(57)【要約】  物体内に蒸気泡を生成するための方法が記載されている。本方法は、組成物を物体内に導入することを含み、本組成物は、電磁放射線の光子波と結合することができる炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を含む。本方法はまた、電磁放射線を用いて該物体に照射することも含む。したがって、本照射は、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１の蒸気泡及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、１組の炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いるように適合される。
2018524368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体内に蒸気泡を生成するための方法であって、
組成物を前記物体内に導入する工程であって、前記組成物が、電磁放射線の光子波と結合することができる炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を含む、工程と、
電磁放射線を用いて前記物体に照射する工程であって、その後同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて第１の蒸気泡及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するために１組の炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いるように適合される、工程を含み、
前記方法が、化合物の生体細胞内への送達において使用するためのものであり、かつ／または前記方法が、前記炭素系ナノ粒子もしくはミクロ粒子の前記照射を用いて細胞を死滅させることをさらに含み、かつ／または前記方法が、微生物膜を局所的に変化させるかもしくは崩壊させるためのものである、蒸気泡を生成するための方法。
【請求項２】
前記方法が、生体内または生体外の方法である、請求項１に記載の蒸気泡を生成するための方法。
【請求項３】
前記炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子が、グラフェン粒子、グラフェン酸化物ナノシート等のグラフェン酸化物粒子、炭素ナノチューブ、炭素ドット、またはフレーランのいずれかである、請求項１または２に記載の蒸気泡を生成するための方法。
【請求項４】
前記照射することが、複数の照射パルスを提供することを含み、それに続く前記炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に対する照射パルスが、それに続く蒸気泡の形成を誘発し、かつ／または前記照射することが、前記炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子の加熱がそれに続く蒸気泡の形成を誘発するような照射シーケンス及び／もしくは照射時間中に、かつ／または照射強度で、前記炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に照射することを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蒸気泡を生成するための方法。
【請求項５】
前記炭素系ナノ粒子が、薬物分子または標的配位子、造影剤、安定化配位子により官能化される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蒸気泡を生成するための方法。
【請求項６】
前記導入することが、前記炭素系ナノ粒子を微生物膜内に拡散させることを含み、
前記形成することが、前記微生物膜を局所的に変化させるかまたは崩壊させるための力学的力を生成することを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蒸気泡を生成するための方法。
【請求項７】
前記方法が、前記物体を撮像するために前記蒸気泡の音響信号を検出することをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の蒸気泡を生成するための方法。
【請求項８】
微生物膜を変化させるか、または崩壊させるために、かつ化合物の生体細胞内への送達において使用するために、かつ／または細胞を死滅させるために、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、その後第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子。
【請求項９】
創傷治癒の治療のためか、または皮膚感染の治療のために、微生物膜を変化させるかもしくは崩壊させるために、かつ／または化合物の生体細胞内への送達において使用するために、かつ／または細胞を死滅させるために、同じ炭素系ナノ粒子もしくはミクロ粒子を用いて、続いて第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子。
【請求項１０】
癌治療のために、微生物膜を変化させるかもしくは崩壊させるために、かつ／または化合物の生体細胞への送達において使用するために、かつ／または細胞を死滅させるために、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、その後第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子。
【請求項１１】
根尖性歯周炎の治療のために、微生物膜を変化させるかもしくは崩壊させるために、かつ／または化合物の生体細胞内への送達において使用するために、かつ／または細胞を死滅させるために、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子。
【請求項１２】
前記炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子が、グラフェン酸化物、グラフェン、炭素ナノチューブ、炭素ドット、及びフレーランのいずれかまたはそれらの組み合わせを含む、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療及び生物付着の分野に関する。より具体的には、本発明は、蒸気泡、例えば、複数の蒸気泡を生成するために炭素系粒子を用いる方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気泡は、発明の名称が「Ｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎ  ｏｒ  ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｆｉｌｍ」である、同時係属中の欧州特許出願に記載されているような、水和組織内に配置されるプラズモンナノ粒子のレーザー照射により誘発され得る。本特許出願は、レーザー光の吸収後、ナノ粒子が、周囲の水が蒸発するように極度に熱せられ、その結果、膨張泡を形成することを記載している。膨張及び圧潰する蒸気泡の力学的力は、細胞内への薬剤送達を可能にし、細胞を死滅させ、かつマラリアを診断するのに使用されている。加えて、蒸気泡が、抗菌剤の緻密な生体膜への深い送達を改善することも記載されている。
【０００３】
これまで、蒸気泡を生成するために、金ナノ粒子が最も使用されてきた。しかしながら、単一の金ナノ粒子から、典型的に１つのみの蒸気泡が生成され得るが、いくつかの用途では、同じプラズモン粒子からより多くの蒸気泡を生成することが有益である場合がある。
