(57)【要約】  動物またはヒトにおけるがんの治療に使用するための細胞傷害活性を有する、ナノ構造の生体適合性生体触媒、ＩＩ、ＩＩＩまたはＩＶ酸化状態のＰｔ、ＣｕまたはＦｅ系化合物に対する直鎖のまたは分岐した有機配位子。【特許請求の範囲】
【請求項１】
動物またはヒトにおけるがんの治療に使用するための、細胞傷害活性を有する、ＭｎＯ２ｎ−（ｘ＋ｙ）／２（ＯＨ）ｖ（ＳＯ４）ｗ（ＰＯ４）ｘ（ＯＲ）ｙ（Ｃｌ）ｚ（式中、Ｍはケイ素、チタンまたは両方の混合物を表し、ＲはＩＩ、ＩＩＩまたはＩＶ酸化状態のＰｔ、ＣｕまたはＦｅ系化合物に対する直鎖のまたは分岐した有機配位子、好ましくはＣｎＨｎ＋１を表す）として定義されるナノ構造の生体適合性生体触媒。
【請求項２】
粒径が１０ｎｍ〜１μｍに及ぶ、請求項１に記載のがんの治療に使用するためのナノ構造の生体適合性生体触媒。
【請求項３】
前記有機配位子がＰｔに対して分岐している、請求項１に記載のがんの治療に使用するためのナノ構造の生体適合性生体触媒。
【請求項４】
白金金属が、金属ナノ粒子、または共有結合した白金錯体として結合している、請求項３に記載のがんの治療に使用するためのナノ構造の生体適合性生体触媒。金属ナノ粒子のサイズは、原子分散〜１００ｎｍに及ぶ。
【請求項５】
白金化合物前駆体がＨ２ＰｔＣｌ６シスＰｔまたはＰｔＡｃＡｃまたはＰｔ（ＮＨ３）４Ｃｌ２である、請求項３に記載のがんの治療に使用するためのナノ構造の生体適合性生体触媒。
【請求項６】
投与様式が、ａ）生理学的適合流体中のナノ粒子懸濁液；ｂ）押出成形物；およびｃ）埋め込み可能な自立式ナノデバイスである、請求項１に記載のがんの治療に使用するためのナノ構造の生体適合性生体触媒。
【請求項７】
前記投与様式が、生理学的適合流体中のナノ粒子懸濁液である、請求項６に記載のがんの治療に使用するためのナノ構造の生体適合性生体触媒。
【請求項８】
前記投与様式が押出成形物である、請求項６に記載のがんの治療に使用するためのナノ構造の生体適合性生体触媒。
【請求項９】
前記投与様式が埋め込み可能な自立式ナノデバイスである、請求項６に記載のがんの治療に使用するためのナノ構造の生体適合性生体触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、がんの治療におけるナノ構造の生体適合性生体触媒の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
がんは、世界中の主要な死因の１つである。治療使用は、外科手術、放射線療法、化学療法またはこれらの組み合わせである。化学療法は、化学物質（抗がん剤）を使用してがん細胞を殺傷し、がん治療の主要な方法の１つである。残念ながら、抗がん剤のほとんどが、がんに対する選択性が限られており、がんと正常組織の両方に対して本質的に毒性である。他のがん化学療法剤と同様に、シスプラチンなどの高い抗腫瘍活性を示す化合物は、典型的に極めて毒性である。シスプラチンの主な欠点は、その極端な腎毒性および神経毒性であり、これが重要な使用制限因子である。血流を介して急速に分配され、循環半減期はわずか数分で、血漿タンパク質に対する親和性が高い（Ｆｒｅｉｓｅら１９８２  Ａｒｃｈ．Ｉｎｔ．Ｐｈａｒｍａｃｏｄｙｎ  Ｔｈｅｒ．２５８（２）：１８０〜１９２）。抗がん剤の他の副作用には、白血球、赤血球および血小板の減少が含まれ、感染症、紫斑および出血のリスクが高まる。
【０００３】
最も重要な従来の治療は、薬剤耐性、よって治療の失敗を引き起こし得る（ＰａｓｔａｎおよびＧｏｔｔｅｓｍａｎ、１９９１、Ｇｏｔｔｅｓｍａｎ  ２００２）。耐性の主要な機構は、薬物が原形質膜に入ると薬物に結合し、薬物を細胞外に輸送する、細胞膜に位置するＰ糖タンパク質ポンプに関連している（Ｇｏｔｔｅｓｍａｎ  ２００２）。結果として、細胞質内の有効な薬物濃度が細胞殺傷閾値をはるかに下回り、治療有効性が制限される。
【０００４】
