"強磁性コアと、前記磁性コアを囲む超常磁性殻とを含むナノ粒子。前記ナノ粒子は約2nm以上の直径を有する、請求項1に記載のナノ粒子。内部にある前記強磁性コアは約1nm~約15nmの範囲におけるコア径を有する、請求項1に記載のナノ粒子。前記超常磁性殻は約0.1nm以上の厚さを有する、請求項1に記載のナノ粒子。前記強磁性コアはFe、Co、Ni、FePtまたはSmCoを含む、請求項1に記載のナノ粒子。前記超常磁性殻は磁性材料の酸化物を含む、請求項1に記載のナノ粒子。前記超常磁性殻はドーパント材料を含む、請求項1に記載のナノ粒子。前記ドーパントは、Mn、Co、Ni、ZnおよびZnMnからなる群より選択される金属を含む、請求項7に記載のナノ粒子。前記ナノ粒子はさらに前記超常磁性殻上にある被覆を含み、前記被覆は前記ナノ粒子の水溶性を増加させるように構成される、請求項1に記載のナノ粒子。前記被覆は、2,3‐ジメルカプトコハク酸DMSAを含む、請求項9に記載のナノ粒子。前記ナノ粒子はさらに前記超常磁性殻上にある被覆を含み、前記被覆は前記ナノ粒子を標的分子に結合させるように構成される、請求項1に記載のナノ粒子。さらに前記超常磁性殻上にあるデキストランポリマー被覆を含む、請求項1に記載のナノ粒子。ナノ粒子を形成する方法であって、1つ以上の強磁性ナノ粒子コアを形成するステップと、前記1つ以上の強磁性ナノ粒子コアの各々の上に超常磁性殻を形成するステップとを含む、ナノ粒子を形成する方法。前記強磁性ナノ粒子の形成は、第1溶液中で金属錯体と界面活性剤とを混合するステップと、前記第1溶液をアニーリングして、金属錯体を熱分解させ、前記第1溶液中で前記1つ以上の強磁性ナノ粒子コアを形成するステップとを含む、請求項13に記載の方法。前記1つ以上の強磁性ナノ粒子コアの各々の上に前記超常磁性殻を形成するステップは、前記第1溶液をアニーリングするステップの後、前記第1溶液に1つ以上のオレイン酸金属塩複合体を混合し、第2溶液を形成するステップと、前記第2溶液をアニーリングして、前記1つ以上の強磁性ナノ粒子殻の上に前記超常磁性殻を形成するステップとを含む、請求項14に記載の方法。被検体において標的分子の有無を判断する方法であって、前記被検体にナノ粒子を投与するステップを含み、前記ナノ粒子は、強磁性コアと、超常磁性殻と、前記超常磁性殻上にあってかつ前記標的分子に特異的に結合するターゲティング部位とを有し、前記標的分子に前記ナノ粒子を結合させるための十分な時間を与えるステップと、前記被検体の磁気共鳴画像を生成するステップとを含み、前記画像における信号は前記標的分子の存在を示す、方法。治療方法であって、前記被検体にナノ粒子を投与するステップを含み、前記ナノ粒子は、強磁性コアと、超常磁性殻と、前記超常磁性殻上にあってかつ前記被検体の標的細胞に特異的に結合する被覆とを有し、前記ナノ粒子を前記標的細胞に結合させるための十分な時間を与えるステップと、前記被検体に交流電磁場を印加して前記標的細胞を治療するステップとを含む、治療方法。前記超常磁性殻は酸化鉄を含む、請求項1に記載のナノ粒子。概要本開示は、磁性ナノ粒子と、その合成および使用の方法とに関する。各々の磁性ナノ粒子は磁性コアおよび生体適合性のある外殻を含む。外殻は、コアを酸化されないように保護し、ナノ粒子の磁気特性を増強する。増強された磁気特性は、磁性コアの磁性が増加することおよびその保磁力が減少することを含む。増強された磁気特性により、ナノ粒子の高感度の検出および非特異的凝集の減少が可能になる。増強された磁気特性を有する生体適合性のあるナノ粒子を形成することによって、たとえばたんぱく質および単一細胞のような特異的標的分子の検出を改善することができる。概して、本明細書に記載された主題の1つの局面は、強磁性コアとこの磁性コアを囲む超常磁性殻とを含むナノ粒子によって具体化される。一部の実施形態において、ナノ粒子は約2nm以上の直径を有する。一部の実施形態において、内部にある強磁性コアは約1nm~約15nm範囲のコア径を有する。一部の実施形態において、超常磁性殻は約0.1nm以上の厚さを有する。強磁性コアはFe、Co、Ni、FePtまたはSmCoを含んでもよい。一部の実施形態において、超常磁性殻は磁性材料の酸化物を含む。一部の実施形態において、超常磁性殻はドーパント材料を含む。ドーパントは、Mn、Co、Ni、ZnおよびZnMnからなる群より選択される金属を含んでもよい。一部の実施形態において、ナノ粒子は超常磁性殻上にある被覆を含み、その被覆は上記ナノ粒子の水溶性を増加させるように構成される。その被覆は、2,3-ジメルカプトコハク酸DMSAを含んでもよい。一部の実施形態において、ナノ粒子は超常磁性殻上にある被覆を含み、その被覆は標的分子にナノ粒子を結合させるように構成される。一部の実施形態において、ナノ粒子は超常磁性殻上にあるデキストランポリマー被覆を含む。一部の実施形態において、超常磁性殻は酸化鉄を含む。別の局面では、ナノ粒子を形成する方法は、1つ以上の強磁性ナノ粒子コアを形成するステップと、1つ以上の強磁性ナノ粒子コアの各々の上に超常磁性殻を形成するステップとを含む。上記強磁性ナノ粒子の形成は、第1溶液中で金属錯体と界面活性剤とを混合するステップと、第1溶液をアニーリングして、金属錯体を熱分解させ、第1溶液中で上記1つ以上の強磁性ナノ粒子コアを形成するステップとを含んでもよい。一部の実施形態において、1つ以上の強磁性ナノ粒子コアの各々の上に超常磁性殻を形成するステップは、第1溶液をアニーリングするステップの後、第1溶液に1つ以上のオレイン酸金属塩複合体を混合し、第2溶液を形成するステップと、第2溶液をアニーリングして、上記1つ以上の強磁性ナノ粒子殻の上に超常磁性殻を形成するステップとを含む。別の局面では、被検体において標的分子の有無を判断する方法は、強磁性コアと、超常磁性殻と、超常磁性殻上にあってかつ標的分子に特異的に結合するターゲティング部位とを有するナノ粒子を被検体に投与するステップと、ナノ粒子を標的分子に結合させるための十分な時間を与えるステップと、被検体の磁気共鳴画像を生成するステップとを含み、上記画像における信号は標的分子の存在を示す。別の局面では、治療方法は、強磁性コアと、超常磁性殻と、超常磁性殻上にあってかつ被検体の標的細胞と結合する被覆とを有するナノ粒子を被検体に投与するステップと、ナノ粒子を標的細胞に結合させるための十分な時間を与えるステップと、被検体に交流電磁場を印加して標的細胞を治療するステップとを含む。架橋ポリマーとは、ポリマー鎖および/または分枝にある官能基が別のポリマーにある官能基と反応して形成した網状のポリマーである。非架橋ポリマーとは、ポリマーの鎖が別のポリマーの鎖とほとんどまたは全く反応せず、相互連結して形成した網状のポリマーである。磁気モーメントは、磁石が磁場に沿って整列する傾向を表す。磁気保磁力は、強磁性材料の消磁に対する抵抗を表す。磁化率は、材料が印加された磁場に応じて磁化される度合いを表す。超常磁性は、磁場が印加されない場合に磁気特性を示さないが、磁場が印加されると磁石と類似の挙動をする材料を指す。本発明はいくつの利点を有する。