JP5382700B2 - ロッド状多孔質シリカ粒子 - Google Patents
ロッド状多孔質シリカ粒子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5382700B2 JP5382700B2 JP2009079589A JP2009079589A JP5382700B2 JP 5382700 B2 JP5382700 B2 JP 5382700B2 JP 2009079589 A JP2009079589 A JP 2009079589A JP 2009079589 A JP2009079589 A JP 2009079589A JP 5382700 B2 JP5382700 B2 JP 5382700B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rod
- particle
- particles
- porous silica
- shaped
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Medicinal Preparation (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Description
その理由は、細孔径の制御とともにマクロ形態を制御する効率的な方法を見いだすことが大変に難しい点にある。実際、例えば、特許文献1には、珪酸ナトリウムと非イオン性界面活性剤の酸性溶液を原料とするメソポーラスシリカの合成方法が報告されているが、マクロ形態の制御方法並びに最終生成物の粒子形状等に関しては全く記載されておらず、得られた生成物のメソ構造の規則性も極めて低いことがX線回折パターンから推定される。
例えば、アルカリ珪酸塩と非イオン系界面活性剤としてトリブロック共重合体を使用してのロッド状並びに繊維状多孔質シリカ粒子(特許文献2)や球状シリカ多孔体(特許文献3及び4)の合成方法を提案している。
この細胞毒性は主に粒子径と粒子濃度に依存する。すなわち、細胞毒性は粒子が小さい程高くなるため、粒子径を小さくした場合は粒子の濃度を低くする必要がある。そのため、メソポーラスシリカが生体材料や薬剤として効果を発揮するには、細孔特性の最適化と同時に、粒子径に応じた細胞毒性を示さない粒子濃度範囲を特定する必要がある。メソポーラスシリカを生体埋入材料や硅素徐放性薬剤として応用する場合、細胞の大きさや生体との親和性及び安全性を考慮すると、粒子径20μm以下で細胞毒性を示さないことが重要な課題と考えられる。
また、特許文献5の薄板状多孔質シリカ粒子はロッドの長さ(粒子の厚さ)約0.2μmで、アスペクト比は0.2以下のプレート状粒子であり、形態上問題はないが、シリカ骨格のSiをZr等の他金属で交換することが不可欠で生体材料とするには安全面から大きな問題が生じる。
さらに、使用する非イオン性界面活性剤の持つ高温での脱水和挙動に起因してロッド状多孔質シリカ粒子は7nm以上のメソ細孔と同時にマイクロ孔が存在し、熟成温度が150℃未満の場合、600℃の加熱処理後もマイクロ孔容積の全細孔容積(メソ孔とマイクロ孔の両細孔に起因する細孔容積)に占める割合は10%以上である。他方、熟成温度150℃以上ではマイクロ孔を有しないメソ孔だけが存在するロッド状粒子が得られるだけである。
本発明は、これら従来の問題点を解消し、安価なアルカリ珪酸塩をシリカ源とし、無毒性あるいは低毒性の非イオン性界面活性剤をテンプレートとするとの本発明者によりこれまでに開発された技術知識を踏まえ、アスペクト比を0.1〜1未満に制御したロッド状多孔質シリカ粒子の工業的な製造技術を提供すると共に、シリカ純成分からなる単分散性に優れた新規なロッド状多孔質シリカ粒子を提供し、それを用いた生体に安全な生体内埋入材料や珪素徐放性薬剤を提供することを目的としている。
〈1〉透過型及び走査型顕微鏡観察により、ハニカム状に規則配列したメソ孔径3nm以上の一次元チャンネル状細孔が貫通する方向の粒子の長さが0.5μm以下で、この粒子伸張方向に垂直な粒子断面の長さとの比をアスペクト比(=前記細孔が貫通する方向の粒子の長さ/前記粒子伸張方向に垂直な粒子断面の長さ)とする時、アスペクト比が0.1〜1未満のロッド状の形態を有する粒子であって、水分散系における粒度分布ピーク(体積基準)の最大値が10μm以下の範囲に認められる緩い集合体を形成している、シリカ骨格中のSi元素が他金属で置換されていないことを特徴とするロッド状シリカ多孔質粒子。
〈2〉回折角0.5乃至5度(CuKα)に細孔の規則配列構造を示す複数のX線回折ピークを有することを特徴とする〈1〉に記載のロッド状シリカ多孔質粒子。
〈3〉〈1〉又は〈2〉に記載のロッド状シリカ多孔質粒子を2〜300μg/mL含有することを特徴とする懸濁液または分散液。
〈4〉酸性水溶液及び非イオン性界面活性剤の混合液に、アルカリ珪酸塩水溶液を45℃から60℃未満の温度条件下で攪拌しながら混合し、反応溶液に白濁が認められない反応時間内に撹拌を停止した後、50℃から200℃の範囲の温度で熟成して得られる固体生成物を、分離・洗浄、乾燥後、非イオン性界面活性剤を除去することを特徴とする〈1〉又は〈2〉に記載のロッド状シリカ多孔質粒子の製造方法。
〈5〉酸性水溶液及び非イオン性界面活性剤の混合液に、アルカリ珪酸塩水溶液を45℃から60℃未満の温度条件下で攪拌しながら混合し、反応溶液に白濁が認められない反応時間内に撹拌を停止し、10分から120分間熟成後、分離・洗浄して得られた固体生成物を、湿潤状態のまま、あるいは乾燥してから、水溶液中で50℃から200℃の範囲の温度で熟成した後に、固体生成物を分離・洗浄、乾燥後、非イオン性界面活性剤を除去することを特徴とする〈1〉又は〈2〉に記載のロッド状シリカ多孔質粒子の製造方法。