がんに対する薬物選択性が高く、同時に健康な組織への毒性を低減する新たな方法論の開発が、がん治療の主要な課題である。がんの血液毛細管のがんカットオフサイズ（約４００〜８００ｎｍ）は、がん組織へのコロイド粒子の血管外漏出を可能にし、他方で、がん組織がこれらの毛細管から健康な組織へのより少ないリンパ毛細管ドレナージを有するので、がん組織へのコロイド粒子の捕捉を引き起こし、これは「増加した透過性および保持効果（ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ  ａｎｄ  ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ  ｅｆｆｅｃｔ）」（Ｍａｅｄａら２００１、Ｌｕｋｙａｎｏｖら２００２）と呼ばれている。両親媒性共重合体の自己組織化によって製造されたナノ粒子が、シスプラチンのための担体として使用されてきた（Ｙｏｋｏｙａｍａら１９９６、Ｂｏｇｄａｎｏｖら１９９７）。
【０００５】
無機酸化物ナノ粒子の使用は、組織または細胞に薬物を送達するための適切な手段を提供する。そのサブミクロンサイズが、エンドサイトーシス／食作用を介した細胞による取り込みを支持し、その表面の親水性により細網内皮系による認識を回避することができ、その固有の安定性により血流中の破壊が防がれる。これに加えて、これらは高い表面積、制御された細孔径分布、および必要に応じてこれらを部位特異性に適合させるために調整された表面酸−塩基特性を有し得る。
【０００６】
慢性疾患の治療における先行技術の研究は、薬物を必要な場所に迅速かつ効率的に送達できる制御放出システムの開発に基づいている。主な要件は、これらのデバイスが薬物の活性部位への送達および浸透を保証することである。新しいナノ構造材料は、将来の用途で医薬品および生物学的製剤を投与する効率的な方法となる。ｎ−イソプロピルアクリルアミドおよびメタクリル酸（ＭＡＡ）に基づくハイドロゲルが、近年かなり注目されている。これは、培地の刺激に反応して膨潤する能力のためである。固体状態では、水素結合を通してモノマーが結びついているインターポリマー複合体の存在が観察されている。これらの結合は酸性条件下で発生し、疎水性相互作用を通して安定化される。これは、膨潤が起こる培地のｐＨへの顕著な依存をもたらす。この膨潤は、架橋度にも強く依存する。経口手段による薬物送達の使用は、特に活性化がｐＨの変動によって制御される場合に、かなり注目されている。高濃度のＮ−イソプロピルアクリルアミドを有する共重合体は、薬物モデルで使用される様々なカットオフ曲線を得ることを可能にするのに最も有効であると思われる。
【０００７】
制御された薬物放出を伴う大部分の場合、医薬品または他の生物学的製剤が、トランスポーターとして一般的に知られているリザーバーの内部に導入される。トランスポーターは通常、高分子材料からなる。正常な条件下では、薬物放出速度が、トランスポーターを構成する高分子材料の特性によって制御される。ただし、他の因子も速度を決定する場合がある。これらの因子を考慮すると、長期間にわたってゆっくりと一定の薬物送達速度を保証することが可能となり得る。これらの材料の使用は、現在使用されているシステムと比較した場合、薬物送達の大幅な進歩につながった。従来の薬物送達システムでは、薬物濃度が最大値に達して減衰するだけであり、最終的には別の用量の投与を必要とする濃度に達する。さらに、最大薬物濃度が安全レベルを超える場合、あるいは必要な用量を下回る場合、薬物が所望の効果を生み出さない周期的期間が発生する。これは一般に「名目上の曝露の変動」として知られている。制御された薬物放出が使用される場合、最大許容速度と、速度が有効である最小濃度との間にある薬物濃度を維持することが可能となり得る。
【０００８】
無機酸化物ナノ粒子を扱う場合、種々の固相を制御できる優れた方法として、テンプレートを使用したまたは使用しないゾル−ゲル技術を使用できる（Ｔ．Ｌｏｐｅｚら、Ｃａｔａｌｙｓｉｓ  Ｔｏｄａｙ  ３５、２９３．１９９７）。他の合成方法と比較して、大きな度合いの制御を達成することができる。この方法を使用することによって、特定の用途に適合するようリザーバーを調整できる。進歩としては、優れた均質性および純度；高い固体酸度；あらゆる組織との高い生体適合性；無機酸化物マトリックスのより良いナノ構造およびミクロ構造制御；より大きなＢＥＴ表面積；マトリックス上の白金の高い分散；トランスポーターに付着した薬物の熱安定性の改善；明確に定義された平均孔径分布；無機鎖構造を溶液中で生成できること；トランスポーターのヒドロキシル化のより細かな度合いの制御を達成できることが挙げられる。
