(57)【要約】本発明は、水溶解度及び水分散性が向上されたα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー(ＺｎＰｃ ＮＷｓ)、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体、その製造方法、及びこれを含む光増感剤または癌予防または治療用薬学組成物に関する。本発明によるα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーまたはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体は、単一分子で光熱学及び光力学の二重的様相を発揮することで、多機能分子システム開発に非常に有利であり、優秀な光治療効果を有するので、癌の光治療に有用に適用することができる。また、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体は、その自体が蛍光を示すことができるので、イメージングシステムへの導入を容易にすることで一つの物質で診断と治療を同時に実行することができる。
2014534953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶解度及び水分散性が向上された、下記化学式１で表示されること
を特徴とするα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー。
【化１】
2014534953.tif 000004
【請求項２】
前記α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーは、直径が５０〜１００ｎｍであり、長さが１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー。
【請求項３】
化学式１で表示されること
を特徴とするα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体。
【化２】
2014534953.tif 000005
【請求項４】
(ａ)不活性気体雰囲気下で、亜鉛フタロシアニン(ＺｎＰｃ：Ｚｉｎｃ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ)を５００〜１０００℃で加熱して蒸発させてＺｎＰｃ蒸気を生成する段階と、
(ｂ)前記(ａ)段階で生成された亜鉛フタロシアニン蒸気を、不活性年祭雰囲気下で常温〜３００℃で凝縮し再結晶化して前記化学式１で表示されるα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーを得る段階と、を含むこと
を特徴とするα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーの製造方法。
【化３】
2014534953.tif 000006
【請求項５】
前記(ｂ)段階で、亜鉛フタロシアニンナノワイヤーは、基板上で凝縮及び再結晶化されたことを特徴とする請求項４に記載のα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーの製造方法。
【請求項６】
前記(ｂ)段階で、基板の温度は、常温〜１８０℃であることを特徴とする請求項４に記載のα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーの製造方法。
【請求項７】
前記不活性気体は、窒素、アルゴンまたはヘリウムであることを特徴とする請求項４に記載のα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーの製造方法。
【請求項８】
(ａ')不活性気体雰囲気下で、亜鉛フタロシアニン(ＺｎＰｃ：Ｚｉｎｃ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ)及びフェノチアジンノを、５００〜１０００℃で加熱して蒸発させてＺｎＰｃ及びフェノチアジン蒸気を生成する段階と、
(ｂ')前記(ａ')段階で生成された亜鉛フタロシアニン及びフェノチアジン蒸気を、不活性気体雰囲気下で、常温〜３００℃で凝縮し再結晶化して前記化学式１で表示されるα型の亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体を得る段階と、を含むこと
を特徴とするα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジンの製造方法。
【化４】
2014534953.tif 000007
【請求項９】
請求項１に記載のα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーまたは請求項３に記載のα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体を含むこと
を特徴とする光増感剤。
【請求項１０】
前記α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーまたはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体は、水に１００〜１４０mg/Ｌの濃度で溶解された水溶液状態であることを特徴とする請求項９に記載の光増感剤。
【請求項１１】
請求項１に記載のα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーまたは請求項３に記載のα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体を有効成分で含むこと
を特徴とする癌予防または治療用薬学組成物。
【請求項１２】
前記癌は、口腔扁平細胞癌、皮膚癌、乳房癌、胃癌、卵巣癌、子宮頸部癌、肝臓癌、肺癌、前立腺癌、腎臓癌、甲状腺癌などからなる群より選択された１種以上の癌であることを特徴とする 請求項１１に記載の癌予防または治療用薬学組成物。
【請求項１３】
前記α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーまたはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体は、水に１００〜１４０mg/Ｌの濃度で溶解された水溶液状態であること
を特徴とする請求項１１に記載の癌予防または治療用薬学組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶解度及び水分散性が向上されたα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー(ＺｎＰｃ ＮＷｓ)、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体、その製造方法、及びこれを含む光増感剤または癌予防または治療用薬学組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
光力学的治療法(ＰＤＴ：ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ ｔｈｅｒａｐｙ)は、臨床的癌治療法として幅広く使われるので、悪性腫瘍の治療のためのより進歩された方法である。このような光力学的治療法は、光増感剤の光活性により生成される細胞毒性の活性酸素種(ＲＯＳ：ｒｅａｃｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ)を使用して腫瘍部位(ｎｅｏｐｌａｓｔｉｃ ｌｅｓｉｏｎ)のみを選択的に破壊する。光力学的治療法の効果を決定する決定的な要因の一つは、光増感剤の光化学(ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ)及び光物理学的(ｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉｃａｌ)性質である。
最近、光増感剤は、ポルフィリン誘導体、クロリン(ｃｈｌｏｒｉｎｅ)、ポルフィセン(ｐｏｒｐｈｙｃｅｎｅｓ)、及びフタロシアニン(Ｐｃｓ：ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ)のような４個の主要部類に分類される。このうち、メタロフタロシアニン(ＭＰｃ：ｍｅｔａｌｌｏ−ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ)は、フタロシアニン(Ｐｃ)環置換体として、導入される官能基及び中心金属イオンの種類によって光力学的特性を容易に調節することができるという点で、その重要性が注目されている。ＺｎＰｃは、閉じたｄ殻構造と反磁性の中心金属イオンとしてＺｎ(ＩＩ)イオンを有することで、活性酸素種の生成に必須的な延長された寿命を有する３重電子状態(ｔｒｉｐｌｅｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｔａｔｅ)の収率が優れるので、優秀な光力学的特性を示すことで知られている。さらに、ＺｎＰｃは、６５０〜９００ｎｍの組職透過スペクトル範囲で光吸収断面積が広い。
光力学的療法におけるＺｎＰｃを含む大部分の光増感剤の最大の問題点は、生吸収率が低いということで、これは、主にこれらが極めて疎水性であるため、血液に対する可溶性が低くて発生する問題点である。このような問題点を克服するために、テトラスルホネートＺｎＰｃ(ＺｎＰｃＳ４)、[１,２,３,４−テトラキス(α/β−Ｄ−ガラクトピラノス−６−イル)−フタロシアニナト]亜鉛([１,２,３,４−ｔｅｔｒａｋｉｓ(α/β−Ｄ−ｇａｌａｃｔｏｐｙｒａｎｏｓ−６−ｙｌ)−ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎａｔｏ]ｚｉｎｃ)、テトラ及びオクタトリエチレンオキシスルホニル置換ＺｎＰｃ(ｔｅｔｒａ ａｎｄ ｏｃｔａ−ｔｒｉｅｔｈｙｌｅｎｅｏｘｙｓｕｌｆｏｎｙｌ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ＺｎＰｃ)のようなＺｎＰｃ誘導体が水溶性増進のために設計された。また、難溶性光増感剤を標的に輸送するために、リポゾーム、エマルジョン及びナノ粒子のような多様な運搬体が開発された。
しかし、このような接近は、多段階の複雑な化学的機能化段階を要して、このような機能化過程は、光増感剤元々の力強く接合された電子システムを破壊する可能性があって、機能化の間に光増感剤の光活性が著しく減少されることができる。また、光力学的及び光熱学的効果を同時に示して二重相助的な光治療が可能な光増感剤の実現がまた他の重要な研究開発課題であるが、これは、既存に知られた個別的光増感剤では実現しにくいという問題がある。
また、光力学治療で蛍光イメージングシステムは、治療物質である光増感剤の体内で存在する位置と標的物質に蓄積された濃度などを正確に把握できるように助けるので、局所領域の癌細胞を正確に治療することができる。多くの光増感剤のうち亜鉛フタロシアニンナノワイヤーの場合は、長波長での光を吸収することができ、亜鉛原子の存在により一層多い活性化酸素を生成することができるという長所を有しているが、蛍光を有しないので、イメージングシステムへの導入が難しいという短所がある。
