(57)【要約】両親媒性ポリマーでカプセル化された量子ドットを含有する粒子。これらの粒子は、生物学的および生物医学的な研究への使用に適しており、蛍光発光可能であってもよく、水溶性且つ生体適合性であってもよい。カプセル化された量子ドットは、実質的にいかなる毒性および免疫学的な影響を引き起こすことなく生体システム内に導入することができる。【選択図】図７
2010523557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両親媒性ポリマーでカプセル化された量子ドットを含有する粒子。
【請求項２】
前記量子ドットが実質的に疎水性である、請求項１に記載の粒子。
【請求項３】
前記両親媒性ポリマーが生体適合性である、請求項１に記載の粒子。
【請求項４】
前記生体適合性ポリマーが、ポリエステル、ポリ(オルトエステル)、ポリ酸無水物、ポリ(アミノ酸)、ポリ(擬アミノ酸)およびポリホスファゼンからなる群より選択される、請求項３に記載の粒子。
【請求項５】
前記ポリエステルが、ポリ乳酸, ポリグリコール酸, 乳酸・グリコール酸共重合体, 乳酸・グリコール酸-ポリエチレングリコール共重合体, ポリ(ε-カプロラクトン), ポリ(3-ヒドロキシブチラート), ポリ(ブチロラクトン), ポリプロピオラクトン, ポリ(p-ジオキサノン), ポリ(バレロラクトン), ポリ(ヒドロバレラート), ポリ(プロピレンフマラート)およびこれらの誘導体からなる群より選択される、請求項４に記載の粒子。
【請求項６】
前記生体適合性ポリエステルが直鎖状または星形のポリエステルである、請求項４に記載の粒子。
【請求項７】
前記生体適合性ポリエステルのポリマーが約1,000 Daから約100,000 Daの分子量を有する、請求項４に記載の粒子。
【請求項８】
前記生体適合性ポリエステルポリマーがポリ(乳酸-co-グリコール酸)である、請求項５に記載の粒子。
【請求項９】
乳酸とグリコール酸の比率が1:10から10:1の範囲である、請求項８に記載の粒子。
【請求項１０】
前記生体適合性両親媒性ポリマーが親水性の外皮で包囲された疎水性の内芯を有する、請求項３に記載の粒子。
【請求項１１】
前記親水性の外皮が親水性官能基を含有する、請求項１０に記載の粒子。
【請求項１２】
前記親水性官能基が、水酸基, カルボキシル基, エーテル基, スルフィド基, エステル基, エトキシ基, ホスホニル基, ホスフィニル基, スルホニル基, スルフィニル基, スルホン酸基, スルフィン酸基, リン酸基, 亜リン酸基, アミノ基, アミド基, 第四級アンモニウム基および第四級ホスホニウム基からなる群より選択される、請求項１１に記載の粒子。
【請求項１３】
前記内芯が疎水性官能基を有する、請求項１０に記載の粒子
【請求項１４】
前記疎水性官能基が、直鎖状または分岐状のアルキル基, アリール基, アルケニル基, アルキニル基, アルキルアクリルアミド基, 置換もしくは非置換のアルキルアクリレート基およびアルキルアリール基からなる群より選択される、請求項１３に記載の粒子。
【請求項１５】
サイズがナノメートルの範囲にある、請求項１に記載の粒子。
【請求項１６】
サイズが100 nmから300 nmである、請求項１５に記載の粒子。
【請求項１７】
実質的に球形である、請求項１に記載の粒子。
【請求項１８】
前記量子ドットが元素周期表のIIB族, IVA族, VA族, IIIA族, IIA族またはVIA族からなる群より選択される少なくとも１種の元素である、請求項１に記載の粒子。
【請求項１９】
前記量子ドットがCdO, CdS, CdSe, CdTe, CdSeTe, CdHgTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, MgTe, MgS, MgSe, MgO, GaAs, GaP, GaSb, GaN, HgO, HgS, HgSe, HgTe, CaS, CaSe, CaTe, CaO, SrS, SrSe, SrTe, SrO, BaS, BaSe, BaTe, BaO, InAs, InP, InSb, InN, AlAs, AlN, AlP, AlSb, AlS, PbO, PbS, PbSe, PdTe, Ge, Si, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTeおよびこれらの組み合わせからなる群より選択されるものである、請求項１８に記載の粒子。
【請求項２０】
前記量子ドットがコア-シェル構造を有するものである、請求項１８に記載の粒子。
【請求項２１】
前記量子ドットがポリ(乳酸-co-グリコール酸)でカプセル化されたCdSeの内芯である、請求項１に記載の粒子。
【請求項２２】
前記両親媒性ポリマーでカプセル化された治療薬をさらに含有する、請求項１に記載の粒子。
【請求項２３】
両親媒性ポリマーでカプセル化された量子ドットを含有する粒子の、蛍光プローブとしての使用。
【請求項２４】
両親媒性ポリマーでカプセル化された量子ドットおよび治療薬を含有する粒子の、患者体内での該治療薬の放出制御のための使用；ここで、該量子ドットは該放出の間インビボで光学的に検出可能であることを特徴とする。
【請求項２５】
有機溶媒に溶解した両親媒性ポリマーと混合している量子ドットに水性溶媒を導入して、それにより該ポリマーを沈殿させ、該量子ドットをカプセル化する工程を含む、カプセル化された量子ドットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概してカプセル化された量子ドットに関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光技術は生物学的および生物医学的な研究において広く用いられており、より高度な蛍光プローブへの要求が増している。有機蛍光色素分子［fluorophores］は、細胞および生体分子の蛍光標識のために用いられてきた。残念ながら、それらの励起スペクトルは狭く、発光スペクトルは広く、光安定性は弱いため、それらの利用は限定的である。無機半導体である量子ドット（QD）は、マルチカラーの生体イメージングや検出アプリケーションにおける、蛍光ラベリングの有望なの代替物として提唱されている。QDは、材料のバルクなバンドギャップエネルギーおよびQDクラスターの最終的な直径によって決まる吸収および発光バンドを有する、組成依存的、形状依存的およびサイズ依存的な冷光［luminescence］を帯びる。
【０００３】
強い冷光を発するQDは、比較的長い蛍光寿命を有し、超高感度の生物学的な検出および医学的な診断への応用のために、生体分子を標識するのに有用である。従来の有機蛍光色素分子に比べ、QDは強く、狭く、対称性の蛍光を発光し、光化学的に安定で、量子収率（吸収された光子に対する発光された光子の割合）は90%にもなる。それらの低い光分解率は、従来の有機蛍光色素分子では不可能であった、ゆっくりとした生物学的プロセスの継続的なまたは長期間のリアルタイムモニタリングや細胞内プロセスの追跡調査を可能なものとする。そのため、QDは、細胞をラベリングする研究用の蛍光プローブとして、有機蛍光色素分子を置き換えることができるものとなる可能性がある。QDは無機的な固体であるため、有機蛍光色素分子よりも（たとえば光褪色に対して）頑強であることが期待でき、加えて電子顕微鏡によって高解像度で観察できる。
【０００４】
このように、冷光を発するQDは、蛍光発光波長を近紫外領域から可視領域を通って近赤外領域まで連続的に変化させることができ、それにより400-1350 nmという広い波長範囲が含まれるので、生体イメージング用の望ましい蛍光色素分子である。
【０００５】
粒子サイズの異なるQDは、異なる波長の吸収を見せる。したがって、粒子サイズの異なるいくつかのQDを用いることにより、単一の波長を用いて、同時に励起させて異なる光学的活性を検出することができる。
【０００６】