〈6〉酸性水溶液及び非イオン性界面活性剤の混合液に、アルカリ珪酸塩水溶液を45℃から60℃未満の温度条件下で攪拌しながら混合し、反応溶液に白濁が認められない反応時間内に撹拌を停止し、10分から120分間熟成後、分離・洗浄して得られた固体生成物を、湿潤状態のまま、あるいは乾燥してから、金属塩を溶解した水溶液中で50℃から200℃の範囲の温度で熟成した後に、固体生成物を分離・洗浄、乾燥後、非イオン性界面活性剤を除去することを特徴とする〈1〉又は〈2〉に記載のロッド状シリカ多孔質粒子の製造方法。
〈7〉非イオン性界面活性剤をアルカリ珪酸塩中のSiO21モル当たり0.01乃至0.10モルの量で用いることを特徴とする〈4〉乃至〈6〉の何れかに記載の製造方法。
〈8〉酸をアルカリ珪酸塩中のSiO21モル当たり5乃至20モルの量で用いることを特徴とする〈4〉乃至〈7〉の何れかに記載の製造方法。
〈9〉水をアルカリ珪酸塩中のSiO21モル当たり100乃至400モルの量で用いることを特徴とする〈4〉乃至〈8〉の何れかに記載の製造方法。
〈10〉金属塩をアルカリ珪酸塩中のSiO21モル当たり0.01乃至1モルの量で用いることを特徴とする〈6〉乃至〈9〉の何れかに記載の製造方法。
〈11〉〈1〉又は〈2〉に記載のロッド状多孔質シリカ粒子を含有する生体内埋入材料。
〈12〉〈1〉又は〈2〉に記載のロッド状多孔質シリカ粒子を含有する珪素徐放性薬剤。
〈13〉〈3〉に記載の懸濁液又は溶媒液を含有する生体内埋入材料。
〈14〉〈3〉に記載の懸濁液または粒子溶媒混合系を含有する珪素徐放性薬剤。
また、本発明方法によれば、細孔構造の制御剤として非イオン性界面活性剤を使用し、アルカリ珪酸塩水溶液と酸性水溶液を混合する極めて単純な反応系において、その他の有機化合物を添加することなく、反応物質の混合割合、攪拌並びに熟成反応温度、さらには攪拌並びに熟成反応時間を変化させることにより、ロッド状多孔体の前駆体となる界面活性剤を含んだロッド状有機無機メソ構造体を作製し、最終的に有機物を取除くことにより、長さ0.5μm以下、アスペクト比0.1〜1未満で、シリカ純成分の単分散性に優れたロッド状多孔質シリカ粒子を得ることができる。
しかも、本発明の製造方法によれば、ロッド状多孔質シリカ粒子の前駆体である界面活性剤を含んだロッド状有機無機メソ構造体を10分から数時間という極めて短時間で作製でき、酸性溶液中で生成した上記界面活性剤を含んだロッド状有機無機メソ構造体を、酸性溶液中でそのまま熟成したり、あるいは酸性溶液から分離・洗浄後熟成を行うことができる。
また、本発明の製造方法によれば、ロッド状のマクロ形態ばかりでなく、ハニカム状規則構造を有する7nm以上の開口径の1次元メソチャンネルだけでなく、メソチャンネルとマイクロ孔が共存するシリカ純成分のロッド状多孔質シリカ粒子を得ることができる。
更に、本発明の製造方法は、安価な原料を使用し、ほとんどの反応時間が静置もしくは攪拌条件による熟成工程であることから工業規模への応用も容易である。
したがって、本発明のロッド状シリカ多孔質粒子は、図1でいう、メソ孔径が3nm以上、好ましくは4〜20nm、Lが0.5μm以下、好ましくは0.15〜0.45μmであり、アスペクト比(L/W)が0.1〜1未満、好ましくは0.15〜0.5の粒子を意味する。
Lが0.5μmを超えると、一次元メソチャンネルが長く細孔内における物質移動が抑制されることが予想され、アスペクト比が0.1未満であると、極端に薄い異形の粒子となり単分散化が難しくなり、1以上であると、合成条件の調整が難しく長短混合の不均質な粒子群が形成され易くなるので好ましくない。
ここで、水分散系における粒度分布ピーク(体積基準)の最大値とは、レーザー回折散乱原理に基づく粒子計測法により測定された値を意味し、本発明においては、この値が10μm以下の範囲に認められるので、単分散性に優れたロッド状多孔質シリカ粒子が得られる。
本発明のロッド状多孔質シリカ粒子は、図5(実施例1−1、図6(実施例2−1)および図7(実施例3−4)の電界放射型走査電子顕微鏡(FE-SEM)写真に示す通り、ミクロンサイズのロッド状形態を有し、アスペクト比が揃っていることがわかる。
図8は本発明の実施例2−1と比較例(特許文献2)のロッド状多孔質シリカ粒子の粒度分布を比較したものである。本発明では熟成工程をより高温で行うことが先願(特許文献2)との大きな差異であり、攪拌温度が同じでも粒度分布は熟成温度によって著しく異なり、凝集の程度が顕著に緩和されていることがわかる。
本発明のロッド状多孔質シリカ粒子の製造方法では、まず、酸性水溶液及び非イオン性界面活性剤の混合液に、アルカリ珪酸塩水溶液を45℃から60℃未満、好ましくは45℃〜55℃の温度条件下で攪拌しながら混合し、一定時間経過しても反応溶液からの粒子の析出による白濁が認められない間に、攪拌を停止する。この撹拌工程に続く熟成工程には2通りの方法がある。
また、上記の攪拌工程後の熟成工程で、熟成時間を10分から120分とするのは、熟成時間が10分以下ではロッド状粒子の生成量が過少となり反応効率が低くなり、120分以上では生成量に著しい差異が認められないためである。