【０００４】
効率的な蒸気泡の生成方法及びシステムの必要性が未だある。
【発明の概要】
【０００５】
良好かつ効率的な蒸気泡の生成方法及びシステムを提供することが、本発明の目的である。
【０００６】
複数の蒸気泡が、物体内に導入される同じナノ粒子またはミクロ粒子を用いて生成され得ることが、本発明の実施形態の利点である。後者は、持続的な作用を得ることができるという利点を有する場合がある。
【０００７】
使用されるナノ粒子またはミクロ粒子を容易に官能化することができることが、本発明に従った実施形態の利点である。
【０００８】
容易に合成することができることが、グラフェン酸化物系粒子を使用する本発明のいくつかの実施形態の利点である。さらに、費用効率良く製造を行うことができることが利点である。
【０００９】
良好な生体適合性を提供することが、本発明の実施形態の利点である。
【００１０】
炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を使用することにより、効率的かつ改善された方法で泡形成を行うことができることが、本発明の実施形態の利点である。したがって、繰り返しのレーザー照射により同じ粒子から複数の泡を形成することができるように、レーザー露光中に改善された安定性が生じることが、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子の利点である。
【００１１】
薬剤の送達及び治療用途において、ならびに蒸気泡または蒸気泡により散乱された光から来る音響信号に関心がある診断用途のために、複数の泡生成を良く使用することができることが、本発明の実施形態の利点である。
【００１２】
これらが、治療可能性を向上させるためのさらなる官能化の可能性を提供する、エポキシ基、ヒドロキシ基、及びカルボキシ基等の種々の化学官能基を有することが、グラフェン酸化物ナノシートを使用する本発明のいくつかの実施形態の利点である。グラフェン酸化物は、π−π−スタッキング、ファン・デル・ワールズ力、疎水性相互作用を含む強力な非共有結合を介して芳香族化合物と相互作用する傾向が高い。したがって、治療剤が、物理吸着されるか、またはカルボジイミドの化学的性質を介してグラフェン酸化物の表面上に位置付けられ、したがって、治療可能性を向上させることができる。グラフェン酸化物シートはさらに、薬物分子の結合等のさらなる化学官能化、または改善された安定性及び特定の組織を標的とする官能化のために使用され得る大きい表面を有する。
【００１３】
ナノ粒子またはミクロ粒子は、放射線、例えば、レーザー光を効率的に吸収する特質と非常に高い溶融温度とを組み合わせるという利点を示すことが、本発明の実施形態の利点である。
【００１４】
本発明は、物体内に蒸気泡を生成するための方法であって、本方法が、組成物を物体内に導入することであって、組成物が、電磁放射線の光子波と結合することができる炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を含む、導入することと、電磁放射線を用いてかかる物体に照射することであって、続いて同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて第１の蒸気泡及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するために１組の炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いるように適合される、照射することと、を含み、本方法が、微生物膜を変化させるか、または崩壊させるためのものであり、かつ／または化合物の生体細胞内への送達において使用するためのものであり、かつ／または本方法が、かかる炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子のかかる照射を用いて細胞を死滅させることをさらに含む、蒸気泡を生成するための方法に関する。本方法は、生体内または生体外の方法であり得る。後者はまた、体から単離された組織の治療にも関する場合がある。第１に物体を得ることにより、次に炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を物体内に導入することによるか、または例えば、物体の形成中に、例えば物体のゲル化中に、組成物を導入することにより、組成物の物体内への導入を行うことができる。
【００１５】
炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子は、グラフェン粒子、グラフェン酸化物ナノシート等のグラフェン酸化物粒子、炭素ナノチューブ、フレーランの炭素ドットのいずれかであり得る。グラフェン酸化物が、効率的に、容易に、かつ費用効率良く合成され得、容易に入手可能であることが、本発明の実施形態の利点である。例えば、グラフェン酸化物等の炭素系材料が、良好な生体適合性特性を示すと証明されていることが、本発明の実施形態の利点である。グラフェン系粒子を容易に官能化することができることが、本発明の実施形態の利点である。
【００１６】
かかる照射することが、複数の照射パルスを提供することを含む場合があり、それに続く炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に対する照射パルスが、それに続く蒸気泡の形成を誘発し、かつ／またはかかる照射することが、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子の加熱がそれに続く蒸気泡の形成を誘発するような照射シーケンス及び／もしくは照射時間中に、かつ／または照射強度で、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に照射することを含む。炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子が、それに続く蒸気泡の生成を誘発することができるように、照射源を制御することができることが、本発明の実施形態の利点である。
【００１７】
かかる照射することが、１０ｎｓ未満のパルス幅を有する複数の短パルスにより、かかる物体に照射することを含み得る。炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子の加熱を効率的に行うことができることが、本発明の実施形態の利点である。物体の周囲の非標的部分に損傷がないか、または限定された損傷のみを有するように、熱の拡散が制限される。
【００１８】
かかる炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子が、官能化される場合がある。グラフェン酸化物及び他の炭素系ナノ粒子が、良好な、例えば、改善された安定性を得るための薬物分子の結合または官能化等の化学官能化のためか、または標的とするための官能化のために使用することができる、大きい表面を有することが、本発明の実施形態の利点である。
【００１９】
かかる炭素系ナノ粒子が、薬物分子または標的配位子、造影剤、安定化配位子により官能化される場合がある。良好なコロイド安定性を得ることができることが利点である。
【００２０】
かかる導入することが、かかる炭素系ナノ粒子を微生物膜内に拡散させることを含む場合があり、かかる形成することが、かかる微生物膜を局所的に変化させるかまたは崩壊させるための力学的力を生成し得る。例えば細菌膜等の微生物膜を崩壊させるための効率的な方法が得られることが、本発明に従った実施形態の利点である。さらに、それに続く複数の蒸気泡の爆発を誘発することができ、その結果、それに続く崩壊させることを行うことができ、崩壊させる力が全体的な膜を崩壊させるのに不十分である場合に微生物膜が回復することを回避することが利点である。
