(57)【要約】  外的刺激に曝露されると特性が変化し得る有機−無機ハイブリッド材料を形成するための方法において、プレポリマーを用意すること；および該プレポリマーに官能性有機金属材料を結合させることを含む方法であって、該官能性有機金属材料は、有機−無機ハイブリッド材料が有機−無機ハイブリッド材料の特性の変化を示すように外的刺激に応答する官能性部分を含む方法。該方法は、有機−無機ハイブリッド材料からヒドロゲル粒子を形成することをさらに含み得る。
2014533771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外的刺激に曝露されると特性が変化し得る有機−無機ハイブリッド材料を形成するための方法において、
プレポリマーを用意すること；および
該プレポリマーに官能性有機金属材料を結合させることを含む方法であって、該ハイブリッド材料は、官能性部分を含み、外的刺激に応答する方法。
【請求項２】
該プレポリマーは、メタロキサンである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該プレポリマーは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ、Ｃｅ、Ｖ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、希土類金属、またはそれらの２種以上の組合せから選択される金属を含む請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
該プレポリマーは、該金属を約２５重量パーセント以上の量で含む請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
該プレポリマーは、シロキサンを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
該シロキサンは、ポリアルコキシシロキサンを含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
該シロキサンは、オルトケイ酸テトラメチル（ＴＭＯＳ）、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、オルトケイ酸テトラプロピル（ＴＰＯＳ）、テトラメトキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＳ）、フェニルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、より高次のテトラアルコキシシラン、アルコキシシランから誘導されたシロキサンオリゴマー、および前重合アルコキシシラン、またはそれらの２種以上の組合せから誘導される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
該官能性有機金属材料は、（ａ）金属に結合した脱離基を含む金属成分と、（ｂ）該金属原子に結合した有機官能性部分とを含む請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
該有機金属材料は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ、Ｃｅ、Ｖ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、希土類金属、またはそれらの２種以上の組合せから選択される金属を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
該脱離基は、アルコキシ基、ハロゲン、またはそれらの組合せを含む請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
該有機官能性部分は、グリコール、アルキレングリコール、アクリル、アミド、第四級アンモニウム化合物、ホスフェート、ホスホネート、スルホネート、アミノ、メルカプト、アルキル、アルキン、アルケン、アゾ、共役アルケン、環式化合物、アルコール、またはそれらの２種以上の組合せを含む請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
該有機官能性部分は、ポリアルキレングリコールアルキルエーテル、アミン末端ポリアルキレングリコールアルキルエーテル、アルキルアクリルアミド、アルキルメタクリルアミド、塩化ベンズアルコニウム、置換塩化ベンズアルコニウム、ジ（Ｃ６〜Ｃ１４）アルキル二短鎖（Ｃ１〜４アルキルおよび／またはヒドロキシアルキル）第四級アンモニウム塩、塩化ベンゼトニウム、塩化メチルベンゼトニウム、塩化セチルピリジニウム、それらのポリマー、またはそれらの２種以上の組合せから誘導される請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
有機官能性部分は、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ポリエチレングリコールモノブチルエーテル、ポリエチレングリコールモノオクチルエーテル、ポリエチレングリコールモノデシルエーテル、ポリエチレングリコールモノヘキサデシルエーテル、ポリエチレングリコールモノオクタデシルエーテル、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノイソプロピルエーテル、ポリプロピレングリコールモノブチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノオクチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノデシルエーテル、ポリプロピレングリコールモノヘキサデシルエーテル、ポリプロピレングリコールモノオクタデシルエーテル、モノフェニルエトキシレート、またはそれらの２種以上の組合せから選択されるポリアルキレングリコールアルキルエーテルから誘導される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
該プレポリマーを用意することは、
水と、第１の触媒と、酸素化材料とを含む反応系に金属源を添加し、該混合物を反応させることによって該プレポリマーを形成すること
を含む請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
該第１の触媒は、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、フッ素酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、シュウ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、またはそれらの２種以上の組合せから選択され、
該酸素化材料は、１から８個の炭素原子を含む第一級アルコール、第二級アルコールまたは第三級アルコール；ヒンダードアルコール；環式アルコール；メチルターシャリーブチルエーテル、置換アルコール；ジオール；テトラヒドロフラン；ピロリドン；置換ピロリドン；ジメチルスルホキシド；フルフラール；またはそれらの２種以上の組合せから選択される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
該官能性有機金属材料を該プレポリマーに結合させることは、該官能性有機金属材料および水を、該プレポリマーを含む溶液に添加することを含む請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
該官能性有機金属材料は、該有機金属官能性材料が自己縮合しない速度で、該プレポリマーを含む溶液に添加される請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
該グラフトは、約１５℃から約５０℃の温度で実施される請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
該官能性有機金属材料の該プレポリマーへの添加を連続的添加または間欠的添加によって実施することができる請求項１６から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
該官能性有機金属材料の一部を５から４０分間隔で添加することを含む請求項１６から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
水および塩基触媒を含む溶液中で該有機−無機ハイブリッド材料を反応させることによって有機−無機ハイブリッド粒子を形成することをさらに含む請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
該有機−無機ハイブリッド材料、水および該塩基触媒を含む該溶液の水、またはその両方が、非イオン性またはイオン性界面活性剤を含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
該界面活性剤は、ポリグリコール、アルキレンオキシド、環式炭化水素、炭素数が５から１２の直鎖状もしくは分枝状脂肪族炭化水素、およびそれらのアルキル誘導体、またはそれらの２種以上の組合せ、またはそれらの組合せを含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
有機−無機ハイブリッド材料、水および該塩基触媒を含む該溶液の水、またはその両方に高極性材料を添加することを含む請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
該高極性材料は、脂環式化合物、３〜１２個の炭素原子を有する直鎖状および／または分枝状脂肪族、芳香族、アルキル化芳香族、環式アルケン、環式アルカン、またはそれらの２種以上の組合せから選択される請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
