(57)【要約】【課題】  球状の金微粒子よりも優れた増感効果を有しつつ金からなるロッド状ナノ粒子と比べて生体内に蓄積し難い造影剤及びその製造方法を提供する。【解決手段】  金、銀、銅、白金のいずれかを含むロッド状ナノ粒子と、該ロッド状ナノ粒子の周囲に存在する７００〜１２００ｎｍの波長領域内に吸光係数が０．１ｃｍ−１以下の波長が存在する材料と、からなり、粒子形状を有する造影剤。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金、銀、銅、白金のいずれかを含むロッド状ナノ粒子と、該ロッド状ナノ粒子の周囲に存在する７００〜１２００ｎｍの波長領域内に吸光係数が０．１ｃｍ−１以下の波長が存在する材料と、からなり、粒子形状を有する造影剤。
【請求項２】
前記ロッド状ナノ粒子の長軸の長さが１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、長軸の長さ／短軸の長さが１．５以上８０以下であることを特徴とする請求項１に記載の造影剤。
【請求項３】
前記材料が、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛のいずれかからなる請求項１又は２に記載の造影剤。
【請求項４】
前記材料が複数の細孔を有しており、該細孔内に前記ロッド状ナノ粒子が存在することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の造影剤。
【請求項５】
近赤外線透過性材料からなる多孔質構造体の粒子を作製する工程と、細孔内に金、銀、銅、白金のいずれかを含んでなるロッド状ナノ粒子を作製する工程と、を少なくとも有する造影剤の製造方法。
【請求項６】
前記多孔質構造体を作製する方法が、溶液中での均一核発生に基づく方法であることを特徴とする請求項５に記載の造影剤の製造方法。
【請求項７】
金、銀、銅、白金のいずれかを含んでなるロッド状ナノ粒子を作製する工程と、該ロッド状ナノ粒子の表面を７００〜１２００ｎｍの波長領域内に吸光係数が０．１ｃｍ−１以下の波長が存在する材料で覆う工程と、を少なくとも有する造影剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響トモグラフィー法などの各種トモグラフィー法を用いた生体内検査や光熱癌治療などの各種光治療に好適に用いられる造影剤、及びそれらの製造方法、に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体内部の情報を画像化する方法として、種々のトモグラフィー法が知られている。中でも、特許文献１などに記載されている光音響トモグラフィー法は、被爆のおそれなしに非破壊測定で断層像を得ることができる方法として注目されている。
【０００３】
光音響トモグラフィー法は、プローブ光を被測定体の任意の局所表面部分から照射し、照射された光によって被測定体内部で発生した音響信号の強度を測定し、測定結果を処理して画像化するものである。
【０００４】
一方、非特許文献１には、同時分子イメージング及び光熱癌治療法の造影剤として金からなるロッド状ナノ粒子を利用する技術が記載されている。
【特許文献１】特開平６−２９６６１２号公報
【非特許文献１】Ｘｉａｏｈｕａ  Ｈｕａｎｇ  ｅｔ．ａｌ．“Ｃａｎｃｅｒ  Ｃｅｌｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌ  Ｔｈｅｒａｐｙ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｎｅａｒ−Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｒｅｇｉｏｎ  ｂｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｇｏｌｄ  Ｎａｎｏｒｏｄｓ”Ｊ．ＡＭ．ＣＨＥＭ．ＳＯＣ．２００６，１２８，２１１５−２１２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、金からなるロッド状ナノ粒子を造影剤として用いた場合、球状の金微粒子を造影剤として用いた場合と比べて、生体内からの排出に時間がかかる傾向がある。
【０００６】
そこで、本発明は、球状の金微粒子よりも優れた増感効果を有しつつ金からなるロッド状ナノ粒子よりも生体から排出される速度の大きい造影剤及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、金、銀、銅、白金のいずれかを含むロッド状ナノ粒子と、該ロッド状ナノ粒子の周囲に存在する７００〜１２００ｎｍの波長領域内に吸光係数が０．１ｃｍ−１以下の波長が存在する材料と、からなり、粒子形状を有する造影剤である。
【０００８】
