JPH08500700A - 分離、磁気分子スイッチ、および医療用途の無機リポソームとして使用する粒径を制御した無機粒子の製造 - Google Patents

分離、磁気分子スイッチ、および医療用途の無機リポソームとして使用する粒径を制御した無機粒子の製造

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JPH08500700A
JPH08500700A JP6501742A JP50174294A JPH08500700A JP H08500700 A JPH08500700 A JP H08500700A JP 6501742 A JP6501742 A JP 6501742A JP 50174294 A JP50174294 A JP 50174294A JP H08500700 A JPH08500700 A JP H08500700A
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ハミルトン、トレーシー、ジェイ.
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Abstract

(57)【要約】 多孔性膜(14)を介して無機塩水溶液と無機塩基水溶液を接触させることにより、限りなく均一な粒径分布の無機酸化物を調製する。ここで、膜は多くの孔を有し、それによって膜の一方の表面上に限りなく均一に単分散性の大きさの無機酸化物を沈殿させ、膜の第2の表面上に対応する塩基の塩を沈殿させる(図1)。このようにして調製した粒子は、各種の有機または生物分子を結合させることのできる有機官能基を有する有機金属ポリマーで被覆することができる。このように結合させた粒子は、分離工程が関与するin vitroおよびin vivo系または免疫学的検定、その他の生物学的検定、生化学的または酵素学的反収 アフィニティークロマトグラフィーによる精製、細胞検索ならびに診断および治療を含み、特定部位に結合分子を直接移行させるために使用される。さらに別の実施例において、両親媒性の有機化合物で被覆し、さらに第2の両親媒性ベシクル形成脂質で被覆した限りなく均一な粒径の無機コアからなるリポソーム組成物も記載する(図2)。また、ベシクル形成脂質として使用できる新規なフェニル脂質化合物も開示する(図3)。磁性粒子が電磁波吸収表面を修飾した粒子(図4)であれば、このような粒子は癌ならびに感染性疾患の処置法を提供するリポソーム組成物の製造が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 分離、磁気分子スイッチ、および医療用途の無機リポソームとして使用する粒径 を制御した無機粒子の製造発明の分野 本発明は、限りなく均一な粒径分布を有する無機酸化物を製造し、種々の官能 基部分を有する前記粒子の被覆、および調節可能で、かつ分解性の化学的結合、 錯体またはイオン結合により前記官能基部分をクラスター化する方法に関する。 さらに詳しくは、本発明は、限りなく均一な粒径を有する磁性無機酸化物粒子、 または有機被覆粒子ビーズを製造し、粒子または粒子ビーズをリンクさせて、単 体粒子またはビーズとは異なる化学的、物理的または磁気的性質を有する大きな 集蔟クラスターを形成させ、調節可能で、かつ予測通りにクラスターを単位ビー ズまたは粒径へ変換させ、またはその逆を行う方法に関する。 また、限りなく均一な粒径の無機酸化物から、in vivoおよびin vitroで医 療用に適用できる新規な無機コアリポソーム組成物を製造することができる。発明の背景 分離すべき各種の種の物理的および化学的差異を利用して、あらゆる種類の分 離が日常的に行われている。 粒子、化学種および生物的な部分の分離のために、大きさによる区分、沸点およ び化学的親和性が数百年間も利用されてきた技術である。最近では、各種の種の 相互の分離の手段として、磁性が利用されるようになってきた。1969年代初 期に、安定な磁性流体コロイドが始めて報告されている。その後の研究により、 磁性流体カラム中の磁気密度勾配に基づく分離装置が開発された。1979年に 、アフィニティークロマトグラフィー分離に好適な化学官能基を被覆した磁性粒 子が報告されている。磁気分離の最初の商業的な利用は、シャノンら(Chagnon e t al)により米国特許第4,628,037号に記載されている。このシャノン 特許は、アミン末端シランを結合した磁性粒子の免疫検定用途への利用を記載し ている。シャノンらの特許に記載されている物質は、現在医療診断キットに商業 的に使用されている。 磁気分離は、in vitroの用途に使用されているだけではない。in vivo用途 への磁気分離の利用が、次々と受け入れられ、治療および診断手段として重要と なっている。1980年代初期までに公開された報告書には、ラットの尾肉腫に 対する化学療法剤の磁気標的および隔離が記載されている。ウィッダー(Widder) (米国特許第4,849,210号、第4,247,406号および第4,23 0,685号)は、超音波造影剤 および磁気医薬標的への磁性アルブミン球の使用を記載している。シュレーダー (Schroeder)(米国特許第4,501,726号)は、T1/T2緩和信号の分離 のためにMRI造像法に使用される磁気デンプンビーズの製造方法を記載してい る。 これら従来の研究においては、種々の粒径分布の磁性粒子に磁性分離が用いら れてる。磁性粒子は有機化合物で被覆され、信号(例えば、MRI)または標的 剤(例えば、薬物運搬)として、または磁場中での分離(例えば、in vitro分 離)に利用されている。しかし、制御された状態で使用する場合に、磁性粒子の 大きさ、形状または磁気的性質を変えることができれば、例えば、分離能を向上 させる利点がある。 ある程度の粒径制御ができる無機粒子または無機酸化物粒子の各種製造法が報 告されている。 米国特許第5,071,076号には、メタロセンから磁性微粒子を製造する 方法が記載されている。この方法では、メタロセンの水スラリーと金属水酸化物 の水スラリーを組み合わせて、一緒に粉砕する。 米国特許第4,987,012号には、粒径0.1から10μmの水酸化物の 球形粒子の製造法が記載されており、シードとして金属酸化物または水酸化物を 分散させた水−アルコール系分散液にアルカリ性条件で相当する金属アルコキシ ドを加え、前記の金属アルコ キシドの分解物を前記のシード上に付着させ、シードを粒子成長させる。報告さ れた改良点は、金属アルコキシドを前記分散液に添加する間およびその後のシー ドの粒子成長の間に、前記分散液のpHをできるだけ10〜13の範囲で一定に 保ち、これにより粒子の集蔟がなく、標準偏差が0.5以下のシャープな粒径分 布を有する単分散性粒子を製造する点である。 米国特許第4,985,273号には、微細無機粒子の製造法が記載されてい る。この方法は、無機微粒子の全表面に、直鎖炭化水素および官能基を含むシラ ン系界面活性剤を反応させて前記無機微粒子の全表面上に単分子膜を形成させ、 その後基体上の密度が所定の密度になるように単分子膜で被覆した無機微粒子を 製造し、ついで単分子膜を物理的または化学的に処理して官能基を互いに化学的 に結合させる工程から成っている。 米国特許第4,945,049号には、アルカリ生成酵素を用いて、均一かつ 微細な粒子から成る磁性粉の製造法が記載されている。粒径範囲が50〜500 nmの範囲にある粒子が報告されている。 米国特許第4,702,775号には、マグネタイト顔料の製造における粒径 の制御が記載されている。沈殿工程と酸化工程の間に滞留工程を設けて、平均粒 径を0.06〜0.5μmの範囲内にしている。 その他の種々の公開文献には、主として濾過を目的として、特定の液体媒体中 で特定の大きさの分子の通過を制限する微孔性膜の製造が記載されている。例え ば、米国特許第4,943,374号には、ビールを濾過するために利用される 孔径が0.1〜1.2μmの範囲内にあるポリエーテルスルホンおよび親水化剤 から構成された微孔性膜が記載されている。米国特許第4,954,381号に は、形状が一定した多孔性基体の製造が記載されている。米国特許第4,964 ,992号には、有孔数を所定通りに制御した膜フィルターおよびその製造法が 記載されている。米国特許第5,057,226号に、血液成分を含む生物体液 からその成分を取り出す方法が記載されている。前記の方法は、第一の半透膜の 片側に生物体液を流し、第一の沈殿剤を含む体液を膜の別の側に流すことによっ て、膜を通して生物体液まで沈殿剤を移動させ、それによって体液の沈殿特性を 向上させ、成分を沈殿させる方法である。 従って、前記から分かることは、独特の化学的または物理化学的性質を有する 新規な集蔟粒子クラスターの製造に粒径制御が利用できるような便利な無機酸化 物の粒径制御法が無いことである。 従って、本発明の目的は、限りなく均一な粒径の無機酸化物を製造し、この粒 子を種々の官能基部分で被 覆し、調節可能で、かつ分解性の化学的結合、錯体またはイオン結合を介して前 記の官能基部分をクラスター化する方法を提供することである。 また本発明の別の目的は、磁気粒子または有機被覆粒子ビーズを製造し、前記 粒子または粒子ビーズをリンクさせて、その原料となった単一粒子またはビーズ とは異なった各種の化学的、物理的または磁気的性質を有する大きな集蔟クラス ターを形成させ、制御可能で、かつ予測通りにクラスターを単位ビーズまたは粒 子に変換させまたはその逆を行う方法を提供することである。 さらに本発明の別の目的は、磁気分子スイッチ製造に使用できる小さくかつ限 りなく均一な粒径を有する単位磁性結晶の製造法を提供し、これをin vivoおよ びin vitroの医療および生物学的用途へ適用することである。用語 用語「磁性結晶」は、酸化鉄、金属鉄、金属コバルト、金属ニッケル、磁性フ ェライト、磁性合金または混合格子磁性金属または酸化金属から成る直径10Å から10,000Åの粒子として定義される。用語「磁性ビーズ」は、直径10 Åから500,000Åのビーズを形成するように、有機部分またはポリマーま たは無機部分またはポリマーで被覆された磁性結晶 または結晶の集団として定義される。用語「磁気分子スイッチ」は、ビーズまた は結晶を調節可能で、かつ分解性の化学的、錯体またはイオン結合によりリンク した結晶またはビーズの表面に有機部分を付着させて形成させた磁性結晶または ビーズとして定義される。 下記の用語を本明細書中に使用する。 「ポリアルキルエーテル」は、ポリエチレングリコールおよび関連ホモポリマ ー、例えばポリメチルエチレングリコール、ポリヒドロキシプロピレングリコー ル、ポリプロピレングリコール、ポリメチルプロピレングリコールおよびポリヒ ドロキシプロピレンオキシド、および小型のアルコキシモノマーのヘテロポリマ ー、例えばポリエチレン/ポリプロピレングリコールであり、これらのポリマー は最小120ドルトンから約20,000ドルトンまでの分子量を有する。 「両親媒性有機化合物」は、疎水性および親水性部分の双方を有するあらゆる 有機化合物である。 「両親媒性ベシクル(vesicle)形成脂質」は、疎水性および親水性単位の双方 を有し、疎水性基は典型的にはアシル炭化水素鎖2個を含み、親水性基は、反応 性化学基、例えばアミン、酸、エステル、アルデヒドまたはアルコール基であっ て、これらにより脂質が例えばポリアルキルエーテルに誘導できるものを含むあ らゆる脂質を意味する。発明の要約 本発明は、限りなく均一な粒径分布を有する新規の沈殿無機酸化物結晶粒子の 製造法を提供するものである。本方法は、無機塩の水溶液と無機塩基とを多孔性 膜を介して接触させることからなり、膜は多くの小孔を有し、膜の一方の側で限 りなく単分散性の無機酸化物粒子を沈殿させ、膜の他の側では対応する塩基の塩 を沈殿をさせる。 本方法により製造された無機酸化物結晶粒子が非磁性の小粒径酸化鉄粒子(例 えばFe34)の場合には、有機部分を結晶表面に付着させ、結晶を一緒にリン クさせて調節可能で、かつ分解性の化学的結合、錯体またはイオン結合を形成さ せるから成る磁気分子スイッチの一つの実施例に集蔟させることができる。また 、結晶の集籏クラスターは、種々の溶液カプセル化法の他にも、結晶粒子を空気 または不活性気体で乾燥させることによっても製造できることを発見した。 磁気分子スイッチの別の実施例では、このようにして製造した個別の結晶粒子 または結晶の集団を、ポリマーカプセル化、モノマーの吸着後の架橋、または前 記の粒子上に共有結合または吸着される有機金属ポリマー被覆の適用により被覆 して、非可逆的に被覆された直径10〜500,000Åのビーズを形成させる 。従って、ビーズ自体は、ビーズ上に存在する有機部分 により、またはさらにビーズ表面に有機部分を付着させることにより、調節可能 で、かつ分解性のビーズクラスターとして集蔟させることができるが、いずれの 場合でも、調節可能で、かつ分解性の化学的結合、錯体またはイオン結合を形成 するようにビーズをリンクさせるものである。 本発明の一つの実施例は、磁気感応性金属、金属合金または金属酸化物から成 る磁性コア粒子と前記粒子に共有結合している有機金属ポリマー被覆剤から成る 被覆磁気感応性粒子に関するものであり、結合は前記粒子の表面上のヒドロキシ 官能基の有無には依存せず、また有機金属ポリマー被覆剤は少なくとも一種の生 物親和性吸着剤と結合することができる。共有結合の他に、有機金属ポリマーは 吸着されていてもよい。被覆磁気感応性粒子は、生物学的分子を周囲の媒体から 分離または指定方向に移行させるために使用することができる。 有機金属ポリマーは有機金属モノマーから形成され、これを金属粒子に適用し 、in situで熱的に架橋させて吸着または共有結合したポリマー被覆を形 成させる。有機チタンポリマーが好ましいが、他の遷移金属、例えば、ジルコニ ウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、タンタル(Ta)およ びニオブ(Nb)またはポスト遷移(post-transitio n)金属、例えばスズ(Sn)およびアンチモン(Sb)の配位錯体から形成され る有機金属ポリマーも使用できる。各種の生物親和性吸着剤は、選択した結合法 により有機金属ポリマー被覆に共有結合させることができる。 本発明は、特に、金属、金属合金または金属酸化物コアと、脂肪族部分および 各種の有機および/または生物学的分子が結合できる有機官能基を有する有機金 属被覆から成る磁気感応性粒子の製造法に関する。結合または非結合粒子は水性 媒体中に分散させて、安定な、すなわち粒子が重力による急速な沈降に耐えうる コロイド状分散液を形成させることができる。粒子は磁場を適用して媒体から再 生利用できる。 好ましくは、粒子は超常磁性である。すなわち、これらは磁場を除いた後に残 留磁化を示さず、このため磁気集蔟体を形成しないで粒子を再分散できる。 本発明の有機金属被覆磁気感応性粒子は、ある種の他の生物学的または有機分 子への親和性または吸着能力または相互作用により生物学的または有機分子へ、 有機官能基を通じて結合できる。このように結合させた粒子は、分離工程または 特定のサイトへの結合した分子の指定方向の運動を含む各種のin vitroまたは 生物内の系に使用でき、これには、免疫検定、他の生物学的検定、生化学的また は酵素反応、アフィニティー クロマトグラフィー精製、細胞分別および診断および治療用途を含む。 また、前記と関連して、本発明の別の実施例では、以下の工程から成る試料中 の分析物測定の方法を開示する。 (a)未知濃度の分析物を、既知量の標識分 析物と、 (1)磁気感応性金属、金属合金または金属酸化物から成る磁性コア 粒子、および(2)前記粒子に共有結合している有機金属ポリマー被覆から成る 磁性粒子の存在下で接触させ、その際、結合は前記粒子の表面上のヒドロキシル 官能基の存在には依存せず、また前記有機金属被覆はこれに共有結合で結合した 生物親和性吸着剤を有し、前記の生物親和性吸着剤は非標識および標識分析物の いずれにも吸着または相互作用する能力を有し、 (b)工程(a)の混合物を 前記結合または相互作用をさせるために十分な条件下に維持し、 (c)磁性粒 子を磁気的に分離し、かつ(d)磁性粒子に同伴した標識の量を測定し、溶液中 の分析物の濃度を決定する。 本有機金属被覆磁性粒子は、生物的分離への応用に対して優れた組皮 粒径、 表面積、結合の多様性、沈降性および磁気的挙動を示す。本発明の磁性粒子は、 文献に報告されている多くの検定、酵素固定化、細胞分別およびアフィニティク ロマトグラフィー法に好適であり、実際、過去にこれらの方法で経験された粒子 の沈降および再利用に関連する多くの問題を解決している。 限りなく均一な粒径を有する無機酸化物は、両親媒性有機化合物の被覆および さらに第二の両親和性ベシクル形成脂質で被覆した限りなく均一な粒径の無機コ アから成る脂質組成物の製造に使用できる。無機コアは、この場合にも、無機塩 の水溶液と、無機塩基とを多孔性膜を通して接触させて製造され、その際、膜は 、膜の一方側で限りなく単分散粒径の無機酸化物粒子を沈殿させ、膜の他の側で は、相当する塩基の塩を沈殿させる、多数の微小孔を有する。また、無機コアは 、メタロセンと金属水酸化物の水スラリーとを反応させ、引き続き均一粒径とな るようにミリングして製造できる。