生体ラベリング用のQDの開発はマルチカラーでの検出および診断の新たな可能性を開くが、QD自体は水に可溶ではなく、生体適合性かつ化学的に安定なものではなく、生体分子と共有結合する官能基を有さない。このような特性を考慮すると、生体アプリケーションのためのQDの実用性は現在のところ限定的である。（結晶性およびサイズ分布の点で）高品質のQDは、非極性溶媒中でトリオクチルホスフィンオキシド（TOPO）のような疎水性被覆を用いて合成される。しかしながら、この疎水性被覆はインビボでの使用に適さない。
【０００７】
上記の問題を解決し、生体適合性の蛍光プローブまたはバイオマーカーとしてQDをうまく利用できるようにするために、単一のQDを表面修飾する努力がなされてきた。しかしながら、QDの表面修飾はQDの表面の化学的性質に大きく依存する。QDの表面は、静電結合および水素結合による相互作用を介するか、または、たとえばアビジン−ビオチン相互作用のようなリガンド−リセプター相互作用を介する、生体試料との相互作用に合ったものであればよい。
【０００８】
ZnSでキャッピングされているかあるいはされていないQD上で、メルカプト酢酸（MAA）とシリカ被覆とを結合させるような、QDの表面修飾についてのいくつかの研究が試みられており、有望であることが示されている。しかしながら、MAAのような低分子でキャッピングされたQDは、キャッピングしているリガンドの加水分解または酸化により容易に分解されるという点で不利である。シリカ被覆は、QDを被覆またはカプセル化してシリカナノスフィア［nanosphere］を形成させるために用いられる。しかしながら、シリカ被覆には、QDの表面を最初に特別なシラン表面活性剤で修飾する必要があるという点で不利である。
【０００９】
生体アプリケーションのために、単一のQDは現在のところ、それらの疎水性被覆分子を、二官能性リンカーである様々な親水性キャッピング剤で置換することにより、表面修飾されている。キャッピング剤を用いることにより、QDを水性溶媒に可溶化にし、また特定の応用のために生体分子に結合することのできる官能基を与えることが可能になる。しかしながら、これは複雑な処理であり、非生体適合性の有機リガンドを使用する必要がある。そのため、キャッピング剤は融通が利かず、その結果得られるQDを蛍光色素分子プローブとして用いることに制約があった。さらに、現在入手できるQDバイコンジュゲート［bioconjugates］は多価であるため、生細胞内の分子たった一つだけをラベリングするという用途の妨げになっている。それらの構成が薬剤を積載することに対応できないという事実は、生物医学的な応用における多機能なナノ構造のデバイスとする上での深刻な障害になっている。
【００１０】
そのため、水溶性かつ生体適合性のQDを合成するためのよりシンプルでより実現可能性のある方法が求められていた。
【発明の概要】
【００１１】
第一の側面により、両親媒性ポリマーでカプセル化された量子ドットを含有する粒子が提供される。
一つの態様において、両親媒性ポリマーは、一般的には本質的に疎水性である量子ドットを実質的にカプセル化する。量子ドットをカプセル化することにより、両親媒性ポリマーがその量子ドットを光学的な特性を保持したまま水性溶媒中に存在させることの助けとなり得れば有利である。さらに、生体適合性の両親媒性ポリマーを選ぶことにより、実質的な毒性または免疫学的な影響を生体システムに及ぼすことなく、結果的に得られるカプセル化された量子ドットを生体システム内に導入することができる。両親媒性ポリマーの生体適合性は、カプセル化された量子ドットが生体システムの細胞内に取り込まれることの助けとなり得る。
【００１２】
一つの態様において、ここに開示した粒子はナノメートルの範囲にある。
一つの態様において、量子ドットが蛍光を発光する能力があるものであることを特徴とする、両親媒性ポリマーでカプセル化された量子ドットを含有する蛍光プローブが提供される。
【００１３】
第二の側面により、両親媒性ポリマーでカプセル化された量子ドットを含有する粒子の、蛍光プローブとしての使用が提供される。
これが、ここに開示した粒子を量子ドットの送達の媒介物［vector］として使用し、（明瞭なインビボでの蛍光イメージングにより観察されるように）効率的に細胞に取り込ませることを可能なものとすることができれば有利である。効率的な細胞の取り込みの結果として、ここに開示した粒子が、ポリマー性粒子の細胞取り込み挙動の研究のためのモデルシステムとしても役立つことができ、非蛍光性の高価な薬剤の送達および放出制御のための、現存するポリマーの候補のスクリーニングに用いることができればさらに有利である。ここに開示した粒子が、それらの生体内分布および細胞内経路の研究、細胞レベルでの薬剤送達デバイスのメカニズムおよび有効性の追跡調査、そしてまた用いたポリマーを評価して効率的な薬剤送達デバイスを開発するための、様々なバイオイメージング技術において用いることができればさらに有利である。
【００１４】
第三の側面により、両親媒性ポリマーでカプセル化された量子ドットおよび治療薬を含有する粒子の、患者体内での該治療薬の放出制御のための使用が提供される。ここで、該量子ドットは該放出の間インビボで光学的に検出可能であることを特徴とする。
【００１５】
量子ドットの光学的特性が、治療薬が哺乳類に投与され哺乳類に吸収されたときの有効性および代謝経路を医療従事者が決定するための助けとすることができれば有利である。
第四の側面により、有機溶媒に溶解した両親媒性ポリマーと混合している量子ドットに水性溶媒を導入し、それにより該ポリマーを沈殿させ、該量子ドットをカプセル化する工程を含む、カプセル化された量子ドットの製造方法が提供される。
【００１６】
両親媒性ポリマーでカプセル化された量子ドットおよび治療薬を含有する粒子の、患者を治療するための医薬の製造における使用もまた開示される。ここで、該量子ドットは該治療薬の該放出の間インビボで光学的に検出可能であることを特徴とする。上記患者はがんに罹っているものでもよく、上記治療薬は抗がん剤でもよい。
【００１７】
定義
本明細書で使用される下記の語句および用語は以下に示す意味を有するものとする。
用語“量子ドット”は、光信号を放出する能力があるいかなる半導体または金属ナノ粒子をも含むものと広く解釈すべきである。ナノ粒子の粒子サイズは、一般的には約1 nmから約1000 nm、より一般的には約2 nm未満から約10 nmである。量子ドットの形状は特に限定されず、球、ロッド、ワイヤ、ピラミッド、立方体などの形状、その他の幾何学的または非幾何学的な形状であってもよい。量子ドットから発せられる光の色は、量子ドットのサイズや形状などを含むいくつかの要因に依存する。たとえば、大きな粒子サイズを有する量子ドットは、同じ材料でできていても小さな粒子サイズを有する量子ドットに比べて、よりエネルギーの低い光を発する。
【００１８】
用語“両親媒性ポリマー”は、疎水性の部分および親水性の部分を有するいかなるポリマーをも含むものと広く解釈すべきである。この両親媒性ポリマーは、疎水性ポリマーの主鎖にグラフトしたまたは結合した親水性の側鎖を有するものであってもよく、あるいは親水性ポリマーの主鎖にグラフトした疎水性の側鎖を有するものであってもよい。両親媒性ポリマーは、それぞれ異なる疎水性および親水性の度合いを有する、２種類以上のモノマーの共重合体であってもよい。両親媒性ポリマーが共重合体である態様において、少なくとも一つのモノマーは疎水性モノマーであり、少なくとも一つの他のモノマーは親水性モノマーである。
【００１９】
用語“疎水性”は、モノマーまたはその部分、ポリマーまたはその部分、あるいは量子ドットのような物質であって、水のような水性溶媒に対して低い分子間引力を示すものを指すものと広く解釈すべきである。一方、用語“親水性”は、モノマーまたはその部分あるいはポリマーまたはその部分のような物質であって、水のような水性溶媒に対して高い分子間引力を示すものを指すものと広く解釈すべきである。
【００２０】
本明細書で開示された両親媒性ポリマーは、生体適合性であってもよいし、かつ生体分解性および／または生体吸収性であってもよい。
