(57)【要約】  本発明は、アミノ酸、薬物分子、タンパク質、およびＤＮＡ／ペプチドを急速に結晶化する方法に関する。アミノ酸、薬物分子、タンパク質、およびＤＮＡ／ペプチドからなる群より選択される官能基含有分子を急速に結晶化する方法の１つは、（Ａ）微粒子または薄膜の形態にある少なくとも１つの金属または金属酸化物を提供して、（ａ）前記官能基含有分子の官能基と金属表面または加工金属表面との相互作用により前記官能基含有分子を結晶化するための選択的核形成部位、および（ｂ）前記金属表面または加工金属表面と結晶化させる官能基含有分子を含むより温かい溶液との間に熱勾配を作り出すためのマイクロ波透過性媒体を提供する工程、および（Ｂ）マイクロ波加熱を行って前記官能基含有分子を結晶化させる工程を含む。【選択図】図１
2014530820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミノ酸、薬物分子、タンパク質、およびＤＮＡ／ペプチドからなる群より選択される官能基含有分子を急速に結晶化する方法であって、
（Ａ）微粒子または薄膜の形態にある少なくとも１つの金属または金属酸化物を提供して、
（ａ）前記官能基含有分子の官能基と金属表面または加工金属表面との相互作用により前記官能基含有分子を結晶化するための選択的核形成部位、および
（ｂ）前記金属表面または加工金属表面と結晶化させる官能基含有分子を含むより温かい溶液との間に熱勾配を作り出すためのマイクロ波透過性媒体
を提供する工程、および
（Ｂ）マイクロ波加熱を行って前記官能基含有分子を結晶化させる工程
を含む方法。
【請求項２】
前記微粒子または薄膜の形態にある少なくとも１つの金属または金属酸化物が、銀、金、銅、アルミニウム、亜鉛、クロム、パラジウム、ニッケル、ロジウム、鉄、白金、スズ、ガリウム、インジウム、カドミウム、コバルト、マンガン、ルテニウム、またはこれらの酸化物である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記微粒子または薄膜の形態にある少なくとも１つの金属または金属酸化物が、パターン状にスライドガラス、高分子材料、紙、またはセラミックの上に付着する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記微粒子または薄膜の形態にある少なくとも１つの金属または金属酸化物が、ランダム状にスライドガラス、高分子材料、紙、またはセラミックの上に付着する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記高分子材料が、ポリアミド、ポリカーボナート、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリニトロセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（エチレンビニルアセタート）、ポリ−２−ペンテン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、およびポリスチレンからなる群より選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記高分子材料が、ポリアミド、ポリカーボナート、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリニトロセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（エチレンビニルアセタート）、ポリ−２−ペンテン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、およびポリスチレンからなる群より選択される、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記金属表面または加工金属表面が、単一の金属または金属酸化物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記金属表面または加工金属表面が、金属または金属酸化物の任意の組合せを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの金属または金属酸化物が、微粒子形態にあり、２ナノメートル〜２０００ナノメートルの粒子サイズを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの金属または金属酸化物が薄膜形態にあり、１０ナノメートル〜２０００ナノメートルの薄膜厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
（ａ）
（ｉ）アミン頭部基またはチオール頭部基、
（ｉｉ）３〜１６個のメチレン基、および
（ｉｉｉ）アミン、カルボキシル、ヒドロキシル、およびエチルからなる群より選択される機能性末端基、
を含む化合物、または
（ｂ）
（ｉ）アミン頭部基またはチオール頭部基および
（ｉｉ）機能性末端基としてのＤＮＡ、ペプチド、ポリ核酸、または任意の単一アミノ酸
を含む化合物
で改質された金属表面を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記マイクロ波加熱が、１Ｗ〜３００００Ｗのマイクロ波出力範囲を用いた０．３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚのマイクロ波周波数から選択されるマイクロ波周波数で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記マイクロ波周波数が２．４５ＧＨｚである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記アミノ酸が、イソロイシン、アラニン、ロイシン、アスパラギン、リジン、アスパラギン酸、メチオニン、システイン、フェニルアラニン、グルタミン酸、スレオニン、グルタミン、トリプトファン、グリシン、バリン、プロリン、セレノシステイン、セリン、チロシン、アルギニン、ヒスチジン、オルニチン、およびタウリンからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記アミノ酸が、グリシン、アラニン、アルギニン、およびグルタミン酸からなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記薬物分子が、アセトアミノフェンおよびラニチジンからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記タンパク質が、健康状態および疾患状態のヒトおよび動物に見出されるタンパク質からなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＤＮＡおよびペプチドが、健康状態および疾患状態のヒトおよび動物に見出されるＤＮＡおよびペプチドからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記官能基が、アミン、チオール、エチル、およびヒドロキシルからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記金属表面または加工金属表面がマイクロ波加熱後に室温のままである、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
参照出願の相互参照
本願は、その開示を参照により本明細書に援用する２０１１年１０月１１日付で提出された米国仮特許出願第６１／５４５，８０８号に基づく優先権を主張する。
【０００２】
技術分野
本発明は、例えば１〜３００００Ｗのマイクロ波出力範囲のマイクロ波加熱（例えば０．３〜３０ＧＨｚ）と組み合せて、微粒子形態および薄膜形態の金属および金属酸化物を用いてアミノ酸、薬物分子、タンパク質、およびＤＮＡ／ペプチドを急速に結晶化する方法に関する。特に、本発明は、（Ａ）微粒子または薄膜の形態にある少なくとも１つの金属または金属酸化物と（Ｂ）小分子を選択的且つ急速に結晶化するためのマイクロ波加熱との併用に基づく、金属支援・マイクロ波支援蒸発結晶化（ＭＡ−ＭＡＥＣ）と呼ばれる基盤技術に関する。ＭＡ−ＭＡＥＣ技術は、従来の蒸発結晶化と比べてわずかな時間で「オン−デマンド」で所望の多形体の小分子を選択的に成長させることができる。
【背景技術】
【０００３】
医薬品業界における結晶形成制御の領域、特に結晶多形および固形純度の領域における関心が高まっている（非特許文献１参照）。典型的には、合成薬物は可能な最も純粋な形態で結晶化され、丸剤、錠剤等の形態で販売される。
【０００４】
更に、結晶化は、特定のヒト、動物、および植物の疾患を標的化する新規な薬物処置を開発するためのタンパク質の分子構造および相互作用を理解するためにも利用される（非特許文献２参照）。
【０００５】
特に、近年、分子構造の理解に貢献することから、結晶学は科学者にとって非常に有用なツールとなっている。あらゆる種類の分子の結晶が生物学的意義の認識に役立つが、タンパク質およびアミノ酸が今日注目されている主要な分子である。アミノ酸は、多数の特徴的タンパク質を作り出すことを可能にするその溶解性および安定化特性のため、特に重要である（非特許文献３参照）。これに加え、アミノ酸は、生物学的機能の中間体または最終産物となり得、化学、食品、化粧品、および医薬品業界に幅広い用途がある（非特許文献４参照）。
【０００６】
文献中に小分子の結晶化に関連する多くの研究を見出すことができる。例えば、Myersonらは、異なる多形体のグリシンを結晶化するために偏光レーザー光照射を用いている（非特許文献５参照）。同じグループは、パターン形成された金薄膜上におけるアルカンチオールの自己組織化単分子層（ＳＡＭ）を、溶媒蒸発によるグリシン分子のサイズ制御結晶化に利用することも実証している（非特許文献６参照）。Wardらは、形成される結晶の配向を立体化学的阻害により制御するためにナノスケールの円柱状の細孔を用いている（非特許文献７参照）。Zukoskiらは、緩やかな蒸発に基づく結晶化プラットフォームを用いてグリシン水溶液の微小滴を濃縮することによるγ−グリシン結晶の選択的成長を実証している（非特許文献８参照）。
【０００７】
これらの報告で、溶媒の急速な蒸発では不安定なβ形態のグリシンが生成し、溶媒の蒸発を遅くすると動態的に安定なα形態が生成することが示された。更に、水から非常にゆっくりと過飽和を生じさせると、安定なγ形態が得られる（非特許文献８参照）。グリシン結晶の分布が表面（ＳＡＭ、高分子等）および溶液のｐＨに影響され得ることも示されている（非特許文献８参照）。
