(57)【要約】  ナノ粒子、その調製方法、ナノ粒子を含む結石除去デバイス及びその適用。ナノ粒子は、磁性材料から作製されるナノ粒子コア、並びに開始剤及び／又は架橋剤により表面修飾剤モノマーをナノ粒子コアに連結させることにより形成されるナノ粒子シェルを含む。調製されたナノ粒子は尿管内の結石を包み、次いで、外部磁場の作用下で、体内に残留する微小な結石を害なく迅速に体から除去する。結石を引き抜く時、管壁は傷つけられない。ナノ粒子は配置し易く、結石の転移を生じさせにくい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料から作製されるナノ粒子コア、並びに
開始剤及び／又は架橋剤によりナノ粒子コアの表面に表面修飾剤モノマーをｉｎ−ｓｉｔｕ修飾することにより形成されるナノ粒子シェル
を含むナノ粒子であって、
表面修飾及び機能化後のナノ粒子の表面が、アミド結合又はカルボキシル基を有し、シェルの質量百分率が、ナノ粒子の質量に対して、０．５〜４５％（端点を除く）である、ナノ粒子。
【請求項２】
シェルの質量百分率が、ナノ粒子の質量に対して、１〜４０％、より好ましくは２〜４０％、更により好ましくは１〜１５％、更にまたより好ましくは２〜１５％、  最も好ましくは１％、２％、１５％又は４０％である、請求項１に記載のナノ粒子。
【請求項３】
ナノ粒子コアが、２〜５０ｎｍの直径及びナノ粒子の総質量に対して３０〜９５％の質量百分率を有し、その磁性材料が、Ｆｅ３＋、Ｆｅ２＋、Ｍｎ２＋  、Ｎｉ２＋、若しくは鉄、ニッケル、銅、コバルト、白金、金、ユーロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、テルビウムから選択される金属元素の化合物、又は前述の金属の複合物若しくは酸化物、又は上記項目のうちいずれか１つ若しくは上記項目のうち２つ以上の組み合わせ、好ましくはＦｅ３＋、Ｆｅ２＋、Ｍｎ２＋  、Ｎｉ２＋化合物のうち２つ以上の組み合わせ、より好ましくは１５〜８５％、好ましくは１：２．５〜１．５：１の比での、Ｆｅ３＋及びＦｅ２＋の組み合わせを含む、請求項１に記載のナノ粒子。
【請求項４】
表面修飾剤が、機能応答を有する、親水性表面修飾剤、疎水性表面修飾剤、感光性表面修飾剤、感熱性表面修飾剤又はｐＨ感受性表面修飾剤を含み、親水性表面修飾剤が、アクリル酸、メタクリル酸、イソブチルアクリルアミド又はポリＮ−置換イソプロピルアクリルアミドを含み、疎水性表面修飾剤が、オレフィン、好ましくはポリスチレン、ポリエチレン又はオレイン酸を含み、感光性表面修飾剤が、アゾ及びキノリン及びベンゾフェノン（ＰＶＢＰ）、好ましくはビニルベンゾフェノンからなる群から選択され、感熱性表面修飾剤が、アミド結合を有する両親媒性ポリマー、好ましくはポリアクリルアミド又はポリＮ−置換イソプロピルアクリルアミドからなる群から選択され、ｐＨ感受性表面修飾剤が、カルボキシル基及び第四級アンモニウム塩、好ましくはポリアクリル酸、ジメチルアミノエチルエステル及びジメチルアミノプロピルメタクリレートを有するポリマーからなる群から選択され、粒子が、球状形状、棒形状又はダイヤモンド形状である、請求項１から３のいずれか一項に記載のナノ粒子。
【請求項５】
架橋剤が、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリエトキシシラン、ジビニルベンゼン、ジイソシアネート又はＮ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミドを含み、開始剤が、３−クロロプロピオン酸、ＣｕＣｌ、４，４’−ジノニル−２，２−ビピリジン又は過硫酸カリウムを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のナノ粒子。
【請求項６】
磁性材料から作製されるナノ粒子コア、並びに
開始剤及び／又は架橋剤によりナノ粒子コアの表面に表面修飾剤モノマーをｉｎ−ｓｉｔｕ修飾することにより形成されるナノ粒子シェル
を含むナノ粒子であって、
表面修飾及び機能化後のナノ粒子の表面が、アミド結合又はカルボキシル基を有し、磁性ナノ粒子コアの調製方法が共沈法であり、表面修飾剤モノマーの添加方式は、電子式ポンプの支援を得ながらの連続滴下である、ナノ粒子。
【請求項７】
ナノ粒子コアが、２〜５０ｎｍの直径及びナノ粒子の総質量に対して３０〜９５％の質量百分率を有し、その磁性材料が、Ｆｅ３＋、Ｆｅ２＋、Ｍｎ２＋  、Ｎｉ２＋、若しくは鉄、ニッケル、銅、コバルト、白金、金、ユーロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、テルビウムから選択される金属元素の化合物、又は前述の金属の複合物若しくは酸化物、又は上記項目のうちいずれか１つ若しくは上記項目のうち２つ以上の組み合わせ、好ましくはＦｅ３＋、Ｆｅ２＋、Ｍｎ２＋  、Ｎｉ２＋化合物のうち２つ以上の組み合わせ、より好ましくは１５〜８５％、好ましくは１：２．５〜１．５：１の比での、Ｆｅ３＋及びＦｅ２＋の組み合わせを含む、請求項６に記載のナノ粒子。
【請求項８】
ナノ粒子と結石との間の取り囲み及び架橋の相互作用力が、相互作用周辺部を形成するファンデルワールス力、疎水性相互作用、吸着及び表面沈着、水素結合、エステル結合、アミド結合及びその他の共有結合を含む、カルボキシル結石間に形成される化学結合、鎖間で相互作用する物理的及び化学的絡み合い並びに鎖間の化学架橋を含む、請求項７に記載のナノ粒子。
【請求項９】
表面修飾剤が、機能応答を有する親水性表面修飾剤、機能応答を有する疎水性表面修飾剤、機能応答を有する感光性表面修飾剤、機能応答を有する感熱性表面修飾剤又は機能応答を有するｐＨ感受性表面修飾剤を含み、親水性表面修飾剤が、アクリル酸、メタクリル酸、イソブチルアクリルアミド又はポリＮ−置換イソプロピルアクリルアミドを含み、疎水性表面修飾剤が、オレフィン、好ましくはポリスチレン、ポリエチレン又はオレイン酸を含み、感光性表面修飾剤が、アゾ及びキノリン及びベンゾフェノン（ＰＶＢＰ）、好ましくはビニルベンゾフェノンからなる群から選択され、感熱性表面修飾剤が、アミド結合を有する両親媒性ポリマー、好ましくはポリアクリルアミド又はポリＮ−置換イソプロピルアクリルアミドからなる群から選択され、ｐＨ感受性表面修飾剤が、カルボキシル基及び第四級アンモニウム塩、好ましくはポリアクリル酸、ジメチルアミノエチルエステル及びジメチルアミノプロピルメタクリレートを有するポリマーからなる群から選択され、シェルが、ナノ粒子の質量に対して、０．５〜４５％（端点を除く）、好ましくは１〜４０％、より好ましくは２〜４０％、更により好ましくは１〜１５％又は２〜１５％、最も好ましくは１％、２％、１５％又は４０％を占め、好ましくは、粒子が、球状形状、棒形状又はダイヤモンド形状である、請求項６から８のいずれか一項に記載のナノ粒子。
【請求項１０】
架橋剤が、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリエトキシシラン、ジビニルベンゼン、ジイソシアネート又はＮ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミドを含み、開始剤が、３−クロロプロピオン酸、ＣｕＣｌ、４，４’−ジノニル−２，２−ビピリジン又は過硫酸カリウムを含む、請求項６から９のいずれか一項に記載のナノ粒子。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のナノ粒子を調製する方法であって、以下の工程：
ａ）磁性材料を使用してナノ粒子コアを調製する工程、
ｂ）開始剤及び／又は架橋剤により表面修飾剤モノマーをナノ粒子コアにｉｎ−ｓｉｔｕで連結することでナノ粒子シェルを形成し、それによってナノ粒子を形成する工程
を含む、方法。
【請求項１２】
磁性材料が、Ｆｅ３＋、Ｆｅ２＋、Ｍｎ２＋  、Ｎｉ２＋、若しくは鉄、ニッケル、銅、コバルト、白金、金、ユーロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、テルビウムから選択される金属元素の化合物、又は前述の金属の複合物若しくは酸化物、又は上記項目のうちいずれか１つ若しくは上記項目のうち２つ以上の組み合わせ、好ましくはＦｅ３Ｏ４、ＭｎＦｅ２Ｏ４、γ−Ｆｅ２Ｏ３若しくはその他のナノスケールサイズのフェライト粒子のうち２つ以上の組み合わせ、より好ましくは１５〜８５％、好ましくは１：２．５〜１．５：１のモル比での、ＦｅＣｌ３・６Ｈ２ＯとＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏの組み合わせを含み、以下の工程：
ある比率の金属塩含有材料を水中に溶解させる工程、
窒素を送り込み溶液中の酸素を除去する工程、
１０〜４０℃、好ましくは３０℃の室温で触媒を添加して、ｐＨを７〜１２、好ましくは１０に調整する工程、
撹拌及び反応を１０〜６０分間維持する工程、並びに
４０〜１００℃、好ましくは７０℃の水浴の条件下で、２０〜４０分間反応させ、次いで磁石による分離及び乾燥を行い、磁性ナノ粒子コアを得る工程
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ナノ粒子を調製するために触媒としてアンモニア水が使用される場合、アンモニア水を滴下するための方法が、電子式ポンプの支援を得ながら、２０〜１００滴／分、好ましくは４０〜６０滴／分の速度で、連続的及び一滴ずつの様式で実施され、磁性材料が液体モノマー材料である場合、電子式ポンプの支援を得ながら、液体モノマーが一滴ずつ及び連続的な様式で添加され、１００〜１０００回転／分、好ましくは５００〜７００回転／分の速度の撹拌下で反応が行われる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
得られたナノ粒子コアをベースにした疎水性表面修飾を更に含み、以下の工程：
調製したナノ粒子コアを水溶液中に分散させ、３−クロロプロピオン酸、ポリスチレン、ＣｕＣｌ及び４，４’−ジノニル−２，２−ビピリジンのキシレン溶液を添加する工程であって、ナノ粒子コアの溶液と反応溶液とのモル比が１：１である、工程、
混合物を連続撹拌下で１３０℃にて１５〜３０時間、好ましくは２４時間反応させる工程、並びに
磁石によりナノ粒子を収集し、トルエンで繰り返し洗浄し、ポリスチレンに取り囲まれた疎水性磁性酸化鉄ナノ粒子を得る工程
を含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
得られたナノ粒子コアをベースにした親水性表面修飾を更に含み、以下の工程：