該塩基触媒は、非アルカリ金属塩基材料、有機塩基材料、非金属塩基材料、またはそれらの２種以上の組合せを含む請求項２１から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
該非アルカリ金属塩基は、水酸化アンモニウム、炭酸アンモニウムの水溶液、重炭酸アンモニウムの水溶液、第四級アルキルアンモニウム水酸化物、ヒドロキシルアミンおよび有機ヒドロキシルアミン、またはそれらの２種以上の組合せを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
該有機−無機ハイブリッド材料を、粒子形成の前に、該材料から揮発性成分を除去する温度および圧力条件に曝すことをさらに含む請求項２１から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
外的刺激に応答して特性変化を示す有機−無機ハイブリッド材料を形成するための方法であって、
（ａ）水と、酸素化材料と、第１の触媒とを含む溶液に金属源を添加し、該溶液中で成分を反応させることによって、ポリマー鎖に反応性部位を含む金属オキソポリマーを形成すること；および
（ｂ）該ポリマー鎖の該反応性部位を介して、官能性有機金属材料と該ポリマーを反応させることによって官能性部分を該ポリマーにグラフトすること
を含む方法。
【請求項３０】
該金属源は、金属アルコキシド、加水分解性有機金属化合物、オキソ金属オリゴマー、またはそれらの２種以上の混合物を含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
該金属源および有機金属材料は、個々に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ、Ｃｅ、Ｖ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、希土類金属、またはそれらの２種以上の組合せから選択される金属を含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
該金属源は、金属アルコキシドを含み、第１の相における金属アルコキシド源に対する水のモル比は、約０．１から約４．０である請求項２８から３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
該金属源は、オルトケイ酸テトラメチル（ＴＭＯＳ）、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、オルトケイ酸テトラプロピル（ＴＰＯＳ）、テトラメトキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＳ）、フェニルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、より高次のテトラアルコキシシラン、アルコキシシランから誘導されたシロキサンオリゴマー、またはそれらの２種以上の組合せから誘導されたシロキサンを含む請求項２８から３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
（ａ）の溶液は、直鎖状もしくは分枝状の脂肪族炭化水素、環式炭化水素、芳香族炭化水素、置換芳香族炭化水素、またはそれらの２種以上の組合せから選択される非極性材料をさらに含む請求項２８から３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
該非極性材料は、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン、５から１２個の炭素原子を有する直鎖状もしくは分枝状の脂肪族炭化水素、およびそれらのアルキル誘導体、またはそれらの２種以上の組合せを含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
該官能性部分は、（ａ）金属に結合した易動性脱離基を含む金属原子を含む金属成分と、（ｂ）該金属成分の金属に結合した有機官能性部分とを含む有機金属材料を含む請求項２９から３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
該易動性脱離基は、アルコキシ基、ハロゲン、またはそれらの２種以上の組合せを含む請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
該有機官能性部分は、グリコール、アルキレングリコール、アクリル、アミド、第四級アンモニウム化合物、ホスフェート、ホスホネート、スルホネート、アミノ、メルカプト、アルキル、アルキン、アルケン、アゾ、共役アルケン、環式化合物、アルコール、またはそれらの２種以上の組合せを含む請求項３６または３７に記載の方法。
【請求項３９】
該有機官能性部分は、ポリアルキレングリコールアルキルエーテル、アミン末端ポリアルキレングリコールアルキルエーテル、アルキルアクリルアミド、アルキルメタクリルアミド、塩化ベンズアルコニウムおよび／または置換塩化ベンズアルコニウム、ジ（Ｃ６〜Ｃ１４）アルキル二短鎖（Ｃ１〜４アルキルおよび／またはヒドロキシアルキル）第四級アンモニウム塩、塩化Ｎ−（３−クロロアリル）ヘキサミニウム、塩化ベンゼトニウム、塩化メチルベンゼトニウムおよび塩化セチルピリジニウム、またはそれらの２種以上の組合せから誘導される請求項３６から３８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
有機官能性部分は、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ポリエチレングリコールモノブチルエーテル、ポリエチレングリコールモノオクチルエーテル、ポリエチレングリコールモノデシルエーテル、ポリエチレングリコールモノヘキサデシルエーテル、ポリエチレングリコールモノオクタデシルエーテル、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノイソプロピルエーテル、ポリプロピレングリコールモノブチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノオクチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノデシルエーテル、ポリプロピレングリコールモノヘキサデシルエーテル、ポリプロピレングリコールモノオクタデシルエーテル、またはそれらの２種以上の組合せから選択されるポリアルキレングリコールアルキルエーテルから誘導される請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
（ｃ）水および塩基触媒を含む溶液中で該有機−無機ハイブリッド材料を反応させてヒドロゲル粒子を形成することを含む請求項２９から４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
該界面活性剤は、ポリグリコール、アルキレンオキシド、環式炭化水素、炭素数が５から１２の直鎖状もしくは分枝状脂肪族炭化水素、およびそれらのアルキル誘導体、またはそれらの２種以上の組合せ、またはそれらの組合せを含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
有機−無機ハイブリッド材料、水および該塩基触媒を含む該溶液の水、またはその両方に高極性材料を添加することを含む請求項４１または４２に記載の方法。
【請求項４４】
該高極性材料は、脂環式化合物、３〜１２個の炭素原子を有する直鎖状および／または分枝状脂肪族、芳香族、アルキル化芳香族、環式アルケン、環式アルカン、またはそれらの２種以上の組合せから選択される請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
該塩基触媒は、水酸化アンモニウム、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、第四級アルキルアンモニウム水酸化物、ヒドロキシルアミン、尿素、ギ酸アンモニウム、有機ヒドロキシルアミン、またはそれらの２種以上の組合せを含む請求項４１から４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
（ｃ）の溶液は、２から約１２のｐＨを有する請求項４１から４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
（ｃ）の溶液は、少なくとも３のｐＨおよび少なくとも２℃の温度を有する請求項４１から４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４８】
（ｃ）の溶液は、少なくとも７のｐＨを有する請求項４１から４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４９】
（ｃ）の溶液は、少なくとも７のｐＨおよび少なくとも５℃の温度を有する請求項４１から４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５０】
該有機−無機ハイブリッド材料を、粒子形成の前に、該材料から揮発性成分を除去するための温度条件に曝すことをさらに含む請求項２９から４９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５１】
該揮発性成分の約２％から約１００％が該材料から除去される請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
該ヒドロゲル粒子は、約１ミクロンから約１２０ミクロンの単峰性粒径分布を有する請求項２９から５１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５３】