したがって、このような短所を克服するために蛍光を示す物質を導入した複合体の開発が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明者らは、ＺｎＰｃが１次元ナノワイヤー(ＮＷ)構造で成長する場合、特別な官能基の導入なしも水溶解度及び水分散性が著しく増進されることを確認して、α型のＺｎＰｃナノワイヤーが近赤外線(ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅａｒ ｉｎｆｒａｒｅｄ、ＮＩＲ、λ＝８０８ｎｍ)の照射時に光力学的特性を示して既存のＺｎＰｃ粉末にはない光熱学的特性も示し、このようなα型のＺｎＰｃナノワイヤーに蛍光を示すフェノチアジン分子を導入して複合体を製造する場合、複合体自体が蛍光を示してイメージングシステムへの導入が容易であることを確認して、本発明を完成した。
したがって、本発明の目的は、水溶解度及び水分散性が向上されたα型亜鉛フタロシアミンナノワイヤー(ＺｎＰｃ ＮＷｓ)、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体、及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー(ＺｎＰｃ ＮＷｓ)またはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体を含む光増感剤(ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ)を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー(ＺｎＰｃ ＮＷｓ)またはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体を有効成分で含む癌予防または治療用薬学組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、水溶解度及び水分散性が向上された、下記化学式１で表示したα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーを提供する。
【化１】
2014534953.tif 000003
本発明によるα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーは、亜鉛フタロシアニンを蒸気−凝縮−再結晶化(ＶＣＲ： ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ−ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ−ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ)して得られたことを特徴とする。より具体的には、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーは、原料亜鉛フタロシアニン(例えば、粉末状態)を５００℃以上、好ましくは、５５０℃以上、例えば、５００〜１０００℃、好ましくは、５５０〜８００℃、さらに好ましくは、５５０〜６５０℃で加熱して蒸発された蒸気を前記加熱温度より低い温度、例えば、３００℃以下、好ましくは、２００℃以下、さらに好ましくは、１８０℃以下、例えば、常温〜３００℃、常温〜２００℃、または常温〜１８０℃の基板上で凝縮及び再結晶化させることで、亜鉛フタロシアニンを基板上でナノワイヤー形態で成長させて得ることができる。このように得られたα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーの直径は、約５０〜１００ｎｍ程度であり、長さは、約１〜１０μｍ程度であることができる。
また、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーは、既存の亜鉛フタロシアニン粉末と異なり、水での溶解度及び分散性が非常に優れて水溶液状態での安全性が著しく増進されたことを特徴とする(水溶液状態で３ヶ月以上安全性維持)。α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーの水溶解度は、超音波処理のような撹拌を通じて一層増進されることができる。このように得られたα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーの水での溶解度及び分散性は、常温で１４０mg/Ｌまで可能である。
また、本発明は、前記化学式１で表示されるα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体を提供する。
前記α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体は、蛍光を示すフェノチアジン分子を導入して複合体自体が蛍光を示してイメージングシステムへの導入を容易にすることで、一つの物質で診断と治療を同時に行うことができる。
また、本発明は、(ａ)不活性気体雰囲気下で、亜鉛フタロシアニン(ＺｎＰｃ：Ｚｉｎｃ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ)を５００〜１０００℃で加熱して蒸発させてＺｎＰｃ蒸気を生成する段階と、(ｂ)前記(ａ)段階で生成された亜鉛フタロシアニン蒸気を、不活性年祭雰囲気下で、常温〜３００℃で凝縮し再結晶化して前記化学式１で表示されるα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーを得る段階と、を含むα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーの製造方法を提供する。
また、本発明は、(ａ')不活性気体雰囲気下で、亜鉛フタロシアニン(ＺｎＰｃ：Ｚｉｎｃ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ)及びフェノチアジンを、５００〜１０００℃で加熱して蒸発させてＺｎＰｃ及びフェノチアジン蒸気を生成する段階と、(ｂ')前記(ａ')段階で生成された亜鉛フタロシアニン及びフェノチアジン蒸気を、不活性気体雰囲気下で、常温〜３００℃で凝縮し再結晶化して前記化学式１で表示されるα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体を得る段階と、を含むα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジンの製造方法を提供する。
【０００５】
以下、本発明の製造方法に対して段階別に詳しく説明する。
前記(ａ)及び(ａ')段階は、ＺｎＰｃ蒸気及び/またはフェノチアジン蒸気を生成する段階で、不活性気体雰囲気下で粉末状態の亜鉛フタロシアニン及び/またはフェノチアジンを５００℃以上、好ましくは、５５０℃以上、例えば、５００〜１０００℃、好ましくは、５５０〜８００℃、さらに好ましくは、５５０〜６５０℃で加熱して蒸溜させてＺｎＰｃ蒸気及び/またはフェノチアジン蒸気を生成する。
前記(ｂ)及び(ｂ')段階は、ＺｎＰｃ蒸気及び/またはフェノチアジン蒸気を凝縮及び再結晶化する段階で、不活性気体雰囲気下でＺｎＰｃ蒸気及び/またはフェノチアジン蒸気を基板上で凝縮させて再結晶化する。この時、使用される基板の温度は、前記(ａ)または(ａ')段階で生成された亜鉛フタロシアニン蒸気及び/またはフェノチアジン蒸気を収集して凝縮及び再結晶化させることができる範囲で、前記加熱温度より低い範囲である必要があり、例えば、３００℃以下、好ましくは、２００℃以下、より好ましくは、１８０℃以下、例えば、常温〜３００℃、常温〜２００℃、または常温〜１８０℃である。
前記(ａ)、(ａ')、(ｂ)及び(ｂ')段階で使用された不活性気体は、窒素、アルゴンまたはヘリウムであることができるが、これに限定されるものではなく、本発明では、アルゴンを使用することが好ましい。
前記(ｂ)及び(ｂ')段階で基板は、亜鉛フタロシアニン蒸気と接触してナノワイヤーを成長させることができるものであれば、全ての種類が使用可能であり、例えば、シリコン、石英などを使用することができるが、これに限定されるものではない。
また、本発明は、前記化学式１で表示されるα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー(ＺｎＰｃ ＮＷｓ)またはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体を含む光増感剤(ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ)を提供する。
前記α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーまたはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体を含む光増感剤は、６５０〜９００ｎｍの近赤外線範囲の光を吸収して活性酸素種と熱を発生させることを特徴とする。
光療法(ｐｈｏｔｏｔｈｅｒａｐｙ)は、副作用が少なくて、非浸湿的であり、特定波長の光に特異的であるので、癌治療に広く使われる臨床方法の一つである。
光力学的療法(ＰＤＴ：ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ ｔｈｅｒａｐｙ)及び光熱学的療法(ＰＴＴ：ｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌ ｔｈｅｒａｐｙ)でのように、光療法で活性酸素種(ＲＯＳ：ｒｅａｃｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ)と熱エネルギー発生のためには、各々光と光増感剤(ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ)が必要であり、細胞死滅を誘導する。
一般的に、亜鉛フタロシアニン(ＺｎＰｃ：Ｚｉｎｃ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ)は、６５０〜９００ｎｍのスペクトル範囲で力強い吸収断面積(ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎ)を有し、最大の組職透過力を示すことができるので、効果的な光増感剤の一つで注目されている。ＺｎＰｃを含むフタロシアニン(Ｐｃ)分子の使用において主な問題点の中で一つは、ＺｎＰｃの水溶解度が低いという点である。したがって、ＺｎＰｃの水溶解度を増進させるために、ＺｎＰｃ骨格に多様な化学的官能基を導入して親水性を誘導する多様な化学的変形が試みられて来た。
本発明者らは、蒸気−凝縮−再結晶化(ＶＣＲ： ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ−ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ−ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ)によりＺｎＰｃから直接的に成長されたα型ＺｎＰｃナノワイヤー(ＮＷｓ)が他の特定官能基の導入なしにも水溶解度及び水分解性が増進されることを確認した。このようなα型ＺｎＰｃナノワイヤーの水溶液は、流通期間が３ヶ月以上で延長される。