調製したナノ粒子コアをキシレン中に分散させ、シランカップリング剤を添加する工程であって、ナノ粒子、キシレン及びシランカップリング剤が９５：５の比で添加される、工程、
窒素保護下で、２０〜１００℃、好ましくは８０℃にて、２〜５時間、好ましくは３時間反応させる工程、
アルコール溶媒で洗浄し、１２時間乾燥させ、超音波条件下で水溶液中に分散させ、過硫酸カリウムを添加する工程、
窒素保護下で４０〜８０℃にて１０分間反応させ、次いでアクリル酸を添加し、４０〜８０℃、好ましくは７０℃の反応温度で反応を１時間継続させる工程、並びに
磁性分離し、洗浄し乾燥させ、ポリアクリル酸修飾親水性ナノ粒子を得る工程
を含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
得られたナノ粒子コア又はその親水性表面をベースにした感光性、感熱性及びｐＨ感受性表面修飾を実施する工程、又はナノ粒子コアをベースにした感光性、感熱性及びｐＨ感受性共修飾を実施する工程を更に含み、親水性表面の再修飾が、以下の工程：
ポリアクリル酸修飾磁性ナノ粒子をアルコール溶媒中に溶解させ分散させ、ビニルベンゾフェノンなどの感光性モノマー、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドなどの感熱性モノマー、又はジメチルアミノプロピルメタクリレート若しくはアクリル酸とスチレンのブレンドモノマーなどのｐＨ感受性モノマーを添加し、４０〜８０℃、好ましくは７０℃で１時間連続的に反応させる工程、並びに磁性分離し、洗浄し乾燥させ、感光性、感熱性又はｐＨ感受性の機能性モノマー修飾磁性ナノ粒子を得る工程を含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のナノ粒子を含む、結石除去デバイス、並びに、柄、フレキシブルロッド、磁場源及び透磁性材料を含む、可撓性先端を有する磁性プローブロッドシステム。
【請求項１８】
磁性プローブロッドシステムが、交流又は直流電源、電源スイッチ、直流電池室、又は交流プラグを柄上に備え、フレキシブルロッドがポリマー材料から作製され、好ましくはフレキシブルロッドがその後端に永久磁石を含み、任意選択でフレキシブルロッドの先端部に可撓性透磁性材料を含む、請求項１７に記載の結石除去デバイス。
【請求項１９】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のナノ粒子を含む物品であって、ナノ粒子が、溶液又は粉末、好ましくは溶液の形態である、物品。
【請求項２０】
ｉｎ−ｖｉｖｏ結石除去のための物品であって、好ましくはヒト又は動物における尿路結石除去のために使用される、物品の製造における、請求項１から１０のいずれか一項に記載のナノ粒子の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ粒子及びその製造方法に関する。更に、本発明は、ナノ粒子を包含する結石除去デバイス及びその適用にも関する。
【背景技術】
【０００２】
尿結石／結石（尿石症）は、５％〜１０％という高い発生率を有し、腎臓、膀胱、尿管及び尿道のいずれの部分にも見出され、このうち腎臓及び尿管の結石が一般的に見られる。臨床的知見では、カルシウム含有結石は、最も一般的な種類の尿路結石であり、全尿路結石の約７０％〜８０％を占めることが分かっている。現在のところ、病理学的原因が明確に判明しているカルシウム含有結石のケースは数例しかなく、カルシウム含有結石の大部分の原因は未だに明らかになっていない。化学組成に従い、結石は、カルシウム含有結石、感染結石、尿酸結石及びシスチン結石という４つのカテゴリに分類することができる。カルシウム含有結石は、以下のタイプ：  シュウ酸カルシウム単独、シュウ酸カルシウムとリン酸カルシウムの混合、シュウ酸カルシウムと少量の尿酸の混合に分類できる。感染結石の主成分は、リン酸アンモニウムマグネシウム及びヒドロキシアパタイトである。尿酸結石は以下のタイプ：  尿酸、尿酸アミン（ｕｒｉｃ  ａｃｉｄ  ａｍｉｎｅ）、又は上記の成分に加えて少量のシュウ酸カルシウムを含有するものに分類できる。シスチン結石は以下のタイプ：  シスチン単独、又はシスチンと少量のシュウ酸カルシウムの混合に分類できる。
【０００３】
軟性／硬性尿管鏡砕石術は、人体の自然経路を介して実施され、小さな外傷及び明確な砕石効果（ｌｉｔｈｏｔｈｒｉｐｔｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ）という利点を有し、現在、尿管結石及び腎臓結石のほとんどに対する主要な処置手段となっている。しかし、現行の軟性／硬性尿管鏡砕石術には、１）上部の尿管結石及び尿管内の結石の破片が注入水又は砕石ツールの反跳力により腎臓に戻され易く、２）尿管管腔及び腎杯内の結石の残留破片を取り出すための、迅速、安全かつ効率的な方法が欠如している、といういくつかの欠点もある。尿管結石が腎臓に反跳することを防ぐための重要な手段は、ツールを使用して尿管結石より上の尿管を遮蔽することである。現在、臨床診療の分野ではいくつかの尿管オクルーダー（ｕｒｅｔｅｒａｌ  ｏｃｃｌｕｄｅｒ）もあり、結石を除去するために、そのような種類の結石遮断ツールも一般的に使用されている。しかし、これらの尿管オクルーダーにも実際の使用時の欠点がいくつかある。結石用バスケット（例えば、特表２００９５３６０８１、ドイツ公開特許公報第１９９０４５６９号、国際公開第２００４０５６２７５号パンフレット、国際公開第２０１１１２３２７４号パンフレットに記載された、網袋を備えるように設計された各種結石用バスケット）は、最も広く使用される結石取込み及び除去ツールであり、結石に被さり、次に開いて網を形成し、結石破片が上方に漂流することを防ぎ、同時に、結石用バスケットは、微小な結石破片を網に入れて取り出すための結石除去ツールとしても使用される。しかし、結石用バスケットによって１回に除去される結石の量は限られており、複数回の尿管鏡送り込みが必要とされる一方、注水及び尿管鏡送り込みの繰り返しにより、残留破片が漂流する危険が高まるおそれもある。加えて、結石用バスケットは尿管管腔を完全に封止することはできず、依然として結石が網を逃れる能性がある。更に、結石用バスケット内の結石の端部がバスケットの穴から押し出され、結石を引いて取り出す際に尿管壁を容易に引っ掻き、それにより重症例での合併症を引き起こす場合がある。
【０００４】
中国公開特許１０５２８３１４０は、尿道結石及び／又は尿道結石の破片を封入するための架橋型ゲルのキットを記載している。しかし、ゲル含有磁性試薬（模造品）が、結石含有水溶液に添加される場合、カチオン性ポリマーが、類似した相溶性の原理により結石周辺に凝集するのではなく、実質的に溶媒中に溶解する形態で分散し、結石を磁化し除去するのに十分なものではない。
【０００５】
要約すると、結石を収集し、結石の取り出しを容易にし、結石を引き出す際に尿管壁を損傷させず、都合よく配置でき、結石の転移を引き起こさない、尿路系内の結石除去のための材料及び方法に対する緊急の必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００９５３６０８１
【特許文献２】ドイツ公開特許公報第１９９０４５６９号
【特許文献３】国際公開第２００４０５６２７５号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２０１１１２３２７４号パンフレット
【特許文献５】中国公開特許１０５２８３１４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、残留結石破片及び従来の軟性／硬性尿管鏡砕石術における残留結石破片除去の困難性の問題を解決することを目的としている。したがって、本発明の第１の目的は、尿路系内の腎臓、尿管等の位置にある結石を除去するために安全に効率的に使用することができるナノ粒子を提供することであり、ナノ粒子は優れた分散性を有する。本発明の第２の目的は、様々な形態的構造を有するナノ粒子の調製方法を提供することであり、本発明の第３の目的は、尿結石の手術における独自作製の磁性プローブロッドシステムと組み合わせたナノ粒子の使用を提供することであり、本発明の第４の目的は、尿路系内の結石を除去するための物品の製造におけるナノ粒子の使用を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、磁性材料から作製されたナノ粒子コアを含むナノ粒子、及び開始剤及び／又は架橋剤により表面修飾剤モノマーをナノ粒子コアに付着させることにより形成されるナノ粒子シェルが提供される。
【０００９】
本発明の一部の実施形態によれば、ナノ粒子は、磁性材料から作製されるナノ粒子コア、並びに開始剤及び／又は架橋剤によりナノ粒子コアの表面に表面修飾剤モノマーをｉｎ−ｓｉｔｕ修飾することにより形成されるナノ粒子シェルを含み、表面修飾及び機能化後のナノ粒子の表面は、アミド結合又はカルボキシル基を有し、シェルの質量百分率は、ナノ粒子の質量に対して、０．５〜４５％（端点を除く）、好ましくは１〜４０％、より好ましくは２〜４０％、更により好ましくは１〜１５％又は２〜１５％、最も好ましくは１％、２％、１５％又は４０％である。
【００１０】
本発明の一部の実施形態によれば、ナノ粒子は、磁性材料から作製されるナノ粒子コア、並びに開始剤及び／又は架橋剤によりナノ粒子コアの表面に表面修飾剤モノマーをｉｎ−ｓｉｔｕ修飾することにより形成されるナノ粒子シェルを含み、表面修飾及び機能化後のナノ粒子の表面は、アミド結合又はカルボキシル基を有し、磁性ナノ粒子コアの調製方法は共沈法であり、磁性材料及び触媒の溶液が、電子式ポンプの支援による連続滴下の態様で添加される。
【００１１】
別の実施形態では、ナノ粒子は、磁性材料から作製されるナノ粒子コア、並びに開始剤及び／又は架橋剤によりナノ粒子コアの表面に表面修飾剤モノマーをｉｎ−ｓｉｔｕ修飾することにより形成されるナノ粒子シェルを含み、表面修飾及び機能化後のナノ粒子の表面は、アミド結合又はカルボキシル基を有し、磁性ナノ粒子コアの調製方法は共沈法であり、表面修飾剤モノマーが、電子式ポンプの支援による連続滴下の態様で添加される。
【００１２】
本発明の一部の実施形態によれば、ナノ粒子は、物理吸着、化学結合、並びに感光性、感熱性及びｐＨ感受性架橋により結石を取り囲み、具体的には、ナノ粒子と結石との間の結合と周辺部に対する相互作用力（ｍｕｔｕａｌ  ｆｏｒｃｅ）は、相互作用周辺部（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇ  ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ）を形成するファンデルワールス力、疎水性相互作用、吸着及び表面沈着、水素結合、エステル結合、アミド結合、及びその他の共有結合を含む、カルボキシル結石間に形成される共有結合、鎖間で相互作用する物理的絡み合い及び化学架橋を含む。