該ヒドロゲル粒子は、約５ｍ2／グラムから約１０００ｍ2／グラムの表面積を有する請求項２９から５３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５４】
該ヒドロゲル粒子は、約２０ｍ2／グラムから約７００ｍ2／グラムの表面積を有する請求項２９から５３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５５】
該ヒドロゲル粒子は、約１００ｍ2／グラムから約５００ｍ2／グラムの表面積を有する請求項２９から５３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５６】
該官能性有機金属材料は、該有機−無機ハイブリッド材料が、外的刺激に曝露されると該有機−無機ハイブリッド材料の特性の変化を示すように外的刺激に応答する官能基を含む請求項２９から５５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５７】
該特性変化は、膨潤、光吸収、光反射、屈折率、導電性、またはそれらの２種以上の組合せである請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
該特性変化は、水性媒体、非極性媒体または極性媒体への曝露に起因する請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
該特性変化は、該媒体の濃度、ｐＨ、温度、特定のイオンの存在、またはそれらの２種以上の変化に応答して起こる請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
該有機−無機ハイブリッド材料は、その中に配置された架橋基をさらに含む請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
該架橋基は、アクリル、ウレタン、イソシアネート、ビニル、エポキシ、オキシラン、またはそれらの２種以上の組合せから選択される請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
該粒子は、約５重量パーセント以上の有機材料を含む請求項２９から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６３】
該粒子は、約１５重量パーセント以上の有機材料を含む請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
請求項１から２８のいずれか一項に記載の方法によって形成された粒子。
【請求項６５】
約２０オングストロームから約２０００オングストロームの平均孔径を有する請求項６４に記載の粒子。
【請求項６６】
約０．２５ミクロン以上のマクロ細孔を含む請求項６４または６５に記載の粒子。
【請求項６７】
請求項２９から６３のいずれか一項に記載の方法によって形成された粒子。
【請求項６８】
約２０オングストロームから約２０００オングストロームの平均孔径を有する請求項６７に記載の粒子。
【請求項６９】
約０．２５ミクロン以上のマクロ細孔を含む請求項６７または６８に記載の粒子。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１１年１１月２３日に出願された「有機−無機ハイブリッド材料を製造するための方法」という名称の米国仮特許出願第６１／５６３，２５７号の有益性を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、官能化有機−無機ハイブリッド材料に関する。特に、本発明は、外的刺激に応答して有機−無機ハイブリッド材料の特性の変化を示すことができる刺激応答性であり得る官能化材料を提供する。本発明は、また、当該材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
材料が曝露される媒体中の条件の変化に応答するが、当該変化する条件に曝されても崩壊しない材料は、合成するのが困難である。これらの材料は、環境における変化に対する応答を調節することができ、特定の液体に浸漬すると膨潤などの観察可能または測定可能な特性を示すことができる適応性架橋基を使用できる様々なポリマー材料を含む。例えば、ＤＮＡ（特殊ブロックコポリマー）は、ヒドロゲルの機械特性および流動特性を調節することができるヒドロゲル（親水性ポリマー）における可逆的架橋基として使用されると同時に、多種多様な生体分子を選択的に結合させることができる。Ｌｉｕ，Ｊｕｅｗｅｎ、「刺激応答性材料およびバイオセンサとしてのオリゴヌクレオチド官能化ヒドロゲル（Ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ  ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ  ａｓ  ｓｔｉｍｕｌｉ  ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ）」、Ｓｏｆｔ  Ｍａｔｔｅｒ、２０１１年、７、６７５７〜６７６７頁。当該特性は、制御薬剤送達系、タンパク質分離および生体センサにおいて有用である。
【０００４】
セラミック型、例えば金属酸化物に見いだされるものなどの非炭素系ポリマー材料を含む材料では、配座変化を伴う応答性材料として利用可能な材料は存在するとしても非常に少ない。このことは、いくつかの媒体中での膨潤を伴う場合に特に当てはまる。より大きな問題として、異なる部分を有する有機金属に依存する当該材料を成功裏に合成することは、異なる有機金属毎に反応性が異なるため容易でない。例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれている米国実用特許出願第１２／７０１，８６２号「高純度金属酸化物粒子およびその材料の製造方法（Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｈｉｇｈ  Ｐｕｒｉｔｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｔｈｅｒｅｏｆ）」に記載されているように、テトラメトキシシランまたはオルトチタン酸テトライソプロピルなどの前駆体オルガノシランの縮合を用いてチタニアまたは酸化チタンを非晶質シリカ粒子に挿入することは容易でない。これは、それら２つの反応性の程度の差に起因する。したがって、当該特許出願第１２／７０１，８６２号は、チタンとケイ素との早発的なゲル化を防止する、ケイ素金属前駆体とチタン金属前駆体との供給のバランスをとることで、異なる個別のチタニアおよびシリケート相でなく単一相生成物を得ることによって、この問題に対処した。
【０００５】
他方、２つの異なる前駆体源の異なる部分を有する有機−無機ハイブリッド材料、特にいくつかのオルガノシランに見いだされるものなどの有機部分に係わる材料は、両方を個別の存在物として形成させることなく、一方の前駆体が他方の一部になるように成功裏に反応する上で同様の困難さを有することになる。これらは、温度、ｐＨ等に対する特殊な刺激感受性、ならびに媒体中での物理的膨潤、または電気特性もしくは光学特性等の変化などの応答を有する有機−無機ハイブリッドを成功裏に製造するための関心事である。
【発明の概要】
【０００６】
一態様において、本発明は、官能化有機−無機ハイブリッド材料を形成するための手法および方法を提供する。一態様において、本発明は、官能化金属酸化物または水酸化物粒子を製造するための方法を提供する。別の態様において、本発明は、ポリエチレングリコール部分で官能化された金属酸化物ヒドロゲル粒子を製造するための方法を提供する。一態様において、本発明は、ポリエチレングリコール部分で官能化されたシリカヒドロゲル粒子を製造するための方法を提供する。
【０００７】
一態様において、本発明は、例えば特定の媒体への曝露または該媒体の特性もしくは条件の変化などの外的刺激への曝露に際して材料の特性の変化を示す官能化有機−ハイブリッド材料を形成するための方法を提供する。
【０００８】
一実施形態において、該方法は、プレポリマー骨格を形成すること、該プレポリマー骨格に官能性有機金属材料を結合させて前駆体材料を形成すること、および該前駆体材料を含水溶液中で反応させることによってヒドロゲルを形成して、所望の構造および形態を有する粒子を形成することを含む。
【０００９】
一態様において、本発明は、外的刺激に曝露されると特性が変化し得る有機−無機ハイブリッド材料を形成するための方法において、プレポリマーを用意すること；および該プレポリマーに官能性有機金属材料を結合させることを含む方法であって、該ハイブリッド材料は、官能性部分を含み、外的刺激に応答する方法を提供する。
【００１０】
一実施形態において、該プレポリマーを用意することは、水と、第１の触媒と、酸素化材料とを含む反応系に金属源を添加し、該混合物を反応させることによって該プレポリマーを形成することを含む。
【００１１】
一実施形態において、該第１の触媒は、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、フッ素酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、シュウ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、またはそれらの２種以上の組合せから選択され、該酸素化材料は、１から８個の炭素原子を含む第一級アルコール、第二級アルコールまたは第三級アルコール；ヒンダードアルコール；環式アルコール；メチルターシャリーブチルエーテル、置換アルコール；ジオール；テトラヒドロフラン；ピロリドン；置換ピロリドン；ジメチルスルホキシド；フルフラール；またはそれらの２種以上の組合せから選択される。
