(57)【要約】  本発明は、極性表面を有する無機ナノ粒子の製造方法であって、ａ）ナノ粒子表面に配位した有機配位子を有する無機ナノ粒子を提供し、ｂ）交換イオンと対イオンとを含む交換塩を提供し、ｃ）配位した有機配位子を有する無機ナノ粒子を、対イオンと錯化するキレート化剤の存在下で交換塩により処理し、それによって交換イオンの有効反応性を高め、ナノ粒子表面上の有機配位子を交換イオンにより交換して、極性表面を有する無機ナノ粒子をもたらす、極性表面を有する無機ナノ粒子の製造方法と、キットとに関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
極性表面を有する無機ナノ粒子の製造方法であって、
ａ）無機ナノ粒子であって、前記ナノ粒子の表面に配位した有機配位子を有する無機ナノ粒子を提供し、
ｂ）交換イオンと対イオンとを含む交換塩を提供し、
ｃ）前記配位した有機配位子を有する前記無機ナノ粒子を、前記対イオンと錯化するキレート化剤の存在下で前記交換塩により処理し、それによって前記交換イオンの有効反応性を高め、前記ナノ粒子表面上の前記有機配位子を前記交換イオンにより交換して、極性表面を有する無機ナノ粒子をもたらす、
極性表面を有する無機ナノ粒子の製造方法。
【請求項２】
前記有機配位子が、界面活性剤、好ましくはイオン性界面活性剤、特に好ましくはカルボキシレート、例えば脂肪酸など、好ましくはオレイン酸である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記交換イオンが、ハロゲン、好ましくはＦ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−又はＩ−である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記対イオンが、無機イオン、好ましくは一価の金属イオン、特に好ましくはＮａ＋、Ｋ＋又はＬｉ＋である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記キレート化剤が、複素環式分子、好ましくはクラウンエーテル又はクリプタンドである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
工程ｃ）において、前記配位した有機配位子の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％又は少なくとも９０％が前記無機ナノ粒子の表面から除去される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
工程ｃ）は、流体相において、好ましくは疎水性又は非極性液体媒体中で行われ、極性表面を有する無機ナノ粒子が前記流体相から連続的に除去される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
工程ｃ）は、二相流体中、好ましくは疎水性又は非極性相と水性又は極性相とを含む二相流体中で、前記交換イオンを前記ナノ粒子により処理する又は前記ナノ粒子と反応させることを含み、特に好ましくは、工程ｃ）の後又は間に前記極性相から極性表面を有するナノ粒子が収集される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記無機ナノ粒子が、ナノ結晶性金属化合物、好ましくは酸化物又はカルコゲン化物を含む、よりいっそう好ましくは鉄を含む、最も好ましくは酸化鉄を含むナノ結晶性金属化合物である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記無機ナノ粒子が１ｎｍ〜４００ｎｍのサイズを有するか、又は、前記無機ナノ粒子が、１ｎｍ〜４００ｎｍの平均サイズを有する複数の無機ナノ粒子で提供される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記キレート化剤が、前記交換イオンよりも前記対イオンに対してより高い親和性を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
さらに、溶媒、好ましくは水によって、あるいは、他のイオン性分子もしくはイオン、好ましくは、前記交換イオンよりも大きな分子もしくはイオンサイズの分子もしくはイオン、及び／又は、前記交換イオンよりも前記無機ナノ粒子表面に対する親和性が高い分子もしくはイオンによって、前記無機ナノ粒子表面上の前記交換イオンを除去する工程ｄ）を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
工程ｃ）で得られた前記粒子の前記極性表面にさらなる有機配位子を添加する工程を含み、好ましくは、前記添加工程は、工程ｃ）が行われるのと同じ体積で行われる、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
配位した有機配位子を有する前記無機ナノ粒子が、前記有機配位子の存在下で、無機ナノ粒子形成陽イオン、好ましくは、遷移金属の陽イオンの熱分解によって生成される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子から有機配位子を除去するのに適したキットであって、前記キットは、ｉ）ハロゲン化物塩、好ましくはフッ化物塩、ｉｉ）キレート化剤、好ましくはクラウンエーテル、ｉｉｉ）疎水性又は非極性溶媒、好ましくはヘキサンのようなアルカン、及びｉｖ）前記キレート化剤を溶解するのに適した極性有機溶媒、好ましくはイソプロパノールのようなＣ１−Ｃ５アルコールを含み、前記キレート化剤は、前記ハロゲン化物塩の陽イオンと錯体を形成するのに適するものであり、好ましくは、前記クラウンエーテルが１５−クラウン−５であり、前記陽イオンがナトリウムであるか、又は、前記クラウンエーテルが１８−クラウン−６であり、前記陽イオンがカリウム又はナトリウムであり、好ましくは、前記疎水性又は非極性溶媒は、非溶媒であるか、又は前記極性溶媒より貧なキレート化剤の溶媒であり、好ましくは、前記極性溶媒中の前記キレート化剤の溶解度は、標準的な周囲条件（２５℃、１バール（１０５Ｐａ））で、前記疎水性又は非極性溶媒中での溶解度よりも少なくとも２倍、好ましくは少なくとも１０倍大きい、キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、ナノ粒子表面処理の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノ粒子及びナノ結晶（ＮＣ）は、診断、マルチモーダルイメージング、触媒、エレクトロニクス及びオプトエレクトロニクス並びに薬剤送達を含む様々な分野において多くの用途を有する。そのような機会は、様々なナノ結晶を均一な形状及びサイズで大量に合成する方法の開発をもたらした。合成中に低い多分散度でＮＣのサイズ及び形状を調整するために、ＮＣ表面に対して高い親和性を有する安定化剤（大部分はオレイン酸）が使用される（Parkら, Nature materials 2004, 3, 891; Kwonら, Small 2011, 7, 2685.）。これらのキャッピング分子（capping molecules）は、例えば半導体ＮＣ間の十分な電荷移動のために近接（薄いシェル）を必要とするか又は生物医学的用途のための水溶性ポリマーの緻密なシェルを必要とする大抵の用途にとって最適な配位子ではない。
【０００３】
いくつかの配位子交換ルートでは、ＮＣの表面に対して高い親和性を有する配位子（量子ドットの場合はカルコゲン化物、酸化鉄ナノ粒子の場合は４，５−ジヒドロキシ−１，３−ベンゼンジスルホネート二ナトリウム）がオレイン酸を交換するために使用されてきた。これらのプロセスは不可逆的であり、ＮＣのさらなる表面修飾の選択肢はない。類似の高親和性結合基を用いた直接官能性配位子交換によるこの問題への取り組みは極めて困難であり、完全な交換のために大がかりな多段階プロトコルを必要とする（Bixnerら, Langmuir 2015, 31, 9198）。