【００１３】
本発明の一部の実施形態によれば、ナノ粒子コアは２〜５０ｎｍの直径及びナノ粒子の総質量に対して３０〜９５％の質量百分率を有し、コアを構成する磁性材料は、Ｆｅ３＋、Ｆｅ２＋、Ｍｎ２＋若しくはＮｉ２＋、若しくは鉄、ニッケル、銅、コバルト、白金、金、ユーロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、テルビウムから選択される金属元素の化合物、又は前述の金属の複合物若しくは酸化物、又は上記項目の２つ以上の組み合わせ、好ましくは、Ｆｅ３＋、Ｆｅ２＋、Ｍｎ２＋  若しくはＮｉ２＋の任意の２つの組み合わせのいずれか、より好ましくは、１５〜８５％、好ましくは１：２．５〜１．５：１の比での、Ｆｅ３＋とＦｅ２＋の組み合わせを含む。本発明に使用されるナノ粒子の調製方法は、磁性ナノ粒子コアのサイズ及び寸法を十分に制御することができ、特に他の方法により調製されたナノ粒子と比較すると、本発明において得られる、生物医学的応用に関係するナノ粒子のパラメータの中で、ナノ粒子の分散性が極めて良好であり、１．１未満であることに注目すべきである。
【００１４】
本発明の特定の実施形態によれば、表面修飾剤は、機能応答を有する親水性表面修飾剤、機能応答を有する疎水性表面修飾剤、機能応答を有する感光性表面修飾剤、機能応答を有する感熱性表面修飾剤又は機能応答を有するｐＨ感受性表面修飾剤を含み、親水性表面修飾剤は、アクリル酸、メタクリル酸、イソブチルアクリルアミド又はポリＮ−置換イソプロピルアクリルアミドを含み、疎水性表面修飾剤は、オレフィン、好ましくはポリスチレン、ポリエチレン又はオレイン酸を含み、感光性表面修飾剤は、アゾ及びキノリン及びベンゾフェノン（ＰＶＢＰ）、好ましくはビニルベンゾフェノンからなる群から選択され、感熱性表面修飾剤は、アミド結合を有する両親媒性ポリマー、好ましくはポリアクリルアミド又はポリＮ−置換イソプロピルアクリルアミドからなる群から選択され、ｐＨ感受性表面修飾剤は、カルボキシル基及び第四級アンモニウム塩、好ましくはポリアクリル酸、ジメチルアミノエチルエステル及びジメチルアミノプロピルメタクリレートを有するポリマーからなる群から選択される。
【００１５】
本発明の特定の実施形態によれば、架橋剤は、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリエトキシシラン、ジビニルベンゼン、ジイソシアネート又はＮ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミドを含み、開始剤は、３−クロロプロピオン酸、ＣｕＣｌ、４，４’−ジノニル−２，２−ビピリジン又は過硫酸カリウムを含む。
【００１６】
本発明の第２の態様は、ナノ粒子の調製方法であって、ａ）磁性材料を使用してナノ粒子コアを調製する工程、並びにｂ）開始剤及び／又は架橋剤により表面修飾剤モノマーをナノ粒子コアにｉｎ−ｓｉｔｕで連結することでナノ粒子シェルを形成する工程を含む方法を提供する。本明細書で使用するとき、「ｉｎ−ｓｉｔｕ」とは、表面修飾剤がナノ粒子コアの表面に直接付着していることを意味する。得られた修飾ナノ粒子は、様々な条件に応じて変わる５０ｎｍ〜５０００ｎｍのサイズを有する。
【００１７】
本発明の一部の実施形態によれば、ナノ粒子コアは、Ｆｅ３Ｏ４、ＭｎＦｅ２Ｏ４、γ−Ｆｅ２Ｏ３、又はその他のナノスケールサイズのフェライト粒子から構成され、これらのフェライト粒子は以下の工程：
ある比率の金属塩含有材料を水中に溶解させる工程、
窒素を送り込み溶液中の酸素を除去する工程、
２０〜３０℃の室温で触媒を添加して、ｐＨを８〜１２、好ましくは１０に調整する工程、
撹拌及び反応を２０〜４０分間維持する工程、及び
５０〜１００℃、好ましくは７０℃の水浴の条件下で２０〜４０分間反応を進め、磁石による分離及び乾燥を行い、磁性ナノ粒子コアを得る工程
により調製される。
【００１８】
本発明の具体的実施形態では、酸素含有金属塩は、１５〜８５％、好ましくは１：２．５〜１．５：１のモル比で溶解させた、ＦｅＣｌ３・６Ｈ２Ｏ及びＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏであり、触媒はアンモニア水である。Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子は、上記の工程に従うことで得ることができる。
【００１９】
本発明の一部の実施形態によれば、工程ｂ）は、調製したナノ粒子を水溶液中に分散させ、３−クロロプロピオン酸、ポリスチレン、ＣｕＣｌ、及び４，４’−ジノニル−２，２−ビピリジンのキシレン溶液を添加する工程であって、鉄粒子の溶液と反応溶液とのモル比は１：１である、工程、混合物を１３０℃にて連続撹拌下で１５〜３０時間、好ましくは２４時間反応させる工程、並びに磁石によりナノ粒子を収集し、トルエンで繰り返し洗浄し、ポリスチレンに取り囲まれた疎水性磁性酸化鉄ナノ粒子を得る工程を含む。
【００２０】
本発明の一部の実施形態によれば、工程ｂ）は、得られたナノ粒子コアをキシレン中に溶解させ分散させ、シランカップリング剤を添加する工程であって、ナノ粒子、キシレン及びシランカップリング剤は９５：５の比で添加される工程、窒素雰囲気の保護下で、２０〜１００℃、好ましくは８０℃にて、２〜５時間、好ましくは３時間反応させる工程、アルコール溶媒（好ましくは無水エタノール）で洗浄し、１２時間乾燥させ、超音波条件下で水溶液中に分散させ、過硫酸カリウムを添加する工程、窒素保護下で４０〜８０℃にて１０分間反応させ、アクリル酸を添加し、４０〜８０℃で反応を１時間継続させる工程であって、反応温度が好ましくは７０℃である、工程、並びに磁石により分離し、洗浄し乾燥させ、ポリアクリル酸修飾親水性ナノ粒子を得る工程を含む。
【００２１】
本発明の一部の実施形態によれば、上記工程ｂ）は、Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子をキシレン中に溶解させ分散させ、シランカップリング剤を添加する工程（Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子の添加シランカップリング剤に対する比は９５：５である）、窒素雰囲気の保護下で、８０℃にて、２〜５時間、好ましくは３時間反応させる工程、アルコール溶媒（好ましくは無水エタノール）で洗浄し、１２時間乾燥させ、超音波条件下で水溶液中に分散させ、過硫酸カリウムを添加する工程、窒素保護下で４０〜８０℃にて１０分間反応させ、ビニルベンゾフェノン等の感光性モノマー、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド等の感熱性モノマー、又はジメチルアミノプロピルメタクリレート等のｐＨ感受性モノマー（若しくはアクリル酸及びスチレンのブレンドモノマー）を添加し、４０〜８０℃、好ましくは７０℃で１時間連続的に反応させる工程、並びに磁石により分離し、洗浄し乾燥させ、それぞれ感光性、感熱性又はｐＨ感受性の機能性モノマー修飾磁性ナノ粒子を得る工程を含む。
【００２２】
本発明の特定の実施形態では、親水性表面修飾をベースにした感光性モノマー修飾は、ポリアクリル酸修飾磁性ナノ粒子をアルコール溶媒中に溶解させ分散させ、超音波条件下で５〜３０分間分散させ、次いで開始剤及びポリビニルベンゾフェノン感光性モノマーを添加し、還流させ酸素が排除された条件下で撹拌時に１３０℃で２４時間反応させ、感光性モノマー修飾磁性ナノ粒子を調製する工程を含む。
【００２３】
上記の実施形態において、ナノ粒子を調製するために触媒としてアンモニア水が使用される場合には、アンモニア水を滴下するための方法は、電子式ポンプの支援を得ながら、２０〜１００滴／分、好ましくは４０〜６０滴／分の速度で、連続的及び一滴ずつの様式で実施され、電子式ポンプの支援を得ながら、液体モノマーが一滴ずつ及び連続的な様式で添加され、磁性材料が元素材料である場合、１００〜１０００回転／分、好ましくは５００〜７００回転／分の速度の撹拌下で反応が行われる。
【００２４】
得られた磁性ナノ粒子コアの粒径、分布及び形態（例えば、球形、棒状、ダイヤモンド形の形状等）は、前述した合成方法及び調製条件下で、比較的容易に制御できることにここで留意されたい。更に、上記方法より調製された表面修飾磁性ナノ粒子は、従来の調製方法により得られた磁性ナノ粒子よりも優れた粒径及び分散率を有する。下表に示すように、得られたナノ粒子の分散性指数（ＰＤ．Ｉ．）は、基本的に１．０に近く、得られたナノ粒子の粒度分布が狭いことを明確に示している。ｉｎ  ｖｉｖｏでの生物医学的応用において、ナノ粒子のサイズ及び分散は医学的応用の幅を決定するため、粒度分布が狭いことは非常に重要である。ナノ粒子の分散性を記述するために本明細書に記載されたＰＤ．Ｉ．は、下式：
ＰＤ．Ｉ．  ＝  ＜Ｒｈ２＞／＜Ｒｈ＞２
の通り定義され、
式中、Ｒｈは粒子の流体力学的半径を表す。
【００２５】
ナノ粒子コア及び表面修飾磁性ナノ粒子は、下記表（表１）に示された分布ＰＤ．Ｉ．を有する。
【００２６】
【表１】
2018532526.tif 000002
【００２７】
加えて、図２に示すように、本発明において得られたナノ粒子の構造は明らかである。
【００２８】
本発明の第３の態様によれば、尿路系内で使用することができ、磁性ナノ粒子と結石除去磁性プローブロッドシステムとの組み合わせからなる、結石除去のためのデバイスが提供される。結石除去用デバイスは、前述した本発明のナノ粒子及び補助的結石除去磁性プローブロッドシステムを含む。結石除去用デバイスは、腎臓結石、尿管結石及び膀胱結石などの、尿路系内の結石を除去すること、並びにヒト胆道系内の結石及びその他の器官内の結石様粒子を除去することに使用することができる。
【００２９】
具体的には、結石除去磁性プローブロッドシステムは、柄、フレキシブルロッド、磁場源、透磁性材料区画等を含み、柄は、交流又は直流電源、電源スイッチ、直流電池室、及び交流プラグを備えていてもよく、フレキシブルロッドは、例えば、ＰＵ、ＴＰＵ、ＰＥ、ＰＶＣ、ナイロン（ＮＹＬＯＮ）、ペバックス（ＰＥＢＡＸ）及びシリコーンゴム並びに上記材料の修飾材料を含むポリマー材料から作製され、永久磁石又は電磁石から作製された磁場源がフレキシブルロッド内に埋め込まれてもよく、任意選択で、高性能透磁性材料が磁場源に接続されて様々な構成のフレキシブルプローブロッドを形成し、例えば、永久磁石がフレキシブルロッドの中央又は後端に配置され、透磁性材料がフレキシブルロッドの遠位端に配置され、このような構成が、永久磁石又は電磁石の剛構造によりフレキシブルロッドの遠位端が堅くなることを回避するうえで、尿管鏡下での腎結石の処置に、より大きく寄与するようにし、尿管鏡による伝動時に結石除去手術を実行するために、このような磁性プローブロッドが尿管鏡のワーキングチャネルに適切に挿入され、上、中及び下腎杯に挿入されるようにする。