【００１２】
一実施形態において、該官能性有機金属材料を該プレポリマーに結合させることは、該官能性有機金属材料および水を、該プレポリマーを含む溶液に添加することを含む。一実施形態において、該官能性有機金属材料は、該有機金属官能性材料が自己縮合しない速度で、該プレポリマーを含む溶液に添加される。
【００１３】
一実施形態において、グラフトは、約１５℃から約５０℃の温度で実施される。
【００１４】
一実施形態において、該方法は、水および塩基触媒を含む溶液中で該有機−無機ハイブリッド材料を反応させることによって有機−無機ハイブリッド粒子を形成することを含む。
【００１５】
一実施形態において、該有機−無機ハイブリッド材料、水および該塩基触媒を含む該溶液の水、またはその両方が、非イオン性またはイオン性界面活性剤を含む。
【００１６】
一実施形態において、該界面活性剤は、ポリグリコール、アルキレンオキシド、環式炭化水素、炭素数が５から１２の直鎖状もしくは分枝状脂肪族炭化水素、およびそれらのアルキル誘導体、またはそれらの２種以上の組合せ、またはそれらの組合せを含む。
【００１７】
一実施形態において、該方法は、有機−無機ハイブリッド材料、水および該塩基触媒を含む該溶液の水、またはその両方に高極性材料を添加することを含む。一実施形態において、該高極性材料は、脂環式化合物、３〜１２個の炭素原子を有する直鎖状および／または分枝状脂肪族、芳香族、アルキル化芳香族、環式アルケン、環式アルカン、またはそれらの２種以上の組合せから選択される。
【００１８】
一実施形態において、該塩基触媒は、非アルカリ金属塩基材料、有機塩基材料、非金属塩基材料、またはそれらの２種以上の組合せを含む。非アルカリ金属塩基は、水酸化アンモニウム、炭酸アンモニウムの水溶液、重炭酸アンモニウムの水溶液、第四級アルキルアンモニウム水酸化物、ヒドロキシルアミンおよび有機ヒドロキシルアミン、またはそれらの２種以上の組合せを含み得る。
【００１９】
一実施形態において、該方法は、該有機−無機ハイブリッド材料を、粒子形成の前に、該材料から揮発性成分を除去する温度および圧力条件に曝すことを含む。
【００２０】
別の態様において、本発明は、外的刺激に応答して特性変化を示す有機−無機ハイブリッド材料を形成するための方法であって、（ａ）水と、酸素化材料と、第１の触媒とを含む溶液に金属源を添加し、該溶液中で成分を反応させることによって、ポリマー鎖に反応性部位を含む金属オキソポリマーを形成すること；および（ｂ）該ポリマー鎖の該反応性部位を介して、官能性有機金属材料と該ポリマーを反応させることによって官能性部分を該ポリマーにグラフトすることを含む方法を提供する。
【００２１】
一実施形態において、該金属源は、金属アルコキシド、加水分解性有機金属化合物、オキソ金属オリゴマー、またはそれらの２種以上の混合物を含む。一実施形態において、該金属源および有機金属材料は、個々に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ、Ｃｅ、Ｖ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、希土類金属、またはそれらの２種以上の組合せから選択される金属を含む。
【００２２】
一実施形態において、（ａ）の溶液は、直鎖状もしくは分枝状の脂肪族炭化水素、環式炭化水素、芳香族炭化水素、置換芳香族炭化水素、またはそれらの２種以上の組合せから選択される非極性材料をさらに含む。一実施形態において、該非極性材料は、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン、５から１２個の炭素原子を有する直鎖状もしくは分枝状の脂肪族炭化水素、およびそれらのアルキル誘導体、またはそれらの２種以上の組合せを含む。
【００２３】
一実施形態において、該官能性部分は、（ａ）金属に結合した易動性脱離基を含む金属原子を含む金属成分と、（ｂ）該金属成分の金属に結合した有機官能性部分とを含む有機金属材料を含む。
【００２４】
一実施形態において、該方法は、（ｃ）水および塩基触媒を含む溶液中で該有機−無機ハイブリッド材料を反応させてヒドロゲル粒子を形成することを含む。
【００２５】
一実施形態において、有機−無機ハイブリッド材料、水および該塩基触媒を含む該溶液の水、またはその両方に高極性材料を添加する。一実施形態において、該高極性材料は、脂環式化合物、３〜１２個の炭素原子を有する直鎖状および／または分枝状脂肪族、芳香族、アルキル化芳香族、環式アルケン、環式アルカン、またはそれらの２種以上の組合せから選択される。
【００２６】
一実施形態において、（ｃ）の溶液は、２から約１２のｐＨを有する。一実施形態において、（ｃ）の溶液は、少なくとも３のｐＨおよび少なくとも２℃の温度を有する。一実施形態において、（ｃ）の溶液は、少なくとも７のｐＨを有する。一実施形態において、（ｃ）の溶液は、少なくとも７のｐＨおよび少なくとも５℃の温度を有する。
【００２７】
一実施形態において、該揮発性成分の約２％から約１００％が該材料から除去される。
【００２８】
本発明は、また、ヒドロゲル粒子を提供する。一実施形態において、該ヒドロゲル粒子は、約１ミクロンから約１２０ミクロンの単峰性粒径分布を有する。一実施形態において、該ヒドロゲル粒子は、約５ｍ2／グラムから約１０００ｍ2／グラム；約２０ｍ2／グラムから約７００ｍ2／グラム；さらには約１００ｍ2／グラムから約５００ｍ2／グラムの表面積を有する。
【００２９】
一実施形態において、該官能性有機金属材料は、該有機−無機ハイブリッド材料が、外的刺激に曝露されると該有機−無機ハイブリッド材料の特性の変化を示すように外的刺激に応答する官能基を含む。一実施形態において、該特性変化は、膨潤、光吸収、光反射、屈折率、導電性、またはそれらの２種以上の組合せである。一実施形態において、該特性変化は、水性媒体、非極性媒体または極性媒体への曝露に起因する。一実施形態において、該特性変化は、該媒体の濃度、ｐＨ、温度、特定のイオンの存在、またはそれらの２種以上の変化に応答して起こる。
【００３０】
一実施形態において、該有機−無機ハイブリッド材料は、その中に配置された架橋基をさらに含む。一実施形態において、該架橋基は、アクリル、ウレタン、イソシアネート、ビニル、エポキシ、オキシラン、またはそれらの２種以上の組合せから選択される。
【００３１】
一実施形態において、該粒子は、約５重量パーセント以上の有機材料；さらには約１５重量パーセント以上の有機材料を含む。
【００３２】
一実施形態において、該粒子は、約２０オングストロームから約２０００オングストロームの平均孔径を有する。一実施形態において、該粒子は、約０．２５ミクロン以上のマクロ細孔を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態における前駆体材料を形成するための方法を示す反応スキームである。
【図２】外的刺激に応答する本発明の態様による材料の膨潤の概略図である。
【図３】本発明の態様によるヒドロゲル−シリカ粒子の孔径分布を示すグラフである。
【図４】本発明の態様による球形粒子およびその断面を示す官能化粒子のＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図５】官能化有機金属酸化物を提供するための本発明の態様により採用された官能性部分のＦＴＩＲスペクトルである。
【図６】プレポリマー材料を形成するための反応器の動態を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態による反応の異なる段階におけるヒドロゲル粒子の粒径分布を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態による反応の異なる段階におけるヒドロゲル粒子の粒径分布を示すグラフである。
【図９】粒径に対する温度の影響を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態により形成されたシリカヒドロゲル粒子の光学顕微鏡画像である。
【図１１】本発明の態様により形成された粒子のＳＥＭ画像である。
【図１２】ヒドロゲル粒子の表面積測定についてのフィットの適正さを示すグラフである。
【図１３】本発明の態様により形成された粒子の孔径分布を示すグラフである。
【図１４】本発明の態様により形成された官能化粒子のＦＴＩＲスペクトルである。
【発明の詳細な説明】
【００３４】
本発明は、官能化有機−無機ハイブリッド材料を形成し、場合により粒子を形成するための方法、および当該方法によって形成された材料および粒子を提供する。一般に、該方法は、（ａ）プレポリマー骨格を形成すること；および（ｂ）プレポリマー骨格に官能性材料を結合させて前駆体材料を形成することを含む。この方法は、（ｃ）含水溶液中で前駆体材料を反応させて（水酸化物）酸化物ハイブリッド粒子を形成することをさらに含み得る。前駆体材料の形成により、プレポリマーおよび／または有機金属材料に関連する脱離基から誘導された特定の反応生成物（例えばアルコール等）を得ることができ、その反応生成物を粒子形成前に系から分離して除去することができる。粒子は、第１の相で官能性部分を含む金属オキソオリゴマー前駆体を形成し、第２の相で金属酸化物または水酸化物粒子を形成することを含む二工程法で形成されてもよい。
【００３５】
該方法を使用して、刺激応答性材料である材料を得ることができる。一実施形態において、刺激応答性材料は、外的刺激に曝露されると特性変化し得る材料である。特性変化は、特に限定されず、構造的、寸法的、光学的、電気的変化、またはそれらの２種以上の組合せであり得る。一実施形態において、有機−無機ハイブリッド材料は、膨潤し、収縮し、光吸収能力、光反射、屈折率、導電性もしくは乳白度等の変化を示し、またはそれらの２種以上の組合せを行う。ポリマーに結合した官能性材料は、ポリマーの刺激応答特性のために材料を改質する官能性をハイブリッド材料に付与することができる。