この種類の無機コアには、Fe34、Fe33、Al23、TiO2、ZnO、FeOおよびFeが含まれる。 両親媒性ベシクル形成脂質は、好ましくはアシル鎖を含む2個の炭化水素鎖お よび極性頭部基を有する脂質である。この種類には、リン脂質、例えばホスファ チジルコリン(PC)、ホスファチジン酸(PA)、ホスファチジルイノシトー ル(PI)、スフィンゴミエリン(SM)および糖脂質、例えばセレブロシドお よびガングリオシドが含まれる。 両親媒性ベシクル形成脂質は、また構造式 を有する新規の合成フェニル脂質であってもよい。式中、R1、R2およびR3中 の2個は、飽和または不飽和の直鎖または分枝鎖のアルキルまたはアシル基1個 、他のものは水素を表し、その際、少なくとも2個は炭化水素鎖はフェニル部分 に結合し、また2個の炭化水素鎖は典型的には炭素原子14−22個の長さで、 種々の不飽和度を有する。R4は、ポリ(アルケンオキシド)ポリマー、好まし くはエチレン、ポリプロピレンおよびこれらの混合物の繰り返し単位、またはポ リ(ビニルアルコール)の繰り返し単位のいずれかを表す。nで表されたポリマ ー中のアルキレンオキシドまたはビニルアルコール基の数は、0から約200ま たはこれ以上に変化してもよい。 さらに別の実施例では、本発明は、血液流を通じる医薬投与のための無機コア 脂質組成物であって、これは両親媒性有機化合物で被覆され、さらに親水性ポリ マーを用いて誘導体化された両親媒性ベシクル形成脂質1−20%で被覆された 限りなく均一な粒径の無機 コアから成る組成物であり、またリポソーム捕捉形の化合物を含む ここでまた、両親媒性有機化合物で被覆され、さらに第一の両親媒性ベシクル 形成脂質で被覆した波動吸収性磁性コアを含むように、リポソーム組成物が製造 できることも発見した。好ましい実施例では、波動吸収性磁性コア粒子は、フェ ライトまたは混合フェライト材料 好ましくは均一で制御可能な粒径で狭い粒径 分布を有し、その主要成分、すなわち酸化物は式M2(+3)M(+2)O4で あって、式中、M(+3)はAl、CrまたはFe、M(+2)はFe、Ni、 Co、Zn、Zr、Sr、Ca、Ba、Mg、Ga、Gd,MnまたはCdを表 す。別の実施例では、酸化物はLiO、MaO、およびKO、またはFe34お よびFe23と有利に混合できる。 直径1から50,000nmの限りなく均一な粒径の酸化物は、水性酸化物ゲ ルを多段法で変換して製造され、すなわち、アルカリをM(+3)およびM(+ 2)水溶液に個別に加えると、対応する金属水酸化物が分離沈殿する。次に、2 種の沈殿物を簡単に混合してミクロンサイズの無定形ゲル粒子を得るか、または ゲルを最終的にボールミルで混合して、例えば直径100Åの粒径とする。これ らの粒子を酸素または空気の存在下で加熱して脱水させ、その際、生成する酸化 物結晶の粒径を制御するように脱水温度、脱水時間、および酸素または空気の濃 度を操作する。 別の実施例では、本発明は、ガン細胞を選択的に熱死させるように細胞内粒子 内で熱を発生させる、外部電磁エネルギーの適用によるガン細胞の処理の方法を 含み、これは両親媒性有機化合物で被覆し、さらに第二の両親媒性ベシクル形成 脂質で被覆した波動吸収性磁性コア粒子を患者の静脈内に注射し、前記の被覆波 動吸収性磁性コア粒子をガン細胞内に吸収させ、患者に交流電磁場を加えて、磁 性コア粒子、従ってガン細胞を誘導加熱し、前記磁性コア粒子の誘導加熱を続け て、ガン細胞が選択的に殺されるまで細胞内温度を上昇させる。図の簡単な説明 図1は、本発明により使用される沈殿室の図である。 図2は、両親媒性有機化合物で被覆し、さらに両親媒性ベシクル形成脂質で被 覆した限りなく均一な粒径を有する無機コアから成る一般的リポソーム組成物の 説明である。 図3は、ポリエチレングリコールで誘導体化したフェニル脂質製造のための反 応経路である。 図4は、両親媒性有機化合物で被覆し、さらに両親媒性ベシクル形成脂質で被 覆した波動吸収性磁性コアから成る一般的リポソーム組成物の説明である。発明の詳細な説明 本発明の磁気感応性粒子は、これまで開発された磁性粒子の粒径、表面積、重 力沈降速度および磁気特性に関連する問題を解決する。約24時間を越す重力沈 降時間は、本磁性粒子で達成できる。重力沈降時間は、磁場勾配がない場合に粒 子の分散液の濁り度が、50%低下する時間として定義される。 本磁性粒子は、反応性基または反応性試薬、例えば化学反応性基、生物学的活 性基または生物親和性試薬を結合する能力を有する有機金属ポリマーで被覆され た磁気感応性金属、金属合金または金属酸化物のコアから成る。有機金属ポリマ ーは、磁性粒子に吸収または共有結合される。用語「磁気感応性粒子」または「 磁性粒子」は、著しい重力沈降を示さないで水性媒体中に分散または懸濁が可能 で、また磁場を与えて懸濁液から分離可能なあらゆる粒子として定義される。 用語「磁性コア」は、フェロスピネル構造を有し、同一または異なる遷移金属 の三価または二価陽イオンを含む遷移金属、合金または磁性金属酸化物の結晶ま たは結晶の群(またはクラスター)、すなわち磁性金属結晶群として定義される 。本発明中の磁性コア材料として有用な金属、合金および酸化物は、周期律表の 4aおよびb、5aおよびb、6aおよび7a族に現れる金属をベースとする金 属、合金および酸化物を含む。 これらには、例えば二価遷移金属、例えば鉄、マグネシウム、マンガン、コバル ト、ニッケル、亜鉛および銅、これらの金属の合金、例えば鉄合金または酸化物 (例えば、鉄マグネシウム酸化物、鉄マンガン酸化物、鉄コバルト酸化物、鉄ニ ッケル酸化物、鉄亜鉛酸化物および鉄鋼酸化物)、コバルトフェライト、サマリ ウムコバルト、バリウムフェライトおおびアルミニウム−ニッケル−コバルトお よびマグネタイト(Fe34)、ヘマタイト(Fe23)および酸化クロム(C rO2)を含む金属酸化物が含まれる。例えば、磁性コアは、超常磁性結晶また は酸化鉄のクラスター、または鉄または酸化物の超常磁性または強磁性結晶のク ラスターから成っていてもよく、または酸化鉄または金属合金の単一の超常磁性 または強磁性結晶から成っていてもよい。 Fe34は、結晶の表面近くで主として三価の鉄Fe(+3)を含む結晶格子 を生成することを発見した。この格子の「表面三価」元素は、下記の一般式によ る式Ti(OR)4の有機金属化合物の直接共有結合に利用できる欠陥を含む。 表面三価鉄は寿命が短い方であり、有機金属被覆が遅れると、酸化および加水 分解が起き、有機金属部分の直接共有結合を妨げる表面ヒドロキシル基となるこ とに注意しなければならない。例えば、新しく生成したFe34は、自発的に反 応する。24時間後のFe34材料は反応はするが1時問の保持時間を要する。 48時間後には、結合反応は非常に緩慢に起こり、一般に完了しない。 有機金属化合物は、式i(OR)4が好ましく、式中、Rはアルキル基であり 、反応性成分の解離は下記の一般反応の分類に従う。 従って、R1、R2、R3およびR4は、最初のラジカル(R1)の迅速解離は速く 、その後のラジカル(R2からR4)の解離は遅くなるように選択する。ラジカル R1−R4が全てアルキル型の場合には、解離は鎖長に関して線型である(鎖が短 いほど解離が速くなる)ことを発見した。従って、短いアルキル置換基を長いア ルキル置換基に代えるだけで、このような有機金属化合物の反応性を簡単に変化 させることができる。Rがアリ ール部分である場合に、解離が比較的遅いことも発見した。異なる部分(例えば エステル、ケトンなど)は、中問的な解離定数を与えることも発見した 本発明の粒子は、好ましくは直径約0.003から約1.5μm)表面積約5 0から150m/gであり、これは生物親和性吸収剤、化学的または生化学的反 応基の結合に高い能力を与える。この粒径範囲内の磁性粒子は、粒子の沈降が遅 いという問題は回避でき、また小さい粒子の場合の磁場および磁場勾配を発生さ せるための大型磁石の必要性も回避できる。例えば、本発明による磁性粒子の分 離のために用いる磁石は、約100から約1000エールステッドの磁場を発生 させればよい。このような磁場は、磁性粒子の分散液を入れている容器よりも小 さい永久磁石でよく、従って卓上での使用に適している。 超常磁性粒子は強磁性粒子に付随する磁気集蔟を示さず、再分散や再使用がで きるので、超常磁性を有する粒子が好ましい。用語「超常磁性」は、結晶の大き さが300Å以下の鉄、コバルト、ニッケルまたは他の金属合金または金属酸化 物が示す磁気的性質であって、残留磁化を示さない磁場への感応性を特徴とする 性質として定義される。 強磁性粒子は、本発明の一定の用途に有用である。用語「強磁性」は、結晶の 大きさが500Å以上の鉄、 鉄合金または鉄酸化物も磁気的性質であって、それは、磁場を除いた後の残留磁 化約10ガウス以上を有するような磁場への感応性を特徴とする性質として定義 される。 次に、磁性粒子に吸着または共有結合する能力がある有機金属モノマー物質で 粒子または結晶を被覆する。本被覆粒子に有用な有機金属モノマーは、安定な配 位化合物形成の能力がある選択された遷移および/またはポスト遷移金属の有機 配位錯体または有機リガンドであって、これらは、磁性粒子に吸着または共有結 合し、その粒子表面上のその位置で架橋させ、これにより有機金属ポリマー被覆 が形成される。有機金属モノマーは、これから生成するポリマーが生物親和性ま たは化学親和性吸着剤と共有結合を形成できるように、官能基化または誘導体化 できるものでなければならない。この目的で、生物親和性吸着剤と結合できる有 機官能基を末端とする脂肪族「スペーサーアーム」を用いて、有機金属ポリマー を後官能基化または誘導体化させる。「スペーサーアーム」は、約2個から約6 0個の原子、例えば炭素、窒素および/または酸素原子を有する脂肪族炭化水素 である。このスペーサーアームの目的は、化学基、生化学基または生物親和性吸 着剤と反応する有機L およびポリマー鎖との間に非反応性のリンカー(すなわ ちスペーサー)となり、また 被覆粒子の表面に適当な度合いの親水性/疎水性のバランスを与えるためである 。この有機基は、一般に反応性態 例えばアミン(NH2)、カルボキシル基( COOH)、シアン(CN)、リン酸(PO3H)、硫酸(SO3H)、チオール (SH)、ヒドロキシル(OH)基、ビニル(C=C)、硝酸(NO2)、アル デヒド、エポキシド、スクシンアミドまたは脂肪族また芳香族部分と結合した無 水酸基である。 特に有用な有機金属化合物は、選ばれた遷移金属(例えばTi、Zr、Hf、 V、Zn、Cd、Mn、Te、Re、Ta、Nb)および/またはポスト遷移金 属(例えばSn、Sb、Al、Ga、In、Ge)から形成された配位錯体であ る。有機チタン化合物が特に好ましい。有用な有機チタン化合物は、例えばチタ ン−テトラ−イソプロポキシド、アミノ−ヘキシル−チタン−トリ−イソプロポ キシド、アミノ−プロピル−チタン−トリ−イソプロポキシドおよびカルボキシ ル−ヘキシル−チタン−トリ−イソプロポキシドである。本発明の一つの実施例 では、アミノ−ヘキシル−チタン−トリ−イソプロポキシドを選択した磁性粒子 上に被覆し、熱的に架橋させて、脂肪族スペーサーアーム(ヘキシル部分)およ び有機官能基(アミノ基)を有する有機チタンポリマー被覆を形成させる。 被覆した粒子は、必要ならば、有機金属ポリマーと 生物親和性または化学親和性吸着剤との共有結合を形成させて後官能基化させる 。本方法の一つの実施例では、スペーサーアームおよび有機官能基を有しない有 機チタンポリマー、例えばチタン−テトラ−イソプロポキシドを選択した磁性粒 子上に被覆し、約40℃で、有機チタンポリマーが粒子表面に吸着されるまで十 分な時間で部分架橋させる。有機チタン架橋磁性粒子を次に1−ヒドロキシ−6 −アミノヘキサンのような試薬と反応させてアミノ−ヘキシル−チタン−トリ− イソプロポキシドを生成させて活性化する。この被覆を次に高温で架橋させ、脂 肪族スペーサーアームおよび有機官能基(すなわちアミン基)を有する有機チタ ンポリマー被覆を形成させる。次に官能基化した粒子を選択した生物親和性吸着 剤と反応または結合させる。 磁性コア粒子は、以下の一般手順で製造される。金属塩を塩基内で沈殿させて 微細な磁性金属酸化物結晶を形成させる。結晶を再分散させ、水中および電解質 中で洗浄する。結晶が超常磁性の場合には、洗浄の間に結晶を集めるために磁気 分離が使用できる。 本発明の一つの実施例では、二価(Fe2+)または三価(Fe3+)鉄塩 例え ば硫酸アンモニウム鉄(II)、Fe2(NH2)(SO4)および硫酸鉄(II I)、Fe2(SO43のを塩基水溶液中で沈殿させて超常磁性酸化鉄粒子を製 造する。Fe2+およびFe3+の割合 および対イオンは、鉄イオンのモル量を一定に保ちながらFe2+の量を増せば、 最終生成物に大きい変化はないように変化させることができる。硝酸、硫酸、塩 素またはヒドロキシドを含む対イオンが本方法に有用である。Fe2+/Fe3+比 約2:1から約4:1が本発明に有用である。Fe2+/Fe3+比2:1が特に有 用である。Fe2+/Fe3+比1:1では、高いFe2+/Fe3+比の製品よりいく らか品質が低い磁性粒子となり、その粒径はFe2+/Fe3+比約2:1または4 :1のものより不均一度が高い。 この実施例で、鉄塩の水溶液を塩基、例えばアンモニウム、水酸化ナトリウム または水酸化カルシウムと混合すると、超常磁性酸化鉄の結晶性沈殿が得られる 。沈殿は水洗、磁気分離および再分散を中性のpHとなるまで繰り返す。次に、 すべての水を除くようにモレキュラーシーブ上で乾燥した水と混合する溶剤、例 えばアセトン、メタノールまたはエタノールで等量を5回用いて沈殿物を洗浄す る。 洗浄工程の間に懸濁液から酸化鉄を分離するための磁場は、結晶が超常磁性の 場合には容易にの繰り返し適用できる。粒子に磁場を何回作用させたかに関係な く、これらは磁気的な集蔟物とはならず、その結果、温和な撹拌で再分散できる 。強磁性粒子はこの洗浄手順では製造できないが、それはこれは磁場の作用 の後に集蔟する傾向があり、均一に再分散できないからあである。 他の二価遷移金属塩、例えばマグネシウム、マンガン、コバルト、ニッケル、 亜鉛および銅の塩は、磁性金属または金属酸化物を生成する沈殿またはミリング 工程に鉄塩の代わりに使用できる。例えば、前記の手順でFeCl2を一価の塩 化コバルト (CoCl2)で置換すると、強磁性金属酸化物粒子が生成した。 CoCl2を用いて製造されるような強磁性金属酸化物粒子は、粒子の磁化を防 ぐために、洗浄の間に通常の遠心分離または濾過の技術を用い、磁場を作用させ ないで洗浄できる。生成した強磁性金属酸化物が水性媒体中で分散して、滞留す るほど十分細かければ、これらも有機金属ポリマーで被覆し、生物親和性吸着剤 と結合して、一回の磁気分離、例えばある種の放射性同位元素標識免疫検定に使 用できる。再分散または再使用が必要な用途では、強磁性粒子の使用は制約され る。 本発明の別の実施例では、磁性コア粒子は、金属粉を沈殿させ、得られた沈殿 物を粉砕例えば、ボールミルを用いて粒径を小さくして製造できる。この方法で は、水素化ホウ素ナトリウムを用いて例えばFe2+またはFe3+塩の水溶液から 金属粉を沈殿させる。例えば、塩化鉄(II)(FeCl2)水溶液を水素化ホ ウ素ナトリウム(NaBH4)と混合して、微細な鉄の沈 殿を形成させる。得られた金属粉の性質は、選択した対イオンまたは鉄金属塩の 原子価には影響されない。ホウ水素化物を加えると同時に、完全に沈殿が生成す る。次に、磁性金属粉を濾過して捕集し、等量の水を用いて5回洗浄して可溶性 の塩を除き、次に等量の乾燥アセトンを用いて5回洗浄して残留水を全て除く。 この粒子を濃度約1−25%の水スラリーとして、半分まで1/4インチのステ ンレス鋼ボールを入れたボールミルに入れ、3−30日間粉砕する。粉砕期間が 終了すると、超常磁性金属スラリーが生成しており、前記の超常磁性粒子となる ように被覆および官能基化する。 本発明の他の実施例では、磁性コア粒子は、メタロセン、例えば粒状フェロセ ン(ジシクロペンタジエニル鉄、C1010Fe)を水酸化鉄(II)と反応させ て製造される。この実施例では、フェロセン(または他のメタロセン)の水スラ リーを製造し、また水酸化鉄(II)の水スラリーを別に製造する。フェロセン スラリーは、例えば、フェロセンおよび水の混合物をボールミル内で粉砕して製 造する。水酸化鉄(II)の水スラリーは、例えば、硫酸鉄(II)水溶液を水 酸化アンモニウムを用いて水酸化鉄(II)を生皮 沈殿させて製造できる。こ れらの2種のスラリーを一緒にして粉砕し、例えば微細なマグネタイト粒子を形 成 させる。他のメタロセン化合物(例えばニッケロセン、コバルトセン)から、フ ェロセンと混合して種々の磁性フェライト粒子が製造できる。この方法は、米国 特許第5,071,076号中に詳細に記載されており、その教示は、引用文献 として本特許に含まれる。 本発明の一つの実施例では、磁性コア粒子の周囲の被覆は、アミノ−プロピル −チタン−トリ−イソプロポキシドである。磁性粒子をアセトン溶液中に分散さ せ、有機チタンモノマーを加え、次に熱により架橋させて重合させる。用語「結 合した磁気感応性粒子」または「結合した磁性粒子」は、1種またはそれ以上の 生物親和性吸着剤が共有結合により結合され、その共有結合は、磁性粒子の被覆 および生物親和性吸着剤上の結合に利用できる官能基に応じて、アミド、エステ ル、エーテルスルホンアミド、ジスルフィド、アゾまたはその他の好適な有機結 合であるあらゆる磁性粒子を表す。 