用語“生体適合性”は、生きている組織もしくは器官に対する毒性や障害性をもたず、かつそれらに免疫反応を起こさないことによって、生きている組織もしくは器官と適合性を有するポリマーを意味するものと広く解釈すべきである。
【００２１】
用語“生体分解性”は、哺乳類の体内に移植または注入されたときに、通常は時間または月単位の時間の経過につれて、オリゴマーおよび／またはモノマー単位に分解されるポリマーを指すものと広く解釈すべきである。
【００２２】
用語“生体吸収性”は、分解産物がインビボで代謝されるか、あるいは自然な経路によって体内から排出されるポリマーに言及するものと広く解釈すべきである。
単語“実質的に”［“substantially”］は、“完全に”［“completely”］を排除するものではない。たとえば、“実質的に”Ｙを含有しない組成物は、完全にＹを含有しない組成物であってもよい。必要であれば、単語“実質的に”は本発明における定義から取り除いてもよい。
【００２３】
特に特定しない限り、用語“含有する”［“comprising” and “comprise”］およびその文法的な派生語は、説明された要素を包含するのみならず、追加的なまたは説明されていない要素を包含することを許容する、“開放的”［”open”］および“包括的”［”inclusive”］な文言を意味することが意図されている。
【００２４】
本明細書で用いられているような、組成の成分の濃度に関する文脈における用語“約”は、一般的には示された数値の±5%、より一般的には示された数値の±4%、より一般的には示された数値の±3%、より一般的には示された数値の±2%、より一層一般的には示された数値の±1%、より一層一般的には示された数値の±0.5%を意味する。
【００２５】
この開示を通して、一部の態様は範囲を有する形式で開示されているかもしれない。範囲を有する形式による記載は、単に便宜上および簡潔さのためのものであることを理解すべきであり、開示された範囲の領域を固定的に限定するものと解釈すべきではない。したがって、範囲の記載は、その範囲内の個々の数値と同様に、はっきりと開示された全ての取りうる下位の範囲をも有するものと考えるべきである。たとえば、１から６といった範囲の記載は、その範囲内の個々の数値、たとえば１，２，３，４，５および６のみならず、１から３、１から４、１から５、２から４、２から６、３から６などの、はっきりと開示された下位の範囲をも有するものと考えるべきである。これは範囲の広さにかかわらず適用される。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
ここから、両親媒性ポリマーでカプセル化された量子ドットを含有する粒子の、代表的な、非限定的な態様の粒子を開示する。
上記粒子はナノメートルの範囲のサイズを有するものであってもよい。
【００２７】
上記粒子は実質的に球形のものであってもよい。一つの態様において、その実質的に球形な粒子の直径は、約50 nm〜約500 nm; 約50 nm〜約400 nm; 約50 nm〜約300 nm; 約50 nm〜約200 nm; 約50 nm〜約100 nm; 約100 nm〜約500 nm; 約100 nm〜約200 nm; 約100 nm〜約300 nmおよび約100 nm〜約400 nmからなる群より選択される範囲内のものであってもよい。ここに開示したナノ粒子が約100〜約300 nmのサイズであり、そのため薬物送達のための薬物を組み込む運搬体［carrier］や制御された薬物放出のための手段としての使用に好適であれば有利である。
【００２８】
上記量子ドットは実質的に疎水性のものであってもよい。上記量子ドットは、元素周期表のIIB族, IVA族, VA族, IIIA族, IIA族またはVIA族から選択される少なくとも１種の元素で形成されたものであってもよい。上記量子ドットは、これらに限定されるものではないが、CdO, CdS, CdSe, CdTe, CdSeTe, CdHgTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, MgTe, MgS, MgSe, MgO, GaAs, GaP, GaSb, GaN, HgO, HgS, HgSe, HgTe, CaS, CaSe, CaTe, CaO, SrS, SrSe, SrTe, SrO, BaS, BaSe, BaTe, BaO, InAs, InP, InSb, InN, AlAs, AlN, AlP, AlSb, AlS, PbO, PbS, PbSe, PdTe, Ge, Si, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTeおよびこれらの組み合わせといった材料で形成されているものであってもよい。
【００２９】
上記量子ドットは、コア-シェル構造を有するものであってもよい。代表的なシェルの材料としては、これらに限定されるものではないが、ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, MgS, MgSe, GaAs, GaN, GaP, GaAs, GaSb, HgO, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InN, InP, InSb, AlAs, AlN, AlP, AlSbまたはこれらの組み合わせが挙げられ、任意で、元素周期表のIIB族, IVA族, VA族, IIIA族, IIA族またはVIA族から選択される少なくとも１種の元素を含有する内部シェルを有していてもよい。
【００３０】
一つの態様において、上記量子ドットはCdSeの内芯［inner core］とZnSの外殻［outer shell］を有する。
上記両親媒性ポリマーは生体適合性のものであってもよい。その両親媒性ポリマーは、生体システムに対する毒性または免疫学的影響を有していてはならない。その両親媒性ポリマーは生体システムの細胞または組織に実質的に許容されるものであってもよい。
【００３１】
生体適合性両親媒性ポリマーは、ポリエステル、ポリ(オルトエステル)、ポリ酸無水物、ポリ(アミノ酸)、ポリ(擬アミノ酸)およびポリホスファゼンからなる群より選択されるものであってもよい。
【００３２】
一つの態様において、上記生体適合性ポリマーは、ポリ乳酸, ポリグリコール酸, 乳酸・グリコール酸共重合体, 乳酸・グリコール酸-ポリエチレングリコール共重合体, ポリ(ε-カプロラクトン), ポリ(3-ヒドロキシブチラート), ポリ(ブチロラクトン), ポリプロピオラクトン, ポリ(p-ジオキサノン), ポリ(バレロラクトン), ポリ(ヒドロバレラート), ポリ(プロピレンフマラート)およびこれらの誘導体からなる群より選択されるポリエステルであってもよい。
【００３３】
乳酸とグリコール酸との共重合体であるポリエステルは、(D-乳酸-co-グリコール酸)［D-lactic-co-glycolic acid］, ポリ(L-乳酸-co-グリコール酸)［L-lactic-co-glycolic acid］およびポリ(D,L-乳酸-co-グリコール酸)［D,L-lactic-co-glycolic acid］からなる群より選択されるものであってもよい。一つの態様において、上記共重合体中の乳酸とグリコール酸との割合は、約1:10から約10:1の範囲であってもよい。
【００３４】
別の態様において、上記生体適合性ポリマーは、水酸基もしくはカルボキシル基末端で官能性を持たされた、直鎖状［linear］、樹状［dendritic］または星形［star-shaped］のポリエステルであってもよい。
【００３５】
生体適合性ポリマーは、分子量が約1,000 Daから約100,000 Daのポリエステルであってもよい。
一つの態様において、生体適合性ポリエステルはポリ(D,L-乳酸-co-グリコール酸) (PLGA) である。
【００３６】