【００３６】
メタロキサン、有機金属酸化物または水酸化物材料および粒子に言及しているが、該方法は、当該粒子の製造に限定されず、水酸化物、カーボネート、ホスフェートおよび混合金属前駆体などの有機−無機ハイブリッド材料を製造するようにしてもよい。
【００３７】
プレポリマーの形成
プレポリマーを、特定の目的または意図する用途に所望される任意の好適なポリマー材料によって得ることができる。プレポリマーは、一般には、金属含有材料である。金属は、特に限定されない。一実施形態において、金属は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ、Ｃｅ、Ｖ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、希土類金属、またはそれらの２種以上の組合せから選択される。一実施形態において、プレポリマーは、メタロキサンポリマーである。
【００３８】
プレポリマーを任意の好適な方法によって製造することができる。一実施形態において、プレポリマーを形成することは、水と、酸素化材料と、第１の触媒とを含む溶液に金属源を添加することによって金属オキソオリゴマーを形成することを含む。加水分解／部分重合法は、発熱性であり、系は、自然冷却される前に最大温度を経験することになる。金属源は、制御された速度で添加され、反応は、金属源の添加が完了した後に３０℃に平衡化される。第１の界面活性剤がこの溶液に添加され、平衡化される。一実施形態において、第１の界面活性剤は共界面活性剤系であってもよい。系が平衡になると、この第１の相は金属オキソオリゴマーを含む。
【００３９】
金属源は、例えば、金属アルコキシド、加水分解性有機金属化合物、オキソ金属オリゴマー、またはそれらの２種以上の混合物を含み得る。一実施形態において、金属源は、式Ｍ（ＯＲ）ｎ（Ｍは金属であり、ＯＲはアルコキシ基であり、ｎは金属Ｍの原子価以下の整数である）の金属アルコキシドである。Ｍは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ、Ｃｅ、Ｖ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、希土類金属、またはそれらの２種以上の組合せを含むが、それらに限定されない任意の好適な金属から選択され得る。
【００４０】
最終生成物として所望される金属酸化物は、金属源の個性を決定づけることになる。合成シリカが所望の生成物である一実施形態において、金属源は、ケイ素アルコキシド、またはアルコキシドの少なくとも１つが２つの加水分解性基を含むアルコキシドの混合物である。シリカ源の例としては、オルトケイ酸テトラメチル（ＴＭＯＳ）、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、オルトケイ酸テトラプロピル（ＴＰＯＳ）、テトラメトキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＳ）、フェニルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ならびにケイ酸メチルなどのポリメトキシシロキサンの四量体を含めて、ミセル形成しやすいのであればより高次のテトラアルコキシシラン、アルコキシシランから誘導されたシロキサンオリゴマー、およびポリメトキシシロキサンなどの前重合アルコキシシランが挙げられるが、それらに限定されない。一実施形態において、第１の相は、少なくともシロキサン七量体、環式シロキサンまたはそれらの混合物を提供するために、アルコキシシランから誘導されたシロキサンオリゴマーに対する水の選択されたモル比を有する。アルコキシシランなどの高純度シリカ源を、ケイ素金属とメタノールとの銅などの金属触媒の存在下での反応により形成されたもの、ならびに参照により本明細書に組み込まれているＥ．Ｇ．Ｒｏｃｈｏｗ、「ケイ素およびメタノールからのケイ酸メチル（Ｍｅｔｈｙｌ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  ｆｒｏｍ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ）」、ＪＩ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．７０、２１７０〜２１７１頁（１９４８年）、米国特許第４，７２７，１７３号、同第４，９９９，４４６号および同第５，０８４，５９０号に例示されているものなどの粗原料から得ることができる。アルコキシシランの精製を、参照により組み込まれている米国特許第５，９０２，８９３号に記載の蒸留によって実施することができる。
【００４１】
他の金属酸化物粒子を製造するための他の金属源の例としては、イソプロポキシドなどの金属化合物、アセテート、アセチルアセトネート、オキシレート、ブトキシド、メトキシド、エトキシド、クロロメトキシ、クロロエトキシ、メチル、エチル等が挙げられる。さらに他の金属源としては、チタン酸テトラアルキル、例えばチタン酸テトラｎ−ブチルおよびチタン酸テトライソプロピル等を挙げることができる。
【００４２】
第１の触媒は、酸触媒または塩基触媒を含み得る。一実施形態において、第１の触媒は酸型触媒である。好適な酸触媒の例としては、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、フッ素酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、シュウ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、またはそれらの２種以上の組合せが挙げられるが、それらに限定されない。一実施形態において、第１の触媒は、水酸化アンモニウム、第四級水酸化アンモニウム、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミンの誘導体、アミノピリジン、またはそれらの２種以上の組合せから選択される塩基触媒を含む。一実施形態において、塩基触媒は、約０．０１重量％から約１０重量％の濃度を有する。一実施形態において、金属アルコキシド源に対する塩基触媒のモル濃度は、約０．１：１から約４．０：１；約０．５：１から約３：１である。
【００４３】
酸素化材料は、１から８個の炭素原子を含む第一級アルコール、第二級アルコールまたは第三級アルコール；ヒンダードアルコール；環式アルコール；置換アルコール；ジオール；テトラヒドロフラン；ピロリドン；置換ピロリドン；ジメチルスルホキシド；フルフラール；メチルターシャリーブチルエーテル；またはそれらの２種以上の組合せから選択され得る。一実施形態において、第一級アルコールは、１から１０個の炭素を有するアルコールである。好適なアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、またはそれらの２種以上の組合せが挙げられるが、それらに限定されない。
【００４４】
一実施形態において、第１の界面活性剤は共界面活性剤系であり得る。共界面活性剤は、溶液を、例えば低分子量ポリメトキシシロキサンなどの金属酸化物オリゴマーを含むミセルに輸送する上で助けとなることができる。一実施形態において、共界面活性剤系は、炭化水素の混合物を含む。炭化水素の１つは、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン、およびさらにはメチルシクロヘキサン、ｐ−アルキルシクロヘキサン等のその誘導体を含む環式炭化水素、ならびに炭素数が５から１２の直鎖状または分枝状脂肪族炭化水素、イソペンタン、イソヘキサン、イソオクタン等のそれらのアルキル誘導体を含む炭化水素、または２種以上の非極性化合物の組合せであってもよい。共界面活性剤系の第２の化合物は、アルコールであってもよい。特に好適なアルコールは、例えば、第三級アルコール、環式アルコール、またはそれらの２種以上の組合せから選択されてもよい。好適な第三級アルコールとしては、例えば、第三級ブチルアルコール、２−メチル  ２−ブタノールもしくは第三級アミルアルコール、または２−メチル  ２−ペンタノール、２−メチル  ２−ヘキサノール等のそれらの誘導体が挙げられる。好適な環式アルコールの非限定的な例としては、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、シクロオクタノール、および４−メチルシクロヘキサノールなどのそれらのアルキル誘導体等が挙げられる。
【００４５】
共界面活性剤に好適な界面活性剤のさらなる例としては、例えば、アルコール系溶媒およびケトン系溶媒が挙げられる。好適なアルコール系溶媒の例としては、例えば、第三級アミルアルコール、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、４−メチル  ２−ペンタノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノールおよび／またはグリセロールが挙げられる。好適なケトン系溶媒の例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、メチル−ｎ−ブチルケトン、メチル−ｉ−ブチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノンまたはアセチルアセトンが挙げられる。
【００４６】
一実施形態において、さらなる界面活性剤を系に添加して、粒径分布を制御することができる。当該界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤を挙げることができる。一実施形態において、非イオン性界面活性剤は、ポリグリコール、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドのブロックコポリマー、ならびにそれらの組合せを含む。