【００２１】
本方法は、化合物の生体細胞内への送達において使用するためのものであり得る。後者は、例えば、細胞膜または細胞壁内に孔を生成することによるか、または化合物がエンドサイトーシス過程により取り込まれる事例においてエンドソームを崩壊させることによるものであり得る。それに続く照射パルスに材料を続いて放出することにより、材料の制御された放出を得ることができることが、本発明の実施形態に従った方法の利点である。このように、持続的な放出を得ることができる。本送達は、単発の放出であり得るか、または経時的な放出であり得る。
【００２２】
本方法は、例えば、細胞の溶解を生じさせることにより、細胞を死滅させる際に使用するためのものであり得る。
【００２３】
本方法はさらに、物体を撮像するために蒸気泡または蒸気泡から散乱された光の音響信号を検出することを含み得る。良好な撮像方法を得ることができることが、本発明の実施形態の利点である。撮像の特質がまた、生成される音響信号の量に基づいているため、同じ炭素系ナノ粒子に基づいて複数の蒸気泡が生成されることが利点である。
【００２４】
一態様において、本発明はまた、物体内に蒸気泡を生成するための方法であって、本方法が、組成物が、電磁放射線の光子波と結合することができる炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を含む、導入することと、電磁放射線を用いてかかる物体に照射することであって、続いて同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて第１の蒸気泡及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するために１組の炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いるように適合される、照射することと、を含み、本方法が、細胞培養または生体組織を変化させるか、または崩壊させるためのものである、蒸気泡を生成するための方法に関する。
【００２５】
本発明はまた、微生物膜を変化させるか、または崩壊させるために、かつ化合物の生体細胞内への送達において使用するために、かつ／または細胞を死滅させるために、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。
【００２６】
本発明はさらに、創傷治癒のために、微生物膜を変化させるか、または崩壊させるために、かつ／または化合物の生体細胞内への送達において使用するために、かつ／または細胞を死滅させるために、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。
【００２７】
本発明はまた、癌治療のために、微生物膜を変化させるかもしくは崩壊させるために、かつ／または化合物の生体細胞内への送達において使用するために、かつ／または細胞を死滅させるために、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。
【００２８】
本発明はさらに、微生物膜を変化させるか、または崩壊させるために、かつ／または化合物の生体細胞内への送達において使用するために、かつ／または皮膚感染の治療のために細胞を死滅させるために、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。
【００２９】
本発明はまた、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて生成された第１及び少なくとも第２の蒸気泡を撮像することにより物体を撮像するための炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。
【００３０】
異なる態様において、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子は、グラフェン酸化物、グラフェン、炭素ナノチューブ、炭素ドット、及びフレーランのいずれか、またはそれらの組み合わせを含み得る。
【００３１】
本発明はまた、物体またはその一部を撮像するための方法であって、本方法が、
炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を含む物体に電磁波を配向することであって、かかる電磁波が、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１の蒸気泡及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するように適合される、配向することと、
炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子により生成された少なくとも第１及び第２の組の蒸気泡を検出することと、
検出された少なくとも第１及び第２の組の蒸気泡から画像を導出することと、を含む、方法に関する。
【００３２】
一態様において、本発明は、物体内に蒸気泡を生成するための方法であって、本方法が、組成物を物体内に導入することであって、組成物が、電磁放射線の光子波と結合することができる炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を含む、導入することと、電磁放射線を用いてかかる物体に照射することであって、それにより蒸気泡を形成するために炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に照射することと、を含む、蒸気泡を生成するための方法に関する。蒸気泡の形成を効率的に行うことができることが、本発明の実施形態の利点である。
【００３３】
炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子は、グラフェン粒子、グラフェン酸化物ナノシート等のグラフェン酸化物粒子、炭素ナノチューブ、フレーランの炭素ドットのいずれかであり得る。グラフェン酸化物が、効率的に、容易に、かつ費用効率良く合成され得、容易に入手可能であることが、本発明の実施形態の利点である。例えば、グラフェン酸化物等の炭素系材料が、良好な生体適合性特性を示すと証明されていることが、本発明の実施形態の利点である。グラフェン系粒子を容易に官能化することができることが、本発明の実施形態の利点である。
【００３４】
かかる炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子が、官能化される場合がある。グラフェン酸化物及び他の炭素系ナノ粒子が、良好な、例えば、改善された安定性を得るための薬物分子の結合または官能化等の化学官能化のためか、または標的とするための官能化のために使用することができる、大きい表面を有することが、本発明の実施形態の利点である。
【００３５】
かかる炭素系ナノ粒子が、薬物分子または標的配位子、造影剤、安定化配位子により官能化される場合がある。良好なコロイド安定性を得ることができることが利点である。
【００３６】
かかる導入することが、かかる炭素系ナノ粒子を微生物膜内に拡散させることを含む場合があり、かかる形成することが、かかる微生物膜を局所的に変化させるかまたは崩壊させるための力学的力を生成することを含み得る。例えば、細菌膜等の微生物膜を崩壊させるための方法が得られることが、本発明に従った実施形態の利点である。
【００３７】