【００３０】
本発明の第４の態様では、ナノ粒子が溶液又は粉末の形態で調製される、本発明のナノ粒子を含む物品が提供される。
【００３１】
本発明は、単純な調製方法、良好な反復性及び利便性の高い応用という利点を有する、親水性、疎水性、感熱性及びｐＨ感受性ナノ粒子並びに感光性ナノ粒子を合成するための新規調製方法を提供する。調製された疎水性ナノ粒子と結石との間の疎水性相互作用、親水性ナノ粒子と結石との間の化学結合相互作用、及び照明下での感光性ナノ粒子の重合により、結石が取り囲まれ、感熱性及びｐＨ感受性ナノ粒子は、尿管内で物理的に取り囲む作用を通じて、結石を取り囲むことができ、それによって、外部印加磁場の作用下で、損傷なしに、体内に残留する微小な結石を体内から迅速に除去することができ、即ち、尿管壁を傷つけることなく、結石を引き抜くことが可能となり、ナノ粒子は転移なしに好都合に配置される。
【００３２】
添付図面を参照しながら本発明について更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１において得られた様々な形態を有するコアに関する、動的光散乱法下での透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像及び粒径分布図を示す。
【図２】本発明の実施例４において得られたモノマー修飾ナノ粒子に関する、動的光散乱法下での粒径分布図、及び本発明の実施例３において得られたモノマー修飾ナノ粒子のＴＥＭ画像を示す。
【図３】本発明の実施例３において得られたナノ粒子の合成時の、様々なＦｅ３＋／Ｆｅ２＋比を有するモノマー修飾ナノ粒子コアのヒステリシス曲線を示す。
【図４】本発明の実施例４において得られた感光性モノマー修飾ナノ粒子コアに関する結石分離のグラフ、及び様々なＦｅ３＋／Ｆｅ２＋比で合成され機能性モノマーで修飾されたナノ粒子コアに関する分離性能のグラフを示す。
【図５】本発明の実施例４において得られた機能性磁性ナノ粒子に関する、２９３ｔ細胞に対する生体適合性のグラフを示す。
【図６】本発明の実施例６において得られたナノ粒子に関する、ｉｎ  ｖｉｔｒｏ支援による結石分離のグラフを示す。
【図７】本発明のナノ粒子に関する、動物の体内における安全性評価のグラフを示す。
【図８】本発明の結石除去を支援する磁性プローブロッドシステムの全体概略図を示す。
【図９】本発明の結石除去を支援する磁性プローブロッドシステムの柄部分の概略図を示す。
【図１０】本発明による、結石除去を支援するための交流電源を使用する磁性プローブロッドシステムの概略図を示す。
【図１１】本発明による、磁場源として電磁石を使用する磁性プローブロッドシステムの内部構造の概略図を示す。
【図１２】磁場源としての電磁石及び遠位端の透磁性材料区画を使用する、本発明の磁性プローブロッドシステムの概略図を示す。
【図１３】磁場源としての永久磁石及び遠位端の透磁性材料区画を使用する、本発明の磁性プローブロッドシステムの概略図を示す。
【図１４】磁場源としての永久磁石を使用し、遠位端の透磁性材料区画を有さない本発明の磁性プローブロッドシステムの概略図を示す。
【図１５】磁性粒子と結石との間の相互作用の原理を表した図を示す。
【図１６】１００〜１０００回転／分、好ましくは５００〜７００回転／分の速度で電磁撹拌器を使用する、本発明のナノ粒子の調製方法の工程２〜４）における反応系の撹拌の図を示す。
【図１７】電子式ポンプにより、アンモニア水及び液体モノマーが、２０〜１００滴／分、好ましくは４０〜６０滴／分の速度で、一滴ずつ連続的かつ均等に添加される、本発明によるナノ粒子の調製方法の工程１〜４）の図を示す。
【図１８】粒子分散性に対する表面修飾剤モノマーの添加方式の効果を示す。
【図１９】連続添加及び滴下後の粒子のＴＥＭ画像を示す。
【図２０】連続添加及び滴下後の粒子のＴＥＭ画像を示す。
【図２１】ナノ粒子に対するナノ粒子シェルの質量百分率の、ナノ粒子の分散性に対する効果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
添付図面及び具体例を参照しながら本発明について更に具体的に説明する。以下の例は本発明を具体的に説明する目的でのみ用いられており、本発明の範囲を制限するものではないと理解すべきである。
【００３５】
本発明の第１の態様によれば、尿路系内の結石を安全かつ効率的に除去することができる、良好な分散性を有する磁性ナノ粒子が提供される。本発明は、親水性、疎水性、感光性、感熱性、ｐＨ感受性磁性ナノ粒子を含む、機能性磁性ナノ粒子を提供し、機能性磁性ナノ粒子は、形態が球状形状、棒状形状等であることができ、構造が磁性コア及び親水性、疎水性、感温性、ｐＨ感受性又は感光性表面修飾剤等のモノマー修飾剤並びに少量の開始剤からなるコア−シェル構造であることができ、親水性表面修飾剤が、重合により親水性シェルを形成し、正帯電、負帯電及び電気的中性の親水性材料を含み、磁性ナノ粒子コアを取り囲み、疎水性表面修飾が、水溶性の低いポリマー又は無機材料によって行われ、その他の機能性材料、例えば、感光性、感熱性及びｐＨ感受性モノマー修飾剤が、架橋剤によって重合され、疎水性シェル内に埋め込まれてもよく、又はこれらのモノマー修飾剤が、開始剤及び／又は架橋剤により、コアの表面にｉｎ−ｓｉｔｕで直接付着させられてもよい。
【００３６】
親水性、疎水性、感熱性、ｐＨ感受性及び感光性磁性ナノ粒子等の各種反応性磁性ナノ粒子のうち、磁性ナノ粒子コアを合成するための材料は、Ｆｅ３＋、Ｆｅ２＋及びＭｎ２＋、Ｎｉ２＋化合物、並びに鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、テルビウム（Ｔｂ）等の金属元素、又は金属の複合物若しくは酸化物、例えば、Ｆｅ３Ｏ４又はＭｎＦｅ２Ｏ４、好ましくは鉄、マンガン又はそれらの化合物を含み、また、好ましくは、これらのうち任意の１つ又はこれらのうち２つ以上の任意の組み合わせが使用されてもよく、コアは２〜５０ｎｍのサイズを有する。
【００３７】
磁性ナノ粒子コアの調製方法は、共沈法、乳化法、酸化還元反応又は高温高圧法を含む。磁性ナノ粒子コアの質量百分率は、機能性磁性ナノ粒子の総質量に対して３０〜９５％となり、例えばＦｅ３Ｏ４を例にとると、Ｆｅ３＋のＦｅ２＋に対する比は、１５％〜８５％、好ましくはＦｅ３＋とＦｅ２＋に関して１：２．５〜１．５：１となる。
【００３８】
磁性ナノ粒子の表面は、親水性修飾、疎水性修飾、並びに感光性、感熱性及びｐＨ感受性材料による修飾等の、機能的修飾に供することができる。
【００３９】
本発明の第１の実施形態によれば、親水性修飾機能性粒子が提供され、コアのサイズは２〜５０ｎｍであり、磁性ナノコアは、ナノ粒子全体に対して３０〜９５％の質量を有し、親水性表面修飾剤は、アクリル酸、メタクリル酸及びイソブチルアクリルアミド等のポリカチオン性又はアニオン性ポリマーであり、親水性表面修飾剤の質量百分率は、疎水性磁性ナノ粒子全体に対して２〜８％である。磁性コア粒子の表面には、３−クロロプロピオン酸等の開始剤が付着させられ、次いで、アクリル酸、メタクリル酸及びイソブチルアクリルアミド等をベースとするポリマーが、ラジカル開環重合及び原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）等の化学反応により、粒子表面において架橋剤で修飾され、粒子の形状は、球状、棒状及び層状粒子であってよく、好ましくは球状粒子である。架橋剤は、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリエトキシシラン（ＭＰＳ）、ジビニルベンゼン及びジイソシアネート、又はＮ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）等である。
【００４０】
本発明の第２の実施形態によれば、疎水性修飾機能性粒子が提供され、コアは２〜５０ｎｍのサイズを有し、磁性ナノコアは、ナノ粒子全体に対して３０〜９５％の質量を有し、疎水性表面修飾剤は、オレフィン、例えばポリスチレン等の水不溶性モノマーであり、質量百分率は疎水性磁性ナノ粒子全体に対して２〜８質量％である。磁性コア粒子の表面には、３−クロロプロピオン酸等の開始剤が付着させられ、スチレンをベースにした疎水性ポリマーは、ラジカル開環重合及び原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）等の化学反応を介して、粒子表面で架橋剤により修飾され、粒子の形態は、球状、棒状及び層状粒子であってよく、好ましくは球状粒子である。架橋剤は、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリエトキシシラン（ＭＰＳ）、ジビニルベンゼン及びジイソシアネート、又はＮ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）等である。
【００４１】
本発明の第３の実施形態によれば、感光性表面修飾機能性粒子が提供され、コアは２〜５０ｎｍのサイズを有し、磁性ナノコアは、ナノ粒子全体に対して３０〜９５質量％であり、感光性表面修飾剤は、アゾ類及びキノリン類並びにベンゾフェノン類（ＰＶＢＰ）等からなる群から選択され、感光性表面修飾剤の質量百分率は疎水性磁性ナノ粒子全体に対して２〜８％である。磁性コア粒子の表面には、３−クロロプロピオン酸等の開始剤が付着させられ、次いで、ベンゾフェノンをベースにした感光性ポリマー（ＰＶＢＰ）等が、ラジカル開環重合及び原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）等の化学反応を介して、架橋剤によって粒子表面に修飾され、粒子の形態は、球状、棒状及び層状粒子であってよく、好ましくは球状粒子である。架橋剤は、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリエトキシシラン（ＭＰＳ）、ジビニルベンゼン及びジイソシアネート、又はＮ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）等である。
【００４２】