【００４７】
金属源の添加後に第１の界面活性剤を加水分解物反応器に添加できることが理解されるであろう。例えば共界面活性剤などの第１の界面活性剤を測定または制御しながら添加するか、またはすべての金属源が加水分解物反応器に添加された後に添加することができる。
【００４８】
プレポリマー中の金属の量は、特定の用途または意図する使用に所望される通りに選択され得る。一実施形態において、金属は、約２５重量パーセント以上；約３０重量パーセント以上；約４５重量パーセント以上；さらには約５０重量パーセント以上の量でプレポリマー中に存在する。一実施形態において、金属は、約２５重量パーセントから約８０重量パーセント；約３０重量パーセントから約７０重量パーセント；さらには約４０重量パーセントから約６０重量パーセントの量でプレポリマー中に存在する。ここで、本明細書の他の箇所および請求項において、数値を組み合わせて、新しくかつ未開示の範囲を形成することができる。
【００４９】
官能性部分のプレポリマーへのグラフト
該方法は、官能性材料をプレポリマーに結合させることをさらに含む。官能性有機金属材料は、プレポリマーを提供するのに好適な任意の材料、および所望の官能基を有する生成金属酸化物ヒドロゲル粒子から選択されてもよい。一実施形態において、官能基は、材料を刺激応答性とし、特定の媒体に曝露されると特性の変化が可能になるようにする官能基を有機−無機ハイブリッド材料に付与することができる。
【００５０】
官能性有機金属材料は、（ａ）金属に結合した脱離基を含む金属成分と、（ｂ）該金属原子に結合した有機官能性部分とを含み得る。一実施形態において、官能性有機金属材料の金属原子は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ、Ｃｅ、Ｖ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、希土類金属、またはそれらの２種以上の組合せから選択される。
【００５１】
脱離基は、例えば縮合型反応を通じて化学種またはポリマー骨格と反応することが可能である任意の好適な易動性脱離基であり得る。一実施形態において、脱離基は、アルコキシ基、ハロゲン、アリールオキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アルキルチオール基等、またはそれらの２種以上の組合せから選択される。一実施形態において、脱離基は、メトキシ、塩素、フッ素、またはそれらの２種以上の組合せである。
【００５２】
脱離基および官能性部分は、金属原子に結合していると記載しているが、「金属原子に結合した」という表現は、脱離基が金属原子に直接結合していること、または金属原子に直接結合した結合基を介して間接的に結合していることを指し得ることが理解されるであろう。好適な結合基の例としては、アルキルまたはアリール基が挙げられるが、それらに限定されない。
【００５３】
官能性部分は、特定の目的または意図する用途に応じて選択または選定され得る。官能基は、特定の特性または刺激応答性をハイブリッド材料に与えるように選択され得る。好適な官能性部分の非限定的な例としては、グリコール、アルキレングリコール、アクリル、アミド、第四級アンモニウム化合物、ホスフェート、ホスホネート、スルホネート、アミノ、メルカプト、アルキル、アルキン、アルケン、アゾ、共役アルケン、環式化合物、アルコール等、またはそれらの２種以上の組合せが挙げられる。官能性部分を金属原子に、直接または結合基を介して間接的に結合させることができる。好適な結合基の例としては、アルキル、アリール、ウレタン、尿素等が挙げられるが、それらに限定されない。
【００５４】
一実施形態において、シリカ粒子を官能化するのに採用される官能性有機金属材料は、（１）イソシアネート化アルコキシシラン、および（２）イソシアネート化アルコキシシランのイソシアネート基と反応するための末端または反応性ヒドロキシルまたはアミン基を有する所望の部分の材料から誘導されたウレタンまたは尿素を含む。一実施形態において、官能性有機金属材料は、（１）イソシアネート化アルコキシシランおよび（２）ヒドロキシル末端またはアミン末端エーテルから誘導されたウレタンまたは尿素結合を含む材料である。一実施形態において、ヒドロキシル末端またはアミン末端エーテルは、ポリアルキレングリコール部分で官能化されたシリカ粒子を提供するためのポリアルキレングリコールアルキルエーテルまたはアミン末端ポリアルキレングリコールエーテルである。
【００５５】
官能性有機金属材料は、式：
【化１】
2014533771.tif 000003
（式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、１から１０個の炭素原子を有するアルコキシル基であり、Ａは、１から１２個の炭素原子を有する直鎖状もしくは分枝状のアルキレンから選択される二価の基、フェニレンもしくはハロゲンで置換されたフェニレン、または１から４個の炭素原子を有するアルキルもしくはアルコキシルである）のイソシアネート化アルコキシシランから誘導されてもよい。Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、同一であっても、互いに異なっていてもよい。一実施形態において、Ｒ1〜Ｒ3は、それぞれエトキシ基であり、Ａは、イソシアネート化アルコキシシランが３−（トリエトキシシラン）プロピルイソシアネートであるプロピルである。
【００５６】
一実施形態において、官能性有機金属材料は、ポリアルキレングリコール部分を含み、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルまたはアミン末端ポリアルキレングリコールアルキルエーテルから誘導される。ポリアルキレングリコールアルキルエーテルは、式：
【化２】
2014533771.tif 000004
の化合物であってもよく、アミン末端ポリアルキレングリコールアルキルエーテルは、式：
【化３】
2014533771.tif 000005
の化合物であってもよい（式中、Ｒ4およびＲ5は、それぞれ２から１０個の炭素原子を有する直鎖状または（イソプロピルのような）分枝状のアルキルであり、Ｒ6は、１から１０個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒは、Ｒ4またはＲ5の一方であり、ｘおよびｙは、ポリアルキレングリコールまたはアミン末端ポリアルキレングリコールの分子量が少なくとも１００から７０００Ｄａになる値である）。一実施形態において、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルまたはアミン末端ポリアルキレングリコールアルキルエーテルは、分子量が約３５０から約３，０００Ｄａである。
【００５７】
官能性有機金属材料を形成するのに使用できる好適なポリアルキレングリコールアルキルエーテルの非限定的な例としては、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ポリエチレングリコールモノブチルエーテル、ポリエチレングリコールモノオクチルエーテル、ポリエチレングリコールモノデシルエーテル、ポリエチレングリコールモノヘキサデシルエーテル、ポリエチレングリコールモノオクタデシルエーテル、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノイソプロピルエーテル、ポリプロピレングリコールモノブチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノオクチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノデシルエーテル、ポリプロピレングリコールモノヘキサデシルエーテル、ポリプロピレングリコールモノオクタデシルエーテル、モノフェニルエトキシレート等、またはそれらの２種以上の組合せが挙げられる。
【００５８】
イソシアネート化アルコキシシランと、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルまたはアミン末端ポリアルキレングリコールアルキルエーテルとを反応させることによって官能性有機金属材料を形成することができる。金属触媒および適宜の溶媒の存在下で反応を実施してもよい。一実施形態において、官能性有機金属材料は、イソシアネート化アルコキシシランと、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルまたはアミン末端ポリアルキレングリコールアルキルエーテルとを、ジブチル錫触媒およびテトラヒドロフランの存在下にて還流下で２日間にわたって反応させることによって形成される。反応終了後に、官能性有機金属材料生成物から溶媒（例えばテトラヒドロフラン）が除去される。
【００５９】
官能性有機金属材料を形成するための他の好適な官能性部分としては、アミドおよび第四級アンモニウム化合物等が挙げられるが、それらに限定されない。一実施形態において、官能性部分は、アルキルアクリルアミド、アルキルメタクリルアミド、またはそれらの２種以上の組合せを含む。アルキル（メタ）アクリルアミド材料は、アルキル、ならびにアルキル部分に２から１５個の炭素原子、好ましくはアルキル部分に４〜１２個または６〜１０個の炭素原子を有するカルボニルアルキル（メタ）アクリルアミドを含んでいてもよい。例示的なモノマーとしては、第三級ブチルアクリルアミド、Ｎ−第三級オクチルアクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−（１，１−ジメチル−３−オキソブチル）アクリルアミド等が挙げられる。
【００６０】