好ましい本発明の磁気感応性粒子は、超常磁性を保ちながら低い磁場(100 から1000エールステッド)内で粒子の効率的な分離が得られる超常磁性結晶 のクラスターから成るものである。粒子合成の間に粒子の集蔟を制御し、意図す る生物学的検定または他の用途で使用する粒子を分散させるために十分な時間の 間、実質的な重力沈降を十分防げるほど小さい粒子 を生成させる。磁気感応性粒子中に超常磁性コアを有する利点は、このような粒 子が繰り返し磁場の作用を受けることができるからである。超常磁性粒子は、残 留磁化を示さず、保磁力がなく、従って、磁気的に集蔟せず、そのため、粒子は 再分散および再使用ができる。被覆後でも、結晶のクラスターから成るコアを有 する本発明の好ましい粒子は、単位重量当たりに著しく高い表面積を有し、また 一般にこれに相当する高い結合能力を有するが、これはこの粒子が開口または多 孔性構造を有することを示す。 生物親和性吸着剤は、通例の結合法により、本発明の有機金属被覆磁性粒子に 共有結合できる。種々のカップリング試薬が有効である。例えば、 (a)結合させるリガンドがアミノ基を有する場合には、活性化した有機金属 ポリマーに直接結合できる。異なる官能基を希望する場合には、例えば有機金属 ポリマー(例えばチタン−テトラ−イソプロポキシド)と、ω−官能基高分子量 アルコールとの逐次反応により官能基を有するスペーサーアームを加えて導入で きる。次に、リガンド上のアミノ基を結合させて、スペーサーアーム上の遊離官 能基とする。または (b)リガンドがアミノ基の代わりにアルデヒド基を含む場合には、被覆した 磁性粒子上のアミノアルカン(すなわち、アミノ官能基を有するアルカンスペー サ ーアーム)の遊離アミノ基に直接結合できる。 用語「生物親和性吸着剤」は、他の生物学的分子と特異的または非特異的に結 合または相互作用ができるあらゆる生物学的またはその他の有機分子と定義され 、その結合または相互作用は、「リガンド/配位体(ligate)」結合または相互作 用と呼ばれ、例示すると、これに限定されるものではないが、抗体/抗原、抗体 /部分抗原、酵素/基質、担体タンパク質/基体、レクチン/炭水化物、受容体 /ホルモン、受容体/エフェクターまたは抑制因子/誘発原結合または相互作用 である。 本発明の結合した有機金属被覆磁性粒子は、免疫検定またはその他の溶液中の 分析物の測定のための結合検定に使用できる。用語「免疫検定」は、ポリクロナ ールまたはモノクロナール抗体および抗原の免疫学的結合または相互作用に基づ く溶液中の分析物の濃度または量を測定するためのあらゆる方法として定義され 、その方法は、 (a)非結合分析物から結合物の分離を必要とし、 (b)結 合および/または非結合分析物の測定のために、放射性同位元素、蛍光測定、酵 素、化学蛍光またはその他の標識を利用し、(c)結合した測定可能な標識の量 が最初の溶液中の分析物の量に対して一般的に逆比例する場合には「競合的」 と呼ばれ、結合した測定可能な標識の量が最初の溶液中の分析物 の量に対して一般的に正比例する場合には「非競合的」と呼ばれる方法である。 標識は、抗原、抗体内、または二重抗体法では、第二の抗体内にあってもよい。 免疫検定は、例示すると、これに限定されるものではないが、放射性同位元素標 識免疫検定(RIA)、免疫放射測定検定(IRMA)、蛍光免疫検定(FIA )、酵素免疫検定(EIA)およびサンドイッチ法免疫検定である。分析物すな わち生物親和性吸着剤は、例えば抗体、抗原、部分抗原、酵素、アポ酵素、酵素 基質、酵素阻害剤、補因子、核酸、結合タンパク質、担体タンパク質、結合タン パク質で結合された化合物、担体タンパク質で結合された化合物、レクチン、単 糖類、多糖類、ホルモン、受容体 抑制因子および誘発物質である。 このような検定は、好ましくは、未知濃度の分析物を、非標識または標識分析 物双方と結合または相互作用ができる生物親和性吸着剤を結合した磁性粒子の存 在下で既知量の標識分析物の一緒と混合し、結合または相互作用を起こさせ、粒 子を磁気的に分離し、磁性粒子に同伴する標識の量を測定し、標識の量を標準曲 線と比較して試料中の分析物の濃度を決定して実施する。 用語「結合検定」または「非免疫検定」は、抗体/抗原結合または相互作用と は異なる特異的または非特 異的な結合または相互作用に基づく溶液中の分析物の濃度または量を測定する方 法であって、すなわち生物親和性吸着剤および他の生物学的または有機分子のあ らゆる測定法として定義され、その方法は、(a)非結合分析物から結合物の分 離を必要とし、(b)結合および/または非結合分析物の測定のための手段とし て、放射性同位元素、蛍光測定、酵素、化学蛍光またはその他の標識を使用し、 (c)結合した測定可能な標識の量が最初の溶液中の分析物の量に対して一般的 に逆比例する場合には「競合的」と呼ばれ、結合した測定可能な標識の量が最初 の溶液中の分析物の量に対して一般的に正比例する場合には「非競合的」と呼ば れる。 本発明の磁性有機金属被覆粒子は、固定化酵素系、特に酵素の再利用を希望す る場合に有用である。用語「固定化酵素系」は、酵素分子またはその活性サイト が自由に可溶ではなく、吸着または共有結合により固体相担体に結合されている あらゆる酵素触媒による生化学的変換または合成または分解として定義され、そ の担体は周囲の媒体中に懸濁またはそれと接触しており、これは再利用または前 記の方法から分離できる。本実施例では、一種またはそれ以上の基質を含む反応 混合物内に酵素を結合させた磁性粒子を分散させ、酵素と基質との間の反応のた めに十分な条件下で酵素反 応を行わせ、生成物および未反応基質を含む反応混合物から酵素−磁性粒子を磁 気分離し、希望する場合には、新しい基質中に粒子を再度分散させて酵素を再利 用する。 アフィニティークロマトグラフィー分離および細胞分別は、本発明の磁性粒子 を用いて実施できる。用語「アフィニティクロマトグラフィー」は、固相担体に 吸着または共有結合で結合している生物親和性吸着剤との結合または相互作用に よって、選択された分子を周囲の媒体からの分離、単離および/または精製する 方法として定義され、その担体は周囲の媒体に懸濁または接触しており、またこ れは単離および/または精製すべき分子または細胞を含む溶液または懸濁液中の 生物親和性吸着剤と結合している磁性粒子を分散させて前記の媒体から再利用ま たは分離してもよく、これにより生物親和性吸着剤および希望する分子または細 胞を相互作用させ、溶液または懸濁液から粒子を磁気分離し、また単離した分子 または細胞を磁性粒子から回収する。 さらに、本発明の有機金属被覆磁性粒子は、粒子に結合した特定の生物親和性 吸収剤により認識される細胞または組織の診断的位置確認のため、また粒子に結 合した治療剤を磁気的に病変サイトへ送るin vivoシステムに使用できる。 粒子の分散液を入れた容器を、容器の体積より大きくない永久磁石の極性面と 接触させて、10分以下の磁気分離時間が本発明の磁性粒子を用いると可能であ る。磁気分離の時間は、分散液の濁り度が95%低下するまでの時間として定義 される。 さらに、ここに記述した磁性粒子の金属酸化物コアを囲む被覆として官能基化 有機金属ポリマーを使用すると、限定された結合官能基を有する従来の技術で公 知の他の磁性粒子被覆と比較して、広い結合条件下で同じように広範囲の分子の 結合が可能となる。 以下の実施例により、本発明をさらに説明する。実施例 例1超磁性マグネタイト粒子の構造 塩化鉄(II) (VWR Scientific)200g(1.58モル)および塩化鉄( III)325g(2.0モル)を水3リットルに溶解させた。濃水酸化アンモ ニウム(VWR Scientific)2000gを撹拌しながら50ml/分の割合で加え、 その間の溶液の温度を25から40℃に保った。水酸化アンモニウムの添加が終 了した後、磁性粒子(Fe34)の水スラリーを室温まで冷却させた例2アミノ−ヘキシル−チタン−トリ−イソプロポキシドの製造 チタン−トリ−イソプロポキシド(Tyzor TPT, Dup ont, Wilmington, DE)0.1モルおよび6−アミノ−1−ヘキサノール0.1モ ルを50mlビーカーに加え、室温で1分間撹拌すると、アミノ−ヘキシル−チ タン−トリ−イソプロポキシド0.1モルが生成した。反応混合物を70℃で1 0分間加熱し、反応の間に生成したイソプロピルアルコールを蒸発させた。 物質を室温に冷却し、実施例3の四価チタン有機金属被覆製造のためのモノマ ーとして使用した。例3アミン官能基有機チタン酸被覆磁性粒子の製造 実施例1に記載の方法に従って、FeCl31.4モルおよびFeCl2 2モ ルを蒸留水4リットルに溶解させ、水酸化アンモニウム16モルを用いて沈殿さ せた。沈殿を水で5回、アセトンで3回洗浄した。N,N−ジメチルホルムアミ ド(DMF)を下記の割合で沈殿に加えた:Fe34グラム当たりにDMF10 ml。混合物をアイガー・ミル(Eiger Mill)に装入し、連続して10分間粉砕し た 次に混合物をビーカーに移し、撹拌しながら30分問100℃で加熱した。 実施例2で製造したアミン官能基有機チタン酸の製造直後にアミン官能基有機チ タン酸3g当たりに乾燥Fe341gの割合で撹拌を続けながら混合物に加えた 。 次に、この混合物を20分間65℃で撹拌し、次にアイガー・ミルを2回通し た 得られた物質を水で5回洗浄し、外部磁場2000ガウスを用いて被覆粒子 を集め、水性廃棄物をデカンテーションした。実施例4交互官能基−非官能基有機チタン酸モノマーの製造 アミン官能基が低いモノマーを製造するために、有機チタン酸をアミノ官能基 ヘキサノールおよびヘキサノールの混合物と反応させた以外は、実施例2の方法 に従った。モル比6:1のヘキサノールと6−アミノ−1−ヘキサノールを50 mlビーカー中で1分間撹拌した。 Tyzor TPT 1 モル当たりアルコール1モ ルの割合で、Tyzor TPTをアルコールに加えた。反応混合物を1分間混合し、7 0℃で10分問加熱し、反応で生成したイソプロピルアルコールを蒸発させ、室 温に冷却した。得られた化合物は有機チタン酸、すなわち、交互に非官能基ヘキ シル基、すなわちアミノ基を持たないヘキシル連鎖を有する6−アミノ−ヘキシ ル−チタン−トリ−イソプロポキシドである。6−アミノ−1−ヘキサノール: Tyzor TPT:ヘキサノールの重量比は、1:26:9,6であった。この化合物 は、実施例5に記載する有機チタン被覆製造のためのモノマーとして使用した。実施例5アミン官能基有機チタン酸磁性粒子の製造 アミン官能基有機チタン酸を実施例5の原料とした以外は、実施例3に記載の 方法に従った。磁性粒子と有機チタン酸モノマーの混合物を95℃で1時間撹拌 し ながら加熱し、アイガー・ミルで4分間粉砕した。混合物を水で9回洗浄した。 全粒子モルに対してアジピン酸0.5モルの割合でアジピン酸を加えた。カルボ ジイミド(CDI)1モルを加え、混合物を30分間ボールミルで混合させた。 全粒子モルに対して1,6−ヘキサンジアミン0.5モルの割合で、1,6−ヘ キサンジアミンを加えた。CDI 1モルを加え、混合物を30分間撹拌した。 得られた物質を水で5回洗浄し、外部磁場2000ガウスを加えて粒子を集め、 水性廃棄物をデカンテーションした。実施例6粒状フェロヤンと水酸化鉄(II)との反応によるサブドメインマグ ネタイト粒子の製造 フェロセン(ジシクロペンタジエニル鉄、Strem Chemical Co.,Newburyport,M A)と水を混合してフェロセンの20%水スラリー(重量基準)100gを製造 した。このスラリーを市販のボールミルに装入した。ミルには1/4インチのス テンレス鋼製ボールを半分まで充填し、スラリーを2時間粉砕した。 別の水酸化鉄(II)スラリーを下記の手順で製造した。水酸化鉄(II)( VMR Scientific)20gを含む水溶液を濃水酸化アンモニウム50gを用いて沈 殿させて、ゼラチン状の水酸化鉄(II)を得た。このゲルを濾過し、濾過物を 水5から100gで洗浄した。次に、洗浄したゲルを10%水性スラリーとし、 前記のようにして5時間粉砕した。 フェロセンおよび水酸化物スラリーを混合し、混合物を1日粉砕すると、微細 なFe34粒子が生成した。粒子は直径約100Åで、磁場に感応性があった。 この粒子は前記実施例2−5に記載のようにして被覆できる。実施例7サブドメインニッケル-フェライト粒子の製造 実施例6のフェロセンスラリー100%の代わりに、20%ニッケロセンスラ リー(ジシクロペンタジエニルニッケル、Strem Chemical Co., Newburyprot, M A)50gおよび20%フェロセンスラリー50gの混合物を使用したことを除 き、実施例6に記載の手順に従ってサブドメインニッケルフェライト粒子を製造 した。粒径約100Åを有する磁気感応性のニッケル−フェライト粒子がこの方 法で製造された。実施例8:サブドメインコバルト-フェライト粒子の製造 実施例6のフェロセンスラリー100%の代わりに20%コバルトセンスラリー( ジシクロペンタジエニルコバルト、Strem Chemical Co., Newburyprot, MA)5 0gおよび20%フェロセンスラリー50gの混合物を使用したことを除き、実 施例6に記載の手順に従ってサブドメインコバルトフェライト粒子を製造した。 粒径 約100Åを有する磁気感応性のニッケル-フェライト粒子がこの方法で製造さ れた。実施例9水素化ホウ素ナトリウム還元および粉砕微粒化によるサブドメイン金 属粒子の製造 塩化鉄(II)200g(1.58モル)を水1リットルに溶解させた。乾燥 水素化ホウ素ナトリウム500gを溶液に加えると、微細鉄粉が沈殿した。沈殿 を水で洗浄し、濾過して捕集した。濾過した粉末を水に再懸濁し、再濾過した。 この洗浄手順をさらに4回繰り返した。最後の懸濁の際に、スラリーを濃度20 %に調整し、実施例6の記載と同じようにして75日間粉砕すると、平均粒径が 50Å以下の粒子が製造された。100Å以下のフェライト粒子の説明 100Å以下のフェライト粒子は、多孔性または透析膜を通して水溶液中の金 属(+2)および金属(+3)を塩基水溶液と一緒に共沈殿させて製造される。 金属塩溶液を透析膜に入れ、袋を密封した。次に、金属塩溶液を入れた袋を塩基 水溶液(例えば水酸化アンモニウム)中に、各種の反応物の濃度に応じて数分か ら数日間浸漬すると、金属酸化物の沈殿が透析袋の内面に形成される。このよう にして製造された粒子の大きさは、下記により制御される;金属塩溶液の濃度; 塩基溶液の濃度;膜の孔の大きさ;各種の溶液の温度 ;溶液中のイオンの強さ(またはイオン化定数);および透析膜を通過する各溶 液の接触時間。 さらに、種々の制御された大きさの金属酸化物粒子は、水性塩基を入れた透析 袋に金属水溶液を接触させると生成する。この場合には、希望する金属酸化物生 成物は、透析袋の外側に形成される。 好ましい実施例では、無機塩基および無機塩溶液が、多孔性膜で仕切られた大 容量室内に保持される。従って、大量の制御された粒径の無機酸化物が製造でき る。図1から分かるように、大容量室(10)には、仕切り(12)、半透膜( 14)、開口(16)、膜取り付けのための支持具(18)、排水口(20)が ある。金属塩溶液を室の膜側に入れ、金属酸化物粒子を大容量室のこの側に沈殿 させる。 膜の塩基側の陽イオン部分の大きさが、無機塩溶液内の膜の表面近くで生成す る沈殿無機酸化物粒子の大きさを制御することを発見した。明らかに、無機塩基 の解離速度は、陽イオン部分の大きさにより制御されると考えられている。陽イ オン部分が大きくなるほど、陽イオンおよび陰イオン成分への解離が遅くなる。 解離が比較的遅い場合には、陰イオン部分の濃度が低く、多孔性膜を通って無機 塩溶液中に拡散する陰イオンが比較的低濃度となる。従って、(無機塩の)陽イ オン成分は大過剰に存在するので、緩慢に拡散する陰イオ ンを取り巻き、多数の小粒径無機酸化物粒子を沈殿させる。 反対に、無機塩基の陽イオン部分が比較的小さいと、解離の速度は比較的速く 、多孔性膜を通って無機塩溶液内に拡散する陰イオン部分の濃度が比較的高くな る。無機塩溶液中の膜の表面において、(無機塩の)陽イオン成分は、この場合 にも大過剰である。従って、陽イオン成分は膜を通って拡散した陰イオン部分を 取り巻くけれども、拡散する陰イオン部分は濃度が高いので、この成長している 粒子の陽イオン表面へ容易に移動し、イオン性結合の新たな層が生成し、これに より溶液から沈殿する前に全体的に粒径の大きなが粒子が生成する。 例えば、FeCl2/FeCl3の水溶液と接触するKOHは、無機塩基として LiOHを用いて製造した酸化鉄よりも粒径が小さい酸化鉄粒子(Fe34)を 生成させる。K+イオンはLi+より比較的大きいことが知られているので、これ は上記と一致する。 上記に関連して、周期律表の1a族中の元素から形成したNH4OH、KOH 、LiOH、NaOHおよびその他の水酸化物には、好適な無機塩基となる。M(+3) Y/M(+2)Y型の混合物を基とする無機塩溶液には、YがCl、Br、I、 SO4、NO3およびPO4のいずれかである溶液も含まれる。Mは、Fe,Co ,Ni, Zn,Mn,Mg,Ca,Ba,Sr,Cd,Hg,Al,B,Sc,Ga,V およびInのいずれかである。