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公開番号2025033506
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023139263
出願日2023-08-29
発明の名称修飾済基材、修飾済基材の製造方法、及び、修飾済基材における重なり合い密度の評価方法
出願人国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類C01B 32/28 20170101AFI20250306BHJP(無機化学)
要約【課題】全表面をポリマーにより化学修飾された修飾済基材において、重なり合い密度が関連付けられた修飾済基材を提供する。
【解決手段】修飾済基材は、基材と、前記基材の全表面を化学修飾しているポリマーと、を備え、前記全表面において隣接するポリマー同士の平均間隔であって、前記全表面の表面積と前記全表面に化学修飾されている前記ポリマーの数とに応じた平均間隔と、前記全表面を化学修飾している前記ポリマーの慣性半径と、に基づき算出された重なり合い密度が当該修飾済基材に関連付けられている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基材と、前記基材の全表面を化学修飾しているポリマーと、を備えた修飾済基材であって、
（１）前記全表面において隣接するポリマー同士の平均間隔であって、前記全表面の表面積と前記全表面に化学修飾されている前記ポリマーの数とに応じた平均間隔と、（２）前記全表面を化学修飾している前記ポリマーの慣性半径と、に基づき算出された重なり合い密度が当該修飾済基材に関連付けられている、
ことを特徴とする修飾済基材。
続きを表示（約 670 文字）【請求項２】
当該修飾済基材には、前記慣性半径が更に関連付けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の修飾済基材。
【請求項３】
前記基材は、カラーセンターを含むワイドギャップ半導体により構成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の修飾済基材。
【請求項４】
前記基材は、平均直径が４００μｍ以下である粒子である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の修飾済基材。
【請求項５】
前記基材は、平均直径が３ｎｍ以上５００ｎｍ以下である粒子である、
ことを特徴とする請求項４に記載の修飾済基材。
【請求項６】
前記ポリマーは、親水性ポリマーである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の修飾済基材。
【請求項７】
前記ポリマーは、生体適合性ポリマーである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の修飾済基材。
【請求項８】
前記ポリマーは、ポリエチレングリコール又はポリグリセロールである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の修飾済基材。
【請求項９】
前記重なり合い密度は、１以下である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の修飾済基材。
【請求項１０】
前記修飾済基材の形状は、図形とは異なる形状である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の修飾済基材。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、全表面を親水性ポリマーにより化学修飾されている修飾済基材に関する。また、本発明の一態様は、そのような修飾済基材の製造方法、及び、そのような修飾済基材における隣接ポリマー鎖の重なり合い密度の評価方法にも関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内部にＮＶ（Nitrogen-Vacancy）センターを含み、且つ、表面を遮蔽基で化学修飾されたナノダイヤモンド（ＮＤ）粒子を蛍光分子プローブとして用いるための技術が記載されている。このようなＮＶセンターを含むＮＤ粒子は、蛍光分子プローブとしてだけではなく、ＮＤ粒子が存在する環境における温度や、ｐＨや、電場や、磁場などをセンシングする量子センサーとしても利用できるし、ドラッグデリバリーシステムにおいて薬剤を運ぶキャリアとしても利用できる。
【０００３】
なお、表面に化学修飾を施されていないＮＤ粒子は、クラスターを形成したり、タンパク質に代表される有機物を吸着したりする（非特許文献１参照）。したがって、表面に化学修飾が施されていないＮＤ粒子を生体内（例えば血管中）に注入した場合、ＮＤ粒子あるいはＮＤ粒子のクラスターの表面には、生体内に存在するタンパク質が凝集する。このようなＮＤ粒子のクラスター化及びタンパク質の凝集を回避するために、ＮＤ粒子の化学修飾は、重要な技術である。例えば、非特許文献２では、遮蔽基としてpoly(ethylene glycol) monomethyl ether（ｍＰＥＧ）及びpoly(ethylene glycol)methyl ether methacrylate（ＰＥＧＭＡ）を用いる技術が記載されている。