別の実施形態において、官能性部分は、第四級アンモニウム化合物から選択される。好適な第四級アンモニウム化合物およびフェノール系抗菌剤の非限定的な例としては、塩化ベンズアルコニウムおよび／または置換塩化ベンズアルコニウム、ジ（Ｃ６〜Ｃ１４）アルキル二短鎖（Ｃ１〜４アルキルおよび／またはヒドロキシアルキル）第四級アンモニウム塩、塩化Ｎ−（３−クロロアリル）ヘキサミニウム、塩化ベンゼトニウム、塩化メチルベンゼトニウムおよび塩化セチルピリジニウムが挙げられる。他の好適な第四級化合物としては、塩化アルキルジメチルベンジルアンモニウム、塩化ジアルキルメチルベンジルアンモニウム、およびそれらの２種以上の混合物が挙げられる。好適な第四級アミン含有シランの例は、Ｇｅｌｅｓｔ社の塩化オクタデシルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウムである。
【００６１】
また、官能性部分は、刺激に応答して電気または光学特性の変化を示す粒子を提供するように選択されてもよい。好適な材料の非限定的な例としては、チオエーテル、チオフェン、ポリアニリンおよび発色団が挙げられる。
【００６２】
特定の理論に束縛されることなく、官能性有機金属材料は、一実施形態において、前駆体がヒドロキシルまたはアミン末端材料から誘導されるかに応じて、式：
【化４】
2014533771.tif 000006
または式：
【化５】
2014533771.tif 000007
（式中、Ｒ1〜Ｒ6、Ｒ、ｘおよびｙは、上記の任意の成分または値であってもよい）を有していてもよい。Ｓｉ原子は、任意の好適な金属原子に置き換えられ得ることが理解されるであろう。一実施形態において、官能性有機金属材料は、以下に示すように形成された尿素ポリアルキレンである。
【化６】
2014533771.tif 000008
【００６３】
別の実施形態において、官能性有機金属材料は、以下のように形成された材料である。
【化７】
2014533771.tif 000009
【００６４】
官能化金属酸化物ヒドロゲル粒子を得るために、他の官能性有機金属材料を採用してもよい。一実施形態において、官能性有機金属材料は、ポリエチレングリコールなどの官能基を含むシランであってもよい。当該材料の非限定的な例としては、Ａ−１２３０（登録商標）を含む、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能なものが挙げられる。
【００６５】
官能性有機金属材料をグラフトする方法は、官能性有機金属材料を、プレポリマー材料を含む反応器に添加することを含み得る。官能性有機金属材料の添加とともに、プレポリマー材料を水に添加することもできる。一実施形態において、官能性有機金属材料は、プレポリマー材料が約３５℃（一実施形態ではそれ以上の温度）に平衡化された後に、プレポリマー材料を含む反応器に添加される。一実施形態において、グラフト過程における反応の温度は、約１５℃から約５０℃；さらには約２５℃から約４０℃の温度であり得る。
【００６６】
官能性有機金属材料のプレポリマーへの添加を実質的に連続的に、または間欠的添加によって実施することができる。一実施形態において、官能性有機金属材料の添加を、ある期間にわたって制御、スケジュール化された添加によって行うことができる（反応器内容物を官能性有機金属材料の連続添加の間に冷却または平衡化させる）。一実施形態において、官能性有機金属材料は、約５分から約４０分の間隔；約１０分から約３０分の間隔；さらには約１５分から約２５分の間隔で間欠的に添加される。官能性有機金属材料の添加が完了すると、水を反応混合物に添加してもよく、混合物を平衡化させる。一実施形態において、反応混合物を約２９℃に平衡化させる。混合物が既に２９℃を下回っていれば、共界面活性剤を添加してもよい。一実施形態において、共界面活性剤は第三級アミルアルコールとシクロヘキサンとの混合物である。他の共界面活性剤を使用してもよいことが理解されるであろう。
【００６７】
一実施形態において、ポリマー骨格等、ポリアルコキシシロキサンへのグラフトまたは分枝を、それが自己縮合しない速度で実施することができる。したがって、一実施形態において、有機金属材料のポリアルコキシシロキサンまたは任意のポリメタロキサンへの添加の速度は、反応性ポリマー骨格に結合した脱離基の少なくとも１つがオルガノメタロキサンの自己縮合より速い速度で脱離する速度である。
【００６８】
特に好適な分枝方法は、求核試薬の量を制限し、その代わりに、脱離基が、メトキシ脱離基に対するアルコール様メタノールのように除去または縮合によって骨格に結合するための一定の時間および温度を確保することである。時間および温度は、グラフトされるべき材料と相関関係にある。例えばオルガノシランを１０重量％充填するために、好適な方法は、反応性ポリマー骨格の断熱反応による冷却後に１５分間隔でオルガノシランを添加することである。ＰＥＧ置換基を含む任意のシランを有するテトラメトキシシランおよびテトラエトキシシランのような材料についての添加の温度は、２５から４０℃である。分枝を実施するための求核試薬の量は、アルコキシシラン骨格１モル当たり０から２モルである。一実施形態において、該方法は、完全な反応を可能にし、わずかな発熱を生じさせるための求核試薬の分枝後添加を含む。求核置換基の量は、反応温度を少なくとも１℃だけわずかに上昇させるのに十分なものである。
【００６９】
官能性部分をポリマーにグラフトさせることにより誘導されるオルガノ−オルガノメタロキサンに、２％から１００％の揮発物を蒸発させることができる。蒸発温度は、（沸点が１００℃を超える）重アルコールおよび他の媒介酸素化材料などのより重い材料が実質的に除去されないように、制御された温度で行われる。蒸発後の冷却に際して、環式脂肪族、芳香族および置換芳香族などの水−分散剤促進剤が、ポリオルガノ−オルガノメタロキサン（多重前駆体とも呼ばれる）の全量に比例して添加される。シロキサンについては、３０％以下のオルガノ−ポリメトキシシロキサン混合物の量で（シクロヘキサンなどの）共分散剤を使用することができる。より緻密な粒径分布ならびに形状およびサイズを促進するために、界面活性剤または界面活性剤の混合物を官能性部分前駆体もしくは水またはその両方に添加することができる。シロキサンのための好適な界面活性剤としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレンおよびプロピレンポリグリコールのブロックコポリマー、ポリエチレンポリプロピレングリコール中の環式、フェノール系、置換芳香族化合物および置換フェノール類、アルキルポリエーテルおよびポリオールが挙げられるが、それらに限定されない。
【００７０】
図１は、ＰＥＧ部分で官能化された金属酸化物プレポリマーを形成するための反応スキームを示す。図１に示されるように、該方法は、ＴＭＯＳからシロキサンプレポリマーを形成することを含む。シロキサンプレポリマーを官能性有機金属材料、ポリエチレングリコールメチルエーテルプロピルトリメトキシシランのウレタンと反応させて、前駆体材料を形成する。
【００７１】
本方法によって製造される材料は、有機−無機ハイブリッド材料である。一実施形態において、本方法によって製造される材料は、有機金属酸化物ヒドロゲル粒子である。ヒドロゲル粒子は、膨潤などの観察可能、測定可能な特性を示すように（例えば、特定の液体に浸漬または曝露された場合に）周囲条件の変化に応答するものであってもよい。図２は、シロキサン骨格上にＰＥＧペンダント基を含む材料を示す概略図である。ＰＥＧ基は、例えば、水、低炭素アルコール、ならびに親水性および疎水性である他の分子を含む多種多様な溶媒中で膨潤する材料を提供する。図２は、材料の膨潤の概念を示す。
【００７２】
金属酸化物ヒドロゲル粒子の形成
一実施例において、水および塩基触媒を含む粒子反応器に該有機−無機ハイブリッド材料を添加することによって、金属酸化物ヒドロゲル粒子を形成することができる。一実施形態において、粒子は、水中油エマルジョン中に形成される。特定の理論に束縛されることなく、有機−無機ハイブリッド材料を主として水溶液に添加すると、水中油エマルジョンが得られる。
【００７３】
好適な塩基触媒材料としては、例えば、有機塩基などの非アルカリ金属塩基、求核置換を促進する非金属塩基、またはそれらの２種以上の組合せが挙げられる。好適な非アルカリ金属塩基の例としては、水酸化アンモニウム、ならびに炭酸アンモニウムまたは重炭酸アンモニウムの水溶液が挙げられる。好適な有機塩基の例としては、水酸化テトラメチルアンモニウムなどの第四級アルキルアンモニウム水酸化物が挙げられる。求核置換を促進する好適な非金属塩基の例としては、ヒドロキシルアミン、ならびにＮ，Ｎ−ジメチルヒドロキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルヒドキシルアミンおよび４−ジメチルアミノピリジンなどの有機ヒドロキシルアミンが挙げられる。粒子反応器における溶液のｐＨを約１０のｐＨに調整してもよい。
【００７４】
粒子を形成する方法は、界面活性剤を系に添加することをさらに含み得る。界面活性剤は、イオン性または非イオン性活性剤であり得る。一実施形態において、界面活性剤は、水および塩基触媒を含む反応器における水溶液またはその一部に添加される。別の実施形態において、界面活性剤は、水および塩基触媒を含む系にハイブリッド材料を添加する前に有機−無機ハイブリッド材料に添加される。一実施形態において、界面活性剤は、ポリグリコール、アルキレンオキシド、環式炭化水素、炭素数が５から１２の直鎖状もしくは分枝状脂肪族炭化水素、およびそれらのアルキル誘導体、またはそれらの２種以上の組合せを含む。
【００７５】
粒子を形成する方法は、有機−無機ハイブリッド材料、水および塩基触媒を含む該溶液の水、またはその両方に高極性材料を添加することをも含み得る。高極性材料は、脂環式化合物、３〜１２個の炭素原子を有する直鎖状および／または分枝状脂肪族、芳香族、アルキル化芳香族、環式アルケン、環式アルカン、またはそれらの２種以上の組合せから選択され得る。
【００７６】