たとえば、一部の実施形態において、磁性ナノ粒子の外殻はナノ粒子コアの進行性酸化を防止し、よって、ナノ粒子の全体磁化の減少を防止する。一部の実施形態において、磁性ナノ粒子の外殻を金属でドーピングすると、ナノ粒子の全体磁化を向上させることができる。外殻の厚さが時間に関係なく常に一定であるので、磁性ナノ粒子は安定した外殻を有するという利点を備えている。一部の実施形態において、磁性ナノ粒子の外殻は生体適合性表面を与えて、その表面に標的分子または他の結合部位を付着させることができる。磁性ナノ粒子は、高磁化であるため、そのような標的分子および/または標的部位を高感度で検出するのに有用でる。さらに、超常磁性殻のおかげで、磁性ナノ粒子コアは低磁場でほとんどまたは全く保磁力を示さない。したがって、外部から印加される磁場が存在しない場合、複数の磁性ナノ粒子の非特異的凝集を回避することができる。逆に、設定しきい値を超える外部磁界を印加することによって、磁性ナノ粒子の凝集を意図的に誘発することができる。このような誘発された凝集は、磁気ナノ粒子に付着させた特定の標的分子の収集および/または分離に有用である。別段の規定がない限り、本明細書に用いられたすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者に普通に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと類似または均等の方法および材料を本発明の実施または試験において使用することができるが、適切な方法および材料が以下に記載される。本明細書に記載されているすべての刊行物、特許出願、特許および他の参考文献は、その全体が引用により援用される。矛盾がある場合には、定義を含む本明細書が優先する。さらに、材料、方法、および実施例は例示にすぎず、限定する意図はない。その他の特徴および利点は、以下の詳細な説明、図面および特許請求の範囲から明らかになるであろう。詳細な説明好ましくは、磁性ナノ粒子は、検出選択性を高めるため、高磁気モーメントを有する。ナノ粒子の粒径を大きくするとより高い磁気モーメントが得られるが、ナノ粒子が大きすぎると、小さい分子および細胞を検出するのに使用することが困難になり得る。さらに、一部の事例では、磁性粒子は酸化の影響を受けやすいので、磁化が経時的に減少してゆくことがあり得る。また、粒子の磁気性質により、自発的凝集が起こり得る。それによって、ナノ粒子を応用に用いることが困難になり、分子をナノ粒子に選択的結合させることも困難になり得る。本開示は、磁性ナノ粒子と、その合成方法および使用方法とに関する。各々の磁性ナノ粒子は磁性コアおよび生体適合性のある外殻を含む。外殻は、コアを酸化されないように保護し、ナノ粒子の磁気特性を増強する。増強された磁気特性は、磁性コアの磁性が増加することおよびその保磁力が減少することを含む。増強された磁気特性により、ナノ粒子の高感度の検出および非特異的凝集の減少が可能になる。増強された磁気特性を有する生体適合性のあるナノ粒子を形成することによって、たとえばたんぱく質および単一細胞のような特異的標的分子の検出を改善することができる。磁性ナノ粒子図1Aは例示的な磁性ナノ粒子2の断面図を示している。磁性ナノ粒子2は、外殻6に囲まれているナノ粒子コア4を含む。円形断面3次元の場合球形を有する形状として示されているが、磁性ナノ粒子2はさまざまな形状を有してもよい。たとえば、磁性ナノ粒子2はロッド/シリンダ、ワイヤまたはホイスカーと類似形状に形成されてもよい。ナノ粒子は、他の形状を有してもよい。また、磁性ナノ粒子2はさまざまな大きさを有してもよい。一部の実施形態において、磁性ナノ粒子は、たとえば約2nm、約5nm、約10nm、約15nmまたは約16nmを含め、約1nm~約20nm範囲における平均最大寸法を有してもよい。一部の実施形態において、ナノ粒子コア4は、結晶構造、多結晶構造または非晶質構造を有する強磁性材料から形成される。たとえば、ナノ粒子コア4は、Fe、Co、Ni、FeOFe2O3、NiOFe2O3、CuOFeO3、MgOFe2O3、MnBi、MnSb、MnOFe2O3、Y3Fe5O12、CrO2、MnAs、SmCo、FePtなど、またはそれらの組合わせに限定されないがこれらを含むことができる。ナノ粒子コア4は、磁性ナノ粒子2全体と類似する形状を有してもよい。たとえば、ナノ粒子コア4は、球形、ロッド/シリンダ、ワイヤまたはホイスカーと類似形状に形成されてもよい。ナノ粒子コア4は、他の形状を有してもよい。ナノ粒子コア4の平均最大寸法は、たとえば約2nm、約5nm、約10nmまたは約15nmを含め、約1nm~約20nmにおいて変化してもよい。磁性ナノ粒子2の外殻6は、ナノ粒子コア4を部分的にまたは全体的に囲む。一部の実施形態において、殻6は、結晶構造、多結晶構造または非晶質構造を有する超常磁性材料から形成される。一部の実施形態において、上記殻を形成するのに使用される材料は生体適合性がある。すなわち、殻材料は、所定の有機体に不利な生物学/免疫学的応答をほとんどまたは全く誘発せずおよび/または細胞および臓器にとって無毒である。殻6に使用できる材料の例は、金属酸化物、たとえばフェライトFe3O4、FeO、Fe2O3、CoFe2O4、MnFe2O4、NiFe2O4、ZnMnFe2O4、またはそれらの組合わせに限定されないがこれらを含むことができる。殻6は、たとえば約1nm、約1.5nm、約2nmまたは約2.5nmを含め、約0.5nm~約3nm範囲に変化する厚さを有してもよい。磁性ナノ粒子2の外殻6は、さまざまな機能を果たすことができる。たとえば、殻を有しない孤立したナノ粒子コアが酸化剤たとえば空気中の酸素に暴露されると、コア材料の全部または一部が酸化して、ナノ粒子の磁気特性の劣化を引起し得る。また、形成された酸化物は、コア材料と比べて弱い磁気特性を有し得る。コア4の上に外殻6を形成することにより、コア材料の望ましくない酸化を防止することができ、それによって、コア4の磁気特性を維持することができる。さらに、一部の実施形態において、殻6はナノ粒子コア4の磁気特性を増強させる。たとえば、殻材料のみから形成されたナノ粒子コアに比べて、殻6を有する磁性ナノ粒子は、約10倍、約100倍または約1000倍の磁気モーメントを示すことができる。磁性ナノ粒子2の磁化粒子の単位体積当たりの磁気モーメントは、コア4の最大平均寸法、殻6の厚さ、およびコア4と殻6との磁化にそれぞれ部分的に依存する。たとえば、FeFe3O4粒子の全体磁化M0は、体積加重平均値としてのFeコアおよびフェライト殻それぞれからの寄与からなる。式中、MFeおよびMフェライトはそれぞれ、コアおよび殻の磁化であり、VFeおよびVフェライトはそれぞれ、コアおよび殻の体積である。一部の実施形態において、殻材料はコア材料の酸化物と同様である。このとき、酸化物は、コア材料から形成されるのではなく、コア4をさらに酸化せずに管理されたプロセスにおいてナノ粒子コア4の表面上に被覆させたものである。この管理された殻形成プロセスは、時間に関係なく安定した厚さすなわち、殻の厚さがほとんどまたは全く増加しないおよび強い磁気特性を有する殻を形成することができる。