また、α型ＺｎＰｃナノワイヤー水溶液は、近赤外線(ＮＩＲ、λ＝８０８ｎｍ)の照射時に、非常に優秀な光力学的及び光熱学的の二重治療効果を示すことを確認した。このようなα型ＺｎＰｃナノワイヤーの二重治療効果は、ＫＢ癌細胞に対する細胞毒性効果を増進させることで生体外及び生体内試験を通じて立証した。
中心金属の電子配列(ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ)によって、メタルフタロシアニン(ＭＰｃ)は、近赤外線領域での光照射によって熱エネルギーまたは活性酸素種を発生させる。中心金属がｄ０またはｄ１０(Ｚｎ(ＩＩ)のように閉殻)電子配列を有する際に、３重励起状態 (ｔｒｉｐｌｅｔ ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔａｔｅ)は、活性酸素種(光力学(ＰＤ)効果)の生成に充分な長い寿命を有する。一方、ｄオービタルが完全に満たされない中心金属(Ｎｉ(ＩＩ)、Ｃｏ(ＩＩ)などのような開殻)を有するＭＰｃは、低いＰＤ効果を示すが、励起電子エネルギーを振動モードに迅速に転換させてＰＴ(光熱学)効果を発生させる。
ＰＤ効果とＰＴ効果のための光増感剤の電子エネルギー状態は、相互衝突するから(すなわち、光増感剤の寿命が長い３重励起状態はＰＤ効果には有利であるが、ＰＴ効果には不利)、二つの光効果を全て示す光増感剤を実現することは容易ではない。
本発明によるα型ＺｎＰｃナノワイヤーまたはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤ/フェノチアジン複合体は、その自体が近赤外線の照射によってＰＤ効果とＰＴ効果を示す。α型ＺｎＰｃナノワイヤーのＰＤ活性は、近赤外線(λ＝８０８ｎｍ)レーザー光をα型ＺｎＰｃナノワイヤーに照射する時に生成される活性酸素種を測定することで確認した。
したがって、本発明のα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーまたはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体は、光増感剤として有用に使用することができる。
また、本発明は、前記化学式１で表示されるα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー(ＺｎＰｃ ＮＷｓ)またはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体を有効成分で含む癌予防または治療用薬学組成物を提供する。
前記α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーまたはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体の赤外線(特に近赤外線)照射時の活性酸素の種生成及び熱発生特性を利用して、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーを腫瘍部位に投与して赤外線(特に近赤外線)を照射すれば、活性酸素種及び熱が発生して腫瘍細胞または組職を死滅(壊死)させることができるので、癌予防または治療に有用に使用することができる。
前記光増感剤または癌予防または治療用組成物に有効成分で使われるα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーまたはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体は、水に溶解された水溶液状態であることができる。前記α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーまたはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体溶液内のα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーまたはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体の濃度は、前記活性酸素種生成及び熱発生効果を考慮する時、濃度が高いほど有利であり、例えば、６０mg/Ｌ以上、好ましくは、８０mg/Ｌ以上、より好ましくは、１００mg/Ｌ以上であることができ、例えば、６０〜１４０mg/Ｌ、８０〜１４０mg/Ｌ、１００〜１４０mg/Ｌ、または、１１０〜１３０mg/Ｌである。
本発明のα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーまたはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体により治療可能な癌種類は、全ての種類の固形癌であることができ、特に、皮膚、粘膜などの上皮の変形による上皮性癌種類、例えば、口腔扁平細胞癌、皮膚癌、乳房癌、胃癌、卵巣癌、子宮頸部癌、肝臓癌、肺癌、前立腺癌、腎臓癌、甲状腺癌などからなる群より選択された１種以上の癌であることができる。
本発明の組成物は、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーまたはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体とともに坑癌効果を有する公知の有効成分を１種以上含むことができる。
本発明の組成物は、投与のために上述した有効成分の以外に追加で薬学的に許容可能な担体を１種以上含んで製造することができる。薬学的に許容可能な担体は、食塩水、滅菌水、リンゲル液、緩衝食塩水、デキストロース溶液、マルトデキストリン溶液、グリセロール、エチルアルコール及びこれら成分の中で１成分以上を混合して使用することができ、必要によって、抗酸化剤、緩衝液、静菌剤など他の通常の添加剤を添加することができる。また、希釈剤、分散剤、界面活性剤、結合剤及び滑剤を付加的に添加して水溶液、懸濁液、乳濁液などのような注射用剤型、丸薬、カプセル、顆粒または錠剤に製剤化することができる。さらに、当分野の適正な方法で、またはＲｅｍｉｎｇｔｏｎ'ｓ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ(最近版)、Ｍａｃｋ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｅａｓｔｏｎ ＰＡに開示されている方法を利用して、各疾患によって、または成分によって、好ましく製剤化することができる。
本発明の組成物は、目的する方法によって経口投与するか非経口投与(例えば、腫瘍内、血管内、静脈内、皮下、腹腔内または局所に投与)でき、投与量は、患者の体重、年齢、性別、健康状態、食餌、投与時間、投与方法、排泄率及び疾患の重度などによってその範囲が多様である。前記α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーの一日投与量は、０.００００１〜１mg/ｍｍ３(腫瘍体積)、好ましくは、０.０００１〜０.１mg/ｍｍ３(腫瘍体積)程度であることができるが、これに限定されるものではない。
本発明の組成物は、癌の予防または治療効果のために単独で、または手術、ホルモン治療、薬物治療及び生物学的反応調節剤を使用する方法と併用することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によるα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーまたはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体は、単一分子で光熱学及び光力学の二重的様相を発揮するので、多機能分子システム開発に非常に有利であり、優秀な光治療効果を有するので、癌の光治療に有用に適用することができる。また、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体は、その自体が蛍光を示すことができるので、イメージングシステムへの導入を容易にすることで一つの物質で診断と治療を同時に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１（Ａ）】図１の(Ａ)は、本発明のα型ＺｎＰｃナノワイヤーを成長させるＶＣＲ過程を概略的に示した図である。
【図１（Ｂ）】図１の(Ｂ)は、ＶＣＲ過程を通じて得られたα型ＺｎＰｃナノワイヤーの代表的なＳＥＭイメージを示した図である。
【図１（Ｃ）】図１の(Ｃ)は、Ｓｉ基板から収集されたα型ＺｎＰｃナノワイヤー(α形態)のＸＲＤパターンを示した図である。
【図１（Ｄ）】図１の(Ｄ)は、Ｓｉ基板から収集されたＺｎＰｃ粉末(β形態)のＸＲＤパターンを示した図である。
【図２】図２は、α型ＺｎＰｃナノワイヤー(赤色)とβ型ＺｎＰｃ粉末(黒色)のＦＴ−ＩＲスペクトルを示した図である。
【図３】図３は、α型ＺｎＰｃナノワイヤーの熱重量分析(ＴＧＡ)結果を示した図である。
【図４】図４のＡは、[０１０]方向に沿って成長した分離された単独α型ＺｎＰｃナノワイヤーの高解像度ＴＥＭイメージであり(挿入されたイメージは[１００]方向に成長したＺｎＰｃナノワイヤーのＳＡＥＤパターンを示す。)、Ｂは、Ａの黄色ボックス部分の拡大された図であり(格子イメージの面間間隔：１.１４ｎｍ)、Ｃは、ａ軸透視時のα型ＺｎＰｃナノワイヤの結晶構造を概略的に示した図として、左側では、α型ナノワイヤーのＺｎ(ＩＩ)イオン配列に対応して亜鉛平面が赤色で強調されており、右側は、ＺｎＰｃの分子構造を示した図である。
【図５】図５は、Ｓｉ基板上で成長されたα型ＺｎＰｃナノワイヤーのＸＲＤパターンを示した図である。
【図６】図６の(Ａ)は、α型ＺｎＰｃナノワイヤーの質量スペクトルを示した図である。図６の(Ｂ)は、ＺｎＰｃ粉末の質量スペクトルを示した図である。
【図７】図７の(Ａ)は、α型ＺｎＰｃナノワイヤーの１Ｈ ＮＭＲスペクトルを示した図である。図７の(Ｂ)は、ＺｎＰｃ粉末の１Ｈ ＮＭＲスペクトルを示した図である。
【図８】図８は、α型ＺｎＰｃナノワイヤーの水での溶解性と超音波処理(ｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ)効果を示したことで、上段は、α型ＺｎＰｃナノワイヤー水溶液の写真であり、中間は、α型ＺｎＰｃナノワイヤーのＴＥＭ写真であり、下段は、超音波処理時間が長くなることによる水とＺｎＰｃ単位体の間の増加された水素相互作用頻度を概略的に示したことで、青色線は、水の水素原子とＺｎＰｃの窒素原子の間の水素結合を示した図である。
【図９】図９は、水でのＺｎＰｃ粉末とα型ＺｎＰｃナノワイヤーの安全性を示した図である。
【図１０】図１０は、α型ＺｎＰｃナノワイヤー(赤色)とＺｎＰｃ粉末(黒色)のＦＴ−ＩＲスペクトルを示した図である。３６００〜３３００ｃｍ−１でのα型ＺｎＰｃナノワイヤーバンドは水分子のＯ−Ｈストレッチング振動を示す。