無機塩は、水性媒体中で、水酸化陰イオンが無機 酸化物を形成するように上記のように拡散して結合できる陰イオンと陽イオンか ら容易に生成する塩が好ましい。 従って、式M34の無機酸化物粒子は、MがFe,Co,Ni,Zn,Mn, Mg,Ca,Ba,Sr,Cd,Hg,Al,B,Sc,Ga,VおよびInお よびこれらの混合物のいずれかから製造される。また、与えられたM34粒子に 対して、金属(M)は、異なった酸化段階にある同じ金属成分の組み合わせの場 合も多い。例えば、好ましい実施例において、Fe34粒子は式[Fe(+2) ][Fe(+3)]24の混合Fe(+2)Fe(+3)酸化物として製造され て存在する。 上記に関して、下記の説明をする。 I. 異なる塩基対イオンの影響 結晶の性質、例えば大きさ、分布、磁性などに対する異なる塩基の対イオンの 影響は、下記のように確認した。実験を3回実施した。すべての実験条件は、塩 基を除き同一であった。実験Aでは、NaOH、実験BではLiOH、実験Cで はKOHを使用した。各実験において、1.スペクトラ−ポール5(Spectra/Po m Medicals, Inc.から購入できる)を洗浄し、透析室の入り口の上に固定する。 2.タンクの両側に蒸留水20リットルを満たす(室温)。3.FeCl2・2 H2O 12.5gを蒸留水2リットルに溶かす。FeCl3 20gを加えて、 溶解するまで撹拌する。4.鉄溶液をすべて室の膜側に注入する。5.Aでは、 NaOH 55gを蒸留水2リットルに溶かす。Bでは、LiOH 55gを蒸 留水2リットルに溶かす。Cでは、KOH 60.6gを蒸留水2リットルに溶 かす。透析室の反対側に塩基溶液を注入する。接触時間70時間の後に、評価の ために結晶沈殿の入った溶液を取り出す。結果を下記の表1に示す。 II.塩基濃度の影響 結晶の性質、例えば大きさ、分布、磁気感応などに対する塩基濃度の影響は、 下記のように確認した。実験を2回実施した。すべての実験条件は、塩基濃度を 除き同一であった。実験Aは、0.5%NaOHで実 施した。実験Bは、0.25%NaOHで実施した。各実験において、1.スペ クトラ−ポール5(Spectr 定する。2.タンクの両側に蒸留水20リットルを満たす(室温)。3.FeC l2・2H2O 12.5gを蒸留水2リットルに溶かす。FeCl3 20gを 加えて、溶解するまで撹拌する。4.鉄溶液をすべて室の膜側に注入する。5. 濃度Aでは、NaOH 120gを蒸留水2リットルに溶かす。タンクの反対側 に注入する。濃度Bでは、NaOH 55gを蒸留水2リットルに溶かす。透析 室の反対側に溶液を注入する。6.接触時間70−80時間の後に、鉄溶液およ び結晶沈殿を取り出し、評価する。結果を下記の表2に示す。 また、粒径は下記の別の変数によっても影響されることも発見した。溶液の温 度、形成した粒子の膜の表面近くからの排除の有無(粒子が適当な大きさの場合 には磁気排除も含む)、膜の孔の大きさ、溶液撹拌の有無。孔の大きさに関して は、分子量カットオフ(M WCO)が異なる膜を試験した。MWCOとは、孔を通過できる分子量の大きさ の限界を意味する。1000から500,000のMWCOを試験した。MWC Oが小さくなると、それに応じて生成する無機酸化物が小さくなる。磁性タラスターの説明 例えば、酸化鉄は、この方法を用いて、粒径80Å、50Åおよび20Åで、 すべて狭い(+/−10%)粒径分布で製造される。Fe34のX−線回折図形 に相当する生成物は、100、80、50および20Åの結晶大きさで製造され る。5660ガウスの振動試料磁性計(Vibrating Samp1eMagnetometer)(VS M)で測定すると、50Å以上のFe34粒子は、磁区磁化を有する。これは文 献と一致する。50Å以下のFe34結晶は、意外にも磁化が非常に低かった。 実際、20ÅのFe34結晶は、100ガウス以下の磁区磁化であった。この5 0Å以下のFe34結晶で観察された低い磁化は、スピン結合のための十分な質 量がなく、また磁壁が形成されていないことによるのであろう。 意外にも、Fe34の50Å以下の非磁性の結晶が250Å以上の集蔟物とな ってクラスターを形成している場合には、集蔟粒子は強い磁化を示す。直径50 0Å以上の集蔟粒子は、VSMで測定すると、400 0ガウス以上の磁区磁化を示す。 磁性結晶の集蔟物が非集蔟単位の50Å以下の結晶の大きさに戻すと、効果が 逆行、すなわち磁化がほとんど0となることを発見した。 単体結晶内で超常磁性挙動が始まる正確な大きさは、結晶構造、形状および組 成の関数である。 それぞれ異なった結晶の大きさを有する、数種の異なった立方晶フェライトを 製造した。超常磁性挙動は、正確な組成に対応して種々の単体結晶の大きさで立 ち上がる。表3は、種々の結晶組成において、超常磁性挙動が始まる大きさの推 定値である。 Fe34の大きさが限りなく均一な場合には、結晶表面またはその近傍で三価 イオン(Fe+3)を主として含む結晶格子となる。これらの格子の「表面三価 」要素は、次式による式Ti(OR)4の有機基金属化合物の直接共有結合的付 着に利用できる欠陥を含むこと を発見した。 表面三価イオンの欠陥は、どちらかといえば短命で、有機金属被覆が遅れると、 酸化が起きて表面ヒドロキシルが生成し、これは加水分解してFeO被覆となり 、有機金属部分の共有結合的付着を妨げる。例えば、新しく生成したFe34は 、自発的に反応する。24時間後のFe34物質は、反応はするが約1時間の保 持時間を必要とする。48時間後には、結合反応は非常にゆっくりと進み、一般 に完了しない。 有機金属化合物は、式Ti(OR)4が好ましく、ここでRはアルキル基であ り、成分反応は下記の一般式に従って進行する。 従って、R1、R2、R3およびR4は、第一のラジカル(R1)の迅速解離は速く 、その後のラジカル(R2からR4)の解離は遅くなるように選択する。ラジカル R1−R4が全てアルキル型の場合には、解離は鎖長に関して線型(鎖が短いほど 解離が速くなる)であることを発見した。従って、短いアルキル置換基を長い置 換基に代えるだけで、このような有機金属化合物の反応性を簡単に変化させるこ とができる。Rがアリール部分である場合には、解離が比較的遅いことも発見し た。異なる部分(例えばエステル、ケトン)は、中間的な解離定数を有すること を発見した。化学結合磁性クラスターの説明 50Å以下の非磁性フェライトの集蔟クラスターは、集蔟物を形成させるため の粒子の空気乾燥、室温でのアルゴン乾燥、種々の溶液カプセル化法および表面 変性結晶の共有結合などの種々の方法で製造された。使用されたすべての方法で 、直径が少なくとも250Å、大部分は500Å以上の粒子クラスターとなった 。すべての場合に、意外にも、非磁性フェライト結晶のクラスターは磁性であっ た。 (粒径制御の程度が低い)酸化鉄粒子に吸着または共有結合が可能なモノマー 物質を用いた有機金属被覆は、米国特許出願第556,169号(1990年8 月10日出願)に報告されている。この引用発明によ ると、今では、このような被覆は、限りなく均一な粒径分布を有する無機酸化物 結晶粒子に有利に適用できる。例えば、限りなく均一な50Å以下のFe34を チタン−テトラ−イソプロポキシドで処理し、引き続きC−6カルボン酸で終結 させ、第二の集団はC−6アミンで終結させた。一緒に混合し、磁気感応を測定 すると、磁気能率は観察されなかった。しかし、メチルジイソシアナートを添加 すると、アミンおよびカルボキシル末端基は自発的に磁性粒子のクラスター状集 蔟物を形成し、添加したメチルジイソシアナートの濃度に比例する磁気能率が、 アミンおよび/またはカルボキシル末端基が消滅する飽和に達するまで観察され た。磁気分子スイッチの説明 磁性クラスターの他の用途は、いわゆる磁気分子スイッチである。50Å以下 の非磁性Fe34粒子を、非水溶剤、例えばジメチルホルムアミド、およびチタ ン−トリ−イソプロポキシ−3,4−ジヒドロキシ−フェノキシドと混合して処 理した。 この方法で製造した粒子はo−ジヒドロキシベンゼン末端被覆の酸化チタンで あって、場を加えても非磁性である。遷移金属の溶液、モリブデン酸ナトリウム およびタングステンを加えると、例えば、(1)クラスター化した金属および( 2)o−ヒドロキシベンゼ ン原子の間で2:1配位錯体が形成され、粒子がクラスターとなり、形成された 金属イオン結合の濃度に比例する磁気信号が上昇する。 意外にも、pHの僅かな変化でも、錯体は分解し、磁化は0に戻る。錯体形成 に有利なpHへ復帰すると、最初の金属酸イオン添加の後に達したと同じ場の強 さの磁化に再び戻る。このいわゆる磁気分子スイッチは、下記の、これに限定さ れるものではないが、in vitroでの分析のための磁気トレーサー、in vivo診断 のための磁気トレーサー、金属(特にVI族遷移金属)による磁気処理、金属分 析、濾過助剤、磁気クロマトグラフィー分析および細胞分別に有効である。用途の説明 限りなく均一な粒径分布を有する無機酸化物結晶粒子は、一定の他の生物学的 または有機分子に親和性または吸着性を有し、または相互作用する生物学的また は有機分子に結合できる。このようにして結合した粒子は、分離工程または特定 のサイトへの結合分子の指定方向の運動を含む各種のin vitroおよびin vivoシ ステムに使用でき、これには、以下に限定されるのではないが、免疫検定、その 他の生物学的検定、生化学または酵素反応、アフィニティークロマトグラフィー 精製、細胞分別および診断および治療の用途が含まれる。in vitro磁気トレーサー 本発明の制御された粒径を有する無機酸化物は、通例のカップリング法により 共有結合で生物親和性吸着剤に結合できるが、この生物親和性吸着剤には、以下 に限定されるのではないが、抗体(リガンド、例えば抗サイロキシン、抗トリヨ ードサイロニン、抗甲状腺刺激ホルモン、抗甲状腺結合グロブリン、抗サイログ ロブリン、抗ジゴキシン、抗コルチソル、抗インシュリン、抗テオフィリン、抗 ビタミンB−12、抗葉酸、フェリチン、抗ヒト絨毛性ゴナドトロピン、抗卵胞 刺激ホルモン、抗プロゲステロン、抗テストステロン、抗エストリオール、抗エ ストラジオール、抗プロラクチン、抗ヒト胎盤性ラクトゲン、抗ガストリンおよ び抗ヒト成長ホルモン抗体)、抗原(結紮体、例えばホルモン、ペプチド、医薬 、ビタミン、補因子、血液学的物質、ウイルス抗原、核酸およびヌクレオチド) および特定の結合蛋白質が含まれ、その結合した粒子は免疫検定または溶液中の 分析物の測定のための結合検定に使用できる。広い観点からは、この制御された 粒径の無機酸化物粒子が非磁性であり、相当する生化学的部分に特異的な親和性 を有する種に結合された場合には、磁気感応は錯体化を起こす生化学的部分の濃 度に正比例するようになる。 例えば、上記のようにして超常磁性発現の限界粒径以下の結晶を製造する。次 に、非磁性結晶を有機金属、 例えばアミノ−ヘキシル−チタン−トリ−イソプロポキシドで被覆し、熱的に架 橋して、有機スペーサーアーム(ヘキシル部分)および有機官能基基(すなわち アミノ基)を有する有機チタンポリマー被覆を形成させる。次に、カルボン酸末 端官能基を有する抗−T−4(甲状腺ホルモン)をCDI(カルボジイミド触媒 )の存在下で非磁性結晶に結合させると、抗−T−4と被覆粒子との間にアミド リンクが形成される。T−4ホルモンを加えると、クラスターが形成され磁性が 検出される。 別の実施例では、IgGのような抗体を非磁性結晶と結合させ、次に抗チオフ ィレンを加える。チオフィレンを加えると、磁性クラスターが形成される。in vivoトレーサー 非磁性Fe34の表面に表面変性を行った。変性された薬剤を患者に注射する と、身体の特定の位置で錯体が形成される。患者をMRI、またはその他の適当 な磁気検出法により造影する。磁性金属加工/金属の分析 非磁性Fe34をキレート剤と結合させ、プロセス流体と接触させる。錯体が 形成し、このようにして形成されたクラスターの磁気能率が上昇する。クラスタ ーおよび選択した金属を磁石で捕集する。金属を裸にし、生成物を集められるよ うにpHを変化させる。例 えば、 有機スペーサーアームおよび末端アミノ官能基を有する有機チタンポリ マーを被覆した非磁性結晶は、上記のようにして製造される。次に、粒子をアミ ノ官能基を利用して2, 3−ジヒドロキシ−5−安息香酸(CDIの添加と同 時に)を反応させ、2, 3−ジヒドロキシーベンゼン末端を有するアミノ結合 生成物を形成させる。金属、例えばTuまたはMoとこのジヒドロキシ官能基を 制御されたpH(6−8)で接触させると、錯体が形成され、磁気能率が上昇す る。同じ方法で、2, 3−ジチオ−5−安息香酸も使用でき、末端ジチオ官能 基となり、例えばMoとのキレート選択性が高くなる。実施例 実施例1 25Å透析酸化鉄結晶の調製 まず、65℃の水道水37.5gに2.5gのFeCl2・H2O(Aldri ch)を溶解させて鉄塩の原液を調製し、この溶液に4gのFeCl3(Ald rich)を添加し、溶解するまで撹拌した この溶液の色は、暗黄赤色であっ た 鉄塩原液3gを温水(50℃)297gに添加して、透析用の希釈液を調製 した。この1%溶液50gを、以下のように調製したセルロース透析チューブ( Sigma MW12000)に封入した。すなわち、12インチの帯状チューブを温水中に 30 分間浸漬し、温水で十分洗浄した後、鉄溶液を添加するまで冷水中で保存した。 1%鉄溶液50gを含む透析チューブの重量を測定し、2%水酸化アンモニウ ム溶液(6gのNH4OH(Ashland Chemical 28〜30%)を294gの冷 水に溶解)中に浸漬した。 NH4OH溶液および鉄溶液を含む透析サックを入れた容器を密封し、平行に 達するまで室温で透析した(4〜6時間)。透析サックの内部に酸化鉄の黄赤色 の沈殿が生成し、サックの外部に塩化アンモニウムの白色の沈殿が生成する。チ ューブから沈殿を分取し、水を加え、遠心分離および上清のデカンテーションに よって洗浄した この工程を3回繰り返した。実施例2 50Å透析酸化鉄結晶の調製 まず、65℃の水道水37.5gに2.5gのFeCl2・4H2O(Aldrich )を溶解させて鉄塩の原液を調製し、この溶液に4gのFeCl3(Aldrich)を 添加し、溶解するまで撹拌した この溶液の色は、暗黄赤色であった 鉄塩原液 6gを温水(50℃)295gに添加して、透析用の希釈液を調製した。この2 %溶液50gを、以下のように調製したセルロース透析チューブ(Sigma MW1200 0)に封入した。すなわち、12インチの帯状チューブを温水中に30分間浸漬 し、 温水で十分洗浄した後、鉄溶液を添加するまで冷水中で保存した 2%鉄溶液50gを含む透析チューブを密封し、4%水酸化アンモニウム溶液 (12gのNH4OH(Ashland Chemical 28〜30%)を288gの冷水に 溶解)中に浸漬した。 NH4OH溶液および鉄溶液を含む透析サックを入れた容器を密封し、平行に 達するまで室温で透析した(4〜6時間)。透析サックの内部に酸化鉄の黄赤色 の沈殿が生成し、サックの外部に塩化アンモニウムの白色の沈殿が生成する。チ ューブから沈殿を分取し、水を加え、遠心分離および上清のデカンテーションに よって洗浄した。この工程を3回繰り返した。実施例3 75Å透析酸化鉄結晶の調製 まず、65℃の水道水37.5gに2.5gのFeCl2・4H2O(Aldrich )を溶解させて鉄塩の原液を調製し、この溶液に4gのFeCl3(Aldrich)を 添加し、溶解するまで撹拌した この溶液の色は、暗黄赤色であった 鉄塩原液 9gを温水(50℃)291gに添加して、透析用の希釈液を調製した。この3 %溶液50gを、以下のように調製したセルロース透析チューブ(Sigma MW1200 0)に封入した すなわち、12インチの帯状チューブを温水中に30分間浸漬 し、 温水で十分洗浄した後、鉄溶液を添加するまで冷水中で保存した 3%鉄溶液50gを含む透析チューブを密封し、4%水酸化アンモニウム溶液 (12gのNH4OH(Ashland Chemical 28〜30%)を288gの冷水に 溶解)中に浸漬した。 NH4OH溶液および鉄溶液を含む透析サックを入れた容器を密封し、平行に 達するまで室温で透析した(4〜6時間)。透析サックの内部に酸化鉄の褐色の 沈殿が生成し、サックの外部に塩化アンモニウムの白色の沈殿が生成する。チュ ーブから沈殿を分取し、水を加え、遠心分離および上清のデカンテーションによ って洗浄した この工程を3回繰り返した実施例4 チタン被覆100Å磁件粒子の合成 チタン被覆マグネタイトFe34は、以下のように調製した。 FeCl2・4H2OおよびFeCl3(41g)鉄塩をそれぞれ1000cc の水に溶解させた この溶液を2リットルのビーカー中で混合し、撹拌しながら 水酸化アンモニウム70mlを添加しL 生成した沈殿(Fe34 28g)を 含むビーカーを永久磁石上に置き、塩副成物から磁性粒子を磁気的に分離した。 磁石上に5分間放置した後、透明な塩溶液をデカンテーシ ョンした。沈殿を合計1500ccの水に分散させ、永久磁石上に5分間置いた 後、デカンテーションした。上記の洗浄工程をさらに3回繰り返した。最後に上 清をデカンテーションした後、磁性粒子を簡そうアセトン1500ccに分散さ せ、上記と同様に磁気的に分離した。粒子はアセトンで3回洗浄した。洗浄後の 粒子はN, N−ジメチル ホルムアミド500ccに分散させた。 