さらに、ナノ粒子コア4の表面上に殻6を形成することによって、ナノ粒子コアの大きさは減少しない。殻6が超常磁性特性であるため、磁性ナノ粒子2に外部磁場を印加しないとき、ナノ粒子2は磁気特性をほとんどまたは全く示さない。逆に、ナノ粒子2に設定しきい値を超える外部磁場を印加するとき、上述のようにナノ粒子は増強された磁気モーメントを示す。すなわち、殻6は、全体のナノ粒子2が超常磁性に見えるように、ナノ粒子2の磁気特性を変化させる。増強された磁気モーメントを示させるためのしきい値は、殻6の材質および構造に依存する。一部の実施形態において、外部からの印加磁場が存在しないときの磁気モーメントの減少および/または不足が、さもなければナノ粒子2群の磁気特性によって生じ得る非特異的/自発的凝集を減少および/または防止することができる。逆に、上記のコア/殻構造を有する複数のナノ粒子に外部磁場を印加することにより、一部の実施形態においてナノ粒子の凝集を誘発することができる。このような誘発された凝集は、磁気ナノ粒子に結合した検体または他の分子の検出を試みるときに有用となり得る。一部の実施形態において、ナノ粒子2の磁気モーメントを、殻材料にドーパントを含有させることによって、さらに増強することができる。たとえば、Mn、Co、Ni、Zn、ZnMn、およびそれらの組合わせに限定されないがこれらを含む金属を用いて、殻6をドープすることができる。また、ナノ粒子殻6に存在するドーパントは、外部からの印加磁場が存在するときにナノ粒子2が磁気特性を示すポイントに影響を与えることができる。たとえばMnFe2O4、CoFe2O4、NiFe2O4、ZnFe2O4、ZnMnFe2O4のように、Feの半分のレベルに達したドーパントイオンを含有させると、磁性ナノ粒子に最大磁気モーメントを付与することができる。一部の実施形態において、磁性ナノ粒子2はさらに表面被覆を有している。たとえば、図1Bに示されたナノ粒子2には、超常磁性殻6の表面上に表面被覆8が形成されている。この表面被覆8は殻6を完全にまたは部分的に被覆している。被覆8の少なくとも1つの目的は、ターゲティング部位および結合基などで容易に官能化されることができる生体適合性表面を与えることにある。一部の実施形態において、表面被覆8は、磁性ナノ粒子を本質的に親水性または疎水性にする。ポリエチレングリコールまたはシランなどの合成ポリマー、天然ポリマー、合成または天然ポリマーの誘導体、およびそれらの組合わせに限定されないがこれらをを含むポリマーから表面被覆8を形成することができる。天然ポリマーは、微生物、植物、または動物によって合成された多糖類のような純粋なポリマーを実質的に純粋な形で抽出することによって得られる。合成ポリマーは、当業者に知られているモノマーからポリマーを合成する標準的な高分子化学技術を用いて、非生物学的合成から得られる。上記ポリマーは、単一種類のモノマーから合成されるホモポリマーまたは2種類以上のモノマーから合成されるコポリマーであってもよい。上記ポリマーは、架橋されてもまたは架橋されなくてもよい。架橋ポリマーは、生物システムにおいて分解に対する熱安定性および熱耐性を有することが特徴である。架橋ポリマーは出発原料のポリマーより著しく高い分子量を有する。一部の実施形態において、表面被覆8は、磁性ナノ粒子2を囲む連続膜ではなく、磁性ナノ粒子2に付着させられ、磁性ナノ粒子2を囲む網状または雲状の延長ポリマー鎖である。ポリマーの例としては、デキストラン、プラナンpullanan、カルボキシデキストラン、カルボキシメチルデキストラン、およびまたは還元型カルボキシメチルデキストラン、ポリメタクリル酸メチルポリマーおよびポリビニルアルコールポリマーのような多糖類および誘導体に限定されないがこれらを含む。一部の実施形態において、これらのポリマー被覆は、殻材料に比べてターゲティング部位および/または結合基がはるかに容易に結合することができる表面を与える。たとえば、デキストランで被覆されたナノ粒子を作り、エピクロロヒドリンと架橋してもよい。添加されたアンモニアは、エポキシ基と反応してアミン基を生成する。この材料は、架橋酸化鉄あるいはCLIOとして知られている。アミンを用いて官能化されると、この材料はアミン-CLIOまたはNH2-CLIOと呼ばれる。カルボキシ官能化されたナノ粒子を、エチレンジアミンまたはヘキサンジアミンのような水溶性のカルボジイミドおよびジアミンを用いて、アミノ官能化された磁性粒子に転換してもよい。使用のため、アビジンまたはストレプトアビジンを、オリゴヌクレオチドまたはポリペプチドのようなビオチン化結合部位を介してナノ粒子に付着させてもよい。同様に、使用のため、ビオチンをアビジンに標識された結合部位を介してナノ粒子に付着させてもよい。他の実施形態において、ナノ粒子は、非ポリマー官能基組成物に会合される。本発明の範囲に含まれている、会合されたポリマーを有しない安定かつ官能化されたナノ粒子を合成する方法が既知である。このような方法は、たとえば、HalbreichetalBiochimie80379901998およびCarolineRAVoloisetalBiomaterials31366374に記載されている。一般的に、結合部位は合成または天然の分子である。この合成または天然の分子は、標的分子または別の結合部位または特定の実施形態において、凝集誘発分子に特異的に結合し、さもなければたとえば共有結合もしくは非共有結合によりリンクしまたはハイブリッドする。たとえば、結合部位は、特定の相補的核酸標的にハイブリッドする合成オリゴヌクレオチドであってもよい。結合部位は、抗原にまたは任意のタンパク質-タンパク質相互作用に向かわせた抗体であってもよい。また、結合部位は、対応の標的に結合する多糖類であってもよい。一部の実施形態において、結合部位が別の結合部位に結合された場合、溶液中の酵素などの標的分子の基質として機能するように結合部位を設計または選択してもよい。結合部位は、たとえば、オリゴヌクレオチド結合部位、ポリペプチド結合部位、抗体結合部位、および多糖類結合部位を含む。磁性ナノ粒子の合成図2は、磁性ナノ粒子を製造するための例示的なプロセスを示すフローチャートである。図2に示すように、磁性ナノ粒子の製造は、ナノ粒子コアステップ200の形成からスタートしてもよい。ナノ粒子コアを製造するため、界面活性剤を含有する溶液の中で金属錯体を熱分解する。一部の実施形態において、反応により形成されるナノ粒子コアの酸化を避けるために、熱分解は無酸素環境たとえば、真空または窒素環境下で行われる。例として、1-オクタデセンODEとオレイルアミンOY界面活性剤との溶液を250°Cまで加熱する。溶液の温度が安定したら、たとえばFeCO5のような金属錯体を溶液に添加し、攪拌する。Feの磁性ナノ粒子鉄MNPのコアが形成され、溶液から析出する。次いで、この溶液を室温まで冷却する。他の金属錯体の例としては、Feacac2acacはアセチルアセトネートである、Feacac3、コバルト錯体、およびニッケル錯体に限定されないがこれらを含む。他の界面活性剤の例としては、オレイルアミン、オレイン酸、およびアミンあるいはカルボン酸化学官能基を含有する他の化学物質に限定されないがこれらを含む。