生体適合性両親媒性ポリマーは、親水性の外皮［outer skin］で包囲された疎水性の内芯を有するものであってもよい。
その生体適合性両親媒性ポリマーの親水性の外皮は、親水性官能基を含有するものであってもよい。上記親水性官能基は、水酸基, カルボキシル基, エーテル基, スルフィド基, エステル基, エトキシ基, ホスホニル基, ホスフィニル基, スルホニル基, スルフィニル基, スルホン酸基, スルフィン酸基, リン酸基, 亜リン酸基, アミノ基, アミド基, 第四級アンモニウム基および第四級ホスホニウム基からなる群より選択されるものであってもよい。
【００３７】
生体適合性両親媒性ポリマーの内芯は、疎水性官能基を含むものであってもよい。その疎水性官能基は、直鎖状または分岐状のアルキル基, アリール基, アルケニル基, アルキニル基, アルキルアクリルアミド基, 置換もしくは非置換のアルキルアクリレート基およびアルキルアリール基からなる群より選択されるものであってもよい。
【００３８】
両親媒性ポリマーは、ポリエステルポリカチオン共重合体であってもよい。一つの態様において、上記ポリエステルポリカチオン共重合体は、親水性ポリカチオンに結合した疎水性ポリエステルブロックを含むジブロック共重合体であってもよい。別の態様において、上記ポリエステルポリカチオン共重合体は、疎水性ポリエスエル部と親水性カチオン部とを含むグラフト共重合体であってもよい。
【００３９】
上記ポリカチオンは、ポリ(L-セリンエステル), ポリ(D-セリンエステル), ポリ(L-リジン), ポリ(D-リジン), ポリオルニチンおよびポリアルギニンからなる群より選択されるものであってよい。一つの態様において、上記ポリカチオンは約500〜約10,000の分子量を有するものであってもよい。
【００４０】
ここに開示した粒子は、両親媒性ポリマーでカプセル化された治療薬をさらに含有するものであってよい。一つの態様において、上記両親媒性ポリマーは治療薬と量子ドットの混合物をその中にカプセル化したものであってもよい。
【００４１】
上記治療薬は、これらに限定されるものではないが、ジデオキシイノシン, カンプトテシン, フロクスウリジン, 6-メルカプトプリン, ドキソルビシン, ダウノルビシン, イダルビシン［I-darubicin］, シスプラチン, メソトレキサート, カルボプラチン, オキサリプラチン, メクロレタミン, シクロホスファミド, クロラムブシル, ビンカアルカロイド, タキサン, ビンクリスチン, ビンブラスチン, ビノレルビン, ビンデシン, エトポシドまたはテニポシドといった抗がん剤を含むものであってもよい。
【００４２】
用いられる治療薬の種類は上述したものに特に限定されるものではなく、量子ドットと混合または結合させるのに好適ないかなる治療薬を含むものであることを理解すべきである。
【００４３】
ここに開示した粒子は、インビボでの光学的マーカーとして使用することができる。このことは、粒子を哺乳類に投与または注射したときに、医療従事者が、量子ドットが発する光を検出することによってこの粒子のルートを追跡調査することを可能にするだろう。
【００４４】
ここに開示した粒子は、両親媒性ポリマーでカプセル化された治療薬および量子ドットの混合物を含有するものであってもよい。量子ドットが発する光は、粒子が哺乳類に投与されたときに治療薬が標的とする代謝経路または器官を決定するための助けとなるだろう。
【００４５】
量子ドットが発する光の色は、治療薬の存在と関連づけられていてもよい。たとえば、治療薬は量子ドットと結合していて、それゆえに量子ドットの有効サイズが増大していてもよい。上述したように、量子ドットのサイズは、量子ドットから発せられる光の色に影響を及ぼす要素の一つである。そのため、粒子サイズの大きな量子ドットは、粒子サイズのより小さな量子ドットと比べて異なる色の光を発するだろう。粒子が哺乳類に投与された場合、治療薬は体内の細胞に吸収または取り込まれ、量子ドットの有効サイズの減少へとつながるため、治療薬と共役した量子ドットが発する色は変化するだろう。時間の経過に伴う、量子ドットが発する色の変化を測定することにより、体内での治療薬の有効性および薬物動態を測定することができるだろう。このことは、量子ドットを光学的リポーターとして使用できる、画像誘導型［image-guided］化学療法において有用だろう。ここに開示した粒子のインビボでの経路を測定し、所望する位置で治療薬の放出制御を起こすことができるだろう。
【００４６】
ここに開示した粒子は、両親媒性ポリマーでカプセル化された量子ドットおよび治療薬の混合物を含有するものであってもよい。ここに開示した粒子を、治療薬の哺乳類への投与用の薬物送達媒体として用いることができると有利である。両親媒性ポリマーが哺乳類の体内で生体分解されることは、特定の時に治療薬を放出させることの助けとなり、治療薬の放出制御につながるだろう。治療薬が体内に放出されるとき、量子ドットはその治療薬の放出の間、インビボで治療薬を光学的に検出することの助けとなるだろう。
【００４７】
両親媒性ポリマーでカプセル化された量子ドットおよび治療薬の混合物を含有する、ここに開示した粒子は、生体システムにおける外来性微生物に対する治療薬の抑制効果または治療作用を特定するために用いることができる。上記外来性微生物は、哺乳類に疾病をもたらす細菌、真菌またはウイルスであってもよい。上記治療薬は、外来性微生物と反応し、その外来性微生物に取り込まれるだろう。時間と共に量子ドット粒子に起きる色の変化を観察することにより、哺乳類が疾病から回復するときの、外来性微生物に対する治療薬による治療作用を特定できる。
【００４８】
ここに開示した粒子は、有機溶媒に溶解した両親媒性ポリマーと混合している量子ドットに水性溶媒を導入し、それにより該ポリマーを沈殿させ、該量子ドットをカプセル化する工程を含む方法によって作製することができる。
【００４９】
上記方法は、水性溶媒を、有機溶媒に溶解した両親媒性ポリマーと混合している量子ドットと混合し、それにより有機相と水相とで構成される二相系を形成する工程を含むものであってもよい。上記二層系の生成のための水性溶媒と有機溶媒との混合は、水性−有機混合物を約1分から約5分音波処理することにより行うことができる。一つの態様において、超音波処理工程に必要な時間は、約1分から約2分であってもよい。
【００５０】
両親媒性ポリマーは、本質的に疎水性の量子ドットをカプセル化するので、ポリマーの親水性の尾部は優先的に量子ドットから離れるが、疎水性の尾部は優先的に量子ドットに向かう。水性溶媒を有機溶媒に添加すると、両親媒性ポリマー液の沈殿が起きるだろう。沈殿の際に、量子ドットからさらに遠くに離れているポリマーの親水性の尾部は水性溶媒に引きつけられ、それにより量子ドットをカプセル化する。したがって、その粒子は、量子ドットに隣接した内部の疎水性ポリマー部およびその内部の疎水性ポリマー部に隣接した外部の親水性ポリマー部からなる外皮を備えた、量子ドットのコアシェルを含有する。露出したポリマーの尾部の親水的な性質は、カプセル化された量子ドットの水性溶媒への可溶化の助けとなるだろう。水性溶媒は一般的には、容易に入手できコストの面で効率的な溶媒である、水である。
【００５１】
上記方法は、カプセル化された量子ドットを液状混合物から抽出する工程を含むものであってもよい。カプセル化された量子ドットの上記の二相系からの抽出および捕集は、有機溶媒を蒸発させ、カプセル化された量子ドットを水相から回収することにより行うことができる。さらに水相を蒸発させるか、遠心分離または濾過することにより、カプセル化された量子ドットを水相から捕集することができる。
【００５２】
捕集したカプセル化された量子ドットを、遠心分離によって脱イオン水で洗浄して、不純物を実質的に除去してもよい。上記有機溶媒は、ハロゲン化溶媒またはエーテルであってもよい。上記ハロゲン化溶媒は、ジクロロメタン, 1,2-ジクロロエタン, クロロホルムおよび1,1,1-トリクロロエタンからなる群より選択される塩化溶媒であってもよい。