この分散液250ccを水平ビーズミル中に注ぎ、十分に分散するように10 分間混合した。ピペットを用い、50ccのN, N−ジメチル ホルムアミド に溶解させたチタンイソプロポキシド35gを運転中のミルの漏斗に徐々に添加 し、15分間粉砕した 分散液をミルから取り出し、磁気的に分離し、デカンテーションをし、100 0CCの蒸留水で5回洗浄した。実施例5 チタン被覆20Å非磁性粒子の合成 本実施例は、有機金属性のチタンイソプロポキシド被覆非磁性20Åフェライ トの調製を説明するものである。非磁性20Å粒子分散液を、遠心分離法により 水で5回洗浄し、無水メタノールで3回洗浄した。5.0gの粒子を250ml のN, N−ジメチル ホルムアミドに分散させ、ビーズミルで15分間粉砕し た 30.0gのN,N−ジメチル ホルムアミドに分散させたチタンイソプロポキ シドを、ピペットを用い、運転中のミルに徐々に添加し、さらに15分間粉砕し た。ついで、生成物をミルから取り出し、遠心分離法により水で5回洗浄し、蒸 留水に分散させた。実施例6 アミン末端を有する磁性粒子の合成 以下の方法を用い、有機金属Tiで被覆し、C−6アミン末端を有するマグネ タイトを調製した。 有機金属性チタンイソプロポキシドを用い、上記と全く同様に沈殿、洗浄およ び被覆を行った。洗浄した磁性粒子、N,N−ジメチル ホルムアミドおよびチ タンイソプロポキシドを15分間粉砕した後、30ccのN,N−ジメチル ホ ルムアミドに溶解した6−アミノ−1−ヘキサノール15gをピペットを用い、 運転中のミルに添加した。15分間粉砕した後、時々撹拌しながら分散液を10 0℃で20分間加熱した。ついで、分散液を冷却し、磁気的に分離し、1000 ccの蒸留水で5回洗浄した。実施例7 カルボキシル末端を有する磁性粒子の合成 有機金属性Tiで被覆し、C6カルボキシル基の末端を有するマグネタイトを 、以下のように調製した。 30ccのN,N−ジメチル ホルムアミドに分散 させた4−ヒドロキシ酪酸ナトリウム塩14.2gを、上記の実施例4と同様に ピペットを用い、洗浄した有機金属性被覆磁性粒子250ccに徐々に添加した 。15分間粉砕した後、分散液を撹拌しながら100℃で20分間加熱した。溶 液を室温で磁気的に分離し、1000ccの蒸留水で5回洗浄した。実施例8 ジヒドロキシ芳香族末端を有する磁性粒子の合成 本実施例では、ジヒドロキシ芳香族末端を有する磁性粒子の調製を説明する。 上記と同様に、チタンイソプロポキシド被覆磁性粒子5gと6−アミノ−1−ヘ キサノールをメタ亜硫酸ナトリウムの蒸留水溶液300ccに分散させた。メタ 亜硫酸ナトリウム溶液は、粒子の酸化を防ぐため、窒素ガスであらかじめ処理し た。アミン処理磁性粒子を撹拌しながら、没食子酸78gとカルボジイミド1. 0gの混合液を加えた。1時間インキュベーションした後、生成物を磁気的に分 離し、水で洗浄した。実施例9 免疫検定にI用磁性トレーサー 20Å非磁性フェライト粒子を、遠心分離によって粒子を回収し、激しく撹拌 して粒子を再度分散させることによって、水で3回、アセトンで3回、無水メタ ノールで3回洗浄した。 無水メタノールに溶解させたタイザー(チタン テトライソプロポキシド)を 、乾燥粒子9.6g当たりTiが25gとなるように乾燥粒子0.53gに添加 した。鋼鉄製のボールを入れたボールミル中で、粒子を1時間粉砕した ついで、無水メタノールに溶解した6−アミノ−1−ヘキサノールをタイザー 被覆粒子に添加して、粒子にアミン末端を付与した 乾燥粒子9.6g当たり0 .088モルのアミンを用いた これをタイザー被覆粒子に添加し、ボールミル で3.5時間粉砕した。磁気は、振動磁力計で測定した。粒子は磁力を有さない ことが認められた。 試料をそれぞれ0.13gに4等分した 乾燥試料5g当たり1 6−ジイソ シアナトーヘキサンをそれぞれ0、0.5、4および8ml添加した 試料は、 鋼鉄製ボールを入れないボールミルで、一夜粉砕した再び振動磁力計で磁力を測 定した。1, 6−ジイソシアナトーヘキサンを増量すると磁力が比例的に増加 することがわかった。実施例10 ポリマーによるカプセル化 20Å非磁性フェライト粒子を水で4回、アセトンで5回遠心分離によって洗 浄した。ついで、アセトンスラリーをヘキサンで5回洗浄した。粒子:ポリマー の重量比が約1:10〜10:1となるように、溶剤に溶解させたポリマー(例 えば、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニール)を約0.1〜10%添 加した。高せん断カミキサーで約10分間連続撹拌して、結晶にポリマーを被覆 した。ついで、溶剤の約10〜100倍の水を加え、ポリマーを凝集させた。ビ ーズを回収した。ポリウレタンの場合には、THFが最も優れていることがわか った。実施例11 モノマーの添加およびその後の架橋剤の添加 実施例10と同様に粒子スラリーを調製した。ついで、粒子のヘキサンスラリ ーにオレイン酸を添加し、高せん断カミキサーで約20分間撹拌した。ついで、 ヘキサンの約5倍に相当するアセトンをオレイン酸被覆粒子分散液に添加し、凝 集させた。得られた残渣を回収し、高せん断力ミキサー中で約1時間水と混合し 、オレイン酸被覆結晶ビーズを生成させた ビーズスラリーを1〜20meg Radで3−ビーム発生装置(Energy Sources, Woburn ,MA)に約0.25〜0.5秒間暴露させ、不飽和基によって架橋させた。実施例12 画面透析タンク中での10nm以下の粒子の調製 半透過性膜を介して塩基溶液と鉄塩の接触を制御し て、粒径分布が狭い範囲内にある特定粒径を有する酸化鉄結晶の沈殿を得ること によって、直径2nmの均一な磁性結晶を調製した。 Spectra/PorR 5透析膜(平板)を取り付け、両面透析反応タンクを左右均等になるように仕 切って2つのチャンバーを設けた。タンク内の両チャンバーに20リットルの蒸 留水を入れ、20℃に保った。タンク内の一方のチャンバーに12.5gのFe Cl2・4H2Oと20gのFeCl3を加え、溶解するまで撹拌した。60.6 gのNaOHを2リットルのH2Oに溶解させ、タンク内の別のチャンバーに加 えた 両側を撹拌機で15分間撹拌した。70〜80時間接触させた後、鉄溶液 と沈殿結晶をタンクから取り出し、遠心分離およびTEM測定によって平均直径 が2nmの磁性結晶を回収した。 粒径が均一な無機コア粒子は、米国特許出願番号第894,260号(199 2年6月8日出願)に記載されている選択方法によって調製することができる。 その技術は、本願発明の明細書に比較例として示す。そこに記載されているよう に、多孔性で、限りなく単分散性の無機酸化物粒子を膜の一方の面上に沈殿させ 、他方の面には相当する塩基の塩を沈殿させる膜を介して無機塩水溶液と無機塩 基水溶液を接触させる。粒径は5〜1000であって、好ましくは5〜100で あって、粒径分布が±10%の範囲にあればよい。無機 塩は一般式MYで表すことができる。 ここで、MはFe、Co、Ni、Zn、Mn、Mg、Ca、Ba、SrN、C d、Hg、Al、B、Sc、Ga、V、Inまたはこれらの混合物であり、Yは Cl、Br、I、SO4、NO3、PO4またはこれらの混合物である。無機塩基 はNH4OH、KOH、LiOH、NaOH、CsOH、RbOHまたはこれら の混合物である。したがって、また好ましくは、Fe34はここに記載したリポ ソームの無機コアとして使用できる均一な直径100以下の一般式[Fe(+2 )][Fe(+3)]24のFe(+2)Fe(+3)酸化物の混合物として調 製する。 また、無機コア粒子は以下の一般的手順によって調製することができる。高温 、高圧で金属塩または有機メタロセンを塩基中で沈殿させ、磁性金属産か物の微 細な結晶を生成させる。結晶を分散させ、水および電解質中で洗浄する。洗浄の 間で結晶を回収するには、磁気分離を使用することができる。ついで、例えばボ ールミルを用い、50またはそれ以下の粒径となるような条件下で結晶を粉砕し て、さらに均一な粒径とする。米国特許第5,071,076号および米国特許 出願第806,478号(1991年12月31日出願)を参照。これらの技術 を比較例として本明細書に参照した。 III.両親媒性有機化合物 無機コアリポソームの形成に使用できる両親媒性有機化合物は、分子内に疎水 性と親水性の基を有する多くの有機化合物から選択することができる。本発明の 重要な1側面によると、親水性の基は無機酸化物の表面に吸着または配位し、一 方疎水性の基は外部に向かって伸びて両親媒性のベシクルと関連し、脂質化合物 を形成することを発見したことである。好ましい両親媒性有機化合物としては、 オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、パルミチン酸、ミリスチ ン酸およびアラキドン酸等の脂肪酸をあげることができる。 IV.脂質成分を形成する両親媒性ベシクル 本発明において無機コアリポソームの形成に使用する脂質成分は、典型的には ホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジン酸(PA)ホスファチジルイノ シトール(PI)、スフィノゴミエリン(SM)等のリン脂質、およびセレブロ シドおよびガングリオシド等の糖脂質を含む脂質を形成する多くのベシクルから 選ぶことができる。脂質の選択にあたっては、(a)血清中への薬物放出速度、 (b)薬物捕捉効率、(c)リポソームの毒性、(d)生物分布および標的特性 を考慮する。特定の側鎖構成を有する多くの脂質を購入または標準的な脂質単離 技術によって入手することが できる。米国特許第4,994,213号を参照。 脂質は液体脂質、例えばアシル側鎖が比較的不飽和であるリン脂質、または高 度に飽和されたリン脂質等の凝固性膜脂質であってもよい。したがって、ベシク ル形成脂質は、血清中におけるリポソームの安定性および捕捉した薬物のリポソ ームから血流中への放出速度を調整するために特定の流動性または凝固性が得ら れるように選択することができる。例えば、米国特許第5,013,556号を 参照。 選択実施例において、ベシクル形成脂質は極性−頂上基の領域が分子量の異な るポリアルキレン エーテルポリマーの共有結合によって修飾されたリン脂質で ある。比較的親水性の高いポリアルキレン エーテルポリマー、特にポリエチレ ン オキシドが結合すると、リン脂質分子内の親水性と疎水性のバランスが変化 し、水環境中で特有な溶解性を有するリン脂質が得られる。例えば、米国特許第 4,426,330号参照。無機コアリポソームの組成中のポリアルキルエーテ ル 脂質の量は、誘導体化脂質のモル数に基づいて、総ベシクル形成脂質のモル 数に対する割合として、約1〜20モル%が好ましい。ベシクル形成脂質のポリ アルキルエーテル部分は、約120〜20,000ダルトンの範囲の分子量を有 するものが好ましく、特に好ましいのは約1000〜5000ダルトンの範囲の 分子量を有するものである。 さらに、本発明の別の実施例において、以下の一般式で表される新規な一連の フェニル脂質化合物を記載する。 ここで、R1、R2およびR3のうちの1つは水素で、その他は飽和または不飽和 直鎖または側鎖炭化水素基であり、少なくとも2つの炭化水素基がフェニル基に 結合しており、2つの炭化水素基はその炭素数が典型的に約14〜22であり、 不飽和度が異なる。R4はポリ(アルキレン オキシド)ポリマー、好ましくは エチレン、プロピレンおよびこれらの混合物からなる反復単位またはポリ(ビニ ール アルコール)からなる反復単位である。nはポリマー中のアルキレン オ キシドまたはビニール アルコールの数であり、0〜約200またはそれ以上で ある。 V.無機コアリポソーム組成物の調製 均一な粒径の無機コアリポソーム組成物を製造する好ましい方法として、まず 前記のセクションIIで記載した磁性粒子を親水性と疎水性の両方の基を有する 両親媒性有機化合物で被覆することから開始する。例えば、Fe34:酸の乾燥 重量比が2:1になるように、有機溶媒中に分散させたオレイン酸、リノール酸 、またはリノレン酸等の脂肪酸を粒子に添加する。混合物を4mmのガラス媒体 を入れたボールミル中で1〜1.5時間粉砕した後、粒子を失うことなく、水分 を除去するために酸被覆粒子をガラス媒体の回りに集める。ついで、ヘキサン、 トルエンまたはクロロホルムを700ml添加して、一夜(15時間)ガラス媒 体で粉砕して、被覆した粒子を有機溶媒中に分散させる。 脂肪酸被覆粒子によるリン脂質の吸着は、合成ポリエチレン グリコール末端 を有するホスファチジルエタノールアミンを上記の分散液に添加し、3時間撹拌 することによって行う。脂肪酸:純脂質の比は約1:1重量%である。 粒子を有機相から水相に移すため、分散液7mlを3mlの蒸留水を入れた1 4ml容のガラスバイアルに添加する。バイアルを35℃の超音波水槽に置き、 N2ガスを吹き込んで溶媒を揮散させる。溶媒が揮散したとき、水分散液を10 mlの高圧殺菌水に添加し、1時間超音波処理し、5分間遠心分離した。上清を 除去し、高圧殺菌水で粒子濃度を20mg/mlとした。 VI.利用性 上記のように、本発明は従来のリポソーム法に比べ ていくつかの利点を提供すると考えられる。半透過性膜を介した透析および沈殿 化によって、押出し法またはその他のリポソーム均一化法を利用することなく、 粒径の均一なリポソームを製造することができる。脂質の組成かつ/またはイオ ン強度によってリポソームの平均粒径を選択的に変更することができることも、 本発明の有用な特徴である。本発明は約5〜5000nmの範囲の粒径を有する 無機コアリポソームを提供するが、すでに述べたように多方面にわたって非経口 的に使用するにあたっては、特定の粒径範囲100〜300nmが特に有用であ る。 薬物を一般的に分類すると、その1群に水溶性のリポソーム透過性化合物が含 まれる。これらの化合物は、リポソーム分散液の水画分に優先的に分配され、時 間の経過にともなってリポソーム内部の間隙と外部の溶液相の間で平衡化するの が特徴である。この群の代表的な薬物はターブタリン、アルブテロール、硝酸ス トロピンメチル、ナトリウム クロモリン、プロプラカロール、フノイソリド、 イブプロフィン、ゲニアマイシン、トベルマイシン、ペンタアミジン、ペニシリ ン、テオフィリン、ブレオマイシン、エトポキシド、カプトプレル、n−アセチ ル システイン、ベラパミル、ビタミン類、およびキレート金属等の放射線不透 性粒子エミッター剤である。これらの化合物は媒体の水成 分と平衡化する傾向にあるので、リポソーム組成物は凍結乾燥状態で保存し、投 与直前に加水するのが望ましい。 第2の群の薬物は、水溶性で、リポソーム不透性の薬物である。この群の薬物 のほとんどはペプチドホルモン、酵素、酵素阻害剤、アポリポタンパク等のペプ チドまたはタンパク分子および高分子量の炭水化物であり、カプセル化後の安定 性が長いのが特徴である。この群の代表的化合物は、アトリオペプチン−1、ア ンチトリプシン(プロテアーゼ阻害剤)、インターフェロン、オキシトシン、バ ソプレシン、インシュリン、インターロイキン−2、スパーオキシド ジスムタ ーゼ、組織プラスミノーゲン活性化剤(TPA)、プラズマ因子8、表皮成長因 子、腫瘍壊死因子、肺界面活性タンパク、インターフェロン、リポコルチン、α −インターフェロン、マクロファージ コロニー化刺激因子および赤血球タンパ クである。 第3群の薬物は親油性分子である。この群の薬物は、標準的な油/水混合物、 例えばオクタノール/水等で測定したときの油/水分配係数が1以上、好ましく は約5以上のものである。代表的な薬物はプロスタグランジン類、アンホテリシ ンB、プロゲステロン、イソソルビットニ硝酸恥 テストステロン、ニトログリ セリン、エストラジオール、ドクソルビシン、エピルビ シン、ベクロメタゾンおよびそのエステルベタメタゾン吉草酸エステルである。 別の適用として、無機コアリポソーム組成物は特異的標的組織または臓器を標 的にするよう設計されている。例えば、このような特徴を有するため、腫瘍組織 を標的として担腫瘍患者に静脈内投与することが可能である。 別の例として、抗体等の特異的な結合を示す表面結合リガンド分子または抗原 等の標的細胞に特異的に分布する高リガンド親和性分子を用いて、無機コアリポ ソームを調製することができる。 リポソームの表面にリガンドを結合させるための方法として、リガンド誘導脂 質成分をリポソームに組み込む方法、または活性化したリポソーム表面成分にリ ガンドを結合させる方法等多くの方法が知られている。標的性無機コアリポソー ムは、前記の抗ガン剤を含むように調製することができる。1つの選択実施例と して、PEG−PE(負荷脂質の最終濃度40モル%まで)、ドクソルビシン、 残存中性リン脂質または中性リン脂質およびコレステロールを含むように調製す る。 充実性腫瘍部位のレントゲン撮影に使用できる無機コアリポソーム組成物は、 典型的にはキレート状であって、リポソームニ重層の透過をかなりの割合で阻止 するカプセル封入放射線不透性または粒子放出金属を 用いて調製する。 別の適用において、リポソーム組成物は細菌、ウイルス感染血球細胞等の循環 細胞またはその他の血中粒子による取り込みを増強させるように設計する。この 場合、上記のように特異的に結合し、特定の血中細胞に対して親和性の高い表面 結合性リガンド分子を含むように、長命リポソームを調製する。