攪拌反応を30℃から60℃未満で行った場合、熟成温度によらず本法の特長を有するロッド状多孔質シリカの作製は困難で、例えば、45℃で攪拌し、熟成を100℃で行った場合、NaCl無添加の場合にはアスペクト比1以上の長いロッド状粒子が生成するが(図4a)、NaClを添加すると、形態は著しく変化し、長いロッド状粒子の他に小粒子の凝集体が認められる(図4b)。
アルカリ珪酸塩は強酸性水溶液下でシリカ溶存種がプラスに帯電し[I+]、一方、強酸に溶解した非イオン性界面活性剤[N0]においても、界面活性剤表面の親水基部分がプロトン[H+]に覆われることでプラスの電荷を帯び、プラスに帯電したシリカ、界面活性剤の両表面間に陰イオン[X-]が介在することで、電気的に安定な有機無機メソ構造体[N0H+][X-I+]を形成すると推定される。
すなわち、この有機無機メソ構造体がロッド状構造体を形成し易い反応条件となるよう、特に非イオン性界面活性剤[N0]を選択することで、ミクロンオーダーのロッド状形態を有する粒子に成長すると推定され、この時有機無機メソ構造体[N0H+][X-I+]の構造を維持したまま、ロッド長を短くするためには、形成される温度をできるだけ高くすることが効果的と推定される。さらに、この構造体が集合して1個のロッド状粒子として生成した段階で、より高温で熟成し、1個の粒子内におけるシリカの縮合が速やかに進行し、その結果目的とする単分散性に優れたロッド状粒子が得られる易くなると考えられる。
特に、水溶液中での水熱処理において無機塩等を添加することは、粒子の単分散性の向上に著しい効果を発揮することが明らかで、メソ孔径や細孔容量等の細孔特性の制御にも有効である。
そして、既に指摘した通り、本発明の製造方法は、広い範囲の均一細孔径を有し、且つ0.5μm以下のロッド状を呈する多孔質シリカ粒子を作製するための効率的な方法である。すなわち、有機化合物等の細孔拡張剤を用いることなく単純な反応系で、アスペクト比0.1〜1未満のロッド状多孔質シリカ粒子が合成でき、3.5nm以上の均一細孔径を持ったロッド状多孔質シリカ粒子が提供できることが顕著な特徴である。
本発明で使用される、シリカ原料、非イオン性界面活性剤、及び酸について更に説明する。
本発明で使用されるシリカ原料としては、アルカリ珪酸塩を使用することが可能で、比較的廉価であるナトリウム珪酸塩が好ましい。ナトリウム珪酸塩としてはNa2O・mSiO2式中、mは1乃至5の数、特に1.5乃至4.5の数である組成を有するナトリウム珪酸塩水溶液を使用することが好ましい。
本発明のロッド状多孔質シリカ粒子の製造方法では、出発原料の混合モル比は、SiO2:非イオン性界面活性剤:Na2O:酸:水=1:0.01〜0.1:0.25〜1:5〜20:100〜400であるのが好ましい。
本発明の生体内埋入材料の例としては、ドラッグデリバリー担体、遺伝子導入剤、免疫賦活剤、生体吸収性高分子への添加剤をあげることができるがこれらに限定されるものでもない。これらの用途では、例えばロッド状多孔質シリカ粒子は薬剤、遺伝子、免疫賦活分子を体内に送達するためのキャリアーや吸収性高分子の強度補強の用途に使用できる。
この計算された投与量に基づいて、液体の粘度を考慮して定められる微粒子沈降速度を、意図する範囲のものになるように、液体媒体量を適宜定めればよい。
このためには、懸濁液または分散液中に、ロッド状シリカ多孔質粒子を2〜300μg/mL含有させておくことが好ましい。
人や動物等に投与する場合には、分散懸濁状態で投与することが必要であり、投与する際に、特定の時間、懸濁状態が保たれることにより、ロッド状多孔質シリカ粒子を前記のように人や動物に投与することが可能となる。
例えば、ロッド状多孔質シリカ粒子の分散懸濁液組成物は、内服用容器(コップ)や注射器などの容器に注入したり、充填することにより利用される。これらの容器又は注射器では最大でも8cm程度の深さ又は高さを有するものである。ロッド状多孔質シリカ粒子は、粒子沈降速度が4cm/s以下、好ましくは0.8 cm/s以下となるように、調節される。その結果、前記容器内では2秒以上、好ましくは10秒以上の時間にわたって、分散懸濁状態が保持される。この程度の時間が確保されると、人や動物に投与するために必要な時間が保持される。
尚、実施例で行った各試験方法は次の方法により行った。
(測定法)
(1)形態と粒子サイズ:日本電子株式会社製走査型電子顕微鏡JSM5300を使用し、加速電圧10kV、WD10mmで観察した。さらに、日立製電界放射型走査電子顕微鏡S−4700Fを使用して形態観察を行い、画像データからアスペクト比を求めた。
(2)比表面積・細孔容積・細孔径分布:日本ベル製BELSORP MINIを使用し、液体窒素温度で測定した窒素吸着等温線からBET比表面積を求め、細孔容積はt-プロットより全細孔容積(メソ孔容量とマイクロ孔容量との和)とマイクロ孔容積を分離して算出し、細孔径分布はBJH法により解析した。
(3)X線回折:リガク製ロータフレックスRU−300を使用し、CuKα線源、加速電圧40kV、80mAで測定した。
(4)透過電子顕微鏡観察(TEM):HITACHI製高分解能電子顕微鏡HF−2000を使用し、加速電圧200kVで観察した。
(5)粒度分布:ベックマンコールター社製LS 13 320を使用し、水に懸濁したサンプルを超音波洗浄機で1時間分散させ測定し、体積基準の粒度分布曲線を求めた。
塩酸に溶解したトリブロック共重合体Pluronic P123 (PEO20PPO70PEO20)溶液を35℃以上の所定温度で攪拌し完全に溶解した後、この酸性溶液に、予め水を加えて希釈し前記45℃以上の所定温度に保持した別容器の市販のJIS3号珪酸ナトリウム(SiO2:23.6%、Na2O:7.59%)を撹拌しながら添加する。本実施例では熟成前に白色析出物の晶出が全く認められないことが重要であり、撹拌時間はいずれも30秒であり、攪拌を停止後、テフロン(登録商標)容器に移した後密閉式ステンレス製圧力容器に封じて予め所定温度に制御した乾燥器中で6時間熟成を行った。
