距離は、穴または窪みの中央間の距離として測定することができる。理論に束縛されることを望まずに、色は、構造の観察角度を考慮し、ブラッグ方程式を適用することによって決定することができる。
【０２９２】
【数１】
2013538183.tif 000007
【０２９３】
式中、Λは格子（回析格子）定数であり、λは入射光の波長であり、θｉｎｃおよびθｄｉｆは、入射角および回析角であり（正常対回析格子表面に関して測定）、ｍは回折次数であり、ｎ１およびｎ２は、それぞれ周囲の媒体および絹の屈折率である。
【０２９４】
図２０は、色を示す粒子を作製するために使用することができる例示的な絹フィルムを示す。図２０のセクションＡは、周期的なナノホールを有する絹フィルムを示す。ナノホールは、直径が２００ｎｍであり、深さが３０ｎｍであり、３００ｎｍによって分離されている。セクションＢはセクションＡの拡大画像を示す。セクションＣは、セクションＡのものなどの絹フィルムであるが異なる格子定数を有するものに光を当てることによって生じる光のパターンを示す。光を当てる絹フィルムの格子定数は、７００、６００、５００、および４００ｎｍである。有色正方形の列間の距離は２００μｍである。
【０２９５】
穴／窪みを介して構造的に明確な色を有する絹フィルムは、粒子へと粉砕し、他の物質内に取り込ませることができる。たとえば、絹粒子を、粉体、固形粉体、液体、乳濁液、クリーム、ローション、ゲル、エアロゾル、軟膏、および／または固形スティックなどの化粧品内に取り込ませることができる。一部の実施形態では、ヒトの皮膚の色合いに一致する色を示す絹粒子を、化粧用粉体内に取り込ませることができる。化粧用粉体の塗布は、ヒトのコンプレクションの外見を改善させることができる。一部の実施形態では、様々な化粧品（たとえば、ブロンザー、頬紅、リップスティック、アイシャドウ）に適した色を示す絹粒子を、そのような製品のための配合物内に取り込ませることができる。他の例では、絹粒子を、ペンキの色をもたらすために、看板に使用される工業用ペンキまたは子供が使用するための市販のペンキなどのペンキ内に取り込ませることができる。
【０２９６】
（実施例８）
マイクロプリズムに基づく反射性粒子および生成物内への取り込み
プリズム（たとえばマイクロプリズム）を有する絹フィルムを使用して、反射性粒子を作製することができる。反射体または逆反射体（ｒｅｔｒｏｆｌｅｃｔｏｒｓ）として使用することができるマイクロプリズムは、約１０μｍ〜約１５０μｍの寸法を有することができる。寸法は１：１の縦横比を有することができる。マイクロプリズムは、任意の光波長を反射するように設計することができる。一部の実施形態では、マイクロプリズムは、可視光のすべての波長を反射することができる。一部の実施形態では、マイクロプリズムは紫外光を反射することができる。
【０２９７】
一部の実施形態では、マイクロプリズムを有する絹フィルムは、絹フィブロイン水溶液を、マイクロプリズムに共形するパターンを有する基材上に注ぐ、鋳込む、または紡績コーティングし、溶液を絹フィルムへと乾燥させることによって作製することができる。細断機は、絹フィルムを、個々のまたはクラスタリングされたマイクロプリズムを有する粉体へと細断することができる。粉体は、他の物質内に取り込ませる、および光の反射が有利な場合がある表面に塗布することができる。
【０２９８】
たとえば、紫外光を反射するようにあつらえた粒子をクリーム内に取り込ませて、日焼け止め組成物を作製することができる。同じ粒子をコーティング内に取り込ませて、農産物に塗布することができる。農産物からの紫外光の反射は、農産物の温度を緩和することができる。同じ粒子をシール材内に取り込ませて、建物の外面に塗布することができる。建物からの紫外光の反射は、太陽からのエネルギーの吸収を緩和させ、それによって建物を冷却するための光熱費を低下させることができる。一部の実施形態では、可視光の所望の波長を反射するようにあつらえた粒子は、本明細書中に記載のように任意の着色料用組成物内に取り込ませることができる。
【０２９９】
（実施例９）
絹フィルムの束に基づくフィルター／反射性粒子および生成物内への取り込み