一旦血中粒子に 結合したリポソームは、RESによる取り込みが増加する。 リポソーム上のポリアルキルエーテル部分は、関連両親媒性脂質とのエステル 、ペプチドまたはジスルフィド結合によって誘導体化し、リポソームが標的細胞 に結合した後に開裂させることによってさらにRES粒子の排泄を促進させるこ とができる。 本発明の過程で行った試験の結果、本発明の無機コアリポソーム組成物は血液 循環寿命が改善され、従来報告されているリポソーム含有GMIおよび膜硬化脂 質を含む最も有効なRES回避硬化脂質リポソームと同等か、場合によっては優 れていた 本発明で達成された血液循環寿命は液状コアリポソームに比較してかなり高か った。 次に、循環時間が改善された無機コアリポソームの調製例およびin viv oおよびin vitroにおける循環時間の評価方法を説明する。以下の例は 本発明の特異的無機コアリポソーム組成物および方法を説明することを意図する ものであり、発明の範囲を限定するものではない。実施例の説明 実施例1 過剰塩基とFe+2/Fe+3の共沈殿による磁性粒子の調製 直径100の磁性粒子を以下の方法で調製する。鉄塩、FeCl2−・3H2O (25g)とFeCl3(4lg)をそれぞれ水1000ccに溶解させる。溶 液を2リットルのビーカー中に一緒にし、撹拌しながら70mlの水酸化アンモ ニウムを添加する。黒色の磁性沈殿物を回収し、28gの磁性鉄Fe34を得た実施例2 10nm以下の粒子の調製 半透過性膜を介して塩基溶液と鉄塩溶液の接触を調整することにより、直径2 nmの均一な磁性結晶を調製し、粒径分布が狭い範囲内にある特定の粒径の酸化 鉄結晶を得た Spectra/Por 5透析膜(平板)を両面透析反応タンク内に設けを 大きさが等しい2つのチャンバーに分けた 両側のタンクに20℃の蒸留水20 リットルを入れた。タンクの一方のチャンバーに12.5gのFeCl2−・4 H2Oと20gのFeCl3を添 加し、撹拌して溶解させた。60.6gのNaOHを2リットルの水に溶解させ 、タンク内の反対側のチャンバー内の溶液に添加した。両側を撹拌パドルで15 分間撹拌した。70〜80時間接触させた後、タンクから鉄溶液および沈殿した 結晶を取り出し、遠心分離によって磁性結晶を回収し、TEMで測定したところ 、平均直径は2nmであった。実施例3 オレイン酸被覆磁性鉄の調製 実施例1で沈殿させた磁性鉄を用い、オレイン酸被覆磁性鉄粒子Fe34を調 製する。磁性鉄のスラリー状濃縮部に蒸留水を連続添加して、磁性鉄を洗浄する 。各水添加の間に磁性鉄スラリーを含むビーカーを永久磁石上に置き、塩副産物 と磁性鉄を磁気分離する。スラリーを磁石上に5分間静置した後、塩水溶液をデ カンテーションする。ついで、沈殿を撹拌しながら合計1500ccの水に分散 させ、永久磁石上に5分間放置した後、デカンテーションする。上記の水洗浄を さらに3回繰り返す。最後の水洗浄液をデカンテーションした後、粒子をアセト ンおよびヘキサンで合計5回、上記のように洗浄する。 オレイン産:乾燥粒子の比が2:1重量%となるように、オレイン酸を磁性ヘ キサンスラリーに添加する。混合物中の総固形物が15%となるようにヘキサン で 調整し、3mmのステンレス媒体を半量詰めたガラスジャー中で一夜機械的に粉 砕する。実施例4 オレイン酸被覆透析磁性粒子の調製 オレイン酸被覆透析粒子は、実施例2で調製した粒子を用いて調製する。0.1 gの粒子を蒸留水200mlで3回洗浄し、200mlのアセトンに乾燥粒子役 0.1gを分散させ、45分間遠心分離して粒子を回収することによってアセト ンで洗浄する。 オレイン酸:乾燥粒子の比が2:1重量%となるように、オレイン酸をアセト ンスラリーに添加し、3mmのガラス媒体を半量充填したガラスジャー中で一夜 機械的に粉砕した。実施例5 ホスファチジルコリンを用いた磁性コアリポソームの調製 実施例3と同様に調製したオレイン酸被覆磁性鉄10gを100ccのヘキサ ンに分散させた ホスファチジルコリン(Sigma,P−3644,L−2, レシチン(lechithin)、45%PC)をヘキサンに溶解させ、加熱して15% 溶液とすることにより、リン脂質を粒子に吸着させる。純ホスファチジルコリン :オレイン酸の比が1:2重量%となるように、PC/ヘキサン溶液と磁性鉄/ ヘキサン溶液を一緒にする。 ジャーロラーを用い、ガラスジャー(媒体を添加せず)中で溶液を2時間撹拌 した 撹拌後、ヘキサンの3倍量に相当するアセトンを添加し、磁石上で脂質被 覆粒子を回収することによって粒子に脂質を吸着させた。被覆磁性粒子と溶媒を 分離した後、溶媒をデカンテーションし、蒸留水を加えて2.0%のTSスラリ ーを生成させL スラリーをびーかーに入れ、100℃のホットプレート上で1 0分間加熱した 0.5〜50gのトライトンX−114(Union Carbide)を 添加して、水系に脂質化磁性粒子を分散させた。分散に最適なトライトンX−1 14:脂質粒子の比は、1:6重量%であった 分散液を実験室用撹拌器で2分 間撹拌し、超音波浴槽(Branson 1200)中に2時間放置した 分散液の最終濃度 を0.2%TS(2mg/ml)に調整しL Nycompレーザー粒径分析装 置を用いて粒径を測定したところ、直径は約200nmであった。実施例6 フェニル脂質の調製 A. m−イソフタール酸によるフェニル脂質の調製 この合成の出発物質は、5−アミノイソフタール酸である。5−アミノイソフ タール酸は、それ自身でジオキサンに溶解しない。しかし、ジオキサンとトリエ チレングリコールの混合液には溶解する。5−アミノ イソフタール酸(145mg)を5mlのジオキサンと2mlのトリエチレング リコールに溶解させ、NaOHでpHを10に調整した Sigma製のメトキ シポリオキシエチレン イミダゾリール カルボニル、平均モル重量5,000 (2.0g)をH22ml)1N Na2CO3 1.0mlおよびトリエチレン グリコール2.0mlからなる混合溶媒に溶解させた。この溶液を5−アミノイ ソフタール酸溶液に添加し、室温で36時間撹拌した。ついで、反応混合物を2 リットルの水で一夜透析した。透析反応混合物をピリジン100mlと混合し、 ロタリーエバポレータで濃縮した。得られた黄色油状物を冷蔵庫に静置した。数 日後に、白色の沈殿が生成した。この沈殿は結合および非結合PEGを含む。 塩化チオニルを用い、オレイルアルコールを上記のイソフタール酸誘導体に結 合させることができる。塩化チオニルを用いてオレイルアルコールを活性化し、 イソフタレートのカルボキシル基とエステルを形成させる。図2参照。 B.オルソフェニル脂質の合成 フェニル脂質のオルソ類縁体は、出発物質として3,4−ジヒドロキシベンズ アルデヒドまたは3,4−ジヒドロキシ安息香酸のいずれかを用いて合成するこ とができる。シッフの塩を形成させ、それをNaBH4 で還元するることにより、アルデヒド基をアミノ基に結合させることができる。 ついで、塩化チオニルを用いてオレイン酸をヒドロキシル基に結合させて、以下 の化合物を得る。 ジシクロヘキシル カルボジイミドを用い、3,4−ジヒドロキシ安息香酸は 、そのカルボキシル基を介してアミノ末端を有するPEGに結合させることがで きる。 アミノおよびカルボキシPEG誘導体ならびにオレイン酸およびオレイルアミ ンは市販されているので、上記化合物中のPEGおよびオレイン酸基を容易に交 換することができる。 VII. 波長吸収磁性コア粒子の調製 本発明に適した波長吸収磁性コア粒子は、電磁場に適用した場合粒子に誘導熱 部位を形成するような粒子である。選択実施例において、波長吸収磁性コア粒子 はフェライトまたは混合フェライト材、特に粒径が均一で、かつ調整可能で、粒 径分布幅の狭いものが好ましく、主要成分は一般式M2(+3)M(+2)O4 で表される酸化物である。ここで、M(+3)はAl、 CrまたはFeであり、M(+2)はFe、Ni、Co、Zn、Ze、Ca、B a、Mg、Ga、Gd、MnまたはCdである。さらに、酸化物はLiO、Na OおよびKOと混合するか、またはαまたはδFe23およびFe34と混合す ると有利である。 直径1〜50,000nmで、限りなく均一な粒径の酸化物は、複数の工程で 含水酸化物ゲルの変換によって調製することができる。すなわち、M(+3)お よびM(+2)水溶液にそれぞれアルカリを添加し、相当する金属水酸化物を別 々に沈澱させる。ついで、2種類の沈殿を荒く混合してミクロン単位のアモルフ ァスなゲル粒子とし、さらに粉砕して直径約100の含水酸化物ゲル粒子を形成 させる。ついで、酸素または空気の存在下でこれらの粒子を加熱して脱水する。 この場合、脱水温度、脱水時間、酸素または空気の濃度を調節して、製造すべき 酸化物結晶の粒径を調整する。 例えば、上記に関連して、酸素の存在下で100℃で約6時間脱水すると、直 径約70の酸化物粒子が得られる。別の方法として、酸素の存在下で約65℃で 24〜36時間脱水すると、粒径が約1000〜2000の酸化物が得られる。 したがって、高温下で短時間脱水すると粒径の小さい酸化物が得られ、低温で長 時間脱水すると大きな粒子の酸化物が得られることを 知った上で、直径50から数ミクロンの酸化物粒子を製造した。 従来、表面反射を利用して、電磁波照射防護媒体としてフェライトを使用する ことはよく知られている。しかし、本発明において、きわめて少量のフェロスパ イナル粒子によって、電磁波の高度な吸収が得られることを発見した。また、あ る種の強磁性金属酸化物はその複雑な透過性が周波数によって変動するため、多 量の吸収剤を使用しなくても広い範囲の周波数にわたって電磁波照射を高度に吸 収することを発見した これらのフェライトは電磁波に曝すと、著しい赤外線が 発生し、フェライト粒子表面のきわめて局所的な部分が照射される。 一般に、本発明に使用できるフェライトは、Fe23と少なくとももう1種類 の酸化物、通常は酸化リチウム、酸化カドミウム、酸化ニッケル、酸化鉄および 酸化亜鉛等の二価金属を含み、脊柱構造を有することを特徴とする立方結晶であ る。 本発明のフェライト材は、材料を混合粉砕し、約1200℃の管状炉中で4時 間熱処理するか、金属水酸化物のゲルからフェライト粉末を酸化することによっ て調製することができる。想像上の透過性は、大きなロスが起こるほど大きくな ければならない。高周波の場合にはリチウムの代わりにニッケルを使用し、バン ドが狭い場合にはカドミウムの代わりに亜鉛を使用する。 好ましい混合フェライトの1例として、組成がLiO 0.45, Fe23 0.5+CdFe24 0.30+Fe34 0.25のフェライトで以下の ような結果が得られた 周波数(mHz) 吸収率(%) 表面温度 1800〜2500 98 230 上記のように、本発明に関するフェライトは、複数の工程で含水酸化物ゲルを 変換することによって調製することができる。特に好ましい例として、15〜4 0℃の温度で硫酸第一鉄溶液にアルカリを添加する。この場合のアルカリ添加量 は、化学量論的にFe++イオンから水酸化鉄を沈殿させるに十分な量とする。 前記の沈殿化工程の最後に、スラリー中に空気を吹き込へ 水酸化鉄をゼオライ ト、FeO(OH)に酸化させる。 第2の工程で、第1の工程で得られたスラリーにアルカリを添加する。残って いるFe++を水酸化鉄として沈殿させ、スラリーを70〜100℃の温度に加 熱してフェライトを形成させた後、溶液から分離する。 したがって、本発明は、狭い粒径分布を有する等軸フェライトを得るために、 硫酸鉄溶液の処理に適した工程を提供する。 VIII.両親媒性有機化合物 波長吸収性磁性コア粒子からなるリポソーム組成物を形成させるために使用で きる両親媒性有機化合物は、疎水性および親水性の両部分を有する多くの有機化 合物から選択することができる。本発明の重要な一側面によると、親水性部分は 波長を吸収する磁性コア粒子の表面に吸着または結合し、一方分子の疎水性部分 は外側に向って伸び、両親媒性ベシクルを形成する脂質化合物と結合することを 発見したことである。 米国特許出願第894,260号に記載されているように、波長吸収性磁性コ ア粒子が新しく調製したFe3O4である場合、コア粒子の表面三価因子は完全 に占拠されていないため、一般式Ti(OR)4(ここで、Rはアルキル基であ る)で表される有機金属化合物と直接共有結合をする。したがって、波長吸収性 磁性コア粒子は、前記の粒子と共有結合をする有機金属で被覆することができ、 その際結合は前記粒子の表面上の水酸基には依存しない。このように被覆した粒 子は、つぎに両親媒性ベシクル形成脂質と結合することができる。 好ましい両親媒性有機化合物は、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リ ノレン酸パルミチン酸、ミリスチン酸およびアラキドン酸等の脂肪酸から選ぶ。 IX.両親媒性ベシクル形成脂質 本発明の波長吸収性磁性コア粒子リポソームの形成に使用する脂質成分は、多 くのベシクル形成脂質、典型的にはホスファチジルコリン(PC)、ホスファチ ジン酸(PA)、ホスファチジルイノシトール(PI)、スフィノゴメリン(S M)等のリン脂質およびセレブロシドおよびガングリオシド等の糖脂質から選ぶ ことができる。脂質の選択は、リポソームの毒性、生物分布および標的特性を考 慮して行なう。特定の側鎖組成を有する多くの脂質が市販されているか、標準的 な脂質単離法によって入手することができる。米国特許第4,994,213号 参照。 脂質は、流動性脂質、例えばアシル側鎖が比較的飽和されていないリン脂質で あってもよく、高度に飽和されているリン脂質等の硬化性膜脂質であってもよい 。したがって、ベシクル形成脂質は、特定の流動性または硬化性が得られるよう に選択し、血清中におけるリポソームの安定性を調整することができる。米国特 許第5,013,556号参照。 選択実施例において、ベシクル形成脂質は、極性頂上基領域が各種分子量のポ リアルキレンエーテル ポリマーの共有結合によって修飾されているリン脂質で ある。比較的親水性の高いポリアルキレンエーテルポリマー、特にポリエチレン オキシドが結合すると、リン脂質内の親水性:疎水性バランスが変化し、水環 境中でのリン脂質化合物に対する特有の溶解性が得られる。米国特許第4,42 6,330号参照。波長吸収性磁性コア粒子リポソーム組成物中で使用するポリ アルキルエーテル脂質は、ベシクル形成脂質の総モル数に対する割合として、誘 導体化脂質のモル数に基づいて約1〜20モル%であるのが望ましい。脂質のポ リアルキルエーテル部分は、約120〜20,000ダルトンの範囲の分子量を 有するものが好ましく、特に約1000〜5000ダルトンの範囲が好ましい。 本発明の別の実施例によると、両親媒性べシクル形成脂質成分として、フェニ ル脂質化合物(米国特許出願第958,646に記載されているように)を使用 することができる。フェニル脂質は、次の一般式で表される。 ここで、R1、R2およびR3のいずれか1つは水素であり、残りの2つは飽和又 は不飽和の直鎖または側鎖炭化水素であり、少なくとも2つの炭化水素側鎖がフ ェ ニル環に結合し、2つの炭化水素側鎖の炭素数は14〜22で、不飽和の程度が 異なるものとする。R4はポリ(アルキレンオキシド)ポリマー、好ましくはエ チレン、ポロピレン、およびその混合物の反復単位、またはポリ(ビニールアル コール)の反復単位、またはポリ炭化水素である。nはポリマー中のアルキレン オキシドまたはビニールアルコール基の数であって、0〜約200またはそれ以 上である。 X.波長吸収性磁性コア粒子リポソーム組成物の調製 波長吸収性磁性コアリポソーム組成物製造の1選択実施例では、まずセクショ ンIIに記載した磁性粒子を親水性と疎水性の基を有する両親媒性有機化合物で 被覆することから開始する。例えば、乾燥フェライト:脂肪酸の重量比が2:1 となるように、有機溶媒に分散させたオレイン酸、リノール酸、またはリノレン 酸等の脂肪酸を粒子に直接添加する。4mmのガラス媒体を入れたボールミル中 で混合物を1〜1.5時間撹拌した後、酸被覆粒子を媒体の周りに集め、粒子を 失うことなく、水分を除去する。ついで、ヘキサン、トルエン、またはクロロホ ルムを700ml添加し、ガラス媒体とともに一夜(15時間)混合して、被覆 した粒子を有機溶媒中に分散させる。 リン脂質の脂肪酸被覆粒子への吸着は、合成ポリエ チレングリコール末端を有するホスファチジル エタノールアミンを上記の分散 液に添加し、3時間撹拌することによって行なう。脂肪酸と純脂質の重量比は、 約1:1である。 粒子を有機溶媒相から水相に移行させるため、3mlの蒸留水を入れた14m l容のガラスバイアルに分散液7mlを入れた。バイアルを35℃の超音波水槽 に置き、N2ガスを吹き込んで溶媒を揮散させた。溶媒が揮散した時、水相を1 0mlの高圧殺菌水に分散させ、1時間超音波処理し、5分間遠心分離した。上 清を除き、粒子に高圧殺菌水を加えて粒子濃度を20mg/mlとした。 XI.利用性 癌治療剤として有用なフェライトを含む標的波長吸収性磁性コアリポソームを 調製することができる。1合成法において、特定の領域を標的にし、RESによ る取込を避けるように、リポソーム上にPEG−PEおよびPGを含む磁性コア リポソームを調製する。 磁性リポソーム組成物は、EM波暴露および細胞破壊にさきだって、固形化腫 瘍領域のレントゲン撮影またはMRI撮影に利用することもできる。