本発明の第４の実施形態によれば、感熱性表面修飾機能性粒子が提供され、コアのサイズは２〜５０ｎｍであり、磁性ナノコアは、ナノ粒子全体に対して３０〜９５質量％であり、感熱性表面修飾剤は、アミド結合を有する両親媒性ポリマー類、例えばポリアクリルアミド、ポリＮ−置換イソプロピルアクリルアミド等からなる群から選択され、質量百分率は疎水性磁性ナノ粒子全体に対して２〜８％である。磁性コア粒子の表面には、３−クロロプロピオン酸等の開始剤が付着させられ、次いで、ポリＮ−置換イソプロピルアクリルアミド等の感熱性ポリマーが、ラジカル開環重合及び原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）等の化学反応を介して、架橋剤によって粒子表面に修飾され、粒子の形状は、球状、棒状及び層状粒子であってよく、好ましくは球状粒子である。架橋剤は、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリエトキシシラン（ＭＰＳ）、ジビニルベンゼン及びジイソシアネート、又はＮ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）等である。
【００４３】
本発明の第５の実施形態によれば、ｐＨ感受性表面修飾機能性粒子が提供され、コアは２〜５０ｎｍの直径を有し、磁性ナノコアは、ナノ粒子全体に対して３０〜９５質量％であり、ｐＨ感受性表面修飾剤は、カルボキシル基及び第四級アンモニウム塩基、例えばポリアクリル酸、ジメチルアミノエチルエステル及びジメチルアミノプロピルメタクリレート等を有するポリマーからなる群から選択され、質量百分率は疎水性磁性ナノ粒子全体に対して２〜８％である。磁性コア粒子の表面には、３−クロロプロピオン酸等の開始剤が付着させられ、次いで、ジメチルアミノエチルメタクリレート及びジメチルアミノジメチルアミノプロピルメタクリレート等をベースにしたｐＨ感受性ポリマーが、ラジカル開環重合及び原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）等の化学反応を介して、架橋剤によって粒子表面に修飾され、粒子の形状は、球状、棒状及び層状粒子であってよく、好ましくは球状粒子である。架橋剤は、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリエトキシシラン（ＭＰＳ）、ジビニルベンゼン及びジイソシアネート、又はＮ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）等である。
【００４４】
本発明の上記の実施形態には、開始剤及び／又は架橋剤が更に含まれる。開始剤は、熱開始剤等の開始剤、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム及びアゾ型開始剤を含み、架橋剤は、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリエトキシシラン（ＭＰＳ）、ジビニルベンゼン及びジイソシアネート又はＮ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）（分子量は１００，０００である）、並びにオレイン酸等を含む。
【００４５】
本発明の第２の態様によれば、ナノ粒子の調製方法が提供される。調製方法は、一般に、磁性ナノ粒子コアの合成、及び磁性ナノ粒子コアをベースにした各種表面修飾（親水性、疎水性、感熱性、感光性及びｐＨ感受性修飾）という、２つの主要工程を含む。磁性Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子の調製を例にとり、調製方法の２つの工程をそれぞれ詳細に説明する。
【００４６】
１）磁性Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子コア
特定のモル比のＦｅＣｌ３・６Ｈ２Ｏ及びＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ（ＦｅＣｌ３・６Ｈ２ＯとＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏのモル比は１５〜８５％、好ましくは１：２．５〜１．５：１である）を１００ｍＬの水中に溶解させ、窒素ガスを送り込み溶液中の酸素を除去し、２０〜３０℃の室温でアンモニア水を添加してｐＨを８〜１２、好ましくは１０に調整し、撹拌及び反応を２０〜４０分間維持し、次いで、５０〜１００℃、好ましくは７０℃の水浴下で２０〜４０分間反応を進め、次いで、磁石及び乾燥での分離によりＦｅ３Ｏ４ナノ粒子を得る。共沈法、熱分解法、水熱合成法、マイクロエマルション法（逆ミセル法）等の様々な種類の調製方法がある。
【００４７】
２）合成Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子コアの表面修飾
２．１）合成Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子コア表面の疎水性修飾
工程１）で調製したＦｅ３Ｏ４ナノ粒子コアを水溶液中に分散させ、開始剤３−クロロプロピオン酸を添加して１２時間前処理し、次いで、ポリスチレン疎水性表面修飾モノマーと開始剤ＣｕＣｌ及び４，４’−ジノニル−２，２−ジピリジンのキシレン溶液（鉄粒子溶液と反応溶液のモル比は１．１である）を添加し、連続撹拌下で混合物溶液を１３０℃にて１５〜３０時間、好ましくは２４時間反応させ、得られたナノ粒子を磁石で収集し、トルエンで繰り返し洗浄し、ポリスチレンに取り囲まれた疎水性磁性酸化鉄ナノ粒子を得る。
【００４８】
ここでは、１種の開始剤として３−クロロプロピオン酸を使用し、別の開始剤として４，４’−ジノニル−２，２−ビピリジンを使用する。加えて、本発明の一実施形態によれば、反応時間は、１８〜３０時間、好ましくは２４時間である。加えて、本発明の一実施形態によれば、溶媒はモノマー容積の１／２〜１倍の量のトルエン又はキシレンであり、表面修飾ポリスチレン磁性ナノ粒子と、開始剤と、モノマーの質量比は、９５：０．５：４．５である。
【００４９】
２．２）合成Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子コア表面の親水性修飾
上記工程１）で得たＦｅ３Ｏ４ナノ粒子コアをキシレン中に溶解させて分散させ、シランカップリング剤を添加し（Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子とシランカップリング剤の添加比率は９５：５である）、窒素保護下で、８０℃にて、２〜５時間、好ましくは３時間反応させ、次いで、アルコール溶媒（好ましくは無水エタノール）で洗浄し、１２時間乾燥させ、超音波条件下で水溶液中に分散させ、過硫酸カリウムを添加し、窒素保護下で４０〜８０℃にて１０分間反応させ、次いで、アクリル酸を添加し、４０〜８０℃で連続的に１時間反応させ、好ましくは７０℃の反応温度で反応させ、磁石により分離し、洗浄し乾燥させ、ポリアクリル酸修飾による親水性表面修飾磁性ナノ粒子を得る。
【００５０】
ここでは、シランカップリング剤は、アクリル酸の質量の８〜１６倍の量の３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリエトキシシラン（ＭＰＳ）であり、溶媒はベンゼン又は２−トルエンであり、過硫酸カリウムが開始剤として使用され、反応時間は好ましくは２０〜８０分である。本発明の一実施形態によれば、表面修飾磁性Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子と、過硫酸カリウムと、アクリル酸モノマーの質量比は、２５〜１００：１：１００である。
【００５１】
加えて、ここでのアルコール性溶媒は、メタノール、エタノール又はブタノールであり、好ましくはエタノールであり、反応温度は好ましくは１００〜１５０℃であり、反応時間は好ましくは１８〜２４時間であり、感光性モノマー修飾磁性ナノ粒と、過硫酸カリウムと、ビニルベンゾフェノンモノマーの質量比は、２５〜１００：１：１００である。
【００５２】
２．３）合成Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子コア表面の機能性修飾
上記工程１）で調製したＦｅ３Ｏ４ナノ粒子コアをキシレン中に溶解させて分散させ、シランカップリング剤を添加し（Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子とシランカップリング剤の添加比率は９５：５である）、窒素保護下で、８０℃にて、２〜５時間、好ましくは３時間反応させ、アルコール溶媒（好ましくは無水エタノール）で洗浄し、１２時間乾燥させ、超音波条件下で水溶液中に分散させ、過硫酸カリウムを添加し、窒素保護下で４０〜８０℃にて１０分間反応させ、次いで、ビニルベンゾフェノン感光性モノマー、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド感熱性モノマー、又はジメチルアミノプロピルメタクリレートｐＨ感受性モノマーを添加し、４０〜８０℃で１時間反応させ、好ましくは７０℃の反応温度で反応させ、磁石により分離し、洗浄し乾燥させ、それぞれ感光性、感熱性又はｐＨ感受性表面修飾を有する磁性ナノ粒子を得る。
【００５３】
加えて、ここでの機能性修飾ナノ粒子は、工程２．１及び２．２）におけるナノ粒子表面の前修飾の後での、工程２．１及び２．２）並びに工程３）による交差反応によって得てもよい。即ち、工程２．１での３−クロロプロピオン酸の修飾（又は工程２．２でのシランカップリング剤の修飾）の後に、スチレン疎水性モノマー（又はアクリル酸親水性モノマー）及びビニルベンゾフェノン、Ｎ−置換イソプロピルアクリルアミド又はジメチルアミノエチルメタクリレート等の機能性モノマーを同時に添加し、４０〜８０℃で１時間反応させ、好ましくは７０℃の反応温度で反応させ、磁石により分離し、洗浄し乾燥させ、感光性、感熱性又はｐＨ感受性表面修飾を有する磁性ナノ粒子を得る。共反応が、ポリスチレン（又はポリアクリル酸）及び機能性モノマーに相当する共修飾機能性ナノ粒子をもたらす場合もある。
【００５４】
ここでは、シランカップリング剤は、アクリル酸の質量の８〜１６倍の量の３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリエトキシシラン（ＭＰＳ）であり、溶媒はアクリル酸の質量の８〜１６倍の量のベンゼン又は２−トルエン（ｔｏｌｕｅｌｅ）であり、過硫酸カリウムが開始剤として使用され、反応時間は好ましくは２０〜８０分である。本発明の一実施形態によれば、表面修飾磁性Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子と、過硫酸カリウムと、アクリル酸モノマーの質量比は、２５〜１００：１：１００である。