【０００４】
また、遮蔽基としてpoly(ethylene glycol)（ＰＥＧ）を用いることによるタンパク質吸着抑制効果は、ＰＥＧ修飾基板を用いて報告されている（非特許文献３参照）。ここで用いられているＰＥＧ修飾基板においては、金属酸化物により構成された表面がＰＥＧにより化学修飾されている。非特許文献３では、この基板の表面において隣接するＰＥＧ同士の平均間隔をＬとし、基板を修飾している各ＰＥＧを球体とみなした時の、重心から各モノマーユニットまでの距離の二乗平均の平方根で定義される慣性半径をＲ
ｇ
として、Ｌ／２Ｒ
ｇ
で定義される重なり合い密度を、タンパク質吸着抑制効果を評価する指標として用いている。なお、平均間隔Ｌは、タンパク質吸着抑制効果を評価したい基板において化学修飾されている領域の表面積と、当該領域に結合しているＰＥＧの数とから算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１４／０５８０１２号
【非特許文献】
【０００６】
Polyglycerol Grafting Shields Nanoparticles from Protein Corona Formation to Avoid Macrophage Uptake. ACS Nano 2020, 14 (6), 7216-7226. https://doi.org/10.1021/acsnano.0c02289.
Zhang, X.; Fu, C.; Feng, L.; Ji, Y.; Tao, L.; Huang, Q.; Li, S.; Wei, Y. PEGylation and PolyPEGylation of Nanodiamond. Polymer (Guildf) 2012, 53 (15), 3178-3184.
Kenausis, G. L., Voeroes, J., Elbert,D. L., Huang,N., Hofer,R., Ruiz-Taylor, L., Textor, M., Hubbell, J. A., Spencer, N. D., Poly(L-lysine)-g-Poly(ethylene glycol) Layers on Metal Oxide Surfaces: Attachment Mechanism and Effects of Polymer Architecture on Resistance to Protein Adsorption J. Phys. Chem. B 2000, 104, 3298-3309.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
全表面を化学修飾されたＮＤ粒子においてもタンパク質吸着抑制効果を評価することが求められるため、発明者らは、指標として上述した重なり合い密度を用いることを検討した。上述したように、重なり合い密度を算出するためには、化学修飾されている領域の表面積、すなわち、ＮＤ粒子の場合にはＮＤ粒子における全表面の表面積を用いる。
【０００８】
ここで、ＮＤ粒子における全表面の表面積を求める手法としては、ＮＤ粒子の形状を球形であると見做し、動的光散乱法により得られるＮＤ粒子の粒径を用いて球形と見做したＮＤ粒子の表面積を算出する手法が考えられる。しかし、発明者らが電子顕微鏡を用いてＮＤ粒子の形状を観察したところ、その形状は、球形から大きく逸脱していることが分かった。そのため、この手法を用いて求めたＮＤ粒子の表面積を用いて平均間隔Ｌを算出し、更に重なり合い密度を算出しても、正確な重なり合い密度を得られないことが分かった。このような背景があるため、全表面を化学修飾されたＮＤ粒子においては、タンパク質吸着抑制効果を左右する重要な指標であるにも関わらず、重なり合い密度が算出されていなかった。
【０００９】
本発明の一態様は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、全表面をポリマーにより化学修飾された修飾済基材において、重なり合い密度が関連付けられた修飾済基材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様に係る修飾済基材は、基材と、前記基材の全表面を化学修飾しているポリマーと、を備えた修飾済基材であって、（１）前記全表面において隣接するポリマー同士の平均間隔であって、前記全表面の表面積と前記全表面に化学修飾されている前記ポリマーの数とに応じた平均間隔と、（２）前記全表面を化学修飾している前記ポリマーの慣性半径と、に基づき算出された重なり合い密度が当該修飾済基材に関連付けられている。
（【００１１】以降は省略されています）

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