JP6475618B2 - 画像診断用のナノ粒子組成物 - Google Patents

Description

本出願は、概してＸ線／コンピュータ断層撮影（ＣＴ）及び磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）の１以上に使用するための画像診断薬として有用なナノ粒子組成物に関する。より具体的には、本出願は、造影剤として有用なナノ粒子組成物、並びに造影剤の製造及び使用方法に関する。

ほとんど全ての臨床的に承認されている診断用造影剤は、低分子を含む組成物である。Ｘ線及びＣＴでは比較的小型のヨウ素化された芳香族化合物が標準的な造影剤として働いているが、磁気共鳴画像法にはＧｄキレートが使用されている。公知の造影剤は、過度に速い体内からのクリアランス、過度に長い体内での滞留、毒性、非特異性、不安定性及び高いコストなどの１以上の欠点に悩まされている。かかる制限が画像診断に頼る治療プログラムの全体的な有効性を低減するよう作用している。現在までにこの分野で相当な進歩がなされたにもかかわらず、これらの欠点の１以上を克服する、及び／又は新たな様式の画像診断を可能にする特性を有する新規なクラスの造影剤が依然として必要とされている。

ナノ粒子組成物は、診断と治療の両方の医学的用途で相当な有望性を示している。わずか数種のナノ粒子組成物含有薬剤しか磁気共鳴画像法用途及び薬剤送達用途のために臨床的に承認されていないが、数百のかかる薬剤がまだ開発中である。診断及び治療の有効性の点でナノ粒子組成物が現在使用されている低分子薬剤に対して利点を有するという実質的証拠が存在する。しかし、ナノ粒子組成物に基づく薬剤のインビボ生体分布及びクリアランスに対する粒径、構造及び表面特性の影響は十分には理解されていない。ナノ粒子は、そのサイズに応じて、低分子に比べて長期間体内にとどまる傾向がある。造影剤の場合、最小の短期又は長期毒性と共に最大の体内からの薬剤の腎クリアランスを有することが好ましい。

したがって、改善された特性を有し、造影剤及び／又はイメージング剤として使用するための新規なナノ粒子組成物が必要とされている。特に、腎クリアランス及び毒性に関して改善された特性を有するナノ粒子組成物があれば特に有用である。さらに、かかるナノ粒子組成物を調製するための新規な合成中間体が必要とされている。

米国特許出願公開第２０１０／１６６６６５号明細書

第１の態様では、本発明は、構造Ｉのトリアルコキシシランを提供する。

式中、Ｒ¹は各々独立にＣ₁〜Ｃ₃アルキル基であり、Ｒ³は各々独立に水素又はＣ₁〜Ｃ₃アルキル基であり、Ｒ⁴はＣ₁〜Ｃ₅脂肪族基、Ｃ₇〜Ｃ₁₂芳香族基又はＣ₅〜Ｃ₁₀脂環式基であり、ｎは０、１、２又は３であり、ｑは１、２又は３であり、ｔは０、１又は２であり、Ｘ^-は電荷均衡用対イオンを表す。

第２の態様では、本発明は、理想構造ＩＩを有するナノ粒子を含むナノ粒子組成物であって、ナノ粒子が官能化ナノ粒子状金属酸化物と正荷電トリオキシシランリガンドとを含んでいる、ナノ粒子組成物を提供する。

式中、Ｒ³は各々独立に水素又はＣ₁〜Ｃ₃アルキル基であり、Ｒ⁴はＣ₁〜Ｃ₅脂肪族基、Ｃ₇〜Ｃ₁₂芳香族基又はＣ₅〜Ｃ₁₀脂環式基であり、ｎは０、１、２又は３であり、ｑは１、２又は３であり、ｔは０、１又は２であり、Ｘ^-は電荷均衡用対イオンを表し、官能化ナノ粒子状金属酸化物はナノ粒子状酸化タンタルを含む。

第３の態様では、本発明は、理想構造ＩＩＩを有するナノ粒子を含むナノ粒子組成物であって、ナノ粒子が官能化ナノ粒子状金属酸化物とトリオキシシランベタインリガンドとを含んでいる、ナノ粒子組成物を提供する。

式中、Ｒ³は各々独立に水素又はＣ₁〜Ｃ₃アルキル基であり、ｎは０、１、２又は３であり、ｑは１、２又は３であり、ｔは０、１又は２であり、官能化ナノ粒子状金属酸化物はナノ粒子状酸化タンタルを含む。

さらに第４の態様では、本発明は、理想構造ＩＩＩを有するナノ粒子を含む画像診断薬組成物であって、ナノ粒子が官能化ナノ粒子状金属酸化物とトリオキシシランベタインリガンドとを含んでいる、画像診断薬組成物を提供する。

式中、Ｒ³は各々独立に水素又はＣ₁〜Ｃ₃アルキル基であり、ｎは０、１、２又は３であり、ｑは１、２又は３であり、ｔは０、１又は２であり、官能化ナノ粒子状金属酸化物はナノ粒子状酸化タンタルを含む。

本明細書及び特許請求の範囲では多くの用語を用いるが、これらは以下の意味をもつものと定義される。

単数形で記載したものであっても、前後関係から明らかでない限り、複数の場合も含めて意味する。

「任意の」又は「任意には」という用語は、その用語に続いて記載された事象又は状況が起きても起きなくてもよいことを意味しており、かかる記載はその事象が起こる場合と起こらない場合を包含する。

本明細書及び特許請求の範囲で用いる近似表現は、数量を修飾し、その数量が関係する基本機能に変化をもたらさない許容範囲内で変動し得る数量を表現する際に適用される。したがって、「約」及び「実質的に」のような用語で修飾された値はその厳密な数値に限定されない。場合によっては、近似表現は、その値を測定する機器の精度に対応する。本明細書及び特許請求の範囲において、数値限定の範囲は互いに結合及び／又は交換可能であり、かかる範囲はその上下限で規定され、前後関係等から明らかでない限り、その範囲に含まれるあらゆる部分範囲を包含する。