ナノ粒子コアの大きさは、金属源と界面活性剤とのモル比に部分的に依存する。一部の実施形態において、金属源に対する界面活性剤のレベルを減少させると、その結果として粒径が増加する。たとえば、図3は、OYと鉄金属錯体とを含有する溶液から製造したFeナノ粒子コアの画像を示している。図面には、一定の温度においてモル比[Fe]:[OY]を5:1から35:1まで変化させた。モル比は5:1から12:1に変更した場合、粒径の成長は約2nmのみであった。モル比は12:1を超えたら、粒径は約2nmに安定した。ナノ粒子コアの大きさは、ナノ粒子コアが形成される間の反応温度にも依存する。一部の実施形態において、反応が起こる温度を上げると粒径が増加する。たとえば、図4A~図4Fは、OYと鉄金属錯体とを含有する溶液から製造したFeナノ粒子コアの画像を示めしている。図面には、一定のモル比[Fe]:[OY]においてナノ粒子コアが形成される間の反応温度を140°Cから260°Cまで変化させた。反応温度を140°Cから260°Cまで段階的に上昇させると、ナノ粒子コアの直径は約4.4nmから約14.5nmに増加した。図3および図4に示された例示的なナノ粒子コアの画像の各々において、ナノ粒子のコア材料が空気暴露およびその後の酸化により形成された自然の非晶質フェライト殻FeOは目視できる。この自然の非晶質殻は、弱い磁気特性を有しまたは磁気特性を有さず、Feコアを非晶質酸化物に転換するように経時的に徐々に厚くなる可能性がある。例示されたナノ粒子の上記直径は、フェライト殻の体積を調整することによって推定された。図4Gは、反応温度に対して自然にできた酸化物殻を有するナノ粒子のコア径および自然にできた酸化物殻を有しないナノ粒子の推定コア径を示すグラフである。再び図2を参照して、ナノ粒子コアの製造の次に、粒子コアの表面上に合成殻を形成するステップ202。殻を製造するために、金属錯体を含有する別の溶液を調製し、磁性ナノ粒子コアを含有する溶液に添加してもよい。合成殻を製造する前に自然の非晶質フェライト殻の形成を防止するため、ナノ粒子コアを含有する溶液を無酸素環境たとえば、真空下または主に窒素環境に維持してもよい。次いで、混合された混合物をアニールしてナノ粒子コアの表面上にナノ粒子殻を形成してもよい。例として、鉄MNPコアを含有する上記溶液とは別に、鉄-オレイン酸複合体の溶液を調製する。具体的には、FeCO5、オレイン酸OAおよびODEを含有する溶液を調製してアニールする。好ましくは、空気のない環境下でアニールする。冷却後、この新しい溶液を、鉄MNPコアを含有する溶液に移す。その後、鉄MNPコアと金属錯体とを含有する混合物の温度を昇温して鉄MNPコアの周りに合成殻を形成する。具体的には、反応器をゆっくり加熱し、その温度を最適のアニーリング温度たとえば、300°Cまで上昇させ、Feコアおよび合成多結晶フェライト殻Fe3O4を有する鉄MNPを形成する。この鉄MNPにおいて、合成殻は超常磁性特性を示す。合成殻は、コアの酸化を防止する障壁として機能し、厚さが経時的に変化せず、一般的に安定している。混合物を冷却した後、超常磁性殻を有する磁性ナノ粒子を、たとえば遠心分離によって収集してもよい。一部の実施形態において、磁性ナノ粒子の合成外殻を形成するプロセスは、追加の異なる金属錯体をMNPコアを含有する溶液に添加してもよい。追加の異なる金属錯体は、その後に形成された磁性ナノ粒子の合成外殻に1つまたは複数のドーパントを与えることができる。上記ドーパントはMNPの磁気特性たとえば、磁気モーメントを高めることができる。異なる金属錯体の1つまたは複数の組合せたとえば、NiCO4、Co2CO8を溶液に添加して、合成殻中に1つまたは複数のドーパントを形成してもよい。例として、鉄MNPコアおよび鉄金属錯体を含有する上記混合物を加熱する前に、Mn2CO10をこの混合物に添加する。前述と同じく、反応器をゆっくり加熱し、その温度を最適のアニーリング温度たとえば、300°Cまで上昇させ、FeコアおよびMnでドープされた合成多結晶フェライト殻Fe2O4を有する鉄MNPFeMnFe2O4を形成する。一部の実施形態において、MNPをさらに処理して合成殻の上に表面被覆を形成してもよいステップ204。この表面被覆はMNPを結合部位に結合させるための官能基を含む。前述のように、表面被覆は官能化ポリマー被覆または官能化非ポリマー被覆を含んでもよい。一部の実施形態において、上記被覆は、MNPの湿潤性を増加または減少させることができる。ポリマー被覆または非ポリマー被覆は、特異的または非特異的部位に結合するための露出官能基を与えることができる。たとえば、このような官能基は、特異的または非特異的部位に結合するためのアミノ基、カルボキシル基、または他の活性基を含んでもよい。一部の実施形態において、結合部位は、特にアミノ基またはカルボキシ基に結合するアミノ末端、スルフヒドリル、またはリン酸基を有するオリゴヌクレオチドを含んでもよい。もう一つの方法として、結合部位を合成MNPの殻上に形成される官能化ポリマーを介して磁性ナノ粒子に付着させてもよい。以下、官能化および被覆されたナノ粒子を合成するための方法に係るさまざまな非限定的な例を説明する。例として、非ポリマー被覆DMSAを合成殻の表面上に形成することができるたとえば、AlbrechtetalBiochimie80379901998参照。DMSAは、合成フェライト殻に結合され、露出官能基を与える。別の例として、ゴーマン方法WO00/61191参照に従って、MNP上にカルボキシ官能化表面被覆を合成することができる。この方法では、還元性のカルボキシメチルCMデキストランは市販のデキストランから合成される。CM-デキストランと鉄塩とを一緒に混合し、その後、水酸化アンモニウムを用いて中和する。得られたカルボキシ官能化されたナノ粒子は、アミノ官能化されたオリゴヌクレオチドを結合するために使用することができる。別の例として、強塩基の中で多糖類被覆のMNPをブロモ酸またはクロロ酢酸と反応させてカルボキシル基を付着させることにより、多糖類被覆のMNPからカルボキシ官能化されたMNPを製造してもよい。また、無水コハク酸または無水マレイン酸などの試薬を用いてアミノ官能化されたMNPのアミノ基をカルボキシル基に変換することにより、アミノ官能化されたMNPからカルボキシ官能化された粒子を製造してもよい。別の例として、デキストランで被覆された磁性ナノ粒子を製造し、エピクロロヒドリンと架橋してもよい。添加されたアンモニアは、エポキシ基と反応してアミン基を生成するたとえば、引用により本明細書に援用された米国出願公開第20030124194号および米国出願公開第20030092029号、HogemannDetalImprovementofMRIprobestoallowefficientdetectionofgeneexpressionBioconjugChem2000119416、およびJosephsonetalHighefficiencyintracellularmagneticlabelingwithnovelsuperparamagneticTatpeptideconjugatesBioconjugChem19991018691参照。