本実施例の混合溶液のモル比はSiO2:Pluronic P123:Na2O:HCl:H2O=1:0.017:0.312:5−12:190−202である。H2Oには全ての原料由来の水が含まれている。反応後固体生成物を濾別し、洗浄後、65℃で十分乾燥させる。最終的に600℃の電気炉中で1時間焼成を行うことで有機成分を除去しロッド状多孔質シリカ粒子を得る。
表1に、本実施例の合成条件と、得られたロッド状多孔質シリカ粒子のアスペクト比等の形状に関するパラメータ並びにBET比表面積、全細孔容積、マイクロ孔容積、及びメソ孔径等の細孔特性を示す。熟成温度が高くなるに従い細孔径は大きくなり、100℃以上では8nm以上の細孔径を有するロッド状多孔質シリカ粒子が得られる。なお、攪拌温度を50℃とし、熟成も同一温度で行うと、比較例1(図3)で示すように、ロッド状粒子は作製し難いが、熟成をより高温で行うことにより、本実施例に記載の通り、本願のロッド状多孔質シリカ粒子を作製することができる。図5は実施例1−1のロッド状多孔質シリカ粒子であり、ミクロンサイズのロッド状形態を有し、個々の粒子の形態は明瞭であり、アスペクト比1以下のロッド状粒子が緩く凝集して10μm程度の集合体として存在することを示している。
塩酸に溶解したトリブロック共重合体Pluronic P123 (PEO20PPO70PEO20)溶液を35℃以上の所定温度で攪拌し完全に溶解した後、この酸性溶液に、予め水を加えて希釈し前記35℃以上の所定温度に保持した別容器の市販のJIS3号珪酸ナトリウム(SiO2:23.6%、Na2O:7.59%)を撹拌しながら添加する。本実施例では熟成前に白色析出物の晶出が全く認められないことが重要であり、撹拌時間はいずれも30秒であり、攪拌を停止後、攪拌時と同一温度で1時間熟成して得られたロッド状多孔質シリカ粒子前駆体をろ過・洗浄後、湿潤状態のまま実施例1と同様密閉式反応容器に移し、水を添加して、恒温槽中100℃あるいは150℃で6時間水熱処理を行った。水熱処理に際し、水の添加量は、乾燥状態の前駆体1gに換算して約24gである。反応溶液の混合モル比はSiO2:Pluronic P123:Na2O:HCl:H2O=1:0.017:0.312:8−11:190−200である。尚、H2Oには全ての原料由来の水が含まれている。水熱処理後、固体生成物を濾別し、洗浄後、65℃で乾燥させる。最終的に600℃の電気炉中で1時間焼成を行うことで有機成分を除去しロッド状多孔質シリカ粒子を得る。
表1に、本実施例の合成条件と、得られたロッド状多孔質シリカ粒子のアスペクト比等の形状に関するパラメータ並びにBET比表面積、全細孔容積、マイクロ孔容積、及びメソ孔径等の細孔特性を示す。
図6は実施例2−1のFE−SEM像であり、個々の粒子の形態は明瞭であり、アスペクト比1以下のロッド状粒子が緩く凝集しているが、図8(図9)の粒度分布から凝集の程度が弱まり、粒径約5μmに粒度分布のピークが認められる。図8の比較例3の粒度分布から、本願の水熱条件下の熟成工程が単分散性の向上に有効であることが明瞭である。
塩酸に溶解したトリブロック共重合体Pluronic P123 (PEO20PPO70PEO20)溶液を35℃以上の所定温度で攪拌し完全に溶解した後、この酸性溶液に、予め水を加えて希釈し前記35℃以上の所定温度に保持した別容器の市販のJIS3号珪酸ナトリウム(SiO2:23.6%、Na2O:7.59%)を撹拌しながら添加する。本実施例では熟成前に白色析出物の晶出が全く認められないことが重要であり、撹拌時間はいずれも30秒であり、攪拌を停止後、攪拌時と同一温度で1時間熟成して得られたロッド状多孔質シリカ粒子前駆体をろ過・洗浄後、湿潤状態のまま実施例1と同様密閉式反応容器に移し、金属塩を溶解した水溶液を添加して、恒温槽中100℃あるいは150℃で6時間水熱処理を行った。水熱処理に際し、水の添加量は、乾燥状態の前駆体1gに換算して約24gである。本実施例では、金属塩として、NaCl、MgCl2・6H2O、AlCl3・6H2O及びNiCl2・6H2Oを使用し、その添加量はSiO2 1モルに対し、NaClは0.17モル、他は0.085モルで、反応溶液の混合モル比はSiO2:Pluronic P123:Na2O:HCl:H2O=1:0.017:0.312:8−11:190−200である。尚、H2Oには全ての原料由来の水が含まれている。水熱処理後、固体生成物を濾別し、洗浄後、65℃で乾燥させる。最終的に600℃の電気炉中で1時間焼成を行うことで有機成分を除去しロッド状多孔質シリカ粒子を得る。
表1に、本実施例の合成条件と、得られたロッド状多孔質シリカ粒子のアスペクト比等の形状に関するパラメータ並びにBET比表面積、全細孔容積、マイクロ孔容積、及びメソ孔径等の細孔特性を示す。
図7は実施例3−4のFE−SEM像であり、個々の粒子の形態は明瞭であり、アスペクト比1以下のロッド状粒子が緩く凝集しているが、図9の粒度分布から凝集の程度が弱まり、粒径約5μmに粒度分布のピークが認められる。図8の比較例3、また実施例2−1の粒度分布から、本願の金属塩を添加した水熱条件下の熟成工程が単分散性の向上に極めて有効であることが明瞭である。