異なるドーピング剤および異なるドーピングレベルを有する絹フィルムの束を使用して、フィルターまたは反射性粒子を作製することができる。束中の隣接絹フィルムは十分な屈折率差（ｉｎｄｅｘ  ｃｏｎｔｒａｓｔ）（たとえば隣接絹フィルム間の屈折率の差異Δｎ）を示すことができる。これらの値は、フルオレセイン（ｆｌｕｏｒｅｓｃｉｎ）またはメラニンなどの純粋に有機であるドーパントの例では、Δｎ＝０．００１から０．０２まで変動することができる。一部の実施形態では、束中の絹フィルムの一部はドーピングされていない。一部の実施形態では、すべての絹フィルムがドーピングされている。一部の実施形態では、隣接絹フィルムは異なるドーピング剤および／または異なるドーピングレベルを有する。絹の層間の屈折率差をあつらえて、所望の波長をフィルタリングまたは反射する絹フィルムの束を作製することができる。一部の実施形態では、絹フィルムは、たとえば本明細書中に記載の任意の化学的接着剤を用いて、一緒に結合させることができる。一部の実施形態では、絹フィルムは、フィルムが互いに接着するように絹フィルムを部分的に溶解するために水を塗布することによって、一緒に結合させることができる。
【０３００】
絹フィルムの束は、本明細書中に記載のように、粒子へと粉砕する、他の物質内に取り込ませる、および光の反射が有利な場合がある表面に塗布することができる。
【０３０１】
（実施例１０）
太陽集光器
レンズを有する絹フィルムを使用して、太陽集光器を作製することができる。一部の実施形態では、レンズは入射光を表面上に集束することができる。レンズのアレイを有する絹フィルムは、本明細書中に記載の技法のうちの任意のものに従って形成することができる。一部の実施形態では、アレイ中のそれぞれのレンズは、約５０×５０μｍ〜約２×２ｍｍの寸法を有することができる。一部の実施形態では、それぞれのレンズは約１ｍｍ〜約２０ｃｍの焦点距離を有することができる。一部の実施形態では、レンズは、約１００×１００μｍ〜約９０×９０ｍｍの寸法を有する絹フィルム上に形成することができる。本明細書中に記載のレンズおよび絹フィルムの寸法は単に例示的であり、他の寸法を使用することができる。
【０３０２】
絹フィルムは、インデックス切断（ｉｎｄｅｘｅｄ  ｃｌｅａｖｅｄ）することができる。細断機の刃を絹フィルム上のレンズの間に位置あわせすることができる。したがって、細断機はレンズを有する絹フィルムを絹粒子へと変換することができ、それぞれの粒子は、それ上に少なくとも１つのレンズがパターン形成されている。粒子をコーティング中に分散させることができる。コーティングは、エネルギーをそれ上に集束させるべき任意の物体の表面に塗布することができる。たとえば、コーティングを太陽電池に塗布することができる。レンズは、太陽からの入射光を、光からエネルギーを発生することができる光電池の表面上に集束させる。
【０３０３】
（実施例１１）
太陽集光器
レンズを有する絹フィルムを使用して、太陽集光器を作製することができる。一部の実施形態では、レンズは入射光を表面上に集束することができる。レンズのアレイを有する絹フィルムは、本明細書中に記載の技法のうちの任意のものに従って形成することができる。一部の実施形態では、アレイ中のそれぞれのレンズは、約５０×５０μｍ〜約２×２ｍｍの寸法を有することができる。一部の実施形態では、それぞれのレンズは約１ｍｍ〜約２０ｃｍの焦点距離を有することができる。一部の実施形態では、レンズは、約１００×１００μｍ〜約９０×９０ｍｍの寸法を有する絹フィルム上に形成することができる。本明細書中に記載のレンズおよび絹フィルムの寸法は単に例示的であり、他の寸法を使用することができる。
【０３０４】
本明細書中に提示する実施例は、少なくとも１つの光学特性を有する絹粒子の製作および使用に関する。たとえば、絹粒子は回析特性を有するように設計され、イリデッセントとなる。そのような回析絹粉体の応用には、それだけには限定されないが、化粧品、ノベルティ、医薬品、衣類および織物、ならびにサインおよびディスプレイが含まれる。本出願の全体にわたって、様々な出版物が引用されている。すべての出版物およびこれらの出版物内で引用される参考文献の開示は、本発明が関連する最新技術をより完全に説明するために、その全体で本出願中に参考として組み込まれている。以下の実施例は、本発明のパラグラフの範囲を限定することを意図せず、むしろ特定の実施形態の例示であることを意図する。当業者が気づく例示した方法の任意の変形が、本発明の範囲内にあることを意図する。
【０３０５】
（実施例１２）
絹光学粉体の応用