【図１１】図１１は、空気露出されたα型ＺｎＰｃナノワイヤー(左側)と真空アニーリングされたα型ＺｎＰｃナノワイヤー(右側)のＸＰＳスペクトル(ＸＰＳ ｓｕｒｖｅｙ ｓｐｅｃｔｒａ)を示した図である。吸着されたＨ２ＯのためＯ１ｓピークが５３３ｅＶ付近で観察される。
【図１２】図１２は、ＤＭＦと水が相異なっている割合で混合した混合溶媒に溶解されたα型ＺｎＰｃナノワイヤーのＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示した図である。水含量の増加によって、ピークは、３４３ｎｍから３３０ｎｍに青色になった。挿入イメージは、ＤＭＦ/水の割合によるα型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液の写真を示す。
【図１３】図１３は、α型及びβ型ＺｎＰｃの多形構造(Ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ)を示した図である。
【図１４（Ａ）】図１４の(Ａ)は、Ｐｃナノワイヤ(赤色)とＰｃ粉末(黒色)のＦＴ−ＩＲスペクトルを示した図である。３６００〜３３００ｃｍ−１でのＯ−Ｈストレッチングバンドは、Ｐｃナノワイヤでは観察されたが、Ｐｃ粉末では観察されなかった。これは、α型ＺｎＰｃナノワイヤーとＺｎＰｃ粉末での挙動と類似であることを示す。
【図１４（Ｂ）】図１４の(Ｂ)は、Ｐｃナノワイヤー溶液のＵＶ−ｖｉｓスペクトルを示した図である。α型ＺｎＰｃナノワイヤー水溶液と類似なｗｅｌｌ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ Ｓｏｒｅｔ及びＱバンドを示し、挿入イメージは、Ｐｃナノワイヤー水溶液写真を示す。
【図１５】図１５は、Ｉｍａｇｅ−ｉＴＴＭ ＬＩＶＥ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｏｘｙｇｅｎ Ｓｐｅｃｉｅｓ(ＲＯＳ)Ｋｉｔを使用して酸化ストレスを測定するための口腔癌細胞(ＫＢ ｃｅｌｌ)の蛍光顕微鏡(Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ)のイメージを示した図である。左側上段は、未処理ＫＢ細胞、右側上段は、近赤外線(ＮＩＲ、８０８ｎｍ、３Ｗ/ｃｍ２)が照射されたＫＢ細胞、左側下段は、α型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液(１２０ｍｇ/Ｌ)処理されたＫＢ細胞、右側下段は、α型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液(１２０ｍｇ/Ｌ)処理後に近赤外線(８０８ｎｍ、３Ｗ/ｃｍ２)が照射されたＫＢ細胞を示し、ここで、緑色蛍光を示す細胞は、ＲＯＳにより酸化ストレスを受けた細胞を示す。
【図１６】図１６は、各実験群の相対的蛍光強度を示した図である。データは、平均±標準偏差(ｎ＝３、ｔｒｉｐｌｉｃａｔｅ)で示す。
【図１７】図１７は、α型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液(赤い線)とＺｎＰｃＳ４溶液(青い線)のＵＶ−ｖｉｓスペクトルを示した図である。近赤外線領域でのα型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液(約６００〜８００ｎｍ、特に、約６００、８００ｎｍ)及びＺｎＰｃＳ４溶液(約６３０ｎｍ)の高吸光度特性が観察され、挿入イメージは、α型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液(青色、左側)とＺｎＰｃＳ４溶液(アクアグリーン、右側)写真を示す。
【図１８】図１８ は、３分間近赤外線の照射(６６０ｎｍ、３Ｗ/ｃｍ２)時の多様な濃度での時間によるα型ＺｎＰｃナノワイヤー水溶液の温度変化を示した図である。
【図１９】図１９は、３分間近赤外線の照射(６６０ｎｍ、３Ｗ/ｃｍ２)時の多様な濃度での時間によるＺｎＰｃＳ４水溶液の温度変化を示した図である。
【図２０】図２０は、３分間近赤外線の照射(６６０ｎｍ及び８０８ｎｍ、３Ｗ/ｃｍ２)時の純粋な水の温度変化を示した図である。
【図２１】図２１は、３分間近赤外線の照射(８０８ｎｍ、３Ｗ/ｃｍ２)時の多様な濃度での時間によるα型ＺｎＰｃナノワイヤ水溶液の温度変化を示した図である(Ｄａｔａ ａｒｅ ｓｈｏｗｎ ａｓ ｍｅａｎ ± ＳＥ (ｎ＝３、ｔｒｉｐｌｉｃａｔｅ))。
【図２２】図２２は、３分間近赤外線の照射(８０８ｎｍ、３Ｗ/ｃｍ２)時の多様な濃度での時間によるＺｎＰｃＳ４水溶液の温度変化を示した図である(Ｄａｔａ ａｒｅ ｓｈｏｗｎ ａｓ ｍｅａｎ ± ＳＥ (ｎ＝３、ｔｒｉｐｌｉｃａｔｅ))。
【図２３】図２３は、Ｓｉ基板上で成長したα型ＺｎＰｃナノワイヤー(黒い線)とα型ＺｎＰｃナノワイヤー水溶液(赤い線)のラマンスペクトルを示した図である。
【図２４】図２４は、元々のＫＢ細胞(黒い線)とα型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液で処理されたＫＢ細胞(赤い線)から得られたラマンスペクトルを示した図である。ＺｎＰｃのピロールストレッチングモード(ｐｙｒｒｏｌｅ ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ ｍｏｄｅ)に該当する特徴的なラマンピークが１３３６ｃｍ−１(ａ)と１５０６ｃｍ−１(ｂ)で示された。挿入イメージは、α型ＺｎＰｃナノワイヤー処理されたＫＢ細胞が置かれているガラス板の光学顕微鏡写真(ｓｃａｌｅ ｂａｒ：４μｍ)を示す。
【図２５】図２５は、図２４のａとｂのピーク強度でマッピングされた共焦点スペクトルイメージ(Ｃｏｎｆｏｃａｌ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｉｍａｇｅｓ)を示した図である。垂直スキャンステップ(深み)は、２μｍであり、色明るさは、ピーク強度によって表現されており、スケールバー(ｓｃａｌｅ ｂａｒ)は、４μｍを示す。
【図２６】図２６は、ＫＢ細胞の明視野顕微鏡(Ｂｒｉｇｈｔ−ｆｉｅｌｄ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ)イメージを示した図である。左側上段は、未処理細胞、右側上段は、α型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液(１２０ｍｇ/Ｌ)で処理された細胞、左側下段は、近赤外線が照射(８０８ｎｍ、３Ｗ/ｃｍ２)された細胞、右側下段は、光処理２４時間後の状態を示す。前記細胞はトリパン青(ｔｒｙｐａｎ ｂｌｕｅ)で染め付けられて死滅細胞は青色で観察され、スケールバー(ｓｃａｌｅ ｂａｒ)は、４μｍを示す。
【図２７】図２７は、多様な実験群でのＫＢ細胞生存率を定量化した結果を示した図である(結果は、平均±標準偏差で示す(ｎ＝３、ｔｒｉｐｌｉｃａｔｅ))。
【図２８】図２８は、生体内(ｉｎ ｖｉｖｏ)光治療実験写真を示した図である。上段は、ＫＢ腫瘍細胞(ｔｕｍｏｒ ｓｉｚｅ：ｃａ. ７０ｍｍ３)で異種移植されたマウス、中間は、腫瘍部位にＺｎＰｃ溶液(１２０ｍｇ/Ｌ、２００μｌ)を腫瘍内に注入した後近赤外線(８０８ｎｍ、３Ｗ/ｃｍ２)照射されたマウス、下段は、光治療２０日後のマウス(元気で何の非正常的行動を見えない)を示す。
【図２９】図２９は、時間による平均腫瘍体積を示したグラフである。腫瘍体積は、１週間に３回ずつ記録された(結果は平均±標準偏差で示した(ｎ＝４、ｑｕａｄｒｕｐｌｉｃａｔｅ))。未処理群、α型ＺｎＰｃナノワイヤー処理群及びＰＢＳ＋近赤外線処理群と比較して、ＺｎＰｃナノワイヤーと近赤外線が一緒に処理された実験群でのみ顕著に腫瘍成長抑制効果を示す(ｎ＝４、ｐ < ０.０５、ｔｗｏ−ｗａｙ ＡＮＯＶＡ)。
【図３０】図３０は、α型ＺｎＰｃナノワイヤー処理及び近赤外線照射された腫瘍の代表的な組職学的イメージを示した図である。Ａ〜Ｄは、Ｈ ＆ Ｅ染め付けられた腫瘍組職を示したことで、一番桃色が濃く染め付けられた細胞が死滅された細胞を示し(桃色：細胞質、紫色：核)、Ｅ〜Ｈは、特異的自滅細胞(ａｐｏｐｔｏｔｉｃ ｃｅｌｌｓ)を検出するためのＤｅｏｘｙｎｕｃｌｅｏｔｉｄｙｌ ｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ ｂｉｏｔｉｎ−ｄＵＴＰ ｎｉｃｋ−ｅｎｄ ｌａｂｅｌｉｎｇ(ＴＵＮＥＬ)エッセイ結果を示すことで、自滅細胞は、茶色で染め付けわれて、非自滅細胞は、ヘマトキシリン(ｈｅｍａｔｏｘｙｌｉｎ)で対比染色(ｓｃａｌｅ ｂａｒ：５０μｍ)されることを示す。
【図３１】図３１は、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体の写真を示した度である((Ａ)フェノチアジン分子構造；(Ｂ)シリコン基板の上にＶＣＲ方法で製造されたフェノチアジンナノワイヤー写真とナノワイヤー構造体の光学顕微鏡イメージ及び蛍光顕微鏡イメージ；(Ｃ)ＶＣＲ合成方法の概要及びシリコーン基板上に合成された亜鉛フタロシアニン/フェノチアジン複合体写真)。
【図３２】図３２は、シリコン基の板位置によって相異に製造されたα型亜鉛フタロシアニン/フェノチアジン複合体のＳＥＭイメージを示した図である。図３３の(Ａ)は、３６５ｎｍ波長の光を照射したときに現われるフェノチアジンナノワイヤー、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー、及びα型亜鉛フタロシアニン/フェノチアジン複合体ナノワイヤー溶液の蛍光写真を示した図である。
【図３３】図３３の(Ｂ)は、３４０ｎｍ波長でのフェノチアジンナノワイヤー、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー、及びα型亜鉛フタロシアニン/フェノチアジン複合体ナノワイヤー溶液の蛍光スペクトルを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を実施例、比較例び実験例を通じてより詳しく説明する。しかし、下記実施例、比較例び実験例は本発明を例示することに過ぎず、本発明の内容が下記実施例、比較例び実験例により限定されるものではない。
【０００９】
実施例１：α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーの製造
ＺｎＰｃ粉末を前駆体で使用して蒸気−凝縮−再結晶法(ＶＣＲ：ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ−ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ−ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ)と呼ばれる固体−蒸気移送(ｓｏｌｉｄ−ｖａｐｏｒ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ) 反応を通じてα型ＺｎＰｃナノワイヤーを製造した。