【００５５】
加えて、ここでのアルコール性溶媒は、メタノール、エタノール又はブタノールであり、好ましくはエタノールであり、反応温度は好ましくは１００〜１５０℃であり、反応時間は好ましくは１８〜２４時間である。機能性モノマー修飾磁性ナノ粒子と、過硫酸カリウムと、機能性モノマーの質量比は、２５〜１００：１：１００である。
【００５６】
ナノ酸化鉄の調製方法（工程１）において、Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子は、ナノスケール四酸化三鉄粒子（Ｆｅ３Ｏ４）、ＭｎＦｅ２Ｏ４、ナノスケール三酸化二鉄（γ−Ｆｅ２Ｏ３）、又はその他のナノスケールフェライト粒子であり、アンモニア水が触媒として使用され、反応ｐＨは好ましくは９〜１０であり、反応時間は好ましくは２０〜３０分であり、反応温度は５０〜１００℃、好ましくは７０〜８０℃であり、Ｆｅ３＋：Ｆｅ２＋の好ましい比は、１５〜８５％、好ましくは１．５：１〜１：２．５である。
【００５７】
加えて、ナノスケール酸化鉄の調製方法（即ち、工程１）において、ナノ粒子コアは、ナノスケール四酸化三鉄粒子（Ｆｅ３Ｏ４）である。当業者は、ＭｎＦｅ２Ｏ４、ナノスケール三酸化二鉄（γ−Ｆｅ２Ｏ３）又はその他のナノスケールフェライト粒子を使用することも可能であることを理解するだろう。アンモニア水が触媒として使用され、反応ｐＨは好ましくは９〜１０であり、反応時間は好ましくは２０〜３０分であり、反応温度は５０〜１００℃、好ましくは７０〜８０℃である。Ｆｅ３＋：Ｆｅ２＋の好ましい比は、１５〜８５％、好ましくは１：２．５〜１．５：１である。
【００５８】
加えて、本発明の上記の実施形態では、上記反応系の撹拌は、１００〜１０００回転／分、好ましくは５００〜７００回転／分の速度で、電磁撹拌器により実施される。
【００５９】
加えて、本発明の上記の実施形態では、アンモニア水及び液体モノマーが、電子式ポンプにより、２０〜１００滴／分、好ましくは４０〜６０滴／分の速度で、一滴ずつ連続的かつ均等に添加される。連続的かつ均等な滴下のために電子式ポンプを使用することにより、大量製造を容易に達成することができ、ナノ粒子の分散性及び均一性を精密に制御することができる。
【００６０】
本発明の第３の態様によれば、尿路系内の結石除去を支援するための磁性プローブロッドシステムが提供される。磁性プローブロッドシステムは、柄１、フレキシブルロッド２、磁場源３、及び任意選択での透磁性材料区画４を含む（本発明では、柄の側が器具の近位端として定義され、磁場源の末端部が遠位端として定義される）。磁場源３として電磁石が選択される場合、スイッチ１１が柄１に組み込まれてもよく、磁場電源は直流電池から選択することができ、それに応じて電池室１２ａ及び電池カバー１３ａが装備され、磁場電源として交流電力が選択される場合、それに対応して交流電力プラグ１２ｂが柄に装備される。磁場源として電磁石が使用される場合、磁場源３は磁場源３２ａ及び電磁コイル３３ａから構成され、生体適合性材料により作製された磁場源封入膜３１ａが外部に装備される。磁場源３が永久磁石である場合、磁場源３は、永久磁石３２ｂ及びその表面の磁場源封入膜３１ｂから構成される。人体内での本発明のアクセシビリティを確保するため、任意選択で透磁性材料区画４が磁場源３の遠位端に配置されてもよく、即ち、電磁石が磁場源として使用される場合、任意選択で透磁性材料区画４ａが電磁石３ａの遠位端に配置されてもよく、透磁性材料区画は、高透磁性材料区画４２ａ及び透磁性材料区画封入膜４１ａから構成され、高透磁性材料４２ａは、鉄ベースの透磁性材料、好ましくは純鉄材料から作製されてよく、透磁性材料区画封入膜４１ａ及び磁場源封入膜３１ａは、同一材料から作製されてよい。磁場源として永久磁石が選択される場合、透磁性材料区画４ｂが同様に永久磁石３ｂの遠位端に配置されてもよく、透磁性材料区画４ｂは高透磁性材料４２ｂ及び透磁性材料封入膜４１ｂから構成され、透磁性材料封入膜４１ｂ及び磁場源封入膜３１ｂは同一材料から作製されてよい。磁場源の遠位端に透磁性材料区画を配置する必要がない場合、本発明のシステムは柄１、フレキシブルロッド２及び磁場源３から構成される。例えば、磁場源として永久磁石が選択される場合、遠位端の磁場源は、永久磁石３２ｃ及び外部配置磁場源封入膜３１ｃから構成される。上記実施形態において、フレキシブルロッド２は、ＰＵ、ＴＰＵ、ＰＥ、ＰＶＣ、ナイロン（ＮＹＬＯＮ）、ペバックス（ＰＥＢＡＸ）及びシリコーンゴム、並びに上記材料の修飾材料等のポリマー材料から作製されてよく、磁場源封入膜３１ａ、３１ｂ及び３１ｃ並びに透磁性材料封入膜４１ａ及び４１ｂは全て、フレキシブルロッドと同一の材料から作製されてよい。
【００６１】
更に、本発明は、磁性ナノ粒子が更に処理されて（生理食塩水、緩衝液を溶媒として使用する）結石除去溶液又は結石除去粉末、好ましくは結石除去溶液が形成され、結石除去溶液は医学臨床物品として使用される、磁性ナノ粒子を含む物品を提供する。
【００６２】
図示された機能性磁性ナノ粒子及び磁性プローブロッドから構成される、尿路系内の結石を除去するための高性能システムの基本原理は、以下の工程：  １）ｉｎ  ｖｉｖｏでの結石の粉砕、２）機能性磁性ナノ粒子の注射、優れた分散性を有する磁性ナノ粒子（分散性及び分散係数は関連しており、分散係数が小さいほど、分散性が高い。）、３）機能性磁性ナノ粒子と結石との相互作用、４）機能性磁性ナノ粒子による結石の取り囲み（結石の取り囲みは、磁性粒子の分散性と密接に関連しており、分散性が高いほど、結石取り囲み効率が高い。）、５）結石表面での磁性ナノ粒子の物理的又は化学的架橋、６）外部磁場の誘導下での磁化結石の除去（誘導による結石除去の効果は結石取り囲みの効果に密接に関連しており、結石取り囲みの効果が大きいほど、結石除去の効果が大きい）により達成される。結石は、物理吸着、化学結合作用等を介して、磁性ナノ粒子により取り囲まれ磁化される。物理吸着は主として、ファンデルワールス力により生じる引力、並びに疎水性磁性粒子−粒子間及び粒子−結石間での作用の範囲内の疎水性相互作用を指し、結石表面が磁性粒子によって吸着され取り囲まれる。化学結合作用は主として、主に化学結合（粒子表面のカルボキシルと結石との間の、水素結合、共有結合等の化学結合）を介した、親水性磁性ナノ粒子−粒子間及び粒子−結石間の相互作用を指し、結石表面が磁性粒子で取り囲まれる。化学結合作用は、機能性磁性ナノ粒子（感光性、感熱性ナノ粒子等）が、まず物理吸着を介して結石に作用し、次いで、感光性架橋、感熱性物理的絡まり（架橋）等を介して、粒子−粒子間及び粒子−結石間の相互作用力を強化し、結石を取り囲むことを含む。上記相互作用の原理を図１５に示す。加えて、図１８〜２１に示されるように、表面修飾剤モノマーによるナノ粒子の修飾プロセス中に、表面修飾剤モノマーのためのモノマー滴下様式又はナノ粒子に関する表面修飾剤のモノマーによって形成されるシェルに対する質量百分率は、分散性に大きな影響を及ぼす。
【００６３】
以下では、本発明の磁性ナノ粒子の構造、調製及び使用の例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００６４】
磁性ナノ粒子コアの調製
１．  共沈法による１０ｎｍのＦｅ３Ｏ４の調製
３．０５ｇのＦｅＣｌ３・６Ｈ２Ｏ及び２．０８ｇのＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ（モル比１：１）を三つ口フラスコ内の５０ｍｌの脱イオン水中に溶解させた。実験全体を通じて窒素ガスを使用した。アンモニア水を注射器により滴加し、室温で激しく撹拌してｐＨを９に調整し、溶液は黄色から茶色へと徐々に変化して最終的に黒色になり、反応を２０分間進めた。反応後、溶液を７０℃の水浴中に置き、２０分間保温し、激しく撹拌して余剰アンモニアを除去した。三つ口フラスコを取り出し、激しい撹拌下で室温まで冷却させた。合成したＦｅ３Ｏ４磁性粒子の懸濁液を５０ｍｌ遠心管内に注ぎ、強力磁石を使用して磁性粒子を引き付け、液体廃棄物を捨て、脱イオン水を添加し、磁性粒子を超音波下で再懸濁させ、ｐＨが中性を示すまで、操作を繰り返し、余剰アンモニアを全て洗い流した。収集した磁性粒子を６５℃のオーブン内に置き、乾燥させ、脱水させた。合成した磁性粒子を計量し、粒径測定のために、磁性粒子０．０２ｍｇ／ｍｌの懸濁液１．０ｍｌを調合した。合計１．５ｍｌの０．０２Ｍオレイン酸ナトリウムを磁性粒子０．２ｍｇ／ｍｌの懸濁液１．０ｍｌに滴加し、窒素下で７０℃にて反応させ、３０分間激しく撹拌し、次いで、室温まで冷却させた。１２ＫＤ透析膜を使用して、透析により余剰オレイン酸ナトリウムを除去した。このように、０．０２ｍｇ／ｍｌオレイン酸ナトリウム１．０ｍｌでカプセル化したＦｅ３Ｏ４の溶液を調合し、その粒径を測定した。
【００６５】
２．  Ｆｅ３Ｏ４磁性ナノ粒子コアの調製
２．１  熱分解法
２．１．１  ４ｎｍのＦｅ３Ｏ４種結晶の合成：
５ｍｍｏｌの鉄（ＩＩＩ）トリアセチルアセトネート、５ｍｍｏｌの１，２−ジヒドロキシヘキサデカン、３ｍｍｏｌのオレイン酸、１ｍｍｏｌのオレイルアミンを、２０ｍｌのジフェニルエーテル中に溶解させ、窒素雰囲気下で磁性撹拌した。上記混合物を２００℃で３０分間撹拌し、次いで、窒素ガス保護下で、２６５℃にて、還流させながら３０分間加熱した。加熱を停止し、反応から得られた暗褐色の液体混合物を室温まで冷却し、大気条件下で、４００ｍｌのエタノールを添加し、得られた黒色の物質を超遠心分離により分離した。遠心分離により得た黒色の生成物を、５０μＬのオレイン酸及び５０μＬのオレイルアミンを含有するｎ−ヘキサン中に再度溶解させ、６００ｒｐｍで１０分間遠心分離し、不溶性残留物を除去した。得られた４ｎｍのＦｅ３Ｏ４生成物をエタノールで析出し、６００ｒｐｍで１０分間遠心分離し、溶媒を除去してｎ−ヘキサン中に再度分散させた。以下の様々な方法をそれぞれ使用して、様々なサイズの表面機能化ナノ粒子を合成した。
【００６６】
２．１．２  ４ｎｍのＦｅ３Ｏ４種結晶を使用した６ｎｍのＦｅ３Ｏ４ナノ粒子コアの合成
２０ｍｍｏｌの鉄（ＩＩＩ）トリアセチルアセトネート、１０ｍｍｏｌの１，２−ジヒドロキシヘキサデカン、６ｍｍｏｌのオレイン酸、及び６ｍｍｏｌのオレイルアミンを、２０ｍｌのジフェニルエーテル中に溶解させ、窒素雰囲気下で磁性撹拌した。上記混合物を２００℃で２時間撹拌し、次いで、窒素ガス保護下で、３００℃にて、還流させながら１時間加熱した。加熱を停止し、反応から得られた暗褐色の液体混合物を室温まで冷却した。上述した４ｎｍのＦｅ３Ｏ４粒子を合成する操作工程を使用して、ｎ−ヘキサン中に分散した６ｎｍのＦｅ３Ｏ４粒子の黒茶色の懸濁液を得た。