好適なｐＨにて所望の粒径および範囲である温度および撹拌機ＲＰＭにて多重前駆体を水に連続添加することにより粒子を形成することができる。ｐＨは、約２から約１２；約４から約１０；さらには約６から約８の範囲であり得る。一実施形態において、ｐＨは少なくとも約７である。一実施形態において、ｐＨは少なくとも３であり、温度は少なくとも２℃である。さらに別の実施形態において、ｐＨは少なくとも約７であり、温度は少なくとも約５℃である。５から２５ミクロンの範囲のより小さい粒子は、好ましくは、少なくとも５℃および少なくとも８のｐＨで形成される。２５から１２０ミクロンの範囲のより大きい粒子は、好ましくは、少なくとも８のｐＨおよび少なくとも１０℃の温度で形成される。
【００７７】
粒子は、約５重量パーセント以上の有機材料；約１０重量パーセント以上の有機材料；さらには約１５重量パーセント以上の有機材料を含み得る。
【００７８】
活性剤の送達のために、架橋基および高分子量ヒドロゲルを使用することが好ましい。一実施形態において、架橋基は、アクリル、ウレタン、イソシアネート、ビニル、エポキシ、オキシラン、またはそれらの２種以上の組合せから選択される。高分子量ヒドロゲルとしては、巻き回したり巻き戻る傾向がある温度感受性の長鎖グリコールおよびポリオールが挙げられる。これらのヒドロゲルとしては、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）−ブロック−ポリ（エチレングリコール）−ブロック−ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）トリブロックコポリマーも挙げられるが、それらに限定されない。
【００７９】
アクリルを含む特定のヒドロゲルは、ヒドロゲル粒子の膨潤を制御するための架橋基としてカルボジイミドを採用することができる。他の系は、機械特性、または外的刺激に対する材料の応答を制御するために特定の架橋剤を使用することもできる。
【００８０】
架橋は、粒子形成後にカルボジイミドが溶液に添加されるときに生じる。あるいは、粒子を対象となる外的刺激に曝露して、有機−無機ハイブリッド材料の特性変化を生じさせる場合には、他の化学作用による粒子の架橋が生じ得る。
【００８１】
ヒドロゲル粒子は、実質的に球形の粒子であり得る。粒子は、約１ミクロンから約１３０ミクロン；約５ミクロンから約８０ミクロン；さらには約１０ミクロンから約７０ミクロンの平均粒径を有し得る。ここで、本明細書の他の箇所および請求項において、数値を組み合わせて、新しくかつ未開示の範囲を形成することができる。粒子を脱イオン水に分散させた後、Ｈｏｒｉｂａ  ＬＡ９５０を使用して粒径を測定することができる。
【００８２】
一実施形態において、粒子は、約５ミクロンから約８０ミクロン；約１０ミクロンから約７５ミクロン；約２０ミクロンから約６０ミクロン；さらには約３０ミクロンから約５０ミクロンの平均粒径分布を有する。ここで、本明細書の他の箇所および請求項において、数値を組み合わせて、新しくかつ未開示の範囲を形成することができる。
【００８３】
一実施形態において、ヒドロゲル粒子は、約５平方メートル毎グラムから約１０００平方メートル毎グラム；約１５０平方メートル毎グラムから約７００平方メートル毎グラム；さらには約３００平方メートル毎グラムから約６００平方メートル毎グラムの表面積を有する。ここで、本明細書の他の箇所および請求項において、数値を組み合わせて、新しくかつ未開示の範囲を形成することができる。
【００８４】
本明細書に記載の方法のいずれかによって形成された官能化粒子は、約２０オングストロームから約２０００オングストローム；約５０オングストロームから約１５００オングストローム；約１００オングストロームから約１０００オングストローム；さらには約２５０オングストロームから約７５０オングストロームの平均孔径を有し得る。窒素吸着を含む任意の好適な方法によって孔径分布を測定することができる。図３は、本発明の態様および実施形態により形成されたヒドロゲルシリカ粒子の孔径分布のグラフを示す。
【００８５】
また、粒子は、約０．２５ミクロン以上；さらには０．５ミクロン以上のマクロ細孔を含み得る。図４は、本発明の態様および実施形態により形成された官能化粒子のＳＥＭ画像を含む。図６は、形状が実質的に球形の官能化粒子を示す。図６は、粒子の断面および粒子中に存在し得るマクロ細孔をも示す。図６の断面における垂直線は、断面化の人為結果であることを注記する。
【００８６】
さらなる反応を活性化または加速させるために、有機−無機ハイブリッド材料を処理して、あらゆる反応生成物、例えば、プレポリマーと官能性有機金属材料との反応の一部であるアルコール等の脱離基から誘導された残留材料を除去または分離することができる。例えば、図１に示されるように、プレポリマーと官能性有機金属材料との反応により、メタノールなどのアルコールが生成される。これらの材料は、溶液から脱離基を蒸発させることによって材料を分離することを含む任意の好適な方法によって除去されてもよい。
【００８７】
本発明の態様は、以下の実施例を参照するとさらに理解されるであろう。それらの実施例は、本発明の態様または実施形態を例示することを意図するものであり、本発明を限定することを意図するものではない。
【実施例】
【００８８】
ポリエチレングリコールメチルエーテルガンマプロピルトリメトキシシランのウレタンの調製
ポリエチレングリコールメチルエーテルガンマプロピルトリメトキシシランのウレタンを以下の処方に従って製造する。
【表１】
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【００８９】
ＰＥＧＭＥは、ＭＷ＝３５０のポリエチレングリコールのメチルエーテルであり、Ａ  Ｌｉｎｋ３５（登録商標）は、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ製品、すなわちガンマイソシアナトプロピルトリメトキシシランであり、ＴＨＦはテトラヒドロフランである。少なくとも２４時間にわたって全還流下で７２から８０℃にて反応を実施する。反応が完了すると、ＴＨＦを分離してほぼ乾固状態とする。この材料のＦＴＩＲを図５に示す。
【００９０】
球形ヒドロゲルシリカの製造のためのプレポリマーの調製
第１の反応器に１１８．２７グラムのブタノール、４５．１１グラムの水および２．０６ｍｌのＨＣｌ（３７％）を充填する。次いで、オルトケイ酸テトラメチル（ＴＭＯＳ）を１０．３ｇｍ／分の速度で第１の反応器に供給する。３８５グラムのＴＭＯＳが第１の反応器に充填されるとＴＭＯＳ供給ポンプを停止する。これにより、ＴＭＯＳに対する水のモル比が０．９９になる。撹拌機を１５０ｒｐｍに設定し、反応器を図６に示すように断熱的に発熱させる。
【００９１】
３５℃で平衡化し、その温度を下回らなければ、ポリエチレングリコールトリメトキシシランのガンマプロピルウレタンを第１の反応器のみに添加する。添加のスケジュールを以下に従って制御する。
【表２】
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【００９２】
第２の前駆体の添加が完了した後で、３．３５グラムの水を添加し、反応混合物を２９℃に平衡化させる。それが既に２９℃を下回っていれば、以下の共界面活性剤を添加し、混合物を５分間平衡化させる。
【表３】
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【００９３】
メタノール分離
第１の反応器を断熱状態から非断熱状態に切り換える。メタノールを煮沸除去するために少なくとも６５℃になるように反応器温度を調整する。蒸発速度を高めるために、撹拌を２５０ＲＰＭに増加させることができる。回収された蒸留物の量が約４００ｍｌ程度になるまでメタノール分離を継続する。第１の反応器を３０℃に冷却する。
【００９４】
ヒドロゲル粒子の生成
ｐＨ１０に調整された１２００グラムの水が予め充填された（粒子反応器とも呼ばれる）第２の反応器に前駆体反応器ポンプを接続する。撹拌機を１２０ＲＰＭに設定し、反応器温度を１８℃に設定する。２前駆体を４ｍｌ／分で粒子反応器に供給すると同時に、４．１ｍｌ／分で塩基を同時供給して、粒子反応器のｐＨをできるだけ１０．０に維持する。塩基は、０．５％ＮＨ4ＯＨ水溶液で構成されている。
【００９５】
粒径を制御するために塩基を添加してｐＨを所望の値に維持するための休止時間を含めて数分間の区分で粒子の形成を実施することもできる。図７および図８は、初期粒子形成後、および合成終了の１５０分後の粒径分布を示す。ヒドロゲル粒子の生成は、粒子凝集がほとんどない優れた安定性を示す。
【００９６】
温度は、粒径にも影響を及ぼし得る。図９は、以下の温度−ｐＨプロファイルに対する粒径分布を示す。
【表４】
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【００９７】
図１０は、本開示の方法の態様および実施形態により製造された粒子の光学顕微鏡画像を、図１１は、そのＳＥＭ画像を示す。図１２は、粒子の表面積を示す。図１３は、粒子の孔径分布を示す。
【００９８】
図１４は、ウレタン部分で官能化された粒子を示すＦＴＩＲスペクトルである。
【００９９】
粒子の刺激応答性は、異なる媒体中の粒子の膨潤を評価することによっても評価される。膨潤は、様々な溶媒における沈降床高さの変化によって評価される。それらの結果を以下の表に示す。
【表５】
2014533771.tif 000014
【０１００】
本発明の実施形態を以上に記載したが、本明細書を読解すれば、他者でも明らかに修正および変更を思いつくであろう。本発明およびいずれの請求項も、請求項またはその同等物の範囲内にある限りあらゆる修正および変更を含むことを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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