【０００８】
しかし、添加剤、アルカンチオールのＳＡＭ、または他の加工表面（ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ  ｓｕｒｆａｃｅ）を用いずに結晶、例えば安定なαおよびγ形態のグリシンを急速に（すなわち、秒レベルで）且つ選択的に形成する技術は存在しない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Brittain, H. G., Effects of mechanical processing on phase composition. Journal of Pharmaceutical Sciences 2002, 91, (7), 1573-1580
【非特許文献２】Roberts, M. M.; Heng, J. Y. Y.; Williams, D. R., Protein Crystallization by Forced Flow through Glass Capillaries: Enhanced Lysozyme Crystal Growth. Crystal Growth & Design 2010, 10, (3), 1074-1083
【非特許文献３】Ito, L.; Kobayashi, T.; Shiraki, K.; Yamaguchi, H., Effect of amino acids and amino acid derivatives on crystallization of hemoglobin and ribonuclease A. Journal of Synchrotron Radiation 2008, 15, 316-318
【非特許文献４】Ng, K. M.; Harjo, B.; Wibowo, C, Development of amino acid crystallization processes: L-glutamic acid. Industrial & Engineering Chemistry Research 2007, 46, (9), 2814-2822
【非特許文献５】Garetz, B. A.; Matic, J.; Myerson, A. S., Polarization switching of crystal structure in the nonphotochemical light-induced nucleation of supersaturated aqueous glycine solutions. Physical Review Letters 2002, 89, (17), 175501
【非特許文献６】Lee, A. Y.; Lee, I. S.; Dettet, S. S.; Boerner, J.; Myerson, A. S., Crystallization on confined engineered surfaces: A method to control crystal size and generate different polymorphs. Journal of the American Chemical Society 2005, 127, (43), 14982-14983
【非特許文献７】Hamilton, B. D.; Weissbuch, I.; Lahav, M.; Hillmyer, M. A.; Ward, M. D., Manipulating Crystal Orientation in Nanoscale Cylindrical Pores by Stereochemical Inhibition. Journal of the American Chemical Society 2009, 131, (7), 2588-2596
【非特許文献８】He, G. W.; Bhamidi, V.; Wilson, S. R.; Tan, R. B. H.; Kenis, P. J. A.; Zukoski, C. F., Direct growth of gamma-glycine from neutral aqueous solutions by slow, evaporation-driven crystallization. Crystal Growth & Design 2006, 6, (8), 1746-1749
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、添加剤、アルカンチオールのＳＡＭ、または他の加工表面を用いずに、結晶、例えば安定なαおよびγ形態のグリシンを、急速且つ選択的に形成する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記および他の目的は以下の実施形態を含む本発明により達成される。
【００１２】
１．アミノ酸、薬物分子、タンパク質、およびＤＮＡ／ペプチドからなる群より選択される官能基含有分子を急速に結晶化する方法であって、
（Ａ）微粒子または薄膜の形態にある少なくとも１つの金属または金属酸化物を提供して、
（ａ）前記官能基含有分子の官能基と金属表面または加工金属表面との相互作用により前記官能基含有分子を結晶化するための選択的核形成部位、および
（ｂ）前記金属表面または加工金属表面と結晶化させる官能基含有分子を含むより温かい溶液との間に熱勾配を作り出すためのマイクロ波透過性媒体
を提供する工程、および
（Ｂ）マイクロ波加熱を行って前記官能基含有分子を結晶化させる工程
を含む方法。
【００１３】
２．前記微粒子または薄膜の形態にある少なくとも１つの金属または金属酸化物が、銀、金、銅、アルミニウム、亜鉛、クロム、パラジウム、ニッケル、ロジウム、鉄、白金、スズ、ガリウム、インジウム、カドミウム、コバルト、マンガン、ルテニウム、またはこれらの酸化物である、実施形態１に記載の方法。
【００１４】
３．前記微粒子または薄膜の形態にある少なくとも１つの金属または金属酸化物が、パターン状にスライドガラス、高分子材料、紙、またはセラミックの上に付着する、実施形態１に記載の方法。
【００１５】
４．前記微粒子または薄膜の形態にある少なくとも１つの金属または金属酸化物が、ランダム状にスライドガラス、高分子材料、紙、またはセラミックの上に付着する、実施形態１に記載の方法。
【００１６】
５．前記高分子材料が、ポリアミド、ポリカーボナート、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリニトロセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（エチレンビニルアセタート）、ポリ−２−ペンテン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、およびポリスチレンからなる群より選択される、実施形態３に記載の方法。
【００１７】
６．前記高分子材料が、ポリアミド、ポリカーボナート、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリニトロセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（エチレンビニルアセタート）、ポリ−２−ペンテン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、およびポリスチレンからなる群より選択される、実施形態４に記載の方法。
【００１８】
７．前記金属表面または加工金属表面が、単一の金属または金属酸化物を含む、実施形態１に記載の方法。
【００１９】
８．前記金属表面または加工金属表面が、金属または金属酸化物の任意の組合せを含む、実施形態１に記載の方法。
【００２０】
９．前記少なくとも１つの金属または金属酸化物が、微粒子形態にあり、２ナノメートル〜２０００ナノメートルの粒子サイズを有する、実施形態１に記載の方法。
【００２１】
１０．前記少なくとも１つの金属または金属酸化物が薄膜形態にあり、１０ナノメートル〜２０００ナノメートルの薄膜厚さを有する、実施形態１に記載の方法。
【００２２】
１１．
（ａ）
（ｉ）アミン頭部基またはチオール頭部基、
（ｉｉ）３〜１６個のメチレン基、および
（ｉｉｉ）アミン、カルボキシル、ヒドロキシル、およびエチルからなる群より選択される機能性末端基、
を含む化合物、または
（ｂ）
（ｉ）アミン頭部基またはチオール頭部基および
（ｉｉ）機能性末端基としてのＤＮＡ、ペプチド、ポリ核酸、または任意の単一アミノ酸
を含む化合物
で改質された金属表面を更に含む、実施形態１に記載の方法。
【００２３】
１２．前記マイクロ波加熱が、１Ｗ〜３００００Ｗのマイクロ波出力範囲を用いた０．３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚのマイクロ波周波数から選択されるマイクロ波周波数で行われる、実施形態１に記載の方法。
【００２４】
１３．前記マイクロ波周波数が２．４５ＧＨｚである、請求項１２に記載の方法。
【００２５】
１４．前記アミノ酸が、イソロイシン、アラニン、ロイシン、アスパラギン、リジン、アスパラギン酸、メチオニン、システイン、フェニルアラニン、グルタミン酸、スレオニン、グルタミン、トリプトファン、グリシン、バリン、プロリン、セレノシステイン、セリン、チロシン、アルギニン、ヒスチジン、オルニチン、およびタウリンからなる群より選択される、実施形態１に記載の方法。
【００２６】
１５．前記アミノ酸が、グリシン、アラニン、アルギニン、およびグルタミン酸からなる群より選択される、実施形態１に記載の方法。
【００２７】
１６．前記薬物分子が、アセトアミノフェンおよびラニチジンからなる群より選択される、実施形態１に記載の方法。
【００２８】
１７．前記タンパク質が、健康状態および疾患状態のヒトおよび動物に見出されるタンパク質からなる群より選択される、実施形態１に記載の方法。
【００２９】
１８．前記ＤＮＡおよびペプチドが、健康状態および疾患状態のヒトおよび動物に見出されるＤＮＡおよびペプチドからなる群より選択される、実施形態１に記載の方法。
【００３０】
１９．前記官能基が、アミン、チオール、エチル、およびヒドロキシルからなる群より選択される、実施形態１に記載の方法。
【００３１】
２０．前記金属表面または加工金属表面がマイクロ波加熱後に室温のままである、実施形態１に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】金属支援・マイクロ波加速蒸発結晶化の模式図である。
【図２】（上）室温で、または（下）マイクロ波加熱（ＭＷ）を用いて、３．２Ｍ溶液、ｐＨ＝６からブランクスライドガラス上で成長させたグリシン結晶の光学画像およびＳＥＭ画像を示す図である。＊は板様のα−グリシンを示す。