磁性リポソ ームは、磁性リポソームの一重層の透過性をかなり防止する放射線不透過性また は粒子エミッション金属酸化物またはフェライトをカプセル化して調製すること ができる。 また、別の適用において、磁性リポソーム組成物は、循環細胞または細菌、ウ イルス感染血液細胞等の血液中の粒子の取込みを促進するように設計することも できる。この場合、前記のように特定の血液中細胞に対して特異的に結合し、か つ高親和性を有する表面結合リガンド分子を含むように長寿命磁性リポソームを 調製する。磁性リポソームは、一旦血液細胞に結合すると、特定の細胞またはウ イルスを破壊するためのEM磁場に暴露することができる。実施例1 熱処理法による吸収性フェライトの調製 酸化ニッケル(NiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化鉄(Fe23)からなる 混合物を粉砕機中で1時間混合した。得られた粉末を20メッシュの篩でふるっ た。ついで、350℃のオーブン中で、粉末を48時間熱処理した さらに、粉 末を1260℃の空気接触下で24時間焼結した後、24時間かけて室温にまで 冷却した。関係式NiOxZnO−Fe24(ここで、xは0.3〜1.0)に したがって酸化ニッケルと酸化亜鉛の比を変え、各種組成の粉末を調製した。い くつかの組成物について、吸収周波数を下表に示す。 実施例2 水酸化物ゲル法によるフェライトの調製 0.148モルのFeCl3を50mlの蒸留水に溶解させ、1MのNaOH 150mlで沈殿させた 0.037モルのFeCl2・4H2Oを50mlの蒸 留水に溶解させ、1MのNaOH 25mlで沈殿させた。0.0185モルの CaCl2を50mlの蒸留水に溶解させ、1MのNaOH 25mlで沈殿さ せた。0.0185モルのZnCl2を50mlの蒸留水に溶解させ、1MのN aOH 25mlで沈殿させた。4種類の沈殿を含む溶液を全て大きなビーカー に移して一緒にし、工業用ブレンダーで4分間強く撹拌した 得られたゲルを9 0℃で6時間加熱した。加熱中は、溶液中に酸素を吹き込んだ。実施例3 水酸化物ゲル法によるフェライトの調製 0.148モルのFeCl3を50mlの蒸留水に溶解させ、1MのNaOH 150mlで沈殿させた。0.037モルのFeCl2・4H2Oを50mlの 蒸 留水に溶解させ、1MのNaOH 25mlで沈殿させた。0.037モルのM nCl2を50mlの蒸留水に溶解させ、1MのNaOH 25mlで沈殿させ た。3種類の沈殿を含む溶液を全て大きなビーカーに移して一緒にし、ブレンダ ーで4分間強く撹拌した。得られたゲルを90℃で6時間加熱した。加熱中は、 溶液中に酸素を吹き込んだ。実施例4 水酸化ゲル法によるフェライトの調製 0.148モルのFeCl3を50mlの蒸留水に溶解させ、0.1MのLi OH 100mlで沈殿させた。0.037モルのFeCl2・4H2Oを50m lの蒸留水に溶解させ、0.1MのLiOH 25mlで沈殿させた。2種類の 沈殿を含む溶液を全て大きなビーカーに移して一緒にし、ブレンダーで4分間強 く撹拌した。得られたゲルを90℃で6時間加熱した。加熱中は、溶液中に酸素 を吹き込んだ。実施例5 水酸化物ゲルからのフェライトの調製 熱交換コイルおよび放射状撹拌機を装着したリアクターに濃度40g/リット ルの硫酸鉄溶液3600mlを投入した 100rpmで撹拌しながら、アンモ ニア溶液(NH3として200g/リットル)290mlをこれに添加した。第 1段階の反応時間中、撹拌を 継続した。空気を100cc/時間の割合でリアクター中に吹き込み、熱交換コ イルを水で冷却することによって反応温度を約30℃に保った。pHが3.5に 低下し、カロメル電極に対してプラチナ電極の示差が+110mVになったとき 、第1段階の反応を終了した。 スラリーの分析結果は以下の通りであった。 Fe++=11.1g/リットル;Fe=37.1g/リットル 160mlの硫酸鉄溶液(Fe++として63.5g/リットル)をスラリーに 添加して、混合した この調整後のスラリーの分析結果は以下の通りであった。 Fe++=13.1g/リットル; Fe=38.5g/リットル; FeII /FeIIIの比=0.52リアクターを110rpmで撹拌しながら、155 mlのアンモニア溶液(NH3として195g/リットル)を添加した。この撹 拌は第2段階の反応時問中継続した。熱交換コイルに蒸気を通して温度を90℃ にし、サーモスッタトによって温度を一定に保った。pHは反応中に8から約6 .5に低下した。第2段階の反応は、酸化還元電位が−700から約−450m Vに上昇したとき停止した。これは、加熱開始後約3時間で起こった。終点にお けるFe(OH)2とし存在する鉄イオンの濃度は0.34g/リットルであっ た。スラ リーのpHを4として、水酸化鉄を除去した。濾過し、洗浄し、乾燥した磁性粒 子の特性は以下の通おりであった。 実施例6 オレイン酸被覆磁性粒子の調製 実施例1〜5で調製したフェライトを用い、オレイン酸で被覆した波長吸収性 磁性粒子を調製した。 ビーカー中の約1500ccの蒸留水にフェライト粉末を分散させ、濃度を約 10重量%に調整し、パドル撹拌機で約5分間撹拌した。 フェライトのスラリ ーの入ったビーカーを永久磁石上に置き、塩母液から波長吸収性磁性粒子を分離 しL スラリーを磁石上に5分間置いたのち、塩水溶液をデカンテーションした 。ついで、沈殿に新しい蒸留水1500ccを加え、撹拌して分散させた 最後 の洗浄水をデカンテーションした後、粒子をアセトンに分散させ、前記の洗浄手 順を5回繰り返した さらに、前記と同様に、粒子をヘキサンで5回洗浄した。 オレイン酸:乾燥粒子比が2:1になるように、磁性粒子/ヘキサンスラリー にオレイン酸を添加した。混合液の固形物濃度が15%になるようにヘキサンで 調整し、3mmのステンレスボールを半量詰めたガラスジャー中で一夜粉砕した 。 試料には、実施例1〜5で調整したフェライトに相当する1〜5で表示した。実施例7 フェニル脂質の調製 A. m−イソフタール酸を用いたフェニル脂質の合成 この合成の出発物質は5−アミノイソフタール酸である。5−アミノイソフタ ール酸は、それ自身ジオキサンには溶解しないが、ジオキサンとトリエチレング リコールの混合液には溶解する。5−アミノイソフタール酸(145mg)をジ オキサン5mlとトリエチレングリコール2mlに溶解させ、Na0HでpHを 10に調整した。Sigma製のメトキシポリオキシエチレン イミダゾリル カルボニル、平均モル重量5000(2.0g)をH2O 2ml、1NのNa2 CO3 1.0mlとトリエチレングリコール 2.0mlに溶解させた。この 溶液を5−アミノイソフタール酸溶液に添加し、室温で36時間撹拌した。つい で、反応混合物を2リットルの水に対して一夜透析した。透析反応混合液にピリ ジン100mlを添加して、混 合し、ロータリーエバポレータで濃縮した。得られた黄色油状物を冷蔵庫内に静 置した 数日後、白色の沈殿が生成した。沈殿は、結合および未結合のPEGを 含む。塩化チオニルを用いて、前記のイソフタール酸誘導体にオレイルアルコー ルを結合させることができる。塩化チオニルはオレイルアルコールを活性化し、 イソフタール酸のカルボキシル基とエステルを形成させるために使用する。図2 参照。 B.オルソフェニル脂質の合成 フェニル脂質のオルソ類縁体は、出発物質として3,4−ジヒドロキシベンゼ ナルデヒドまたは3,4−ジヒドロキシ安息香酸を用いて合成することができる 。アルデヒド基は、シッフの塩を形成させ、それをNaBH4で還元することに よって、アミノ基に結合させることができる。ついで、塩化チオニルを用いてオ レイン酸をヒドロキシル基に結合させ、 を得る。 3,4−安息香酸は、ジシクロヘキシル・カルボジイミドを用い、そのカルボ キシル基を介してアミノ末端基を有するPEGに結合させることができる。つい で、上記と同様にオレイン酸を結合させることができた。 アミノおよびカルボキシルPEG誘導体ならびにオレイン酸およびオレイルア ミンは市販されているので、上記の化合物においてPEGとオレイン酸を簡単に 交換することができる。実施例8 ホスファチジルコリンを用いた磁性リポソームの調製 実施例6で調製したオレイン酸被覆フェライトそれぞれ10gをヘキサン10 0ccに分散させた ホスファチジルコリン(Sigma,P-3644,L-2レシチン,45PC)を ヘキサンに溶解させ、加熱して15%溶液にすることによってリン脂質を粒子に 吸着させた 純ホスファチジルコリン:オレイン酸の重量%が1:2になるよう に、PC/ヘキサン溶液を磁性粒子/ヘキサン溶液と一緒にした。 この溶液をガラスジャー(媒体を使用せず)中のジャーローラーで2時間混合 した。50ccの蒸留水をジャーに加え、さらに1時間撹拌を継続した。ジャー およびその内容物を超音波水槽に移し、さらに30〜60分間超音波処理を行な った。 スラリーを200ccのビーカーに移し、100℃のホットプレート上で10 分間加熱した。0.05〜50gのトライトンX−114(Union Carbide)を 添 加して、脂質化フェライトを水に分散させた。分散に最適なトライトンX−11 4:脂質粒子の重量%比は1:6であった。分散液を実験用振盪撹拌器で2分間 撹拌し、超音波水槽(Branson1200,VWR)中に2時間置いた。最終分散液は0. 2%TS(2mg/ml)に調整した。Nycompレーザー粒径分析計で測定 した粒子の直径は約200nmであった。実施例9 フェニル脂質を用いた磁性リポソームの調製 PCの代わりに実施例7で調製したフェニル脂質を用いた以外実施例8に記載 したと全く同様に、実施例1〜5の粒子を用いて試料を調製した。試料は、実施 例1〜5で調製した粒子に対応して6〜10の識別番号で表示した。Nycom p粒径分析計で測定した粒子の直径は約200nmであった。実施例10 MDCK培養細胞の調製 ATCCから到着したMDCK細胞(NBL−2イヌ腎臓細胞)、アンプルC CL34、を直ちに解凍した。殺菌したパスツールピペットを用い、アンプルの 内容物をあらかじめpH 7.4に調整した少なくとも10倍量の培地(Eag lesのMEM)を含むフラスコに移した。細胞を24時間培養し、培地を新し い培地と交換した。細胞は36.5℃のCO2インキ ュベータ中で約7日間培養した。pHが低下した場合または細胞濃度が高くなり 過ぎた場合には、さらに培地を交換する必要がある。 単層細胞が形成され、対数増殖期の細胞を移植した。その手順は以下の通りで ある。培地を流し出し、廃棄した。PBSA(5ml/25cm2)をフラスコ に加え、単層細胞を撹乱しないよう注意して細胞を洗浄し、洗浄液を廃棄した。 次に、3ml/25cm2の割合でトリプシンをフラスコに加えた。フラスコを 15〜30秒間振って、細胞をトリプシンに接触させた後、単層が剥がれないよ う注意してトリプシンを廃棄した。フラスコを軽く叩いたときフラスコの表面か ら単層が剥がれ落ちるようになるまで、放置した(約5〜15分間)。ピペット を用い、細胞をMEM培地に分散させた。細胞を10〜100細胞/mlに希釈 し、次のようにトランスウエルに接種した ポアサイズ3.0μのCoster 6ウエル トランスウエル−COL(3418)を用い、トランスウエルの内 部に1.5mlの培養液(培地と細胞)を加えた。ウエルにカバーをし、膜上に 単層が形成されるまで、培養した。このように準備した培養細胞を用いてさらに 実験を行なった実施例11 実施例1〜5に記載したようにフェライトを調製し、 実施例6に記載したようにオレイン酸で被覆し、実施例7に記載したようにフェ ニル脂質の第2層で処理した。 実施例10に記載したように、MDCK培養細胞を準備した。下図に示すよう にラット脳癌細胞(神経芽細胞腫)のコロニー上に生育させたMDCK細胞に脂 質被覆フェライトおよび非被覆フェライト(裸のフェライト)を接触させた。 試料を室温で1時間培養した後、周波数20000mHzの波長に3分間暴露 した。裸のフェライトは上皮細胞(MDCK)の膜を全く透過せず、癌細胞コロ ニーに影響が認められなかった。 実施例1、2、3および4で調製したフェライトはEM波暴露により容易に加 熱され、培地中の脳細胞が全て死亡した。 しかし、実施例5で調製したフェライトは鉄のみであったので、上皮細胞のバ リアーを透過し、EM波を 吸収することができず、神経芽細胞腫細胞に全く影響が認められなかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI G01N 33/553 8310−2J H01F 1/11 // A61K 47/48 Z 7433−4C 49/00 C 9051−4C A61N 2/00 7638−4C A61N 1/42 Z (31)優先権主張番号 958,646 (32)優先日 1992年10月7日 (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 057,687 (32)優先日 1993年5月5日 (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),CA,JP (72)発明者 フェリス、ジョン、アール. アメリカ合衆国 01950 マサチューセッ ツ州 ニューベリーポート ユニオン ス トリート 31 (72)発明者 グレイ、マリア、エー. アメリカ合衆国 03038 ニューハンプシ ャー州 デリー ミラ アベニュー 1 (72)発明者 ハミルトン、トレーシー、ジェイ. アメリカ合衆国 03079 ニューハンプシ ャー州 セイラム イーグル ドライブ 14 (72)発明者 ラッド、エドウィン、エー. アメリカ合衆国 03079 ニューハンプシ ャー州 セイラム ブルックデイル ロー ド 52 【要約の続き】 3)。磁性粒子が電磁波吸収表面を修飾した粒子(図 4)であれば、このような粒子は癌ならびに感染性疾患 の処置法を提供するリポソーム組成物の製造が可能であ る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.(a)磁性共鳴性金属、金属合金または金属酸化物からなる磁性コア粒子と 、 (b)共有結合または吸着によって前記の粒子を被覆する有機金属ポリマー において、前記の共有結合または吸着が前記粒子の表面におけるヒドロキシル基 の有無に依存せず、望ましくは前記の有機金属ポリマー被覆剤がアミノ、カルボ キシル、ヒドロキシル、硫酸、リン酸、ビニル、硝酸、アルデヒド、エポキシ、 サクシンアミン、無水物、シアン酸およびチオール基から選んだ官能基を有し、 少なくとも1種類の生物親和性吸着体、好ましくは抗体、抗原、酵素および特異 的結合性タンパクのいずれかと結合することのできる有機金属ポリマーとで構成 された被覆磁性または超常磁性共鳴性粒子。 2.磁性コア粒子が鉄、マグネタイト、鉄マグネシウム酸化物、鉄マンガン酸化 物、鉄コバルト酸化物、鉄ニッケル酸化物、鉄亜鉛酸化物および鉄銅酸化物のい ずれかの金属、金属合金または金属酸化物であり、望ましくは直径約0.003 〜約1.5μの粒径を有し、有機金属ポリマーが望ましくは有機リガンドとチタ ン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、タンタル、ニオビウム、スズ、ア ンチモン、亜鉛、カドミウム、マンガン、テルル、レニウム、アルミニウム、ガ リウ ム、ゲルマニウムおよびイリジウムのいずれかの金属との複合体であるモノマー から形成されているか、または有機金属ポリマーが望ましくはチタン−テトライ ソプロポキシド、アミノ−ヘキシル−チタン−トリイソプロポキシド、アミノ− プロピル−チタン−トリイソプロポキシドおよびカルボキシル−ヘキシル−チタ ン−トリイソプロポキシドのいずれかからなる有機チタンポリマーであることを 特徴とする請求項1に記載の被覆磁性共鳴性粒子。 3.(a)(i)磁性共鳴性金属、金属合金または金属酸化物からなる磁性 コア粒子と (ii)共有結合または吸着によって前記粒子を被覆する有機金属ポリマー であって、前記の結合または吸着が粒子表面のヒドロキシ官能基の有無に依存せ ず、前記の有機金属被覆剤がそれと共有結合をする生物親和性吸着体を有し、前 記生物親和性吸着体が非標識および標識分析対象物と結合または相互に反応する ことのできる有機金属ポリマーとからなる磁性粒子の存在下で、濃度が不明の分 析対象物と既知量の標識分析対象物を接触させ、 (b)工程(a)の混合物を前記の結合または相互反応が起こる条件下に維持し 、 (c)磁性粒子を磁気分離し、 (d)磁性粒子に結合した標識体の量を測定して、溶 液中の分析対象物の濃度を測定する工程からなる試料中の分析対象物を測定する 方法。 4.