【００６７】
２．１．３  ６ｎｍのＦｅ３Ｏ４種結晶を使用した８ｎｍのＦｅ３Ｏ４ナノ粒子コアの合成
２ｍｍｏｌの鉄（ＩＩＩ）トリアセチルアセトネート、１０ｍｍｏｌの１，２−ジヒドロキシヘキサデカン、２ｍｍｏｌのオレイン酸、及び２ｍｍｏｌのオレイルアミンを、２０ｍｌのエチルエーテル中に溶解させ、窒素保護下で磁性撹拌した。６ｎｍのＦｅ３Ｏ４粒子８４ｍｇを計量し、４ｍｌのｎ−ヘキサン中に溶解させ、次いで、上記混合液体に添加した。上記混合液体を、まず１００℃で３０分間加熱してｎ−ヘキサンを除去し、次いで２００℃で１時間加熱し、窒素保護下で還流させながら３００℃で３０分間加熱した。加熱を停止し、反応から生じた黒色の混合液体を室温まで冷却させた。上述した４ｎｍのＦｅ３Ｏ４粒子の合成工程を使用して、ｎ−ヘキサン中に分散した８ｎｍのＦｅ３Ｏ４粒子の暗褐色の懸濁液を得た。同様に、８ｎｍのＦｅ３Ｏ４種結晶８０ｍｇを、２ｍｍｏｌの鉄（ＩＩＩ）トリアセチルアセトネート及び１０ｍｍｏｌの１，２−ジヒドロキシヘキサデカンと反応させ、１０ｎｍのＦｅ３Ｏ４ナノ粒子を生成した。このＦｅ３Ｏ４種結晶媒介の成長法を使用して、より大きなサイズ（最大２０ｎｍ）のＦｅ３Ｏ４ナノ粒子を合成することもできる。
【００６８】
２．１．４．  Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子コアの表面修飾
大気条件下で、２０ｍｇのＦｅ３Ｏ４ナノ粒子コアを分散させた２００μｌのｎ−ヘキサン溶媒を、１１−アミノウンデカン酸のテトラメチルアンモニウム塩２０ｍｇを含有する２ｍｌのジクロロメタン懸濁液に添加した。混合物を２０分間振盪させながら、磁石を使用して、析出したＦｅ３Ｏ４ナノ粒子を分離した。溶媒及び非磁性懸濁物質をデカントし、得られた析出物をジクロロメタンで１回洗浄し、次いで、磁石による分離を再度実施し、余剰界面活性剤を除去した。得られた生成物を窒素ガス下で乾燥させ、次いで、脱イオン水又は中性ｐＨのＰＢＳ中に分散させた。
【００６９】
２．２  水熱合成法
１．３５ｇ（５ｍｍｏｌ）の塩化鉄（ＩＩＩ）六水和物（ＦｅＣｌ３・６Ｈ２Ｏ）を４０ｍＬのエチレングリコール中に溶解させ、透明溶液を形成した。上記溶液に対して、３．６ｇの酢酸ナトリウム及び１．０ｇのポリエチレングリコールを添加し、３０分間激しく撹拌し、次いで、５０ｍｌの密封ステンレス製オートクレーブに移し、２００℃で８〜７２時間反応させ、次いで、室温まで冷却させた。反応において得られた黒色の生成物をエタノールで数回洗浄し、次いで６０℃で６時間乾燥させ、１０ｎｍ以下の粒径を有する磁性ナノ粒子コアを得た。
【００７０】
２．３  マイクロエマルション法（逆ミセル法）
５ｍｍｏｌのＭｎ（ＮＯ３）３及び１０ｍｍｏｌのＦｅ（ＮＯ３）３を２５ｍＬの脱イオン水中に溶解させ、清澄透明な溶液を形成し、０．４ＭのＮａＤＢＳ（［ＣＨ３（ＣＨ２）１１（Ｃ６Ｈ４）ＳＯ３］Ｎａ）２５ｍＬを上記鉄イオン溶液に添加し、次いで大量のトルエンを添加した。ここで、得られたＭｎＦｅ２Ｏ４ナノ粒子の粒径は、水とトルエンの容積比に依存する。例えば、８ｎｍのナノ粒子を得るには、水とトルエンの容積比は５：１００でなければならない。上記混合液体を一晩撹拌した後、液体は逆ミセルを含有した清澄な単相溶液となる。
【００７１】
逆ミセル内のコロイドを形成するため、１ＭのＮａＯＨ溶液４０ｍＬを激しく撹拌しながら滴加し、撹拌を２時間続けた。溶液中の水及びトルエンの大部分を蒸留により除去し、溶液の容積を減少させた。得られた懸濁コロイド含有高濃度溶液を水及びエタノールで洗浄し、溶液中の余剰界面活性剤を除去した。超遠心分離により、一次磁性ナノ粒子コアを得て、窒素雰囲気下で３５０℃にて１２時間加熱することにより、ナノ結晶を得た。
【実施例２】
【００７２】
疎水性ポリスチレン表面修飾
（実施例１で得られた磁性ナノ粒子コア（ＭｎＦｅ２Ｏ４）の修飾）
平均粒径９ｎｍのＭｎＦｅ２Ｏ４ナノ粒子を、開始剤１．０ｍｏｌ／Ｌの濃度で、水溶液／３−クロロプロピオン酸溶液に添加し、溶液を塩酸でｐＨ４に調整し、一晩撹拌した。ナノ粒子を磁石で収集し、水で数回洗浄して余剰３−クロロプロピオン酸を除去した。０．２２ｇの乾燥させたナノ粒子を窒素ガスの連続供給下で８ｍＬのポリスチレン溶液に添加し、続いて、０．３ｍｍｏｌのＣｕＣｌ及び１．１ｍｍｏｌの４，４’−ジノニル−２，２−ジピリジンのキシレン溶液４ｍＬを添加した。上記混合物を連続撹拌下で１３０℃にて２４時間反応させた。ナノ粒子を磁石で収集し、トルエンで繰り返し洗浄してポリスチレンに取り囲まれた磁性酸化鉄ナノ粒子を得た。
【実施例３】
【００７３】
親水性ポリアクリル酸修飾
実施例１で得た１ｇのＦｅ３Ｏ４（例えば、共沈法により得た１０ｎｍのＦｅ３Ｏ４）と５ｍｌのシランカップリング剤（メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、ＫＨ５７０）を、反応フラスコ内で５０ｍｌのキシレンと混合した。窒素保護下で、８０℃での撹拌下で３時間反応を進めた。反応後、混合物を遠心分離し、エタノールで３回洗浄して、Ｆｅ３Ｏ４の表面に吸着したシランカップリング剤を除去し、１２時間真空乾燥した。前述のシランカップリング剤で活性化されたＦｅ３Ｏ４、４０ｍｇの過硫酸カリウム及び３０ｍｌの脱イオン水をフラスコ内に添加し、窒素保護下で反応させ、４０℃で１０分間撹拌した。次いで、４ｍｌのアクリル酸をフラスコ内にゆっくりと滴下し、窒素保護下で反応させ、４０℃で１時間撹拌した。ナノ粒子を磁性分離し、脱イオン水で３回洗浄し、最後に真空下で乾燥させた。
【実施例４】
【００７４】
ナノ粒子の感光性機能的修飾
１．  感光性機能性モノマーの合成
光橋架特性を有する感光性モノマーの合成方法は、４−ビニルベンゾフェノン（４ＶＢＰ）及びスチレンモノマーを原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）により直接重合し、感光性ポリスチレン−ポリビニルベンゾフェノンコポリマー（ＰＳ−ＰＶＢＰ）を得ることを含み、具体的工程は、以下の通り、還流凝縮液に接続した乾燥シュレンク管内に、Ｃｕ（Ｉ）Ｂｒ（０．６９５ｍｇ、４．８ｕｍｏｌ）、４ＶＢＰ（１．０ｇ、４．８ｍｍｏｌ）、スチレンモノマー（２ｕ、２０ｕｍｏｌ）及び４−ビニルベンゾフェノン（１μＬ、４．８ｕｍｏｌ）を添加し、混合物を凍結脱気循環により３回脱気するというものだった。メチルブロモプロピオネート（５．３５μＬ、４８ｕｍｏｌ）を、正圧を印加した窒素条件下で、−７８℃にて上記混合物に添加し、混合物を凍結脱気循環により再度更に３回脱気した。負圧下で混合物を８５℃の温度まで加熱することにより重合を実施し、反応を４時間進行させた。上記シュレンク管を液体窒素に浸漬し、１０ｍｌのジクロロメタンを添加してポリマーを溶解させた。得られた溶液をメタノール（２×３００ｍＬ）で２回析出させて、淡黄色固体としてＰＳｘ−ＰＶＢＰｙを得た。式中、ｘ：ｙ〜（６０％〜９０％）であり、好ましい組成物はＰＳ７５−ＰＶＢＰ２５だった。同様に、親水性モノマーアクリル酸を添加することにより、ＰＳ７５−ＰＶＢＰ２５−ＰＡＡ１００を得ることもできる。
【００７５】
２．  感光性架橋ミセルで取り囲まれたたナノ粒子の調製
（ポリスチレン７５−ｃｏ−ポリビニルベンゾフェノン２５）−ポリアクリル酸１００、即ち（ＰＳ７５−コ−ＰＶＢＰ２５）１１５−ｂ−ＰＡＡ１００を、水溶液中でミセルを形成するためのポリマーとして選択した。５ｍｇの（ＰＳ７５−ｃｏ−ＰＶＢＰ２５）１１５−ｂ−ＰＡＡ１００及び実施例１で得た１０ｍｇのＦｅ３Ｏ４（例えば、共沈法により得た１０ｎｍのＦｅ３Ｏ４）を、１０ｍｌのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）溶液中に溶解させ、次いで、再蒸留水（０．１ｍｌ／分）を激しい撹拌下で徐々に添加した。水の容積が６０％に到達したとき、得られた溶液を分画分子量１２Ｋ〜１４Ｋの透析膜に添加し、水に対して２４時間透析してＤＭＦを除去し、次いで、ミセル溶液を石英管に移し、様々な時間でレーザーを照射して（発光波長：  ３１５〜４００ｎｍ）、感光性モノマー被覆ナノ粒子を形成した。
【実施例５】
【００７６】
ナノ粒子の感熱性機能的修飾
実施例１で得た１ｇのＦｅ３Ｏ４（例えば、共沈法により得た１０ｎｍのＦｅ３Ｏ４）と５ｍｌのシランカップリング剤（メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、ＫＨ５７０）を、反応フラスコ内で５０ｍｌのキシレンと混合した。窒素保護下で、８０℃で撹拌しながら３時間反応を進めた。反応完了後に、混合物を遠心分離し、エタノールで３回洗浄して、Ｆｅ３Ｏ４の表面に吸着したシランカップリング剤を除去し、１２時間真空乾燥した。前述のシランカップリング剤で活性化されたＦｅ３Ｏ４、４０ｍｇの過硫酸カリウム及び３０ｍｌの脱イオン水をフラスコ内に添加し、窒素保護下で反応させ、４０℃で１０分間撹拌した。次いで、４ｍｌのＮ−イソプロピルアクリルアミド水溶液をフラスコ内にゆっくりと滴下し、窒素保護下で反応させ、４０℃で１時間撹拌した。ナノ粒子を磁性分離し、脱イオン水で３回洗浄し、最後に真空下で乾燥させた。
【実施例６】
【００７７】
ナノ粒子のｐＨ感受性機能的修飾
実施例１で得た１ｇのＦｅ３Ｏ４（例えば、共沈法により得た１０ｎｍのＦｅ３Ｏ４）と５ｍｌのシランカップリング剤（メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、ＫＨ５７０）を、反応フラスコ内で５０ｍｌのキシレンと混合し、窒素保護下で反応させ、８０℃で３時間撹拌した。反応完了後に、混合物を遠心分離し、エタノールで３回洗浄して、Ｆｅ３Ｏ４の表面に吸着したシランカップリング剤を除去し、１２時間真空下で乾燥させた。前述のシランカップリング剤で活性化されたＦｅ３Ｏ４、４０ｍｇの過硫酸カリウム及び３０ｍｌの脱イオン水をフラスコ内に添加し、窒素保護下で反応させ、４０℃で１０分間撹拌した。次いで、４ｍｌのジメチルアミノエチルメタクリレート水溶液をフラスコ内にゆっくりと滴下し、撹拌及び窒素保護下で４０℃にて１時間反応させた。ナノ粒子を磁性分離し、脱イオン水で３回洗浄し、最後に真空下で乾燥させた。
【実施例７】
【００７８】
生体適合性評価