本方法は、化合物の生体細胞内への送達において使用するためのものであり得る。本方法は、例えば細胞の溶解により、細胞を死滅させるために使用され得る。
【００３８】
本発明はまた、物体内に蒸気泡を生成するためのシステムであって、本システムが、物体内に導入された炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に照射するための照射源と、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を使用して蒸気泡が生じるようにかかる照射を制御するようにプログラムされた制御装置とを含む、蒸気泡を生成するためのシステムに関する。
【００３９】
本発明はまた、微生物膜を変化させるか、または崩壊させるために、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。
【００４０】
本発明はさらに、創傷治癒のために、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。
【００４１】
本発明はまた、癌治療のために、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。
【００４２】
本発明はさらに、皮膚感染または根尖性歯周炎の治療のために、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。
【００４３】
異なる態様において、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子は、グラフェン酸化物、グラフェン、炭素ナノチューブ、炭素ドット、及びフレーランのいずれか、またはそれらの組み合わせを含み得る。
【００４４】
本発明は、物体内に蒸気泡を生成するための方法であって、本方法が、組成物を物体内に導入することであって、組成物が、電磁放射線の光子波と結合することができるグラフェンまたはグラフェン酸化物の炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を含む、導入することと、電磁放射線を用いてかかる物体に照射することであって、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１の蒸気泡及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するために１組の炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いるように適合される、照射することと、を含む、蒸気泡を生成するための方法に関する。本方法は、生体内または生体外の方法であり得る。
【００４５】
第１に物体を得ることにより、次にグラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子を物体内に導入することによるか、または例えば、物体の形成中に、例えば、物体のゲル化中に組成物を導入することにより、組成物の物体への導入を行うことができる。
【００４６】
グラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子が、効率的に、容易に、かつ費用効率良く合成され得、容易に入手可能であることが、本発明の実施形態の利点である。例えば、グラフェン酸化物等の炭素系材料が、良好な生体適合性特性を示すと証明されていることが、本発明の実施形態の利点である。グラフェン系粒子を容易に官能化することができることが、本発明の実施形態の利点である。
【００４７】
かかる照射することが、複数の照射パルスを提供することを含む場合があり、それに続くグラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子に対する照射パルスが、それに続く蒸気泡の形成を誘発し、かつ／またはかかる照射することが、グラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子の加熱がそれに続く蒸気泡の形成を誘発するような照射シーケンス及び／もしくは照射時間中に、かつ／または照射強度で、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に照射することを含む。グラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子が、それに続く蒸気泡の生成を誘発することができるように、照射源を制御することができることが、本発明の実施形態の利点である。
【００４８】
かかる照射することが、１０ｎｓ未満のパルス幅を有する複数の短パルスにより、かかる物体に照射することを含み得る。グラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子の加熱を効率的に行うことができることが、本発明の実施形態の利点である。物体の周囲の非標的部分に損傷がないか、または限定された損傷のみを有するように、熱の拡散が制限される。
【００４９】
かかるグラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子が、官能化される場合がある。グラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子が、良好な、例えば、改善された安定性を得るための薬物分子の結合または官能化等の化学官能化のためか、または標的とするための官能化のために使用することができる、大きい表面を有することが、本発明の実施形態の利点である。
【００５０】
かかるグラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子が、薬物分子または標的配位子、造影剤、安定化配位子により官能化される場合がある。良好なコロイド安定性を得ることができることが利点である。
【００５１】
かかる導入することが、かかるグラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子を微生物膜内に拡散させることを含む場合があり、かかる形成することが、かかる微生物膜を局所的に変化させるかまたは崩壊させるための力学的力を生成し得る。例えば、細菌膜等の微生物膜を崩壊させるための効率的な方法が得られることが、本発明に従った実施形態の利点である。さらに、それに続く複数の蒸気泡の爆発を誘発することができ、その結果、それに続く崩壊させることを行うことができ、崩壊させる力が全体的な膜を崩壊させるのに不十分である場合に微生物膜が回復することを回避することが利点である。
【００５２】
本方法は、化合物の生体細胞内への送達において使用するためのものであり得る。後者は、例えば、細胞膜または細胞壁内に孔を生成することによるか、または化合物がエンドサイトーシス過程により取り込まれる事例においてエンドソームを崩壊させることによるものであり得る。それに続く照射パルスに材料を続いて放出することにより、材料の制御された放出を得ることができることが、本発明の実施形態に従った方法の利点である。このように、持続的な放出を得ることができる。本送達は、単発の放出であり得るか、または経時的な放出であり得る。
【００５３】
本方法は、例えば、細胞の溶解を生じさせることにより、細胞を死滅させる際に使用するためのものであり得る。
【００５４】
本方法はさらに、物体を撮像するために蒸気泡または蒸気泡から散乱された光の音響信号を検出することを含み得る。良好な撮像方法を得ることができることが、本発明の実施形態の利点である。撮像の特質がまた、生成される音響信号の量に基づいているため、同じ炭素系ナノ粒子に基づいて複数の蒸気泡が生成されることが利点である。
【００５５】