【０００９】
トランスポーターの製造方法は、粒径、平均細孔径、相互作用力および官能化度という変数の最適化を目的として有する。また、トランスポーターの組織構造挙動および電子挙動を修正することが望ましい場合がある。
【００１０】
ゾル−ゲル技術は、無機含水酸化物の結晶相および粒径を制御できる重要な合成方法である。ゾルは、粒子がブラウン運動で懸濁したままでいるのに十分なほど小さい、液相中の固体粒子の流体コロイド分散体である。「ゲル」は、固相が液相を捕捉および固定化するネットワークを形成する、少なくとも２つの相からなる固体である。ゾル−ゲル法では、溶解したまたは「溶液」前駆体が、金属アルコキシド、アルコール、水、酸または塩基性促進剤、および場合により塩溶液を含むことができる。金属アルコキシドは、高純度溶液前駆体として一般的に使用される。これらは、一連の加水分解および縮合反応を通して水と反応すると、アモルファス金属酸化物またはオキソ水酸化物ゲルをもたらす。揮発性アルコール分子が除去されると、結晶性固体化合物が形成される。この固体は、合成プロセス中に適切な量の所望の分子を添加することによって修飾することができ、その量および安定性は安定性定数によって決定される。
【００１１】
コロイド前駆体として使用される材料は、金属、金属酸化物、金属オキソ水酸化物または他の不溶性化合物であり得る。コロイド前駆体の凝集または凝結の程度は、細孔径分布を制御することができるように調整できる。脱水、ゲル化、化学架橋および凍結を使用して、最終製品の形状および外観を形成することができる。ゾル−ゲル技術を使用するいくつかの利点には、アルコキシド前駆体の純度の制御、生成物の均質性の制御、所望の結晶相の進化の制御、および最も重要なことに、合成される材料の再現性が含まれる。
【００１２】
加水分解産物は完全には加水分解されておらず、純粋な酸化物にもなり得ない。これはＭｎＯ２ｎ−（ｘ＋ｙ）／２（ＯＨ）ｘＯＲ）ｙ（式中、Ｍはケイ素、チタンまたは両方の混合物を表し、Ｒは有機フラグメント、好ましくはＣｎＨｎ＋１を表し、直鎖または分岐鎖のいずれかであり、ｎはポリマー分子内で重合したチタン原子の数であり、ｘおよびｙはそれぞれ末端ＯＨ基およびＯＲ基の数である）の形態であり得る。いくつかのゾル−ゲル構造が分子間結合を通して最高の配位状態を達成することが周知である（Ｓａｎｋａｒ  Ｇ．、Ｖａｓｕｒｅｍａｎ  ＳおよびＲａｏ  Ｃ．Ｎ．Ｒ．、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ、９４、１８７９（１９８８）ｙ  ｏｔｒａｓ  ｍａｓ  ｍｏｄｅｒｎａｓ）。薬物と無機ナノ粒子トランスポーターとの間に強い化学的相互作用力が存在するため、トランスポーター内に大量の医薬品をカプセル化することが可能である。
【００１３】
ゾル法を使用した追加のチタニア特許：
米国特許第６１２４３６７号明細書。この特許は、フィッシャートロプシュ反応で使用されるリザーバーを、リザーバーに高度の機械的強度を付与することによって焼結から保護する。この特許はＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３をリザーバーに組み込み、１／９のルチル−アナターゼ比を特許請求している。これは、球状または円筒形の多孔質リザーバーである。これは、押出、噴霧乾燥または打錠によって作られる。
【００１４】
米国特許第６１１７８１４号明細書。この特許は、構造にバインダーとしてシリカおよびアルミナも組み込んだチタニアリザーバーを記載している。バインダーの目的は、リザーバーにより優れた機械的特性を付与することである。このリザーバーのサイズ範囲は２０〜１２０ミクロンである。リザーバーは、約５０％のバインダーで、ゾル−ゲル法によって製造される。