【０００４】
WO 2016/020524及びEP 2982652 A1には、有機化合物の緻密なシェルを有するナノ粒子が記載されている。製造工程において、結晶成長及び球形度を制御するために、オレイン酸などの界面活性剤を用いて無機粒子は生成させてもよい。界面活性剤は、リンカー（linker）又は分散剤によって置き換えられる。
【０００５】
US2016/167965は半金属ナノ結晶形成に関する。湿式化学結晶形成中に有機配位子が使用される。配位子はナノ結晶上に残り、結晶を有機溶媒中に分散させる。
【０００６】
WO 2015/172019、Chuangら（Nature Materials (2014), 13, 796）及びNingら（Nature Materials (2014), 13, 822）は、表面エネルギーレベルを変えることによって光起電力デバイス用に最適化された半導体ナノ結晶（ＰｂＳ量子ドット）に関する。
【０００７】
US 2015/004310には、クロマトグラフィーカラム及び選択された溶離剤を用いてナノ結晶上の有機配位子を変えることが記載されている。
【０００８】
US 2015/064103には、配位子を有するフェライトナノ粒子を形成する方法が記載されている。
【０００９】
US 2007/092423は、Ｃｅ−界面活性剤複合体を熟成及び加熱することによるＣｅＯ２ナノ粒子の形成方法に関する。
【００１０】
Bolesら（Nature Materials (2016), 15, 141）は、表面配位子を用いたナノ粒子の表面特性の調整に関する総説である。
【００１１】
Balazs et al.（ACS Nano (2015), 9, 11951）は、量子ドットに対するヨウ素媒介配位子交換に関する。
【００１２】
Zhang（Journal of Physical Chemistry Letters (2016), 7, 642）は、ＰｂＳナノ結晶を硫化アンモニウムで処理して既存の配位子（オレイン酸）を除去し、ナノ結晶をヨウ素でコーティングすることを開示している。
【００１３】
Sayevich（Chemistry of Materials (2015), 27, 4328）は、オレイン酸を交換する配位子交換反応においてＰｂＳｅ量子ドットをヨウ化アンモニウムで処理することを開示している。
【００１４】
US 2013/266800は、脂肪酸を含む溶液からナノ結晶を沈殿させる工程を含む、アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ結晶を生成させる方法に関する。有機配位子が存在してもよく、有機配位子は無機塩を用いて除去することができる。
【００１５】
US 2014/305874は、液体から様々な分子又はイオンを結合する磁性ナノ粒子に関する。ナノ粒子は、脱塩（desalination）のための捕捉剤としてのクラウンエーテルとの架橋によって官能化されていてもよい。
【００１６】
US 2016/129138には、キレート化塩化物イオンを有するオクタポッド酸化鉄が開示されている。
【００１７】
本発明の目的は、ナノ粒子表面から配位子を、好ましくは可逆的に除去するための簡単で効率的な方法を提供することである。
【発明の概要】
【００１８】
本発明は、ナノ粒子の表面から有機配位子を効率的かつ完全に除去する方法を提供する。かかる有機配位子は、ナノ粒子の合成に使用される一般的なキャッピング剤であり、もし、ナノ粒子の表面が、元の配位子によりもたらされるものとは異なる化学的特性を必要とする場合には除去する必要がある。配位子を除去すると、ナノ粒子表面が露出し、表面が極性になり、特に、親水性にもなる。
【００１９】
主な態様において、本発明は、極性表面を有する無機ナノ粒子の製造方法であって、
ａ）無機ナノ粒子であって、前記ナノ粒子表面に配位した有機配位子を有する無機ナノ粒子を提供し、
ｂ）交換イオン（replacement ion）と対イオンとを含む交換塩（replacement salt）を提供し、
ｃ）配位した有機配位子を有する無機ナノ粒子を、対イオンと錯化するキレート化剤の存在下で交換塩により処理し、それによって交換イオンの反応性を高め、
ナノ粒子表面上の有機配位子を交換イオンにより交換して、極性表面を有する無機ナノ粒子をもたらす、
極性表面を有する無機ナノ粒子の製造方法を提供する。
【００２０】
それに関連して、本発明は、無機ナノ粒子から有機配位子を除去するのに適した特定のキットも提供する。このキットは、ｉ）ハロゲン化物塩、好ましくはフッ化物塩、ｉｉ）キレート化剤、好ましくはクラウンエーテル、ここで、前記キレート化剤は、前記ハロゲン化物塩の陽イオンと錯体を形成するのに適するものであり、特に好ましくは、クラウンエーテルは１５−クラウン−５であり、かつ、前記陽イオンはナトリウムであるか、あるいは、前記クラウンエーテルは１８−クラウン−６であり、かつ、前記陽イオンはカリウム又はナトリウムである、ｉｉｉ）疎水性溶媒、好ましくはヘキサンのようなアルカン、及びｉｖ）キレート化剤を溶解させるのに適した極性有機溶媒、好ましくはイソプロパノールのようなＣ１−Ｃ５アルコールを含み、好ましくは、疎水性溶媒は、非溶媒であるか、又は上記極性溶媒よりも貧なキレート化剤の溶媒であり、好ましくは、極性溶媒中のキレート化剤の溶解度は、標準的な周囲条件（２５℃、１０５Ｐａ（１バール））で、疎水性溶媒中における溶解度よりも少なくとも２倍、好ましくは少なくとも１０倍大きい。本発明の方法における上記キット又はその構成要素ｉ）、ｉｉ）、ｉｉｉ）又はｉｖ）の使用も提供される。
【００２１】
発明の詳細な説明
ナノ粒子の多くの用途がそれら同士の間の相互作用及び配位子シェルを介して周囲の媒体との相互作用を制御することに依存しているため、通常はナノ結晶（ＮＣ）の形態にある無機ナノ粒子の表面修飾は非常に重要である。この目的のために、制御されたナノ粒子合成中に使用された配位子を、特定の用途に合わせた官能性配位子で置き換えることが望ましい。本発明は、配位子交換を助けるために、クラウンエーテルのようなキレート化剤を使用する。これらの反応は、周囲温度及び中性ｐＨで促進させることができ、取扱い効率を高める。驚くべきことに、本発明の方法は、ナノ粒子の無機コアのサイズ及び形状を変えずに、既存の配位子シェルのストリッピング（strippinng）及びナノ粒子上の再グラフト化された配位子の最大グラフト化密度の前例のない完全性をもたらす。ナノ粒子上の配位子交換のための簡単で、低コストで、環境にやさしく、非常に効率的で多用途の方法が提供される。
【００２２】
本発明は、ナノ粒子表面から配位した有機配位子を除去する方法を提供する。この方法で使用される成分は、ａ）通常は疎水性である、ナノ粒子表面に配位した有機配位子を有する無機ナノ粒子、及び、ｂ）交換イオンと対イオンとを含む交換塩、である。「交換イオン」は、ナノ粒子表面上の有機配位子を交換するその機能にちなんで命名された。「交換塩」はその中に含まれる交換イオンにちなんで命名された。本発明の方法は、配位した有機配位子を有する無機ナノ粒子を、対イオンを錯化するキレート化剤の存在下で交換塩により処理する工程を含む。対イオンは当該技術分野において知られている用語であり、すなわち、それは「電気的中性を保つためにイオン化学種を伴うイオン」である（en.wikipedia.org/ wiki/Counterion）。キレート化は、ナノ粒子表面から有機配位子を交換し、それによって除去するための交換イオンの有効反応性を増大させる。この工程は、親水性及び／又は極性表面を有する無機ナノ粒子をもたらす、交換イオンによるナノ粒子表面上の有機配位子の交換を達成する。それによって、除去されるべき元の有機配位子は、交換反応において新しい配位子である交換イオンに置き換えられ、新しい配位子自体は、例えば親水性溶媒及び／又は水のような極性溶媒もしくは他の極性溶媒などの適切な溶媒中での単純な溶媒和によって容易に除去される。