本発明はまた、物体内に蒸気泡を生成するためのシステムであって、本システムが、物体内に導入されたグラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子に照射するための照射源と、同じグラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子を使用してそれに続く第１の蒸気泡及び少なくとも第２の蒸気泡の形成が生じるように照射を生成するように適合されるようにかかる照射を制御するようにプログラムされた制御装置とを含む、蒸気泡を生成するためのシステムに関する。
【００５６】
制御装置は、それに続く蒸気泡の形成を誘発するためのグラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子に対してそれに続く照射パルスを生成するように、かつ／または、
グラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子の加熱が、それに続く蒸気泡の形成を誘発するような照射シーケンス及び／もしくは照射時間中に、かつ／または照射強度で、グラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子の照射を生成するように、プログラムされ得る。グラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子が、それに続く蒸気のナノ泡または微小泡の生成を誘発することができるように照射源を制御することができることが、本発明の実施形態の利点である。
【００５７】
本システムはさらに、グラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子により生成された少なくとも第１及び第２の組の蒸気泡を検出するための光学または音響系検出システムと、検出システムに基づいて画像を導出するための制御装置とを含み得る。
【００５８】
本発明はまた、微生物膜を変化させるか、または崩壊させるために同じグラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、グラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。
【００５９】
本発明はさらに、創傷治癒のために、同じグラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、グラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。
【００６０】
本発明はまた、癌治療のために、同じグラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、グラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。
【００６１】
本発明はさらに、皮膚感染の治療のために炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、グラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。
【００６２】
本発明はまた、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて生成された第１及び少なくとも第２の蒸気泡を撮像することにより物体を撮像するための、グラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。
【００６３】
本発明はまた、物体またはその一部を撮像するための方法であって、本方法が、
グラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子を含む物体に電磁波を配向することであって、かかる電磁波が、同じグラフェンまたはグラフェン酸化物ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１の蒸気泡及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するように適合される、配向することと、
炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子により生成された少なくとも第１及び第２の組の蒸気泡を検出することと、
検出された少なくとも第１及び第２の組の蒸気泡から画像を導出することと、を含む、方法に関する。
【００６４】
本発明の特定の好ましい態様が、添付の独立及び従属請求項に記載されている。従属請求項による特徴は、理解されるように、また単に特許請求の範囲に明示的に記載されるだけでないように、独立請求項の特徴と、他の従属請求項の特徴とを組み合わせる場合がある。
【００６５】
本発明のこれら及び他の態様は、以後記載される実施形態（複数可）から明らかであり、かつそれらを参照して解明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施形態の利点を図示するために、グラフェン酸化物ナノ粒子を用いて生成された蒸気泡の生成及び検出のための光学的な配置を示している。
【図２】本発明の実施形態に従った複数の泡形成の原則を図示する、グラフェン酸化物ナノ粒子の照射中または照射後の異なる時点での画像を図示している。
【図３】本発明の実施形態に従った、複数のレーザーパルスの関数としてのそれに続く泡生成による蛍光化合物の細胞への徐々に増加された送達を図示している。
【図４】本発明に従った実施形態において使用することができるように、グラフェン量子ドットから蒸気ナノ泡を生成するためのレーザーフルエンス用閾値の実験的決定を図示している。
【００６７】
図は、概略のみであり、非制限的である。図において、要素のいくつかの大きさは、説明のために誇張されており、縮尺通りに描かれていない場合がある。特許請求の範囲内の任意の引用符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【００６８】
異なる図において、同じ引用符号は、同じか、または類似の要素を指す。
図示的な実施形態の詳細な説明
【００６９】
本発明は、特定の実施形態に関して、かつ一定の図を参照して記載されているが、本発明は、これらに限定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載されている図は、概略のみであり、非制限的である。図において、要素のいくつかの大きさは、説明のために誇張されており、縮尺通りに描かれていない場合がある。寸法及び関連する寸法は、本発明の実施に対する実際の縮小に対応していない。
【００７０】
さらに、本説明及び特許請求の範囲内の第１、第２等の用語は、同様の要素間を区別するために使用されるものであり、必ずしも、一時的に、空間的に、序列で、または任意の他の方法で、順序を記載するためのものではない。そのように使用されている用語は、適切な状況下で置き換え可能であり、本明細書に記載されている本発明の実施形態は、本明細書に記載されているか、または図示されているものとは異なる順序で動作することができることを理解すべきである。
【００７１】
さらに、本説明及び特許請求の範囲内の上、下等の用語は、便宜的に使用されるものであり、必ずしも関連する位置を記載するためのものではない。そのように使用されている用語は、適切な状況下で置き換え可能であり、本明細書に記載されている本発明の実施形態は、本明細書に記載されているか、または図示されているものとは異なる順序で動作することができることを理解すべきである。
【００７２】