【００５３】
上記水性溶媒は、水, アルコール, ポリビニルアルコールおよびこれらの混合物といった極性化合物であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
添付した図面は、ここに開示した態様を説明し、ここに開示した態様の原理を説明する役割を果たす。しかしながら、それらの図面は説明する目的のためだけに図案化されたものであり、本発明の限界を定義づけるためのものではないことを理解すべきである。
【図１】Fig. 1(a)は、量子ドットナノ粒子 (QD-ナノ粒子) の10,000倍の顕微鏡画像を示す。Fig. 1(b)は、水に溶解したQD-ナノ粒子を示す。Fig. 1(c)は、紫外線(UV)ランプで照射されているときの、水に溶解したQD-ナノ粒子を示す。Fig. 1(d)は、QD-ナノ粒子の蛍光顕微鏡画像を示す。
【図２】Fig. 2(a)は、QD-ナノ粒子とインキュベートした後の、CCD-112CoN細胞株内へのQD-ナノ粒子の取り込みの、共焦点蛍光画像を示す。Fig. 2(b)は、QD-ナノ粒子の細胞内の分布の共焦点蛍光画像を示す。Fig. 2(c)は、個々の細胞を示す染色された核の共焦点蛍光画像を示す。
【図３】Fig. 3(a)は、QD-ナノ粒子とDOX-ナノ粒子との混合物とインキュベートした後の、CCD-112CoN細胞株内の共焦点蛍光画像を示す。Fig. 3(b)は、個々の細胞を表す染色された核の共焦点蛍光画像を示す。Fig. 3(c)は、QD-ナノ粒子の細胞内の分布を示す。Fig. 3(d)は、DOX-ナノ粒子の細胞内の分布を示す。
【００５５】
【図４】Fig. 4(a)は、QD-ナノ粒子とDOX-ナノ粒子との混合物とインキュベートした後の、（CCD-112CoN細胞株から採取された）単一の細胞の共焦点蛍光画像を示す。Fig. 4(b)は、QD-ナノ粒子の単一の細胞内の分布を示す。Fig. 4(c)は、DOX-ナノ粒子の単一の細胞内の分布を示す。
【図５】Fig. 5(a)は、DOX-ナノ粒子の分解を説明する走査型電子顕微鏡(SEM)画像を示す。Fig. 5(b)は、DOX-ナノ粒子から放出されたDOXの累積百分率を表す、DOXの放出プロファイルを示すグラフである。
【図６】Fig. 6は、QD-ナノ粒子とインキュベートした後の、NCI-H1299細胞株内へのQD-ナノ粒子の取り込みの共焦点蛍光画像を示す。
【図７】Fig. 7は、PLGAでカプセル化された複数の量子ドットの概略図を示す。
【図８】Fig. 8は、エンドサイトーシスおよび細胞膜の陥入を介した、ポリマーでカプセル化された量子ドットの細胞への取り込みを示す。
【図９】Fig. 9は、PLGA内にQDをカプセル化するための改変型乳化溶媒蒸発法［modified emulsification solvent evaporation method］の単純化した工程フローチャートを示す。
【００５６】
図面の詳細な説明
図７を参照すると、硫化亜鉛 (ZnS) の外殻 24で覆われたセレン化カドミウム (CdSe) のコア 26を含有する、典型的なコア−シェル構造を有する量子ドット (QD) 16が示されている。ZnS殻 24は、本質的に疎水性である脂肪族炭化水素鎖 22に抱合されている。量子ドット 16のZnS殻 24上の、疎水性の脂肪族炭化水素鎖 22は、その量子ドット 16を水性溶媒に不溶なものとする。しかしながら、ポリ(乳酸-co-グリコール酸) (PLGA) 20のような両親媒性ポリマーでカプセル化されると、QD 16の疎水性炭化水素鎖 22はPLGA 20の疎水性官能基と相互作用して、QD-積載ポリマー粒子 28を形成する。QD 16は実質的にポリマー 20の疎水性の内芯に閉じ込められている。有利なことに、ポリマー 20の親水性の外面は、人体の全身循環［systematic circulation］におけるQD-積載ポリマー粒子 28の輸送を、その溶解性を向上させることで促進する役割を果たす。
【００５７】
図８は、QD積載ポリマー粒子 28の細胞への取り込みについて提唱されたメカニズムを示す。QD積載ポリマー粒子 28は、ポリマー PLGA 20の表面の親水性 (極性) 官能基のために、一般的な細胞の二重層になっている原形質膜に入り込むことができない。したがって、疎水性の原形質膜 10をすり抜けるためには、QD積載ポリマー粒子 28はエンドサイトーシスのプロセスを介して細胞内に輸送されなければならない。ポリマー PLGA 20と原形質膜 10との間の親水的相互作用によって、原形質膜 10は内向きに折りたたまり、QD積載ポリマー粒子 28を包囲する。原形質膜 10は、最後にはQD積載ポリマー粒子 28を完全に包み込み、それによりベシクル 14が形成される。これにより、上記原形質膜 10の陥入を通じて、QD積載ポリマー粒子 28はその細胞の細胞質 12内に輸送される。さらに、粒子の細胞への輸送および細胞内での集積は、ファゴサイトーシス、ピノサイトーシス、および／または細胞骨格、細胞器官およびその他の粒子輸送メカニズムによってなされてもよい。
【００５８】
Fig. 9は、ポリマー PLGA 20内にQD 16をカプセル化して、QD積載ポリマー粒子 28を生成させるための、乳化溶媒蒸発法の単純化したプロセスを示す概略図である。
最初の工程 30では、精製した量子ドット 16, ポリマー PLGA 20およびジクロロメタン (DCM) を一緒に混合し、有機溶液中量子ドット 16の懸濁液を生成させる。
【００５９】
次いで、沈降工程 32を、ポリ(ビニルアルコール) (PVA) の脱イオン水への水溶液を上記有機溶液に導入することにより行う。その水溶液によりPLGAはQDを被覆して、凝固し、それにより粒子 28を生成させる。
【００６０】
次いで、超音波処理 34を約1.5分間行ってさらに混合物をホモジナイズし、それにより有機溶液と水性溶液とのエマルションを生成させる。その後、得られたQD積載ポリマー粒子 28の抽出 36を、エマルションから有機溶媒を蒸発させることにより行う。蒸発は、エマルションを4時間磁気撹拌すれば完了する。
【００６１】
次いで、洗浄工程 38を脱イオン水を用いて行って、粒子 28と接触しているかもしれない残留有機溶媒をさらに除去する。最後に、工程40でポリマー粒子 28をフリーズドライにより凍結乾燥する。
【実施例】
【００６２】
さらに、具体的な実施例を参照しながら、本発明の非限定的な例をより詳細に説明するが、決して本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。
［実施例１］
PLGA粒子でカプセル化された量子ドットを、実験室で、改変型乳化溶媒蒸発法を用いて調製した。CdSeをコアのナノ材料としZnSをシェルの材料とするコア−シェル構造を有する、精製した量子ドットを最初に用意した。米国ミズーリ州セントルイスのシグマ・アルドリッチ社から入手したポリ(乳酸-co-グリコール酸) (PLGA) 40 ミリグラムを、2 mlのジクロロメタン(DCM) と混合して、PLGA/DCM溶媒を調製した。引き続き、約10〜約15ミリグラムの精製QDを2 mlのPLGA/DCM溶媒に溶解して、有機相を生成させた。脱イオン水に溶解した約24 mlの2 % w/vポリビニルアルコール (PVA)を水相として用いた。次いで、およそ2 mlの有機相を約24 mlの水相と混合し、引き続きこの混合物を約90秒間超音波処理して水中油滴型エマルションを生成させた。次いで、エマルションを約4時間磁気撹拌にかけることにより蒸発させて、有機溶媒を除去した。その後、粒子を捕集し、遠心分離を通じて少なくとも3回脱イオン水で洗浄した。最後に、その洗浄した粒子をフリーズドライにより凍結乾燥した。
【００６３】