絹は全水加工されているため、その主要な特質は、安全かつ生体適合性であり、制御された分解性を有する天然の純粋なタンパク質である。理論に束縛されることを望まずに、絹の生体適合性および埋め込み可能な性質と、フィルムをマイクロおよびナノのスケールで光学的構成要素へと再形成する能力とがあいまって、光学粉体が、外部環境中に分散されている間に光を操作することが可能となる。本明細書中に記載の絹光学粉体は、化粧品、ノベルティ品目および医学産業においていくつかの製品を与えることができる。これらの製品は、（ａ）光を改変するための様々な表面パターンを有する光学的品質の絹、（ｂ）絹の生体適合性、（ｃ）この材料の全分解性の性質が原因で、環境損害のまったくない、環境中での分散性、および（ｄ）体内での酵素消化を一緒にすることに基づく。これらの製品は、いくつかの方法で、たとえば実施例１に記載のように後に粉体へと機械加工もしくは加工されるフィルムから、後に細断もしくは断片化されるパターン形成された繊維から、または関連する手法から開発することができる。
【産業上の利用可能性】
【０３０６】
美容上の応用
様々な化粧用クリーム、リップバーム、粉体などが現在市場に存在し、グリッター効果をもたらす。典型的には、そのような効果は、シリカ、二酸化チタン、マイカ、酸化鉄などの、一般に安全であるとみなされているが無機の添加剤を使用して得られる。本発明の絹粉体は、いかなる外部添加剤も使用せずに化粧品において同じグリッター効果を提供し、したがって全有機性の代替品を提供することができる。さらに、グリッター効果をもたらすための化粧品中での重金属または無機物の使用を回避することができる。
【０３０７】
一部の実施形態では、絹粒子を含む粒子組成物は望ましいイリデッセンスまたは角度彩色性効果をもたらす光学特性を有しており、これは化粧用および他の外用の塗布に特に適切な場合がある。単分散の粒子またはコロイド状結晶を含む従来技術の配合物とは異なり、これらの粒子の合成は高価であり、きつい化学薬品の使用を含む。
【０３０８】
一部の実施形態では、日焼け止めローションなどの化粧品としての使用に適した絹粒子組成物は、少なくとも１つの突然変異を含む絹フィブロインを取り込んだ絹フィルムから作製する。紫外線領域中にあるチロシンの天然吸収は、スペクトルの短いＵＶＢおよびＵＶＣ領域中のフィルタリングをもたらす。したがって、ＵＶ保護およびグリッター効果を化粧品中で組み合わせることができる。一部の実施形態では、少なくとも１つの突然変異を有する絹フィブロインは、ネイティブ絹フィブロインタンパク質よりも多くのチロシン残基を含有する。たとえば、そのような絹フィブロインは、ネイティブ対応物よりも絹フィブロインポリペプチド配列中に１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、２０個、またはそれより多くのチロシン（ｔｙｒｉｓｏｎｅ）残基を含有し得る。
【０３０９】
媒体は透明または半透明であってよく、任意選択で有色であってよい。絹粒子組成物を含有する媒体は、顔料または着色料を含有する必要はない。媒体の着色は追加の着色料の添加に対応し得る。
【０３１０】
媒体の色は、たとえば、絹粒子組成物によって作製されることができる色のうちの１つ、たとえば正常な入射下で観察した場合に絹粒子によって生じる色に対応する。
【０３１１】
フィルタリング、したがって太陽の遮断および太陽の保護は、特定の波長を反射するように調整されている多重層状の絹構造を設計することによって得ることができる。様々な純粋なタンパク質に基づく粉体を混合して、所望の効果を得ることができる。
【０３１２】
当技術分野に現在存在する多くの添加剤とは対照的に、構造的な色を生じるフォトニック結晶は、ナノ構造が色の外見を定義する、全天然の化学薬品を使用しない経路の化粧品を提供することができる。タンパク質に基づく比色粉体を使用して、有色バームを提供し、その美容上の価値を全有機性の様式で高めることができる。
【０３１３】
ノベルティの応用：子供用、または美術品および工芸品の応用のグリッターなどの光学粉体は、食用かつ無害にすることができる。操作（たとえば皮膚接触による）、または摂取のどちらかによる汚染の心配なしに、反射性表面および装飾に基づくいくつかの工芸製品を達成することができる。
【０３１４】