【図３】（上）室温で、または（下）マイクロ波加熱（ＭＷ）を用いて、３．２Ｍ溶液、ｐＨ＝６からＳＩＦ上で成長させたグリシン結晶の光学画像およびＳＥＭ画像を示す図である。
【図４】室温で、かつＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いて、２．７０Ｍ溶液からブランクスライドガラスおよびＳＩＦ上に形成したＬ−アラニン結晶の光学画像を示す図である。全ての画像は同じ光学的設定で撮影された。
【図５】マイクロ波出力レベル１でＭＡＥＣ技術を用いたブランクスライドガラス上におけるＬ−アラニン結晶成長の時間進行を示す図である。
【図６】マイクロ波出力レベル１でＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いたＳＩＦ上におけるＬ−アラニン結晶成長の時間進行を示す図である。
【図７】室温で、かつＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いて、ブランクスライドガラス上で結晶化させたＬ−アラニンのラマンスペクトルを示す図である（ピークにおける官能基の表記は、示されている波長における官能基の存在を示している）。
【図８】室温で、かつＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いて、ＳＩＦ上で結晶化させたＬ−アラニンのラマンスペクトルを示す図である（ピークにおける官能基の表記は、示されている波長における官能基の存在を示している）。
【図９】ブランクスライドガラス上の銀島状フィルム（Ｓｉｌｖｅｒ  Ｉｓｌａｎｄ  Ｆｉｌｍ：ＳＩＦ）のＳＥＭ画像を示す図である。ＳＩＦの直径は約８０ｎｍである。
【図１０】３．２Ｍ、ｐＨ＝６のグリシン水溶液から室温（ＲＴ）でブランクスライドガラス上に成長させたグリシン結晶のＳＥＭ画像および光学画像を示す図である。
【図１１】マイクロ波加熱（ＭＷ）を用いてブランクスライドガラス上に種々のグリシン水溶液から成長させたグリシン結晶のＳＥＭ画像および光学画像を示す図である。
【図１２】３．２Ｍ、ｐＨ＝６のグリシン水溶液から室温（ＲＴ）でＳＩＦ上に成長させたグリシン結晶のＳＥＭ画像および光学画像を示す図である。
【図１３】３．２Ｍ、ｐＨ＝４のグリシン水溶液から室温（ＲＴ）でＳＩＦ上に成長させたグリシン結晶のＳＥＭ画像および光学画像を示す図である。
【図１４】種々のグリシン水溶液から室温（ＲＴ）でＳＩＦ上に成長させたグリシン結晶の光学顕微鏡画像を示す図である。
【図１５】マイクロ波加熱（ＭＷ）を用いて３．２Ｍ、ｐＨ＝４のグリシン水溶液からＳＩＦ上に成長させたグリシン結晶のＳＥＭ画像を示す図である。
【図１６】マイクロ波加熱（ＭＷ）を用いて３．２Ｍ、ｐＨ＝６のグリシン水溶液からＳＩＦ上に成長させたグリシン結晶のＳＥＭおよび光学画像を示す図である。
【図１７】マイクロ波加熱（ＭＷ）を用いて種々のグリシン水溶液からＳＩＦ上に成長させたグリシン結晶の光学顕微鏡画像を示す図である。
【図１８】（Ａ）室温（ＲＴ）で、または（Ｂ）マイクロ波加熱（ＭＷ）を用いて、３．２Ｍ、ｐＨ＝６のグリシン溶液からガラス上に成長させたグリシン結晶の、実験的２次元（左）および１次元（右）粉末Ｘ線回折パターンを示す図である。
【図１９】（Ａ）室温（ＲＴ）、または（Ｂ）マイクロ波加熱（ＭＷ）を用いて、３．２Ｍ、ｐＨ＝６のグリシン溶液からＳＩＦ上に成長させたグリシン結晶の、実験的２次元（左）および１次元（右）Ｘ線回折パターンを示す図である。
【図２０】（Ａ）１．６Ｍ、ｐＨ＝９のグリシン溶液から室温（ＲＴ）でガラス上に成長させたグリシン結晶、および（Ｂ）３．２Ｍ、ｐＨ＝９のグリシン溶液からマイクロ波加熱（ＭＷ）を用いてＳＩＦ上に成長させたグリシン結晶の、実験的２次元（左）および１次元（右）パターンを示す図である。
【図２１】α−、β−、およびγ−グリシン結晶のシミュレートされた粉末Ｘ線回折パターンを示す図である。
【図２２】α−、β−、およびγ−グリシン結晶のシミュレートされた成長形態を示す図であり、実験データで観察された、選択された結晶面を示している。
【図２３】マイクロ波出力レベル５でＭＡＥＣ技術を用いた、ブランクスライドガラス上におけるＬ−アラニン結晶成長の時間進行を示す図である。
【図２４】マイクロ波出力レベル１０でＭＡＥＣ技術を用いた、ブランクスライドガラス上におけるＬ−アラニン結晶成長の時間進行を示す図である。
【図２５】室温、ブランクスライドガラス上におけるＬ−アラニン結晶成長の時間進行を示す図である。
【図２６】マイクロ波出力レベル５でＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いた、ＳＩＦ上におけるＬ−アラニン結晶成長の時間進行を示す図である。
【図２７】マイクロ波出力レベル１０でＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いた、ＳＩＦ上におけるＬ−アラニン結晶成長の時間進行を示す図である。
【図２８】室温、ＳＩＦ上におけるＬ−アラニン結晶成長の時間進行を示す図である。
【図２９】Ｌ−アラニン結晶の粉末Ｘ線回折パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
あらゆる金属または金属酸化物が本発明において使用され得る。好ましい金属および金属酸化物は、銀、金、銅、アルミニウム、亜鉛、クロム、パラジウム、ニッケル、ロジウム、鉄、白金、スズ、ガリウム、インジウム、カドミウム、コバルト、マンガン、ルテニウム、およびこれらの酸化物である。
【００３４】
本発明の一実施形態では、これらの金属および金属酸化物が単独で使用され得る。
【００３５】
本発明の別の実施形態では、これらの金属および金属酸化物の２つ以上が同時に用いられ得る。
【００３６】
金属および金属酸化物粒子は任意の好適な粒子サイズであり得る。金属および金属酸化物粒子の好ましい粒子サイズ範囲は２ナノメートル〜２０００ナノメートルである。
【００３７】
金属および金属酸化物薄膜は任意の好適な膜厚であり得る。金属および金属酸化物の薄膜に好ましい薄膜厚さの範囲は１０ナノメートル〜２０００ナノメートルである。
【００３８】
表面加工は、
（Ａ）（ｉ）アミンまたはチオール頭部基（head groups）、（ｉｉ）３〜１６個のメチレン基、および（ｉｉｉ）機能性末端基（アミン、カルボキシル、ヒドロキシル、エチル）、を含む化合物、または
（Ｂ）（ｉ）アミンまたはチオール頭部基および（ｉｉ）機能性末端基としてのＤＮＡ、ペプチド、ポリ核酸、または任意の単一アミノ酸、を含む化合物
による金属および金属酸化物の改質を含む。
【００３９】
任意の好適なマイクロ波周波数が用いられ得る。好ましいマイクロ波周波数は０．３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚである。特に好ましいマイクロ波周波数は２．４５ＧＨｚである。
【００４０】
任意の好適なマイクロ波出力が用いられ得る。好ましいマイクロ波出力範囲は１Ｗ〜３００００Ｗである。特に好ましいマイクロ波範囲は１Ｗ〜１２００Ｗである。
【００４１】
本発明に用いられ得るアミノ酸は、イソロイシン、アラニン、ロイシン、アスパラギン、リジン、アスパラギン酸、メチオニン、システイン、フェニルアラニン、グルタミン酸、スレオニン、グルタミン、トリプトファン、グリシン、バリン、プロリン、セレノシステイン、セリン、チロシン、アルギニン、ヒスチジン、オルニチン、およびタウリンである。好ましいアミノ酸にはグリシン、アラニン、アルギニン、およびグルタミン酸が含まれる。
【００４２】
本発明に用いられ得る薬物分子としては、市販されている全ての薬物分子、有機化学を用いて合成される将来の分子、ならびに陸上および海中に生息する細菌および植物を含む生物（ｌｉｖｉｎｇ  ｏｒｇａｎｉｓｍ）に由来する薬物分子が挙げられる。好ましい薬物分子としてはアセトアミノフェンおよびラニチジンが含まれる。
【００４３】
本発明に用いられ得るタンパク質としては、健康状態および疾患状態のヒトおよび動物において見出される全てのタンパク質が挙げられる。
【００４４】
本発明に用いられ得るＤＮＡ／ペプチドとしては、健康状態および疾患状態のヒトおよび動物において見出される全てのＤＮＡ／ペプチドが含まれる。
【００４５】
任意の好適な溶媒がアミノ酸、薬物分子、タンパク質、およびＤＮＡ／ペプチドに用いられ得る。好ましい溶媒は脱イオン水または再蒸留水である。
【００４６】
本発明は、アミノ酸、薬物分子、タンパク質、およびＤＮＡ／ペプチドの急速な結晶化を提供する。これに関し、上記実施形態１４、１５、および１６に係るようなアミノ酸および薬物分子の場合、２００マイクロリットル未満のサンプルでは結晶化は１８０秒未満で達成され、実施形態１７および１８に係るようなタンパク質およびＤＮＡ／ペプチドの場合、２００マイクロリットル未満のサンプルでは結晶化は２時間未満で達成される。
【００４７】
以下に実施例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、これは如何なる点においても本発明を限定するものと解釈されるべきではない。実施例中、出力レベル１、５、および１０とは、９００Ｗをそれぞれ合計時間の１０％、５０％、および１００％印加することを意味する。
【実施例】
【００４８】
実施例１
モデルアミノ酸、すなわちグリシンで、ＭＡ−ＭＡＥＣ技術を試験した。グリシンには周囲温度でα、β、およびγの３つの異なる多形体がある（Lee, A. Y.; Lee, I. S.; Dettet, S. S.; Boerner, J.; Myerson, A. S., Crystallization on confined engineered surfaces: A method to control crystal size and generate different polymorphs. Journal of the American Chemical Society 2005, 127, (43), 14982-14983参照）。グリシン結晶形成は主に溶媒の種類、ｐＨ、および濃度に依存する。本実施例で用いるＭＡ−ＭＡＥＣ技術では、金属ナノ構造が、（１）（グリシンの）第一級アミンと銀ナノ構造の相互作用によるグリシン結晶化の選択的核形成部位として、および（２）マイクロ波加熱後に室温のままである銀ナノ構造とより温かい溶液との間で熱勾配を作り出すためのマイクロ波透過性媒体として作用する（Aslan, K.; Geddes, C. D., Microwave-accelerated metal-enhanced fluorescence: Platform technology for ultrafast and ultrabright assays. Analytical Chemistry 2005, 77, (24), 8057-8067参照）。マイクロ波加熱により、結晶化プロセスの時間をかなり短縮することができる。