Fig. 1(a)は、上記に開示された方法により形成された、量子ドット（以下、QD-ナノ粒子と呼ぶ。）をカプセル化しているPLGAポリマーを写した、10,000倍の走査型電子顕微鏡 (SEM) 画像を示す。このように形成されたナノ粒子は、およその直径が約100 nmから300 nmの、分散した、実質的に球形の粒子として見える。Fig. 1(b)は、さらに、水に溶解したQD-ナノ粒子の写真を示す。Fig. 1(c)は、UVランプで照射された、水中のQD-ナノ粒子の画像を示す。Fig. 1(d)は、粒子が確かに蛍光を示すことを表している、QD-ナノ粒子の蛍光顕微鏡画像を示す。Fig. 1(b)は、QD-ナノ粒子が水中に均一に分散しうることを示しており、Fig. 1(c)およびFig. 1(d)のように鮮明な蛍光性である。QDをPLGAポリマー内にカプセル化してナノ粒子を形成させることは、生体アプリケーションで必要とされる水への分散性［dispersibility］をQDにもたらすだけでなく、両親媒性ポリマーでカプセル化されていないQDに実質的に匹敵する程度に、QDの光学的特性を維持させる。
【００６４】
この実施例で作製したナノ粒子は、以下の実施例で用いた。
［実施例２］
ヒト結腸線維芽細胞 CCD-112 CoN (CRL-1541, ATCC) を、米国ミズーリ州セントルイスのシグマ・アルドリッチ社から入手したダルベッコ変法イーグル培地 (DMEM)に10%ウシ胎児血清 (FBS), 1.0 mM ピルビン酸ナトリウム, 0.1 mM 非必須アミノ酸および1% ペニシリン-ストレプトマイシン溶液を追加したもので維持し、培地を毎日補充した。ナノ粒子の細胞取り込みを研究するため、細胞を2.0×104cells/cm2でLab-Tekチャンバー型カバーグラスに播種し、5% CO2を含む37℃の加湿した雰囲気で単層として培養した。ナノ粒子の細胞取り込みは、培地をナノ粒子分散液 (培地中500μg/mL) で置換したときに開始し、単層をさらに37℃で2時間培養した。実験の最後に、細胞の単層を新鮮な予熱したリン酸緩衝食塩水 (PBS) バッファーで３回洗浄して、細胞に附随していない過剰のナノ粒子を除去した。次いで、細胞を70%エタノールで固定した。核の染色をヨウ化プロピジウム (PI) または 4'-6-ジアミジノ-2-フェニルインドール (DAPI) を用いて行って、細胞内のナノ粒子の位置の特定を容易にした。次いで、試料を蛍光マウンティングメディウム (Dako) に載せた。共焦点蛍光顕微鏡観察を、60倍の水浸対物レンズで支援されたオリンパス FV500 システムを用いて行った。1024 x 1024 ピクセルの区画で、ズームせず、0.0 -5.0 μmのz-stepにより画像を撮り、FV10-ASW 1.3 ビューアーで処理した。
【００６５】
ここでFig. 2を参照すると、共焦点顕微鏡画像は、37℃でQD-ナノ粒子 42と２時間インキュベーションした後、核 44をヨウ化プロピジウム (PI) で対比染色したときの、QD-ナノ粒子 42 のヒト結腸線維芽細胞 CCD-112 CoN への取り込みを示す。Fig. 2(a)は、画像をオーバーレイして描出した、二重ラベルした細胞を示す。Fig. 2(b)は、QD-ナノ粒子 42の細胞内の分布を示す。Fig. 2(c)は、別々の細胞の区別を容易にする、様々な細胞の核 44の画像を示す。上記の結果は、QD-ナノ粒子 42の優れた細胞取り込みを示しており、ナノ粒子の親水性の表面が細胞内への輸送を妨害しなかったことを示唆している。さらに、QD-ナノ粒子 42の実質的な細胞取り込みは、比較的成功したイメージングツールたまは薬物送達システムの開発にとって必要である。
【００６６】
［実施例３］
QD-ナノ粒子と抗がん剤ドキソルビシンをカプセル化したナノ粒子（以後DOX-ナノ粒子と呼ぶ。)との混合物を、CCD-112CoN細胞株と共に２時間インキュベートした。
【００６７】
インキュベーションを37℃で行ってから、4’-6-ジアミジノ-2-フェニルインドール (DAPI)で核の対比染色をした。この実施例のために利用したプロトコールは実施例２で用いられたものと同じである。
【００６８】
結果をFig. 3に示す。Fig 3(a)は、QD-ナノ粒子 42とDOX-ナノ粒子 46の共存が見られる細胞の画像を示す。Fig. 3(b)は、一つの細胞を他と区別できるようになっている、染色された細胞核 44が見られる画像を示す。Fig. 3(c)は、QD-ナノ粒子 42の細胞内の分布の画像を示すが、Fig. 3(d)は、DOX-ナノ粒子の細胞内の分布を示す。
【００６９】
ここでFig. 4を参照すると、３枚の画像は個別に、QD-ナノ粒子 42とDOX-ナノ粒子 46との混合物と37℃で２時間インキュベーションした後の、CCD-112CoN細胞株の単一の細胞の共焦点蛍光画像を示す。Fig. 4(a)は、画像をオーバーレイして描出した、QD-ナノ粒子 42とDOX-ナノ粒子 46との共存が見られる単一の細胞を拡大視したものである。Fig. 4(b)は、QD-ナノ粒子 42の単一の細胞内の分布の画像を示すが、Fig. 4(c)は、DOX-ナノ粒子 46の単一の細胞内の分布を示す。
【００７０】
上記の結果は、ナノ粒子が細胞内への薬物送達にとって効率的な媒介物／運搬体であることを示している。さらに、それらの理想的な光学的特性の結果、薬物放出の程度および有効性もまた監視できる。大部分の薬物は非蛍光性であるため、QDと混合している薬物または治療薬もカプセル化している場合に、QD-ナノ粒子は画像誘導型化学療法システムとして使用できる。QDが、特定の薬物送達システムの策定またはイメージングツールの開発における、薬物または生体をラベルするモデルとして応用される場合、QD-ナノ粒子は、粒子性の薬物送達システムまたはイメージングツールの可能性を研究するための、ならびにカプセル化の材料としての両親媒性ポリマーの安定性を研究するためのモデルシステムとして使用できる。
【００７１】
［実施例４］
異なる細胞株、具体的には非小細胞肺癌(NSCLC)細胞株 NCI-H1299に対して、実施例２および３の実験手順を繰り返した。ここでFig. 6を参照すると、Fig. 6はNCI-H1299細胞株へのQD-ナノ粒子の取り込みの共焦点蛍光画像を示す。NCI-H1299の画像は、QD-ナノ粒子存在下37℃で２時間のインキュベーション期間の後、PIで核 44の対比染色を行ってから撮影した。
【００７２】
上記の結果は、ナノ粒子が細胞に取り込まれて蛍光を見せることを示しており、それによりそれらが良好な蛍光色素分子プローブであることを証明している。さらに、上記の結果は、QD-ナノ粒子が様々なタイプの細胞に適用できる、頑強で普遍的なツールであることを示している。
【００７３】
［実施例５］
この実施例では、開示したナノ粒子を薬物送達のために用いたときの、薬物放出プロファイルを調査した。ここでFig. 5(b)を参照すると、グラフは、PBS中、pH 7.4、37℃でDOX-ナノ粒子から放出されたDOXの累積百分率を表す、15日間以上にわたるDOXの放出プロファイルを示す。放出された薬物の量は、放出された培地を分光蛍光分析で測定することによって決定し、DOX-ナノ粒子にカプセル化された薬物の元の量に対する累積放出百分率で表した。
【００７４】
その結果から分かるように、DOXの総投与量の少なくとも50%が、2日目から15日目までゆっくりと放出された。これは、患者体内でDOXが長期に及ぶ治療濃度［therapeutic level］を維持している点で重要である。さらに重要なことに、ナノ粒子が薬物送達の媒介物として、また制御された薬物放出のための手段として安定的であることも、これらの結果により確認される。Fig. 5(a)に示す走査型電子顕微鏡写真は、リン酸緩衝食塩水(PBS)中、pH 7.4で、37℃の温度における、21日後のDOX-ナノ粒子の分解を示す。DOXをカプセル化するために両親媒性ポリマーを用いた製剤は、制御された様式で少なくとも15日間、DOXを継続的に放出することを可能にする。DOXの親水的な性質は、体内における粒子マトリックスからの放出を速めることになりやすく、制御された薬物送達システムの失敗や、治療／許容濃度を上回る急激な過剰摂取の可能性につながる。安定した薬物放出が長期に及ぶこと、および治療期間中の薬物濃度が長期に維持されることは、制御された薬物送達システムの開発にとっての主要な必須条件である。したがって、上記の放出プロファイルは、これらのDOX-ナノ粒子が薬物送達システムを成功させるための好適な候補であることを示す。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