医学的応用：光学粉体は、イメージングの応用のための、全天然の造影剤を提供することができる。たとえば、粉体は、体内で酵素消化を受けるため、回収をまったく必要とせずに注射することができる。これは、（それだけには限定されないが）散漫散乱の非侵襲性方法などの低コントラストであるイメージングモダリティ（ｍｏｄａｌｉｔｅｓ）に特に魅力的である。
【０３１５】
さらに、フォトニック結晶粉体を使用して体内に特異的なスペクトル応答を注射し、それによって、有効に検出することができる特異的なスペクトルシグネチャを割り当てることができる。
【０３１６】
衣類および織物：光学粉体をあらゆる種類の織物に添加することで、新規の色特長、グリッター、および関連する特長、ならびに動的ディスプレイが提供される。粉体は、たとえば静電気によってもしくは糊を用いて織物の表面に加えるか、または製造中に織物内に加工することができる。
【０３１７】
サインおよびディスプレイ：全有機性の分解性の色組の利用可能性は、一時的、装飾的および動的であるサインおよび情報を準備および表示するための新規方法を提供することができる。
【０３１８】
前述の詳細な説明および実施例は例示にすぎず、本発明の範囲の制限として受け取るべきでないことを理解されたい。当業者には明らかであろう開示した実施形態への様々な変化および改変は、本発明の精神および範囲から逸脱せずに行い得る。さらに、同定したすべての特許および他の出版物は、たとえば、本発明に関連して使用され得る、そのような出版物中に記載されている方法を説明および開示する目的で本明細書中に参考として明確に組み込まれている。これらの出版物は、本出願の出願日前でのその開示のみのために提供される。この観点において、いかなるものも、本発明者らが、先行発明に基づいて、または任意の他の理由のためにそのような開示を先行する資格を有さないという承認として解釈されるべきでない。これらの文書の内容に関する日付または表現に関するすべての記述は出願人が入手可能な情報に基づいており、これらの文書の日付または内容の正確性に関するいかなる承認をも構成しない。
【符号の説明】
【０３１９】
１００  レンズのアレイ
２００  レンズのアレイ
３００  光学装置
４０１  同心円
４０２  同心円
５００  回析格子
６００  稜線
６２０  稜線
６４０  稜線
７００  回析次数
８００  回析次数
９００  他の絹フィルムを透過した光の例示的なパターン
１０００  他の絹フィルムを透過した光の例示的なパターン
１１００  パターン形成された絹フィルム
１１０５  光
１１１０  パターン構造
１１１５  スペクトル
１２００  絹フィルム
１２０５  穴
１３００  別のパターン形成された絹フィルム
１３０５  穴
１４０５  パターン形成された絹フィルム
１５０５  パターン形成された絹フィルム
１４００  例示的なフォトニック結晶
１５００  例示的なフォトニック結晶
【図１】
2013538183.tif 000008
【図２】
2013538183.tif 000009
【図３】
2013538183.tif 000010
【図４】
2013538183.tif 000011
【図５】
2013538183.tif 000012
【図６】
2013538183.tif 000013
【図８】
2013538183.tif 000014
【図９】
2013538183.tif 000015
【図１０】
2013538183.tif 000016
【図１１】
2013538183.tif 000017
【図１２】
2013538183.tif 000018
【図１３】
2013538183.tif 000019
【図１４】
2013538183.tif 000020
【図１５】
2013538183.tif 000021
【図１６】
2013538183.tif 000022
【図１７】
2013538183.tif 000023
【図１８】
2013538183.tif 000024
【図１９】
2013538183.tif 000025
【図２０】
2013538183.tif 000026
【図７】
2013538183.tif 000027
【配列表】
2013538183000001.app
【国際調査報告】
2013538183.tif 000028
2013538183.tif 000029
2013538183.tif 000030