細胞播種：  対数増殖期の２９３ｔ細胞を蒸解し、遠心分離後にカウントし、９６ウェルプレートにおいて５．０×１０４／ｗｅｌｌの細胞密度で播種した。１００μｌの血清添加培地を各ウェルに添加した。外周の空ウェルに１００μｌの血清添加培地を補充した。７％ＣＯ２、３７℃の細胞培養装置内にプレートを一晩置いた。１ウェル当たり１００μｌの量で実施例３の親水性修飾磁性ナノ粒子を細胞ウェルに添加して、Ｎ８７細胞で培養し、実施例３で得た磁性ナノ粒子を、それぞれ０．１、０．２、０．４、０．８、１．０ｍｇ／ｍｌの濃度で使用した。３７℃で２４時間培養した後、細胞を培地で丁寧に２回洗浄し、次いで、Ｃｅｌｌ  Ｃｏｕｎｔｉｎｇ  Ｋｉｔ−８キットにより細胞生存率を測定した。ここで、検出条件は、以下の通り、１ウェル当たり１０μｌのＣＣＫ−８試薬を用い、３７℃で２時間培養し、ＢＩＯ−ＴＥＫ  ＥＬｘ８００自動マイクロプレートリーダーを用いて４５０ｎｍの吸光度値を読み取り、細胞生存率を計算するというものだった。図５に示された結果は、合成した親水性修飾磁性ナノ粒子が、良好な生体適合性を有し、ｉｎ  ｖｉｖｏでの毒性をほとんど有さないことを示唆しており、ｉｎ  ｖｉｖｏ実験の応用性に対する予備的証拠を与えている。
【実施例８】
【００７９】
ナノ粒子支援によるｉｎ  ｖｉｔｒｏ結石分離の評価
図６に示される通り、特定の量の結石を計量し、乳棒で粉末（粒径０．５〜２ｍｍ）に粉砕し、透明なガラス瓶に入れ、ＰＢＳ溶液を添加して結石液体を得た。均一に混合した後、１ｍｇ／ｍｌの濃度で実施例３の親水性修飾磁性ナノ粒子を分離液体として使用して添加し、次いで緩やかに振盪させた。５分間静置した後、磁石により分離を実施した。静置中、混合物の色が徐々に薄れていくことが観察され、５分後、黒色の磁性粒子が結石の表面に吸着していることが観察された。磁場の誘導下で、磁性粒子が表面に吸着した結石が、磁石に向かって移動した。
【実施例９】
【００８０】
動物におけるナノ粒子のｉｎ  ｖｉｖｏ安全評価
図７に示される通り、１匹の生後６週間のヌードラット及び３匹のマウスに、腹腔内注射及び尾静脈注射をそれぞれ行った。０．５ｍｇ／ｍｌの濃度及び２００μＬの量で実施例３の親水性修飾磁性ナノ粒子を、２日連続での注射に使用した。マウスの生活条件を定期的に（例えば、１週間、２週間等）観察した。結果は、２００μＬの磁性ナノ粒子の静脈内注射の後、１週間以内のヌードラット及びマウスに明らかな毒性は認められないことを示し、同じ濃度による粒子溶液の３回の腹腔内注射の後、３カ月以内のラット及びマウスは良好な生存状態を維持していることが認められた。このことは、調製された磁性ナノ粒子が良好な生体適合性を有することを示し、そのような予備評価は、調製された磁性ナノ粒子が基本的に急性毒性及び慢性毒性を有していないことを示している。
【実施例１０】
【００８１】
尿路結石除去における磁性ナノ粒子の使用
腎臓結石の疾患処置において、ホルミウムレーザー砕石術に尿管鏡を使用した。手術時に、ホルミウムレーザーによる腎臓結石の破砕プロセスの後、本発明による実施例３の親水性磁性ナノ粒子溶液２００ｍｌを、尿管鏡のワーキングチャネルを通じて腎臓に注射し、親水性磁性ナノ粒子溶液が結石破片と十分に混合されるようにした。約３分後、溶液中のナノ粒子が、結石破片の表面に完全に付着し、結石破片を磁化した。ＮｄＦｅＢ永久磁石を磁場源３として使用した、前述の尿路系内結石の除去のための磁性プローブロッドシステムを、尿管鏡のワーキングチャネルを通して腎臓内に挿入した。磁性プローブロッドシステムの遠位端における磁場の作用下で、磁化結石破片が、磁性プローブロッドの遠位端に接近して行き、磁性プローブロッドに引き付けられた。最後に、遠位端において結石破片で満ちた磁性プローブロッドシステムを、尿管鏡と一緒に、尿管鏡の軟性シースを通して体内から引き出した。結石破片を磁性プローブロッドの遠位端から除去した後、腎臓内の結石破片の全てが体内から除去されるまで、磁性プローブロッドを内視鏡内に再度挿入し、結石除去手術を行うこともできる。本実施例では、結石は約２０ｍｍの直径を有し、下腎杯内に位置していた。磁性プローブロッドシステムを本発明の親水性磁性ナノ粒子材料と組み合わせて使用することにより、結石破片の全て（１００％）を体内から除去した。バスケットにより結石を除去する従来の方法、及び結石を粉砕して患者が結石破片を排泄できるようにする方法と比較して、本発明の技術的解決法は、単純で効率的で完全な結石除去を達成し、それにより、結石除去手術の効率及び安全性を大幅に改善するものである。
【実施例１１】
【００８２】
表面修飾剤モノマー滴下方式の、磁性ナノ粒子の分散性に対する効果
実施例１で得た１ｇのＦｅ３Ｏ４（例えば、共沈法により得た１０ｎｍのＦｅ３Ｏ４）、５ｍｌのシランカップリング剤（メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、ＫＨ５７０）を、反応フラスコ内で５０ｍｌのキシレンと混合した。窒素保護下で、８０℃での撹拌下で３時間反応を行った。反応完了後に、混合物を遠心分離し、エタノールで３回洗浄して、Ｆｅ３Ｏ４の表面に吸着したシランカップリング剤を除去し、１２時間真空乾燥した。前述のシランカップリング剤で活性化されたＦｅ３Ｏ４、４０ｍｇの過硫酸カリウム及び３０ｍｌの脱イオン水をフラスコ内に添加し、窒素保護下で４０℃にて１０分間撹拌し、反応させた。
【００８３】
表面修飾剤モノマー（例えばアクリル酸）の滴下方式の、最終磁性ナノ粒子の粒子分散性に対する影響を比較するため、滴下群（アクリル酸表面修飾モノマーの手動及び漸進的滴下）と連続添加群（アクリル表面修飾剤モノマーの電子式連続滴下）を体系的に比較するために、実験を実施した。滴下群では、手動式漸進的滴下のための４ｍｌのアクリル酸を、注射器を使用して手で（３秒ごとに）漸進的にフラスコ内に滴下し、窒素保護下で４０℃にて１時間反応を行った。連続添加群では、電子式連続滴下のための４ｍｌのアクリル酸を、電子式ポンプにより、設定速度で、途切れなしにフラスコに滴加し、窒素保護下で４０℃にて１時間反応を行った。最後に、ナノ粒子を磁性分離し、脱イオン水で３回洗浄し、最後に真空下で乾燥させた。
【００８４】
Ｇｅｒｍａｎ  ＡＬＶ−ＣＧＳ３静的及び動的レーザー光散乱計測器を使用して、磁性ナノ粒子の単分散係数を測定し、具体的な実験結果を図１８に示した。図１８から、滴下群の磁性ナノ粒子の単分散係数（０．４７８±０．０７５）と比較して、連続添加群の磁性ナノ粒子の単分散係数（０．００４３  ±  ０．００１６）は、はるかに低く、即ち、連続添加群で得た磁性ナノ粒子が、より良好な分散性を有することが分かる。
【００８５】
更に、図１９〜２０から、連続添加群の磁性ナノ粒子の分散性は、滴下群の磁性ナノ粒子の分散性よりも良好であることが分かる。
【実施例１２】
【００８６】
ナノ粒子に対するナノ粒子シェルの質量百分率の、ナノ粒子の分散性に対する効果
実施例１で得た１ｇのＦｅ３Ｏ４（例えば、共沈法により得た１０ｎｍのＦｅ３Ｏ４）と５ｍｌのシランカップリング剤（メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、ＫＨ５７０）を、反応フラスコ内で５０ｍｌのキシレンと混合した。窒素保護下で、８０℃での撹拌下で３時間反応を行った。反応完了後に、混合物を遠心分離し、エタノールで３回洗浄して、Ｆｅ３Ｏ４の表面に吸着したシランカップリング剤を除去し、１２時間真空乾燥した。前述のシランカップリング剤で活性化されたＦｅ３Ｏ４、４０ｍｇの過硫酸カリウム及び３０ｍｌの脱イオン水をフラスコ内に添加し、窒素雰囲気保護下で４０℃にて１０分間撹拌し、反応させた。
【００８７】
表面修飾剤モノマー（例えばアクリル酸）によりナノ粒子表面上に形成されるシェルの質量百分率の、最終粒子の分散性に対する影響を比較するため、以下の６群：  第１群（シェルの粒子質量に対する質量百分率は０．５％）、第２群（シェルの粒子質量に対する質量百分率は１％）、第３群（シェルの粒子質量に対する質量百分率は２％）、第４群（シェルの粒子質量に対する質量百分率は１５％）、第５群（シェルの粒子質量に対する質量百分率は４０％）、及び第６群（シェルの粒子質量に対する質量百分率は４５％）のナノ粒子のナノ粒子分散性を、体系的に比較した。
実験では、質量百分率群のそれぞれのアクリル酸水溶液を、ゆっくりとフラスコ内に滴下し、窒素保護下で反応させ、４０℃で１時間撹拌した。ナノ粒子を磁性分離し、脱イオン水で３回洗浄し、最後に真空下で乾燥させた。
【００８８】
Ｇｅｒｍａｎ  ＡＬＶ−ＣＧＳ３静的及び動的レーザー光散乱計測器により、磁性ナノ粒子の単分散係数を測定した。具体的な実験結果は、以下の通りであり、第１群のナノ粒子の単分散係数は０．５±０．０４であり、第２群のナノ粒子の単分散係数は０．０２６±０．００２６であり、第３群のナノ粒子の単分散係数は０．０３６±０．００３であり、第４群のナノ粒子の単分散係数は０．０２２±０．００２であり、第５群のナノ粒子の単分散係数は０．０３１±０．００２８であり、第６群の磁性ナノ粒子の単分散係数は０．５８±０．０５だった。
【００８９】
上記の実験結果は、シェル質量百分率がナノ粒子に対してそれぞれ０．５％及び４５％だった群（第１群及び第６群）のナノ粒子の単分散係数と比較して、シェル質量百分率がナノ粒子に対して１％、２％、１５％及び４０％だった群（第２群、第３群、第４群及び第５群）のナノ粒子の単分散係数は、はるかに小さく（図２１参照）、即ち、第２群、第３群、第４群及び第５群のナノ粒子は、より良好な分散性を有していることを示している。
【００９０】
本明細書において本発明の多くの実施例を示し論じてきたが、それは本発明がそこに限定されることを意図するものではない。本発明の範囲は、当該技術分野において認められる範囲と同じものとなり、本明細書の記載に従い平等に評価されることが期待される。したがって、上記記載は、限定的なものと考えてはならず、特定の実施形態の単なる例示として考えなければならない。当業者は、本明細書に添付した特許請求の範囲及び趣旨に含まれる他の変種に想到することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１  柄
１１  スイッチ
１２ａ  電池室
１２ｂ  交流電力プラグ
１３ａ  電池カバー
２  フレキシブルロッド
３  磁場源
３ａ  電磁石
３ｂ  永久磁石
３１ａ  磁場源封入膜
３１ｂ  磁場源封入膜
３１ｃ  外部配置磁場源封入膜
３２ａ  磁場源
３２ｂ  永久磁石
３２ｃ  永久磁石
３３ａ  電磁コイル
４  透磁性材料区画
４ａ  透磁性材料区画
４ｂ  透磁性材料区画
４１ａ  透磁性材料区画封入膜
４１ｂ  透磁性材料封入膜
４２ａ  高透磁性材料区画
４２ｂ  高透磁性材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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