具体的には、ＺｎＰｃ粉末(０.０５ｇ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ)を電気加熱炉システムにある石英管(ｑｕａｒｔｚ ｔｕｂｅ)の中心に位置するセラミックボート(ｃｅｒａｍｉｃ ｂｏａｔ)にローディングさせた。反応の前に、Ａｒガスを流速８００ｓｃｃｍで５分間適用して石英管を洗浄して詰まんでいる周りの空気を除去した。持続的に、Ａｒガスを流しながら５５０℃まで加熱して蒸溜させた。Ｓｉ(１００)基板(ウェハ)(ＷＲＳ ｍａｔｅｒｉａｌｓ)を前記加熱炉の端部(下流)に位置させた。
反応の間、加熱炉中心のチューブに位置するＺｎＰｃ粉末を５５０℃で蒸溜させて、Ａｒガスを利用してＺｎＰｃ蒸気を前記Ｓｉウェハが位置する下流側へ移動させた。基板の温度が自然的に１８０℃より低いから、ＺｎＰｃ蒸気は、Ｓｉウェハ上で凝縮され、これから１次元ＺｎＰｃナノワイヤーが成長される。ＺｎＰｃナノワイヤーを成長させるために４０分間反応を持続させた後、Ａｒガスを流しながら得られたサンプルを室温で冷凍させた。このようなＶＣＲ過程を、図１の(Ａ)に概略的に示した。
【００１０】
実験例１：α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーの特徴分析
前記実施例１で製造されたα型ＺｎＰｃナノワイヤーの形態、化学的構成要素及び回折パターンを確認するために、下記のような実験を実行した。
１. ＳＥＭ測定
走査電子顕微鏡(ＳＥＭ、ＪＳＭ−７４１０Ｆ、ＪＥＯＬ)測定のために、前記実施例１で製造したα型ＺｎＰｃナノワイヤー上にＡｕをスパッタリングした。このように得られたＳＥＭイメージを、図１の(Ｂ)に示した。
図１の(Ｂ)に示したように、α型ＺｎＰｃナノワイヤーの直径は、約５０〜１００ｎｍ程度であり、長さは、約１〜１０μｍ程度であることを確認した。
２. ＸＲＤ測定
前記実施例１で製造されたα型ＺｎＰｃナノワイヤーの結晶構造を選別された領域の回折データ(ＳＡＥＤ：ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｒｅａ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ)を利用してＸ−線粉末回折(Ｘ−ｒａｙ ｐｏｗｄｅｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、ＸＲＤ、Ｄ/ＭＡＸ−２５００/ＰＣ、ＲＩＧＡＫＵ)及び高解像度透過電子顕微鏡(ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、ＨＲ−ＴＥＭ、ＪＥＭ ２１００Ｆ、ＪＥＯＬ)を利用して測定した。
Ｓｉ(１００)基板から収集されたα型ＺｎＰｃナノワイヤー(α型)(図１の(Ｃ))と、ＺｎＰｃ粉末(β型)(図１の(Ｄ))のＸＲＤパターンを、各々図１の(Ｃ)及び図１の(Ｄ)に示した。
図１の(Ｃ)及び図１の(Ｄ)に示したように、ＪＣ−ＰＤＳ ｃａｒｄｓ Ｎｏ. ２１−１９８６及び３９−１８８２によれば、ＸＲＤ結果は、ＺｎＰｃナノワイヤーはα型を有するが、本来のＺｎＰｃ粉末は、β型を有することを示す。ＺｎＰｃの特徴的なＸＲＤピークの一つは、(２００)平面から得られ、α型ＺｎＰｃナノワイヤーのｄ(２００) ＝ １２.６Å(ａｔ ２θ＝７.０１゜)は、以前に報告されたα型ＺｎＰｃ結晶及び薄膜結果とよく符合するが、β型ＺｎＰｃは、ｄ(２００) ＝ ７.２４Å(ａｔ ２θ＝１２.２２゜)を示す。
３. ＦＴ−ＩＲ測定
α型ＺｎＰｃナノワイヤーとβ型ＺｎＰｃ粉末をＦＴ−ＩＲ(Ｆｏｕｒｉｅｒ−ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ ｉｎｆｒａｒｅｄ)分光試験をした。具体的には、ＦＴ−ＩＲ分光のために、ＺｎＰｃ粉末とＺｎＰｃナノワイヤーのＫＢｒペレットを製造し、ＦＴ−ＩＲ分光光度計(ＶＥＲＴＥＸ ７０、Ｂｒｕｋｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ)を利用してＦＴ−ＩＲスペクトルを得た。結果は、図２に示した。
図２に示したように、α型ＺｎＰｃナノワイヤー(赤色)が７７３ｃｍ−１で中心環で振動モードを示し、７２４ｃｍ−１でフィンガープリントベンディング(ｂｅｎｄｉｎｇ)モードを示して、ＺｎＰｃナノワイヤーが実際にα型を有することが追加的に確認された。粉末ＸＲＤのための多重反応配置からα型ＺｎＰｃナノワイヤーを大量で収集することができる。
４. 熱重量分析
α型ＺｎＰｃナノワイヤーの熱重量分析(ＴＧＡ：ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ)を熱重量分析装置(ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ ａｎａｌｙｚｅｒ(ＴＧ-２１７１、Ｃａｈｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｉｎｃ.)を使用して測定した。ＺｎＰｃ粉末(Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ)５mgをローディングして、Ａｒ雰囲気下で室温から１０００℃まで４℃/ｍｉｎの昇温速度で加熱した。得られた結果を、図３に示した。
図３に示したように、ＺｎＰｃの熱蒸発(Ｔｈｅｒｍａｌ ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ)が５５０℃で始まることが分かる。
５．ＨＲ−ＴＥＭ測定
α型ＺｎＰｃナノワイヤー水溶液を炭素フィルムでコーティングされたＣｕグリッド(ＴＥＤ ＰＥＬＬＩＡ Ｉｎｃ. ＵＳＡ)上に滴加して製作されたサンプルを利用してＨＲ−ＴＥＭ測定を実行した。ＨＲ−ＴＥＭ測定結果は、図４に示した。
図４に示したように、ＨＲ−ＴＥＭイメージは、α型ＺｎＰｃナノワイヤーが成長方向と平行な明確である結晶形格子を有することを示す。単独結晶化度(ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ)は、個別的な回折スポットを示すＳＡＥＤパターンから確認した(Ａの挿入イメージ)。１.１４ｎｍ間隔の(００２)格子(Ｂ)は、ＸＲＤ結果、(ｄ(００２) ＝ １１.５Å ａｔ ２θ＝ ７.６６゜)とよく符合する。各々の格子線([１００]方向に沿って生成された(２００)平面)は、赤色線で表示された線形Ｚｎ金属イオン配列に相応する(Ｃ)。α型ＺｎＰｃナノワイヤーは、π−πスタッキングを通じてＺｎＰｃ分子の自己組み立て方向に沿って成長して、(２００)平面が成長方向と平行になる。
６. Ｓｉ基板上で成長されたα型ＺｎＰｃナノワイヤーのＸＲＤ測定
Ｓｉ(１００)基板上で成長されたα型ＺｎＰｃナノワイヤーのＸＲＤパターンをＤ/ＭＡＸ−２５００/ＰＣ(ＲＩＧＡＫＵ)を使用して測定した。測定した結果を、図５に示した。
図５に示したように、実際にＳｉ基板上に成長したα型ＺｎＰｃナノワイヤーの試験時、大部分のα型ＺｎＰｃナノワイヤーは、基板と平行な(２００)平面とともに基板上に配置される(ｌａｙ ｄｏｗｎ)傾向が強いので、(２００)平面から一つのＸＲＤピークのみが発生する。本発明のα型ＺｎＰｃナノワイヤーの構造は、以前に報告されたＣｕＰｃナノワイヤーと類似な構造を有する。
７. 質量及びＮＭＲスペクトル測定
質量分光(ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ)及び核磁気共鳴(ＮＭＲ)によりα型ＺｎＰｃナノワイヤー内でＺｎＰｃが蒸気−凝縮−再結晶化(ＶＣＲ)過程間に何の骨格破壊もなしに分子構造を維持することを確認した。具体的には、高速原子衝撃質量分析(ＦＡＢ−ＭＳ, ＪＭＳ ７００ ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ ｅｑｕｉｐｐｅｄ ｗｉｔｈ ＦＡＢ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ、ＪＥＯＬ)と１Ｈ核磁気共鳴(ＮＭＲ、ＤＭＳＯ−ｄ６、ＦＴ−３００ ＭＨｚ Ｂｒｕｋｅｒ Ａｓｐｅｃｔ ３０００)によりα型ＺｎＰｃナノワイヤーの完全性(ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ)特性を試験した。
α型ＺｎＰｃナノワイヤー(Ａ)とＺｎＰｃ粉末(Ｂ)の質量スペクトル及び１Ｈ−ＮＭＲスペクトルは、各々図６及び図７に示した。
図６に示したように、質量分光によりα型ＺｎＰｃナノワイヤーと粉末のいずれもＺｎＰｃの正確な質量(５７６.０７９ｍ/ｚ)に該当する５７６.２ｍ/ｚで強いピークが得られることで示した。これはα型ＺｎＰｃナノワイヤーと粉末が基本的に同一な化学組成を有することを確認させることである。
また、図７に示したように、α型ＺｎＰｃナノワイヤーの量子(１Ｈ)ＮＭＲスペクトルは、何の構造的変化なしに純粋なＺｎＰｃを含むことが追加に立証された。
質量分析と１Ｈ−ＮＭスペクトル結果は、次のようである。
ＭＳ(ｍ/ｚ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ、５７６.０７９[Ｍ＋]；ｆｏｕｎｄ、５７６.２[Ｍ＋])、
１Ｈ ＮＭＲ[ＺｎＰｃ粉末：δ ９.４４５−９４７３(ｄｄ、Ｊ１＝５.６、Ｊ２＝３、８Ｈ ＡｒＨ)；δ ８.２７４−８.３０２(ｄｄ、Ｊ１＝５.６、Ｊ２＝３、８Ｈ ＡｒＨ)；ＺｎＰｃナノワイヤー：δ ９.４４５−９.４７４(ｄｄ、Ｊ１＝５.７、Ｊ２＝３、８Ｈ ＡｒＨ)；δ ８.２８５−８.３１４(ｄｄ、Ｊ１＝５.７、Ｊ２＝３、８Ｈ ＡｒＨ)]。
【００１１】
実験例２：α型ＺｎＰｃナノワイヤーの水溶性試験
１. α型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液の形態ＴＥＭ及び安全性観察
Ｓｉ基板から集めたα型ＺｎＰｃナノワイヤー１mgを水５ｍｌに添加した後、超音波洗浄機(ｂａｔｈ ｓｏｎｉｃａｔｏｒ；ＵＣ−１０、ＪＥＩＯＴＥＣＨ)で多様な時間(５分、４０分)で超音波処理して、α型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液を製造した。最終的に得られた溶液をＵＶ−ｖｉｓ分光光度計(Ａｇｉｌｅｎｔ ８４５３ ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ)を使用して吸光度(ｏｐｔｉｃａｌ ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ)の測定のために移した。α型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液の濃度は、２１９ｎｍでの吸光度を測定して決定した。測定曲線は、連続的に希釈された溶液の吸光度を２１９ｎｍで測定して作成した。
α型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液の形態観察結果及びＴＥＭ写真を、図８に示した。安全性測定結果は、図９に示した。
図８の上段に示したように、α型ＺｎＰｃナノワイヤーは、超音波処理による短い機械的撹拌によっても水によくとけることを確認した。一方、ＺｎＰｃ粉末には、類似な処理を行っても水溶解度が増加されないことを確認した。