特許請求の範囲内で使用されている「含む」という用語は、その後に列挙されている手段に限定されるものとして解釈されるべきでなく、他の要素またはステップを除外するものではないことに留意すべきである。したがって、参照されるような、述べられている特徴、整数、ステップ、または構成要素の存在を特定するものとして解釈されるべきであるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、または構成要素、もしくはそれらの集合の存在または追加を除外するものではない。したがって、「手段Ａ及びＢを含む装置」という表現の範囲は、構成要素Ａ及びＢのみからなる装置に限定されるべきではない。本発明に関して、本装置の単なる関連する構成要素がＡ及びＢであるという意味である。
【００７３】
この明細書全体にわたる「一実施形態」または「実施形態」の参照は、実施形態と関連して記載されている特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも一実施形態に含まれていることを意味している。したがって、この明細書全体にわたる種々の場所での「一実施形態において」または「実施形態において」という語句の登場は、必ずしも、同じ実施形態をすべて参照しているものではないが、そういう場合がある。さらに、１つ以上の実施形態において、この開示から当業者に明らかであるように、特定の特徴、構造、または特性は、任意の好適な方法で組み合わされる場合がある。
【００７４】
同様に、本発明の例示的な実施形態の説明において、本発明の種々の特徴は、本開示を合理化し、種々の発明的態様のうちの１つ以上の理解を助けるために、単一の実施形態、図、またはその説明内で共にグループ化されている場合があることを理解すべきである。しかしながら、この開示の方法は、請求されている発明が、各請求項において明示的に列挙されているものより多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、下記の特許請求が反映するように、発明的態様は、単一の前述の開示されている実施形態のすべての特徴より少ないものにある。したがって、詳細な説明に続く特許請求の範囲は、本明細書によりこの詳細な説明内に明示的に組み込まれるものであり、各請求項は、この発明のそれぞれの実施形態としてそれ自体に基づくものである。
【００７５】
さらに、本明細書に記載されているいくつかの実施形態は、他の実施形態に含まれているいくつかであるが、他ではない特徴を含むが、当業者により理解されるように、異なる実施形態の特徴の組み合わせは、本発明の範囲内にあり、異なる実施形態を形成することを企図している。例えば、下記の特許請求の範囲において、請求されている実施形態のいずれも、任意の組み合わせで使用することができる。
【００７６】
本発明の実施形態において、同じナノ粒子またはミクロ粒子によるそれに続く蒸気泡の生成を参照すると、異なる蒸気泡を個々に続いて生成する少なくとも１つのナノ粒子またはミクロ粒子がある状況を参照する。換言すると、ナノ粒子またはミクロ粒子は、第１の蒸気泡の生成後に消失しないが、照射時に第２の蒸気泡または第３の蒸気泡を生成することができる。
【００７７】
本発明の実施形態において、微生物膜を変化させ、かつ／または崩壊させることを参照すると、生体膜の密度を変化させる、例えば、微生物膜の密度を減少させるか、または膜を崩壊させることなく膜を「緩める」か、もしくは膜を少なくとも部分的に、または完全に崩壊させる、両方の状況を参照する。
【００７８】
蒸気泡を参照すると、１０ｎｍ〜１００μｍの範囲の直径を有する蒸気泡を参照する。
【００７９】
拡散性粒子を参照すると、ブラウン運動を通して微生物膜内に拡散される粒子を参照する。粒子の少なくとも１０％、例えば、少なくとも３０％、例えば、少なくとも５０％は、微生物膜内に拡散される、例えば、少なくとも１μｍを超える微生物膜内に拡散される場合がある。かかる粒子の直径は、膜内の孔に対して小さい場合がある。
【００８０】
第１の態様において、本発明は、物体内に蒸気泡を生成するための方法に関する。本物体は、生きているヒト、合成生体材料、無生物、微生物膜等であり得る。本方法は、例えば、微生物膜を緩めるかまたは破壊するため、物体の撮像のため、オプトポレーションのため、薬剤の送達のため、創傷感染の治療のため、根尖性歯周炎の治療のため、癌治療のため、皮膚治療のため等、様々な用途のために使用され得る。本発明の実施形態に従った方法は、組成物を物体内に導入することを含む。かかる導入することを、複数の方法で行うことができる。これは、組成物を局所投与後に微生物膜内に拡散させる（分注する、溢れ出る）か、または組成物を物体内に注入することによる等、組成物を微生物膜内に活発に沈殿させることを含み得る。したがって、ナノ粒子またはミクロ粒子は、いくつかの実施形態において、拡散性粒子である。組成物を物体内に導入することはまた、物体の生成中に、すなわち、例えば物体のゲル化中に、粒子を導入することを含み得る。
【００８１】
本発明の実施形態によると、粒子は、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子である。ナノ粒子またはミクロ粒子は、電磁放射線の光子波と結合することができる電子密度を有するという要件を満たしている。例えば、構造が陰イオン、中性端子、または陽イオンであり得る等、異なる表面電荷を適用してもよい。ナノ粒子またはミクロ粒子は、１ｎｍ〜１μｍ、例えば、２０〜２００ｎｍの直径を有し得る。かかる粒子は、電磁放射線の光子波と結合することができるように適合される。炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子は、例えばグラフェン酸化物シート等のグラフェン酸化物粒子か、もしくは例えば炭素ナノチューブまたは炭素ドット等の炭素粒子であり得るか、または例えばフレーランであり得る。
【００８２】
いくつかの実施形態において、粒子は、官能化された表面を有し得る。かかる表面官能化は、例えば、コロイド安定性を改善するため、一定の表面電荷を得るため、抗菌剤の結合のため、標的とするため等、任意の好適な表面官能化であり得る。
【００８３】
本方法はまた、本発明の実施形態に従って、電磁放射線を用いて物体に照射することを含む。したがって、本照射は、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１の蒸気泡及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、１組の炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を使用するように適合される。かかる蒸気泡は、典型的に、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子の周りの水の加熱により生じる水蒸気泡であり得る。本照射は、有益なことに、パルス照射であり得るが、本発明の実施形態は、これに限定されるものではなく、原則的に、連続波照射を使用することもできる。パルス照射が使用される有益な実施形態において、パルスは、１０ｎｓ〜０．１ｎｓもしくは０．１ｐｓの範囲内の幅を有し得る。フルエンスは、パルス幅に依存して適合され得る。一例において、フルエンスは、パルス当たり少なくとも１０または数十ｍＪであり得る。使用される放射線の波長は、ＵＶ〜ＩＲ領域の範囲にあり得る。いくつかの用途において、使用される放射線の波長の範囲は、近赤外にあり得る。実施形態によると、本照射は、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子の加熱に起因して、続いて異なる蒸気泡が生成されるようなものである。本発明の実施形態は、これに限定されるものではなく、照射のパラメータを決定または最適化することができる方法についての図は、本説明内でさらに論じられるだろう。