【００１５】
米国特許第６０８７４０５号明細書。この特許は、フィッシャートロプシュガス合成反応で使用されるリザーバーを記載している。リザーバーは、構造にＶＩＩ族金属を組み込む。構造内のルチル−アナターゼ比が、この特許の際立った特徴である。
【００１６】
目的
１．がんの治療で生体触媒として使用するためのナノ構造材料の開発。
【００１７】
２．触媒反応手段によって悪性細胞を殺傷することができるナノ構造生体触媒を入手および最適化すること。
【００１８】
３．以下のパラメータの制御を可能にする材料の最適化：細孔径分布、接触面積、構造、電子密度、粒径、結晶相、官能化度、拡散、細胞と反応するのに必要な生体触媒のサイズ、薬物および有効な送達のための放出時間。
【００１９】
４．がん治療に使用し、血流、肝臓、腸および腎臓への副作用を防ぐために有効なナノ粒子を得ること。
【発明の概要】
【００２０】
動物またはヒトにおけるがんの治療に使用するための細胞傷害活性を有する、ナノ構造の生体適合性生体触媒、ＩＩ、ＩＩＩまたはＩＶ酸化状態のＰｔ、ＣｕまたはＦｅ系化合物に対する直鎖のまたは分岐した有機配位子。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１（ａ）】Ｐｔ／ＳｉＯ２−Ｐｔ（ＮＨ３）４Ｃｌ２のＸ線回折パターンを示す図である。
【図１（ｂ）】Ｐｔ／ＳｉＯ２−Ｐｔ（ＮＨ３）４Ｃｌ２のＦＴＩＲスペクトルを示す図である。
【図２】Ｐｔ／ＳｉＯ２−Ｐｔ（ＮＨ３）４Ｃｌ２生体触媒を含むナノ構造粒子の透過型電子顕微鏡を示す図である。
【図３（ａ）】Ｐｔ／ＳｉＯ２−Ｐｔ（ＮＨ３）４Ｃｌ２ナノ粒子で処理した腫瘍のヘマトキシリンおよびエオシン染色切片の顕微鏡写真である。
【図３（ｂ）】より高倍率のヘマトキシリンおよびエオシン染色切片の顕微鏡写真である。
【図３（ｃ）】ＴＵＮＮＥＬ分析のヘマトキシリンおよびエオシン染色切片の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、細胞傷害活性を有する、ＭｎＯ２ｎ−（ｘ＋ｙ）／２（ＯＨ）ｖ（ＳＯ４）ｗ（ＰＯ４）ｘ（ＯＲ）ｙ（Ｃｌ）ｚ（式中、Ｍはケイ素、チタンまたは両方の混合物を表し、ＲはＩＩ、ＩＩＩまたはＩＶ酸化状態のＰｔ、ＣｕまたはＦｅ系化合物に対する直鎖のまたは分岐した有機配位子、好ましくはＣｎＨｎ＋１を表す）として定義されるナノ構造の無機のナノ構造の生体適合性生体触媒の合成に関する。これらのナノ構造生体触媒は腫瘍に直接投与される。マトリックス酸性度、構造、電子密度、細孔径分布、マトリックス粒径、白金、銅または鉄の粒径、担体（シリカまたはチタニア）上の白金、銅または鉄の分散、結晶サイズおよび白金、銅または鉄の酸化状態が制御される。これらの抗がん生体触媒製剤は、腫瘍に直接送達される。
【００２３】
本発明は、白金化合物が結合したゾル−ゲル法によって得られた新規なナノ材料（シリカ、チタニアおよびシリカ−チタニア）を含む。担体の粒径は１０ｎｍ〜１μｍに及ぶ。
【００２４】
白金金属は、金属ナノ粒子、または共有結合した白金錯体として結合している。金属ナノ粒子のサイズは、原子分散〜１００ｎｍに及ぶ。
【００２５】
このナノ材料は、（１００：０〜０：１００）の間のＴｉ：Ｓｉ組成範囲を有する部分的に加水分解された酸化物からなる。これらの材料は、セラミックおよびガラス材料を合成するために使用されてきたゾル−ゲル法を使用して調製した。
【００２６】
チタニア、シリカおよびチタニア−シリカのキセロゲル（１００：０、０：１００）材料は、周囲組織と生体適合性であることが分かっている。
【００２７】
白金含有薬物の合成は、ゲル化工程中に白金化合物を添加することによって、またはゾル−ゲルで得られた酸化物に白金化合物をグラフトすることによって実行される。白金の総量は、１０重量％にもなり得る。
【００２８】