両親媒性ポリマーでカプセル化された量子ドットを含有する、ここに開示した粒子は、インビボでの光学的マーカーとして使用することができる。両親媒性ポリマーの親水性のシェルは、量子ドットの光学的特性を保持しつつ、カプセル化された量子ドットを水性溶媒に可溶化させることの助けとなるだろう。さらに、用いられる両親媒性ポリマーが生体分解性であることは、ここに開示した粒子の細胞内への取り込みを促進することの助けとなるだろう。ここに開示した粒子を哺乳類に投与する場合、生体適合性両親媒性ポリマーは、ここに開示した粒子が哺乳類の網内系によって実質的に分解またはスカベンジング［scavenging］されることを抑制する、または少なくとも低減することの助けとなるだろう。
【００７６】
ここに開示した粒子は、その細胞取り込み挙動を研究するためのモデルシステムとして役立つだろう。様々な試験用両親媒性ポリマーでカプセル化された、同じ種類の量子ドットを含有する様々な試験用粒子の細胞取り込み挙動を確認することにより、ここに開示した粒子は、非蛍光薬物送達および放出制御のために見込みのある候補となる試験用両親媒性ポリマーをスクリーニングするために使用できる。
【００７７】
ここに開示した粒子は、量子ドットのある場所に、治療薬を含有することができる。したがって、ここに開示した粒子は薬物送達媒介物として機能することができる。策定されたシステムは、QD-ナノ粒子およびDOX-ナノ粒子のどちらに対しても同程度の、細胞との相互作用および効率的な細胞内への取り込みをもたらす。加えて、DOX-ナノ粒子は長期間にわたるDOXの持続的な放出を実証した。それゆえ、ここに開示した粒子は、一種の治療薬または複数の治療薬の組合せをカプセル化して、効果的に制御された薬物送達システムとして機能させるために使用できる。
【００７８】
ここに開示した粒子はさらに、治療薬を量子ドットとの混合物として含有することができる。したがって、ここに開示した粒子は画像誘導型薬物送達媒介物として機能するだろう。量子ドットの光学的特性は、ここに開示した粒子を哺乳類に投与する場合の、治療薬の代謝経路または有効性の、簡便な可視化または生体イメージングの助けとなるだろう。
【００７９】
量子ドットの対称的な蛍光発光、光化学的な安定性および低い光分解率によって、従来の有機蛍光色素分子では不可能であった、ゆっくりとした生物学的プロセスの継続的なまたは長期間のリアルタイムモニタリング、細胞内プロセスの追跡調査、または細胞内ラベリングの研究が可能となれば有利である。加えて、ここに開示した粒子は、超高感度な生物学的検出や医学的な診断といったバイオイメージングへの応用のために用いられる場合の、生体分子を標識する手段として有用である。
【００８０】
量子ドットの蛍光発光の波長を400から1350という広い波長領域内で調整することが可能であることによって、画像処理のパラメーターにより大きな柔軟性を持たせながら、ここに開示した粒子をバイオイメージングへの応用に用いることが可能となれば有利である。
【００８１】
さらに、好ましい色の発光となるよう、または変動する条件下で幅を持った色の発光となるよう、量子ドットのサイズを操作または調節できるという性能は、サイズが様々な複数のここに開示した粒子を、単一波長を用いて同時に励起して、様々な光学的活性を検出することを可能にするだろう。
【００８２】
両親媒性ポリマーでカプセル化された、ここに開示した量子ドットは、表面修飾またはキャッピング剤の使用あるいは追加の被覆層を必要としない。そのため、量子ドットの極性を改変するために用いられた従来の方法に比べて、ここに開示した粒子は容易に作製することができる。
【００８３】
さらに、従来の量子ドットとは異なり、ここに開示した粒子は生体適合性のものとすることができ、生体内で使用することができる。
ポリマー性ナノ粒子は大部分の種類のがんに効果的に集積するため、ここに開示した粒子は、有利なことに、がんの治療に用いることができる。したがって、ここに開示した粒子は、転移の間の全身のがん細胞の範囲および拡散を決定するために用いることができる。抗がん剤と量子ドットとの混合物が両親媒性ポリマーでカプセル化された態様において、量子ドットの光学的特性は、がん細胞に対する治療薬の有効性および治療行為を医療従事者が決定するための助けとなるだろう。このことは、カスタマイズされた治療計画を可能にし、がんに罹った哺乳類のがん組織もしくは器官を医療従事者が正確に同定できるようにするだろう。
【００８４】
以上の開示を読めば、本発明の趣旨および範囲から離れない範囲で本発明は他にも様々に修正および変更されることが当業者にとって自明であることは、明らかであろう。そして、そのような修正および変更はすべて、添付した請求の範囲中に入ることが意図されている。
【図１】
2010523557.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成21年11月30日(2009.11.30)
【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】
複数の量子ドットを内部に積載して含有する両親媒性ポリマー粒子；ここで、該両親媒性ポリマー粒子は、該量子ドットを積載した固相状の疎水性の内芯と、該内芯中の該複数の量子ドットをカプセル化する外皮とを有するものであって、該外皮は該両親媒性ポリマー粒子の親水性ポリマー部を含有することを特徴とする。
【請求項２】
前記量子ドットそれぞれが実質的に疎水性である、請求項１に記載の粒子。
【請求項３】
前記両親媒性ポリマー粒子が生体適合性である、請求項１に記載の粒子。
【請求項４】
前記粒子の両親媒性ポリマーが、ポリエステル、ポリ(オルトエステル)、ポリ酸無水物、ポリ(アミノ酸)、ポリ(擬アミノ酸)およびポリホスファゼンからなる群より選択される、請求項１に記載の粒子。
【請求項５】
前記ポリエステルが、ポリ乳酸, ポリグリコール酸, 乳酸・グリコール酸共重合体, 乳酸・グリコール酸-ポリエチレングリコール共重合体, ポリ(ε-カプロラクトン), ポリ(3-ヒドロキシブチラート), ポリ(ブチロラクトン), ポリプロピオラクトン, ポリ(p-ジオキサノン), ポリ(バレロラクトン), ポリ(ヒドロバレラート), ポリ(プロピレンフマラート)およびこれらの誘導体からなる群より選択される、請求項４に記載の粒子。
【請求項６】
前記ポリエステルが直鎖状または星形のポリエステルである、請求項４に記載の粒子。
【請求項７】
前記ポリエステルのポリマーが約1,000 Daから約100,000 Daの分子量を有する、請求項４に記載の粒子。
【請求項８】
前記ポリエステルポリマーがポリ(乳酸-co-グリコール酸)である、請求項５に記載の粒子。
【請求項９】
乳酸とグリコール酸の比率が1:10から10:1の範囲である、請求項８に記載の粒子。
【請求項１０】
前記親水性の外皮が親水性官能基を含有する、請求項１に記載の粒子。
【請求項１１】
前記親水性官能基が、水酸基, カルボキシル基, エーテル基, スルフィド基, エステル基, エトキシ基, ホスホニル基, ホスフィニル基, スルホニル基, スルフィニル基, スルホン酸基, スルフィン酸基, リン酸基, 亜リン酸基, アミノ基, アミド基, 第四級アンモニウム基および第四級ホスホニウム基からなる群より選択される、請求項１０に記載の粒子。
【請求項１２】
前記内芯が疎水性官能基を有する、請求項１に記載の粒子
【請求項１３】