【００８４】
したがって、本照射は、続いて形成された蒸気泡が膨張及び／または圧潰するときに、ナノ粒子の加熱により、それに続く力学的力の生成を生じるように行われる。蒸気泡は、爆発するか、または破裂する必要はないが、安定したキャビテーションが、変化させるか、または崩壊させる効果も生じ得ることを留意すべきである。本発明の態様によると、変化させるか、または崩壊させることは、生体膜内で行われるだけでなく、細胞培養もしくは生体組織内で行われ得る。
【００８５】
炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子の熱エネルギーが消費されるとき、蒸気泡は、激しく圧潰し、高圧衝撃波により局所的な力学的力を生じ得る。蒸気泡の熱分離（典型的に、＜１０μｓ）に起因して、環境内への熱の拡散は、照射された炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子のほとんどすべてのエネルギーが、環境の加熱なしに力学的エネルギー（蒸気泡の膨張）に変換される。この特性が、蒸気泡を、力学的損傷を生じさせ、音響信号を生成するか、またはより一般的に、環境に対する不特定の熱損傷を生じさせることなく局所的動作を生じさせるような興味深い現象にし、したがって、蒸気泡を健康な組織内で、またはその近位で使用するのに有用なものにする。
【００８６】
本発明の実施形態はさらに、同じナノ粒子またはミクロ粒子を使用して複数の蒸気泡を生成する可能性があるという利点を有する。後者は、力学的力の持続的な生成、したがって例えば化合物の持続可能な送達、力学的力の持続可能な送達、したがって例えば、微生物膜をより緻密でない形状に保つための持続可能な動作の可能性を提供する同じ数の蒸気泡を生成するために、より少ない粒子を必要とする等の利点を提供する。
【００８７】
一実施形態において、本発明はまた、オプトポレーションを行うために、すなわち、光エネルギーを用いた細胞の内側へのアクセスを提供するために使用される。
【００８８】
別の実施形態において、本発明はまた、撮像のための複数の蒸気泡の生成の使用に関する。光検出器または音響検出器を用いて蒸気泡の膨張及び／または圧潰を検出することができる。このように、蒸気泡を観察することができる。水分含有量の濃度に応じて異なる濃度で蒸気泡が生成されるときか、または炭素系ナノ粒子の周りに蒸気泡が生成され、特定の組織もしくは細胞に結合するように炭素−ナノ粒子が官能化され得るときに、かかる領域、組織または細胞の画像を得ることができる。
【００８９】
１組の実施形態において、本発明の実施形態に従った方法はさらに、蒸気泡を用いて抗菌剤のナノ医薬品製剤を提供することを含む。蒸気泡を用いて微生物膜を崩壊させるか、または緩めることを誘発するステップと、感染領域にナノ医薬品を提供するステップの両方を適用することにより、微生物膜の観点から適用されたとき、かかる放出を行うことができる。後者は、微生物膜が崩壊され、拡散障壁として機能することができないため、ナノ医薬品が感染領域により容易に到達することができるという有益な効果を生じさせる。したがって、微生物クラスターを物理的に変化させ、かつ／または崩壊させることにより、ナノ医薬品が深い細胞層により容易に到達することができ、結果として治療有効性を改善することが発見されている。代替的に、ナノ医薬品はまた、ナノ医薬品が配置される容器を崩壊させることにより、微生物膜内またはその外側の特定の位置に送達され得る。抗菌剤は、容器内でカプセル化されてもよく、容器は、例えばリポソーム、脂質、またはポリマー系ナノ粒子である。炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子は、これに結合される場合があり、すなわち、容器内でカプセル化され得るか、またはこの表面に結合され得る。容器は、１μｍ以下の外径を有し得る。代替的に、抗菌剤はまた、ナノ粒子またはミクロ粒子に直接結合され得る。
【００９０】
力学的力を続いて生成することができるという利点は、新規のナノ粒子またはミクロ粒子を投与する必要なく、続いてナノ医薬品を含有する容器を崩壊させることによって、続いてナノ医薬品を放出させることにより、ナノ医薬品の制御された持続的な放出を得ることができるということである。かかるナノ医薬品の例は、ＡＭＡをカプセル化しているリポソームである。一例は、現在では第三相臨床試験内にあるＣＦ患者による吸入用のアミカシンのリポソーム製剤である、Ａｒｉｋａｙｃｅである。別の例は、創傷感染の治療のために使用されるＰＶＰ−Ｉのリポソーム製剤である、Ｒｅｐｉｔｈｅｌである。
【００９１】
上は、化合物の生体細胞への送達の実施例である。
【００９２】
いくつかの実施形態によると、本方法はまた、かかる炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子のかかる照射を用いて、例えば細胞の溶解により、細胞を死滅させるために使用され得る。
【００９３】
一態様によると、本発明はまた、物体内に蒸気泡を生成するためのシステムに関する。本システムは、物体内に導入された炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に照射するための照射源と、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いてそれに続く第１の蒸気泡及び少なくとも第２の蒸気泡の形成が生じるように照射を生成するように適合されるようにかかる照射を制御するようにプログラムされた制御装置とを含む。炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子の加熱がそれに続く蒸気泡の形成を誘発するように、照射シーケンス及び／もしくは照射時間及び／または照射強度がそれにより選択され得る。いくつかの実施形態によると、本システムはさらに、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子により生成された少なくとも第１及び第２の組の蒸気泡を検出するための光学または音響系検出システムを含む。本検出に基づいて、処理装置または制御装置が、測定された信号から画像を導出し得る。
【００９４】
一態様において、本発明はまた、微生物膜を変化させるか、または崩壊させるために、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。本発明はまた、創傷治癒のために、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。また別の態様において、本発明は、例えば黒色腫等の癌治療のために、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。本発明はまた、皮膚感染の治療のために、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。本発明はさらに、根尖性歯周炎の治療のために、同じ炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するための、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子に関する。炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子は、グラフェン酸化物、グラフェン、炭素ナノチューブ、炭素ドット、及びフレーランのいずれか、またはそれらの組み合わせを含む。炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子は、第１の態様において記載されているようなものであり得る。