【００２３】
本明細書において、無機ナノ粒子は、無機材料の粒子、無機ナノ粒子コアを指し、これは、通常、配位結合によってそれに結合した配位した配位子を含む場合がある。配位子は、ナノ粒子の表面特性、特に極性に関する溶媒への溶解度を変えることができる。通常、有機及び疎水性配位子を有する無機ナノ粒子は、疎水性及び／又は無極性溶媒中に懸濁される。配位子の交換後、ナノ粒子の極性は変化し、これによって親水性及び／又は極性溶媒への相転移を促進させることができる。
【００２４】
本明細書において、「含む」は、類似の又は他の特徴のさらなる要素を可能にする非限定的定義を指すと理解されるべきである。「からなる」は、限定された範囲の特徴に関する限定的定義として理解されるべきである。
【００２５】
当該技術分野で使用されている「配位子」（Parkら, Nature materials 2004, 3, 891; WO 2016/020524及びEP 2982652 Al参照）は、金属イオン−配位子錯体形成と同様の配位化学による結合相手（通常は金属又は無機粒子）への分子（配位子）の結合を指す。特にナノ粒子の場合、配位結合は、そのサイズのために粒子の片側への結合であることがある。
【００２６】
好ましくは、有機配位子は界面活性剤、好ましくはイオン性界面活性剤、特に好ましくはカルボキシレート、例えば脂肪酸などである。有機配位子は、キャッピング剤及び／又は界面活性剤であることができる。キャッピング剤は、ナノ粒子の安定化を助けるために使用される、通常は有機配位子の強く吸着された単層である。界面活性剤は、親水性の頭部（head）と疎水性の尾部（tail）を含む。親水性頭部は、通常、無機ナノ粒子コアに向かって配向し配位しており、尾部はナノ粒子から遠ざかる方向に配向され、それによってナノ粒子（有機配位子との複合体で）に疎水性を付与する。界面活性剤の例は、脂肪酸又はそれらのアミン、例えばオレイン酸又はオレイルアミンなどである。有機配位子は、親水性基と、５〜３０個の炭素原子分、好ましくは８〜２５個の炭素原子分、又はより好ましくは１０〜２０個の炭素原子分の長さの脂肪族鎖とを含むことができる。脂肪族鎖は、１つ以上の二重又は三重結合を含む、飽和又は不飽和のものであることができる。親水性基は、例えば、負電荷を帯びた基、あるいは、カルボニル基、例えばカルボキシレート、スルフェート、ホスフェートなどであることができる。好ましくは、有機配位子は負電荷を帯びている。
【００２７】
好ましい実施形態において、粒子表面上に界面活性剤との複合体の形態にある金属を含む無機ナノ粒子が提供される。
【００２８】
無機ナノ粒子又は様々な材料からなるそれらのコアの製造は当該技術分野において知られている（例えば、「背景技術」の項、特に、上掲のParkらの2004年；US 2013/266800 Al；EP 2982652 Alなど；背景技術に記載の全ての参考文献が参照により本明細書に援用される）。本発明によれば、任意のそのようなナノ粒子を使用することができる。本発明の全ての実施形態及び態様についての１つの好ましい例では、無機粒子コアは、好ましくは金属又は遷移金属、例えば、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｃｄ、又は周期表の第４列もしくは第５列の任意の他の元素、又はそれらの合金を含む。さらなる実施形態において、無機粒子コアは、金属、半金属（semi-metal）、メタロイド（metalloid）、半導体を含むか、あるいは、非金属材料を含む。例は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、又はシリカ化合物である。無機ナノ粒子コアは、ナノ結晶又はナノ結晶からなるマルチドメイン結晶化ナノ粒子であることができる。例示的なナノ粒子はペロブスカイトを含む。好ましくは、コアは、その酸化物、硫化物又はカルコゲン化物、好ましくはＦｅ酸化物、例えばＦｅ２Ｏ３及び／又はＦｅ３Ｏ４、ＰｂＳ、ＩｎＰ又は他のそれらのカルコゲン化物を含む。さらなる実施形態では、無機ナノ粒子コアは、例えばナノ結晶の形態にある、ホスフィット又は硫化鉄、好ましくはＦｅ（ＩＩ）及び／又はＦｅ（ＩＩＩ）の混合酸化物／水酸化物、窒化物又は硫化物を含む。好ましくは、無機ナノ粒子コアは、Ｆｅ３Ｏ４（マグネタイト）を含むか、あるいは、任意の他の金属、好ましくは上述のものでスパイクされたＦｅ３Ｏ４を含む。さらに好ましい態様において、ナノ粒子コアはＰｂＳを含む。本明細書において、「金属」は、状態ではなく元素を指す。金属は、（中性電荷を有する）金属であることができ、あるいは、本発明のほとんどの場合のように、非金属、特に結晶化陽イオン性金属の場合には非金属であることができる。
【００２９】
本発明の全ての態様及び実施形態のさらに好ましい例では、無機コアは、磁性を有し、特に常磁性、好ましくは超常磁性である。この特性は、特に、鉄、コバルト又はニッケル、それらの合金、好ましくはそれらの酸化物又は混合酸化物／水酸化物、窒化物、炭化物又は硫化物からなる群から選択される上述の材料の金属ナノ粒子を用いることによって達成できる。好ましい一実施形態において、安定化された磁性ナノ粒子は超常磁性酸化鉄ナノ粒子（ＳＰＩＯＮ）である。磁性粒子は、磁場を印加することによって、アクセスできない区画、例えば患者の体内での粒子の富化分離のための制御された移動性、あるいは、振動場、特に、例えば１０ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚの範囲内、例えば４００ｋＨｚの電波を照射することによって粒子を加熱する能力を可能にする。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態において、無機粒子コアは有機配位子と共に製造することができる。好ましくは、提供された無機粒子は粒子表面上の有機配位子と複合体（又は錯体）を形成しており、特に金属粒子の場合に好ましい。無機粒子コアを有する粒子を有機配位子により処理することによって、有機リンカーとの複合体の形態にある無機粒子を得ることができる。代法は、有機配位子の存在下での粒子コアの合成を含むことがある。かかる方法は、溶解した金属−有機配位子錯体の熱分解を含むことがある。金属塩、例えば一価の陰イオン、好ましくはハロゲン化物イオン、例えば塩化物イオン（これは容易に利用可能である）を有する塩、特に塩化鉄を、負電荷を帯びた有機配位子、例えば上述の脂肪酸（これらも十分に利用可能である）により処理することによって、金属−有機配位子錯体を、ひいては、この選択肢に必要な限定なしに、生成させることができる。金属と配位子の組成物を熱分解させて無機ナノ粒子コアを形成することができる。熱分解は、溶媒中で２００℃を超える温度、特に２８０℃を超える温度、例えば２８０℃〜３５０℃、好ましくは約３１０〜３２０℃に加熱することを含むことがある。好適な溶媒は、例えば脂肪族炭化水素、例えば１−オクタデセンなどである。有機配位子は、熱分解中に分解して金属酸化物を形成するカルボン酸基を含むことが好ましい（上掲のParkら；及びHyeonらのJournal of the American Chemical Society 2001, 123, 12798；両方とも本明細書に援用する）。別の好ましい方法は、金属錯体、例えば金属カルボニル（例えばＦｅ（ＣＯ）５、Ｃｒ（ＣＯ）６又はＮｉ（ＣＯ）４）を提供し、金属錯体を、溶媒中、高い温度、例えば１５０℃〜２９０℃で有機配位子により処理することを含み、それによって、有機配位子と接触している金属粒子コアが形成される（WO 2016/020524に開示されているように）。これらの方法では、粒子コアサイズは、金属錯体と有機配位子の濃度比によって影響を受けることがある。好ましくは、この方法における温度は、例えばある温度傾斜で徐々に上昇する。反応は、低い温度、例えば１７０℃以下で開始することがすでに予想されており、反応を完結させるために、より高い温度、例えば少なくとも２４０℃まで温度を上昇させる。したがって、本発明の方法は、配位した有機配位子を有する無機ナノ粒子が、有機配位子の存在下で、無機ナノ粒子形成陽イオン、好ましくは、上記のような金属又は遷移金属の陽イオンの熱分解によって生成される先行する工程を含んでもよい。