メソポーラスゾル−ゲル酸化物は、反応性雰囲気（すなわち、空気、二酸化炭素等）または不活性雰囲気（すなわち、窒素、アルゴン等）下、２〜１２に及ぶｐＨで、２〜６４に及ぶ水：アルコキシド比を使用して合成することができる。水、Ｃ１〜Ｃ５一級、二級もしくは三級アルコール、アセチルアセトン、アセトン、またはアルコール−水もしくはアセトン−アセチルアセトンの混合物を合成のための溶媒として使用した。
【００２９】
合成中のｐＨは、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４  カルボン酸（すなわち、ＥＤＴＡ、酢酸、−アミノ酪酸、グルタミン酸等）または塩基（すなわち、水酸化アンモニウム、フェニトイン、プリン塩基、ピリミジン塩基等）を使用して固定した。
【００３０】
ゲル化工程は、有機テンプレートまたは修飾剤（すなわち、Ｐ１２３、アセチルアセトン、ＣＴＡＢ等）の存在下または非存在下で、室温〜８０℃で実行した。
【００３１】
白金化合物前駆体は、Ｈ２ＰｔＣｌ６  シスＰｔまたはＰｔＡｃＡｃまたはＰｔ（ＮＨ３）４Ｃｌ２である。
【００３２】
細孔体積および細孔径は、白金化合物の負荷によって強くは影響を受けない。
【００３３】
投与形態は、ａ）生理学的適合流体中のナノ粒子懸濁液；ｂ）押出成形物、この場合、生体適合性バインダーが使用される可能性がある（すなわち、ポリ［ビス（ｐ−カルボキシペノキシ（ｐ−ｃａｒｂｏｘｙｐｅｎｏｘｙ））］プロパン−セバシン酸、ＰＬＧＡ、メチルセルロース、ＰＶＰ等）；およびｃ）埋め込み可能な自立式ナノデバイスであり得る。
【００３４】
本開示は、本明細書で言及される量の酸化ケイ素、量の酸化チタン、ならびに量の銅、銀、金、鉄、ルテニウム、パラジウム、亜鉛、マンガン、イリジウムおよび／または白金金属のうちの１つまたは複数を含む製剤の開示を含む。
【００３５】
ゾル−ゲル方法論を使用して、薄いナノメートルサイズで、広い表面積の材料の物理化学的特性を制御する。開示される製剤に含まれるナノ粒子は、分散マトリックスに、最小濃度の銅、銀、金、鉄、ルテニウム、パラジウム、亜鉛、マンガン、イリジウムおよび／または白金金属、またはこれらの混合物；ならびに粒子と接触した少なくとも１つの官能化剤を組み込んだ、シリカとチタニアの混合酸化物からなる固体酸であることを特徴とする。担体は、液体、油、ゲルまたは固体形態であり得る。
【００３６】
ゾル−ゲル技術は、無機含水酸化物の結晶相および粒径を制御できる重要な合成方法である。ゾルは、粒子がブラウン運動で懸濁したままでいるのに十分なほど小さい、液相中の固体粒子の流体コロイド分散体である。「ゲル」は、固相が液相を捕捉および固定化するネットワークを形成する、少なくとも２つの相からなる固体である。ゾル−ゲル法では、溶解したまたは「溶液」前駆体が、金属アルコキシド、アルコール、水、酸または塩基性促進剤、および場合により塩溶液を含むことができる。金属アルコキシドは、高純度溶液前駆体として一般的に使用される。これらは、一連の加水分解および縮合反応を通して水と反応すると、アモルファス金属酸化物またはオキソ水酸化物ゲルをもたらす。揮発性アルコール分子が除去されると、結晶性固体化合物が形成される。この固体は、合成プロセス中に適切な量の所望の分子を添加することによって修飾することができ、量および安定性は安定性定数によって決定される。
【００３７】
コロイド前駆体として使用される材料は、金属、金属酸化物、金属オキソ水酸化物または他の不溶性化合物であり得る。コロイド前駆体の凝集または凝結の程度は、細孔径分布を制御することができるように調整できる。脱水、ゲル化、化学架橋および凍結を使用して、最終製品の形状および外観を形成することができる。ゾル−ゲル技術を使用するいくつかの利点には、アルコキシド前駆体の純度の制御、生成物の均質性の制御、所望の結晶相の進化の制御、および最も重要なことに、合成される材料の再現性が含まれる。
【００３８】