前記疎水性官能基が、直鎖状または分岐状のアルキル基, アリール基, アルケニル基, アルキニル基, アルキルアクリルアミド基, 置換もしくは非置換のアルキルアクリレート基およびアルキルアリール基からなる群より選択される、請求項１２に記載の粒子。
【請求項１４】
サイズがナノメートルの範囲にある、請求項１に記載の粒子。
【請求項１５】
サイズが100 nmから300 nmである、請求項１４に記載の粒子。
【請求項１６】
実質的に球形である、請求項１に記載の粒子。
【請求項１７】
前記量子ドットそれぞれが元素周期表のIIB族, IVA族, VA族, IIIA族, IIA族またはVIA族からなる群より選択される少なくとも１種の元素である、請求項１に記載の粒子。
【請求項１８】
前記量子ドットそれぞれがCdO, CdS, CdSe, CdTe, CdSeTe, CdHgTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, MgTe, MgS, MgSe, MgO, GaAs, GaP, GaSb, GaN, HgO, HgS, HgSe, HgTe, CaS, CaSe, CaTe, CaO, SrS, SrSe, SrTe, SrO, BaS, BaSe, BaTe, BaO, InAs, InP, InSb, InN, AlAs, AlN, AlP, AlSb, AlS, PbO, PbS, PbSe, PdTe, Ge, Si, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTeおよびこれらの組み合わせからなる群より選択されるものである、請求項１７に記載の粒子。
【請求項１９】
前記量子ドットそれぞれがコア-シェル構造を有するものである、請求項１７に記載の粒子。
【請求項２０】
前記量子ドットそれぞれがCdSeの内芯を有し、かつ前記量子ドットそれぞれがポリ(乳酸-co-グリコール酸)の内部に積載されている、請求項１に記載の粒子。
【請求項２１】
前記両親媒性ポリマーの疎水性の内芯の内部に積載された治療薬をさらに含有する、請求項１に記載の粒子。
【請求項２２】
複数の量子ドットを内部に積載して含有する両親媒性ポリマー粒子の、蛍光プローブとしての使用；ここで、該両親媒性ポリマー粒子は、該量子ドットを積載した固相状の疎水性の内芯と、該内芯中の該複数の量子ドットをカプセル化する外皮とを有するものであって、該外皮は該両親媒性ポリマー粒子の親水性ポリマー部を含有することを特徴とする。
【請求項２３】
複数の量子ドットおよび治療薬を内部に積載して含有する両親媒性ポリマー粒子の、患者体内での該治療薬の放出制御のための使用；ここで、それぞれの該量子ドットは該放出の間光学的に検出可能であり、該両親媒性ポリマー粒子は、該量子ドットを積載した固相状の疎水性の内芯と、該内芯中の該複数の量子ドットをカプセル化する外皮とを有するものであって、該外皮は該両親媒性ポリマー粒子の親水性ポリマー部を含有することを特徴とする。
【請求項２４】
複数の量子ドットを内部に積載して含有する両親媒性ポリマー粒子の製造方法；ここで、該製造方法は、有機溶媒に溶解した両親媒性ポリマーと混合している量子ドットに水性溶媒を導入する工程を含み、それによって、該ポリマーを水性溶媒中で沈殿させ、また、該両親媒性ポリマーの親水性ポリマー部が該量子ドットをカプセル化して、それにより該両親媒性ポリマー粒子の固体の疎水性の内部コアの内部に該量子ドットを積載することを可能にするものであることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
第一の側面により、複数の量子ドットを内部に積載して含有する両親媒性ポリマー粒子が提供される；ここで、該両親媒性ポリマー粒子は、該量子ドットを積載した固相状の疎水性の内芯と、該内芯中の該複数の量子ドットをカプセル化する外皮とを有するものであって、該外皮は該両親媒性ポリマー粒子の親水性ポリマー部を含有することを特徴とする。
一つの態様において、両親媒性ポリマーは量子ドットを実質的にカプセル化するが、それぞれの量子ドットは一般的には本質的に疎水性である。量子ドットをカプセル化することにより、両親媒性ポリマーがその量子ドットを光学的な特性を保持したまま水性溶媒中に存在させることの助けとなり得れば有利である。さらに、生体適合性の両親媒性ポリマーを選ぶことにより、実質的な毒性または免疫学的な影響を生体システムに及ぼすことなく、結果的に得られるカプセル化された量子ドットを生体システム内に導入することができる。両親媒性ポリマーの生体適合性は、カプセル化された量子ドットが生体システムの細胞内に取り込まれることの助けとなり得る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
第二の側面により、複数の量子ドットを内部に積載して含有する両親媒性ポリマー粒子の、蛍光プローブとしての使用が提供される；ここで、該両親媒性ポリマー粒子は、該量子ドットを積載した固相状の疎水性の内芯と、該内芯中の該複数の量子ドットをカプセル化する外皮とを有するものであって、該外皮は該両親媒性ポリマー粒子の親水性ポリマー部を含有することを特徴とする。  これが、ここに開示した粒子を量子ドットの送達の媒介物［vector］として使用し、（明瞭な蛍光イメージングにより観察されるように）効率的に細胞に取り込ませることを可能なものとすることができれば有利である。効率的な細胞の取り込みの結果として、ここに開示した粒子が、ポリマー性粒子の細胞取り込み挙動の研究のためのモデルシステムとしても役立つことができ、非蛍光性の高価な薬剤の送達および放出制御のための、現存するポリマーの候補のスクリーニングに用いることができればさらに有利である。ここに開示した粒子が、それらの生体内分布および細胞内経路の研究、細胞レベルでの薬剤送達デバイスのメカニズムおよび有効性の追跡調査、そしてまた用いたポリマーを評価して効率的な薬剤送達デバイスを開発するための、様々なバイオイメージング技術において用いることができればさらに有利である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
第三の側面により、複数の量子ドットおよび治療薬を内部に積載して含有する両親媒性ポリマー粒子の、患者体内での該治療薬の放出制御のための使用が提供される。ここで、それぞれの該量子ドットは該放出の間光学的に検出可能であり、該両親媒性ポリマー粒子は、該量子ドットを積載した固相状の疎水性の内芯と、該内芯中の該複数の量子ドットをカプセル化する外皮とを有するものであって、該外皮は該両親媒性ポリマー粒子の親水性ポリマー部を含有することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
量子ドットの光学的特性が、治療薬が哺乳類に投与され哺乳類に吸収されたときの有効性および代謝経路を医療従事者が決定するための助けとすることができれば有利である。
第四の側面により、複数の量子ドットを内部に積載して含有する両親媒性ポリマー粒子の製造方法が提供される；ここで、該製造方法は、有機溶媒に溶解した両親媒性ポリマーと混合している量子ドットに水性溶媒を導入する工程を含み、それによって、該ポリマーを水性溶媒中で沈殿させ、また、該両親媒性ポリマーの親水性ポリマー部が該量子ドットをカプセル化して、それにより該両親媒性ポリマー粒子の固体の疎水性の内部コアの内部に該量子ドットを積載することを可能にするものであることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
両親媒性ポリマーでカプセル化された量子ドットおよび治療薬を含有する粒子の、患者を治療するための医薬の製造における使用もまた開示される。ここで、該量子ドットは該治療薬の該放出の間光学的に検出可能であることを特徴とする。上記患者はがんに罹っているものでもよく、上記治療薬は抗がん剤でもよい。
【国際調査報告】
2010523557.tif 000012
2010523557.tif 000013
2010523557.tif 000014