【００３１】
無機ナノ粒子又はそのコアは、好ましくは１ｎｍ〜４００ｎｍ、好ましくは１．５ｎｍ〜２００ｎｍ、特に好ましくは１．８ｎｍ〜１００ｎｍ、２ｎｍ〜８０ｎｍ、３ｎｍ〜５０ｎｍ又は４ｎｍ〜３０ｎｍのサイズを有する。無機ナノ粒子は、１〜４００ｎｍ、好ましくは１．５ｎｍ〜２００ｎｍ、特に好ましくは１．８ｎｍ〜１００ｎｍ、２ｎｍ〜８０ｎｍ、３ｎｍ〜５０ｎｍ又は４ｎｍ〜３０ｎｍの平均サイズを有する複数の無機ナノ粒子又はそれらのコアで提供することができる。かかる粒子は上記の方法で製造することができる。サイズによって、磁気特性をさらに改善することができる。例えば、超常磁性特性を達成するために十分に小さいサイズを選択することができる。かかる効果を得るためのサイズは、材料に依存し、従来の知識を考慮して平均的な技術を有する当業者によって選択され得る。上記のように、サイズは、ナノ材料について標準的であるように一次元で提供され、サイズは、１つの特徴、ここでは端から端までの最大寸法、又は球状粒子の場合には直径を指す。
【００３２】
本発明の方法において、配位した有機配位子を有する無機ナノ粒子を、キレート化剤の存在下で交換塩と反応させる。キレート化剤は対イオンを錯化し、それによって交換イオンの有効反応性及びナノ粒子表面上の有機配位子を交換する能力を増大させる。陽イオンの錯化により反応平衡をシフトさせることによって、反応性又は有効反応性が増大する。「有効」とは、イオンが反応したことがより頻繁に見られる、反応性の変化による最終状態を指す。交換塩は有機配位子と同じ電荷のタイプを有するべきであり、好ましくは、それは陰イオンである。交換イオンは、通常、極性及び／又は親水性であり、好ましくは、例えばＦ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−又はＩ−から選択されるハロゲンイオンである。さらなる適切な交換イオンは、有機陰イオン、例えばtert−ブトキシドなどである。かかる交換塩は、ナノ粒子表面上の有機配位子を交換し、それらの場所を占有し、従ってナノ粒子コアとの配位を解消する。交換イオンは、コア表面上に残存してもよく、及び／又は、溶媒和などによって表面から除去されてもよい。
【００３３】
原則として、いかなる対イオンも適している。交換イオンが、使用されるナノ粒子材料に依存してより高い交換能力を有する場合、及び、交換されるべき有機配位子がより低い程度である場合、より速く、それ故より効率的な反応を促進させることができる。
効率的な交換のためのかかる適合性は、ＨＳＡＢ理論の原理（「硬い及び軟らかい（ルイス）酸及び塩基」）及び電気陰性度に従って調整することができる。ＨＡＳＡＢ理論はPearsonら, JACS 1963, 85(22): 3533-3539（参照により本明細書に援用される）に説明されており、全てのイオン、特に陰イオンを、本発明の交換イオンとして使用することができる。Pearsonに開示されているいずれの金属、酸又はカチオンも、本発明の無機ナノ粒子中、特にその表面上に存在してよい。交換イオンは、通常、塩基である（Ｆ−は硬い塩基であり、硬さは次の順序で低下する：Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−。Ｂｒ−及びＩ−は軟らかい塩基である）。ナノ粒子の金属は酸として作用する。酸化鉄粒子などの場合のように、Ｆｅ３＋は、硬い酸であり、ＰｂＳ量子ドットなどの場合のように、Ｐｂ２＋は軟らかい酸である。好ましくは、硬い酸及び塩基は効率的な反応のために対にされ、軟らかい酸及び塩基は効率的な反応のために対にされる。したがって、好ましくは、例えば、Ｆ−は鉄ナノ粒子に対して使用され、Ｂｒ−又はＩ−はＰｂナノ粒子に対して使用される。
【００３４】
硬い酸の例は、軽いアルカリイオン（ＬｉからＫまでは全て小さいイオン半径を有する）、Ｔｉ４＋、Ｃｒ３＋、Ｃｒ６＋、ＢＦ３である。硬い塩基の例は、ＯＨ−、Ｆ−、Ｃｌ−、ＮＨ３、ＣＨ３ＣＯＯ−、ＣＯ３−である。
【００３５】
軟らかい酸の例は、ＣＨ３Ｈｇ＋、Ｐｔ２＋、Ｐｄ２＋、Ａｇ＋、Ａｕ＋、Ｈｇ２＋、Ｈｇ２２＋、Ｃｄ２＋、ＢＨ３である。軟らかい塩基の例は、Ｈ−、Ｒ３Ｐ、ＳＣＮ−、Ｂｒ−、Ｉ−である。
【００３６】
対イオンは、好ましくは無機イオン、特に陽イオンである。単純塩が好ましく、したがって、対イオンは、好ましくは一価の金属イオン、特に好ましくはＮａ＋、Ｋ＋又はＬｉ＋である。かかる金属イオンは、一般的なキレート化剤によって容易にキレート化することができる。好ましいキレート化剤は、複素環、好ましくはクラウンエーテル又はクリプタンドである。好ましくは、キレート化剤は対イオンへの配位に適したいくつかの原子、例えば酸素、窒素又は硫黄を有する。好ましくは、キレート化剤は４〜１０個のかかる配位原子を有する。キレート化剤は、隣接配位原子間に長さがＣ１〜Ｃ６の短い炭水化物鎖などのリンカーを含んでもよい。クラウンエーテルは、例えば、１５−クラウン−５のように５個の酸素原子がＣ２単位で結合しているか、又は１８−クラウン−６のように、６個の酸素原子がＣ２単位で結合しているものである。キレート化剤におけるキャビティ（cavity）のサイズが対イオンに対する結合親和性（binding affinity）を決定する。結合親和性は、対イオンの少なくとも９９％を結合するのに十分であることが好ましく、それによって対イオンのイオン結合近傍から交換イオンを放出する。本明細書に記載の親和性又は本明細書に記載の他の結合又は反応条件は、他に明示的に開示されていない限り、標準的な周囲条件である。標準的な周囲条件は、２５℃及び１バール（１０５Ｐａ）の絶対圧力である。
【００３７】
十分な量の交換塩が、ナノ粒子及び有機配位子の量に関して使用されなければならない。特に記載しない限り、量は常にモル量である。当業者は、かかる量を容易に計算することができる。好ましくは、交換イオンは、過剰に、好ましくは交換されるべき有機配位子に対して過剰に使用される。対イオンに対するキレート化剤の量比は、好ましくは約１：１である。「約」は±２０％を意味する。過剰のキレート化剤又は過剰の対イオンなどの他の比率も容易に使用することができる。重要な部分は、有機配位子の交換に適した十分な遊離交換イオンが利用可能であるということである。「遊離」交換イオンとは、その対イオンがキレート化剤によって結合されていることを意味する。キレート化剤は、交換イオンに対するよりも対イオンに対して高い親和性を有するべきであり、例えば、親和性は、周囲標準条件で、交換イオンに対するよりも対イオンに対して１０倍以上、１００倍以上、１０００倍以上、１００００倍以上、さらには１０００００倍以上高い。
【００３８】
好ましくは、交換工程において、配位した有機配位子の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％又は少なくとも９０％、さらには少なくとも９９％が無機ナノ粒子表面から除去されるように、量及び反応時間が選択される。特に好ましくは、全ての有機配位子がナノ粒子表面から除去される。