加水分解産物は完全には加水分解されておらず、純粋な酸化物にもなり得ない。これはＭｎＯ２ｎ−（ｘ＋ｙ）／２（ＯＨ）ｘＯＲ）ｙ（式中、Ｍはケイ素、チタンまたは両方の混合物を表し、Ｒは有機フラグメント、好ましくはＣｎＨｎ＋１を表し、直鎖または分岐鎖のいずれかであり、ｎはポリマー分子内で重合したチタン原子の数であり、ｘおよびｙはそれぞれ末端ＯＨ基およびＯＲ基の数である）の形態であり得る。いくつかのゾル−ゲル構造が分子間結合を通して最高の配位状態を達成することが周知である。薬物と無機ナノ粒子トランスポーターとの間に強い化学的相互作用力が存在するため、トランスポーター内に大量の医薬品をカプセル化することが可能である。
【００３９】
金属アルコキシドを使用したゾル−ゲル法：
官能基レベルでは、一般に、ゾル−ゲル法を説明するために、加水分解、アルコール縮合および水縮合という３つの反応が使用される。ただし、特定のゾル−ゲル無機ネットワークの特徴および特性は、反応のｐＨ、温度および時間、試薬濃度、触媒の性質および濃度、Ｈ２Ｏ／Ｍモル比（Ｒ）、老化温度および時間、ならびに乾燥などの、加水分解反応および縮合反応の速度に影響を及ぼすいくつかの因子に関連している。上記の因子のうち、ｐＨ、触媒の性質および濃度、Ｈ２Ｏ／Ｍモル比（Ｒ）、ならびに温度が最も重要であると特定されている。したがって、これらの因子を制御することによって、ゾル−ゲル誘導無機ネットワークの構造および特性を広範囲にわたって変化させることが可能である。例えば、Ｓａｋｋａらは、Ｒ値１〜２および触媒として０．０１Ｍ  ＨＣｌを利用するＴＥＯＳの加水分解によって、粘性の紡糸可能な溶液が得られることを観察した。さらに、これらの溶液が、固有粘度への強い濃度依存性、および減少した粘度の数平均分子量へのべき法則依存性を示すことが示された（３１〜３４）：
［ｎ］＝ｋ（Ｍｎ）ａ  （１）
【００４０】
０．５〜１．０の範囲の値は、直鎖または軽度に分岐した分子または鎖を示す。
【００４１】
式１の「ａ」の値は０．１〜０．５に及び、球状またはディスク形状の粒子を示している。これらの結果は、ＳｉＯ２粉末を調製するためにＳｔｒｏｂｅｒ法によって使用されている条件下で出現する構造と一致している。さらに、塩基性条件下およびＲ値が７〜２５に及ぶ加水分解では、単分散の球状粒子を製造することができることが示された。
【化１】
2020528083.tif 000002
【００４２】
一般的に言えば、加水分解反応（式２）は、水の添加を通して、アルコキシド基（ＯＲ）をヒドロキシル基（ＯＨ）で置き換える。その後、縮合反応が行われ、シリカの場合、シラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）がシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）、および副生成物の水またはアルコールを生成する。ほとんどの条件下で、加水分解が完了する前に縮合が始まる。ただし、ｐＨ、Ｈ２Ｏ／Ｓｉモル比（Ｒ）、および触媒などの条件により、縮合が始まる前に加水分解を強制的に完了させることができる。さらに、水とアルコキシドは非混和性であるので、相互溶媒が利用される。この均質化剤であるアルコールの存在で、アルコキシドと水の混和性により加水分解が促進される。シロキサン結合の数が増加すると、個々の分子が架橋され、ゾル内で一緒に凝集する。ゾル粒子が凝集する、またはネットワークに編み合わせられると、ゲルが形成される。乾燥すると、捕捉された揮発性物質（水、アルコール等）が追い出され、さらなる凝縮が起こり得るので、ネットワークが収縮する。ただし、溶媒の添加および一定の反応条件により、エステル化および解重合反応が促進され得ることを強調すべきである。加水分解／縮合反応は、金属中心原子の配位に依存する２つの異なる機構に従う。配位数が満たされると、求核置換（Ｓｎ）によって加水分解反応が起こる：
【化２】
2020528083.tif 000003
求核置換（Ｓｎ）を介した加水分解反応。
【００４３】
配位数がより大きいと、加水分解反応が求核付加によって起こる：
【化３】
2020528083.tif 000004
求核付加（Ａｎ）を介した加水分解反応。
【００４４】