ここで、前記ロッド状ナノ粒子の長軸の長さが１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、長軸の長さ／短軸の長さが１．５以上８０以下であることが好ましい。
【０００９】
また、前記材料が、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛のいずれかからなることが好ましい。
【００１０】
また、前記材料が複数の細孔を有しており、該細孔内に前記ロッド状ナノ粒子が存在することであることが好ましい。
【００１１】
本発明は、近赤外線透過性材料からなる多孔質構造体の粒子を作製する工程と、細孔内に金、銀、銅、白金のいずれかを含んでなるロッド状ナノ粒子を作製する工程と、を少なくとも有する造影剤の製造である。
【００１２】
前記多孔質構造体を作製する方法は、溶液中での均一核発生に基づく方法であることが好ましい。
【００１３】
本発明は、金、銀、銅、白金のいずれかを含んでなるロッド状ナノ粒子を作製する工程と、該ロッド状ナノ粒子の表面を７００〜１２００ｎｍの波長領域内に吸光係数が０．１ｃｍ−１以下の波長が存在する材料で覆う工程と、を少なくとも有する造影剤の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の造影剤は、球状の金微粒子よりも優れた増感効果を有しつつ金からなるロッド状ナノ粒子と比べて生体内からの排出速度が大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（粒子形状を有する造影剤）
本発明の造影剤は、光照射によって局在表面プラズモンを生じるロッド状ナノ粒子（以下、「ＬＳＰナノロッド」という場合がある）と７００〜１２００ｎｍの波長領域内に吸光係数が０．１ｃｍ−１以下の波長が存在する材料（以下、「近赤外光透過性材料」という場合がある）とからなり、粒子形状を有する造影剤である。粒子形状としては、等方的な形状が好ましく、球状のものが特に好ましい。
【００１６】
本発明の造影剤は、光音響トモグラフィー法などの各種トモグラフィー法を用いた生体内検査や光熱癌治療などの各種光治療に好適に用いられる。ＬＳＰナノロッドに光を照射することによって生じた局在表面プラズモンが熱に変換される。この熱に起因する周囲の細胞や組織の膨張に伴う音波を検出することによって、光音響トモグラフィーが可能になる。一方、この熱を利用して癌細胞を破壊することによって、光熱癌治療が可能になる。
【００１７】
なお、光治療に用いる場合、本発明の造影剤は増感剤とも呼びうるが、本発明及び本明細書においては、光治療に用いる場合も造影剤と呼ぶこととする。
【００１８】
ＬＳＰナノロッドの周囲には、ほぼ全体に近赤外光透過性材料が存在することが好ましい。より具体的には、ＬＳＰナノロッドの表面の９０％以上の周囲に近赤外光透過性材料が存在することが好ましい。近赤外光透過性材料とＬＳＰナノロッドとは接していることが望ましい。もっとも、近赤外光透過性材料とＬＳＰナノロッドとの間には、他の分子が容易に入り込まない程度の幅（例えば１ｎｍ以下の幅）の隙間が存在していても良い。
【００１９】
近赤外光透過性材料は、ＬＳＰナノロッドの表面を被覆する一方で、ＬＳＰナノロッドにプラズモンを励起させるための入射光を透過するものである。
【００２０】
吸光係数は以下の式から求めることができる。
Ａ＝ｌｏｇ１０（Ｉ０／Ｉ）＝０．４３４αＬ
α＝吸光係数（ｃｍ−１）
Ａ＝吸光度
Ｉ０＝入射光強度
Ｉ＝透過光強度
Ｌ＝材料の厚さ（ｃｍ）
ここで、本発明において「近赤外光」とは、比較的人体を透過しやすい波長領域である７００〜１２００ｎｍの波長領域を意味する。
【００２１】
一方、本発明の目的からすれば、ＬＳＰナノロッドのプラズモンを誘起するために具体的に照射する光を透過しさえすればよい。この観点から、本発明では、７００〜１２００ｎｍの波長領域内に吸光係数が０．１ｃｍ−１以下の波長が存在する材料を用いている。ここでいう、吸収係数は、本発明の造影剤に使用されている材料と同じ材料を、例えば基板上に形成するなどして測定することができる。
【００２２】
照射光の波長は、ＬＳＰナノロッドのプラズモンを誘起するための波長を選択することになる。言い換えると、７００〜１２００ｎｍの波長領域内であって近赤外光透過性材料の吸光係数が０．１ｃｍ−１以下の波長の近赤外光を照射した場合にプラズモンが励起されるように、ＬＳＰナノロッドの形状、大きさ、材質を決定する。なお、近赤外光透過性材料の影響によって、プラズモンを誘起するために照射すべき光の波長がＬＳＰナノロッド単独で存在する場合のプラズモンを誘起するための波長と一致しない場合があるので、照射光の波長を選択する際には注意が必要である。
【００２３】