【００３９】
交換工程（工程ｃ））は、好ましくは流体相において、例えば疎水性又は非極性液体媒体中で行われる。流体相では、極性表面を有する及び／又は有機配位子が除去された無機ナノ粒子を前記流体相から連続的に除去することができる。かかる除去は、有機配位子が除去された（又は交換イオンに置き換えられた）場合に別の相、例えば固相（捕捉相）又は別の流体相、例えば、他の親水性及びナノ粒子表面に対するより高い親和性を有する液体媒体などに対する化学的親和性に起因し得る。
【００４０】
好ましくは、交換工程（工程ｃ））は、二相流体中、好ましくは疎水性相及び極性相を含む二相流体（two-phasic fluid）中で、交換イオンをナノ粒子と処理／反応させることを含み、特に好ましくは、工程ｃ）の後又は間に極性相から極性表面を有するナノ粒子が収集される。疎水性相は非極性相であることができる。その関連特性は、有機配位子を有し、極性相（そのような極性相が使用される場合）に不混和性であるナノ粒子を懸濁させることができることである。極性表面をもたらす交換反応の後にナノ粒子を懸濁させることは必要とされない。通常、反応が進行するにつれて、ナノ粒子はそれ自体で他の相に移行する。これは、界面相の表面積が増加するように液体を混合することによって促進することができる。超音波処理によって効率的な混合が可能である。機構的には、特定の実施形態では、２つの不混和性（非極性及び極性）の流体相の間の界面で相間移動が起こる。この界面で、交換イオン（通常、陰イオン）がナノ粒子表面から有機配位子（例えばオレイン酸）を除去するように作用することができ、それによってナノ粒子がますます極性を増すにつれてナノ粒子は界面に存在し、最後に極性相に移動する。この相間移動プロセスは、表面張力を下げ、極性相への溶解度を高める（極性）両親媒性化合物、例えば、イソプロパノールの添加により促進される。次に、残りの有機配位子をストリップすることができ、配位子シェルなしではコロイド安定性が低いために、ナノ粒子を極性相から容易に沈殿させることができる。従って、好ましい態様において、両親媒性化合物は、前記効果のために工程ｃ）のために添加される。使用されるべき好ましい両親媒性化合物は、短い（すなわち、Ｃ２〜Ｃ８）、分岐又は直鎖、飽和又は不飽和、環状又は非環状の炭化水素に結合した−ＯＨもしくは−ＮＨ２又は−ＳＨを含む。好ましいものは、Ｃ２−Ｃ６アルコール、好ましくは分岐Ｃ２−Ｃ６アルコールである。極性相は、例えば水性相及び／又はメチルホルムアミドである。疎水性相は、例えば長さがＣ４〜Ｃ３０の炭化水素又はかかる炭化水素の混合物などの炭化水素相である。二液相反応の代わりに、交換反応の結果としてナノ粒子を沈殿させてもよい。
【００４１】
好ましくは、交換工程（工程ｃ））は、中性又はほぼ中性のｐＨ、例えば５〜９のｐＨ、好ましくは６〜８のｐＨである。本発明の交換反応は、そのような（ほぼ）中性の条件で起こることができ、そのため廃棄物の量を減り、取り扱いが容易になる。
【００４２】
ナノ粒子コアに結合し得る交換イオンもまた除去され得る。除去は溶媒和によって容易に促進される。したがって、本発明の方法は、溶媒、好ましくは水によって、あるいは、他のイオン性分子もしくはイオン、好ましくは、交換イオンよりも大きな分子もしくはイオンサイズの分子もしくはイオン、及び／又は、交換イオンよりも無機ナノ粒子表面に対する親和性が高い分子もしくはイオンによって、無機ナノ粒子表面上の交換イオンを除去する工程（工程ｄ））を含んでもよい。この他のイオン性分子は、そのようにグラフト化されたナノ粒子が好まれる用途に適した新しい配位子であることができる。そのような使用は当該技術分野において知られており、そのいくつかは上記発明の背景の項に要約されている。それに関連して又は代法として、本発明の方法は、別の配位子を無機コアに結合させる工程を含んでもよい。これは「裸の」ナノ粒子、すなわち上記のように除去された有機配位子を有するもの、又は結合交換イオンを有するナノ粒子について行うことができる。交換イオンは、通常、適切な条件下で（例えば極性、特に水性相への移行後及び／又はキレート化剤の除去（洗浄）後に）容易に除去される。
【００４３】
ステップｃ）で得られたナノ粒子の極性表面に結合することができるさらなる有機配位子とも呼ばれるかかる新規又は他の配位子は、例えば、必要に応じて疎水性の、例えば脂肪族の鎖、例えば長さが６〜３０Ｃ、好ましくは８〜２５Ｃ又は１０〜２０Ｃのものを含むニトロドーパミン（ＮＤ）化合物である。例は、ＮＤ−Ｃ１６、ＮＤ−Ｃ１１−ＳＨ、ＮＤ−Ｃ１１−Ｂｒ、ＮＤ−Ｃ８、ＮＤ−Ｃ１６−ＯＨ、ＮＤ−Ｃ１１−ＮＨ２である。別の選択肢は、さらなるグラフト化のための官能基を含む配位子を使用することである。かかる配位子は、例えばＮＤＯＰＡ（ニトロ−ＤＯＰＡ、好ましくは６−ニトロ−ＤＯＰＡ）又はＮＤである。かかる配位子はアミノ、炭酸又はニトロ基、又はＮＤＯＰＡにおけるようにそれらの組み合わせを含む。したがって、疎水性部分を欠く、小さい、場合により親水性の配位子も可能である。この新規な又は他の配位子を、ナノ粒子コア表面上に高密度に、例えば１分子／ｎｍ２以上、２分子／ｎｍ２以上もしくは２．５分子／ｎｍ２以上又は３分子／ｎｍ２以上で、ナノ粒子表面にグラフト化（結合）することができる。このさらなる有機配位子は、工程ａ）で提供されるナノ粒子上に存在する元の有機配位子とは異なるべきである。
【００４４】
本発明は、また、工程ｃ）で得られた粒子の極性表面にさらなる有機配位子を添加する工程を含む好ましい態様にも関し、好ましくは、前記添加工程は、工程ｃ）と同じ体積で行われる。工程ｃ）として１つの体積でさらなる配位子を結合させるこの工程を実施することが可能である。すなわち、さらなる配位子は、交換イオンによる（元の＝有機配位子の交換反応中に存在してもよい。さらなる配位子は、次に、交換イオンが除去された場合、例えば、通常は極性溶媒である溶媒によって除去された場合に、交換イオンと置き換わるか又は表面に付着する。
【００４５】
本発明の方法に従って得られる、元の有機配位子が除去された（場合により結合した交換イオンを有する）、又はそれに結合した新しいもしくはさらなる配位子を有する、特に新しい高いグラフト密度を有する新しいナノ粒子も提供される。
【００４６】
好ましくは、本発明の方法では、本明細書に記載の複数のナノ粒子を反応させる。本明細書において、「複数」とは、サイズなどのパラメータにおける特定のパラメータ閾値で異なっていてもよいいくつかの粒子を指す。粒子の量は、少なくとも１００、少なくとも１０００、少なくとも１００００、少なくとも１０００００、少なくとも１００００００、少なくとも１０００００００などであることができる。好ましい範囲は、例えば１×１０６〜１×１０２０個のナノ粒子である。
【００４７】
本発明による無機ナノ粒子から有機配位子を除去するのに適したキットも提供される。前記キットは、ｉ）ハロゲン化物塩、好ましくはフッ化物塩、ｉｉ）キレート化剤、好ましくはクラウンエーテル、ｉｉｉ）疎水性／非極性溶媒、好ましくはヘキサンのようなアルカン、及びｉｖ）キレート化剤を溶解するのに適した極性有機溶媒、好ましくはイソプロパノールのようなＣ１−Ｃ５アルコールを含み、前記キレート化剤は、前記ハロゲン化物塩の陽イオンと錯体を形成するのに適するものであり、好ましくは、クラウンエーテルが１５−クラウン−５であり、前記陽イオンがナトリウムであるか、又は、前記クラウンエーテルが１８−クラウン−６であり、前記陽イオンがカリウム又はナトリウムである。好ましくは、疎水性／非極性溶媒は、非溶媒であるか、又は極性溶媒より貧なキレート化剤の溶媒であり、好ましくは、極性溶媒中のクラウンエーテルの溶解度は、標準的な周囲条件（２５℃、１バール（１０５Ｐａ））で、疎水性／非極性溶媒中での溶解度よりも少なくとも２倍又は少なくとも１０倍大きい。これらの化合物は、本発明の方法において使用することができる。成分ｉ）の塩は、交換塩及び対イオンを含み、本発明の反応においてナノ粒子から有機配位子を交換するために使用することができる。キレート化剤又はキレーターは、対イオンをキレート化するのに適するものである。化合物ｉｉｉ）の疎水性（又は非極性）溶媒は、有機配位子を有するナノ粒子を分散、懸濁及び／又は溶媒和するのに適しているものであるべきである。化合物ｉｖ）の極性溶媒は、キレート化剤を溶媒和し、対イオンを結合するため、及び／又は、有機配位子が除去された無機粒子を収集するために使用することができる。疎水性／非極性溶媒と極性溶媒とは混和性でないべきである。他の場合には、それらは混和性であってもよい。もちろん、本明細書に記載の化合物ｉ）、ｉｉ）、ｉｉｉ）及びｉｖ）の機能について本明細書に開示したような他の任意の成分を含むキットも提供することができる。キットは、通常、一緒に梱包されている部分（parts）の集まりである。キットの個々の構成要素は、例えばバッグ、フラスコ、バイアルなどの別々の又は共有の容器に入っていてもよい。
【００４８】
本発明は、本発明のこれらの実施形態に限定されることなく、以下の実施例によってさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】１５−クラウン−５及びＮａＦを使用する、ＯＡでキャップされたＮＣ（OA capped NCs）のストリッピングのメカニズム。他のＮａ＋及びＫ＋塩についてのメカニズムは類似している。
【図２】ａ）ＯＡでキャップされた酸化鉄ＮＣのＴＥＭ画像。左側の挿入図は、ヘキサン中のオレイン酸でキャップされたＮＰを示す。ｂ）クラウンエーテルによりストリップされ裸にされたＮＣ。右側の挿入図は裸のＮＣの高倍率ＴＥＭを示す。
【図３ａ】Ａ）ＯＡでキャップされたＮＣ及び裸のＮＣのＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトル。Ｂ）ＯＡでキャップした裸のＮＣから単離した殻のＮＭＲスペクトル。
【図３ｂ】Ｂ）ＯＡでキャップされたＮＣから単離されたシェル及び裸のＮＣのＮＭＲスペクトル。
【図４】１１ｎｍのＯＡでキャップされたＮＣ、裸のＮＣ、及びパルミチルニトロドーパミド（ＮＤ−Ｃ１６）でコーティングされたＮＣのＴＧＡグラフ。挿入図は、再グラフ化されたＮＤ−Ｃ１６  ＮＣのＴＥＭ画像を示す。
【図５ａ】裸のＮＣ上に再グラフト化された様々な長さ及び末端基を有するニトロドーパミドに固定された配位子。
【図５ｂ】裸のＮＣ上に再グラフト化された様々な長さ及び末端基を有するニトロドーパミドに固定された配位子。
【図６】１５−クラウン−５と、陰イオン：Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−及びＩ−を有するナトリウム塩を使用して２４時間ストリッピング後に収集された１１ｎｍのＳＰＩＯＮと、の熱重量分析。ストリッピング前のＯＡでキャップされたＳＰＩＯＮが比較として示されている。
【図７】図７：種々の配位子：ＮＤ−Ｃ１６、ＮＤ−Ｃ１１−ＳＨ、ＮＤ−Ｃ１１−Ｂｒ及びＮＤ−Ｃ８、ＮＤ−Ｃ１６−ＯＨを使用して再グラフト化されたＳＰＩＯＮの熱重量分析。比較として、純粋なＮＤ−Ｃ１６とＯＡで被覆されたＳＰＩＯＮが示されている。再グラフト化密度は全ての場合において約３分子／ｎｍ２であった。
【図８】元のナノ粒子及び再グラフト化されたナノ粒子のサイズ分布。
【実施例】
【００５０】
化学式と配位子に使用した略語
【化１】
2020500828.tif 000002
【００５１】
実施例１：超常磁性酸化鉄ナノ粒子（ＳＰＩＯＮ）の合成：
オレイン酸（ＯＡ）でキャップされた超常磁性酸化鉄ナノ粒子（ＯＡ−ＳＰＩＯＮ）を、鉄ペンタカルボニルの熱分解によって合成した（Hyeonら, Journal of the American Chemical Society 2001, 123, 12798）。全ての材料は、さらに精製せずに、受け取ったまま使用した。典型的な手順では、１ｍｌの鉄ペンタカルボニルを、ある量のオレイン酸を含有する５０ｍｌジオクチルエーテルのＮ２飽和溶液（例えば、１１ｎｍのＳＰＩＯＮを得るために１０ｍｌ）に１００℃で素早く注入した。次に、温度を３Ｋ／分の傾斜で２９０℃まで徐々に上昇させ、１時間維持した。合成したままのマグネタイトナノ粒子を、続いて室温に冷却し、過剰のＥｔＯＨから析出させ、外部磁石で収集した。粒子をエタノールで３回洗浄し、５０００ｒｐｍで１分間遠心分離して大過剰のオレイン酸とジオクチルエーテルを除去した。得られた高単分散性及び単結晶性Ｆｅ３Ｏ４粒子の直径は１１ｎｍであり、これはフリーウェアのPebbles (MondiniらのNanoscale 2012, 4, 5356）によって計算した。
【００５２】
実施例２：オレイン酸でキャップされたＳＰＩＯＮをハロゲン化ナトリウムによりストリッピング：
１５−クラウン−５（２５０ｍｇ、約１．１３５mmol（Ｍ＝２２０．２７g/mol））及びＮａＦ（５０ｍｇ、約１．１９１mmol（Ｍ＝４１．９９g/mol））を１ｍｌの水に溶解させ、ナノ粒子（２５mg/ml）の１０ｍｌヘキサン溶液と７ｍｌのイソプロパノールとの混合物に加えた。反応は周囲温度及び中性ｐＨで進行した。添加した塩からのＮａ＋にクラウンエーテルが強く配位すると、裸の求核性陰イオンが得られる（図１）。小さな裸の陰イオンは、ナノ粒子（ＳＰＩＯＮ）表面で脱プロトン化オレイン酸と置き換わることができる。置き換えられたオレイン酸は洗い流される。ストリッピングされたナノ粒子は、ナノ粒子分散液を穏やかに振盪した直後に析出し、続いて、遠心分離中の溶媒界面の表面張力を低下させるためにイソプロパノールを添加して、遠心分離によって遠心沈殿させることができる。ＯＡの残留分、塩及びクラウンエーテルを除去するために、析出したナノ結晶を、ヘキサン、イソプロパノール、水でそれぞれ数回洗浄した。
【００５３】
ＯＡでキャップされたＳＰＩＯＮのストリッピングは、様々なハロゲン化ナトリウム及び１５−クラウン−５を使用して行った。ＳＰＩＯＮからＯＡをストリップするための陰イオンの効率について強いサイズ依存傾向が観測された。ＳＰＩＯＮは、水への２４時間の相間移動の後に収集された全ての塩についてのものであり、熱重量分析（ＴＧＡ）によって分析した。図６に示されているように、ＮＭＲもＡＴＲ−ＦＴＩＲによっても確認されたように、Ｆ−は脱プロトン化ＯＡを完全に除去することに成功した。他のハロゲン化物は、酸素陰イオンよりも大きく、ＯＡをＳＰＩＯＮの表面から交換するのには効率的でない。しかし、相間移動後、２４時間後に収集された全てのサンプルについて、陰イオンの大きさが大きいほど、残留ＯＡ表面付着量が多くなるという傾向が観察された。Ｃｌ−はこのようにほとんどのＯＡを除去したが、Ｂｒ−及びＩ−については実質的により多量の残留ＯＡが観察された。
【００５４】
【表１】
2020500828.tif 000003
【００５５】
実施例３：ニトロカテコール含有配位子の合成：
ニトロドーパミン（ＮＤ）：
ニトロドーパミンを、わずかな修正を加えて文献に従って合成した。５ｇのドーパミン塩酸塩（２６．５mmol）及び７．３ｇの亜硝酸ナトリウム（４当量）を１５０ｍｌのｍｉｌｌｉＱ水に溶解させ、氷浴中で冷却した。２０ｍｌの２０％ｖ／ｖ硫酸を、１０℃未満の温度を維持しながら、激しい攪拌下で、冷却された溶液に滴下添加した。添加完了後、反応混合物を室温までゆっくり温め、１２時間撹拌した。得られた黄色析出物を濾過により集め、氷冷水により十分に洗浄し、ＥｔＯＨにより１回洗浄した。明黄色粉末として６０％の収率でＮＤが得られた。1HNMR (300HZ, DMSO−D6) 3.04 (m、4H), 6.71 (S, 1H), 7.46 (1H).