これらの機構は、酸素の配位を２から３に増やす必要があり、追加の結合生成には酸素の１つの電子対が関与し、新しい結合が他の結合と同等になり得る。縮合ステップ中に、極端な濃度のヒドロキシル基が形成される。このＯＨは、金属原子間で結合することができる、または表面の単純な−ＯＨ配位子のみであり得る。
【化４】
2020528083.tif 000005
【００４５】
酸触媒機構
酸性条件下では、アルコキシド基が急速な最初のステップでプロトン化される可能性がある。電子密度がケイ素原子から引き抜かれ、より求電子性になるので、水からの攻撃を受けやすくなる。これにより、かなりのＳＮ２型の特徴を備えた五配位遷移状態が形成される。１３  例としてシリカを使用すると、遷移状態は、アルコールの置換およびケイ素四面体の反転によって減衰する：
【化５】
2020528083.tif 000006
【００４６】
塩基触媒機構：
ケイ素アルコキシドの塩基触媒加水分解は、同等の触媒濃度での酸触媒加水分解よりもはるかにゆっくり進行する。塩基性アルコキシド酸素は、求核試薬−ＯＨを忌避する傾向がある。ただし、最初の加水分解が発生すると、後続の反応が段階的に進行し、後続の各アルコキシド基が前のものよりもモノマーから容易に除去される。したがって、より高度に加水分解されたシリコーンはより攻撃されやすくなる。さらに、形成ポリマーの加水分解が、モノマーの加水分解よりも立体的に妨げられる。アルカリ性環境での加水分解は遅いが、それでも完全で不可逆的な傾向がある。したがって、塩基性条件下では、水が急速な最初のステップで解離してヒドロキシルアニオンを生成する可能性がある。次いで、ヒドロキシルアニオンがケイ素原子を攻撃する。繰り返すが、ケイ素四面体の反転で−ＯＨが−ＯＲに置き換わるＳＮ２型機構が提案されている。
【化６】
2020528083.tif 000007
【００４７】
使用された合成方法の詳細な説明：
生体触媒の白金、銅または鉄化合物ゾル−ゲル合成：三つ口フラスコで、脱イオン水、白金、銅または鉄化合物、塩基または酸および溶媒からなる混合物を還流する。還流を開始する前に、溶液のｐＨを調整する。いずれの場合でも、酸または塩基を、望ましいｐＨが得られるまで「一滴ずつ」添加する。工程全体を通して電位差計を使用して、ｐＨを継続的に監視する。漏斗を使用して、金属アルコキシドまたは金属アルコキシドの混合物を、還流している溶液に添加する。核形成および官能化を強化するために、滴加を４〜１０時間にわたって実施する。アルコキシドの添加後、コロイド懸濁液を２４〜２４０時間にわたって還流する。この工程の後、過剰な水およびアルコールを除去するために、試料をｒｏｔｏ−ｖａｐｏｒ（１０−３ｍｍＨｇ）で真空条件下で乾燥させる。最後に、試料を３０°Ｃで２４〜７２時間乾燥させる。３０℃の最終乾燥温度に到達するために、従来の炉を使用して０．２５℃／分〜５Ｃ／分の速度で温度を上げる。
【００４８】
メソ構造酸化物の場合、合成手順は、十分なミセル濃度を得るための既知の合成手順に従う。
【００４９】
あるいは、無機酸化物を、同じ手順に従って、ただし、白金、銅、または鉄化合物の非存在下で合成する。ナノ材料が得られたら、以下によって、所望の量の白金、銅または鉄を添加する：
ａ）白金、銅または鉄化合物を含有する溶液を、溶液体積が無機酸化物の細孔体積と一致するように無機アルコキシドに添加する。
ｂ）白金、銅または鉄化合物を含有する溶液を、表面の等電点より上または下のｐＨで無機アルコキシドに添加する。いずれの場合も、白金、銅または鉄化合物を保護または分解するようにｐＨを調整する。例えば、［Ｐｔ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２をチタニア表面にグラフトするには、低ｐＨで塩化物に富む溶液を使用する。
【００５０】
図１ａのＸ線回折パターン（波長１．５４１８  Ａ（４５ｋＶおよび４０ｍＡ）のＣｕ−Ｋａ放射を装備したＢｒｕｃｋｅｒ  Ｄ−５０００機器を使用して取得）では、アモルファスシリカの定義されていない広範なバンド特性を示している。１２°および２４°（２θ）を中心とするＰｔ（ＮＨ３）４Ｃｌからの反射であるいくつかの小さなバンドも観察される。これらの結果は、シリカ上のＯＨ基がＰｔに配位され、正方形平面構造をもたらすことを示唆している。