線維芽細胞様細胞NIH3T3を1×104個含む細胞培養液1mLを24ウェルプレートの各ウェルに注ぎ、6時間予備培養を行った。細胞培養液はDMEM培地にL-グルタミン(0.3 mg・mL-1)と牛血清10%を添加して作製した。予備培養後、同細胞培養液をロッド状多孔質シリカ粒子0, 5, 20, 50, 100 and 300 μg/ml含有の細胞培養液と交換した。なお、使用したロッド状多孔質シリカ粒子は実施例3−4、実施例3−5である。その後NIH3T3細胞を5%炭酸ガス雰囲気下で72時間培養し、CCK-8 キット(同人化学, Japan)を用いたWST-8法で細胞数を測定した。WST-8は細胞内脱水素酵素により還元され、水溶性のホルマザンを生成する。このホルマザンの450 nmの吸光度を測定すれば、その吸光度が細胞数の指標になる。
また72時間後の細胞培養液(1ml)を回収して遠心分離して、ロッド状多孔質シリカ粒子を沈降させた後、上澄み0.5mLを回収して超純水で5mL に希釈し、誘導結合プラズマ発光分析法(ICP)で珪素含有量を測定した。各ロッド状多孔質シリカ粒子に対して細胞数は1元配置分散分析で検定し、有意差が検出された場合は、Tukey's のpost hoc 多重比較テストで群間の有意差を検定した。実験はN=8で実施し、すべての統計分析は有意水準5%で行った。
2Nの塩酸に溶解したトリブロック共重合体Pluronic P123 (PEO20PPO70PEO20)溶液を50℃で攪拌し完全に溶解した後、この酸性溶液に、予め水を加えて希釈し50℃に保持した別容器の市販のJIS3号珪酸ナトリウム(SiO2:23.6%、Na2O:7.59%)を添加して混合し、30秒後に攪拌を停止した。この混合溶液をそのまま恒温水槽に静置し、50℃で300分間熟成を行った。反応溶液のモル比はSiO2:Pluronic P123:Na2O:HCl:H2O=1:0.017:0.312:5.88:202である。尚、H2Oには全ての原料由来の水が含まれている。反応後固体生成物を濾別し、洗浄後、65℃で十分乾燥させる。最終的に600℃の電気炉中で1時間焼成を行うことで有機成分を除去しロッド状多孔質シリカ粒子を得る。
SEM像(図3)から、本比較例で得られた生成物は、小粒子が強く凝集し、目的の単分散ロッド状粒子を得ることができないことが分かる。さらに、表2に示す通り、本比較例の吸着等温線にはメソ構造に起因する明瞭なステップは認められず、細孔特性パラメータはいずれもかなり小さく、特に、合成温度が50℃であるにも係わらずメソ孔径が小さく極めて構造規則性が低いことが明瞭である。
2Nの塩酸に溶解したトリブロック共重合体Pluronic P123 (PEO20PPO70PEO20)溶液を45℃で攪拌し完全に溶解した後、この酸性溶液に、予め水を加えて希釈し45℃に保持した別容器のテトラエチルオルトシリケート(TEOS)を添加して混合し、30秒後に攪拌を停止した。攪拌を停止後、密閉型容器を用いて100℃で6時間熟成を行った。この反応溶液のモル比はTEOS:Pluronic P123:HCl:H2O=1:0.017:5.85:201である。
また、2Nの塩酸に溶解したトリブロック共重合体Pluronic P123溶液を45℃で攪拌し完全に溶解してから、食塩NaClを添加して、上記と同様な合成を行い、NaClの添加効果を検討した。この反応溶液のモル比はTEOS:Pluronic P123:HCl:H2O:NaCl=1:0.017:5.85:201:1.49である。
なお、いずれの場合も、反応後固体生成物を濾別し、洗浄後、65℃で十分乾燥させ、最終的に600℃の電気炉中で1時間焼成を行うことで有機成分を除去し粉末粒子を得る。
図4(a)と(b)は、表2中それぞれ比較例2−1及び比較例2−2のSEM像である。TEOSの場合、攪拌と熟成反応を一定温度で行い、45℃では粒子形態は不均質であり目的とする粒子は形成されない。さらに、45℃で攪拌し、熟成を100℃で行うと、NaCl無添加の場合にはアスペクト比1以上の長いロッド状粒子が生成するが(図4a)、NaClを添加すると、形態は著しく変化し、長いロッド状粒子の他に小粒子の凝集体が認められる(図4b)。塩の添加はロッド状粒子の形態に大きく影響し、特に珪酸ソーダはアスペクト比の小さいロッド状粒子の合成に適したシリカ原料であることを示唆している。
本比較例の吸着等温線にメソ構造に起因する明瞭なステップは認められず、表1の実施例1、2及び3と比較すると、表2に示した細孔特性パラメータはいずれも小さいことが分かる。
2Nの塩酸に溶解したトリブロック共重合体Pluronic P123 (PEO20PPO70PEO20)溶液を38℃あるいは45℃で攪拌し完全に溶解した後、この酸性溶液に、予め水を加えて希釈しそれぞれの温度に保持した別容器の市販のJIS3号珪酸ナトリウム(SiO2:23.6%、Na2O:7.59%)を添加して混合し、30秒後に攪拌を停止した。この混合溶液をそのまま恒温水槽に静置し6時間熟成を行った。反応溶液のモル比はSiO2:Pluronic P123:Na2O:HCl:H2O=1:0.017:0.312:5.88:202である。尚、H2Oには全ての原料由来の水が含まれている。反応後固体生成物を濾別し、洗浄後、65℃で十分乾燥させる。最終的に600℃の電気炉中で1時間焼成を行うことで有機成分を除去しロッド状多孔質シリカ粒子を得る。
本比較例は、特許文献2のロッド状粒子に相当するもので、図8に示した粒度分布から、本願のロッド状粒子と比較して、より強く凝集し目的の単分散ロッド状粒子を得ることができないことが分かる。
Claims (14)