設計自由度の観点からは、７００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長領域の８０％以上の波長範囲において、近赤外光透過性材料の吸光係数が０．１ｃｍ−１以下であることが好ましい。
【００２４】
近赤外光透過性材料は、無機材料であっても有機材料であっても有機−無機複合材料であっても良い。粒子形状を有する造影剤の製造を容易ならしめるといった観点からは、近赤外光透過性材料として、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛などの無機酸化物を好適に用いることができる。なお、近赤外光透過性材料の選択に際しては、必要とする生体内検査や治療の種類に応じて、その生体内（血管内、リンパ管内、細胞内など）における一般的安定性、肝臓における分解可能性、腎臓における排出可能性などの種々の要素を考慮することが望ましい。
【００２５】
一方、ＬＳＰナノロッドは、入射光によって局在プラズモンを励起させるものである。
【００２６】
ＬＳＰナノロッドの形状は、回転楕円体若しくはそれに近い形状のもの又は円柱若しくはそれに近い形状であることが好ましい。
【００２７】
そして、ＬＳＰナノロッドの任意の平面への投影図を描いた際に、ＬＳＰナノロッドの投影図中の最大線分（以下、「長軸」という）の長さをａ、最小線分（以下「短軸」という）の長さをｂとすると、１０ｎｍ≦ａ≦２００ｎｍであることが好ましい。ａが小さくなりすぎると十分な局在表面プラズモンが得られなくなるおそれがあり、大きくなりすぎると後述するように最終的に得られる造影剤の生体内での使用方法が限定的になると考えられるからである。また、１．５≦ａ／ｂ≦８０であることが好ましい。ａ／ｂ（長軸の長さ／短軸の長さ：以下、「アスペクト比」という場合がある）が小さくなりすぎると球状粒子の場合と比べた効果が得られにくくなる恐れがあり、大きくなりすぎると製造が困難になると考えられるからである。
【００２８】
ＬＳＰナノロッドの構成材料としては、金、銀、銅、白金などを挙げることができる。ＬＳＰナノロッドは、これらの構成材料単体からなっていてもよいし、混合物であってもよい。また、ＬＳＰナノロッドは、例えば銀表面を金で覆ったような、コアシェル構造の有していても良い。さらには、ＬＳＰナノロッドは、局在表面プラズモン共鳴を実質的に妨げない範囲で、他の元素を含んでいても良い。
【００２９】
ＬＳＰナノロッドの材料の選択に際しても、必要とする生体内検査や治療の種類に応じて、その生体内（血管内、リンパ管内、細胞内など）における一般的安定性、肝臓における分解可能性、腎臓における排出可能性などの種々の要素を考慮することが望ましい。
【００３０】
なお、この点、生体外での分析に局在表面プラズモンを用いる場合には、その安定性ゆえに金のロッド状ナノ粒子若しくは表面が金のロッド状ナノ粒子が好適であると考えられている。ＬＳＰナノロッドを生体内で使用するの場合も基本的には同様であると考えられる。もっとも、生体内への蓄積を抑えるという観点からは、必要とする生体内検査や治療の種類によっては、金よりも生体内安定性が低い材料を用いることが好ましい場合もありうる。
【００３１】
本発明の粒子形状を有する造影剤は、球に近い形状を有していることが好ましい。より具体的には、粒子の直径の分布が直径の平均値の±２０％の範囲に収まっていることが好ましい。また、本発明の造影剤は、その直径（より厳密には長軸）の長さが、その内包するＬＳＰナノロッドの長径（ａ）以上であり、かつ３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。造影剤の直径が小さすぎると、その中に含有できるＬＳＰナノロッドが少なくなってしまう。逆に、造影剤の直径が大きすぎると、毛細血管内での造影剤の使用や毛細血管を経由する可能性のある造影剤の使用が困難になり、使用方法が限定的になってしまったり、生体内の目的の部位に粒子を集積させることが困難に成ったりする。
【００３２】
（粒子形状を有する造影剤の製造方法）
本発明に係る粒子形状を有する造影剤を製造するためには、種々の製法を用い得る。
【００３３】
大別すると、（ｉ）近赤外線透過性材料からなる多孔質構造体を作製した後にその孔中にＬＳＰナノロッドを形成して造影剤を製造する方法、（ｉｉ）予めＬＳＰナノロッドを作製しておき、その後にＬＳＰナノロッドの周囲に近赤外光透過性材料を設けて造影剤を製造する方法、の２つが挙げられる。
【００３４】
まず、（ｉ）としては、近赤外線透過性材料からなる多孔質ナノ粒子の鋳型を利用して鍍金する方法を挙げることができる。近赤外線透過性材料からなる多孔質の鋳型としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛などからなる複数のナノホール（細孔）を有する球に近い形状の構造体（以下、「球状のナノ粒子」という）を好適に用いることができる。この球状のナノ粒子は、例えば、界面活性剤の存在下で、シリコンのアルコキシドを加水分解するような手法で作製することができる。中でも、アルコールと水の混合溶媒中での均一核発生に基づいて作製する方法が特に好ましく用いられる。この手法によれば、反応条件を適当に制御することにより、シリンダー状の細孔構造を得ることができる。