本明細書で用いる「芳香族基」という用語は、１以上の芳香族基を含む原子価１以上の原子配列をいう。１以上の芳香族基を含む原子価１以上の原子配列は、窒素、硫黄、セレン、ケイ素及び酸素のようなヘテロ原子を含んでいてもよいし、炭素と水素のみからなるものでもよい。本明細書で用いる「芳香族基」という用語には、特に限定されないが、
フェニル基、ピリジル基、フラニル基、チエニル基、ナフチル基、フェニレン基及びビフェニル基が包含される。上述の通り、芳香族基は１以上の芳香族基を含む。芳香族基は常に４ｎ＋２（式中、「ｎ」は１以上の整数である。）の「非局在化」電子を有する環状構造であり、フェニル基（ｎ＝１）、チエニル基（ｎ＝１）、フラニル基（ｎ＝１）、ナフチル基（ｎ＝２）、アズレニル基（ｎ＝２）、アントラセニル基（ｎ＝３）などで例示される。芳香族基は非芳香族成分を含んでいてもよい。例えば、ベンジル基はフェニル環（芳香族基）とメチレン基（非芳香族成分）とを含む芳香族基である。同様に、テトラヒドロナフチル基は芳香族基（Ｃ₆Ｈ₃）が非芳香族成分−（ＣＨ₂）₄−と縮合してなる芳香族基である。
便宜上、「芳香族基」という用語は、本明細書では、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロアルキル基、ハロ芳香族基、共役ジエニル基、アルコール基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、カルボン酸基、アシル基（例えば、エステルやアミドのようなカルボン酸誘導体）、アミン基、ニトロ基などの広範な官能基を含むものと定義される。例えば、４−メチルフェニル基はメチル基を含むＣ₇芳香族基であり、メチル基がアルキル基である官能基である。同様に、２−ニトロフェニル基はニトロ基を含むＣ₆芳香族基であり、ニトロ基が官能基である。芳香族基は、４−トリフルオロメチルフェニル、ヘキサフルオロイソプロピリデンビス（４−フェン−１−イルオキシ）（即ち、−ＯＰｈＣ（ＣＦ₃）₂ＰｈＯ−）、４−クロロメチルフェン−１−イル、３−トリフルオロビニル−２−チエニル、３−トリクロロメチルフェン−１−イル（即ち、３−ＣＣｌ₃Ｐｈ−）、４−（３−ブロモプロプ−１−イル）フェン−１−イル（即ち、４−ＢｒＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂Ｐｈ−）などのハロゲン化芳香族基を包含する。芳香族基のその他の例には、４−アリルオキシフェン−１−オキシ、４−アミノフェン−１−イル（即ち、４−Ｈ₂ＮＰｈ−）、３−アミノカルボニルフェン−１−イル（即ち、ＮＨ₂ＣＯＰｈ−）、４−ベンゾイルフェン−１−イル、ジシアノメチリデンビス（４−フェン−１−イルオキシ）（即ち、−ＯＰｈＣ（ＣＮ）₂ＰｈＯ−）、３−メチルフェン−１−イル、メチレンビス（４−フェン−１−イルオキシ）（即ち、−ＯＰｈＣＨ₂ＰｈＯ−）、２−エチルフェン−１−イル、フェニルエテニル、３−ホルミル−２−チエニル、２−ヘキシル−５−フラニル、ヘキサメチレン−１，６−ビス（４−フェン−１−イルオキシ）（即ち、−ＯＰｈ（ＣＨ₂）₆ＰｈＯ−）、４−ヒドロキシメチルフェン−１−イル（即ち、４−ＨＯＣＨ₂Ｐｈ−）、４−メルカプトメチルフェン−１−イル（即ち、４−ＨＳＣＨ₂Ｐｈ−）、４−メチルチオフェン−１−イル（即ち、４−ＣＨ₃ＳＰｈ−）、３−メトキシフェン−１−イル、２−メトキシカルボニルフェン−１−イルオキシ（例えば、メチルサリチル）、２−ニトロメチルフェン−１−イル（即ち、２−ＮＯ₂ＣＨ₂Ｐｈ）、３−トリメチルシリルフェン−１−イル、４−ｔ−ブチルジメチルシリルフェン−１−イル、４−ビニルフェン−１−イル、ビニリデンビス（フェニル）などがある。「Ｃ₃〜Ｃ₁₀芳香族基」という用語は、炭素原子数が３以上で１０以下の芳香族基を包含する。芳香族基１−イミダゾリル（Ｃ₃Ｈ₂Ｎ₂−）はＣ₃芳香族基の代表例である。ベンジル基（Ｃ₇Ｈ₈−）はＣ₇芳香族基の代表例である。

本明細書で用いる「脂環式基」という用語は、環状であるが芳香族でない原子配列を含む原子価１以上の基をいう。本明細書で定義される「脂環式基」は、芳香族原子団を含まない。「脂環式基」は１以上の非環式成分を含んでいてもよい。例えば、シクロヘキシルメチル基（Ｃ₆Ｈ₁₁ＣＨ₂−）は、シクロヘキシル環（環状であるが芳香族でない原子配列）とメチレン基（非環式成分）とを含む脂環式基である。脂環式基は、窒素、硫黄、セレン、ケイ素及び酸素のようなヘテロ原子を含んでいてもよいし、炭素と水素のみからなるものでもよい。便宜上、「脂環式基」という用語は、本明細書では、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロアルキル基、共役ジエニル基、アルコール基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、カルボン酸基、アシル基（例えば、エステルやアミドのようなカルボン酸誘導体）、アミン基、ニトロ基などの広範な官能基を含むものと定義される。例えば、４−メチルシクロペンタ−１−イル基はメチル基を含むＣ₆脂環式基であり、メチル基がアルキル基である官能基である。同様に、２−ニトロシクロブタ−１−イル基はニトロ基を含むＣ₄脂環式基であり、ニトロ基が官能基である。脂環式基は、同一又は異なる１以上のハロゲン原子を含んでいてもよい。ハロゲン原子には、例えば、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素がある。１以上のハロゲン原子を含む脂環式基には、２−トリフルオロメチルシクロヘキサ−１−イル、４−ブロモジフルオロメチルシクロオクタ−１−イル、２−クロロジフルオロメチルシクロヘキサ−１−イル、ヘキサフルオロイソプロピリデン−２，２−ビス（シクロヘキサ−４−イル）（即ち、−Ｃ₆Ｈ₁₀Ｃ（ＣＦ₃）₂Ｃ₆Ｈ₁₀−）、２−クロロメチルシクロヘキサ−１−イル、３−ジフルオロメチレンシクロヘキサ−１−イル、４−トリクロロメチルシクロヘキサ−１−イルオキシ、４−ブロモジクロロメチルシクロヘキサ−１−イルチオ、２−ブロモエチルシクロペンタ−１−イル、２−ブロモプロピルシクロヘキサ−１−イルオキシ（例えば、ＣＨ₃ＣＨＢｒＣＨ₂Ｃ₆Ｈ₁₀Ｏ−）などがある。脂環式基のその他の例には、４−アリルオキシシクロヘキサ−１−イル、４−アミノシクロヘキサ−１−イル（即ち、Ｈ₂ＮＣ₆Ｈ₁₀−）、４−アミノカルボニルシクロペンタ−１−イル（即ち、ＮＨ₂ＣＯＣ₅Ｈ₈−）、４−アセチルオキシシクロヘキサ−１−イル、２，２−ジシアノイソプロピリデンビス（シクロヘキサ−４−イルオキシ）（即ち、−ＯＣ₆Ｈ₁₀Ｃ（ＣＮ）₂Ｃ₆Ｈ₁₀Ｏ−）、３−メチルシクロヘキサ−１−イル、メチレンビス（シクロヘキサ−４−イルオキシ）（即ち、−ＯＣ₆Ｈ₁₀ＣＨ₂Ｃ₆Ｈ₁₀Ｏ−）、１−エチルシクロブタ−１−イル、シクロプロピルエテニル、３−ホルミル−２−テトラヒドロフラニル、２−ヘキシル−５−テトラヒドロフラニル、ヘキサメチレン−１，６−ビス（シクロヘキサ−４−イルオキシ）（即ち、−ＯＣ₆Ｈ₁₀（ＣＨ₂）₆Ｃ₆Ｈ₁₀Ｏ−）、４−ヒドロキシメチルシクロヘキサ−１−イル（即ち、４−ＨＯＣＨ₂Ｃ₆Ｈ₁₀−）、４−メルカプトメチルシクロヘキサ−１−イル（即ち、４−ＨＳＣＨ₂Ｃ₆Ｈ₁₀−）、４−メチルチオシクロヘキサ−１−イル（即ち、４−ＣＨ₃ＳＣ₆Ｈ₁₀−）、４−メトキシシクロヘキサ−１−イル、２−メトキシカルボニルシクロヘキサ−１−イルオキシ（２−ＣＨ₃ＯＣＯＣ₆Ｈ₁₀Ｏ−）、４−ニトロメチルシクロヘキサ−１−イル（即ち、ＮＯ₂ＣＨ₂Ｃ₆Ｈ₁₀−）、３−トリメチルシリルシクロヘキサ−１−イル、２−ｔ−ブチルジメチルシリルシクロペンタ−１−イル、４−トリメトキシシリルエチルシクロヘキサ−１−イル（例えば、（ＣＨ₃Ｏ）₃ＳｉＣＨ₂ＣＨ₂Ｃ₆Ｈ₁₀−）、４−ビニルシクロヘキセン−１−イル、ビニリデンビス（シクロヘキシル）などがある。「Ｃ₃〜Ｃ₁₀脂環式基」という用語は、炭素原子数が３以上で１０以下の脂環式基を包含する。脂環式基２−テトラヒドロフラニル（Ｃ₄Ｈ₇Ｏ−）はＣ₄脂環式基の代表例である。シクロヘキシルメチル基（Ｃ₆Ｈ₁₁ＣＨ₂−）はＣ₇脂環式基の代表例である。