- 透過型及び走査型顕微鏡観察により、ハニカム状に規則配列したメソ孔径3nm以上の一次元チャンネル状細孔が貫通する方向の粒子の長さが0.5μm以下で、この粒子伸張方向に垂直な粒子断面の長さとの比をアスペクト比(=前記細孔が貫通する方向の粒子の長さ/前記粒子伸張方向に垂直な粒子断面の長さ)とする時、アスペクト比が0.1〜1未満のロッド状の形態を有する粒子であって、水分散系における粒度分布ピーク(体積基準)の最大値が10μm以下の範囲に認められる緩い集合体を形成している、シリカ骨格中のSi元素が他金属で置換されていないことを特徴とするロッド状シリカ多孔質粒子。
- 回折角0.5乃至5度(CuKα)に細孔の規則配列構造を示す複数のX線回折ピークを有することを特徴とする請求項1に記載のロッド状シリカ多孔質粒子。
- 請求項1又は請求項2に記載のロッド状シリカ多孔質粒子を2〜300μg/mL含有することを特徴とする懸濁液または分散液。
- 酸性水溶液及び非イオン性界面活性剤の混合液に、アルカリ珪酸塩水溶液を45℃から60℃未満の温度条件下で攪拌しながら混合し、反応溶液に白濁が認められない反応時間内に撹拌を停止した後、50℃から200℃の範囲の温度で熟成して得られる固体生成物を、分離・洗浄、乾燥後、非イオン性界面活性剤を除去することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロッド状シリカ多孔質粒子の製造方法。
- 酸性水溶液及び非イオン性界面活性剤の混合液に、アルカリ珪酸塩水溶液を45℃から60℃未満の温度条件下で攪拌しながら混合し、反応溶液に白濁が認められない反応時間内に撹拌を停止し、10分から120分間熟成後、分離・洗浄して得られた固体生成物を、湿潤状態のまま、あるいは乾燥してから、水溶液中で50℃から200℃の範囲の温度で熟成した後に、固体生成物を分離・洗浄、乾燥後、非イオン性界面活性剤を除去することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロッド状シリカ多孔質粒子の製造方法。
- 酸性水溶液及び非イオン性界面活性剤の混合液に、アルカリ珪酸塩水溶液を45℃から60℃未満の温度条件下で攪拌しながら混合し、反応溶液に白濁が認められない反応時間内に撹拌を停止し、10分から120分間熟成後、分離・洗浄して得られた固体生成物を、湿潤状態のまま、あるいは乾燥してから、金属塩を溶解した水溶液中で50℃から200℃の範囲の温度で熟成した後に、固体生成物を分離・洗浄、乾燥後、非イオン性界面活性剤を除去することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロッド状シリカ多孔質粒子の製造方法。
- 非イオン性界面活性剤をアルカリ珪酸塩中のSiO21モル当たり0.01乃至0.10モルの量で用いることを特徴とする請求項4乃至請求項6の何れかに記載の製造方法。
- 酸をアルカリ珪酸塩中のSiO21モル当たり5乃至20モルの量で用いることを特徴とする請求項4乃至請求項7の何れかに記載の製造方法。
- 水をアルカリ珪酸塩中のSiO21モル当たり100乃至400モルの量で用いることを特徴とする請求項4乃至請求項8の何れかに記載の製造方法。
- 金属塩をアルカリ珪酸塩中のSiO21モル当たり0.01乃至1モルの量で用いることを特徴とする請求項6乃至請求項9の何れかに記載の製造方法。
- 請求項1又は2に記載のロッド状多孔質シリカ粒子を含有する生体内埋入材料。
- 請求項1又は2に記載のロッド状多孔質シリカ粒子を含有する珪素徐放性薬剤。
- 請求項3に記載の懸濁液又は分散液を含有する生体内埋入材料。
- 請求項3に記載の懸濁液または分散液を含有する珪素徐放性薬剤。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009079589A JP5382700B2 (ja) | 2009-03-27 | 2009-03-27 | ロッド状多孔質シリカ粒子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009079589A JP5382700B2 (ja) | 2009-03-27 | 2009-03-27 | ロッド状多孔質シリカ粒子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010228986A JP2010228986A (ja) | 2010-10-14 |
JP5382700B2 true JP5382700B2 (ja) | 2014-01-08 |
Family
ID=43045158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009079589A Expired - Fee Related JP5382700B2 (ja) | 2009-03-27 | 2009-03-27 | ロッド状多孔質シリカ粒子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5382700B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9808052D0 (en) | 1998-04-17 | 1998-06-17 | Secr Defence | Implants for administering substances and methods of producing implants |