【００３５】
作製した多孔質粒子の細孔内に、ＬＳＰナノロッドを形成する方法としては、いくつかの方法を挙げることができる。本発明の造影剤を得ることができる限りにおいて、ＬＳＰナノロッドはいかなる手法を用いて作製しても構わない。例えば、金のロッド状ナノ粒子は、塩化金酸溶液に前記多孔質材料を浸漬した後に光還元をすることによって、細孔内に作製することができる。
【００３６】
一方、（ｉｉ）としては、予め作製したＬＳＰナノロッドの表面を近赤外光透過性材料で覆う方法と、予め作製したＬＳＰナノロッドを近赤外光透過性材料中に分散させる方法と、を挙げることができる。
【００３７】
ＬＳＰナノロッドを予め作製しておく方法としては、物理加工による方法と化学反応による方法とが知られている。
【００３８】
物理加工による方法としては、電子ビームリソグラフィ（ＥＢＬ）等の技術を用いることができる。
【００３９】
化学反応による方法としては、種々の方法が適用でき、鍍金法などの液相成膜法を好適に用いることができる。例えば、界面活性剤の存在下で電気化学的還元を利用して鍍金する方法や、酸化物などからなる多孔質の鋳型を利用して孔内に液相成膜（実質的には、鍍金）した後に鋳型を除去する方法を挙げることができる。また、酸化物などからなる多孔質の鋳型を利用して孔内に気相成膜した後に鋳型を除去することも可能である。ここで、多孔質の鋳型としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛などからなるナノホールを有する構造体を挙げることができる。鋳型の製造方法としては、陽極酸化を用いた手法や加熱焼成時の溶媒の蒸発を利用した手法など、種々の方法が考えられる。
【００４０】
予め作製したＬＳＰナノロッドに近赤外光透過性材料を設ける方法としては、固相法、気相法、液相法のいずれを用いることも可能である。
【００４１】
固相法としては、メカニカルミリングなどを採用することが可能である。ただし、固相法を用いる場合、ＬＳＰナノロッドを構成する材料の融点と近赤外光透過性材料の融点との関係を考慮し、ＬＳＰナノロッドの形状が崩れないようにＬＳＰナノロッド周辺の温度を設定する必要がある。
【００４２】
また、気相法としては、真空蒸着法やスパッタリング法などの物理気相成膜法（ＰＶＤ法）、化学気相成膜法（ＣＶＤ法）のいずれも用いられ得る。この場合も、ＬＳＰナノロッドを構成する材料の融点を考慮してＬＳＰナノロッド周辺の温度を設定する必要がある。
【００４３】
液相法は最も簡便な方法である。具体的には、共沈法、ゾル−ゲル法、逆ミセル法、スプレー法、法などを挙げることができる。
【実施例】
【００４４】
次に、具体的な実施例を示し、本発明を詳細に説明する。
【００４５】
（実施例１）
水１４４ｍｏｌにセチルトリメチルアンモニウムブロミド（Ｃ１６ＴＡＣ）０．０１９ｍｏｌを溶解し、アンモニア１１ｍｏｌとエタノール５８ｍｏｌを添加した。この溶液を８０℃に加熱した後、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）０．０６３ｍｏｌをマイクロシリンジで１滴ずつ滴下した。完全にＴＭＯＳを添加し終えた後、１２０分攪拌した。なお、必要に応じて超音波を照射することもある。
【００４６】
この手順で得られた粒子を遠心分離で分別し、空気中５００℃で３時間焼成し、メソポーラスシリカの粒子を得た。
【００４７】
この粒子をＦＥ−ＳＥＭで観察すると、粒子はほぼ均一な径の球状で、ランダムに選択した粒子２０個の平均粒径は、８０ｎｍであった。この粒子をＸ線回折分析で測定した結果、チューブ状の細孔から成る二次元ヘキサゴナル構造であり、その面間隔は３．５ｎｍと見積もられた。チューブ状細孔からなる粒子の構造は、ＴＥＭによっても確認された。窒素ガスの等温吸着線を測定し、吸着ブランチから平均細孔径を算出した結果、２．４ｎｍであった。
【００４８】
このメソポーラスシリカ粒子を、１５％塩化白金酸溶液：水：エタノール＝１：２：２の比の溶液中に浸漬し、２０分後に取り出し、紫外光を３０分照射した。これによって、細孔内に金のロッド状ナノ粒子を形成することができた。金からなるロッド状ナノ粒子の形成は、ＴＥＭ観察によって確認でき、原子像の連続領域から、ロッドのサイズを見積もったところ、径が２．２ｎｍ、長さが２０−３０ｎｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の造影剤は、光音響トモグラフィーなどのトモグラフィー法を用いた各種の生体内検査や光熱癌治療などの各種光治療の造影剤として用いられ得る。