【００４９】
図１にＭＡ−ＭＡＥＣ技術の提唱される機構を示す。ＭＡ−ＭＡＥＣでは、マイクロ波加熱への曝露後、銀と水の熱伝導性（それぞれ４２９Ｗ／ｍＫおよび０．６１Ｗ／ｍＫ）が約６２０倍異なることで、溶液と銀ナノ粒子との間に熱勾配が形成される。この熱勾配により、系を熱的に平衡化しようとして、より温かい溶液からより冷たいナノ粒子へのグリシン分子の物質移動が可能になる。その結果、銀ナノ粒子上にグリシン分子が直接（または銀上の他の官能基により）組織化（ａｓｓｅｍｂｌｅ）する（図１、ステップ１）。連続的なマイクロ波加熱により、グリシンの物質移動が続き、核形成と呼ばれるプロセスで、グリシン分子が銀ナノ粒子表面のグリシン分子上に組織化される（図１、ステップ２）。溶液が蒸発するにつれて結晶成長が起こり、その後のグリシン分子が、全てのグリシン分子が結晶化するまで互いの上に組織化される（図１、ステップ３）。
【００５０】
以前に報告されているように、加熱された硝酸銀／Ｄ−グルコース溶液中に浸漬することで、銀島状フィルム（ＳＩＦ）をガラス製顕微鏡スライド上に付着させた（Aslan, K.; Geddes, C. D., Microwave-accelerated metal-enhanced fluorescence: Platform technology for ultrafast and ultrabright assays. Analytical Chemistry 2005, 77, (24), 8057-8067参照）。作製されたばかりのＳＩＦ（図９）を全ての実験に用いた。一定溶液体積で脱イオン水（他の溶媒は使用しなかった）中におけるグリシンの結晶化への濃度およびｐＨの影響を調べた。これに関し、１．６０、３．２０、および４．０Ｍの３つの異なる濃度でグリシン（＞９９．５％、米国のシグマ  アルドリッチ社製）の水溶液を調製した。６Ｍ  ＨＣｌまたは６Ｍ  ＮａＯＨを用いてグリシン溶液のｐＨを４（酸性）、６（中性）、および９（塩基性）に調整した。ＭＡ−ＭＡＥＣ実験では、固定体積（２０μｌ）の調製したばかりのグリシン溶液をＳＩＦコーティングされたスライドガラス上にピペットで移し、次いでこれを従来のマイクロ波オーブン（１００％出力レベル）中で加熱するか、室温でインキュベートした。溶媒が完全に蒸発するのにかかった時間を記録した。２つの対照サンプルでは、マイクロ波加熱を用いブランクスライドガラス上で、および、室温でブランクスライドガラス上で、グリシンの結晶化を行った。
【００５１】
ＳＩＦおよびスライドガラス上に形成されたグリシン結晶の特徴を顕微鏡法（光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡、図１０〜図１７）および粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）（Ｘ線結晶学データの考察についての以下の補足情報を参照されたい）により明らかにした。３つの異なるサンプルの顕微鏡画像を用いて結晶多形体分布を計算した。ＭＡ−ＭＡＥＣ技術および対照実験を用いたグリシンの結晶化の結果を以下の表１に要約する。この点に関して、結晶形態、結晶多形体分布（すなわち純度）、および種々のグリシン溶液を蒸発させるのにかかる合計時間を示す。
【００５２】
【表１】
2014530820.tif 000003
【００５３】
固定体積のグリシン溶液について、室温、ブランクスライドグラス上における合計蒸発時間（対照サンプル、蒸発結晶化）は１２分（４Ｍ、ｐＨ＝６）から６０分（１．６Ｍ、ｐＨ＝４）と記録された。グリシン溶液の濃度が高くなるにつれて、結晶化の合計時間は最大４分の１まで減少した。これは溶液中で多くのグリシン分子が存在し、結晶化プロセスを更に急速に促進するためである。ＸＲＤにより確認されたように、酸性および塩基性条件ではγ形態のグリシンが優勢であり、α形態のグリシンは主にｐＨ＝６で観察された。図２上および図１０は、室温、ブランクのスライドガラス上で形成されたグリシン結晶の光学顕微鏡およびＳＥＭ画像を示している。予想された通り、γ−グリシンが針状晶として（長さ１３０〜２００μｍ）形成され、α−グリシン（長さ５〜４０μｍ）が両錐体として形成された。これは、サイクリックディマーの存在を含む動態的に調節されたプロセスにより説明することができる（Weissbuch, I; Lahav, M.; Leiserowitz, L., Toward stereochentical control, monitoring, and understanding of crystal nucleation. Crystal Growth & Design 2003, 3, (2), 125-150参照）。
【００５４】
ブランクスライドガラス上で同一のグリシン溶液をマイクロ波加熱に曝露した場合、グリシン溶液は２０〜５５秒で完全に蒸発した。しかし、グリシン結晶は９個の溶液のうち３個でしか成長せず、室温で成長したものと比べて結晶はよく構築されていなかった。すなわち、ブランクスライドガラス上におけるグリシン溶液のマイクロ波加熱では、より良い結晶が生成しなかった（図２下、図１１、および図１８Ｂ）。
【００５５】
第一級アミン（およびチオール）基は銀ナノ構造への親和性を有するので、グリシン分子は銀表面を向いたアミン基を介して銀ナノ構造上に組織化されるものと予想される。すなわち、銀ナノ構造はグリシン結晶化の選択的核形成部位（これは結晶化速度を速め、選択的な多形を生じさせる可能性がある）として働く。そこで、室温におけるグリシン結晶成長をＳＩＦ上で行った。固定体積のグリシン溶液において、室温、ＳＩＦ上における合計蒸発時間は、室温、ブランクスライドガラス上と比べて最大５分の１（１．６Ｍ、ｐＨ＝４）まで短縮された。更に、９個の条件全てにおいてＳＩＦ上でグリシン結晶が成長し、これらの結晶はブランクスライドガラス上で成長したものと比べて、よく構築されており、より大きかった（図３上および図１２〜図１４）。ここで、ＳＩＦ上で成長させたα−グリシンのサイズ（最大で約１００μｍのサイズ）はブランクスライドガラス上で成長させたものより約２倍大きい。これは、互いに近接して複数の銀ナノ構造が存在しており（図９）、これが複数の結晶の核形成／成長プロセスが同時に起こることを可能にしているためであると考えられる。
【００５６】
ＳＩＦ上で成長させたγ−グリシンは１ｍｍを超える長さに達しており（図１３）、このため、このグリシンは非線形光学用途への有望な候補となることに留意することも重要である（Bhat, M. N.; Dharmaprakash, S. M, Effect of solvents on the growth morphology and physical characteristics of nonlinear optical gamma-glycine crystals. Journal of Crystal Growth 2002, 242, (1-2), 245-252参照）。更に、ＳＩＦ上で、所望の種類の多形体を比較的短時間で成長させることができる、結晶多形体の優れた分布が観察された。これらの観察結果は、銀ナノ構造の利用（金属支援結晶化：ＭＡＣ）により結晶化プロセスを大幅に改善できることを証明している。
【００５７】
ＭＡＣが可能とした顕著な改善にも関わらず、（２０μｌ溶液を完全に蒸発させるための）結晶化プロセスには依然として完了までに最大２５分が必要である。そこで、ＳＩＦ上における結晶化プロセスへのマイクロ波加熱の影響を調べた（すなわち、ＭＡ−ＭＡＥＣ）。ＳＩＦ上で同一のグリシン溶液をマイクロ波加熱に曝露した時、グリシン溶液は２２〜５７秒で完全に蒸発した（室温、ガラスと比べて最大約６０分の１まで短縮）。グリシン溶液の７個（９個中）でよく構築されたグリシン結晶が生成した（図３下および図１５〜図１７）。ＭＡ−ＭＡＥＣでは、グリシン溶液をより高い温度（水が完全に蒸発する）に加熱することにより、γ形態からαおよびβ形態への転換が起こった。これは、α−およびγ−グリシンが互変関係にあり、そのような転換が高温で起こるためである（Lee, A. Y.; Lee, I. S.; Dettet, S. S.; Boerner, J.; Myerson, A. S., Crystallization on confined engineered surfaces: A method to control crystal size and generate different polymorphs. Journal of the American Chemical Society 2005, 127, (43), 14982-14983参照）。高エネルギーであるβ形態の存在は、水の急速な蒸発により生じた高度な過飽和プロセスにより説明することができる（Lee, A. Y.; Lee, I. S.; Dettet, S. S.; Boerner, J.; Myerson, A. S., Crystallization on confined engineered surfaces: A method to control crystal size and generate different polymorphs. Journal of the American Chemical Society 2005, 127, (43), 14982-14983参照）。
【００５８】
グリシン水溶液が完全に蒸発する（１分未満）より前にＳＩＦ上でグリシン結晶が出現し始めたことに留意することも重要である。すなわち、特に所望の結晶から不純物を分離するために、溶媒を完全に蒸発させることなくＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いることができる。
【００５９】
要約すると、有機小分子の結晶化を大幅に改善するためにマイクロ波加熱有りまたは無しで銀ナノ構造を利用する基盤技術の原理証明が実施された。この点に関し、マイクロ波加熱を用いた小体積水溶液からのモデル有機分子（グリシン）の結晶化が秒単位で達成された。マイクロ波加熱を用いてまたは用いずに銀ナノ構造上で成長させたグリシン結晶が、ブランクスライドガラス上で成長させたものより大きいことが見出された。ＭＡ−ＭＡＥＣ技術は、従来の蒸発結晶化と比べてわずかな時間で「オン−デマンド」で小さな有機および生物学的分子の所望の多形体を選択的に成長させる可能性がある。