JP5858906B2 (ja) | 2009-05-04 | 2016-02-10 | シヴィダ・ユーエス・インコーポレイテッドPsivida Us, Inc. | 多孔質シリコン薬物溶出粒子 |
WO2012061377A1 (en) | 2010-11-01 | 2012-05-10 | Psivida Us, Inc. | Bioerodible silicon-based devices for delivery of therapeutic agents |
JP2012240919A (ja) * | 2011-05-16 | 2012-12-10 | Daito Kasei Kogyo Kk | 水性分散体及びそれを含有する化粧料 |
CN103987661B (zh) | 2011-11-23 | 2017-02-22 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 高孔率介孔硅质结构 |
JP2016512839A (ja) | 2013-03-15 | 2016-05-09 | シヴィダ・ユーエス・インコーポレイテッドPsivida Us, Inc. | 治療物質の送達のための生体内分解性ケイ素系組成物 |
JP2018174929A (ja) * | 2017-04-11 | 2018-11-15 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 哺乳動物細胞の培養のための培養液添加剤 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001261326A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Asahi Kasei Corp | メソポーラスシリカの製造方法 |
JP4099811B2 (ja) * | 2002-03-18 | 2008-06-11 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 定形多孔質シリカ乃至シリカ金属複合体粒子及びその製造方法 |
JP4478766B2 (ja) * | 2002-08-26 | 2010-06-09 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 球状シリカ多孔質粒子及びその製造方法 |
JP4484193B2 (ja) * | 2002-11-29 | 2010-06-16 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 球状マイクロポアシリカ多孔質粒子及びその製造方法 |
JP4831663B2 (ja) * | 2004-10-27 | 2011-12-07 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 薄板状多孔質シリカ金属複合体粒子とその製造方法 |
JP4925086B2 (ja) * | 2005-10-21 | 2012-04-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 薄板状もしくは繊維状の有機無機多孔質シリカ粒子とその製造方法 |
JP5051512B2 (ja) * | 2007-02-15 | 2012-10-17 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 繊維状多孔質シリカ粒子の製造方法 |
-
2009
- 2009-03-27 JP JP2009079589A patent/JP5382700B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010228986A (ja) | 2010-10-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5382700B2 (ja) | ロッド状多孔質シリカ粒子 | |
Zheng et al. | Sol-gel processing of bioactive glass nanoparticles: A review | |
Wu et al. | Hierachically nanostructured mesoporous spheres of calcium silicate hydrate: Surfactant‐free sonochemical synthesis and drug‐delivery system with ultrahigh drug‐loading capacity | |
Kim et al. | Synthesis of highly ordered mesoporous silica materials using sodium silicate and amphiphilic block copolymers | |
JP4478766B2 (ja) | 球状シリカ多孔質粒子及びその製造方法 | |
AU2009214118B2 (en) | Method for manufacturing mesoporous materials, materials so produced and use of mesoporous materials | |
Okesola et al. | De novo design of functional coassembling organic–inorganic hydrogels for hierarchical mineralization and neovascularization | |