この材料は、架橋酸化鉄あるいはCLIOとして知られている。アミンを用いて官能化されると、この材料はアミン-CLIOまたはNH2-CLIOと呼ばれる。別の例として、エチレンジアミンまたはヘキサンジアミンのような水溶性のカルボジイミドおよびジアミンを用いて、カルボキシ官能化された磁性ナノ粒子をアミノ官能化された磁性粒子に転換してもよい。一部の実施形態では、使用のため、アビジンまたはストレプトアビジンは、オリゴヌクレオチドまたはポリペプチドのようなビオチン化された結合部位を経由してナノ粒子に付着させもよいたとえば、ShenetalMagneticallylabeledsecretinretainsreceptoraffinitytopancreasacinarcellsBioconjugChem199673116参照。同様に、使用のため、ビオチンをアビジンに標識された結合部位を経由してナノ粒子に付着させてもよい。MNPの特徴付けMNPの特性はさまざまな技術を用いて特徴付けることができる。たとえば、ゼロ磁場冷却磁化曲線および磁場冷却磁化曲線を分析することによって、MNPの磁気特性を評価することができる。例として、FeMnFe2O4磁性ナノ粒子を製造し、拡張StonerWohlfarth磁化モデルを用いて評価を行った。このモデルは、同一かつ単一ドメインにランダムに配向しかつ互いに干渉しないナノ粒子全体の磁気挙動を説明するために開発された。以下に要約したように、我々は、FeMFe2O4粒子を有する実際の物理系統を反映するように、このモデルを拡張した。Feおよびフェライトの立体結晶磁気異方性の性質に適応させるために、我々はJoffeおよびHeubergerによって開発された枠組みを採用した。磁気モーメントの熱活性化磁化反転を可能にすることにより、磁化に与える熱活性化の影響を含めた。我々は、TEM解析により得られた粒度分布関数を用いて、粒子全体の粒径のばらつきを説明した。この方法を用いて、ナノ粒子コアが非ゼロ保磁力Hc=350Oeを有する安定した単一ドメインの挙動をとり、一方合成殻が典型的な超常磁性曲線に従っていることが判明した。ナノ粒子コアの保磁力に比べて、MNPの総磁化すなわち、コアと殻の磁化の体積加重平均値は、かなり低下した保磁力Hc=40Oeを有していた。この例では、合成殻からの超常磁性寄与が飽和して低磁場におけるナノ粒子コアの比較的遅い磁化に打ち勝つ。逆に、高磁場においてナノ粒子コアから磁化への寄与が支配的になり、MNPの全体磁化を増加させる。他の技術、たとえばマイクロ磁気シミュレーションおよび核磁気緩和分散の測定をMNPのさらなる特徴付けに使用することが可能である。MNPの用途磁性ナノ粒子は、生物学的に適合しかつ環境に敏感なセンサおよび/または分子造影剤として、薬を含むさまざまな応用に使用することができる。たとえば、MNPは、磁気共鳴に基づくセンサとして使用することができる。ここで、MNPは、水性すなわち水を含有するサンプル中の種々の分析物を検出するためのリモートセンサとして使用することができ、水性サンプル中の分析物の変化レベルを継続的に監視するために使用することもできる。MNPを水性液相に懸濁させまたは水性液相に懸濁可能にし、MNPの凝集状態を変更するために選択された1つ以上の結合部位と共有結合または非共有結合的に連結させ、そうでなければ表面上に選択された1つ以上の結合部位を固定させて、MNPを溶液中の分析物の有無または濃度の関数として使用することができるたとえば、引用により本明細書に援用された米国出願公開第20060269965号参照。別の例として、標的分子を検出するため、MNPを凝集形成アッセイに用いることができるたとえば、引用により本明細書に援用された米国出願公開第20030092029号参照。凝集体形成アッセイでは、共役体の集団または標的分子もしくは一種の標的分子に向かわせた異なる結合部位を有する2つ以上の共役体集団の混合物をサンプル溶液中に入れる。各共役体は、1つ以上の結合部位たとえば、オリゴヌクレオチド、核酸、ポリペプチドまたは多糖類を含む。その結合部位は、たとえば共有結合または非共有結合により磁気ナノ粒子、たとえば超常磁性ナノ粒子と結合している。結合部位は、標的分子一部の実施形態において、アビジンのような凝集誘発分子との特異的相互作用を引起こす。結合部位は、選択された標的分子、たとえば核酸、ポリペプチドまたは多糖類と特異的に結合する。その結果、共役体の分散状態が凝集状態に切替わり、水溶液中の隣接する水プロトンのスピン-スピン緩和時間T2が減少する。一部の実施形態において、MNPは、たとえばタンパク質のような標的分子の磁気分離に使用することができる。別の例として、MNPは、標的分子を検出するために、凝集分散アッセイに用いることができるたとえば、引用により本明細書に援用された米国出願公開第20030092029号参照。凝集分散アッセイでは、共役体を用いて小さな凝集体を調製して、得られた凝集体をサンプル溶液に入れる。このアッセイシステムでは、結合部位は、互いに結合するまたはアビジンのような特異的凝集誘発分子と結合することによって凝集体を形成するように設計され、かつ、特異的標的分子によって切断される基質になるまたは互いに結合するもしくは凝集誘発分子と結合することにより基質を形成するように設計される。サンプル溶液が標的分子を含有する場合、結合部位によって形成された基質が切断され、結果として凝集の溶解が発生する。したがって、凝集状態が分散状態に切り替わり、緩和時間T2が増加する。共役体または凝集体を投与した後、これらのアッセイシステム中の凝集体を、生体外で、たとえばバイアルまたは2次元アレイあるいは3次元アレイなどで観察および検出することができ、生体内で被検体のMRイメージングを用いて凝集体を観察および検出することもできる。一部の応用において、MNPは、複数のナノ粒子の凝集を必要とせず、イメージングに使用することができる。上記用途のさらなる説明は、たとえば、米国特許第6818199号、第6203778号および第5766572号、JaeHyunLeeetalNatureMedicine139599、およびDanielLJThorekAnnalsofBiomedicalEngineering20062338に記載されている。別の例として、MNPを癌細胞などの標的細胞と結合して磁気温熱療法に使用することができる。特に、共役MNPを、生体外または生体内の癌細胞または組織に与え、癌細胞/組織と結合することができる。一部の実施形態において、MNPはターゲティング部位を含む。MNPが全身注入されたときに、これらのターゲティング部位は、MNPを特定の癌細胞に結合させおよび/または被検体の身体の特定の部位に移動させる。たとえば、MaiteLewinetalNatureBiotechnology18410414、PCT番号PCT/KR07/00961を参照する。その後、外部からの印加交流磁場たとえば、100kHzが結合したMNPに印加され、印加された磁場に応じたMNPの運動が熱エネルギーを増加させて標的細胞/組織を治療する。具体的には、熱エネルギーの増加によって癌細胞/組織破壊することができる。別の例として、MNPをマグネトフェクションMagnetofectionに使用することができる。マグネトフェクションにおいて、共役MNPは核酸などの標的分子に結合しており、その後、標的分子と結合したMNPに磁場を印加してナノ粒子を1つまたは複数の標的細胞に意図的に導入および集中させる。その後、核酸は、以下のさまざまな異なるメカニズムによって細胞の細胞質中に放出することができる。このようなメカニズムは、たとえば、1MNPに被覆され、エンドソーム浸透膨張、エンドソーム膜の破裂および細胞内の核酸の遊離を促進するカチオン性ポリマーにより生じたプロトンスポンジ効果、または、2MNPに被覆され、細胞負脂質および電荷中和のフリップフロップによって核酸を細胞内に遊離させる陽イオン性脂質によるエンドソームの不安定化である。たとえば、米国特許第7635734号およびEricMPridgenetalNanomedicine2669680参照。実施例以下の実施例を用いて本発明をさらに説明する。これらの実施例は、特許請求の範囲に記載の本発明の範囲を限定するものではない。実施例1:強磁性Feコア/超常磁性酸化鉄殻を有するナノ粒子の合成および特徴付けまず、鉄MNPのコアを準備した。250mLの3口丸底ガラスフラスコに、20mLのODEおよび0.3mLのOY0.64mmolを添加した。フラスコの異なる首に、コンデンサおよび熱電対を接続した。真空下、混合物を60°Cまで1時間加熱して、N2ガスを充填してO2を完全に排出した。この操作を2回繰返した。次いで、混合物を所望の温度たとえば、16nmの鉄MNPコアの場合、260°Cに加熱した。温度が安定したら、激しく撹拌しながら、反応器にFeCO51.4mL、10mmolを慎重に注入した。カルボニルが分解してナノ粒子が形成し始めたため、溶液はすぐに黒く変色した。溶液をこの高温およびN2フロー状態で1時間維持して、その後室温に冷却した。鉄のみのMNPコアを形成している間に、マンガンおよび鉄-オレイン酸複合体を別に調製した。100mLの3口丸底フラスコに、Mn2CO10156mg、0.8mmol、OA2.3mL、7.26mmolおよび10mLのODEを添加した。真空下、温度を60°Cに昇温して1時間が経ってからN2フローを行った。この操作を2回以上繰返した。この無酸素溶液を120°Cに加熱した後、FeCO50.21mL、1.61mmolを注入した。混合物を30分間攪拌した。このプロセス中に溶液は黄色に変色した。しかしながら、温度が比較的低いため120°C、粒子は形成されなかった。金属-オレイン酸錯体を含有する溶液を室温に冷却した後、両頭針を用いて鉄のみのMNPコアの溶液に慎重に移した。鉄のみのMNPコアおよび金属-オレイン酸複合体の混合物を室温で30分間攪拌した。その後、反応器の温度を5°C/分でゆっくりと昇温した。我々は、温度上昇時のナノ粒子の結晶性を監視し、フェライト殻形成に最適なアニーリング温度300°Cを決定した。温度が安定してから、混合物をさらに1時間攪拌した。反応終了後、溶液を室温まで冷却し、150mLのイソプロパノール溶液ODE/イソプロパノール=0.2V/Vを添加した。FeMnFe2O4MNPを遠心分離3000rpm、15分間により収集し、10mLのヘキサン中に分散させた。粒子を洗浄するために、粒子溶液に50mLのエタノールを添加し、混合物を遠心分離し、沈降物を10mLのヘキサンに再分散させた。余分の化学物質を確実に除去するために、これらの洗浄プロセスを3回繰り返した。実施例2:コア/殻を有するナノ粒子の磁気特性動的光散乱ZetasizerNanoZS,Malvernを用いて調製したナノ粒子の粒径を特徴付けた。さらに、透過型電子顕微鏡TEM;JEOL2100,JOELUSA、X線粉末回折計XRD;RU300,理学電機および誘発結合プラズマ原子発光分光器ICPAES;ActivaS,HORIBAJobinYvonをそれぞれ用いて、ナノ粒子の形状、構造および組成を特徴付けた。振動試料磁力計EV5,ADEMagneticsおよび超伝導量子干渉装置SQUID磁力計MPMS5,QuantumDesignを用いて、ナノ粒子の磁気特性を分析した。我々は、FeMFe2O4MNPの磁気特性を特徴付けた。比較分析のため、我々はまた、異なる粒径および組成を有するフェライトMNPを合成した。すべての種類のFeコア粒子FeFeOおよびFeMFe2O4、M=Fe、Co、MnのMsは、フェライトMNPのMsよりも大きかった。そのうち、FeMFe2O4が最大のMsを呈する。フェライト殻は、おそらくそれらの多結晶性質のため、バルク材料に比べて磁化が減少した。図5は、FeMFe2O4M=Fe、Co、MnMNPのゼロ磁場冷却正規磁化および磁場冷却正規磁化をを示したグラフである。図面において、ピークが2つの異なる温度TB1>TB2に表示されている。2つのピークはそれぞれ、FeコアTB1およびフェライト殻TB2における超常磁性の始まりを示す。FeコアのTB1≫290°Cであり、室温でのコアの安定した強磁性の性質を示す。図6a~図6bは、FeFeOMNPおよびFeMFe2O4M=Fe、Co、MnMNPの磁化曲線を示している。磁化曲線は、振動試料磁力計を用いてT=300Kで得られた。すべての測定は、粉末形態のMNPに対して合成後の2時間で行われた。サンプル中のMNPの数は、誘発結合プラズマ原子発光分光器ICPAESを用いて定量した。まず、我々は、FeFeO磁性ナノ粒子図6aの磁気特性を分析した。ヒステリシス曲線により、11nmまでのFeコア径を有する粒子の超常磁性の性質を確認した。全体的に、大きくなるFeコア部につれて大きくなる粒子にMsがより多く増加することが観察された。殻のみのMNPを用いて測定したFeO殻のMsは、比較的小さかった8emu/g[Fe]。殻の寄与を補償した後、Feコアの推定Msは206emu/g[Fe]11nmコアの場合であり、バルク材料の推定Ms210emu/g[Fe]に近かった。FeMFe2O4M=Fe、Co、MnMNPの磁化曲線の各々は、無視できる残留磁気と同時に起きたヒステリシス損失の独特な特徴図6bを示した。同じ大きさのFeコアを有するMNPでは、全体磁化は、殻材料と同じMs順MnFe2O4>Fe3O4>CoFe2O4に従った。よって、この傾向は、フェライト殻を金属ドーピングすることにより粒子の全体Msを増加させるための我々の手法を検証するのに役立つ。表1は、異なる種類のMNPの全体Ms、酸化物殻のMs、および全体Msへの殻の寄与を示している。フェライトのみのMNPがコア/殻構造を有しないため、それらのナノ粒子の全体Msおよび酸化鉄のMsの間には差がない。各種類のMNPのMsは、300Kの温度およびHext=l0kOeの外部磁場強度で測定された。測定されたナノ粒子の全体直径は約16nmであった。おそらく殻のマルチドメイン性質のため、フェライト殻の推定MsはフェライトのみのMNPの推定Msより小さい。さらなる分析のため、非ゼロ温度および立体結晶磁気異方性の影響を含む拡張StonerWohlfarth磁化モデルを用いてFeMFe2O4MNPの磁気特性を計算した。この模擬結果によると、殻Mshellの磁化は典型的な超常磁性曲線に従い、一方コア部分Mcoreは非ゼロ保磁力Hc=350Oeを有する安定した単一ドメインの挙動を呈した。しかしながら、Mshellからの超常磁性寄与がすぐに飽和して低磁場におけるコアの比較的遅い磁化に打ち勝つため、粒子の総磁化MtotおよびMcoreとMshellとの体積加重平均値は、かなり低くなった保磁力をHc=40Oeを有した。そして、高磁場においてコアの寄与Mcoreが支配的になり、全体Mtotを増加させる。実施例3:磁化の数値シミュレーションFeMnFe2O4のマイクロマグネティックシミュレーションはさらに仮定磁化メカニズムを確証した。外部磁場Hextが存在しない状態およびT=300Kで、Feコアの磁化ベクトルは渦状態を形成した。これは、磁化の熱反転に耐えられる強い交換カップリングを示した。粒子の殻において、ベクターはランダムに指向しており、超常磁性の性質を示している。これらの形態は、室温でFeコアに高TB1および殻にはるかに低いTB2を示したゼロ磁場冷却磁化測定および磁場冷却磁化測定と定性的に一致した。非ゼロの電界強度では、磁気モーメントの整列が経路依存的であって、ヒステリシスループにつながった。フェライトのMNPと同様のシミュレーションはヒステリシスを示さず、Hext=0のとき、磁化ベクトルが熱エネルギーによってランダムになった。次いで、我々はFeコアMNPの横緩和r2を特徴付けた。MsおよびMNPの粒径dがr2に与えた影響をさらに詳しく調べるために、我々はまた、異なる直径のフェライトFe3O4MNPを準備した。図7は異なるMNPのr2値の比較図である。これらのr2値は、ラーモア周波数f0=ω0/2π=20MHzおよびT=300Kで測定された。フェライトMNPの中で、r2値は粒径dの増加に上昇した。一定粒径d=16nmの粒子に対して、r2値はMsに比例しており、よって、FeコアMNPはフェライト系粒子に比べてより高いr2値を有した。FeMnFe2O4MNPは、最大のMsを有するため、最高のr2値を呈した。Fe3O4ナノ粒子または架橋酸化鉄CLIOナノ粒子によって増強したr2値は、それぞれ2倍以上および300倍以上となった。我々はさらに、r2計算時に水拡散を考慮する外圏モデルを用いてMNPのr2の挙動を分析した。一言で言えば、粒径が十分に小さい際に、水分子の拡散運動がMNPから磁場を平均化するのに十分速い。この状態のr2は~d2Msである。実際に観測されたr2値は理論値と非常に適合している。このことは、1粒径及び磁化を増加することによってr2を増強する手法を実証し、2MNPが凝集することなく運動によって平均化された状態に十分に分散されたことを検証したFeMnFe2O4の場合、dが23nm未満。FeMFe2O4MNPの独特な磁気特性を理解するため、我々は2つの異なるレベルの磁気シミュレーションを行った。熱活性化磁化反転の影響を探究することを含め、MNPの全体に対してヒステリシスループを計算した。マイクロマグネティックシミュレーションを介して、単一粒子における磁化ベクトルの形態を分析した。結果は、FeMFe2O4MNP中の新たな磁化メカニズムを明らかにした。このメカニズムにおいて、Feコア直径=12nmは相当の保磁力を持つ単一ドメインおよび強磁性挙動を示す一方、フェライト殻は、超常磁性の性質を有し、低外部磁界Hextに容易に磁化される。これら2つの構成成分コアと殻が一緒に結合されると、殻が低Hextで初期磁化されるため保磁力は減少されるが、より高いHextでコアに関連するヒステリシス損失は保持されている。したがって、提案されたモデルは、温度および外部磁場依存磁化におけるFeMFe2O4MNPから観察された磁気挙動を説明した。実施例4:表面修飾およびビオチンまたは抗体との共役10mLのクロロホルムにFeMnFe2O4MNPを懸濁し、50mLのトリエチルアミンを添加した。10mlのDMSOに含有されたDMSA50mgをナノ粒子溶液に注入した。混合物を徐々に異質になるまで、40°Cで6時間振とうした。そして、この混合物を遠心分離3000rpm、10分間によって沈降させた。沈降物をエタノールで慎重に洗浄し、余分のDMSAを除去して、ホモジナイザーを用いて10mLのエタノール中に分散させた。このナノ粒子-エタノール溶液に、10mLのDMSOに含有されたDMSA50mgを再度添加してから、すべてのプロセスを繰返した。最終沈降物を50mLのH2Oに分散させた。最後に、DMSA処理したナノ粒子をスルフヒドリル-SHおよび非結合カルボン酸を用いて終端した。両方の化学官能基は、特定のターゲティング部位と共役させるために使用することができる。エルマン試薬PierceBiotechnologyを用いて決定された1ナノ粒子当たりのスルフヒドリル基の数は約50であった。DMSE処理したFeMnFe2O4MNPをビオチン-ヒドラジドAldrichと共役させるために、FeMnFe2O4MNPにカルボン酸を用いてアミド結合を形成し、ビオチンにNHS/EDC化学反応を用いてアミン基を形成した。DMSA処理したFeMnFe2O4MNP25mgを10mLのH2Oの中に分散させてから、NHS3.5mg、EDC5mgおよびビオチン1mgを添加した。混合物を室温で3時間振とうした。次いで、共役したFeMnFe2O4MNPは沈降させられ12000rpm、20分間、H2Oで3回洗浄した。抗体と共役させるため、まず、マレイミド官能基を付着させることによって抗体をチオールに対して活性になるようにした。次いで、抗体AntiHer2neu:ハーセプチン、6mg/mLを1mLのPBS緩衝液中に溶解して、0.1MのNaHCO3および1mgのスルホ-SMCCを加えることによってpHを8.2に調整した。混合物を37°Cで30分間培養した。その後、このマレイミド活性な抗体を、PD-10脱塩カラムGEヘルスケアバイオサイエンス社を用いて精製してから、直ちにDMSA処理したナノ粒子5mg/mLと混合した。混合物を4°Cで6時間振とうしてから、セファデックスG-100DNAグレード、GEヘルスケアバイオサイエンス社を用いて精製した。ビシンコニン酸アッセイBCAタンパク質アッセイキット、PierceBiotechnologyを用いて決定された1ナノ粒子当たりの抗体の数は約10であった。実施例5:MNPの表面修飾および細胞毒性試験上記のように合成した疎水性のFeMnFe2O4MNPを水性の緩衝物に転換させるため、我々は、配位子交換により2,3-ジメルカプトコハク酸DMSAを用いて粒子表面を修飾した。DMSAは、2つのカルボン酸基-COOHと2つのスルフヒドリル基-SHを含有している。MNPと混合すると、カルボン酸はまず、FeMnFe2O4MNPの表面と直接キレート結合を形成する。図8は、ターゲティング部位と共役するため、DMSAで被覆したFeMnFe2O4を示す概略図である。このDMSA被覆は、DMSA分子の分子間ジスルフィド架橋によって安定化される。この方法を採用することにより、FeMnFe2O4MNPを確実に水溶性にすることができる。ターゲティング部位を粒子に共役させるために、我々は、端末スルフヒドリル官能基またはカルボン酸官能基を利用した。たとえば、NHS/EDC化学品Nヒドロキシスクシンイミド:NHS、N-エチル-N’-3-ジメチルアミノプロピルカルボジイミド:EDCを用いてビオチン分子をDMSAのカルボン酸基に結合させることができる。別にマレイミド官能基で修飾された抗体を、ジスルフィド結合セクションVIIIを介してスルフヒドリル基に共役させた。その後、我々は、DMSA被覆のFeMnFe2O4MNPに付随する潜在的な細胞毒性について試験を行った。正常細胞3T3線維芽細胞および癌細胞HCT116を24時間培養してから、異なる量のMNPを導入した。その後、3-4,5-ジメチルチアゾール-2-イル-2,5-ジフェニルテトラゾリウムMTT臭化物アッセイセクションVII参照に従って細胞生存率を分析した。急性細胞毒性効果は観察されなかったので、DMSA被覆および磁気材料両方の生体適合性を確認した。実施例6:アビジン滴定および細胞アッセイを含む生物学的応用の実証FeMFe2O4MNPの生物学的応用を実証するため、我々は粒子を使用して、NMRに基づく診断プラットフォーム診断磁気共鳴:DMRで生物学的マーカーを感知した。サンプル中の検出標的がMNPによって認識される場合、DMRの感度は横緩和時間ΔΤ2の変化に依存する。分子標的たとえばたんぱく質の場合、DMRのアッセイは、MNPが標的分子に架橋され、ナノスケールのクラスタを形成する磁気緩和スイッチングという現象を採用する。大きな被検体たとえば、細菌、哺乳動物の細胞の場合、標的をMNPで標識し、結合していない粒子を測定前に排除する。両方のアッセイ構成では、検出感度がMNPのr2値に比例した。まず、我々はビオチン-アビジン相互作用をモデルとして用いて、分子検出時にFeMFe2O4MNPの感知能力を評価した。ビオチン化されたMNPの滴定実験は、アビジン用量に依存するT2の変化を示した。図9は、アビジン濃度に対していくつかの種類のナノ粒子の正規化されたΔT2を示すグラフである。他の種類のMNPに比べて、FeMnFe2O4は約1.5pMのアビジンを検出したので、最高の感度を示した。DMRアッセイはELISAと同等の感度を有する上に、はるかに小さいサンプル約1mlおよびはるかに短いアッセイ時間30分未満を必要とするという付加的な利点も有する。アビジン滴定:アビジンImmunoPureAvidin21121;PierceBiotechnologyをPBSに溶解させた。さまざまな量のアビジンをビオチン化FeMnFe2O4MNPに混合してサンプルを調製した。37°Cで15分間培養後、1mLのサンプルに対して、細胞の検出と分子解析用チップ-NMRバイオセンサーLeeetalNatMed14pp869874に報告され小型化された核磁気共鳴NMRシステムを用いてサンプルのT2値を測定した。以下のパラメータでCarrPurcellMeiboomGillCPMGのパルス系列を使用した:エコー時間TE=4msec、繰返し時間TR=6sec、1回のスキャン当たりの180°パルス数=500、およびスキャン数=8。参考として、アビジンなしのサンプルのT2値を用いてΔΤ2を算出した。すべての測定が3組で行われ、データを平均±標準誤差で表示した。細胞検出のために、我々は、腫瘍マーカーHER2を標的とする抗体に共役されたMNPを用いて癌細胞SkBr3をタグ付けした。MNPの培養後、細胞濃度当たりの緩和率1/T2として定義されている細胞緩和能がMNPのr2に比例することが判明した。図10Aは、いくつかの種類のMNPの細胞濃度当たりの緩和率を示すグラフである。それ故、FeMnFe2O4が最も顕著なΔΤ2を出しており、単一細胞のレベルに近い標的検出を可能にした。図10Bは、細胞濃度に対してFeMnFe2O4MNPの正規化されたΔT2を示すグラフである。人間のSkBr3乳癌細胞をベンダ推奨の培地で培養し、5CO2含有加湿空気の雰囲気中で37°Cに維持した。合流点で、細胞をHER2/neu抗体と共役したFeMnFe2O4MNPとともに37°Cで10分間培養した。参照サンプルを標的化せずに調製した。すべてのサンプルを遠心分離1000rpm、5分間を用いて3回洗浄して、PBSに再懸濁して、連続的に希釈した。サンプル中の細胞濃度を血球計を用いて測定した。上記と同様の小型化されたNMRシステムおよびパルス系列前述を用いてT2の測定値を得た。実施例7:磁気共鳴画像法MRIMRI造影剤として使用されるFeMFe2O4MNPを評価した。ファントムの比較研究は、FeMnFe2O4の使用がコントラストを増強することを確証した。たとえば、広く使用されているCLIOナノ粒子に比べて、FeMnFe2O4は約10倍低い用量で同じ信号変化を生成することができた。我々はまた、生体内イメージング研究における予備試験を行った。我々は、同じ金属用量10mg[金属]/kgを保ちながら、マウスにさまざまなMNP架橋酸化鉄CLIO、Fe3O4およびFeMnFe2O4を静脈注射した。次に、7TMRI装置Pharmascan,Bruker社を用いて、異なる時点でT2加重の画像を得た。注射3時間後に撮影した画像は、コントラスト増強が実際に各種類のMNPのr2値に比例することを証明した。図11Aは、MNPを注入する前の臓器のMRI画像である。図11B~図11Dは、異なるMNPを注入した後の臓器のMRI画像である。画像内の文字Lは肝臓の位置を表し、画像内の文字Kは腎臓の位置を表す。FeMnFe2O4MNP図11Dは最も暗い暗色をもたらしたので、有効的造影剤としてFeMnFe2O4MNPの潜在的な有用性を裏付けた。食細胞を含む臓器、たとえば肝臓、脾臓、骨髄において、ピーク信号の変化が静脈投与後3時間程度で発生した。このことは、1時間の血中半減期と一致した。初期の時点では、腎臓を含むほとんどの臓器が血管潅流に起因するかなり暗い暗色を示した。これらの変化は24時間以内にすべて基準値に戻った。4.7Tおよび7.0TのスキャナBrukerおよび鳥籠設計を有するボリュームコイルRapidBiomedical、ドイツを用いてイメージング研究を行った。r2を決定するために、異なる金属濃度のFeMnFe2O4MNPからなるファントムを用意して、T2値を次のスピンエコーパラメータを用いて測定した:TE=10msec、TR=2000msec、マトリックス=256×256、1回のスキャン当たりの180°パルス数=16。マウスを撮影するために、尾静脈からFeMnFe2O4MNPPBS中を10mg[金属]/kgの金属用量で静脈内注射した。N2OおよびO27:3混合ガス中のイソフルラン5で誘発、1.5で維持を用いてそのマウスを麻酔した。次のパラメータを使用してT2加重の画像を得た:TE=36msec、TR=2420msec、フリップ角=90°、マトリックス=128×128、視野=4×4cm2、スライス厚さ=1mm。他の実施形態なお、本発明をその詳細な説明と併せて説明したが、前述の説明は本発明の範囲を例示するものであって、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を限定しないことを意図していることを理解すべきであろう。他の局面、利点、および変形は、添付の特許請求の範囲内に含まれる。"