本明細書で用いる「脂肪族基」という用語は、環状でない線状又は枝分れ原子配列からなる原子価１以上の有機基をいう。脂肪族基は１以上の炭素原子を含むものと定義される。脂肪族基をなす原子配列は、窒素、硫黄、ケイ素、セレン及び酸素のようなヘテロ原子を含んでいてもよいし、炭素と水素のみからなるものでもよい。便宜上、本明細書での「脂肪族基」という用語は、「環状でない線状又は枝分れ原子配列」の一部として、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロアルキル基、共役ジエニル基、アルコール基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、カルボン酸基、アシル基（例えば、エステルやアミドのようなカルボン酸誘導体）、アミン基、ニトロ基などの広範な官能基を含むものと定義される。例えば、４−メチルペンタ−１−イル基はメチル基を含むＣ₆脂肪族基であり、メチル基がアルキル基である官能基である。同様に、４−ニトロブタ−１−イル基はニトロ基を含むＣ₄脂肪族基であり、ニトロ基が官能基である。脂肪族基は、同一又は異なる１以上のハロゲン原子を含むハロアルキル基であってもよい。ハロゲン原子には、例えば、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素がある。１以上のハロゲン原子を含む脂肪族基には、ハロゲン化アルキルであるトリフルオロメチル、ブロモジフルオロメチル、クロロジフルオロメチル、ヘキサフルオロイソプロピリデン、クロロメチル、ジフルオロビニリデン、トリクロロメチル、ブロモジクロロメチル、ブロモエチル、２−ブロモトリメチレン（例えば、−ＣＨ₂ＣＨＢｒＣＨ₂−）などがある。脂肪族基のその他の例には、アリル、アミノカルボニル（即ち、−ＣＯＮＨ₂）、カルボニル、２，２−ジシアノイソプロピリデン（即ち、−ＣＨ₂Ｃ（ＣＮ）₂ＣＨ₂−）、メチル（即ち、−ＣＨ₃）、メチレン（即ち、−ＣＨ₂−）、エチル、エチレン、ホルミル（即ち、−ＣＨＯ）、ヘキシル、ヘキサメチレン、ヒドロキシメチル（即ち、−ＣＨ₂ＯＨ）、メルカプトメチル（即ち、−ＣＨ₂ＳＨ）、メチルチオ（即ち、−ＳＣＨ₃）、メチルチオメチル（即ち、−ＣＨ₂ＳＣＨ₃）、メトキシ、メトキシカルボニル（即ち、ＣＨ₃ＯＣＯ−）、ニトロメチル（即ち、−ＣＨ₂ＮＯ₂）、チオカルボニル、トリメチルシリル（即ち、（ＣＨ₃）₃Ｓｉ−）、ｔ−ブチルジメチルシリル、３−トリメトキシシリルプロピル（即ち、（ＣＨ₃Ｏ）₃ＳｉＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂−）、ビニル、ビニリデンなどがある。その他の例としては、Ｃ₁〜Ｃ₁₀脂肪族基は炭素原子数が１以上１０以下のものである。メチル基（即ち、ＣＨ₃−）はＣ₁脂肪族基の例である。デシル基（即ち、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₉−）はＣ₁₀脂肪族基の例である。

一実施形態では、本発明は、構造Ｉのトリアルコキシシランを提供する。

式中、Ｒ¹は各々独立にＣ₁〜Ｃ₃アルキル基であり、Ｒ³は各々独立に水素又はＣ₁〜Ｃ₃アルキル基であり、Ｒ⁴はＣ₁〜Ｃ₅脂肪族基、Ｃ₇〜Ｃ₁₂芳香族基又はＣ₅〜Ｃ₁₀脂環式基であり、ｎは０、１、２又は３であり、ｑは１、２又は３であり、ｔは０、１又は２であり、Ｘ^-は電荷均衡用対イオンを表す。本明細書で例証する通り、一般構造Ｉの範囲に属するトリアルコキシシランは、医用イメージングにおける造影剤として有用なナノ粒子組成物の調製に有用である。

トリアルコキシシランＩは、トリアルコキシシリル基の作用によってナノ粒子状金属酸化物と反応させて被覆ナノ粒子状金属酸化物を形成することができ、構造Ｉに対応するリガンドが１以上のケイ素酸素結合を通してナノ粒子状金属酸化物に結合している。

構造Ｉのトリアルコキシシランを参照すると、Ｒ¹は各々独立にＣ₁〜Ｃ₃アルキル基、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基又はプロピル基である。トリアルコキシシランＩに示す２つの窒素原子は、７つの窒素−炭素結合によって５つの異なる炭素原子に結合しており、一緒に、構造Ｉの環状四級アミジニウム塩の正荷電成分を表す。構造Ｉでは、環状アミジニウム基の正電荷が単一窒素原子に局在化したものとして示したが、当業者には明らかな通り、化学理論にしたがって、正電荷が環状アミジニウム基の２つの窒素原子とそれらの間のｓｐ２炭素原子に非局在化している。全体としてみると、構造Ｉは、トリアルコキシシランと環状四級アミジニウム塩とを表す。Ｒ³基は各々独立に水素又はＣ₁〜Ｃ₃アルキル基である。１以上の実施形態では、各Ｒ³は水素である。Ｒ⁴基は温和な条件下（例えば弱酸性条件下）で除去し得る保護基であるか、或いはＲ⁴は温和な水素化分解条件下で除去し得る保護基である。弱酸性条件下で除去し得るエステル保護基としては、特に限定されないが、三級ブチル基、テトラヒドロピラニル基、メチルチオメチレン基、１−メチル−１−シクロペンチル基及び１−メチル−１−シクロヘキシル基が挙げられる。温和な水素化分解条件下で除去し得るエステル保護基としては、特に限定されないが、ベンジル基、ｐ−メトキシベンジル基及びｐ−アルキルベンジル基が挙げられる。

構造Ｉのトリアルコキシシラン化合物は、以下の表Ｉの例１ａ〜１ｏで例示される。本明細書の記載から、かかる化合物をどのように調製できるかは当業者には明らかであろう。例えば、反応性脱離基を含む保護エステル化合物を、三級環状アミジン基（即ち、２つの窒素原子が、それらを隔てるｓｐ２炭素原子を含めた４つの異なる炭素原子に窒素−炭素結合で結合しているアミジン基）を含むトリアルコキシシランと反応させることができる。アミジン基の立体障害性の低い方の窒素原子が、反応性脱離基を含む保護エステル化合物と反応して、三級環状アミジン基が四級環状アミジニウム基へと変換される。化合物１ａ〜１ｄ、１ｉ〜１ｋ及び１ｍ〜１ｏは、本発明で提供するトリアルコキシシランであって、Ｒ⁴基が酸感受性保護基であるものを例示している。化合物１ｅ〜１ｈ及び１ｌは、本発明で提供するトリアルコキシシランであって、Ｒ⁴基が温和な水素化分解条件下（例えば、炭素に担持したパラジウムの存在下で周囲圧力、周囲温度条件下での水素ガスへの暴露）で除去し得る保護基（ベンジル）であるものを例示している。なお、水素化分解条件下で除去し得る他の保護基（例えばｐ−メチルベンジル基、ｐ−ブロモベンジル基及びｐ−フルオロベンジル基）も好適である。

表１では、構造Ｉの電荷均衡用対イオンＸ^-が、臭素（Ｂｒ^-）、ヨウ素（Ｉ^-）、トシレート（ＴｓＯ^-）、メシレート（ＭｓＯ^-）、酢酸（ＡｃＯ^-）、炭酸水素（ＨＣＯ^3-）及びトリフルオロメタンスルホネート（Ｔｆ^-）で例示されているが、有機及び無機アニオンのホストも同様に適している。

１以上の実施形態では、本発明は、一般構造Ｉの範囲に属するトリアルコキシシランであって、各Ｒ¹がメチルであり、各Ｒ³が水素であり、Ｒ⁴が三級ブチルであるもの、例えば表Ｉの化合物１ｎを提供する。

１以上の別の実施形態では、本発明は、一般構造Ｉの範囲に属するトリアルコキシシランであって、各Ｒ¹がエチルであり、各Ｒ³がメチルであり、Ｒ⁴が三級ブチルであるもの、例えば表Ｉの化合物１ｍを提供する。

１以上の追加の実施形態では、本発明は、一般構造Ｉの範囲に属するトリアルコキシシランであって、各Ｒ¹がメチルであり、各Ｒ³が水素であり、Ｒ⁴が２−メチル−２−ブチルであるもの、例えば表Ｉの化合物１ｏを提供する。

一実施形態では、本発明は、一般構造Ｉの範囲に属するトリアルコキシシランであって、Ｒ⁴がベンジルであるもの、例えば表Ｉの化合物１ｅ〜１ｈ及び１ｌを提供する。別の実施形態では、Ｒ⁴はｐ−メトキシベンジルである。

上述の通り、トリアルコキシシランＩは、それ自体で医用画像診断における造影剤として有用なナノ粒子の調製に有用である。トリアルコキシシランＩに存在するトリアルコキシシラン基（Ｒ¹Ｏ）₃Ｓｉをナノ粒子状酸化タンタルのようなナノ粒子状金属酸化物の反応性酸素含有基と縮合させて、ナノ粒子状金属酸化物の表面を被覆して、官能化ナノ粒子状金属酸化物と正荷電トリオキシシランリガンドとを含むナノ粒子組成物を得ることができる。かかる官能化ナノ粒子状金属酸化物の構造は複雑であり、ナノ粒子状金属酸化物粒子に結合した複数のトリオキシシランリガンドを含むことがある。「官能化」という用語は、本発明に関しては、「被覆」又は「部分的被覆」を意味するものと解釈することができ、ナノ粒子状金属酸化物を「被覆する」トリオキシシランリガンドの少なくとも一部は実際に１以上の酸素ケイ素結合を介してナノ粒子状金属酸化物に化学結合している。

特定の状況下では、本発明で提供するトリアルコキシシランＩに対応するトリオキシシランリガンドを含むナノ粒子は、次の三級アミジン基を含むトリアルコキシシランＩａに対応するトリオキシシランリガンドをさらに含んでいてもよい。

式中、Ｒ¹は各々独立にＣ₁〜Ｃ₃アルキル基であり、ｎは０、１、２又は３であり、ｔは０、１又は２である。

ナノ粒子における三級アミジンＩａに対応するかかるトリオキシシランリガンドの存在は、かかるナノ粒子の画像診断薬としての性能特性に影響するとともに、かかるナノ粒子の毒性特性にも影響することがある。特定の実施形態では、本発明で提供するナノ粒子は、トリアルコキシシランＩに対応するトリオキシシランリガンドとトリアルコキシシランＩａに対応するトリオキシシランリガンドを共に含む。一実施形態では、本発明で提供するナノ粒子に存在するトリオキシシランリガンドの５０％未満がトリアルコキシシランＩａに対応する。別の実施形態では、本発明で提供するナノ粒子に存在するトリオキシシランリガンドの２０％未満がトリアルコキシシランＩａに対応する。さらに別の実施形態では、本発明で提供するナノ粒子に存在するトリオキシシランリガンドの５％未満がトリアルコキシシランＩａに対応する。別の実施形態では、本発明で提供するナノ粒子はトリアルコキシシランＩａに対応するトリオキシシランリガンドを実質的に含まない。

便宜上、官能化ナノ粒子組成物を、ナノ粒子状金属酸化物に略同じ大きさの１個のトリオキシシランリガンドが結合したものを表す球体として示すことが多い。実際には、ナノ粒子状金属酸化物粒子は、組成物中の各ナノ粒子状金属酸化物粒子に結合した複数のトリオキシシランリガンドよりもかなり大きい。さらに、トリアルコキシシランＩはナノ粒子状金属酸化物の反応性酸素含有基と縮合するので、複数の縮合経路が可能である。ナノ粒子組成物を化学的に表現するに当たってこのようにかなり理想化してはいるが、本発明で提供するナノ粒子組成物の性状及び化学構造並びにこれらの構造が公知のナノ粒子組成物と如何に異なっているかは当業者には明らかであろう。ナノ粒子組成物の化学構造を１以上の観点で単純化したとき、それを本明細書では理想構造を有するという。

一実施形態では、本発明は、理想構造ＩＩを有するナノ粒子を含むナノ粒子組成物であって、ナノ粒子が官能化ナノ粒子状金属酸化物と正荷電トリオキシシランリガンドとを含んでいる、ナノ粒子組成物を提供する。

式中、Ｒ³は各々独立に水素又はＣ₁〜Ｃ₃アルキル基であり、Ｒ⁴はＣ₁〜Ｃ₅脂肪族基、Ｃ₇〜Ｃ₁₂芳香族基又はＣ₅〜Ｃ₁₀脂環式基であり、ｎは０、１、２又は３であり、ｑは１、２又は３であり、ｔは０、１又は２であり、Ｘ^-は電荷均衡用対イオンを表し、官能化ナノ粒子状金属酸化物はナノ粒子状酸化タンタルを含む。

本発明で提供するナノ粒子組成物の各々は、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）を含むナノ粒子状金属酸化物を含む。１以上の実施形態では、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）を含むナノ粒子状金属酸化物が、Ｔａ₂Ｏ₅に加えて他の金属酸化物、例えば、酸化鉄及び酸化チタンを含む。ただし、典型的には、これらの追加の金属酸化物の量は、ナノ粒子状金属酸化物に存在する酸化タンタルの量に対して少ない。一実施形態では、本発明の１以上の態様で使用するナノ粒子状金属酸化物は約９０重量％の酸化タンタルである。別の実施形態では、本発明の１以上の態様で使用するナノ粒子状金属酸化物は約９５重量％の酸化タンタルである。一実施形態では、ナノ粒子状金属酸化物は酸化タンタルから実質的になり、他の金属酸化物種を１重量％未満しか含まない。

理想構造ＩＩを有するナノ粒子を含むナノ粒子組成物を表ＩＩに例示するが、これらは酸化タンタルを含むナノ粒子状金属酸化物と構造Ｉのトリアルコキシシラン化合物との縮合生成物に相当する。例示のため、表Ｉに記載したトリアルコキシシラン化合物の各々について、表ＩＩの官能化ナノ粒子状金属酸化物に結合した対応トリオキシシランリガンドへと変換されたものとして示す。例えば、表Ｉの構造１ａは表ＩＩの構造２ａに対応し、表Ｉの構造１ｂは表ＩＩの構造２ｂに対応する。表ＩＩに示す構造の各々は便宜上理想化されている。本明細書の記載から当業者には明らかであろうが、所与の組成物における電荷均衡用対イオンは、ナノ粒子ＩＩを含むナノ粒子組成物の調製に用いる反応プロトコルに依存する。

１以上の実施形態では、本発明は、一般構造ＩＩに属するナノ粒子であって、各Ｒ³が水素であり、Ｒ⁴が三級ブチルであるもの（例えば表ＩＩの化合物２ａ〜２ｃ及び２ｎ）を含むナノ粒子組成物を提供する。

１以上の別の実施形態では、本発明は、一般構造ＩＩに属するナノ粒子であって、各Ｒ³が水素であり、Ｒ⁴が２−メチル−２−ブチルであるもの（例えば表ＩＩのナノ粒子２ｏ）を含むナノ粒子組成物を提供する。

一実施形態では、本発明は、一般構造ＩＩに属するナノ粒子であって、Ｒ⁴がベンジルであるもの（例えば表ＩＩの化合物２ｅ〜２ｈ及び２ｌ）を含むナノ粒子組成物を提供する。別の実施形態では、Ｒ⁴はｐ−メトキシベンジルである。

一実施形態では、本発明は、一般構造ＩＩに属するナノ粒子であって、各Ｒ³が水素であり、Ｒ⁴が三級ブチルであり、ｎが１であり、ｑが１であり、ナノ粒子状金属酸化物がナノ粒子状酸化タンタルから実質的になるものを含むナノ粒子組成物を提供する。例えば、表ＩＩの理想構造２ａのナノ粒子を参照されたい。

一態様では、一般構造ＩＩに属するナノ粒子を含むナノ粒子組成物は、理想構造ＩＩＩに示すトリオキシシランベタインリガンドを含むナノ粒子組成物の前駆体として特に有用である。

式中、Ｒ³は各々独立に水素又はＣ₁〜Ｃ₃アルキル基であり、ｎは０、１、２又は３であり、ｑは１、２又は３であり、ｔは０、１又は２であり、官能化ナノ粒子状金属酸化物はナノ粒子状酸化タンタルを含む。かかるナノ粒子組成物は、医用画像診断における造影剤として有望である。

本明細書の記載から当業者には明らかであろうが、保護基Ｒ⁴を含むエステル基の開裂によって、正に荷電した四級アミジニウム基に対する電荷均衡用対イオンとして作用できるカルボキシレート基が得られる。このように電荷が分離しているが、電荷が釣り合っている化学種は有機化学ではベタインと呼ばれる。

表ＩＩＩに、一般構造ＩＩＩに属するナノ粒子を含むナノ粒子組成物であって、官能化ナノ粒子状金属酸化物とトリオキシシランベタインリガンドとを含むものの具体例を示す。

１以上の実施形態では、本発明は、一般構造ＩＩＩに属するナノ粒子であって、各Ｒ³が水素であるもの（例えば表ＩＩＩの構造３ａ、３ｂ、３ｆ〜３ｉ、３ｋ及び３ｎ〜３ｏで表されるナノ粒子）を含むナノ粒子組成物を提供する。

１以上の別の実施形態では、本発明は、一般構造ＩＩＩに属するナノ粒子であって、各Ｒ³がメチルであるもの（例えば、表ＩＩＩの構造３ｍで表されるナノ粒子）を含むナノ粒子組成物を提供する。

１以上の別の実施形態では、本発明は、一般構造ＩＩＩに属するナノ粒子であって、ｎが１であり、ｑが１であり、官能化ナノ粒子状金属酸化物が酸化タンタルから実質的になるもの（例えば、表ＩＩＩの構造３ａ〜３ｅ及び３ｌ〜３ｍで表されるナノ粒子）を含むナノ粒子組成物を提供する。

さらに別の態様では、本発明は、理想構造ＩＩＩを有するナノ粒子を含む画像診断薬組成物を提供する。１以上の実施形態では、画像診断薬組成物は薬学的に許容される担体及び／又は賦形剤を含んでいてもよい。薬学的に許容される担体として適したものには、特に限定されないが、水及び水性エタノールが挙げられる。薬学的に許容される賦形剤として適したものには、特に限定されないが、塩、崩壊剤、結合剤、充填剤、潤滑剤及びこれらの２種以上の組合せが挙げられる。

本発明で提供する画像診断薬組成物の有用性の基礎をなす重要な特性は、ナノ粒子自体のナノ粒子としての性状に起因する。１以上の実施形態では、画像診断薬組成物を構成するナノ粒子は１０ｎｍ以下のメジアン粒径を有する。別の実施形態では、画像診断薬組成物を構成するナノ粒子は６ｎｍ以下のメジアン粒径を有する。

実施例１：トリアルコキシシラン３の合成

無水エタノール５０〜５５ｍＬに溶解したＮ−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］−４，５−ジヒドロイミダゾール（１２．６１５ｇ、化合物１）の攪拌溶液に、室温でブロモｔｅｒｔ−ブチルアセテート２（８．９６５ｇ）を添加した。得られた反応混合物を窒素下で４日間攪拌すると、トリアルコキシシラン３のエタノール溶液が得られた。

方法１：ナノ粒子状酸化タンタル（Ｔａ ₂ Ｏ ₅ ）の調製
窒素充填グローブボックス中で、無水メタノール１７０ｍＬに、攪拌しながら室温で、イソ酪酸２．５ｍＬ及び重水０．６９５ｍＬを添加した。この混合物を３０分間攪拌した後、タンタルエトキシド（９．３４ｇ）を滴下した。反応混合物を５時間撹拌したところ、ナノ粒子Ｔａ₂Ｏ₅の溶液が得られた。フラスコをグローブボックスから取り出し、以下の実施例２に記載の手順に備えて、Ｓｃｈｌｅｎｃｋ−／真空−ラインマニホールドを用いて不活性雰囲気下に置いた。

実施例２：被覆反応、ナノ粒子４の合成

実施例１で調製したトリアルコキシシラン３を含むエタノール溶液を、方法１で調製したナノ粒子Ｔａ₂Ｏ₅の溶液に一気に添加し、得られた混合物を窒素雰囲気下で一晩還流した。翌日、反応混合物を６０℃に冷却し、熱平衡化後に精製水２．４８２ｍＬを滴下してシラン加水分解を促進した。３時間４５分攪拌した後、３Ｍ ＨＣｌ水溶液２ｍＬを添加し、攪拌及び加熱を３時間継続した。次に、３Ｍ ＨＣｌ水溶液さらに２ｍＬを滴下し、攪拌及び加熱を一晩継続した。翌日、反応混合物を室温に冷却し、攪拌を２４時間継続したところ、理想構造４を有するナノ粒子を含む溶液が得られた。

実施例３：ナノ粒子５（ＣＺ３）の合成

実施例２で調製したナノ粒子４を含む溶液を減圧下４０℃で濃縮すると固形泡が得られた。泡を含むフラスコに、０．０１Ｍ ＨＣｌ水溶液１００ｍＬを添加した。次いで、フラスコを密栓し、内容物を６５℃で６８時間攪拌して、三級ブチルエステルを加水分解した。次いで、得られた主に均一な金褐色／茶色溶液を冷却し、０．０５〜０．２Ｎ水酸化アンモニウム水溶液を用いてｐＨ４〜４．５に上昇させた。一定分量を取り出し、¹Ｈ−ＮＭＲ分光分析によるとｔ−ブチルエステル加水分解が完了していることが判明した。本明細書で「ＣＺ３」ともいう理想構造５を有するナノ粒子を含む生成溶液を、以下の実施例４に記載した通り精製した。

実施例４：ナノ粒子５の精製
実施例３で調製したナノ粒子５を含む溶液を、順次０．２２μｍフィルタ、次いで１００ｎｍフィルタを通して濾過した。得られた溶液を４０℃で約１００ｍＬに濃縮し、０．２２μｍフィルタを通して濾過し、次いで、３．５ｋＤａ ＭＷＣＯ再生セルロースヘビ皮透析チューブを用いて透析して低分子量不純物を除去した。透析槽は約３Ｌの体積を有し、それぞれナノ粒子５を含む溶液５０ｍＬを含む２本のチューブを含んでいた。合計７回の槽交換後、生成物含有溶液をチューブから取り出し、１００ｎｍ濾過によってさらに精製すると、ナノ粒子５を含む生成ナノ粒子組成物の精製溶液が得られた。一定分量を凍結乾燥し、分光学的に分析した。生成物収率は７０％であり、これは精製された生成溶液に存在するタンタルの量に基づいた。元素分析によって決定されるように、Ｓｉ：Ｔａモル比は１．４６であることが分かった。元素分析によって決定されるように、生成物中のタンタルの重量百分率（Ｔａ％）は３３．５重量％であった。平均粒径（Ｚ_eff）は３．７ｎｍであることが分かった。粒子被覆構造帰属は分光学的データと一致した。

方法２：ナノ粒子状酸化タンタル（Ｔａ ₂ Ｏ ₅ ）の代替調製
無水メタノール３６４ｍＬに、窒素充填グローブボックス中で攪拌しながら、イソ酪酸５．３６ｍＬ及び重水１．４９５ｍＬを室温で添加した。この混合物を３０分間攪拌した後、タンタルエトキシド（２０ｇ）を約８分間滴下した。反応混合物を５時間攪拌させ、その後、生成物ナノ粒子Ｔａ₂Ｏ₅を含むフラスコをグローブボックスから取り出し、Ｓｃｈｌｅｎｃｋ−／真空ライン−マニホールドを用いて不活性雰囲気下に置いた。

実施例５：トリアルコキシシラン７の合成

ニートＮ−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］−４，５−ジヒドロイミダゾール１（１３．２４３ｇ）に、不活性雰囲気中、活発な無水条件下で２−ブロモｔｅｒｔ−ブチルイソプロピオネート６（１０．７５５ｇ）を添加した。ニート混合物を窒素下９０℃で６時間攪拌した。生成物トリアルコキシシラン７は冷却すると凝固した。¹Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ₃）は約８５％の変換を示し、質量スペクトル分析（（＋）ＭＡＬＤＩ）は４１７ｍ／ｚにイミダゾリウムカチオンの純粋なシグナルを示した。

比較例：ナノ粒子「ＣＺ１」の合成

ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン１（１１．２３ｇ）をボーラスとして上の方法２で調製したナノ粒子Ｔａ₂Ｏ₅に添加し、得られた混合物を窒素下で一晩還流した。反応混合物を室温に冷却すると、ナノ粒子９を含む溶液が得られた。次いで、β−プロピオラクトン（７．９５ｇ）を添加し、反応混合物を室温で一晩攪拌した。次いで、精製水をゆっくり添加し（５．３５ｍＬ）、反応混合物を室温で一晩攪拌した。次いで、反応混合物を、１．７３Ｍ水酸化ナトリウム水溶液（約２０〜５０ｍＬ）を用いてｐＨ１０にもっていき、８時間５０℃に加熱した。この時点で、反応混合物を室温に冷却させ、一晩攪拌した。ｐＨ３に達するまで、１．２Ｍ ＨＣｌ水溶液を用いて反応混合物を中和した後、反応混合物を室温でさらに７時間攪拌した。次いで、４Ｍ水酸化ナトリウム水溶液を用いてｐＨを８に上げたところ、「ＣＺ１」ともいう理想構造１０を有するナノ粒子を含む生成溶液が得られた。