【００６０】
補足情報：グリシン結晶の更なる画像（補足情報１）および粉末ＸＲＤデータ（補足情報２）を以下に考察する。
【００６１】
補足情報１：
図９は、ブランクスライドガラス上の銀島状フィルム（ＳＩＦ）のＳＥＭ画像を示す図である。ＳＩＦの直径は約８０ｎｍである。
【００６２】
図１０は、３．２Ｍ、ｐＨ＝６のグリシン水溶液から室温（ＲＴ）でブランクスライドガラス上に成長させたグリシン結晶のＳＥＭ画像および光学画像を示す図である。
【００６３】
図１１は、マイクロ波加熱（ＭＷ）を用いてブランクスライドガラス上に種々のグリシン水溶液から成長させたグリシン結晶のＳＥＭ画像および光学画像を示す図である。
【００６４】
図１２は、３．２Ｍ、ｐＨ＝６のグリシン水溶液から室温（ＲＴ）でＳＩＦ上に成長させたグリシン結晶のＳＥＭ画像および光学画像を示す図である。
【００６５】
図１３は、３．２Ｍ、ｐＨ＝４のグリシン水溶液から室温（ＲＴ）でＳＩＦ上に成長させたグリシン結晶のＳＥＭ画像および光学画像を示す図である。
【００６６】
図１４は、種々のグリシン水溶液から室温（ＲＴ）でＳＩＦ上に成長させたグリシン結晶の光学顕微鏡画像を示す図である。
【００６７】
図１５は、マイクロ波加熱（ＭＷ）を用いて３．２Ｍ、ｐＨ＝４のグリシン水溶液からＳＩＦ上に成長させたグリシン結晶のＳＥＭ画像を示す図である。
【００６８】
図１６は、マイクロ波加熱（ＭＷ）を用いて３．２Ｍ、ｐＨ＝６のグリシン水溶液からＳＩＦ上に成長させたグリシン結晶のＳＥＭ画像および光学画像を示す図である。
【００６９】
図１７は、マイクロ波加熱（ＭＷ）を用いて種々のグリシン水溶液からＳＩＦ上に成長させたグリシン結晶の光学顕微鏡画像を示す図である。
【００７０】
補足情報２：
粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）によるグリシン結晶の特性評価は以下の通りであった。薄壁（０．０２ｍｍ）を有するキャピラリー管中に配置したグリシン結晶のＸＲＤデータを、メリーランド薬科大学（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｍａｒｙｌａｎｄ  Ｓｃｈｏｏｌ  ｏｆ  Ｐｈａｒｍａｃｙ）薬学研究科（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）のコア施設に収容されている室内（ｉｎ−ｈｏｕｓｅ）Ｘ線発生装置（ＭｉｃｒｏＭａｘ  ７、テキサス州ウッドランズのＲｉｇａｋｕ／ＭＳＣ社製）およびＲａｘｉｓ４＋＋イメージプレート検出器（Ｒｉｇａｋｕ／ＭＳＣ社製）を用いて収集した。検出器とサンプルの距離は７５ｍｍで一定に維持した。照射源はＣｕＫα（波長：０．５４ｎｍ）とした。０°≦δ≦１２０°、０°≦２θ≦４０°の値で２次元ＸＲＤデータを収集した。
【００７１】
ＡＤＸＶソフトウェアを用いて、収集した２次元ＸＲＤデータ（．ＯＳＣフォーマット）を「．ＩＭＧ」および「．ＰＳ」フォーマットに変換した（後述のPinard et al.参照）。ＦＩＴ２Ｄソフトウェアを用いて「．ＩＭＧ」ファイルを当てはめることにより、１次元強度対２０のプロットを得た（後述のPinard et al.参照）。実験的ＸＲＤパターン（図１８〜２０）およびシミュレートされたＸＲＤパターン（図２１）で２θプロット中のピーク位置を比較することにより多形体の反射（例えば、α（０２０）を決定した。
【００７２】
Ｍｅｒｃｕｒｙ（英国ケンブリッジのＣａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｄａｔａ  Ｃｅｎｔｅｒ、バージョン２．３）を用いてα−、β−、およびγ−グリシンのシミュレートされたＸＲＤパターンを生成した。グリシン結晶の結晶学的パラメーター（ＣＩＦファイル）は公開されている論文から得た（Ferrari, E. S.; Davey, R. J.; Cross, W. I.; Gillon, A. L.; Towler, C. S. Crystal Growth & Design 2003, 3, 53-60; and Dawson, A.; Allan, D. R.; Belmonte, S. A.; Clark, S. J.; David, W. I. F.; McGregor, P. A.; Parsons, S.; Pulham, C. R.; Sawyer, L. Crystal Growth & Design 2005, 5, 1415-1427）。
【００７３】
光学顕微鏡観察およびＳＥＭ画像は、観察可能な結晶のサイズが大きいので、グリシン多形体の種類についての半定量的情報を提供するが、ＸＲＤデータはより決定的である。図１８は、室温でまたはマイクロ波加熱を用いてガラス上でグリシン溶液（３．２Ｍ、ｐＨ＝６）から成長させた結晶の２次元ＸＲＤデータを示している。ＸＲＤデータはまた、室温でおよびマイクロ波加熱を用いてガラス上でα−およびγ−グリシンの混合物が成長したとの顕微鏡による観察結果を支持している。室温でガラス上に成長させたグリシン結晶からの反射の強度は、マイクロ波加熱を用いて成長させたものより大きかった。このことは、室温でより多数の結晶が成長したことを示しており、これもやはりＳＥＭおよび光学顕微鏡の画像によって示された通りである。同一のグリシン溶液を用いたことに留意することも重要である。図１８（Ａ）中、α（０１１）、α（１１０）、およびα（０２０）のピークの強度が最大であり、このことはグリシン結晶がこれらの面に沿って優先的に成長することを示している。図２２（左上）は、これらの観察された結晶面で、室温でガラス上に成長させたα−グリシン結晶の形態を描写したものである。ｂｃ平面（０１１）およびａｂ平面（１１０）で最も強い水素結合を介して両錐形α−グリシン結晶が形成されることも興味深い。更に、ＸＲＤデータ（図１８）は、γ−グリシンがスライドガラス上で（１０１）面に沿って優先的に成長したことを示している。
【００７４】
図１９は、室温でおよびマイクロ波加熱を用いて、ＳＩＦ上でα−グリシンのみが成長したことを示している。核形成／成長部位として働く近接した複数の銀ナノ粒子の存在により、ＳＩＦ上における結晶化はスライドガラス上よりはるかに速く起こったことは重要である。これは、以下のように説明することができる。最初のグリシン分子がそのアミン基を介して銀ナノ粒子上に吸着された後、その後のグリシン分子はカルボン酸基を介して最初のグリシン分子上に選択的に組織化する（すなわち、銀−［ＮＨ２−ＣＯＯＨ］−［ＮＨ２−ＣＯＯＨ］−［ＮＨ２−ＣＯＯＨ］−）。グリシン分子の組織化は、溶液と銀ナノ粒子との間の温度勾配のため、マイクロ波加熱下でより速く起こる（Aslan, K.; Geddes, C. D. Analyst 2008, 133, 1469-80）。この点に関し、マイクロ波加熱はグリシン分子間の水素結合の活性化エネルギーを低下させ、結晶化プロセスを効率的に促進するとも考えられる。他方、室温におけるグリシン分子の組織化には、溶液から銀ナノ粒子表面の核形成部位にグリシン分子を急速に転移させる駆動力（温度勾配）が存在しないため、最大２０分かかる。
【００７５】
また、室温でガラス上に成長させたα−グリシン結晶とマイクロ波加熱を用いてＳＩＦ上に成長させたα−グリシン結晶との間の顕著な差も興味深い。ＸＲＤデータ（図１８（Ａ）および図１９（Ｂ））に示されるように、ガラス上で成長させたα−グリシン結晶では、（１１０）面に対応する約２０°における強いピークおよび（１２０）面に対応する約２４°における弱いピークが現れる。逆に、ＳＩＦ上で成長させたα−グリシン結晶では、（１２０）面に対応するピークの強度の方が強く、（１１０）面に対応する約２０°におけるピークは存在しない。図２２上に、室温でガラス上に成長させた結晶およびマイクロ波加熱を用いてＳＩＦ上で成長させた結晶の予想されるα−グリシン結晶形態を並べて比較している。光学顕微鏡およびＳＥＭの画像（図１０および図１６）は、ガラス上におけるａグリシン結晶の成長がｚ方向（溶液中へ向かう方向；ｘ−ｙがガラス表面）で優先的に起こり、グリシン分子がガラス上のより少ない数の核形成部位上に組織化されたことを示している。それに比べ、ＳＩＦ上のα−グリシン結晶の成長はｘ−ｙ方向（表面上）で優先的に起こり、多くの核形成／成長部位（すなわち銀粒子）が利用可能なため、より長い結晶になった。
【００７６】
サンプルのいくつかでβグリシン結晶も観察された。図２０は、室温、ガラス上で１．６Ｍ、ｐＨ＝９のグリシン溶液から成長させた結晶およびマイクロ波加熱を用いてＳＩＦ上で３．２Ｍ、ｐＨ９のグリシン溶液から成長させた結晶のＸＲＤの結果を示している。ここでも、α−グリシンおよびγ−グリシンからの反射が優勢であり、両方のサンプルでβ（００１）およびβ（１１０）反射が存在した。β（００１）およびβ（１１０）反射の存在は、β−グリシン結晶が板状に成長したことを示している。
【００７７】
グリシン溶液をより高い温度に加熱するとγ形態からαおよびβ形態への転換が起こることが知られている。Lee, A. Y.; Lee, I. S.; Dettet, S. S.; Boerner, J.; Myerson, A. S. Journal of the American Chemical Society 2005, 127, 14982-14983。これは、α−およびγ−グリシンが互変関係にあり、そのような転換が高温で起こるためである。上記のLee et al参照。高エネルギーなβ形態の存在は、水の急速な蒸発による高度な過飽和プロセスによって説明することができる。上記のLee et al.参照。結晶化プロセス終了後の表面にγ−グリシンが存在することは、γ−グリシンからαおよびβ形態への不完全な転換を示している。図２２中央および図２２下は、室温でガラス上に成長させた結晶およびマイクロ波加熱を用いてＳＩＦ上に成長させた結晶の予想されるβ−およびγ−グリシン結晶の形態を示している。
【００７８】
図１８は、（Ａ）室温（ＲＴ）でおよび（Ｂ）マイクロ波加熱（ＭＷ）を用いて、ガラス上に３．２Ｍ、ｐＨ＝６のグリシン溶液から成長させたグリシン結晶の実験的２次元（左）および１次元（右）粉末Ｘ線回折パターンを示している。１次元プロット上のギリシャ文字は、ピークが属するグリシン多形体の種類を示しており、図２１に示す３種類全ての多形体のシミュレートされたＸＲＤパターンを比較することにより決定された。ピークに対応するミラー指数も示す。１次元プロット中の釣鐘形は、他の研究者らによる以前の刊行物でも観察されているようにバックグラウンドシグナルによるものである。Hamilton, B. D.; HiUmyer, M. A.; Ward, M. D. Crystal Growth & Design 2008, 8, 3368- 3375およびHamilton, B. D.; Weissbuch, I.; Lahav, M.; Hillmyer, M. A.; Ward, M. D. Journal of the American Chemical Society 2009, 131, 2588-2596。