JP4925086B2 (ja) | 薄板状もしくは繊維状の有機無機多孔質シリカ粒子とその製造方法 | |
Khamsehashari et al. | Effects of strontium adding on the drug delivery behavior of silica nanoparticles synthesized by P123-assisted sol-gel method | |
KR100814730B1 (ko) | 나노-매크로 사이즈의 계층적 기공구조를 가지는 다공성 생체활성유리 및 이의 합성방법 | |
KR101906792B1 (ko) | 무기 미립자 재료의 제조 방법 | |
CN106745007B (zh) | 一种多级孔介孔有机硅球及其制备方法 | |
Garcia et al. | Incorporation of phosphorus into mesostructured silicas: a novel approach to reduce the SiO2 leaching in water | |
Luz et al. | Nanoengineering of bioactive glasses: hollow and dense nanospheres | |
Farid et al. | Silica nanotubes with widely adjustable inner diameter and ordered silicas with ultralarge cylindrical mesopores templated by swollen micelles of mixed pluronic triblock copolymers | |
CN1308235C (zh) | 由纳米尺寸的颗粒制备中等结构材料的方法 | |
de Oliveira et al. | Synthesis and characterization of bioactive glass particles using an ultrasound-assisted sol–gel process: Engineering the morphology and size of sonogels via a poly (ethylene glycol) dispersing agent | |
JP2014024041A (ja) | TiO2複合化多孔質シリカ光触媒粒子の製造方法及びTiO2複合化多孔質シリカ光触媒粒子 | |
Ijaz et al. | Formation of mesoporous silica particles with hierarchical morphology | |
Li et al. | Bone cement based on vancomycin loaded mesoporous silica nanoparticle and calcium sulfate composites | |
JP4099811B2 (ja) | 定形多孔質シリカ乃至シリカ金属複合体粒子及びその製造方法 | |
Li et al. | Effects of incorporated vanadium and its chemical states on morphology and mesostructure of mesoporous bioactive glass particles | |
Tang et al. | Facile synthesis of mesoporous bioactive glass nanospheres with large mesopore via biphase delamination method | |
JP4221498B2 (ja) | 多孔性アルミナ結晶性粒子及びその製造方法 | |
Charmforoushan et al. | Synthesis and controlled drug release behavior of micro-mesoporous wollastonite nanoparticles. Effect of calcination temperature on the structural and biodegradability properties |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110124 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130115 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130312 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130408 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130924 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130925 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5382700 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |