JP5665073B2 - Cellulosic material particles and method for producing the same - Google Patents

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本発明は、セルロース系材料粒子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to cellulosic material particles and a method for producing the same.

これまでバイオマテリアル分野では、化学的な相互作用を利用して、体内で起こる生物学的反応を制御してきた。例えば、ナノ粒子のPEG被覆・修飾により、マクロファージによる貪食を回避させ、血液循環時間を延長させることや、抗体や葉酸などのがん標的分子を修飾することにより、がん組織への能動的ターゲティングを達成する試みが行われてきた。   In the biomaterial field, chemical reactions have been used to control biological reactions that occur in the body. For example, PEG coating / modification of nanoparticles avoids phagocytosis by macrophages, prolongs blood circulation time, and modifies cancer target molecules such as antibodies and folic acid to actively target cancer tissues Attempts have been made to achieve.

近年の材料設計技術の進展により、非球状粒子の精密合成が可能となったことから、新しい材料設計パラメータとして材料の形状が注目されるようになってきた。例えば、Championらは様々な形状（球状、扁平楕円状、円盤状、UFO状）のポリスチレン粒子を作製し、それらのマクロファージへの取り込みを調べることによって、粒子全体の形状ではなく、局所的な形状がその取り込みに影響を与えることを明らかにした（非特許文献１）。さらに最近、彼らはワーム状の粒子は同体積の球状粒子とは異なりマクロファージによる貪食を回避できることを報告している（非特許文献２）。粒子の形状はターゲティング効率にも影響を与え、マイクロメートルサイズのディスク状粒子はナノスケールの球状粒子に比べて、ターゲティング効率が良いと報告されている（非特許文献３）。また、Tasciottiらは球状粒子に比べて血管内皮に付着しやすい半球状シリコン粒子を作製し、DDSキャリアーへの応用を試みている（非特許文献４、５）。これらの報告のように、ユニークな形状の粒子を用いることで、球状粒子では得られない利点を利用することができるようになる。   Recent progress in material design technology has enabled precise synthesis of non-spherical particles, and the shape of the material has attracted attention as a new material design parameter. For example, Champion et al. Produced polystyrene particles of various shapes (spherical, oblate ellipsoidal, disk-like, UFO-like) and examined their uptake into macrophages to determine the local shape rather than the whole particle shape. Has been shown to affect the uptake (Non-patent Document 1). More recently, they have reported that worm-like particles can avoid phagocytosis by macrophages, unlike spherical particles of the same volume (Non-patent Document 2). The shape of the particles also affects the targeting efficiency, and it has been reported that micrometer-sized disc-shaped particles have better targeting efficiency than nanoscale spherical particles (Non-patent Document 3). Also, Tasciotti et al. Produced hemispherical silicon particles that are more likely to adhere to the vascular endothelium than spherical particles, and attempted application to DDS carriers (Non-Patent Documents 4 and 5). As described in these reports, by using particles having a unique shape, it is possible to take advantage of advantages that cannot be obtained with spherical particles.

自然界には、生物学的反応を制御するうえで参考になる形状が多数存在する。その一例として赤血球が挙げられる（非特許文献６）。赤血球は約10μｍの窪んだ円盤状であり、その独特な形状のため脾臓での貪食を回避することができ、110〜120日間も血液中を循環することができることが知られている。一方で、球状粒子の場合では、100nm以上の粒子は貪食されてしまい、たとえ粒径を100nm以下にしたとしても完全には貪食を回避することはできない。さらに、赤血球はパラシュートのような形状に変化することで、赤血球の直径よりも細い毛細血管を通過することができることが知られている（非特許文献７）。これらの特徴から、赤血球は医療用材料として理想的な形状といえ、人工的に赤血球状の粒子を合成することができれば、バイオマテリアル分野の研究を押し進めることができる可能性がある。   In nature, there are many shapes that can be helpful in controlling biological reactions. One example is red blood cells (Non-Patent Document 6). It is known that erythrocytes are in the shape of a depressed disc of about 10 μm, and due to their unique shape, phagocytosis in the spleen can be avoided and can circulate in the blood for 110 to 120 days. On the other hand, in the case of spherical particles, particles of 100 nm or more are phagocytosed, and even if the particle size is 100 nm or less, phagocytosis cannot be completely avoided. Furthermore, it is known that erythrocytes can pass through capillaries that are thinner than the diameter of erythrocytes by changing to a parachute-like shape (Non-patent Document 7). From these characteristics, erythrocytes can be said to be an ideal shape as a medical material, and if erythrocyte-like particles can be artificially synthesized, research in the biomaterial field may be promoted.

J. A. Champion, S. Mitragotri, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 4930.J. A. Champion, S. Mitragotri, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 4930. J. A. Champion, S. Mitragotri, Pharm. Res. 2009, 26, 244.J. A. Champion, S. Mitragotri, Pharm. Res. 2009, 26, 244. J. A. Champion, Y. K. Katare, S. Mitragotri, J. Control. Rel. 2007, 121, 3.J. A. Champion, Y. K. Katare, S. Mitragotri, J. Control. Rel. 2007, 121, 3. E. Tasciotti, X. Liu, R. Bhavane, K. Plant, A. D. Leonard, B. K. Price,M. M.-C. Cheng, P. Decuzzi, J. M. Tour, F. Robertson, M. Ferrari, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 151.E. Tasciotti, X. Liu, R. Bhavane, K. Plant, AD Leonard, BK Price, MM-C. Cheng, P. Decuzzi, JM Tour, F. Robertson, M. Ferrari, Nat. Nanotechnol. 2008, 3 , 151. K. Riehemann, S. W. Schneider, T. A. Luger, B. Godin, M. Ferrari, H. Fuchs, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 872.K. Riehemann, S. W. Schneider, T. A. Luger, B. Godin, M. Ferrari, H. Fuchs, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 872. S. Mitragotri, J. Lahann, Nat. Mater. 2009, 8, 15.S. Mitragotri, J. Lahann, Nat. Mater. 2009, 8, 15. K. Tsukada, E. Sekizuka, C. Oshio, H. Minamitani, Microvasc. Res. 2001, 61, 231.K. Tsukada, E. Sekizuka, C. Oshio, H. Minamitani, Microvasc. Res. 2001, 61, 231. A. Greiner, J. H. Wendorff, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 5670.A. Greiner, J. H. Wendorff, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 5670. J. H. Moon, G. R. Yi, S. M. Yang, D. J. Pine, S. B. Park, Adv. Mater. 2004, 16, 605.J. H. Moon, G. R. Yi, S. M. Yang, D. J. Pine, S. B. Park, Adv. Mater. 2004, 16, 605. G. Larsen, R. Spretz, R. Velarde-Ortiz, Adv. Mater. 2004, 16, 166.G. Larsen, R. Spretz, R. Velarde-Ortiz, Adv. Mater. 2004, 16, 166. K. Tashiro, M. Kobayashi, Polymer 1991, 32, 1516.K. Tashiro, M. Kobayashi, Polymer 1991, 32, 1516. S. Megelski, J. S. Stephenes, D. B. Chase, J. F. Rabolt, Macromolecules 2002, 35, 8456.S. Megelski, J. S. Stephenes, D. B. Chase, J. F. Rabolt, Macromolecules 2002, 35, 8456. C. L. Casper, J. S. Stephenes, N. G. Tassi, D. B. Chase, J. F. Rabolt, Macromolecules 2004, 37, 573.C. L. Casper, J. S. Stephenes, N. G. Tassi, D. B. Chase, J. F. Rabolt, Macromolecules 2004, 37, 573. P. Barbaro, F. Liguori, Chem. Rev. 2009, 109, 515.P. Barbaro, F. Liguori, Chem. Rev. 2009, 109, 515. S. J. Pierre, J. C. Thies, A. Dureault, N. R. Cameron, J. C. M. van Hest, N. Carette, T. Michon, R. Weberskirch, Adv. Mater. 2006, 18, 1822.S. J. Pierre, J. C. Thies, A. Dureault, N. R. Cameron, J. C. M. van Hest, N. Carette, T. Michon, R. Weberskirch, Adv. Mater. 2006, 18, 1822. A. Rawat, Q. H. Majumder, F. Ahsan, J. Control. Rel. 2008, 128, 224.A. Rawat, Q. H. Majumder, F. Ahsan, J. Control. Rel. 2008, 128, 224. J. Park, K. An, Y. Hwang, J.-G. Park, H.-J. Noh, J.-Y. Kim, J.-H. Park, N.-M. Hwang, T. Hyeon, Nat. Mater. 2004, 3, 891.J. Park, K. An, Y. Hwang, J.-G. Park, H.-J. Noh, J.-Y. Kim, J.-H. Park, N.-M. Hwang, T. Hyeon , Nat. Mater. 2004, 3, 891. C. L. Dennis, R. P. Borges, L. D. Buda, U. Ebels, J. F. Gregg, M. Hehn, E. Jouguelet, K. Ounadjela, I. Prtej, I. L. Prejbeanu, M. J. Thornton, J. Phys.: Condens. Matter. 2002, 14, R1175.CL Dennis, RP Borges, LD Buda, U. Ebels, JF Gregg, M. Hehn, E. Jouguelet, K. Ounadjela, I. Prtej, IL Prejbeanu, MJ Thornton, J. Phys .: Condens. Matter. 2002, 14 , R1175.

本発明は上記実情に鑑み完成したものであり、赤血球類似の形態をもつ新規材料（セルロース系材料粒子）及びその製造方法を提供することを解決すべき課題とする。   The present invention has been completed in view of the above circumstances, and an object to be solved is to provide a novel material (cellulosic material particles) having a erythrocyte-like form and a method for producing the same.

上記課題を解決する請求項１に係る本発明のセルロース系材料粒子の特徴は、セルロース系材料から構成され、長径が１０μｍ以下で表裏面の中央部が凹んだ略円板状であることにある。   The feature of the cellulose-based material particle of the present invention according to claim 1 that solves the above-mentioned problem is that it is made of a cellulose-based material and has a substantially disk shape having a major axis of 10 μm or less and a recessed central portion of the front and back surfaces. .

上記課題を解決する請求項２に係る本発明のセルロース系材料粒子の特徴は、請求項１において、磁性体粒子及び／又は薬剤が内部に分散されていることにある。   The feature of the cellulose-based material particle of the present invention according to claim 2 that solves the above-mentioned problem is that, in claim 1, the magnetic particles and / or the drug are dispersed inside.

上記課題を解決する請求項３に係る本発明のセルロース系材料粒子の製造方法の特徴は、キャピラリーの一端から原料溶液を吐出する吐出手段と、
吐出された前記原料溶液にテイラーコーン（Taylor corn）が形成され、その先端からクーロン爆発が生起するように、前記吐出手段から吐出される前記原料溶液との間に所定の電位差が付与される対極と、
前記所定の電位差を付与する電源装置と、
を用いて原料溶液を前記吐出手段から前記対極に向けて噴射し溶媒を蒸発させることにより粒子を製造する方法であって、
前記原料溶液は分子構造中にＯＨ基を有し、前記溶媒に可溶なセルロース系材料であり、
前記セルロース系材料から構成され、長径が１０μｍ以下で表裏面の中央部が凹んだ略円板状であるセルロース系材料粒子が製造されることにある。 The feature of the method for producing cellulose-based material particles of the present invention according to claim 3 that solves the above-mentioned problem is a discharge means for discharging a raw material solution from one end of a capillary;
A counter electrode to which a predetermined potential difference is given to the raw material solution discharged from the discharge means so that a Taylor corn is formed in the discharged raw material solution and a Coulomb explosion occurs from the tip thereof. When,
A power supply device for applying the predetermined potential difference;
A method of producing particles by spraying a raw material solution from the discharge means toward the counter electrode and evaporating the solvent, using
The raw material solution is a cellulosic material having an OH group in the molecular structure and soluble in the solvent,
The present invention consists in producing cellulose-based material particles that are made of the cellulose-based material, have a major axis of 10 μm or less, and have a substantially disc shape with the center portions of the front and back surfaces recessed.

上記課題を解決する請求項４に係る本発明のセルロース系材料粒子の製造方法の特徴は、請求項３において、前記セルロース系材料は、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロースからなる群から選択される１又は２以上の材料であることにある。   The feature of the method for producing cellulose-based material particles of the present invention according to claim 4 that solves the above-described problem is that in claim 3, the cellulose-based material is hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, cyanoethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, ethyl cellulose, It is to be one or more materials selected from the group consisting of propylcellulose.

上記課題を解決する請求項５に係る本発明のセルロース系材料粒子の製造方法の特徴は、請求項３又は４において、前記原料溶液は、製造されるセルロース系材料粒子よりも粒径が小さい磁性体粒子が分散されている、及び／又は、薬剤が溶解乃至分散されていることにある。   The feature of the method for producing cellulose-based material particles of the present invention according to claim 5 that solves the above-mentioned problem is that, in claim 3 or 4, the raw material solution has a magnetic particle size smaller than that of the produced cellulose-based material particles. The body particles are dispersed and / or the drug is dissolved or dispersed.

請求項１に係る発明によれば、赤血球類似の形態の粒子にすることにより、赤血球類似の体内動態を示すことが期待できる。また、セルロース系材料は赤血球類似の形状を形成しやすい。   According to the first aspect of the present invention, it can be expected that the erythrocyte-like pharmacokinetics is exhibited by using particles having a erythrocyte-like shape. Cellulosic materials tend to form red blood cell-like shapes.

請求項２に係る発明によれば、磁性体粒子及び／又は薬剤が内部に分散されていることで分散された材料に応じた性能を付与することができる。セルロース系材料は細胞毒性が小さく、内部に分散する物質を安定して生体内にて保持することができる。また、分散させる薬剤とセルロース系材料との親和性によっては薬剤が溶け出す動態が制御可能になる。   According to the invention which concerns on Claim 2, the performance according to the disperse | distributed material can be provided because the magnetic body particle | grains and / or a chemical | medical agent are disperse | distributed inside. Cellulosic materials have low cytotoxicity and can stably hold substances dispersed therein in vivo. Further, the kinetics of dissolution of the drug can be controlled depending on the affinity between the drug to be dispersed and the cellulosic material.

請求項３に係る発明によれば、効率的に赤血球類似の形態をもつ粒子を製造することができる。   According to the invention which concerns on Claim 3, the particle | grains which have an erythrocyte-like form can be manufactured efficiently.

赤血球状粒子の作製する方法として、本願発明ではエレクトロスピニング法を応用した方法を採用した（以下、「エレクトロスプレー法」と称する）。エレクトロスピニング法はポリマー、セラミックス、コンポジットなどのナノファイバーを容易に作製することができる方法としてよく知られている。ナノファイバーは次のようなプロセスで形成される（非特許文献８）。図１に示すように、先端に導電性のキャピラリー１０が接続されるシリンダ２１とシリンダ２１内を摺動するピストン２２とをもつ吐出手段と、キャピラリー１０の先端から延長した方向に配設される導電性の板状部材である対極板１２と、キャピラリー１０及び対極板１２の間に電圧を印加する電源装置１１とを有するエレクトロスピニング装置において、シリンダ２１内に高濃度のポリマー溶液試料Ｐを充填し、高電圧が印加された状態でキャピラリー１０の先端から徐々に吐出する。吐出されたポリマー溶液Ｐはキャピラリー１０の出口で液滴となるが、キャピラリー１０に印加された電場により印加電圧と同符号に帯電し、電荷反発に伴いTaylor coneと呼ばれる円錐状に変化する。さらに液滴はその電荷反発力が表面張力を超えると***し、電場内を対極板１２に向かいジェット流として噴出を始める。噴出された液滴は対極板１２に向かうにつれて溶媒が蒸発を始める。溶媒蒸発に伴い、表面電荷が増加した液滴は更に***を繰り返し微細なサブミクロン粒子となり、スプレー状に気相中へ放出される。高濃度のポリマー溶液の曳糸性は通常液体と比べて大きいため、溶液流の細化に伴い表面電荷密度が増大し電荷反発が増すと、繊維状に引き伸ばされる。形成されたナノファイバーは、電場内を捕集電極に向かい噴出、堆積する。   As a method for producing erythroid particles, the present invention employs a method applying the electrospinning method (hereinafter referred to as “electrospray method”). The electrospinning method is well known as a method capable of easily producing nanofibers such as polymers, ceramics, and composites. Nanofibers are formed by the following process (Non-patent Document 8). As shown in FIG. 1, a discharge means having a cylinder 21 to which a conductive capillary 10 is connected at the tip and a piston 22 that slides inside the cylinder 21 and a direction extending from the tip of the capillary 10 are arranged. In an electrospinning apparatus having a counter electrode plate 12 which is a conductive plate member and a power supply device 11 for applying a voltage between the capillary 10 and the counter electrode plate 12, a high concentration polymer solution sample P is filled in a cylinder 21. Then, the liquid is gradually discharged from the tip of the capillary 10 with a high voltage applied. The discharged polymer solution P becomes droplets at the outlet of the capillary 10, but is charged with the same sign as the applied voltage by the electric field applied to the capillary 10, and changes into a cone shape called a “Taylor cone” with charge repulsion. Furthermore, when the charge repulsive force exceeds the surface tension, the droplet breaks up and starts to eject as a jet flow in the electric field toward the counter electrode plate 12. The solvent begins to evaporate as the ejected droplets move toward the counter electrode 12. As the solvent evaporates, the droplets having an increased surface charge are further divided into fine submicron particles that are sprayed into the gas phase. Since the spinnability of a high concentration polymer solution is usually higher than that of a liquid, when the surface charge density increases and the charge repulsion increases as the solution flow becomes thinner, the polymer solution is stretched into a fiber. The formed nanofibers are ejected and deposited in the electric field toward the collecting electrode.

エレクトロスプレー法は、エレクトロスピニング法よりも低濃度のポリマー溶液を用い、曳糸性を小さくすることで、ファイバーではなく、微小粒子を形成することができる方法である。これまでに、エレクトロスピニング法により球状粒子が作製されているが（非特許文献９、１０）、 ポリマーとしてＯＨ基を有するセルロース系材料を用いることにより、ポリマー溶液の濃度、印加電圧などの条件を検討することで、赤血球類似の形状をもつ非球状粒子を作製することが可能になった。   The electrospray method is a method capable of forming fine particles instead of fibers by using a polymer solution having a lower concentration than the electrospinning method and reducing the spinnability. So far, spherical particles have been prepared by electrospinning (Non-Patent Documents 9 and 10). By using a cellulose-based material having an OH group as a polymer, the conditions such as the concentration of the polymer solution and the applied voltage can be controlled. By studying it, it became possible to produce non-spherical particles with a shape similar to red blood cells.

請求項４に係る発明によれば、セルロース系材料として上述の材料を採用することにより、赤血球類似の形態をもつ粒子の製造が更に容易になる。   According to the invention which concerns on Claim 4, manufacture of the particle | grains which have the form similar to erythrocytes becomes still easier by employ | adopting the above-mentioned material as a cellulosic material.

請求項５に係る発明によれば、セルロース系材料粒子の内部に磁性体粒子を分散させたり、薬剤を溶解乃至分散させたりすることによって内部にそれらを分散させた赤血球類似の形態をもつ粒子を製造することができる。   According to the invention of claim 5, particles having a morphology similar to erythrocytes in which magnetic material particles are dispersed inside cellulosic material particles or drugs are dissolved or dispersed therein to disperse them. Can be manufactured.

実施例で用いた製造装置の概略図である。It is the schematic of the manufacturing apparatus used in the Example. 実施例において種々の高分子材料を用いて製造された粒子のＳＥＭ写真（ａ：ＥＨＥＣ、ｂ：ＨＰＣ、ｃ：ＣＥＣ、ｄ：デキストラン、ｅ：ＰＥＧ、ｆ：ＰＭＭＡ、ｇ：コンドロイチン硫酸）である。FIG. 3 is an SEM photograph (a: EHEC, b: HPC, c: CEC, d: dextran, e: PEG, f: PMMA, g: chondroitin sulfate) of particles produced using various polymer materials in Examples. . セルロースの分子の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the molecule | numerator of a cellulose. ＥＨＥＣを原料として用い、濃度を変化させて製造したセルロース系材料粒子のＳＥＭ写真（ａ：１ｍｇ／ｍＬ、ｂ：２ｍｇ／ｍＬ、ｃ：３ｍｇ／ｍＬ、ｄ：５ｍｇ／ｍＬ、ｅ：８．５ｍｇ／ｍＬ、ｆ：２０ｍｇ／ｍＬ、ｇ：２５ｍｇ／ｍＬ、ｈ：３０ｍｇ／ｍＬ、スケールバー５μｍ）である。SEM photographs (a: 1 mg / mL, b: 2 mg / mL, c: 3 mg / mL, d: 5 mg / mL, e: 8.5 mg) of cellulosic material particles produced by using EHEC as a raw material and changing the concentration. / ML, f: 20 mg / mL, g: 25 mg / mL, h: 30 mg / mL, scale bar 5 μm). 磁性体粒子含有セルロース系材料粒子のＳＥＭ写真（ａ：磁性体粒子含有セルロース系材料粒子１、ｂ：磁性体粒子含有セルロース系材料粒子２、スケールバー１μｍ）及びＴＥＭ写真（ｃ−ｆ：磁性体粒子含有セルロース系材料粒子２、スケールバー２００ｎｍ）である。SEM photograph (a: magnetic material-containing cellulose material particle 1, b: magnetic material-containing cellulose material particle 2, scale bar 1 μm) and TEM photograph (cf: magnetic material) Particle-containing cellulosic material particles 2, scale bar 200 nm). エネルギー分散型Ｘ線分光法による磁性体粒子含有セルロース系材料粒子２の元素分析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the elemental analysis of the magnetic body particle containing cellulose-type material particle 2 by energy dispersive X-ray spectroscopy. ＸＲＤの結果を示す図（ａ：磁性体粒子含有セルロース系材料粒子１、ｂ：磁性体粒子含有セルロース系材料粒子２、ｃ：Fe3O４（JCPDS card No.251402））である。Shows the results of XRD is a (a: Fe 3 O 4 ( JCPDS card No.251402) magnetic particle-containing cellulosic material particles 1, b:: magnetic particle-containing cellulosic material particles 2, c). ＦＴ−ＩＲスペクトル（ａ：磁性体粒子含有セルロース系材料粒子、ｂ：ＥＨＥＣ）。FT-IR spectrum (a: magnetic material-containing cellulose material particles, b: EHEC). ａ：磁性体粒子含有セルロース系材料粒子１及び２のＺＦＣ−ＦＣ曲線、ｂ：磁性体粒子含有セルロース系材料粒子１及び２のＭ−Ｈ曲線（磁性体粒子含有セルロース系材料粒子１（●：５Ｋ、■：３００Ｋ）、磁性体粒子含有セルロース系材料粒子２（○：５Ｋ、□：３００Ｋ）、はめ込み部分は原点付近の拡大図）。a: ZFC-FC curve of cellulosic material particles 1 and 2 containing magnetic particles, b: MH curve of cellulosic material particles 1 and 2 containing magnetic particles (magnetic particle containing cellulosic material particles 1 (●: 5K, ▪: 300K), magnetic material-containing cellulose-based material particles 2 (◯: 5K, □: 300K), and the inset is an enlarged view near the origin). ａ：寒天ファントムの外観、ｂ：寒天ファントムのＭＲＩ画像、ｃ：ｂの中央部のスライス画像（Ｔ２＊強調ＭＲＩ）。a: Appearance of the agar phantom, b: MRI image of the agar phantom, c: Slice image of the central part of b (T2 * weighted MRI). 磁性体粒子及び蛍光色素含有セルロース系材料粒子の蛍光イメージの写真（ａ：励起波長435-480nm、ｂ：励起波長500-560nm、スケールバー１μｍ）である。It is a photograph (a: excitation wavelength 435-480 nm, b: excitation wavelength 500-560 nm, scale bar 1 μm) of magnetic substance particles and fluorescent dye-containing cellulose material particles. セルロース系材料粒子のフィルタ通過前後の粒度分布（ａ：通過前、ｂ：通過後）である。It is a particle size distribution (a: before passage, b: after passage) of cellulose-based material particles before and after passing through a filter. セルロース系材料粒子のフィルタ通過前後の粒子画像（ａ：通過前、ｂ：通過後）である。It is a particle image (a: before passage, b: after passage) before and after passing through a filter of cellulosic material particles. 溶出試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of a dissolution test.

本発明のセルロース系材料粒子及びその製造方法について以下詳細に説明を行う。本発明のセルロース系材料粒子（本発明の製造方法にて製造された粒子を含む）は血液中に導入して用いることができる。特に、磁性体粒子を内部に分散させたものは生体内におけるイメージングのために用いることができる。磁性体粒子を用いたイメージングとしては、核磁気共鳴画像法などが挙げられる。また、蛍光色素を含有させ、蛍光発光により組織を外部から観察したりすることができる。   The cellulosic material particles of the present invention and the production method thereof will be described in detail below. Cellulose-based material particles of the present invention (including particles produced by the production method of the present invention) can be introduced into blood and used. In particular, particles in which magnetic particles are dispersed can be used for in vivo imaging. Examples of imaging using magnetic particles include nuclear magnetic resonance imaging. Further, a fluorescent dye can be contained, and the tissue can be observed from the outside by fluorescent emission.

また、生体に供給することを希望する薬剤を内部に分散させたものは薬剤送達システムの一部を構成することができる。セルロース系材料粒子を構成するセルロース系材料の種類（有する官能基の種類、分子量などが異なるものも含む）や、粒子の大きさなどを変化させることにより粒子の内部から薬物が溶出するのに要する時間を制御できる。例えば、セルロース系材料粒子を構成するセルロース系材料はＯＨ基をもつため、薬剤としてＯＨ基と親和性が高いものであればセルロース系材料と体液（血液など）との間の溶解度に応じて薬剤を徐々に溶解すること（薬剤を徐放させること）ができる。また、セルロース系材料に薬剤を結合（セルロース系材料のＯＨ基などに対して加水分解可能に結合するなど）することにより薬剤を徐放させることができる。ここで、薬剤を内部に分散させる方法としては、セルロース系材料内に均等に分散する方法（分子レベルで混合する場合など）、不均等に分散する方法（薬剤を粒子として含有する場合など）により分散させることができる。   In addition, a drug that is desired to be supplied to a living body can be part of a drug delivery system. It is necessary for the drug to elute from the inside of the particle by changing the type of cellulosic material constituting the cellulosic material particle (including those with different functional groups, different molecular weights, etc.) and the size of the particle. You can control the time. For example, since the cellulosic material constituting the cellulosic material particles has OH groups, if the drug has a high affinity for OH groups, the drug can be used depending on the solubility between the cellulosic material and body fluids (blood, etc.). Can be dissolved gradually (drug release). Moreover, a chemical | medical agent can be sustained-released by couple | bonding a chemical | medical agent with a cellulose material (it couple | bonds so that it can hydrolyze with respect to OH group etc. of a cellulose type material). Here, as a method of dispersing the drug inside, a method of evenly dispersing in the cellulosic material (such as mixing at the molecular level) or a method of non-uniformly dispersing (such as when the drug is contained as particles) is used. Can be dispersed.

生体内の必要な部位（目的部位）に本粒子を送達するために本粒子の表面に必要な官能基を導入することができる。また、磁性体粒子を導入した本発明粒子を採用する場合には目的部位に磁場を印加することにより目的部位に本粒子を到達・集合させることができる。   In order to deliver the present particle to a necessary site (target site) in a living body, a functional group necessary for the surface of the present particle can be introduced. Further, when adopting the particles of the present invention into which magnetic particles are introduced, the particles can reach and gather at the target site by applying a magnetic field to the target site.

（セルロース系材料粒子）
本発明のセルロース系材料粒子はセルロース系材料から構成され、長径が１０μｍ以下で表裏面の中央部が凹んだ略円板状である粒子である。ここで、長径とは粒子のうち最も長さが長い部分をいう。どこが長径であるかはＳＥＭなどにより判別可能である。従って、
長径が１０μｍ以下であるか否かはＳＥＭなどにより測定できる。より好ましくは使用が想定される体液中において変化した後の形状における長径が１０μｍ以下であることが望ましい。粒子の厚み方向の長さは1μｍ以下であることが望ましい。そして、凹んでいる「表裏面」とは長径に対して交叉する方向（好ましくは直交する方向）である。 (Cellulose material particles)
The cellulosic material particles of the present invention are particles made of a cellulosic material and having a substantially disc shape with a major axis of 10 μm or less and a recessed central portion of the front and back surfaces. Here, the major axis means the longest part of the particles. Where the major axis is can be determined by SEM or the like. Therefore,
Whether the major axis is 10 μm or less can be measured by SEM or the like. More preferably, it is desirable that the major axis in the shape after changing in the body fluid assumed to be used is 10 μm or less. The length in the thickness direction of the particles is desirably 1 μm or less. The concave “front and back surfaces” are directions crossing the major axis (preferably orthogonal directions).

「表裏面の中央部が凹んだ」形状であるかどうかの判断はＳＥＭなどにより行うことができる。表裏面の中央部が周囲のいずれかの部分（望ましくは全ての部分）と比較して僅かでも凹んでいる場合には「表裏面の中央部が凹んだ」形状である。つまり、取り囲む周囲の部分の少なくとも一部（望ましくは全部）における厚みが中央部と比較して厚ければよい。   Whether or not the shape is “indented at the center of the front and back surfaces” can be determined by SEM or the like. When the center portion of the front and back surfaces is slightly recessed as compared with any of the surrounding portions (preferably all portions), the shape is “the center portion of the front and back surfaces is recessed”. That is, it is only necessary that the thickness of at least a part (preferably all) of the surrounding peripheral part is thicker than that of the central part.

粒子を構成するセルロース系材料は分子構造中にＯＨ基をもつものであればよい。例えばセルロースにおけるＯＨ基を何らかの基で修飾（エーテル化、エステル化など）した材料が挙げられる。その場合にＯＨ基のうちの幾つかは残存させる。具体的にはヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロースが挙げられる。   The cellulosic material constituting the particles only needs to have an OH group in the molecular structure. For example, a material obtained by modifying an OH group in cellulose with any group (such as etherification or esterification) can be mentioned. In that case, some of the OH groups remain. Specific examples include hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, cyanoethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, ethyl cellulose, and propyl cellulose.

粒子中には磁性体粒子、薬剤などを分散させることができる。磁性体粒子としてはマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）が例示できる。薬剤としては特に限定されず適正な薬剤（薬品、色素など）が導入できる。薬剤はセルロース系材料中に分子状で分散することもできるし、粒子状で分散することもできる。薬品としては医薬用途に用いられるものなどどのようなものであっても良い。色素としてはCdSe・Auナノ粒子、ZnO、TiO2や蛍光色素を導入することにより、本粒子を発光させることができる。上記材料を粒子内に分散させる場合には本発明粒子よりも小さな粒径にすることが望ましい。 Magnetic particles, drugs and the like can be dispersed in the particles. An example of the magnetic particles is magnetite (Fe 3 O 4 ). It does not specifically limit as a chemical | medical agent, A suitable chemical | medical agent (chemical | medical agent, pigment | dye, etc.) can be introduce | transduced. The drug can be dispersed in the form of molecules in the cellulosic material or in the form of particles. Any chemicals such as those used for pharmaceutical purposes may be used. By introducing CdSe / Au nanoparticles, ZnO, TiO 2 or fluorescent dyes as the dye, the particles can be made to emit light. When the above material is dispersed in the particles, it is desirable that the particle size be smaller than that of the particles of the present invention.

（セルロース系材料粒子の製造方法）
本発明のセルロース系材料粒子の製造方法は吐出手段と対極と電源装置とを用いて粒子を製造する方法である。 (Method for producing cellulosic material particles)
The method for producing cellulosic material particles of the present invention is a method for producing particles using a discharge means, a counter electrode, and a power supply device.

吐出手段はキャピラリーの一端から原料溶液を吐出する手段である。原料溶液は原料を溶解した溶液である。原料については後述する。キャピラリーの太さは内部に原料溶液が通過でき（特に磁性体粒子などを含む場合にはその粒子が通過できる大きさ）、その先端で表面張力により保持可能な大きさである。キャピラリーは内部を通過する原料溶液に電圧が印加できるようになっている。例えばキャピラリーを導電性がある材料から形成することができる。特に原料溶液に電圧が印加できればよいので、少なくともキャピラリーの内部に導電性があることが望ましい。キャピラリーは金属により形成できる。セルロース系材料粒子を大量に製造する場合には複数のキャピラリーを用いることが望ましい。キャピラリーから原料溶液を吐出する手段としては特に限定しない。一般的なポンプを採用することができる。また、ポンプなどの機械的に原料溶液を送出する手段を用いず、重力により原料溶液を吐出する構成を採用することもできる。   The discharge means is means for discharging the raw material solution from one end of the capillary. The raw material solution is a solution in which the raw material is dissolved. The raw materials will be described later. The thickness of the capillary is such a size that the raw material solution can pass inside (particularly the size that allows the passage of the particles when magnetic particles are included) and that the tip can be held by surface tension. The capillary can apply a voltage to the raw material solution passing through the capillary. For example, the capillary can be formed from a conductive material. In particular, since it is sufficient that a voltage can be applied to the raw material solution, it is desirable that at least the inside of the capillary has conductivity. The capillary can be made of metal. When producing a large amount of cellulosic material particles, it is desirable to use a plurality of capillaries. The means for discharging the raw material solution from the capillary is not particularly limited. A general pump can be employed. In addition, it is possible to adopt a configuration in which the raw material solution is discharged by gravity without using a mechanical means for sending the raw material solution such as a pump.

対極は吐出手段から吐出された原料溶液を受ける手段である。原料溶液は対極に至るまでに殆ど溶媒が蒸散していることが望ましい。蒸散が完了するために吐出手段のキャピラリーの先端と対極との間の距離を調節したり、その間の雰囲気を溶媒が蒸散しやすい雰囲気（温度など）にすることができる。対極はキャピラリー内にある原料溶液に対して電位差を生じるように電圧が印加される。   The counter electrode is a means for receiving the raw material solution discharged from the discharge means. It is desirable that most of the raw material solution is evaporated by the time it reaches the counter electrode. In order to complete the transpiration, the distance between the tip of the capillary of the discharge means and the counter electrode can be adjusted, and the atmosphere between them can be changed to an atmosphere (temperature, etc.) in which the solvent can easily evaporate. A voltage is applied to the counter electrode so as to generate a potential difference with respect to the raw material solution in the capillary.

電源装置はキャピラリー内にある原料溶液と対極との間に電位差を付与するため、両者に電圧を印加する装置である。キャピラリー側においてはキャピラリーに直接、電圧を印加することでキャピラリーを電極として原料溶液に電圧を印加したり、キャピラリー内の原料溶液に接触する電極を設けて原料溶液に電圧を印加したりできる。対極側については対極をそのまま電極としたり、対極以外の何らかの電極を設けたりすることにより電圧を印加する。キャピラリー内の原料溶液と対極との間には電位差が生じれば充分であり、どちらが正であっても構わないし、どちらかが接地されていても良い。例えば、キャピラリー側が正になるように電圧を印加することができる。電源装置としては直流電源であることが望ましい。   The power supply device is a device that applies a voltage to both of the raw material solution in the capillary and the counter electrode in order to apply a potential difference. On the capillary side, it is possible to apply a voltage directly to the capillary to apply a voltage to the raw material solution using the capillary as an electrode, or to provide an electrode in contact with the raw material solution in the capillary to apply a voltage to the raw material solution. On the counter electrode side, a voltage is applied by using the counter electrode as an electrode as it is or by providing some electrode other than the counter electrode. It is sufficient if a potential difference is generated between the raw material solution in the capillary and the counter electrode, either of which may be positive or one of which may be grounded. For example, the voltage can be applied so that the capillary side is positive. The power supply device is preferably a DC power supply.

キャピラリー内の原料溶液と対極との間に生起させる電位差はキャピラリーの先端から原料溶液が噴射する程度以上の大きさにする。キャピラリー先端からの原料溶液の噴射は生起された電位差により生じたクーロン爆発により進行するため、クーロン爆発が生じる程度の大きさの電位差になるように電圧を印加する。例えば１万Ｖ、５万Ｖ、１０万Ｖ、１５万Ｖ、２０万Ｖ、２５万Ｖなどの電位差を生じさせることができる。クーロン爆発が生起するか否かの判断は吐出手段により吐出された原料溶液の表面から原料溶液の噴射が生起するか否かで判断できる。   The potential difference generated between the raw material solution in the capillary and the counter electrode is set to a magnitude larger than the level at which the raw material solution is ejected from the tip of the capillary. Since the injection of the raw material solution from the capillary tip proceeds by the Coulomb explosion caused by the generated potential difference, a voltage is applied so that the potential difference is large enough to cause a Coulomb explosion. For example, potential differences such as 10,000 V, 50,000 V, 100,000 V, 150,000 V, 200,000 V, and 250,000 V can be generated. Whether or not the Coulomb explosion occurs can be determined by whether or not the injection of the raw material solution occurs from the surface of the raw material solution discharged by the discharge means.

原料溶液は原料を溶解した溶液である。原料はセルロース系材料を少なくとも一部に有し、特に全部がセルロース系材料から形成されることが望ましい。セルロース系材料はその構造中にＯＨ基をもつ材料であり、上述したセルロース系材料粒子の欄にて説明したものと同じものが採用できる。セルロース系材料の濃度としては、濃度を濃くすると糸を曳くようになり、濃度を薄くすると円板状から球状に変化する。用いる溶媒はセルロース系材料を溶解できるものであれば特に限定しない。例えば、水（酸、アルカリを含んでも良い。液性を変化させることによりセルロース系材料の溶解性を制御できる場合が考えられる。）、アルコール、それらの混合液が挙げられる。セルロース系材料として分子量を適正に選択できる。   The raw material solution is a solution in which the raw material is dissolved. It is desirable that the raw material has at least a part of the cellulosic material, and in particular, the whole is formed from the cellulosic material. The cellulosic material is a material having an OH group in its structure, and the same materials as those described in the above-mentioned column of cellulosic material particles can be adopted. As the concentration of the cellulosic material, the yarn becomes heavier when the concentration is increased, and changes from a disk shape to a sphere when the concentration is decreased. The solvent to be used is not particularly limited as long as it can dissolve the cellulosic material. For example, water (which may contain an acid or an alkali. The solubility of the cellulosic material can be controlled by changing the liquid property), alcohol, and a mixed solution thereof can be used. The molecular weight can be appropriately selected as the cellulosic material.

原料溶液の好ましい粘度の範囲としては11〜18 mPa・s程度が挙げられる。また、原料として用いられるセルロース系材料の分子量としては特に限定しないが１０万程度を採用することができる。   A preferable viscosity range of the raw material solution is about 11 to 18 mPa · s. Moreover, although it does not specifically limit as molecular weight of the cellulose-type material used as a raw material, About 100,000 is employable.

キャピラリーの先端と対極との間における溶液の蒸散を促進するために溶媒を含まない空気を供給する手段をもつことが望ましい。また、対極の表面に堆積したセルロース系材料粒子を定期的に回収する回収手段をもつことができる。   It would be desirable to have a means for supplying solvent-free air to facilitate transpiration of the solution between the capillary tip and the counter electrode. Moreover, it can have a collection | recovery means which collect | recovers regularly the cellulosic material particle deposited on the surface of the counter electrode.

本発明のセルロース系材料粒子及びその製造方法について実施例に基づき以下詳細に説明する。
（原料溶液の調製）
原料として以下の高分子材料を用い、以下の溶媒に溶解させて原料溶液とした。
・セルロース系材料：エチルヒドロキシエチルセルロース（ethylhydroxyethyl cellulose、EHEC、MW=130,000、東京化成）、 ヒドロキシプロピルセルロース（hydroxypropyl cellulose、HPC、MW = 100,000、Sigma-Aldrich）、シアノエチルセルロース（cyanoethyl cellulose、CEC、東京化成）
・その他の高分子材料：デキストラン（dextran、MW = 35,000-45,000、Sigma-Aldrich）、ポリエチレングリコール（polyethylene glycol、PEG、MW = 20,000、キシダ化学）、ポリメチルメタクリレート（poly(methyl methacrylate)、PMMA、MW = 120,000、Sigma-Aldrich）、コンドロイチン硫酸ナトリウム。
・溶媒：水、クロロホルム（キシダ化学）、エタノール（キシダ化学）、アセトン（キシダ化学）。
（Fe3O4ナノ粒子含有原料溶液の調製）
原料溶液中のFe3O4ナノ粒子濃度が異なる2種類の溶液（溶液１，２）を調製した。 The cellulose-based material particles and the production method thereof according to the present invention will be described below in detail based on examples.
(Preparation of raw material solution)
The following polymer materials were used as raw materials and dissolved in the following solvents to obtain raw material solutions.
Cellulosic materials: ethylhydroxyethyl cellulose (EHEC, MW = 130,000, Tokyo Kasei), hydroxypropyl cellulose (HPC, MW = 100,000, Sigma-Aldrich), cyanoethyl cellulose (CEC, Tokyo Kasei) )
・ Other polymer materials: Dextran (dextran, MW = 35,000-45,000, Sigma-Aldrich), Polyethylene glycol (polyethylene glycol, PEG, MW = 20,000, Kishida Chemical), Polymethyl methacrylate (poly (methyl methacrylate), PMMA, MW = 120,000, Sigma-Aldrich), sodium chondroitin sulfate.
Solvent: water, chloroform (Kishida chemistry), ethanol (Kishida chemistry), acetone (Kishida chemistry).
(Preparation of raw material solution containing Fe 3 O 4 nanoparticles)
Two types of solutions (solutions 1 and 2) with different concentrations of Fe 3 O 4 nanoparticles in the raw material solution were prepared.

溶液１の調製：iron(III)3-allylacetylacetonate (IAA) （50 mg、1.39×10-4mol）とEHEC（200mg、1.54×10-6mol）をエタノール（9 mL）に溶解した。N2H4・H2O（28 mg、5.56×10-4mol）と水（90 mg、5.00×10-3mol）をエタノール（1 mL）に溶解し、前駆体溶液に加えた。この溶液を5時間還流し茶色の溶液を得た。これを室温まで冷却した。 Solution 1 preparation: iron (III) 3-allylacetylacetonate (IAA) (50 mg, 1.39 × 10 −4 mol) and EHEC (200 mg, 1.54 × 10 −6 mol) were dissolved in ethanol (9 mL). N 2 H 4 · H 2 O (28 mg, 5.56 × 10 −4 mol) and water (90 mg, 5.00 × 10 −3 mol) were dissolved in ethanol (1 mL) and added to the precursor solution. This solution was refluxed for 5 hours to obtain a brown solution. This was cooled to room temperature.

溶液２の調製: IAA（100 mg、2.78×10-4 mol）とEHEC（200 mg、1.54×10-6mol）をエタノール（9 mL）に溶解した。N2H4・H2O（56 mg、1.11×10-3mol）と水（180 mg、1.00×10-2mol）をエタノール（1 mL）に溶解し、前駆体溶液に加えた。この溶液を5時間還流し茶色の溶液を得た。これを室温まで冷却した。
（Fe3O4ナノ粒子および蛍光色素を含有する原料溶液の調製）
溶液２（9 mL）にローダミン6G（rhodamine 6G、R6G、東京化成）8 mgを溶解した。
（エレクトロスプレー条件）
原料溶液（１〜１０mL）をシリンジ（吐出手段）に入れ、電源装置とうしての直流高圧電源を用いて内径0.6 mm、長さ60 mmの金属製のキャピラリーの先端に電圧印加（15 kV）することにより、エレクトロスプレーを行った。対極には接地したアルミ箔を用い、キャピラリーの先端と対極との間の距離を30 cmとした。この条件によりセルロース系材料粒子を製造した（本発明の製造方法）。
（原料溶液の粘度測定）
エレクトロスプレーに用いる原料溶液の粘度は回転レオメータ（Anton Paar、Physica MCR 301）を用いて測定した。測定条件は、測定時間２００秒、測定間隔１秒、せん断速度は０から２００（１／秒）へ線形増加とした。
（構造解析）
セルロース系材料としてのEHECを用い、Fe3O4ナノ粒子を含有するセルロース系材料粒子（磁性体粒子含有セルロース系材料粒子）について構造解析を行った。具体的にはフーリエ変換赤外分光（FTIR、Nicolet、Nexus-470）を用いた。磁性体粒子含有セルロース系材料粒子の結晶構造はX線回折（XRD、Rigaku、RINT-2500）を用いて解析した。また、Scherrer式により結晶子サイズを見積もった。
（無機相および有機相の割合の調査）
磁性体粒子含有セルロース系材料粒子の無機相および有機相の割合は示差熱−熱重量同時測定（differential thermal analysis-thermogravimetry、DTA-TG、Rigaku、TG 8120）により見積もった。
（微構造観察）
エレクトロスプレーにより作製した粒子の形状および粒径は透過型電子顕微鏡（TEM、Hitachi、H-800）および走査型電子顕微鏡（SEM、JEOL、JSM-5600）を用いて観察した。
（磁気特性評価）
磁性体粒子含有セルロース系材料粒子の磁気特性は超伝導量子干渉計（SQUID、Quantum Design、MPMS-7）により評価した。
（MRI）
磁性体粒子含有セルロース系材料粒子を、加熱した寒天水溶液（寒天4質量%、水96質量%）に均一に分散させ、マイクロチューブに流し込み、室温で固め、ファントムを製造した。製造したファントム中の磁性体粒子含有セルロース系材料粒子の濃度は0、12.5、25、50g/mLとした。これらのファントムのT2 *強調MRイメージを4.7 T MRI（Varian、Unity INOVA 4.7 T）を用いて撮影した。撮影条件を以下に示す。異方性比率25°、視野60×30、マトリックス512×256、スキャン28分（NEX 64）。
（蛍光イメージング）
Fe3O4ナノ粒子およびR6G含有セルロース系材料粒子（磁性体粒子及び蛍光色素含有セルロース系材料粒子）の蛍光イメージを蛍光顕微鏡（Olympus、U-RFL-T）を用いて観察した。励起波長は460〜495 nmおよび530〜550 nmである。
（フィルタ通過前後の粒度分布測定）
ポアサイズ1μｍのメンブレンフィルタ通過前後のセルロース系材料粒子の粒度分布測定および粒子画像撮影を粒子画像解析装置（Sysmex、FPIA-3000S）により行った。
（セルロース系材料粒子内に含む薬剤の放出挙動）
・ヒドロキシプロピルセルロース（HPC）粒子の作製
タモキシフェン（TMX）10 mgとHPC 300 mgをエタノール10 mLに溶解し、本発明の製造方法（エレクトロスプレー法：印加電圧15 kV、溶液押出速度1 mL/h、ノズルとコレクター間の距離15 cm）により、TMXを内包したHPC粒子（セルロース系材料粒子）を作製した。
・エチルヒドロキシエチルセルロース（EHEC）粒子の作製
HPCに代えてEHECを用いて、TMXを内包したEHEC粒子（セルロース系材料粒子）を作製した。
・TMX徐放の評価方法
水5 mLにTMXを内包したHPC粒子およびEHEC粒子5 mgをそれぞれ加え、37℃の恒温槽中で放置した。一定時間毎に溶液のUVスペクトルを測定した。薬物の放出量はUVスペクトルの波長250 nmの吸光度から見積もった。
（結果と考察）
（エレクトロスプレーによる様々な形状のポリマー粒子の合成）
表１にエレクトロスプレーに用いた原料溶液の系、濃度、粘度を示す。 Solution 2 preparation: IAA (100 mg, 2.78 × 10 −4 mol) and EHEC (200 mg, 1.54 × 10 −6 mol) were dissolved in ethanol (9 mL). N 2 H 4 · H 2 O (56 mg, 1.11 × 10 −3 mol) and water (180 mg, 1.00 × 10 −2 mol) were dissolved in ethanol (1 mL) and added to the precursor solution. This solution was refluxed for 5 hours to obtain a brown solution. This was cooled to room temperature.
(Preparation of raw material solution containing Fe 3 O 4 nanoparticles and fluorescent dye)
Rhodamine 6G (rhodamine 6G, R6G, Tokyo Kasei) 8 mg was dissolved in Solution 2 (9 mL).
(Electrospray conditions)
Put the raw material solution (1-10mL) into a syringe (discharge means) and apply voltage to the tip of a metal capillary with an inner diameter of 0.6mm and a length of 60mm using a DC high-voltage power supply as a power supply (15 kV) Electrospraying was performed. A grounded aluminum foil was used for the counter electrode, and the distance between the tip of the capillary and the counter electrode was 30 cm. Cellulosic material particles were produced under these conditions (production method of the present invention).
(Measurement of viscosity of raw material solution)
The viscosity of the raw material solution used for electrospraying was measured using a rotary rheometer (Anton Paar, Physica MCR 301). The measurement conditions were a measurement time of 200 seconds, a measurement interval of 1 second, and a shear rate of 0 to 200 (1 / second) linearly increased.
(Structural analysis)
Using EHEC as a cellulosic material, structural analysis was performed on cellulosic material particles (magnetic material-containing cellulosic material particles) containing Fe 3 O 4 nanoparticles. Specifically, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR, Nicolet, Nexus-470) was used. The crystal structure of cellulosic material particles containing magnetic particles was analyzed using X-ray diffraction (XRD, Rigaku, RINT-2500). The crystallite size was estimated by the Scherrer equation.
(Investigation of the proportion of inorganic and organic phases)
The ratio of the inorganic phase and the organic phase of the cellulose-based material particles containing the magnetic particles was estimated by differential thermal analysis-thermogravimetry (DTA-TG, Rigaku, TG 8120).
(Microstructure observation)
The shape and particle size of the particles produced by electrospray were observed using a transmission electron microscope (TEM, Hitachi, H-800) and a scanning electron microscope (SEM, JEOL, JSM-5600).
(Evaluation of magnetic properties)
The magnetic properties of the magnetic material-containing cellulose material particles were evaluated by a superconducting quantum interferometer (SQUID, Quantum Design, MPMS-7).
(MRI)
The magnetic material-containing cellulose-based material particles were uniformly dispersed in a heated agar aqueous solution (agar 4% by mass, water 96% by mass), poured into a microtube, and hardened at room temperature to produce a phantom. The concentration of the magnetic material-containing cellulose material particles in the produced phantom was 0, 12.5, 25, and 50 g / mL. T 2 * weighted MR images of these phantoms were taken using 4.7 T MRI (Varian, Unity INOVA 4.7 T). The shooting conditions are shown below. Anisotropy ratio 25 °, field of view 60 × 30, matrix 512 × 256, scan 28 minutes (NEX 64).
(Fluorescence imaging)
Fluorescence images of Fe 3 O 4 nanoparticles and R6G-containing cellulose material particles (magnetic particles and fluorescent dye-containing cellulose material particles) were observed using a fluorescence microscope (Olympus, U-RFL-T). Excitation wavelengths are 460-495 nm and 530-550 nm.
(Measurement of particle size distribution before and after passing through the filter)
The particle size distribution measurement and particle image capturing of cellulose material particles before and after passing through a membrane filter having a pore size of 1 μm were performed with a particle image analyzer (Sysmex, FPIA-3000S).
(Release behavior of drug contained in cellulosic material particles)
・ Production of hydroxypropylcellulose (HPC) particles 10 mg of Tamoxifen (TMX) and 300 mg of HPC are dissolved in 10 mL of ethanol, and the manufacturing method of the present invention (electrospray method: applied voltage 15 kV, solution extrusion rate 1 mL / h) HPC particles (cellulosic material particles) containing TMX were produced by a distance of 15 cm between the nozzle and the collector.
・ Production of ethyl hydroxyethyl cellulose (EHEC) particles
EHEC particles (cellulosic material particles) containing TMX were prepared using EHEC instead of HPC.
-Evaluation method of TMX sustained release HPC particles and 5 mg of EHEC particles encapsulating TMX were added to 5 mL of water, respectively, and left in a constant temperature bath at 37 ° C. The UV spectrum of the solution was measured at regular intervals. The amount of drug released was estimated from the absorbance at a wavelength of 250 nm in the UV spectrum.
(Results and discussion)
(Synthesis of polymer particles of various shapes by electrospray)
Table 1 shows the system, concentration, and viscosity of the raw material solution used for electrospray.

これらの原料溶液のエレクトロスプレーにより得られた粒子の形状および粒径をSEMにより観察した（図２）。 The shape and particle size of particles obtained by electrospraying these raw material solutions were observed by SEM (FIG. 2).

セルロース系材料（EHEC、HPC、CEC）を用いた場合は赤血球に類似した窪んだ円盤状の粒子が得られたが（図２a-c）、それ以外の高分子材料（デキストラン、PEG、PMMA、コンドロイチン硫酸）を用いた場合ではそのような形状の粒子は得られなかった（図２d-g）。   When cellulosic materials (EHEC, HPC, CEC) were used, hollow disc-like particles similar to red blood cells were obtained (Fig. 2a-c), but other polymer materials (dextran, PEG, PMMA, In the case of using chondroitin sulfate, particles having such a shape were not obtained (FIGS. 2d-g).

セルロース系材料を原料として含む原料溶液をエレクトロスプレーした場合のみ赤血球状粒子が得られた理由として、セルロース系材料の分子構造が影響していると考えられる。
セルロースはβ-グルコースから成り、水素結合によりシート構造を形成することが知られている（図３）。このシート構造が反映され、キャピラリーの先端から噴射されるジェットが円盤状になり、さらにジェットに蓄積された電荷の静電反発とノズルとターゲット間で受ける抵抗により円盤に窪みが生じると考えられる。 It is considered that the molecular structure of the cellulosic material has an influence as the reason why the erythrocyte particles are obtained only when the raw material solution containing the cellulosic material is electrosprayed.
Cellulose is composed of β-glucose and is known to form a sheet structure by hydrogen bonding (FIG. 3). Reflecting this sheet structure, the jet ejected from the tip of the capillary becomes a disc shape, and it is considered that the disc is depressed due to electrostatic repulsion of charges accumulated in the jet and resistance received between the nozzle and the target.

セルロース系材料以外の高分子材料においても形状に違いが見られ、デキストランでは真球状粒子が得られるが、PEGでは凹凸のある表面をもつ粒子、PMMAではスポンジ状粒子が形成された。   Even in polymer materials other than cellulosic materials, there was a difference in shape, with dextran yielding true spherical particles, but with PEG particles with irregular surfaces, and with PMMA sponge-like particles were formed.

エレクトロスピニング法によりファイバーを作製する場合では、溶媒の沸点と大気中の湿度が表面の滑らかさや粒子のポーラス化に強く影響を与えることが知られている（非特許文献１２、１３）。 ファイバー形成過程における、高揮発性溶媒の急速な蒸発によるジェットの相分離挙動が凹凸のある表面が形成される原因であると考えられている。加えて、溶媒の蒸発における気化冷却により紡糸雰囲気中の水分が小滴となり結露する結果、ポーラスなファイバーが形成される機構が提案されている。本発明方法においても、ファイバーの場合と同様に、製造されたセルロース系材料粒子の表面の形成に溶媒の影響が寄与していると考えられる。これらの表面がラフな粒子はイオン交換樹脂、触媒担体、DDSのキャリアーなど幅広く用いることができる。
（赤血球状粒子の形成過程）
様々な濃度・粘度のEHEC溶液を用いて本発明の製造方法（エレクトロスプレー）により、赤血球状粒子を製造し、その形成条件を調査した。 In the case of producing a fiber by the electrospinning method, it is known that the boiling point of the solvent and the humidity in the air strongly influence the smoothness of the surface and the porousness of the particles (Non-Patent Documents 12 and 13). In the fiber formation process, the phase separation behavior of the jet due to rapid evaporation of the highly volatile solvent is considered to be the cause of the formation of an uneven surface. In addition, a mechanism has been proposed in which porous fibers are formed as a result of vaporization and cooling during evaporation of the solvent resulting in condensation in the spinning atmosphere as droplets. Also in the method of the present invention, it is considered that the influence of the solvent contributes to the formation of the surface of the produced cellulose material particles as in the case of the fiber. These particles having a rough surface can be widely used for ion exchange resins, catalyst carriers, DDS carriers and the like.
(Formation process of erythroid particles)
Erythrocyte particles were produced by the production method (electrospray) of the present invention using EHEC solutions having various concentrations and viscosities, and the formation conditions were investigated.

用いたEHEC溶液の濃度および粘度を表２に示し、これらの溶液から得られた粒子のSEM像を図４に示す。   The concentrations and viscosities of the EHEC solutions used are shown in Table 2, and SEM images of particles obtained from these solutions are shown in FIG.

濃度が1mg/mLのときは、薄いシートがターゲット上に形成された（図４a）。ジェットがターゲットに達するまでに溶媒が完全に蒸発しないためであると考えられる。濃度が2 mg/mLになると溶媒が完全に蒸発し、薄いプレート状粒子が形成した（図４b）。濃度が3 mg/mLになると、このプレート状粒子の表裏面の中央部が窪み始め（図４c）、濃度が高くなるにつれて粒径が増大した（図４d）。濃度が8.5 mg/mLまで増加すると、薄く中央部が窪んだ円盤状の粒子が形成し始めた（図４e）。濃度20 mg/mLにおいても、濃度8.5mg/mLの場合と同様の形状の粒子が観察されるが、その粒径は増大していた（図４f）。濃度が25 mg/mLになると、粒子が肉厚になり、非常に赤血球に類似した形状の粒子が形成された（図４g）。さらに濃度を増加し30 mg/mLにすると、粒径は増大したが、25mg/mLの場合と形状に大きな変化は見られなかった（図４h）。また、この濃度において製造されるセルロース系材料粒子の体積平均粒径は2.5μｍであった。
（磁性体粒子含有セルロース系材料粒子の作製とMRIコントラスト増強効果）
磁性体粒子（Fe3O4ナノ粒子）が分散したEHEC溶液（溶液1、2）のエレクトロスプレーにより、Fe3O4ナノ粒子を内包した赤血球状EHEC粒子の作製を試みた。Solution 1、2の粘度はそれぞれ14、12 mPa・sとし、図４で赤血球状粒子ができた粘度範囲（11〜18 mPa・s）に調節した。 When the concentration was 1 mg / mL, a thin sheet was formed on the target (FIG. 4a). This is presumably because the solvent does not completely evaporate until the jet reaches the target. When the concentration reached 2 mg / mL, the solvent was completely evaporated and thin plate-like particles were formed (FIG. 4b). When the concentration reached 3 mg / mL, the central portions of the front and back surfaces of the plate-like particles began to dent (FIG. 4c), and the particle size increased as the concentration increased (FIG. 4d). As the concentration increased to 8.5 mg / mL, thin disc-shaped particles began to form (FIG. 4e). Even at a concentration of 20 mg / mL, particles having the same shape as in the case of a concentration of 8.5 mg / mL were observed, but the particle size was increased (FIG. 4f). When the concentration was 25 mg / mL, the particles became thick and particles with a shape very similar to red blood cells were formed (FIG. 4g). When the concentration was further increased to 30 mg / mL, the particle size increased, but there was no significant change in shape from that at 25 mg / mL (FIG. 4h). Further, the volume average particle diameter of the cellulose-based material particles produced at this concentration was 2.5 μm.
(Preparation of cellulose particles containing magnetic particles and MRI contrast enhancement effect)
Erythrocyte-like EHEC particles encapsulating Fe 3 O 4 nanoparticles were attempted by electrospraying EHEC solutions (solutions 1 and 2) in which magnetic particles (Fe 3 O 4 nanoparticles) were dispersed. The viscosities of Solution 1 and 2 were 14 and 12 mPa · s, respectively, and were adjusted to the viscosity range (11 to 18 mPa · s) in which red blood cell particles were formed in FIG.

溶液1、2から作製した粒子のSEM像を図５a、bに示す。どちらの溶液からでも赤血球状の粒子（本発明のセルロース系材料粒子）を作製することができていることが分かる。   SEM images of the particles prepared from solutions 1 and 2 are shown in FIGS. It can be seen that erythrocyte-like particles (cellulosic material particles of the present invention) can be produced from either solution.

溶液2から作製したセルロース系材料粒子のTEM像を図５c-fに示す。セルロース系材料粒子の中に約5nmの無機粒子が分散している様子が観察された。この粒子の元素分析（エネルギー分散型X線分光法）からFeの存在が確認でき（図６）、さらに、XRDからFe3O4の生成が確認できたことから（図７）、TEMで観察された無機粒子はFe3O4ナノ粒子であることが明らかとなった。 TEM images of the cellulosic material particles prepared from Solution 2 are shown in FIGS. 5c-f. It was observed that inorganic particles of about 5 nm were dispersed in the cellulosic material particles. The presence of Fe can be confirmed by elemental analysis (energy dispersive X-ray spectroscopy) of this particle (Fig. 6), and the formation of Fe 3 O 4 can be confirmed from XRD (Fig. 7). It was revealed that the inorganic particles were Fe 3 O 4 nanoparticles.

以上より、溶液1、2を原料溶液として行うエレクトロスプレー（本発明の製造方法）により、磁性体粒子（Fe3O4ナノ粒子）sを内包した赤血球の形状をもつEHEC粒子（セルロース系材料粒子）を作製できることが明らかとなった。 From the above, EHEC particles (cellulosic material particles) having the shape of erythrocytes encapsulating magnetic particles (Fe 3 O 4 nanoparticles) s by electrospray (production method of the present invention) using solutions 1 and 2 as raw material solutions ) Was found to be possible.

以後、溶液1、2から作製された磁性体粒子含有セルロース系材料粒子をそれぞれ磁性体粒子含有セルロース系材料粒子１、２と称する。   Hereinafter, the magnetic material-containing cellulose material particles prepared from the solutions 1 and 2 are referred to as magnetic material-containing cellulose material particles 1 and 2, respectively.

図７に示したXRDパターンから、磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1、2の結晶子サイズをScherrer式により求めたところ、それぞれ4.4nm、5.0nmであり、TEMから見積もった平均粒径と一致していた。また、2θ=15〜25°のブロードな回折が見られたが、これはEHECに由来するものである。   From the XRD pattern shown in FIG. 7, the crystallite sizes of the magnetic material-containing cellulose-based material particles 1 and 2 were determined by the Scherrer equation and found to be 4.4 nm and 5.0 nm, respectively, which is equal to the average particle size estimated from the TEM. I did it. In addition, broad diffraction of 2θ = 15 to 25 ° was observed, which is derived from EHEC.

EHECと磁性体粒子含有セルロース系材料粒子のFTIRスペクトルを比較したところ、磁性体粒子含有セルロース系材料粒子のスペクトルにはスピネル構造のFe-Oに起因する吸収が確認でき、それ以外の吸収はEHECのスペクトルと一致していた（図８）。   Comparing the FTIR spectra of EHEC and cellulosic material particles containing magnetic particles, absorption due to spinel-structured Fe-O was confirmed in the spectrum of cellulosic material particles containing magnetic particles. (Fig. 8).

これより、Fe3O4ナノ粒子を形成する際に行った加水分解によってはEHECの構造が変化しないこと、さらにはスピネル粒子がEHEC中に存在することが明らかとなった。 From this, it became clear that the structure of EHEC was not changed by the hydrolysis performed when forming Fe 3 O 4 nanoparticles, and that spinel particles were present in EHEC.

TGから求めた磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1、2中のFe3O4の割合はそれぞれ12.6質量％、20.7質量％であった。
・磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1、2の磁気特性をSQUIDにより評価した。図９aにこれらの印加磁場100 OeでのZFC-FC曲線を示す。FC曲線においては、温度低下とともに磁化が増加した。 The ratio of Fe 3 O 4 in the magnetic material-containing cellulose material particles 1 and 2 determined from TG was 12.6% by mass and 20.7% by mass, respectively.
-Magnetic properties of cellulose-based material particles 1 and 2 containing magnetic particles were evaluated by SQUID. FIG. 9a shows ZFC-FC curves at these applied magnetic fields of 100 Oe. In the FC curve, the magnetization increased with decreasing temperature.

一方、ZFC曲線においては、5 Kから温度を上昇していくと、はじめは磁化が増加するが、その後最大に達すると、温度上昇とともに磁化が減少した。ZFC曲線のカスプはブロッキング温度（TB）と呼ばれ、磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1、2のTBはそれぞれ10 K及び20 Kであった。 On the other hand, in the ZFC curve, when the temperature was increased from 5 K, the magnetization increased at first, but when it reached the maximum, the magnetization decreased with increasing temperature. Cusps ZFC curve is called the blocking temperature (T B), T B of the magnetic particles-containing cellulosic material particles 1 and 2 were, respectively, 10 K and 20 K.

TBから磁気異方性定数Kを求めたところ、磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1、2のKはそれぞれ7.7×105、1.1×105J/m3であった。一般に、K値は磁性粒子の粒径が減少するにつれて増加する傾向がある。熱分解法により合成された粒径5nmのFe3O4ナノ結晶（NCs）のTBおよびKは、それぞれ40 K及び2.5×105J/m3であることがParkらにより報告されている（非特許文献１７）。 磁性体粒子含有セルロース系材料粒子2のK値はParkらが高温で合成したFe3O4 NCsのK値に匹敵することから、磁性体粒子含有セルロース系材料粒子2中のFe3O4ナノ粒子の表面欠陥層は比較的薄いと考えられる。 When the magnetic anisotropy constant K was determined from TB, the K values of the magnetic material-containing cellulose material particles 1 and 2 were 7.7 × 10 5 and 1.1 × 10 5 J / m 3 , respectively. In general, the K value tends to increase as the particle size of the magnetic particles decreases. Park et al. Reported that T B and K of Fe 3 O 4 nanocrystals (NCs) with 5 nm particle size synthesized by pyrolysis were 40 K and 2.5 × 10 5 J / m 3 , respectively. (Non-patent document 17). K value of the magnetic particle-containing cellulosic material particles 2 from the Park et al is comparable to the K value of the Fe 3 O 4 NCs synthesized at high temperature, Fe 3 O 4 nano-magnetic particles-containing cellulosic material particles 2 The surface defect layer of the particles is considered to be relatively thin.

図９bに磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1、2（RBC状 Fe3O4ナノ粒子/EHEC ハイブリッド1,2）の5 Kおよび300 KでのM-H曲線を示す。300 Kでは磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1、2ともに残留磁化（MR）および保磁力（HC）はゼロであり、また40 kOeまで磁場を印加しても飽和しなかった。磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1、2の40 kOe時の磁化はそれぞれ1.8、4.3 emu/gであった。 FIG. 9b shows the MH curves at 5 K and 300 K of cellulosic material particles 1 and 2 (RBC-like Fe 3 O 4 nanoparticles / EHEC hybrid 1,2) containing magnetic particles. At 300 K, the remanent magnetization (MR) and coercive force (HC) of both the magnetic material-containing cellulose-based material particles 1 and 2 were zero, and did not saturate even when a magnetic field was applied up to 40 kOe. The magnetization at 40 kOe of the cellulose-based material particles 1 and 2 containing magnetic particles was 1.8 and 4.3 emu / g, respectively.

TGから磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1、2中のFe3O4の割合はそれぞれ12.6質量％、20.7質量％であるため、磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1、2中のFe3O4ナノ粒子の40 kOe時の磁化はそれぞれ14.3、20.7 emu/gと見積もれる。 Since the ratio of Fe 3 O 4 in the cellulose-based material particles 1 and 2 containing magnetic particles from TG is 12.6% by mass and 20.7% by mass, respectively, Fe 3 O in the cellulose-based material particles 1 and 2 containing magnetic particles The magnetization of 4 nanoparticles at 40 kOe can be estimated as 14.3 and 20.7 emu / g, respectively.

さらに、Langevin関数により磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1、2の磁気モーメントの値を求めると、それぞれ7.1×104μB、1.4×108μBであった（μBはBohr磁子、9.3×10-24 J/T）。 Further, when determining the value of the magnetic moment of the magnetic particles-containing cellulosic material particles 1 and 2 by Langevin function, respectively 7.1 × 10 4 μ B, it was 1.4 × 10 8 μ B (μ B is Bohr magneton, 9.3 × 10 -24 J / T).

常磁性体の磁気モーメントは数μBであり、超常磁性体では約105μBであることが知られているため（非特許文献１８）、 磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1、2は超常磁性であることが明らかとなった。 The magnetic moment of the paramagnetic is several mu B, since it is known that the superparamagnetic about 10 5 μ B (Non-Patent Document 18), the magnetic particles-containing cellulosic material particles 1 and 2 It became clear that it was superparamagnetic.

一方、ブロッキング温度以下の5 Kでは、磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1、2ともに残留磁化（MR）および保磁力（HC）を示し、さらに磁場40 kOe印加時には完全に飽和していた。
磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1のMR、HC、飽和磁化（MS）はそれぞれ0.3 emu/g、170 Oe、2.0 emu/gであり、磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1のMR、HC、MSはそれぞれ1.3 emu/g、300 Oe、5.6 emu/gであった。TB以上ではMRおよびHCがゼロであり、TB以下ではMRおよびHCを示すようになることからも、磁性体粒子含有セルロース系材料粒子1、2が超常磁性であることが分かる。
・磁性体粒子含有セルロース系材料粒子2を異なる濃度で寒天からなるファントムに均一に分散し（図１０a）、MRIコントラスト増強効果を調べた。図１０bの上下方向中央近傍を囲った領域を4.7 Tで撮影したT2 *強調MRイメージを図１０cに示す。MRイメージは磁性体粒子含有セルロース系材料粒子2の濃度が増加するにつれて暗くなった。これは、磁性体粒子含有セルロース系材料粒子2濃度の増加とともに、ファントム中のプロトンのT2緩和時間が短くなり、MRIシグナルが大幅に低下するためである。以上より、磁性体粒子含有セルロース系材料粒子のMRIコントラスト増強効果を確認することができた。
（磁性体粒子及び蛍光色素含有セルロース系材料粒子の作製とデュアルイメージングへの応用）
MRIと蛍光イメージングを組み合わせたデュアルイメージングを達成するために、蛍光色素（R6G）を溶解した溶液2を原料溶液としてエレクトロスプレー（本発明の製造方法）により、磁性体粒子（Fe3O4ナノ粒子）および蛍光色素（R6G）を内包したセルロース系材料粒子（磁性体粒子及び蛍光色素含有セルロース系材料粒子：RBC状 Fe3O4 ナノ粒子/蛍光色素 /EHECハイブリッド）を作製した。 On the other hand, at 5 K below the blocking temperature, both the magnetic material-containing cellulosic material particles 1 and 2 showed residual magnetization (M R ) and coercive force (H C ), and were completely saturated when a magnetic field of 40 kOe was applied. .
The M R , H C , and saturation magnetization (M S ) of the magnetic material-containing cellulose-based material particle 1 are 0.3 emu / g, 170 Oe, and 2.0 emu / g, respectively. R, H C, M S, respectively 1.3 emu / g, 300 Oe, was 5.6 emu / g. T In the above B is MR and HC is zero, from the fact that comes to show M R and H C is below T B, it can be seen the magnetic particles-containing cellulosic material particles 1 and 2 are superparamagnetic.
-Cellulosic material particles 2 containing magnetic particles were uniformly dispersed in a phantom made of agar at different concentrations (Fig. 10a), and the MRI contrast enhancement effect was examined. FIG. 10c shows a T 2 * emphasized MR image obtained by photographing the region surrounding the vicinity of the center in the vertical direction of FIG. 10b at 4.7 T. The MR image became darker as the concentration of the magnetic material-containing cellulosic material particles 2 increased. This is because, as the concentration of the magnetic material-containing cellulose-based material particles 2 increases, the T 2 relaxation time of protons in the phantom is shortened, and the MRI signal is greatly reduced. From the above, the MRI contrast enhancing effect of the magnetic material-containing cellulose material particles could be confirmed.
(Preparation of magnetic particles and fluorescent dye-containing cellulose material particles and application to dual imaging)
In order to achieve dual imaging combining MRI and fluorescence imaging, magnetic particles (Fe 3 O 4 nanoparticles) by electrospray (production method of the present invention) using solution 2 in which fluorescent dye (R6G) is dissolved as a raw material solution ) And fluorescent dye (R6G) encapsulated cellulose material particles (magnetic particles and fluorescent dye-containing cellulose material particles: RBC-like Fe 3 O 4 nanoparticles / fluorescent dye / EHEC hybrid).

図１１aおよびbに、磁性体粒子及び蛍光色素含有セルロース系材料粒子の励起波長460〜495nm、530〜550 nmにおける蛍光イメージを示す。各粒子が赤血球状に緑（図１１a）またはオレンジ（図１１b）に発光していることから、製造されたセルロース系材料粒子にR6Gが含有されていることが分かる。MRI（図１０）と蛍光イメージング（図１１）の結果から、磁性体粒子及び蛍光色素含有セルロース系材料粒子のデュアルイメージングプルーブとしての応用が期待できる。
（セルロース系材料粒子の柔軟性）
セルロース系材料粒子は、赤血球と同様の性質、つまり粒径よりも小さいポアを通過することができる可能性がある。そこで、粒径よりも小さいポア（1μｍ）をもつメンブレンフィルタ通過前後の赤血球状粒子の粒度分布を測定したところ、最大3.5μｍのセルロース系材料粒子がフィルタを通過していることが確認された（図１２）。さらに、通過前後の粒子画像から、フィルタ通過前後でその形状に大きな変化はなく、そのままの形状をほぼ保っていることが分かった（図１３）。これらの結果より、セルロース系材料粒子はその粒径よりも小さいポアを通過することができ、さらにポア通過後も通過前の形状を保っていることから、赤血球と同様に非常に柔軟であることが明らかになった。
（セルロース系材料粒子内に含む薬剤の放出挙動：図１４）
・HPC粒子からのTMX徐放
TMXを内包したHPC粒子を水に加えた直後から、TMXはゆっくり放出されはじめ、5時間後には100%TMXが放出された。TMXはほぼ一定の速度で放出された。
・EHEC粒子からのTMX徐放
EHEC粒子を4日間37℃の水中に放置したが、TMXの放出は確認できなかった。これは、EHECが水に不溶であるためであると考えられる。
（結論）
エレクトロスプレー法により多様な形状の粒子を作成できることを見出し、特に本発明のセルロース系材料粒子の製造方法を採用することにより、本発明のセルロース系材料粒子を作製することができた。その形状は原料溶液の溶質、溶媒、濃度、粘度に依存していた。セルロース系材料を用いることで、赤血球に類似した形状のセルロース系材料粒子を作製することができた。 FIGS. 11a and b show fluorescence images of magnetic particles and fluorescent dye-containing cellulose material particles at excitation wavelengths of 460 to 495 nm and 530 to 550 nm. Since each particle emits green (FIG. 11a) or orange (FIG. 11b) like red blood cells, it can be seen that the produced cellulose material particles contain R6G. From the results of MRI (FIG. 10) and fluorescence imaging (FIG. 11), application as a dual imaging probe of magnetic particles and fluorescent dye-containing cellulose material particles can be expected.
(Flexibility of cellulosic material particles)
Cellulosic material particles may have properties similar to red blood cells, that is, can pass through pores smaller than the particle size. Therefore, when the particle size distribution of the erythrocyte-like particles before and after passing through the membrane filter having a pore (1 μm) smaller than the particle size was measured, it was confirmed that cellulose material particles of maximum 3.5 μm passed through the filter ( FIG. 12). Furthermore, it was found from the particle images before and after the passage that the shape did not change greatly before and after the passage of the filter, and the shape as it was was maintained (FIG. 13). From these results, the cellulosic material particles can pass through pores smaller than the particle size, and also maintain the shape before passing through the pores, so they are very flexible like erythrocytes. Became clear.
(Drug release behavior contained in cellulosic material particles: Fig. 14)
・ TMX sustained release from HPC particles
Immediately after adding TMX-encapsulated HPC particles to water, TMX began to be released slowly, and 100% TMX was released after 5 hours. TMX was released at a nearly constant rate.
・ TMX sustained release from EHEC particles
EHEC particles were left in water at 37 ° C for 4 days, but TMX release was not confirmed. This is probably because EHEC is insoluble in water.
(Conclusion)
It has been found that particles having various shapes can be prepared by the electrospray method, and in particular, the cellulose-based material particles of the present invention can be prepared by employing the method for producing the cellulose-based material particles of the present invention. Its shape depended on the solute, solvent, concentration and viscosity of the raw material solution. By using a cellulosic material, cellulosic material particles having a shape similar to red blood cells could be produced.

赤血球のような形状とポリマーの柔軟性により、粒径よりも小さなポアを通り抜けることができ、最大でポアの3.5倍の大きさの粒子までポアを通過していることが確認された。この性質を利用することで、実際の赤血球のように、血液中を長期間循環することができる可能性がある。   Due to the shape of erythrocytes and the flexibility of the polymer, it was possible to pass through pores smaller than the particle size, and it was confirmed that particles up to 3.5 times larger than the pores passed through the pores. By utilizing this property, there is a possibility that it can circulate in blood for a long period of time like actual red blood cells.

さらに、磁性体粒子（Fe3O4ナノ粒子）や蛍光色素を含む原料溶液を用いることにより、ポリマー中に磁性体粒子や蛍光色素を封入することもできた。磁性体粒子や蛍光色素を内包したセルロース系材料粒子はMRIと蛍光イメージングを組み合わせたデュアルイメージングプローブとしての応用が期待できる。 Furthermore, by using a raw material solution containing magnetic particles (Fe 3 O 4 nanoparticles) and fluorescent dyes, the magnetic particles and fluorescent dyes could be encapsulated in the polymer. Cellulose-based material particles encapsulating magnetic particles and fluorescent dyes can be expected to be used as dual imaging probes combining MRI and fluorescence imaging.

また、同様の方法により、生分解性、親水性、ステルス性などを有し、生体反応を制御することができる形状のポリマー粒子にAu、CdSe、薬物などを封入させることで、3種類以上のイメージングを達成するマルチモーダルイメージングプローブやDDSとイメージングを実現するマルチファンクショナルマテリアルを作製することも可能であると考えられる。   In addition, by the same method, it is possible to encapsulate Au, CdSe, drugs, etc. in polymer particles with a shape that has biodegradability, hydrophilicity, stealth properties, etc. and can control biological reactions. It is also possible to produce multimodal imaging probes that achieve imaging and multi-functional materials that realize DDS and imaging.

Claims (5)

セルロース系材料から構成され、長径が１０μｍ以下で表裏面の中央部が凹んだ略円板状であることを特徴とするセルロース系材料粒子。   Cellulose-based material particles comprising a cellulosic material, having a major axis of 10 μm or less and a substantially disc shape in which central portions of the front and back surfaces are recessed. 磁性体粒子及び／又は薬剤が内部に分散されている請求項１に記載のセルロース系材料粒子。   The cellulosic material particles according to claim 1, wherein the magnetic particles and / or the drug are dispersed therein. キャピラリーの一端から原料溶液を吐出する吐出手段と、
吐出された前記原料溶液にテイラーコーン（Taylor corn）が形成され、その先端からクーロン爆発が生起するように、前記吐出手段から吐出される前記原料溶液との間に所定の電位差が付与される対極と、
前記所定の電位差を付与する電源装置と、
を用いて原料溶液を前記吐出手段から前記対極に向けて噴射し溶媒を蒸発させることにより粒子を製造する方法であって、
前記原料溶液は分子構造中にＯＨ基を有し、前記溶媒に可溶なセルロース系材料であり、
前記セルロース系材料から構成され、長径が１０μｍ以下で表裏面の中央部が凹んだ略円板状であるセルロース系材料粒子が製造されることを特徴とするセルロース系材料粒子の製造方法。 A discharge means for discharging the raw material solution from one end of the capillary;
A counter electrode to which a predetermined potential difference is given to the raw material solution discharged from the discharge means so that a Taylor corn is formed in the discharged raw material solution and a Coulomb explosion occurs from the tip thereof. When,
A power supply device for applying the predetermined potential difference;
A method of producing particles by spraying a raw material solution from the discharge means toward the counter electrode and evaporating the solvent, using
The raw material solution is a cellulosic material having an OH group in the molecular structure and soluble in the solvent,
A method for producing cellulose-based material particles, comprising: cellulose-based material particles that are made of the cellulose-based material, have a major axis of 10 μm or less, and are substantially disk-shaped with concave central portions on the front and back surfaces. 前記セルロース系材料は、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロースからなる群から選択される１又は２以上の材料である請求項３に記載のセルロース系材料粒子の製造方法。   The cellulose material according to claim 3, wherein the cellulose material is one or more materials selected from the group consisting of hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, cyanoethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, ethyl cellulose, and propyl cellulose. Method. 前記原料溶液は、製造されるセルロース系材料粒子よりも粒径が小さい磁性体粒子が分散されている、及び／又は、薬剤が溶解乃至分散されている請求項３又は４に記載のセルロース系材料粒子の製造方法。   The cellulosic material according to claim 3 or 4, wherein in the raw material solution, magnetic particles having a particle diameter smaller than that of the cellulosic material particles to be produced are dispersed and / or a drug is dissolved or dispersed. Particle production method.
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