【００７９】
図１９は、（Ａ）室温（ＲＴ）でおよび（Ｂ）マイクロ波加熱（ＭＷ）を用いて、ＳＩＦ上に３．２Ｍ、ｐＨ＝６のグリシン溶液から成長させたグリシン結晶の実験的２次元（左）および１次元（右）Ｘ線回折パターンを示している。１次元プロット上のギリシャ文字は、ピークが属するグリシン多形体の種類を示しており、図２１に示す３種類全ての多形体のシミュレートされたＸＲＤパターンを比較することにより決定された。ピークに対応するミラー指数も示す。
【００８０】
図２０は、（Ａ）１．６Ｍ、ｐＨ＝９のグリシン溶液から室温（ＲＴ）でガラス上に成長させたグリシン結晶および（Ｂ）マイクロ波加熱（ＭＷ）を用いて３．２Ｍ、ｐＨ＝９のグリシン溶液からＳＩＦ上に成長させたグリシン結晶の実験的２次元（左）および１次元（右）パターンを示している。１次元プロット上のギリシャ文字は、ピークが属するグリシン多形体の種類を示しており、図２１に示す３種類全ての多形体のシミュレートされたＸＲＤパターンを比較することにより決定された。ピークに対応するミラー指数も示す。
【００８１】
図２１は、α−、β−、およびγ−グリシン結晶のシミュレートされた粉末Ｘ線回折パターンを示している。ピークに対応するミラー指数も示す。
【００８２】
図２２は、α−、β−、およびγ−グリシン結晶のシミュレートされた成長形態を示しており、実験データで観察された、選択された結晶面を示している。水素結合を点線で示す。
【００８３】
本実施例は、その開示を参照により本明細書に援用するPinard, M. A.; Aslan, K., Metal-Assisted and Microwave-Accelerated Evaporative Crystallization. Cryst Growth Des 2010, 10 (11), 4706-4709から改変したものである。
【００８４】
実施例２
Ｌ−アラニンは、多くのタンパク質の分子構造において重要な役割を果たす重要なアミノ酸である。この分子の結晶化した形態は現在、化学、薬剤学、および食品業界で高い需要がある。しかし、従来の蒸発結晶化法は完了するまで最大数時間かかり、使用可能な結晶を常に一貫して生成するわけではない。金属支援・マイクロ波加速蒸発結晶化（ｍｅｔａｌ−ａｓｓｉｓｔｅｄ  ａｎｄ  ｍｉｃｒｏｗａｖｅ−ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ：ＭＡ−ＭＡＥＣ）技術を用いると、室温の結晶化を用いてわずかな時間でより大きくよりよく構築されたＬ−アラニン結晶が形成された。この技術は、アミノ酸以外の有機分子にも応用可能であるので、今日の産業が望む分子結晶を多量に生成することができる。
【００８５】
Ｌ−アラニンは、タンパク質合成に最も多量に用いられるアミノ酸の１つである（Yamada, K.; Sato, A.; Shimizu, T.; Yamazaki, T.; Yokoyama, S., L-alanine hydrochloride monohydrate. Acta Crystallographica Section E-Structure Reports Online 2008, 64, O806-U1439参照）。その構造的単純性およびタンパク質構成中における重要性のため、結晶研究における重要な分子でもある。更に、水素結合がアラニン分子構造中で大きな役割を果たすので、この特定のアミノ酸に関する研究は、ペプチドおよびタンパク質等の巨大分子の構造的特徴のより深い理解につながり得る（Mohan, R.; Kumar, K. S.; Raghavalu, T.; Mathivanan, V.; Kovendhan, M.; Sivakumar, B.; Kumar, G. R.; Raj, S. G., Structural, optical, spectral and thermal studies of nonlinear optical pure and deuterated L-alanine single crystals. Journal of Crystal Growth 2008, 310, (6), 1182-1186参照）。結晶化されたＬ−アラニンの特性について複数の研究、例えばその振動スペクトル（Machida, K. K., A.; Saito, Y.; Uno, T., Polarized Raman spectra and intermolecular potential of L-alanine crystal. Spectrochim. Acta, Part A 1978, 34, 909-914参照）、形態（Lechuga-Ballesteros, D. R.-H., N., Effects of molecular structure and growth kinetics on the morphology of L-alanine crystals. Int. J. Pharm 1995, 115, 151-160参照）、および熱特性（Mohan, R.; Kumar, K. S.; Raghavalu, T.; Mathivanan, V.; Kovendhan, M.; Sivakumar, B.; Kumar, G. R.; Raj, S. G., Structural, optical, spectral and thermal studies of nonlinear optical pure and deuterated L-alanine single crystals. Journal of Crystal Growth 2008, 310, (6), 1 182-1186参照）に関する研究が行われている。しかし、これらの研究の大部分は、従来の室温蒸発結晶化法を用いており、これは完了まで最大数日かかり得る。
【００８６】
本実施例では、Ｌ−アラニンを急速に結晶化するために金属支援・マイクロ波加速蒸発結晶化（ＭＡ−ＭＡＥＣ）を適用する。ＭＡ−ＭＡＥＣ技術は、Ｌ−アラニン結晶成長のためのマイクロ波加熱（結晶化プロセスを加速させるため）およびプラズモニックナノ構造（銀島状フィルム、ＳＩＦ、選択的核形成部位として）の併用に基づく。ＭＡ−ＭＡＥＣ技術は、完全な蒸発および結晶化が起こるのに必要な時間を著しく短縮する急速な分子結晶化のための有望且つ新規な方法である。
【００８７】
ＳＩＦの使用および蒸発結晶化条件（室温およびマイクロ波加速）が結晶化の時間およびＬ−アラニンの結晶の種類に与える影響を調べた。室温およびＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いたＬ−アラニンの結晶化の結果を以下の表２に要約する。
【００８８】
【表２】
2014530820.tif 000004
【００８９】
固定された体積（２０μｌ）および濃度（２．７０Ｍ、ｐＨ＝５．３）のＬ−アラニン（最低５サンプルを使用）について、ブランクスライドガラス上およびＳＩＦ上における結晶化プロセスは、室温でそれぞれ平均５０±３分および４１±１３分かかった。ブランクのスライドガラス上でマイクロ波加速蒸発結晶化（ＭＡＥＣ）技術を用いた場合、完全なＬ−アラニン結晶化には３８秒〜６．５分必要であった。３１個のブランクスライドガラスのうち２５個で観察可能な結晶が形成され、これはＬ−グリシンについて以前に公開されている結果と一致する。ＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いた場合、マイクロ波出力レベルが上がるにつれて平均結晶化時間が短くなった。例えば、Ｌ−アラニンの結晶化は、マイクロ波出力レベル１０でＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いた時に、ＳＩＦ上でたった２２秒で完了し、マイクロ波出力レベル１ではＳＩＦ上で７分で完了した。全てのＳＩＦ表面で観察可能なＬ−アラニン結晶が生成したことに留意することも重要である。Ｌ−アラニン結晶のα形態は、本実施例中の全てのサンプルの光学顕微鏡で観察され、これは他のグループによる観察結果と同様である（Lechuga-Ballesteros, D. R.-H., N., Effects of molecular structure and growth kinetics on the morphology of L-alanine crystals. Int. J. Pharm 1995, 115, 151-160およびKoyama, M.; Shiraishi, M.; Sasaki, K.; Kon-no, K., Preparation of L-Alanine Crystals Containing Gold Nanoparticles. Journal of Dispersion Science and Technology 2008, 29, (9), 1266-1271参照）。
【００９０】
図４は、ブランクスライドガラス上およびＳＩＦ上の両方で室温およびＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いて形成されたＬ−アラニン結晶の視覚的比較を示す図である。ＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いて成長させた結晶は、室温結晶化を用いて成長させたものより一貫して大きかった。結晶サイズは、完全蒸発後、ブランクスライドガラス上で１１０〜５８９μｍ、ＳＩＦ上で１４１〜５８１μｍであった。溶液の過飽和の減少から、結晶は水溶液の完全な蒸発後に成長が停止したと考えられた（Koyama, M.; Shiraishi, M.; Sasaki, K.; Kon-no, K., Preparation of L-Alanine Crystals Containing Gold Nanoparticles. Journal of Dispersion Science and Technology 2008, 29, (9), 1266-1271参照）。以前の研究と一致して、全てのα結晶は最大の面領域（ｆａｃｅ  ｚｏｎｅ）を有しており、ｃ軸と考えられるものに沿って伸長した（Lechuga-Ballesteros, D. R.-H., N., Effects of molecular structure and growth kinetics on the morphology of L-alanine crystals. Int. J. Pharm 1995, 115, 151-160参照）。