方法３：ナノ粒子１０（ＣＺ１）の精製
３．５ｋＤａ ＭＷＣＯチューブを用いた徹底的な透析によって、低分子量不純物を除去した。透析槽は約３Ｌの体積を有し、それぞれ生成溶液５０ｍＬ体積を含む４〜５本のチューブを含んでいた。合計２１回の槽交換後、精製した生成溶液をチューブから取り出し、３０ｋＤａ再生セルロース膜を通した遠心濾過（４Ｋｒｐｍで１５分間）によってさらに精製した。精製後の反応収率はタンタルのモル基準で５８．３％であった。Ｓｉ：Ｔａモル比は元素分析によって決定されるように１．０５であった。平均粒径（Ｚ_eff）は４．８ｎｍであることが分かった。粒子被覆構造帰属は分光学的データと一致する。１Ｈ−ＮＭＲ分光法でナノ粒子９に存在する三級アミン基の約５０％が対応する四級アンモニウム基に変換されたことを確認した。

実施例６：トリアルコキシシラン１２の合成

ニートＮ−３−（トリエトキシシリル）プロピルイミダゾール１１に、不活性雰囲気中、無水条件下で１当量の２−ブロモｔｅｒｔ−ブチルアセテート２を添加する。ニート混合物を窒素下４０〜９０℃の範囲の温度で１〜６時間攪拌する。生成物トリアルコキシシラン１２を再結晶及び／又はカラムクロマトグラフィーによって単離することができる。トリアルコキシシラン１２を、本明細書において実施例２〜４に開示されているものと同様の技術を用いて理想構造１３及び１４で表されるナノ粒子に変換することができる。ナノ粒子１３を含むナノ粒子組成物は、ナノ粒子画像診断薬の調製に有用であると考えられる。ナノ粒子１４を含むナノ粒子組成物は、ナノ粒子画像診断薬として有用であると考えられる。

インビボ試験
酸化タンタルナノ粒子組成物を、注射用に製剤化し、市販のキット（Ｅｎｄｏｓａｆｅ、Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｉｖｅｒ Ｌａｂｓ）を用いてエンドトキシン汚染について試験した。インビボ試験に使用する全ての薬剤は、測定可能な量のエンドトキシンを含んでいなかった。試験したナノ粒子組成物の各々は、実質的に同じナノ粒径分布を有していた。

ＧＥ Ｇｌｏｂａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈの動物実験委員会によって承認されたプロトコルに従って動物試験を行った。ラット（薬剤及び用量当たりｎ＝４）に、覚醒している間に、体重１ｋｇ当たり４００及び１５００ｍｇのＴａの用量で尾静脈を介して注射した。注射されたラットをケージに戻し、血液学的分析（全血球算定及び臨床化学）のために注射後の複数の時点で血液試料を採取した。注射後７日で、ＣＯ₂を用いてラットを安楽死させ、元素分析のために臓器を採取した。滞留Ｔａ量を、ＩＣＰ ＡＥＳによって１臓器当たり及び注射されたラットの屠殺体全体で測定した。

重さ約５００ｍｇの組織の代表的な切片を、マイクロ波分解及びその後のＩＣＰ−ＯＥＳ分析のために回収した。試料をＶＷＲ（登録商標）無金属滅菌ポリプロピレン５０ｍＬ遠心チューブから予め洗浄した１００ｍＬ ＣＥＭ Ｃｏｒｐ ＸＰ−１５００Ｐｌｕｓ（商標）ＴＦＭ（商標）フルオロポリマーマイクロ波容器ライナーに定量的に移した。順次溶媒の添加、ボルテックス攪拌及び２ｍＬ １８ＭΩ脱イオン水（ＤＩＷ；Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ社（米国マサチューセッツ州ベッドフォード））、５００μＬ ＨＦ（４６．０〜５１．０％）＋１ｍＬ ＨＮＯ₃（７０％）Ｕｌｔｒｅｘ（登録商標）ＩＩ超高純度試薬等級及び２ｍＬ Ｈ₂Ｏ₂（３０〜３２％）「Ｂａｋｅｒ Ａｎａｌｙｚｅｄ」（登録商標）Ａ．Ｃ．Ｓ．試薬等級（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社（米国ニュージャージー州フィリップスバーグ））に移すことによって、チューブから残留試料を有効にすすいだ。試料を周囲温度で３０分間予備分解させてから、マイクロ波容器アセンブリを密閉し、ＭＡＲＳＸｐｒｅｓｓ（ＣＥＭ社（米国ノースカロライナ州マシューズ））装置中で１５分間１８０℃に昇温し、３０分間保持した。容器を室温に冷却してから、除圧及び内部標準として１％ＨＦ中に１００ｐｐｍ Ｎｂを２ｍＬ含む予め秤量した５０ｍＬ遠心チューブに移した。試料を１８ＭΩ脱イオン水を用いて２０ｍＬの総体積とし、マイクロ波容器を最低３回すすぎ、秤量した。

分析は表１に概説する機器条件下で実施し、２点バックグラウンド補正及び３０秒のソース平衡遅延を用いて１ピーク当たり３点のスペクトル条件で３回繰り返して収集した。５％ＨＮＯ₃＋２％ＨＦ（Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ社（米国マサチューセッツ州ワードヒル））ストック中Ｓｐｅｃｐｕｒｅ（登録商標）１００００μｇ／ｍＬ ＴａＣｌ₅からの０．２〜１００ｐｐｍの０．５％ＨＦ中のマトリックス適合標準を較正として使用し、ストック１０ｍｇ／Ｌ（米国ニュージャージー州メアチェン）からの１ｐｐｍ ＳＰＥＸ ＣｅｒｔｉＰｒｅｐ（登録商標）Ｍｕｌｔｉ−ｅｌｅｍｅｎｔ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ４を品質管理に使用した。５％ＨＮＯ₃＋０．５％ＨＦのＩＣＰ−ＯＥＳリンス液を、各分析の間に４５秒間２．０ｍＬ／分の流速で流した。

４種類の異なるタンタルナノ粒子組成物についての臓器滞留データを以下の表２〜表５に示す。表２（ＰＨＳ−Ｔａ₂Ｏ₅）及び表３（ＺＭＳ−Ｔａ₂Ｏ₅）及び表５（ＣＺ１）に記載したナノ粒子組成物は比較のためのものであり、表４に記載した本発明の実施例データで提供される造影剤の向上した性能を示している。

２−ジエチルホスファトエチルシラン−ＴａＯとしても知られているＰＨＳ−Ｔａ₂Ｏ₅は、理想構造１５を有するナノ粒子を含むナノ粒子組成物であり、学術論文Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ 第４７巻、第１０号、１〜１０頁、２０１２（その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。）に記載されているように調製した。