また、図８の中間に示したように、超音波処理時間が長くなるほどα型ＺｎＰｃナノワイヤーの水に対する溶解度はますます高くなって、溶液の色が透明な青色から濃い青色に変わった。これはα型ＺｎＰｃナノワイヤーの水のＺｎＰｃ単位体に対する相互作用が増加される結果を示すことである。
また、図９に示したように、α型ＺｎＰｃナノワイヤー水溶液は、室温でも非常に安定して少なくとも３ヶ月以上凝集なしに維持されることができるが、水で超音波処理されたＺｎＰｃ粉末は、短期間内に沈澱が形成されることを確認した。
２. α型ＺｎＰｃナノワイヤーのＦＴ−ＩＲ及びＸＰＳ測定
α型ＺｎＰｃナノワイヤーの水での溶解性は、水分子のα型ＺｎＰｃナノワイヤーへの優先的吸着を伴わなければならない。ＺｎＰｃ粉末に比べてα型ＺｎＰｃナノワイヤーに対する水の相互作用が優先的であることをＦＴ−ＩＲ分光(ＶＥＲＴＥＸ ７０、Ｂｒｕｋｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ)とＸ−線光電子分光(Ｘ−ｒａｙ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＸＰＳ、浦項加速器に依頼して製作)により確認した。Ｘ−ｒａｙ光電子スペクトル(Ｘ−ｒａｙ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｐｅｃｔｒａ、ＸＰＳ)は、「Ｐｏｈａｎｇ Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ、ＰＯＳＴＥＣＨ'のシンクロトロン(ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ)設備の８Ａ１ ｂｅａｍｌｉｎｅから測定した。光子エネルギーは、６３０ｅＶにした。得られた結果を、各々図１０(ＦＴ−ＩＲ分光)と図１１(ＸＰＳ)に示した。
図１０に示したように、二つのサンプル(ナノワイヤー/粉末)を全て空気(湿度：３０％)中に２時間の間露出させた後、ＺｎＰｃナノワイヤーは、３６００〜３３００ｃｍ−１で現われる水分子に特異的なＯ−Ｈ振動バンドを示したが、ＺｎＰｃ粉末には現われなかった。
また、図１１のＸＰＳデータでは、水分子がα型ＺｎＰｃナノワイヤー上に容易に吸着されることを確認させた(α型ＺｎＰｃナノワイヤーのＸＰＳスペクトルは、水のＯに該当するＯ１ｓピークを５３３ｅＶで示す。)。このようなＯ１ｓピークは、サンプルを真空状態でアニールリングさせすと消える。
３. α型ＺｎＰｃナノワイヤーと水との結合力測定
水のα型ＺｎＰｃナノワイヤーへの優先的吸着は、水素結合とＺｎＰｃ単位体内のＺｎ(ＩＩ)イオンと水の配位結合を通じて行われる。水とＺｎＰｃ内のＮ原子との水素結合は容易に認められるが、ＺｎＰｃ内のＺｎ(ＩＩ)イオンと水との配位結合は確認が必要である。したがって、水をジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)溶液に多様な体積比で添加しながら、水分子の中心Ｚｎ(ＩＩ)イオンとの配位力(ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｐｏｗｅｒ)を測定した。
具体的には、α型ＺｎＰｃナノワイヤー０.５mgをジメチルホルムアミド(ＤＭＦ：ｄｉｍｅｔｈｙｌｆｏｒｍａｍｉｄｅ)に溶解させた後、水に添加して多様な割合の混合溶液を製造した(ＤＭＦ：Ｈ２Ｏ＝２：８、４：６、６：４、８：２、１０：０)。ＵＶ−ｖｉｓ分光光度計(Ａｇｉｌｅｎｔ ８４５３ ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ)で前記混合溶液でのソーレー(ｓｏｒｅｔ)バンドの移動を試験した。
ＤＭＦと水が異なる割合で混合された混合溶媒に溶解されたα型ＺｎＰｃナノワイヤーのＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルは、図１２に示した。
図１２に示したように、純粋なα型ＺｎＰｃナノワイヤー/ＤＭＦ溶液のＵＶ−ｖｉｓスペクトル(Ａｇｉｌｅｎｔ ８４５３ ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ)は、３４３ｎｍと６６９ｎｍで各々特徴的なソーレー(ｓｏｒｅｔ)バンドとＱバンドを示した。水分劃が増加しながら、ソーレー(ｓｏｒｅｔ)バンドが漸進的にそのエネルギー(ｕｐ ｔｏ ３３０ｎｍ)に移動し、溶液色は、緑色から青色に変わった。ソーレー(ｓｏｒｅｔ)バンドの青色偏移は、Ｚｎ(ＩＩ)イオンと前配位された(ｐｒｅ−ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ)ＤＭＦ分子がより強い配位力(ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｐｏｗｅｒ)を有した水分子に置換されたことを意味する。
水のＺｎ(ＩＩ)イオンとの配位結合と水素結合は、理論的には全てＺｎＰｃ粉末とα型ＺｎＰｃナノワイヤーに同等に適用することができるが、ＺｎＰｃナノワイヤーの水に対する溶解性の実質的増加と関連された主要要因は、α型ＺｎＰｃナノワイヤーの場合に水とＺｎＰｃのＮ原子との水素結合と水分子のＺｎ(ＩＩ)イオンとの配位の全てにある可能性が非常に高い。
４. α型ＺｎＰｃナノワイヤーの構造測定
図１３は、α型及びβ型ＺｎＰｃの多形構造(ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ)を示す。水とＺｎ(ＩＩ)イオンとの配位と水素結合が全て可能な部位がＺｎＰｃ粉末(β形)の場合よりＺｎＰｃナノワイヤー(α型)の場合が一層広い。その理由は、β形粉末内の全てのＺｎ(ＩＩ)イオンが隣接するＺｎＰｃの窒素原子の骨格に前配位(ｐｒｅ−ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ)されても(図１３)、Ｚｎ(ＩＩ)とＮの相互作用部位全てに損失があるからである。これがβ型ＺｎＰｃ粉末の高い安全性の主要理由である。一方、全ての水素結合及び水配位部位は、α形ＺｎＰｃナノワイヤーで自由に利用可能である。α型ＺｎＰｃナノワイヤーのうち、より短いα形ＺｎＰｃナノワイヤーが表面積が広いので、一層高い可溶性を示す(図８参照)。
５. 金属無含有α型ＺｎＰｃナノワイヤーのＦＴ−ＩＲ及びＵＶ−ｖｉｓスペクトル測定
一方、図１４の(Ａ)と図１４の(Ｂ)は、金属無含有フタロシアニン(ｍｅｔａｌ−ｆｒｅｅ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ、Ｐｃ)ナノワイヤー溶液のＦＴ−ＩＲスペクトル(ＶＥＲＴＥＸ ７０、Ｂｒｕｋｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ)とＵＶ−ｖｉｓスペクトル(Ａｇｉｌｅｎｔ ８４５３ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ)を示したことで、金属無含有フタロシアニンナノワイヤーも水溶性が著しく増加されることが分かる。これを根拠として、水素結合は、Ｚｎ(ＩＩ)との水配位相互作用と共にα型ＺｎＰｃナノワイヤーの可溶性増加に重要な役目をすることで判断される。
【００１２】
実験例３：ＺｎＰｃナノワイヤーの二重光効果(ｄｕａｌ ｐｈｏｔｏｅｆｆｅｃｔ)の測定
中心金属の電子配列(ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ)によって、金属フタロシアニン(ＭＰｃ)は、近赤外線領域での光照射により熱エネルギーまたは活性酸素種を発生させる。中心金属がｄ０またはｄ１０(Ｚｎ(ＩＩ)のように閉殻)電子配列を有する時、３重励起状態(ｔｒｉｐｌｅｔ ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔａｔｅ)は、活性酸素種(ＰＤ効果)の生成に充分な長さの寿命を有する。一方、オービタルが完全に満たされない中心金属(Ｎｉ(ＩＩ)、Ｃｏ(ＩＩ)などのような開殻)を有するＭＰｃは、低いＰＤ効果を示すが、励起電子エネルギーを振動モードに迅速に転換させてＰＴ効果を発生させる。
ＰＤ効果とＰＴ効果のための光増感剤の電子エネルギー状態は、相互衝突するから(すなわち、光増感剤の寿命が長い３重励起状態は、ＰＤ効果には有利であるが、ＰＴ効果には不利)、二つの光効果を全て示す光増感剤を実現することは容易ではない。このような二重光効果を可能とするために、ＰＤ特性とＰＴ特性を有する二つの成分を含む組成物が提案されて来た。カーボンナノホーン(ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｈｏｒｎ)でカプセル化されたＺｎＰｃ、インドシアニングリーン結合された金ナノロッドなどがその例である。
１. α型ＺｎＰｃナノワイヤーのＰＤ活性測定
α型ＺｎＰｃナノワイヤー自体は、近赤外線の照射によってＰＤ効果とＰＴ効果を示す。α型ＺｎＰｃナノワイヤーのＰＤ活性は、近赤外線(λ＝８０８ｎｍ)レーザー光をα型ＺｎＰｃナノワイヤーに照射する時に生成される活性酸素種を測定することで確認した。α型ＺｎＰｃナノワイヤーを含む近赤外線−活性化されたＫＢ細胞からの活性酸素種の生成は、Ｉｍａｇｅ−ｉＴＴＭ ＬＩＶＥ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｏｘｙｇｅｎ Ｓｐｅｃｉｅｓ Ｋｉｔを使用して測定した。
本実験は、ＲＯＳ透過生存細胞(ＲＯＳ ｐｅｒｍｅａｔｅｄ ｖｉａｂｌｅ ｃｅｌｌ)に対する蛍光(ｆｌｕｏｒｏｇｅｎｉｃ)マーカーとして５−(ａｎｄ−６)−ｃａｒｂｏｘｙ−２'７'−ｄｉｃｈｌｏｒｏｄｉｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ ｄｉａｃｅｔａｔｅ(ｃａｒｂｏｘｙ−Ｈ２ＤＣＦＤＡ)に基礎する。ＲＯＳ存在下で、前記還元されたｃａｒｂｏｘｙ−Ｈ２ＤＣＦＤＡは酸化されて明るい緑色蛍光を発光することで推定される。したがって、ＲＯＳにより酸化ストレスが加えられた細胞は、緑色蛍光で標識されることができる。
α型ＺｎＰｃナノワイヤー(ＺｎＰｃナノワイヤー)の効果を比較するために、水溶性を増進させるために特別に考案されたＺｎＰｃＳ４を商業的に購入して試験に使用した。
活性酸素種(ＲＯＳ：ｒｅａｃｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ)の生成は、Ｈ２ＤＣＦＤＡ(Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ/Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ)を使用して製造者のプロトコルによってモニタリングした。あらかじめ接種された口腔表皮癌腫細胞(ＫＢ ｃｅｌｌ)をＺｎＰｃナノワイヤー溶液(１２０mg/Ｌ)と一緒に５％ＣＯ２及び３７℃条件下で１８時間の間培養した。その後、細胞をＰＢＳで完全に洗浄し、８０８ｎｍレーザーを照射した。Ｈ２ＤＣＦＤＡ(１０μＭ)を細胞に添加し、３７℃で３０分間培養した。Ｈ２ＤＣＦＤＡは、生きている細胞を透過して細胞内エストラーゼによりジアセチル化されたＲＯＳの蛍光(ｆｌｕｏｒｏｇｅｎｉｃ)マーカーである。ＲＯＳ存在下で、前記還元されたフルオレセイン(ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ)化合物は酸化され、明るい緑色蛍光を発光する。フルオレセイン強度は、蛍光分光光度計(ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、Ｃａｒｙ Ｅｃｌｉｐｓｅ、Ｖａｒｉａｎ)を使用して５２９ｎｍで測定した。