【００９１】
Pinard, M. A.; AsIan, K., Metal- Assisted and Microwave- Accelerated Evaporative Crystallization. Cryst Growth Des 2010, 10 (11), 4706-4709に記載されているように、これらの観察結果は、ＳＩＦがＬ−アラニン結晶成長の選択的核形成部位として、またより温かい溶液とマイクロ波加熱後に室温のままである銀ナノ構造との間に熱勾配を作り出すためのマイクロ波透過性媒体として、働くことに起因した。マイクロ波加熱は結晶化プロセスの時間を顕著に短縮することができる。アミン基は特に銀等のプラズモニックナノ粒子に対する親和性を有することがよく知られている（Myerson, A. S.; Lee, A. Y.; Lee, I. S.; Dettet, S. S.; Boerner, J., Crystallization on confined engineered surfaces: A method to control crystal size and generate different polymorphs. Journal of the American Chemical Society 2005, 127, (43), 14982-14983参照）。したがって、Ｌ−アラニンのアミン基は銀ナノ構造上に組織化され、結晶成長のための推定される（probable）核形成部位になっていると考えらえる。ブランクスライドガラスおよびＳＩＦ上における結晶成長を比較することによりこの仮説を試験した。室温でブランクスライドガラス上に形成されたＬ−アラニン結晶と比べて、ＳＩＦ上で成長させた結晶はより多量であり、欠陥が少なかった。これらは更に、結晶サイズのより大きなばらつきが観察されたスライドガラス上で成長させた結晶より、サイズが均一であるようであった。
【００９２】
マイクロ波出力レベル１を用いてブランクスライドガラス上およびＳＩＦ上で成長させた結晶のサイズ分布が、マイクロ波出力レベル５および１０を用いて観察された不均一なサイズ分布と比べて均一であったことに留意することも重要である。これは、溶液およびマイクロ波加熱（出力レベル５および１０）中に形成された結晶の過剰なマイクロ波加熱によるものである。過剰なマイクロ波加熱は、これらのプロセスを更に加速することにより、結晶の核形成および成長に影響を与えると考えられる。
【００９３】
室温およびマイクロ波加熱蒸発中の結晶化プロセスをより深く理解するために、ブランクスライドガラス上およびＳＩＦ上の成長中の結晶および溶液の光学画像を図５、６、および２３〜２８に示されている間隔で撮った。これらの実験全てで、光学画像を収集するためにマイクロ波加熱を短時間（約１０秒）停止した。図５（ガラス＿ＭＷ＿ＰＬ１）は、マイクロ波出力レベル１におけるスライドガラス上における定期的結晶成長進行を示している。最初の画像を撮影した時間（ｔ＝０分）までに、より小さな結晶が現れた。その後の画像中では結晶の成長が明らかに見られ、結晶は４〜７分の時点で最終的なサイズに成長しているようであった。これらの画像はまた、溶液中における結晶移動（ｔ＝０からｔ＝６分）を示しており、その後、これらは、溶媒の完全な蒸発（ｔ＝７分）後の最終位置に静止している。マイクロ波出力レベル５および１０ならびに室温を用いてスライドガラス上で成長させた結晶でも同様な観察結果が得られた（図２３〜図２５参照）。
【００９４】
図６（ＳＩＦ＿ＭＷ＿ＰＬ１）は、マイクロ波出力レベル１を用いたＳＩＦ上における経時的な結晶成長進行（timed crystal grouwth progression）を示している。結晶は２分前後のマイクロ波加熱後にＳＩＦ上に最初に出現し始め、その後、ｔ＝７分の完全な蒸発まで顕著な成長が観察された。マイクロ波出力レベル１および５では、スライドガラスと比べてＳＩＦ上で結晶成長の顕著な改善が観察された。これらの結晶は、ガラス上でＭＡＥＣ技術を用いて成長させた不完全で品質が不十分なものより、はるかに多く、品質が高かった。結晶成長は各マイクロ波加熱条件の全ＳＩＦサンプル上で起こり、完全な蒸発にかかった時間はたった２２秒〜７分であり（それぞれマイクロ波出力レベル１および１０）、このことは、ＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いて、従来の蒸発結晶化法より１０倍以上速く同じ結晶を成長させることができることを証明している。ＭＡ−ＭＡＥＣ法を用いて形成されたＬ−アラニンが大量であることは、表面の銀ナノ粒子の存在により説明することができる。ＳＩＦは大量の結晶が成長するための核形成部位として働いた（Pinard, M. A.; Aslan, K., Metal-Assisted and Microwave-Accelerated Evaporative Crystallization. Cryst Growth Des 2010, 10, (11), 4706-4709参照）。これに比して、スライドガラス上では機能性表面基がないため、Ｌ−アラニンの核形成および成長はランダムであった。
【００９５】
スライドガラス上およびＳＩＦ上の両方でＬ−アラニン溶液にマイクロ波加熱を印加した場合、画像化目的でマイクロ波を複数回停止および開始させた時に、同じ時間の中断されていないマイクロ波加熱と比べて結晶構築が改善されたことに留意することも重要である。これは、短時間でＬ−アラニン溶液に吸収されるマイクロ波エネルギーの量が多いことにより説明することができる。存在するエネルギーの量が、結晶成長に必要とされるよりも多かった可能性があり、そのため結晶の正常な成長を妨げた可能性がある。
【００９６】
図７および図８は、室温でおよびＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いて、スライドガラス上およびＳＩＦ上に成長させたＬ−アラニン結晶のラマンスペクトルを示している。ガラス上およびＳＩＦ上で成長させたＬ−アラニンの両方で、以前に公開されている結果と同じ位置に観察可能なピークが現れている（Mohan, R.; Kumar, K. S.; Raghavalu, T.; Mathivanan, V.; Kovendhan, M.; Sivakumar, B.; Kumar, G. R.; Raj, S. G., Structural, optical, spectral and thermal studies of nonlinear optical pure and deuterated L-alanine single crystals. Journal of Crystal Growth 2008, 310, (6), 1182-1186参照）。このことは、本実施例で生成した結晶が他のＬ−アラニン結晶と同様な振動特性を有し、したがって、Ｌ−アラニン水溶液から室温蒸発で典型的に形成される種類のＬ−アラニン結晶と見なすことができることを示している。更に、スライドガラスおよびＳＩＦ上の同一の位置にラマンピークが観察されるので、マイクロ波加熱およびＳＩＦの使用はその上で成長する結晶の構造特性および振動特性を変えることなく結晶化プロセスを加速すると結論付けることができる。
【００９７】
要約すると、本実施例の結果は、ＭＡ−ＭＡＥＣ技術がＬ−アラニンを急速に結晶化する非常に効果的な方法であることを証明している。マイクロ波加熱を用いて生成した結晶は、ＳＩＦおよびスライドガラスの両方で、室温で成長させたものよりサイズが大きく、室温の方法より１０倍以上速く生成した。表面上に銀ナノ構造が存在することで、ブランクスライドガラス上よりも選択的な核形成部位が可能になり、そのため、より多くの結晶が同時に成長することが可能になった。更に、ＳＩＦ上で成長した結晶の大部分は、ガラス上で成長させたものより、品質が良く、欠陥が少なかった。本実施例は、ＭＡ−ＭＡＥＣ技術の使用によりアミノ酸の結晶化効率が上がることを実証している。
【００９８】
補足情報：Ｌ−アラニン結晶の更なる画像および実験の詳細を以下に記載する。
【００９９】
材料
硝酸銀はスペクトル・ケミカルＭＦＧ社（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＭＦＧ  Ｃｏｒｐ．）から購入した。水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、Ｄ−グルコース、およびＬ−アラニンはシグマ  アルドリッチ社から購入した。全ての化学物質は受け取ったままの状態で用いた。
【０１００】
方法
銀島状フィルムの調製
銀島状フィルムをスライドガラス（コーニング社（Ｃｏｒｎｉｎｇ）製）上に付着させた。５％  ＮａＯＨを加えることによりＡｇＮ０３を沈殿させ、その後、ＮＨ４ＯＨを加えて素早く再溶解させた。その後、溶液を５℃に冷却し、ブランクのスライドガラスを溶液に２分間浸漬した。Ｄ−グルコースを加え、５〜７分後、スライドが緑色にコーティングされた後、スライドを取り出した。
【０１０１】
Ｌ−アラニン溶液の調製
適切な量のＬ−アラニンを再蒸留水（ミリポア社製）に溶解した後、６０℃で最大１５分間または溶液が無色透明になるまで加熱することにより、２．７０ＭのＬ−アラニン溶液を調製した。調製された溶液のｐＨは５．３（等電点＝６）とわずかに酸性であり、全ての実験でｐＨを変えず使用した。溶液は、使用と使用の間、室温で２０ｍＬガラスバイアル（コーニング社製）中に保存し、各使用前に６０℃で１０分間加熱した。
【０１０２】
Ｌ−アラニンの結晶化
２０μＬの液滴中で、ブランクスライドガラス（コーニング社製）およびＳＩＦ上にＬ−アラニンを付着させ、室温およびＭＡ−ＭＡＥＣにおける結晶化について観察した。室温結晶化は、干渉されない開放型の研究室の実験台で行った。ＭＡＥＣ技術は従来のマイクロ波オーブン（Ｆｒｉｇｉｄａｉｒｅ、９００Ｗ）をマイクロ波出力レベル１、５、および１０で用いて行った。
【０１０３】
Ｓｗｉｆｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍ１０Ｌ  Ｍｏｎｏｃｕｌａｒ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（スイフト社（Ｓｗｉｆｔ）製）で成長中の結晶の画像を定期的に記録した。ラマン分光計システム（デラウェア州のＢＷテク社（ＢＷ  Ｔｅｋ，  Ｉｎｃ．）のｉ−Ｒａｍａｎ）を用いてＬ−アラニン結晶のラマンスペクトルを観察した。