【００５６】
実施例４：パルミチル−ニトロドーパミド（ＮＤ−Ｃ１６）：
ＮＤを、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中の４−メチルモルホリン（ＮＭＭ）（２当量）の存在下でニトロドーパミン（１当量）をパルミチル−ＮＨＳ（１．１当量）とカップリングさせることにより合成し、溶媒抽出（０．１Ｍ  ＨＣｌ及びＤＣＭ）により精製し、−２０℃で酢酸エチル及びクロロホルム（１：１）中で再結晶化させた。１HNMR (300HZ, DMSO-D6): 0.84 (t, J=6.82, 3H), 1.22 (s, 24H), 1.44 (t, J=5.94, 2H), 2.00 (t, J=7.48, 2H), 2.88 (t, J=6.60, 2H), 3.23 (q, J=6.83, 2H), 6.88 (s, 1H), 7.47(s, 1H), 7.84 (t, 1H), 9.80 (br, 1H), 10.32 (br, 1H).
【００５７】
実施例５：１１−メルカプトウンデカニル−ニトロドーパミド（ＮＤ−Ｃ１１−ＳＨ）：
ＮＤ−Ｃ１１−ＳＨを、ＤＭＦ中の４−メチルモルホリン（ＮＭＭ）（２当量）の存在下で（１−シアノ−２−エトキシ−２−オキソエチリデンアミノオキシ）ジメチルアミノ−モルホリノ−カルベニウムヘキサフルオロホスフェート（ＣＯＭＵ）（１．１当量）を使用してニトロドーパミン（１当量）を１１−メルカプトウンデカン酸（１．１当量）とカップリングさせることにより合成し、溶媒抽出（０．１Ｍ  ＨＣｌ及びＤＣＭ）により精製した。１HNMR (300HZ, DMSO-D6): 1.25-1.73 (m, 16H), 2.18 (t, 2H), 2.88 (t, 2H), 3.07 (t, 2H), 3.56 (t, 2H), 6.88 (s, lH), 7.47(s, 1H), 7.83 (t, 1H).
【００５８】
実施例６：１１−ブロモウンデカノイル−ニトロドーパミド（ＮＤ−Ｃ１１−Ｂｒ）
ＮＤ−Ｃ１１−ｂｒを、ＤＭＦ中の４−メチルモルホリン（ＮＭＭ）（２当量）の存在下で（ＣＯＭＵ）（１．１当量）を使用してニトロドーパミン（１当量）を１１−メルカプトウンデカン酸（１．１当量）とカップリングさせることにより合成し、溶媒抽出（０．１Ｍ  ＨＣｌ及びＤＣＭ）により精製した。１HNMR (300HZ, DMSO-D6): 1.25-1.46 (m, 16H), 2.00 (t, 2H), 2.18 (t, 2H), 3.51 (t, 2H), 6.88 (s, 1H), 7.47 (s, lH), 7.83 (t, 1H).
【００５９】
実施例７：１６−ヒドロキシウンデカノイル−ニトロドーパミド（ＮＤ−Ｃ１６−ＯＨ）
ＮＤ−Ｃ１６−ＯＨを、ＤＭＦ中の４−メチルモルホリン（ＮＭＭ）（２当量）の存在下で（ＣＯＭＵ）（１．１当量）を使用してニトロドーパミン（１当量）を１１−メルカプトウンデカン酸（１．１当量）とカップリングさせることにより合成し、溶媒抽出（０．１Ｍ  ＨＣｌ及びＤＣＭ）により精製し、酢酸エチル及びクロロホルム（１：１）中、−２０℃で再結晶化させた。１HNMR (300HZ, DMSO-D6): 1.23 (S, 26H), 1.39 (q, 4H), 1.99 (t, 2H), 2.87 (q, 2H), 4.32 (br, 1H), 6.68 (S, 1H), 7.47 (s, 1H), 7.86 (t, lH), 9.84 (br, 1H), 10.37 (br, 1H).
【００６０】
実施例８：オクタノイル−ニトロドーパミド（ＮＤ−Ｃ８）
ＮＤ−Ｃ８を、ＤＭＦ中の４−メチルモルホリン（ＮＭＭ）（２当量）の存在下で（ＣＯＭＵ）（１．１当量）を使用してニトロドーパミン（１当量）をオクチルアミン（１．１当量）とカップリングさせることにより合成し、溶媒抽出（０．１ＭのＨＣｌ及びＤＣＭ）により精製し、熱水エタノール中で再結晶化させた。１HNMR (300HZ, DMSO-D6): 0.85 (t, 3H), 1.22 (s, 24H), 1.44 (t, 2H), 2.00 (t, 2H), 2.89 (t, 2H), 3.24 (q, 2H), 8.68 (s, 1H), 7,48 (s, 1H), 7,83 (t, J=5.36 1H).
【００６１】
実施例９：ニトロＤＯＰＡ（ＮＤＯＰＡ）
実施例３に記載したのと同じプロトコル（Ｌ−ＤＯＰＡのニトロ化による）によりニトロＤＯＰＡ（ＮＤＯＰＡ）を合成した。１HNMR (300HZ, DMSO-D6): 3.12 (Q, 2H), 3.62 (t, 2H), 6.89 (s, lH), 7,50 (s, 1H).
【００６２】
実施例１０：裸のナノ結晶１上への配位子の再グラフト化：
超音波処理を使用して、裸のＳＰＩＯＮを水中に部分的に分散させた。新しい配位子を酢酸エチルに溶解させ、ナノ結晶懸濁液に加え、そして４時間超音波処理した。４時間後、粒子は酢酸エチル相に移行し、水性相を捨て、そしてロタベーパーを使用して酢酸エチル−クロロホルムを除去した。乾燥粒子をＴＨＦ中に分散させ、５０００ｒｐｍで遠心分離して未修飾粒子を除去した。上澄みを乾燥させ、過剰の配位子をメタノールで洗い落した。ナノ結晶をメタノール中に懸濁させ、１分間超音波処理し、遠心分離した。上澄みが無色になるまでこのプロセスを３〜４回繰り返した。再グラフト化ＳＰＩＯＮをＴＧＡ分析のために高真空下（０．０５mbar（５Ｐａ））で２日間乾燥させた。得られたＮＰは、ＴＨＦ中に完全に分散性であり、約３配位子／ｎｍ２というニトロカテコール分散剤についての暫定的に最大のグラフト化密度を示した（図７）。
【００６３】
実施例１１：裸のナノ結晶２上への配位子の再グラフト化：
裸の粒子及び配位子をＤＭＦ：ＣＨＣｌ３：ＭｅＯＨの混合物に加え、３時間超音波処理した。溶媒をロータリーで蒸発させ、過剰のジエチルエーテルを添加した後に粒子が析出した。粒子をアセトン中に再懸濁させ、超音波処理し、遠心分離して、過剰の配位子を除去した。上澄みが透明になるまでこのプロセスを続けた。粒子をＴＨＦ中に分散させ、５０００ｒｐｍで１分間遠心分離して、ＴＧＡ分析のために高真空下（０．０５mbar（５Ｐａ）、２日間）で乾燥された未修飾粒子を除去した。
【００６４】
【表２】
2020500828.tif 000004
【００６５】
実施例１２：結果
配位子交換を促進する裸の陰イオンを放出させるために、ナトリウム（又はカリウム）塩とクラウンエーテルなどのキレート化剤とのホスト−ゲスト配位を適用することによって、ＮａＦ及びＮａＣｌなどの単純塩を使用することができる。Hyeonら（2001, 上掲）の方法を用いて合成された球状の、単結晶性の、超常磁性酸化鉄ナノ結晶の表面からのオレイン酸（ＯＡ）の除去を証明するために、核磁気共鳴（ＮＭＲ）、赤外分光法（ＡＴＲ−ＦＴＩＲ）及び熱重量分析（ＴＧＡ）を使用した。ストリップされたナノ結晶は、続いて異なる配位子により再グラフト化される。
【００６６】
１５−クラウン−５及びＮａＦを水に溶解させ、イソプロパノールとナノ粒子のヘキサン溶液との混合物に加えた。添加した塩からのＮａ＋にクラウンエーテルが強く配位すると、裸の求核性の陰イオンが得られる（図１）。裸の陰イオンは、ＮＣ表面で脱プロトン化オレイン酸と置き換わった。ストリップされたＮＣは、ＮＣ分散液を穏やかに振盪した直後に析出し、続いて、遠心分離により遠心沈殿させることができる。