【００５１】
図１ｂに示される赤外透過率スペクトル（粉末試料の赤外スペクトルを、室温でＴｅｒｍｏ−Ｎｉｃｏｌｅｔ  Ｎｅｘｕｓ  ＦＴ−ＩＲ分光光度計を使用して実施した）では、３６６７ｃｍ−１を中心とするバンドが観察される。このバンドは、Ｐｔ錯体と相互作用しているＯＨ伸縮振動に割り当てられる。一般に、このバンドは、純粋なシリカでは３７００ｃｍ−１で観察されるので、これは、ルイス酸部位とブレンステッド酸部位の両方を生じる末端ヒドロキシル基の存在による。３４５１ｃｍ−１を中心とするバンドは、ＯＨ伸縮振動によるもので、シリカの骨格に組み込まれている。対応するＯＨ変角振動は、１６３３ｃｍ−１を中心としている。アミン基の伸縮振動に関連する赤外バンドは、３２３０ｃｍ−１で観測される。これらの所見は、錯体がただ１つの塩素原子を失い、錯体のいくらかの分解が発生して、いくらかのＰｔＯおよび担持金属Ｐｔが生じる可能性が高いという事実と一致している。スペクトルの低エネルギー領域では、１２２８ｃｍ−１に肩を持つ１０９５ｃｍ−１を中心とする広いバンドが観察される。これらの振動は、伸縮（−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−）振動によるものである。合成に使用された白金前駆体は、赤外スペクトルで観察されるいくつかの新しい特徴をもたらした。特に、１５４８ｃｍ−１を中心とするＨ−Ｎ−Ｈ変形バンドおよび３２３０ｃｍ−１の非対称伸縮バンドが明らかである。
【００５２】
図２に示される顕微鏡写真（Ｚｅｉｓｓ、１００ｋｖで操作するモデルＭＭ  ９１０透過型電子顕微鏡）では、直径約３０ｎｍの球状粒子の小さな凝集体の均質な形態を観察することができる。図の左側では、粒子寸法が明確である。ただし、右側では、それらの分布をより良く知ることができる。Ｐｔは表面上に極めて高度に分散しており、テトラエトキシシランと共ゲル化（ｃｏｇｅｌｌｅｄ）されているため、顕微鏡写真では見られない。高解像度ＴＥＭを使用したさらなる研究では、担体上のＰｔ原子の特定に焦点を当てる。
【００５３】
ヘマトキシリン−エオシンを使用した組織学的試験を、Ｐｔ／ＳｉＯ２−Ｈ２ＰｔＣｌ６ナノ粒子の懸濁液の注入の軌跡を囲む組織で実施した。図３。この試験トンネル（ｔｕｎｅｌ）に関する顕微鏡写真を図３に示す。図３ａでは、界面が２つのゾーン間の境界線を明確に示しており、一方は腫瘍細胞がはっきりと目に見え、他方は細胞損傷を視覚的に示している。図３ｂでは、より高倍率を使用して損傷領域を調査している。図３ｃでは、腫瘍組織の成長がないことが明らかである。白い点はＤＮＡ断片である。
【００５４】
例
例１
ＴｉＯ２上に１ｗ／ｗ％の白金金属を得るために、３４３Ｋで絶えず攪拌しながら、エタノール１９０ｍＬおよび脱イオン水２９ｍＬを含有する混合物に、Ｐｔ（ＮＨ３）４Ｃｌ２  ｘＨ２Ｏ  ３２０ｍｇを組み込んだ。この混合物を、チタンアルコキシドの添加前に３４３Ｋで１０分間還流した。次いで、ＴｉＯ２前駆体であるチタンｎ−ブトキシド６９ｍＬを４時間にわたって滴加した。得られたゾルを、ゲル化が起こるまで一定の攪拌下に維持した。水：アルコキシド：アルコールの総モル比は８：１：１６であった。室温で７２時間の変更および老化期間後、得られた固体を３４３Ｋでオーブン乾燥することによって、キセロゲル試料を得た。
【００５５】
表１は、処置の関数としての腫瘍の最終体積を示している。このデータから、白金配位化合物とＴｉＯ２担体の両方が腫瘍体積の大幅な減少をもたらすことが明らかである。この効果は、ＴｉＯ２およびＴｉＯ２−Ｐｔナノデバイスで処置された群の場合に大幅に強化される。この後者の場合、腫瘍体積は、対照群で達成された体積のわずか４４％である。
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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