その結果は、図１５及び図１６に示した。
図１５及図１６に示したように、未処理細胞、α型ＺｎＰｃナノワイヤー処理された細胞、ＺｎＰｃＳ４処理された細胞及び近赤外線処理された細胞は、ＲＯＳ生産量が些細であった。しかし、α型ＺｎＰｃナノワイヤーと近赤外線が一緒に処理された細胞は、強い緑色蛍光強強度を示した。このような結果は、近赤外線によって励起されたα型ＺｎＰｃナノワイヤーがＲＯＳ生産の主要要因であることを明確に示すことである。
２. α型ＺｎＰｃナノワイヤのＰＴ特性測定
一番吸光度が高い波長である６６０ｎｍと大部分の生物学的システムが透過性になる波長である８０８ｎｍの相異なっている二つの波長(λ)で、３Ｗ/ｃｍ２で光照射(ｌｉｇｈｔ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ)時のα型ＺｎＰｃナノワイヤー水溶液(６０、８０、１２０mg/Ｌ)の温度変化をモニタリングすることでＰＴ特性を試験した。
多様な濃度(６０、８０、１２０mg/Ｌ)のα型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液と亜鉛フタロシアインテトラスルホネート(ＺｎＰｃＳ４)溶液に、６６０/８０８ｎｍレーザーを３Ｗ/ｃｍ２で照射した(ｄｉｏｄｅ ｌａｓｅｒ、ＪＥＮＯＰＴＩＫ ｕｎｉｑｕｅ−ｍｏｄｅ ＧｍｂＨ、Ｇｅｒｍａｎｙ)。各々の溶液の温度は、ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ(Ｈａｎｙｏｕｎｇ、Ｋｏｒｅａ)を利用して２０秒ごとに総３分間測定した。各溶液当たり３回ずつ測定した。
α型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液及びＺｎＰｃＳ４溶液のＵＶ−ｖｉｓスペクトルは、図１７に示した。また、近赤外線(６６０ｎｍ及び８０８ｎｍ)照射後のα型ＺｎＰｃナノワイヤー水溶液、ＺｎＰｃＳ４水溶液及び水の温度変化は、各々図１８〜図２２に示した。
図１７に示したように、α型ＺｎＰｃナノワイヤーからの以前に報告されたことのないＰＴ特性の発現は、ＺｎＰｃのπ−πスタッキング(π−π ｓｔａｃｋｉｎｇ)を通じた自己組み立て時のＺｎＰｃの電子エネルギー状態の変化に寄与することで判断される。略述すれば、ＺｎＰｃ単量体は  その長く持続する三重項状態(ｌｏｎｇ−ｌｉｖｅｄ ｔｒｉｐｌｅｔ ｓｔａｔｅｓ)に起因するＰＤ活性を有する。しかし、π−π相互作用を通じたＺｎＰｃ分子のスタッキングは、三重項励起エネルギー(ｔｒｉｐｌｅｔ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ)を伝達し、熱エネルギー放出を引き起こす非放射性緩和(ｎｏｎ−ｒａｄｉａｔｉｖｅ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ)の可能性を増加させると共に三重項状態の寿命を減少させる結果をもたらす。α型ＺｎＰｃナノワイヤーで拡張されたＱバンドは、Ｐｃ環間のπ−π相互作用に起因する。
また、図１８〜図２２に示したように、波長６６０ｎｍであるレーザーの照射時、α型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液の温度は、室温から約４０℃まで上昇した。温度上昇程度はＺｎＰｃＳ４溶液と類似であり、濃度に比例した(図１８及び図１９)。波長８０８ｎｍであるレーザーを照射する場合、α型ＺｎＰｃナノワイヤ溶液(１２０mg/Ｌ)のみが４６℃まで温度上昇を示した。一方、ＺｎＰｃＳ４溶液は、温度変化がほとんどなかった(図２１及び図２２)。
【００１３】
実験例４：α型ＺｎＰｃナノワイヤーを利用した癌の相乗的光治療
１. α型ＺｎＰｃナノワイヤーの癌治療における光療法の実験
細胞吸収(ｃｅｌｌｕｌａｒ ｕｐｔａｋｅ)及び癌治療における相乗された光療法に対してα型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液を試した。α型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液をヒト口腔表皮癌腫細胞(ｅｐｉｄｅｒｍｏｉｄ ｍｏｕｔｈ ｃａｒｃｉｎｏｍａ、ＫＢ ｃｅｌｌ)で処理して細胞吸収を試験した。分光及び映像化モードで、細胞でのＺｎＰｃナノワイヤーを追跡するために共焦点ラマン分光器(ｃｏｎｆｏｃａｌ Ｒａｍａｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ)を使用した。
ＺｎＰｃピロールストレッチモードに該当する１３３６、１５０６ｃｍ−１で特徴的なラマンバンドを示すので、α型ＺｎＰｃナノワイヤーの細胞内内在化(ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ ｉｎｔｅｒｎａｌｉｚａｔｉｏｎ)可否は、共焦点ラマン分光器により直接確認することができる。ヒト口腔表皮癌腫細胞(ＫＢ ｃｅｌｌ、韓国細胞株銀行)を１０％(ｖ/ｖ)ウシ胎仔血清(ＦＢＳ)と１％(ｖ/ｖ)ペニシリン/ストレプトマイシンが補充されたＲＰＭＩ １６４０培地(Ｈｙｃｌｏｎｅ)で、３７℃及び５％ＣＯ２の加湿環境で培養した。前記ＫＢ細胞を培地１ｍｌの各ウェルごとに１×１０５ｃｅｌｌｓの密度で２４−ウェルプレートのガラスカバー上に１８時間の間接種した。新しい培地に入れ替った後、５０mg/Ｌ ＺｎＰｃナノワイヤー(実施例１で製造)とともに５％ＣＯ２雰囲気及び３７℃で１２時間の間培養した。培養後、細胞をリン酸塩緩衝液(ＰＢＳ)で完全に洗浄し、細胞接種されたカバースリップをガラススライド上において測定した。ラマン分光器(ｌａｓｅｒ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ５３２ｎｍ、３ｍＷ ｐｏｗｅｒ、１００× ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ、０.３ｓ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ、ｃｏｎｆｏｃａｌ ｍｏｄｅ、Ａｌｐｈａ ３００Ｒ、Ｗｉｔｅｃ)を使用して測定した。測定結果、ピロールストレッチングバンドが測定された。ラマンマッピングイメージは、２μｍ間隔で収集した。
得られた結果は、図２３〜図２５に示した。
図２３〜図２５に示したように、成長されたα型ＺｎＰｃナノワイヤとその水溶液の特徴的なラマンスペクトルを示し、両側ラマンスペクトルは全て１３３６ｃｍ−１及び１５０６ｃｍ−１に区分されるピロールストレッチングバンドを示した(図２３)。ＫＢ細胞をＺｎＰｃナノワイヤー溶液(５０mg/Ｌ)で１２時間の間培養した後、前記細胞は、二つのピロールストレッチングバンドを全て示したが、未処理細胞は、全然二つのバンドを全て示さなかった(図２４)。両ピロールステレチングモードに該当するバンド(ａ及びｂ、図２５)にマッピングされた共焦点スペクトルイメージを通じてα型ＺｎＰｃナノワイヤーが細胞表面に吸着することではなくて細胞内部で完全に吸収されることを確認することができる(図２５)。
２. α型ＺｎＰｃナノワイヤーの光治療効果の測定
ＫＢ細胞をα型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液とともに培養してｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ ＭＴＳ ａｓｓａｙを利用して細胞生存率を測定することで、癌細胞破壊に対するα型ＺｎＰｃナノワイヤーの相乗的光治療効果を試験した。 
あらかじめ培養されたヒトＫＢ細胞(０.５×１０５ｃｅｌｌｓ/ｍｌ)をα型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液(１２０mg/Ｌ)と一緒に５％ＣＯ２及び３７℃で１８時間の間培養した。培養後、細胞をＰＢＳで洗浄し、８０８ｎｍレーザーを３Ｗ/ｃｍ２で５分間照射した。トリパン青(ｔｒｙｐａｎ ｂｌｕｅ)を使用して死滅細胞を染色した。細胞生存率は、ＣｅｌｌＴｉｔｅｒ Ａ９６(Ｐｒｏｍｅｇａ)分析により測定した。各細胞サンプルをテトラゾリウム化合物(３−(４,５−ｄｉｍｅｔｈｙｌｔｈｉａｚｏｌ−２−ｙｌ)−５−(３−ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌ)−２−(４−ｓｕｌｆｏｐｈｅｎｙｌ)−２Ｈ−ｔｅｔｒａｚｏｌｉｕｍ、ｉｎｎｅｒ ｓａｌｔ；ＭＴＳ)と電子カップリング試薬(ｐｈｅｎａｚｉｎｅ ｍｅｔｈｏｓｕｌｆａｔｅ；ＰＭＳ)で処理し、５％ＣＯ２及び３７℃で２時間の間培養した。４９０ｎｍでの吸光度を測定して代謝活性し、生存する細胞によりＭＴＳから生還院された(ｂｉｏｒｅｄｕｃｅｄ)ホルマザン(ｆｏｒｍａｚａｎ)の濃度を測定した。
得られた結果を図２６及び図２７に示した。
図２６及び図２７に示したように、未処理細胞及びα型ＺｎＰｃナノワイヤーのみ処理された細胞は、高い生存率を示したが(図２６の上段)、α型ＺｎＰｃナノワイヤー処理後に近赤外線(λ＝８０８ｎｍ)処理された細胞は、トリパン青(ｔｒｙｐａｎ ｂｌｕｅ)に染色された。これは細胞破壊を意味する(図２６の左側下段)。処理２４時間後、前記細胞破壊は一層明確になった(図２６の右側下段)。α型ＺｎＰｃナノワイヤーと近赤外線処理された細胞は、初期に細胞表面周りに少しの泡を形成させる(図２６の左側下段)。このような現象は、前記細胞が酸化的に損傷されたことを意味することであり、細胞をＨ２Ｏ２で処理した場合と類似の現象である。統計資料は、ＺｎＰｃナノワイヤーと近赤外線処理した細胞の生存率が未処理細胞と比較して５０％以上減少することを示し、これは、ＺｎＰｃＳ４と近赤外線処理した細胞を含む対照群より低い水準である(図２７)。
３. 腫瘍マウスモデルを利用した光治療効率の測定
前記試験結果に基礎して、腫瘍マウスモデル(ｔｕｍｏｒ−ｂｅａｒｉｎｇ ｍｏｕｓｅ ｍｏｄｅｌ)を利用してα型ＺｎＰｃナノワイヤの光治療効率をｉｎ ｖｉｖｏで試験した。
具体的には、ＫＢ細胞(１×１０７ｃｅｌｌｓ)を雄ＢＡＬＢ/ｃマウス(ｎ ＝４、５〜６週齢)の背に接種した。腫瘍体積が約７０ｍｍ３に到逹した時、α型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液(１００μｌ、１２０mg/Ｌ)をマウスの腫瘍内に注入し、直ちにエーテル痲酔下で、８０８ｎｍレーザー(３Ｗ/ｃｍ２、３分)を照射した。腫瘍サイズは、３日ごとに測定した。生体内(ｉｎ ｖｉｖｏ)実験の全て過程は、浦項工科大学校の動物実験倫理ガイドラインにしたがって実行した。