【００６７】
ＮＣ上の（不必要な配位子を除去することによる）配位子化学量論を制御することはいくつかの用途（Verma, A.; Uzunら, Nature materials, 2008, 7, 588）に関連し得るので、ＯＡの完全な除去を確実にすることは非常に重要である。ＮＣからのＯＡの完全な除去は、ＡＴＲ−ＦＴＩＲ、ＮＭＲ及びＴＧＡによって確認された。図３ａのストリップされたＮＣのＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルは、２８００〜３０００ｃｍ−１におけるＣ−Ｈ伸縮振動及び１６００〜１７１５ｃｍ−１におけるＣ＝Ｏの特徴的ピークが完全に消失したことを示している。
【００６８】
超常磁性酸化鉄ナノ粒子は緩和時間を変え、ＮＭＲスペクトルを広げるため、コアを濃ＨＣｌに溶解させ、シェル材料をクロロホルムにより抽出した。１５−クラウン−５及びＮａＦによりストリッピングされ、洗浄されたＮＣのクロロホルム相のＮＭＲスペクトルは、ＯＡ又はクラウンエーテルに対応するシグナルを示さなかった。このことから、ＯＡの完全な除去を確認した（図３ｂ）。最後に、図４のＴＧＡデータは、裸のＮＣサンプル中に有機物が見出せなかったことを示す。
【００６９】
ストリッピングプロセスを、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−（同じモル量で）を含む異なる陰イオンで試験した。全ての塩はクラウンエーテルの存在下でＮＣの析出をもたらした。析出は、ＯＡの除去及びＮＣの不安定化の証拠である。Ｆ−を使用した場合、ＴＧＡの結果によれば、完全なストリッピングが迅速に観察された（図６及び表１）。Ｆ−の存在下での析出は、３０秒間の振盪後に既に完了し、１００％のＯＡが除去され、一方、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−により処理された粒子上には、１日間超の後でも、検出可能な有機配位子が存在した。ストリッピングの効率の傾向は、陰イオンのサイズによく対応する。クラウンエーテル又はハロゲン化物塩のみのいずれか一方を、他方を含まずに添加すると、顕著なストリッピングが起こらないので相間移動はない。
【００７０】
Ｆ−は硬い塩基であり、プロトン性溶媒の攻撃下でＮＣの表面から脱着する（プロトンは硬い酸である）。水中で洗浄することによって、Ｆ−を表面から移動させ、溶媒和させて、完全に裸のＮＣを残すことができ、表面を新しい官能性配位子により容易に再グラフト化することができる（図１）。表面から全てのＦ−を完全に除去することは、再グラフト化にとって必要ではなく、溶液からの過剰分だけでよい。ＯＡの良好な除去後、ニトロドーパミドによって固定された配位子の不可逆的グラフト化（Amstadら, Nano letters 2009, 9, 4042）を使用して、裸のＮＣを配位子で官能化して緻密なシェルを形成した。超音波処理を使用して、裸のＳＰＩＯＮを水中に部分的に分散させた。再グラフト化させる配位子を酢酸エチルに溶解させ、ナノ結晶懸濁液に加え、４時間超音波処理した。粒子を酢酸エチル相に移し、乾燥させ、アセトンで洗浄した。
【００７１】
裸の粒子及び配位子もＤＭＦ：ＣＨＣｌ３：ＭｅＯＨの混合物に添加し、３時間超音波処理することができた。溶媒をロータリーで蒸発させ、過剰のジエチルエーテルを添加した後に粒子が析出した。粒子をアセトン中に再懸濁させ、超音波処理し、遠心分離して、過剰の配位子を除去した。上澄みが透明になるまでこのプロセスを続けた。粒子をＴＨＦ中に分散させ、５０００ｒｐｍで１分間遠心分離して、ＴＧＡ分析のために高真空下（０．０５mbar（５Ｐａ）、２日間）で乾燥された未修飾粒子を除去した。
【００７２】
ＯＡでキャップされた粒子に親水性及び／又は極性配位子を直接再グラフト化する場合、親水性及び／又は極性配位子（例えば、ＮＤＯＰＡ）、及び、交換塩とのクラウンエーテルの錯体をＤＭＦ：ＣＨＣｌ３の混合物に加え、超音波処理した。次に、ジエチルエーテルを加えることによって粒子を析出させ、ＤＭＦ中に懸濁させ、ヘキサンで数回洗浄した（これにより二相系が形成される）。アセトンの添加により析出した粒子を水に対して透析し、分析のために凍結乾燥した。
【００７３】
パルミチル−ニトロドーパミドで再グラフト化されたＮＣについてのＴＧＡの結果を図４に示す。過剰の配位子を除去した後、新しい配位子は、並外れた１９％ＴＯＣのＮＣを構成した。これは３．０７分子／ｎｍ２に相当し、３．５ｎｍの酸化鉄ナノ粒子の直接配位子交換（２．７分子／ｎｍ２）の場合の大がかりな多段階プロトコルの後に達成されたものよりも高い。このグラフト化密度は、酸化鉄上のニトロカテコールについて予想される理論上の最大グラフト密度に密接に対応する（Amstadら, Nano letters 2011, 11, 1664；上掲のBixner, 2015）。再グラフト化された粒子は、予想通り、ＴＨＦ中で完全な分散性を示した。新しい配位子による再グラフト化後のＴＥＭ像（図４挿入図）は、初期のＯＡでキャップされたＮＣと比較してサイズ又は形状に変化がないことを示す。
【００７４】
ジスルフィドカップリング、クリックケミストリー、エステル化又はアミド化を介したさらなる修飾に潜在的に有用である様々な長さ及び末端基（−ＳＨ、−Ｂｒ、−ＯＨ、−ＮＨ２、−ＣＯＯＨ）で他のニトロドーパミド固定配位子（nitrodopamide-anchored ligands）を再グラフト化した（図５）。これらの粒子は、ＴＧＡによって測定されたＮＣ表面上で、約３配位子／ｎｍ２のグラフト密度を有していた（図７及び表２）。したがって、理論的に達成可能な最大グラフト密度の最適な再グラフト化は一貫して達成されたと思われる。
【００７５】
要約すると、例えばナトリウム塩又はカリウム塩などの一般的に入手可能な単純塩を使用して、周囲温度及び中性ｐＨで、ＮＣの表面から強く結合した配位子を完全に除去するために、クラウンエーテルのようなキレート化剤を使用できる。より速い反応速度が小さいハロゲンについて観察され、ＯＡの完全な交換が酸化鉄ナノ粒子上のＦ−について観察された。Ｆ−は、ＮＣ表面上に入り込んでＮＣ表面上の酸素と置き換わるのに十分に小さい。外皮が剥ぎ取られて裸になったＮＣは、陰イオンとＮＣ表面陽イオンの弱い静電相互作用のおかげで、様々な長さと官能基の配位子で容易に再グラフト化することができた。ニトロドーパミド固定配位子の理論最大グラフト化密度は、配位子の官能基に関係なく達成することができた。配位子の交換は任意のＮＣ、例えば半導体ＱＤで行うことができ、ＯＡ及び類似の錯体配位子をハロゲン化物と交換して空気安定性及び電荷移動を増大させることができる。交換イオンは、ナノ粒子コアの硬さ又は軟らかさに合うように選択されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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