【０１０４】
図２３は、マイクロ波出力レベル５でＭＡＥＣ技術を用いたブランクスライドガラス上におけるＬ−アラニン結晶成長の時間進行を示す図である。結晶の実際の長さは図中に示されている長さの４倍である。
【０１０５】
図２４は、マイクロ波出力レベル１０でＭＡＥＣ技術を用いたブランクスライドガラス上におけるＬ−アラニン結晶成長の時間進行を示す図である。結晶の実際の長さは図中に示されている長さの４倍である。
【０１０６】
図２５は、室温、ブランクスライドガラス上におけるＬ−アラニン結晶成長の時間進行を示す図である。結晶の実際の長さは図中に示されている長さの４倍である。
【０１０７】
図２６は、マイクロ波出力レベル５でＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いたＳＩＦ上におけるＬ−アラニン結晶成長の時間進行を示す図である。結晶の実際の長さは図中に示されている長さの４倍である。
【０１０８】
図２７は、マイクロ波出力レベル１０でＭＡ−ＭＡＥＣ技術を用いたＳＩＦ上におけるＬ−アラニン結晶成長の時間進行を示す図である。結晶の実際の長さは図中に示されている長さの４倍である。
【０１０９】
図２８は、室温、ＳＩＦ上におけるＬ−アラニン結晶成長の時間進行を示す図である。結晶の実際の長さは図中に示されている長さの４倍である。
【０１１０】
図２９は、本実施例におけるＬ−アラニン結晶の粉末Ｘ線回折パターンを示す図である。
【０１１１】
本実施例は、その開示を参照により本明細書に援用するAlabanza, A. M; Aslan, K., Metal- Assisted and Microwave-Accelerated Evaporative Crystallization: Application to L- Alanine. Cryst Growth Des 2011, 11 (10), 4300-4304から改変したものである。
【０１１２】
本発明をその具体的実施形態を参照して詳細に説明したが、その精神および範囲から逸脱することなく種々の変更が可能であることは当業者に明らかである。
【図１】
2014530820.tif 000005
【図２】
2014530820.tif 000006
【図３】
2014530820.tif 000007
【図４】
2014530820.tif 000008
【図５】
2014530820.tif 000009
【図６】
2014530820.tif 000010
【図７】
2014530820.tif 000011
【図８】
2014530820.tif 000012
【図９】
2014530820.tif 000013
【図１０】
2014530820.tif 000014
【図１１】
2014530820.tif 000015
【図１２】
2014530820.tif 000016
【図１３】
2014530820.tif 000017
【図１４】
2014530820.tif 000018
【図１５】
2014530820.tif 000019
【図１６】
2014530820.tif 000020
【図１７】
2014530820.tif 000021
【図１８】
2014530820.tif 000022
【図１９】
2014530820.tif 000023
【図２０】
2014530820.tif 000024
【図２１】
2014530820.tif 000025
【図２２】
2014530820.tif 000026
【図２３】
2014530820.tif 000027
【図２４】
2014530820.tif 000028
【図２５】
2014530820.tif 000029
【図２６】
2014530820.tif 000030
【図２７】
2014530820.tif 000031
【図２８】
2014530820.tif 000032
【図２９】
2014530820.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月20日(2014.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミノ酸、薬物分子、タンパク質、ＤＮＡ、およびペプチドからなる群より選択される官能基含有分子を急速に結晶化する方法であって、
（Ａ）微粒子または薄膜の形態にある少なくとも１つの金属または金属酸化物を提供して、
（ａ）前記官能基含有分子の官能基と金属表面との相互作用により前記官能基含有分子を結晶化するための選択的核形成部位、および
（ｂ）前記金属表面と結晶化させる官能基含有分子を含むより温かい溶液との間に熱勾配を作り出すためのマイクロ波透過性媒体
を提供する工程、および
（Ｂ）マイクロ波加熱を行って前記官能基含有分子を結晶化させる工程
を含み、
前記金属表面が
（ａ）
（ｉ）アミン頭部基またはチオール頭部基、
（ｉｉ）３〜１６個のメチレン基、および
（ｉｉｉ）アミン、カルボキシル、ヒドロキシル、およびエチルからなる群より選択される機能性末端基
を含む化合物、または
（ｂ）
（ｉ）アミン頭部基またはチオール頭部基および
（ｉｉ）機能性末端基としてのＤＮＡ、ペプチド、ポリ核酸、または任意の単一アミノ酸
を含む化合物
で改質されている方法。
【請求項２】
前記微粒子または薄膜の形態にある少なくとも１つの金属または金属酸化物が、銀、金、銅、アルミニウム、亜鉛、クロム、パラジウム、ニッケル、ロジウム、鉄、白金、スズ、ガリウム、インジウム、カドミウム、コバルト、マンガン、ルテニウム、またはこれらの酸化物である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記微粒子または薄膜の形態にある少なくとも１つの金属または金属酸化物が、パターン状にスライドガラス、高分子材料、紙、またはセラミックの上に付着する、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記微粒子または薄膜の形態にある少なくとも１つの金属または金属酸化物が、ランダム状にスライドガラス、高分子材料、紙、またはセラミックの上に付着する、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記高分子材料が、ポリアミド、ポリカーボナート、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリニトロセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（エチレンビニルアセタート）、ポリ−２−ペンテン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、およびポリスチレンからなる群より選択される、請求項３または請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記金属表面が、単一の金属または金属酸化物を含む、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記金属表面が、金属または金属酸化物の任意の組合せを含む、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの金属または金属酸化物が、微粒子形態にあり、２ナノメートル〜２０００ナノメートルの粒子サイズを有する、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの金属または金属酸化物が薄膜形態にあり、１０ナノメートル〜２０００ナノメートルの薄膜厚さを有する、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属表面が前記（ａ）化合物で改質されている、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記マイクロ波加熱が、１Ｗ〜３００００Ｗのマイクロ波出力範囲を用いた０．３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚのマイクロ波周波数から選択されるマイクロ波周波数で行われる、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記マイクロ波周波数が２．４５ＧＨｚである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記官能基含有分子が、イソロイシン、アラニン、ロイシン、アスパラギン、リジン、アスパラギン酸、メチオニン、システイン、フェニルアラニン、グルタミン酸、スレオニン、グルタミン、トリプトファン、グリシン、バリン、プロリン、セレノシステイン、セリン、チロシン、アルギニン、ヒスチジン、オルニチン、およびタウリンからなる群より選択される、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記官能基含有分子が、グリシン、アラニン、アルギニン、およびグルタミン酸からなる群より選択される、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記薬物分子が、アセトアミノフェンおよびラニチジンからなる群より選択される、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記タンパク質が、健康状態および疾患状態のヒトおよび動物に見出されるタンパク質からなる群より選択される、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記官能基含有分子が、健康状態および疾患状態のヒトおよび動物に見出されるＤＮＡおよびペプチドからなる群より選択される、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記官能基が、アミン、チオール、エチル、およびヒドロキシルからなる群より選択される、請求項１〜請求項１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記金属表面がマイクロ波加熱後に室温のままである、請求項１〜請求項１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記金属表面が、
（ｉ）アミン頭部基またはチオール頭部基および
（ｉｉ）機能性末端基としてのＤＮＡ、ペプチド、ポリ核酸、または任意の単一アミノ酸
を含む化合物
で改質されている、請求項１〜請求項１９のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2014530820.tif 000034