【００９５】
また別の態様において、本発明は、物体またはその一部を撮像する特定の方法であって、本方法が、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を含む物体に電磁波を配向することであって、かかる電磁波が、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子を用いて、続いて第１の蒸気泡及び少なくとも第２の蒸気泡を形成するように適合される、配向することと、炭素系ナノ粒子またはミクロ粒子により生成された少なくとも第１及び第２の組の蒸気泡を検出することと、検出された少なくとも第１及び第２の組の蒸気泡から画像を導出することと、を含む、方法に関する。
【００９６】
実例として、本発明の実施形態は、これに限定されないが、同じグラフェン酸化物粒子を用いた複数の蒸気泡の生成の一例が示されている。任意に、グラフェン酸化物粒子を加熱するために、かつ蒸気泡を検出するために、電気タイマーを含む光学系を使用して、測定を行った。実例として、測定を行うための例示的なシステムが、図１に記載されている。図１は、グラフェン酸化物の加熱により誘発された蒸気ナノ泡を生成及び検出するために使用された、５６１ｎｍの波長で同調された、〜７ｎｓのパルス幅を有するパルスレーザー（米国カリフォルニア州所在のＯｐｏｌｅｔｔｅ  ＨＥ  ３５５  ＬＤ，ＯＰＯＴＥＫ  Ｉｎｃ．社製）を示している。パルスレーザーに、光パラメトリック発振器が装着され、これが、波長の同調を可能にしている。蒸気ナノ泡の散乱された光を捕捉するために暗視野顕微鏡を使用し、暗視野顕微鏡にさらに、蒸気泡の寿命を測定するためのＣＷレーザー及び光ダイオードを装着した。連続波レーザーの力を制御するために、音響光学変調器を使用している。蒸気ナノ泡の寿命は典型的に、短く、その大きさに依存している。その視野内で、カメラ（ＥＭＣＣＤカメラ、ＣａｓｃａｄｅＩＩ：米国アリゾナ州トゥーソン、Ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃｓ社、５１２）を、電子パルス生成器（米国カリフォルニア州、Ｂｅｒｋｅｌｅｙ  Ｎｕｃｌｅｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社、ＢＮＣ５７５）により、パルスレーザーと同期した。パルスレーザーは、パルス生成器をトリガし、また一定の遅れでカメラをトリガするために、Ｑ開閉信号を送信する。ＢＳとは、放射線の１０％を反映し、放射線の９０％を伝達する、レーザービームスプリッターを指す。ＰＢＳは、偏光ビームスプリッターである。
【００９７】
図２において、蒸気泡の照射後／中の蒸気泡の生成の画像が示されている。グラフェン酸化物粒子が、水中に導入された。グラフェン酸化物ナノシートは、約２００ｎｍの大きさであった。使用されているフルエンスは、０．５Ｊ／ｃｍ２であり、パルス幅は、約９ナノ秒であり、パルス幅の間隔は０．２秒であった。グラフェン酸化物ナノシートの照射の異なる時点での３つの異なる画像が示され、同じ粒子により生じた、それに続く蒸気泡の生成が構築され得ることが見られた。画像において、経時的な圧潰による蒸気泡の除去、ならびに新規の蒸気泡の経時的な生成が見られる。
【００９８】
実例として、本発明の実施形態は、これに限定されないが、グラフェン量子ドットによる複数の連続的な蒸気ナノ泡の形成が示されている一例が論じられている。本実験を、金ナノ粒子が使用された状況と比較した。
【００９９】
ウェル当たり１５０００個の細胞での９６ウェルプレート内に、ヒーラ細胞を植え付けた。２４時間後、０．２μｇ／ｍＬの濃度で、ＰＢＳ緩衝液内にカチオン７０ｎｍのＡｕＮＰの懸濁液を細胞に加えた。３０分の培養後、細胞を洗浄して未結合のＡｕＮＰを除去し、新規の細胞媒質を加えた。光穿孔の送達実験のための蛍光性レポーターとして細胞媒質に、０．２ｍｇ／ｍｌのＦＩＴＣデキストラン４０ｋＤａ（ＦＤ４０）を加えた。細胞が光穿孔されたときに、ＦＤ４０は、膜の孔を通して細胞内に散乱し、それらを蛍光にするだろう。０．５Ｊ／ｃｍ２のレーザーフルエンスによる５６１ｎｍでの７ｎｓのレーザーパルスにより、光穿孔を行った。ウェル内の各細胞が、細胞当たり１〜５パルスの範囲の離散所定数のレーザーパルスを受容するように、レーザー照明が提供された。最後に、細胞をトリプシン処理し、フローサイトメトリーにより、その蛍光を測定した。図３に見られるように、細胞は、第１のパルス後にＦＤ４０により荷重されている。ＡｕＮＰによる複数のＶＮＢ形成が不可能であるため、複数のパルスが適用されたときに、細胞内に荷重するさらなるＦＤ４０は観察されていない。
【０１００】
代わりに、炭素系ナノ材料の一例としてグラフェン量子ドット（ＧＱＤ）を使用するとき、複数のＶＮＢを同じＧＱＤから形成することができる。結果として、図３に見られるように、複数のレーザーパルスが適用されたときに、細胞は、ＦＤ４０により徐々により荷重され得る。実験状況は、ＧＱＤが１０μｇ／ｍｌの濃度で細胞に適用され、ＶＮＢ閾値がこれらのナノ粒子に対してより小さいため、レーザーフルエンスが０．２７Ｊ／ｃｍ２に低減されたことを除いて、金ナノ粒子に対するものと全く同じであった。
【０１０１】
上の例は、蒸気ナノ泡が、細胞膜の非常に近位にあるＡｕＮＰの周りに形成されたときに、細胞膜内に孔を誘発することができることを図示している。これは、核酸等の細胞非透過性物質を膜の孔を通して細胞質へと送達するのに有用である。ＶＮＢは、ＡｕＮＰから一回だけ形成され得るため、これは、同じ束のＡｕＮＰによる細胞の繰り返しの光穿孔が不可能であることを意味している。グラフェン量子ドットを使用するときに、同じナノ泡から連続的な蒸気ナノ泡を生成することができることが分かる。
【０１０２】
実例として、蒸気ナノ泡を生成するための照射パラメータを決定する方法の一例が、下に実証されている。
【０１０３】
関心のナノ粒子について、蒸気ナノ泡を形成するための閾値強度が評価されている。本発明の例における関心のナノ粒子は、次のように得られた。１ｍｇ／ｍＬのグラフェン量子ドット（ＧＱＤ）溶液を蒸留水中で１００倍に希釈した。１ｍＬの溶液を１時間、顕微鏡検査の受容者内で培養し、ＧＱＤがガラス物質に部分的に付着することを可能にした。続いて、およそ２００μｍの直径の円形領域を覆う、２０〜４７０ｍＪ／ｃｍ２の増加するレーザーフルエンスレベルで、５６１ｎｍでのレーザーパルスを適用した。レーザーパルスを適用する前、かつ蒸気ナノ泡が形成された直後に、暗視野像を記録した。その向上された光散乱に起因して、暗視野顕微鏡検査で、蒸気ナノ泡を明確に見ることができる。図４は、レーザーフルエンスの関数として単一のレーザーパルスを適用した後に観察された蒸気ナノ泡の平均的な数を示している。確実にナノ粒子から泡が形成されるのが９０％あるレーザーフルエンスとして、蒸気ナノ泡の閾値が規定される。ここで使用されているＧＱＤについて、それは、およそ２２５ｍＪ／ｃｍ２である。
【０１０４】
他のナノ粒子のため、他のレーザー波長のため、他のレーザーパルス幅のため、かつ／または他の分散媒質のために、同様の実験を容易に行うことができ、したがって、当業者が、特定の粒子に使用するためのレーザーフルエンスを決定することを可能にすることが、当業者に明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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