望ましくは分析対象物が抗体、抗原、ハプテン、酵素、アポ酵素、酵素基質 、酵素阻害剤、コファクター、核酸、結合性タンパク、担体タンパクが結合して いる化合物、レクチン、単糖類、多糖類、ホルモン、受容体、抑制因子および誘 導因子のいずれかであり、望ましくは磁性コア粒子が鉄、マグネタイト、鉄マグ ネシウム酸化物、鉄マンガン酸化物、鉄コバルト酸化物、鉄ニッケル酸化物、鉄 亜鉛酸化物および鉄銅酸化物のいずれかの金属、金属合金または金属酸化物から なり、望ましくは直径約0.003〜約1.5μの粒径を有し、有機金属ポリマ ーが望ましくは有機リガンドとチタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム 、タンタル、ニオビウム、スズ、アンチモン、亜鉛、カドミウム、マンガン、テ ルル、レニウム、アルミニウム、ガリウム、ゲルマニウムおよびイリジウムのい ずれかの金属との複合体であるモノマーから形成されているか、特に望ましくは 有機金属ポリマーがチタン−テトライソプロポキシド、アミノ−ヘキシル−チタ ン−トリイソプロポキシド、アミノ−プロピル−チタン−トリイソプロポキシド およびカルボキシル−ヘキシル−チタン−トリイソプロポキシドのいずれかから なる有機チタンポリマーであり、磁性共鳴性粒子がこの ましくは超常磁性であり、望ましくは生物親和性吸着体が抗体、抗原、ハプテン 、酵素、アポ酵素、酵素基質、酵素阻害剤、コファクター、核酸、結合性タンパ ク、担体タンパクが結合している化合物、レクチン、単糖類、多糖類、ホルモン 、受容体、抑制因子および誘導因子のいずれかであり、望ましくは標識分析対象 物が放射性同位元素、蛍光化合物、酵素および化学発光性化合物のいずれかで標 識されていることを特徴とする請求項3に記載の方法。 5.無機塩の溶液と無機塩基の溶液を多孔性膜を介して接触させるからなる限り なく均一な粒径分布を有する無機酸化物の製造法であって、膜が多くの孔を有し 、膜の一方の表面上に限りなく単分散性の大きさの無機酸化物の粒子を沈殿させ 、膜の別の表面上に相当する塩基の塩を沈殿させることを特徴とする均一な粒径 分布を有する無機酸化物の製造法。 6.好ましくは粒径が20、50、80または100Åであり、粒径分布が望ま しくは±10%にあり、望ましくは無機塩が一般式MY(ここで、MはFe、C o、Ni、Zn、Mn、Mg、Ca、Ba、Sr、Cd、Hg、Al、B、Sc 、Ga、V、Inおよびこれらの混合物であり、YはCl、Br、I、SO4、 NO3、PO4およびこれらの混合物である)で表され、無機塩基がNH4OH、 KOH、LiOH、NaOH、 CsOH、RbOHおよびそれらの混合物であり、限りなく単分散性で沈殿した 無機酸化物粒子の直径は約5〜1000Åであり、限りなく単分散性で沈殿した 無機酸化物の粒子は一般式M34(ここで、MはFeCo、Ni、Zn、Mn、 Mg、Ca、Ba、Sr、Cd、Hg、Al、B、Sc、Ga、V、Inおよび それらの混合物であることが望ましい)で表され、望ましくは限りなく単分散性 で沈澱した無機酸化物粒子がFe34であり、沈殿した無機酸化物の粒径が望ま しくは比較的急速な解離常数を有する無機塩基を選択することにより大きくなり 、沈殿した無機酸化物粒子の大きさが比較的解離常数の小さい無機塩基を選択す ることによって小さくなり、さらに沈澱した無機酸化物の粒径が膜の孔径、無機 塩溶液および無機塩基溶液の温度および無機塩水溶液の濃度を変えることによっ て調節でき、望ましくは無機塩水溶液の濃度が約1〜3%であり、沈殿した粒子 の大きさが無機塩基水溶液の濃度を調整することによって調節でき、無機塩基水 溶液の濃度が望ましくは約2〜4%であり、望ましくは無機塩溶液と無機塩基溶 液が前記の膜を介して約40〜80時問接触し、前記の膜が望ましくはセルロー スポリマー、フルォロポリマー、塩素化オレフィンポリマーおよびポリアミドの いずれかであり、望ましくは膜の孔径が分子量カットオフで測定したとき100 0〜500,000の範囲内にあることを特徴とする請求項5に記載の方法。 7.官能基を有する有機部分で被覆された限りなく単分散性粒径の無機酸化物の クラスターからなり、クラスターが前記有機部分の官能基の間の化学的結合、錯 塩またはイオン共有結合によって結合されていることを特徴とする調節が可能で 、分解性の集蔟クラスター 8.望ましくは官能基を有する有機部分が有機金属ポリマーであり、有機金属ポ リマー被覆がアミノ−ヘキシル−チタン−トリイソプロポキシド、アミノ−プロ ピル−チタン−トリイソプロポキシドおよびカルボキシ−ヘキル−チタン−トリ イソプロポキシドのいずれかでなる有機金属モノマーで形成され、集蔟クラスタ ーが望ましくは超常磁性であり、コア粒子が非磁性であることを特徴とする請求 項7に記載の調節が可能で、分解性の集蔟クラスター 9.無機酸化物粒子がビーズを形成する巨大分子でカプセル化され、巨大分子が ビーズを繋いで調節が可能で、分解性の化学結合、錯塩またはイオン結合を形成 する有機官能基を含むことを特徴とする巨大分子と結合している限りなく単分散 性粒径の無機酸化物粒子のクラスターからなる調節が可能で、分解性の集蔟ビー ズクラスター 10.巨大分子がボリスチレン、ポリ(塩化ビニール) およびポリウレタンのいずれかであり、望ましくはビーズが二官能性有機モノマ ーで粒子を包み込むことによって形成され、モノマーの一方の官能基が粒子に吸 着または共有結合し、もう一方の官能基が巨大分子カプセルを形成するモノマー との間で共有結合をしており、集蔟ビーズクラスターが野ぞか市区は超常磁性で あり、コアビーズが非磁性であることを特徴とする請求項9に記載の調節が可能 で、分解性の集蔟ビーズクラスター。 11.(a)粒子が非磁性である請求項5に記載の限りなく単分散性の無機酸化 物粒子を製造し、 (b)粒子に吸着または共有結合し、測定の対象となる結紮体に対して特異的親 和性を有するリガンド部分に共有結合をする官能基を有する有機金属ポリマー被 覆剤で前記の粒子を被覆し、 (c)前記のリガンド部分を粒子に共有結合させ、 (d)工程(c)の生成物を測定の対象となる結紮物を含む溶液と反応させてリ ガンド/結紮物磁性複合体を形成させ、 (e)工程(d)の生成物の磁性共鳴と複合体を形成する結紮物の濃度を関連さ せることからなる溶液中の結紮物の濃度を測定する方法。 12.リガンドが抗体であり、好ましくは抗体が抗−チロキシン、抗−トリヨー ドチロニン、抗−甲状腺刺 激ホルモン、抗−甲状腺結合グロブリン、抗−チログログリン、抗−ジゴキシン 、抗−コルチゾール、抗−インシュリン、抗−テオフィリン、抗−ビタミン B −12、抗−葉酸、抗−フェリチン、抗−ヒト絨毛性性腺剌激ホルモン、抗−嚢 胞刺激ホルモン、抗−プロゲステロン、抗−テストステロン、抗−エストリオー ル、抗−エストラジオール、抗−プロラクチン、抗−ヒト胎盤ラクトゲン、抗− ガストリンおよび抗−ヒト成長ホルモン抗体のいずれかであり、結紮体が好まし くはホルモン、ペプチド、薬理活性物質、ビタミン、コファクター、血液学的物 質、ウイルス抗原、核酸およびニュクレオチドのいずれかであり、特に好ましく は結紮体がチロキシン、テオフィリン、ビタミン B−12、トリヨードチロニ ンおよび甲状腺刺激ホルモンのいずれかであり、リガンドが抗−テオフィリン抗 体、ビタミン B−12結合性タンパクおよび抗−甲状腺刺激ホルモン抗体のい ずれかであることを特徴とする請求項30に記載する方法。 13.(a)粒子が非磁性である請求項1に記載の限りなく単分散性の無機酸化 物粒子を製造し、 (b)粒子に吸着または共有結合し、測定の対象となる結紮体に対して特異的親 和性を有する有機部分に共有結合をする官能基を有する有機金属ポリマー被覆剤 で前記の粒子を被覆し、 (c)前記の有機部分を粒子に共有結合させ、 (d)工程(c)の生成物を測定の対象となる金属を含む溶液と反応させて磁性 複合体を形成させ、 (e)工程(d)の生成物の磁性共鳴と複合体を形成する金属の濃度を関連させ ることからなる溶液中の金属濃度を測定する方法。 14.測定の対象となる金属に対して特異的親和性を有する有機部分が好ましく は2,3−ジヒドロキシ−5−安息香酸であり、測定の対象となる金属が好まし くはTuおよびMoのいずれかであり、測定の対象となる金属に対して特異的親 和性を有する有機部分が好ましくは2,3−ジチオ−5−安息香酸で、測定の対 象となる金属がMoであることを特徴とする請求項13に記載の方法。 15.両親媒性有機化合物で被覆され、さらに脂質を形成する第2の両親媒性ベ シクルで被覆された限りなく均一な粒径を有する無機コアからなるリポソーム組 成物。 16.好ましくは無機コアがFe34、Fe23、Al23、TiO2、ZnO 、FeOおよびFeのいずれかであり、好ましくは無機コアが限りなく均一な1 00nm以下の直径を有する無機酸化物であり、両親媒性有機化合物が好ましく はオレイン酸、リノール酸、リノレン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸およびア ラ キドン酸のいずれかから選んだ脂肪酸であり、ベシクル形成脂質が好ましくはリ ン脂質、ステロール脂質および糖脂質のいずれかであり、好ましくはリン脂質が ホスファチジルコリン、ホスファチジル酸およびホスファチジルイノシトールの いずれかであることを特徴とする請求項15に記載のリポソーム組成物。 17.両親媒性有機化合物で被覆され、さらに親水性ポリマーで誘導体化された 両親媒性ベシクル形成脂質1〜20モル%で被覆された限りなく均一な粒径の無 機コアからなり、化合物をリポソームに捕捉した状態で含有するリポソーム組成 物であって、血流を経由して化合物を輸送するリポソーム組成物 18.親水性ポリマーがポリ(エチレンオキシド)、ポリ(プロピレノキシド) およびポリ(塩化ビニール)のいずれかであり、リポソームの大きさが好ましく は約5〜5000nmの範囲内にあり、親水性ポリマーが好ましくは1000〜 5000ダルトンの分子量を有し、好ましくはベシクル形成脂質がリン脂質、ス テロール脂質および糖脂質のいずれかであり、好ましくはリン脂質がポリ(エチ レンオキシド)で誘導体化され、好ましくはリン脂質がホスファチジルエタノー ルアミンであり、ポリ(エチレンオキシド)が脂質のアミン基を介してホスファ チジルエタノールアミンと結合していることを特徴とする請求項17に記載の組 成 物。 19.以下の一般式で表される合成ベシクル形成フェニル脂質化合物。 ただし、R1、R2およびR3のうち1つは水素であり、残りの2つは飽和または 不飽和直鎖または側鎖アルキルまたはアシル基であり、R4はアルキレンオキシ ドまたはビニルアルコール反復単位であり、nは0〜約200の正数である。 20.両親媒性化合物で被覆され、さらに以下の一般式で表される両親媒性ベシ クル形成フェニル脂質、 (ただし、R1、R2およびR3のうち1つは水素であり、残りの2つは飽和また は不飽和直鎖または側鎖アルキルまたはアシル基であり、R4はアルキレンオキ シドまたはビニルアルコール反復単位であり、nは0〜約200の正数である) 1〜20モル%で被覆された限り なく均一な粒径の無機コアからなるリポソーム組成物であって、リポソームに捕 捉された形態の化合物を含み、血流を介して化合物を輸送するために使用するリ ポソーム組成物。 21.好ましくはアルキレノキシド反復単位がエチレンオキシドおよびプロピレ ンオキシドのいずれかであり、側鎖アルキルまたはアシル基が好ましくはオレイ ン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸お よびアラキドン酸のいずれかであることを特徴とする請求項20に記載の組成物 。 22.限りなく均一な粒径の有機酸化物の粒子を製造し、前記粒子を両親媒性有 機化合物で被覆し、前記粒子を両親媒性ベシクル形成脂質と結合される工程から なり、前記有機化合物が無機酸化物の表面に吸着または結合していることを特徴 とする限りなく均一な粒径の無機コアリポソーム組成物の製造法。 23.好ましくは限りなく均一な粒径の無機酸化物粒子が多孔性膜を介して有機 塩水溶液と無機塩基水溶液を接触させることにより製造され、膜が多くの孔を有 し、膜の一方の表面上に限りなく均一な粒径の無機酸化物の粒子を沈殿させ、も う一方の表面上に相当する塩基を沈殿させ、限りなく単分散性の沈殿無機粒子の 粒径が約5〜1000Åであり、限りなく単分散性の沈殿無機酸化物が好ましく はFe34であることを特徴 とする請求項2に記載の方法。 24.両親媒性有機化合物で被覆され、さらに第2の両親媒性ベシクル形成脂質 で被覆された波長吸収性磁性コア粒子からなる組成物。 25.波長吸収性磁性コア粒子が一般式M2(+3)M(+2)O4で表されるフ ェライト材[M(+3)はAl、CrまたはFeであり、M(+2)はFe、N i、Co、Zn、Ze、Ca、Ba、Mg、Ga、Gd、MnまたはCdである ことが好ましい]であり、フェライト材が好ましくはLiO、NaO、KO、F e23またはFe34との混合物であり、波長吸収性磁性コア粒子が好ましくは 限りなく均一で、直径100nm以下のフェライト粒子であり、好ましくは両親 媒性有機化合物がオレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、パルミ チン酸、ミリスチン酸およびアラキドン酸から選んだ脂肪酸であり、ベシクル形 成脂質が好ましくはリン脂質、ステロール脂質および糖脂質のいずれかであり、 好ましくはリン脂質がホスファチジルコリン、ホスファチジル酸、ホスファチジ ルイノシトールおよびホスファチジルエタノールアミンのいずれかであることを 特徴とする請求項24に記載の組成物。 26.両親媒性化合物で被覆され、さらに親水性ポリマーで誘導体化された両親 媒性ベシクル形成脂質1〜 20モル%で被覆された波長吸収性磁性コアからなり、リポソームに捕捉された 形態の化合物を含み、血流を介して化合物を輸送するために使用するリポソーム 組成物。 27.好ましくは親水性ポリマーがポリ(エチレンオキシド)、ポリ(プロピレ ンオキシド)およびポリ(ビニールアルコール)のいずれかであり、リポソーム の大きさが好ましくは約5〜5000nmであり、好ましくは親水性ポリマーの 分子量が約1000〜5000ダルトンであり、ベシクル形成脂質が好ましくは リン脂質、ステロール脂質および糖脂質のいずれかであり、好ましくはリン脂質 がポリ (エチレンオキシド)で誘導体化されており、好ましくはリン脂質がホ スファチジルエタノールアミンであり、ポリ(エチレンオキシド)が脂質のアミ ン基を介してホスファチジルエタノールアミンに結合していることを特徴とする 請求項26に記載の組成物。 28.両親媒性化合物で被覆され、さらに以下の一般式で表される両親媒性ベシ クル形成フェニル脂質、 (ただし、R1、R2およびR3のうち1つは水素であり、残りの2つは飽和また は不飽和直鎖または側鎖アルキルまたはアシル基であり、R4はアルキレンオキ シドまたはビニルアルコール反復単位であり、nは0〜約200の正数である) 1〜20モル%で被覆された波長吸収性磁性コアからなるリポソーム組成物であ って、リポソームに捕捉された形態の化合物を含み、血流を介して化合物を輸送 するために使用するリポソーム組成物。 29.好ましくはアルキレンオキシド反復単位がエチレンオキシドおよびプロピ レンオキシドのいずれかであり、側鎖アルキルまたはアシル基がこのましくはオ レイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、パルミチン酸、ミリスチン 酸およびアラキドン酸のいずれかから誘導された有機ラジカルであることを特徴 とする請求項28に記載の組成物 30.金属水溶液M(+3)とM(+2)を別々に供給し、 前記の水溶液にアルカリを添加して、対応する金属水酸化物を沈殿させ、 溶液中の金属水酸化物沈殿を混合し、加熱脱水することからなり、 脱水温度、脱水時間、および溶液中に吹き込む酸素または空気の濃度を調整して 、製造する酸化物粒子の粒 径を調節することを特徴とする一般式M2(+3)M(+2)O4で表される限り なく均一な粒径酸化物の製造法。 31.好ましくはM(+3)がAl、CrおよびFeのいずれかであり、M(+ 2)がFe、Ni、Co、Zn、Ze、Ca、Ba、Mg、Ga、Gd、Mnお よびCdのいずれかであり、脱水温度が好ましくは100℃であり、脱水温度が 6時間であることを特徴とする請求項19に記載の製造法。 32.波長吸収性磁性閣粒子を供給し、前記粒子を両親媒性有機化合物、好まし くは有機金属化合物で被覆し、前記の被覆粒子を両親媒性ベシクル形成脂質に結 合させる工程からなり、有機化合物が前記粒子の表面に吸着または結合している ことを特徴とする波長吸収性磁性コアリポソーム組成物の製造法。 33.細胞内粒子に熱を発生することのできる電磁エネルギーを外部から照射し 、温度による癌細胞の選択的死滅を誘導することによる癌細胞または感染性病原 生物の処置法であって、 両親媒性有機化合物で被覆し、さらに第2の両親媒性ベシクル形成脂質で被覆 した波長吸収性磁性コア粒子を患者の体内に置き、 前記の被覆波長吸収性磁性コア粒子を癌細胞に吸収させ、 磁性コア粒子を誘導加熱し、それによって癌細胞を加熱するために、患者に交 流電磁波を照射し、 細胞内温度を癌細胞または前記感染性病原生物を選択的に殺す温度に上昇させ るために、前記の磁性コア粒子の誘導加熱を継続することからなる癌細胞または 感染性病原生物の処置法。 34.磁性粒子がフェライトであり、その酸化物成分が一般式M2(+3)MO4 [ここで、M(+3)はAl、CrまたはFeであることが好ましく、MはFe 、Ni、Co、Zn、Ze、Ca、Ba、Mg、Ga、Gd、MnおよびCdの いずれかでることが好ましい]であり、波長吸収性磁性コアが好ましくは直径役 1〜50,000nmの範囲にある限りなく均一な粒径の波長吸収性磁性コア粒 子であることを特徴とする請求項33に記載の方法。
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