前記実験構成を図２８に示した。腫瘍サイズが約７０ｍｍ３に達する場合(図２８の上段)、腫瘍内注入を通じてα型ＺｎＰｃナノワイヤー溶液を腫瘍部位に導入させた後、直ちに同一な近赤外線レーザー(８０８ｎｍ)を出力密度３Ｗ/ｃｍ２で３分間照射した(図２８の中間)。 
お互いに異なる処理群で測定された腫瘍成長率は、図２９に示した。
図２９に示したように、α型ＺｎＰｃナノワイヤーと近赤外線が全て処理されたマウスでは、固形腫瘍が完全に除去されたが(図２８の下段及び図２９の三角形)、他の対照群では、全て腫瘍が持続的に成長することで示された。４回の他の試験から(ｆｏｕｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂａｔｃｈｅｓ)類似の結果が繰り返し再現されることを観察することで、α型ＺｎＰｃナノワイヤーの光治療効果の信頼性を確認した。
また、組職学的分析を通じて腫瘍組職に対する損傷効果を追加で確認した。全ての処置後、１２時間後にマウスを安楽死させて、各群の腫瘍組職を摘出し、４％(ｗ/ｖ)パラホルムアルデハイド溶液で一晩固定した。その後、腫瘍組職を加工した後パラフィンに陷沒させた。パラフィンセクションをガラススライド上に載せてＨ ＆ Ｅ(ｈｅｍａｔｏｘｙｌｉｎ ａｎｄ ｅｏｓｉｎ)染色して組職学的に分析し、ＴＵＮＥＬアッセイ(ｔｅｒｍｉｎａｌ ｄｅｏｘｙｎｕｃｌｅｏｔｉｄｙｌ ｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ ｂｉｏｔｉｎ−ｄＵＴＰ ｎｉｃｋ−ｅｎｄ ｌａｂｅｌｉｎｇ、ｃａｌｂｉｏｃｈｅｍ)を実行して自滅または壊死細胞を探知した。
得られた結果を図３０に示した。
また、図３０に示したように、Ｈ ＆ Ｅ(ｈｅｍａｔｏｘｙｌｉｎ ａｎｄ ｅｏｓｉｎ)染色結果からα型ＺｎＰｃナノワイヤーと近赤外線が一緒に処理された腫瘍組職での細胞収縮(ｃｅｌｌ ｓｈｒｉｎｋａｇｅｓ)、核消失、相当な核融解などのような死滅細胞特性を確認することができた(図３０のＡ)。また、壊死性(ｎｅｃｒｏｔｉｃ)及び自滅(ａｐｏｐｔｏｔｉｃ)細胞を確認するＴＵＮＥＬ ａｓｓａｙ結果、α型ＺｎＰｃナノワイヤーと近赤外線が一緒に処理された細胞の大部分で茶色が観察された。これは、広範囲な細胞死滅を意味することである(図３０)。一方、他の対照群では生存腫瘍細胞が残っていた。
【００１４】
実施例２：α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体の製造
ＺｎＰｃ粉末及びフェノチアジンを前駆体で使用して蒸気−凝縮−再結晶法(ＶＣＲ：ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ−ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ−ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ)と呼ばれる固体−蒸気移送(ｓｏｌｉｄ−ｖａｐｏｒ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ)反応を通じてα型ＺｎＰｃナノワイヤー/フェノチアジン複合体を製造した。
具体的には、ＺｎＰｃ粉末(０.０５ｇ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ)及びフェノチアジン(０.０３ｇ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ)を電気加熱炉システムにある石英管(ｑｕａｒｔｚ ｔｕｂｅ)の中心に位置するセラミックボート(ｃｅｒａｍｉｃ ｂｏａｔ)にローディングさせた。反応の前に、Ａｒガスを流速８００ｓｃｃｍで５分間適用して石英管を洗浄して詰まんでいる周りの空気を除去した。持続的に、Ａｒガスを流しながら５５０℃まで加熱して蒸溜させた。Ｓｉ(１００)基板(ウェハ)(ＷＲＳ ｍａｔｅｒｉａｌｓ)を前記加熱炉の端部(下流)に位置させた。
反応の間、加熱炉中心のチューブに位置するＺｎＰｃ粉末及びフェノチアジンを５５０℃で蒸溜させて、Ａｒガスを利用してＺｎＰｃ蒸気及びフェノチアジンを前記Ｓｉウェハが位置する下流側へ移動させた。基板の温度が自然的に１８０℃より低いから、ＺｎＰｃ蒸気は、Ｓｉウェハ上で凝縮され、これから１次元ＺｎＰｃナノワイヤー/フェノチアジン複合体が成長される。ＺｎＰｃナノワイヤー/フェノチアジン複合体を成長させるために４０分間反応を持続させた後、Ａｒガスを流しながら得られたサンプルを室温で冷凍させた。
図３１にフェノチアジンの分子構造(Ａ)；シリコン基板上に蒸気−凝縮−再結晶法(ＶＣＲ)で製造されたフェノチアジンナノワイヤー写真、ナノワイヤー構造体の光学顕微鏡イメージ及び蛍光顕微鏡イメージ(Ｂ)；蒸気−凝縮−再結晶合成方法の概要及びシリコーン基板上に合成された亜鉛フタロシアニン/フェノチアジン複合体写真(Ｃ)を示した。
図３１に示したように、図３１の(Ｃ)では、合成されたα型亜鉛フタロシアノンナノワイヤー/フェノチアジン複合体が青色を示し、図３１の(Ｂ)では、フェノチアジンナノワイヤーが白色を示して、お互いに異なる色を示すことを確認した。
【００１５】
実験例５：α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体の構造変化の分析
基板上で位置によって色が相異に現われる複合体の構造変化可否の確認のためにＳＥＭ(ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ)を利用した。ＳＥＭの結果は、図３２に示した。
図３２に示したように、亜鉛フタロシアニン/フェノチアジン複合体は、ナノワイヤーの形態を有することを確認した。また、Ｃ位置でのみナノワイヤーと二次元形態の構造体が同時に生成されたことを確認した。
【００１６】
実験例６：α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体の蛍光確認
前記実施例２で製造されたα型亜鉛フタロシアノンナノワイヤー/フェノチアジン複合体でナノワイヤーを有する部分のみを蒸溜水に入れて超音波処理して溶液を製造した。また、フェノチアジンで確認された蛍光を複合体でも確認することができるかに対して、フェノチアジンナノワイヤー、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤ、及びα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体溶液に紫外線を照射して実験した。３６５ｎｍ波長の光を照った時に現われる各溶液の蛍光写真(Ａ)と、３４０ｎｍ波長でのフェノチアジンナノワイヤー、α型亜鉛フタロシアノンナノワイヤー、及びα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体溶液の蛍光スペクトル(Ｂ)を図３３に示した。
図３３の(Ａ)に示したように、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体溶液では蛍光が現われたが、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーでは蛍光が観察されないことを確認した。
また、図３３の(Ｂ)に示したように、３４０ｎｍの波長を三つの溶液に照射した時に現われる蛍光スペクトルを通じてフェノチアジンとα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体の場合のみ４５０ｎｍで蛍光ピークを確認した。
上述のように、ＶＣＲ過程によりＺｎＰｃ粉末から成長した１次元ＺｎＰｃナノワイヤーは、α型結晶構造を有して増進された水溶解度を示す。α型ＺｎＰｃナノワイヤーの増進された水溶解度は、水素結合(水のＨとＮとの結合)と水とＺｎ(ＩＩ)との配位結合を通じてβ型ＺｎＰｃ粉末より増進された水とＺｎＰｃの間の相互作用機会を提供するα型ＺｎＰｃナノワイヤーの結晶構造に寄与する。既存のＺｎＰｃ光増感剤は、ＰＤ物性のみ有するが、ＫＢ癌細胞に対するｉｎ ｖｉｔｒｏ及びｉｎ ｖｉｖｏ光治療実験結果、癌細胞の成功的な除去を示したＺｎＰｃナノワイヤは、ＰＤ物性以外にもＰＴ物性も一緒に示した。
これによって、ＺｎＰｃ光増感剤粉末がナノワイヤーに構造化されることで水溶解度が低いという本質的な問題を解決することができ、ＰＤ及びＰＴの二重効果のための物性を増進させることができることを立証した。
また、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体を製造することで、蛍光を有しなくてイメージングシステムへの導入が難しい短所を克服し、α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体を光力学治療剤で利用することで、一つの物質で診断と治療を同時に実行することができる。
以下、本発明の組成物のための製剤例を提示する。
【００１７】
製剤例１：散剤の製造
α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤーまたはα型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー/フェノチアジン複合体：２００mg
乳糖：１００mg
前記成分を混合して気密布に充填して散剤を製造した。
【００１８】
製剤例２：錠剤の製造
α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー：２００mg
コーンスターチ：１００mg
乳糖：１００mg
ステアリン酸マグネシウム：２mg
前記成分を混合した後、通常の錠剤の製造方法によって打錠して錠製を製造した。
【００１９】
製剤例３：カプセル剤の製造
α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー：２００mg
コーンスターチ：１００mg
乳糖：１００mg
ステアリン酸マグネシウム：２mg
前記成分を混合した後、通常のカプセル剤の製造方法によってゼラチンカプセルに充填してカプセル剤を製造した。
【００２０】
製剤例４：注射剤の製造
α型亜鉛フタロシアニンナノワイヤー：２００mg
マンニトル：１００mg
Ｎａ２ＨＰＯ４・１２Ｈ２Ｏ：２mg
注射用滅菌蒸溜水：適量
通常の注射剤の製造方法によって１アンプル当たり(２ｍｌ)前記成分を混合して注射剤を製造した。
【図１（Ａ）】
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【図１（Ｂ）】
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【図１（Ｃ）】
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【図１（Ｄ）】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４（Ａ）】
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【図１４（Ｂ）】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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