双性イオン性メトキシシランＴａＯとしても記載されるＺＭＳ−Ｔａ₂Ｏ₅は理想構造１６を有するナノ粒子を含むナノ粒子組成物であり、Ｐｒｅｃｌｉｎｉｃａｌ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｚｗｉｔｔｅｒｉｏｎｉｃ Ｔａｎｔａｌｕｍ Ｏｘｉｄｅ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ Ｘ−ｒａｙ Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ａｇｅｎｔ（ＡＣＳ Ｎａｎｏ ２０１２年７月２５日にオンラインで公開（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ｐｕｂｍｅｄ／２２７６８７９５））という表題の学術論文（その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。）に記載されているように調製した。

表２〜表５に示すデータは、対照ナノ粒子組成物ＰＨＳ−Ｔａ₂Ｏ₅、ＺＭＳ−Ｔａ₂Ｏ₅及びＣＺ１に比して、ＣＺ３ナノ粒子組成物（表４、理想構造５）の性能が向上していることを証明している。同じ粒径にもかかわらず、種類の異なるナノ粒子組成物は大きく異なる臓器滞留プロファイルを示す。ＣＺ３ナノ粒子組成物は、ナノ粒子組成物ＣＺ１、ＰＨＳ−Ｔａ₂Ｏ₅及びＺＭＳ−Ｔａ₂Ｏ₅よりも格段に高い臓器クリアランス率を示し、トリアルコキシシランＩａに対応する三級アミジン含有トリオキシシランリガンドを実質的に又は比較的低レベルしか含まない本発明の実施形態に関して臨床的安全性及び有用性が向上している蓋然性が高いことを示唆している。ナノ粒子組成物ＣＺ１（理想構造１０）は、臓器滞留試験を１５００ｍｇ／ｋｇのレベルでうまく行えないほど毒性が高かった。

以上の実施例は、本発明の特徴の幾つかを例証するための例示にすぎない。添付の特許請求の範囲は考えられる限り広い範囲で本発明を特許請求するものであり、本明細書に記載した実施例は多種多様な実施形態から選択された実施形態を例示している。したがって、添付の特許請求の範囲は本発明の特徴を例示するために用いた実施例の選択によって限定されるべきでない。特許請求の範囲で用いる「含む」という用語は、論理的には、例えば特に限定されないが「から実質的になる」及び「からなる」のような様々な定義の異なる語句も包含して意味する。必要に応じて範囲を記載したが、これらの範囲は部分範囲を包含する。これらの範囲内での変動は当業者には自明であろうし、また未だ公表されていなくてもこれらの変動は可能であれば添付の特許請求の範囲に包含されると解すべきである。また、科学及び技術の進歩によって、言語の不正確さのために現在では想定されていない均等物及び代替物が可能になることも予想されるが、これらの変形例も可能であれば添付の特許請求の範囲に包含されると解すべきである。

Claims (23)

1. 構造Ｉのトリアルコキシシラン。
   式中、Ｒ^１は各々独立にＣ_１〜Ｃ_３アルキル基であり、Ｒ^３は各々独立に水素又はＣ_１〜Ｃ_３アルキル基であるが、Ｒ^３がＣ_１〜Ｃ_３アルキル基となり得るのは、ｑが１である場合に限られることを条件とし、Ｒ^４はＣ_１〜Ｃ_５脂肪族基、Ｃ_７〜Ｃ_１２芳香族基、Ｃ_５〜Ｃ_１０脂環式基、ベンジル又は４−メトキシベンジルであり、ｎは０、１、２又は３であり、ｑは１、２又は３であり、ｔは０又は１であり、Ｘ⁻は電荷均衡用対イオンを表す。
2. 各Ｒ^１がメチルであり、各Ｒ^３が水素であり、Ｒ^４が三級ブチルである、請求項１記載のトリアルコキシシラン。
3. 各Ｒ^１がエチルであり、各Ｒ^３がメチルであり、Ｒ^４が三級ブチルであり、ｎが１であり、ｑが１である、請求項１記載のトリアルコキシシラン。
4. 各Ｒ^１がメチルであり、各Ｒ^３が水素であり、Ｒ^４が２−メチル−２−ブチルである、請求項１記載のトリアルコキシシラン。
   
5. 理想構造ＩＩを有するナノ粒子を含むナノ粒子組成物であって、ナノ粒子が官能化ナノ粒子状金属酸化物と正荷電トリオキシシランリガンドとを含んでいる、ナノ粒子組成物。
   式中、Ｒ^３は各々独立に水素又はＣ_１〜Ｃ_３アルキル基であるが、Ｒ^３がＣ_１〜Ｃ_３アルキル基となり得るのは、ｑが１である場合に限られることを条件とし、Ｒ^４はＣ_１〜Ｃ_５脂肪族基、Ｃ_７〜Ｃ_１２芳香族基又はＣ_５〜Ｃ_１０脂環式基であり、ｎは０、１、２又は３であり、ｑは１、２又は３であり、ｔは０又は１であり、Ｘ⁻は電荷均衡用対イオンを表し、官能化ナノ粒子状金属酸化物はナノ粒子状酸化タンタルを含む。
6. 各Ｒ^３が水素であり、Ｒ^４が三級ブチルである、請求項５記載のナノ粒子組成物。
7. 各Ｒ^３が水素であり、Ｒ^４が２−メチル−２−ブチルである、請求項５記載のナノ粒子組成物。
8. Ｘ⁻が臭素イオンを表す、請求項５記載のナノ粒子組成物。
9. 官能化ナノ粒子状金属酸化物が酸化タンタルから実質的になる、請求項５記載のナノ粒子組成物。
10. Ｒ^３が水素であり、Ｒ^４が三級ブチルであり、ｎが１であり、ｑが１であり、ｔが０であり、ナノ粒子状金属酸化物がナノ粒子状酸化タンタルから実質的になる、請求項５記載のナノ粒子組成物。
11. 理想構造ＩＩＩを有するナノ粒子を含むナノ粒子組成物であって、ナノ粒子が官能化ナノ粒子状金属酸化物とトリオキシシランベタインリガンドとを含んでいる、ナノ粒子組成物。
    式中、Ｒ^３は各々独立に水素又はＣ_１〜Ｃ_３アルキル基であるが、Ｒ^３がＣ_１〜Ｃ_３アルキル基となり得るのは、ｑが１である場合に限られることを条件とし、ｎは０、１、２又は３であり、ｑは１、２又は３であり、ｔは０又は１であり、官能化ナノ粒子状金属酸化物はナノ粒子状酸化タンタルを含む。
12. 各Ｒ^３が水素である、請求項１１記載のナノ粒子組成物。
13. 各Ｒ^３がメチルであり、ｑが１であり、ｔが０である、請求項１１記載のナノ粒子組成物。
14. ｎが１であり、官能化ナノ粒子状金属酸化物が酸化タンタルから実質的になる、請求項１３記載のナノ粒子組成物。
15. ｎが０であり、ｑが２である、請求項１１記載のナノ粒子組成物。
16. 理想構造ＩＩＩを有するナノ粒子を含む画像診断薬組成物であって、ナノ粒子が官能化ナノ粒子状金属酸化物とトリオキシシランベタインリガンドとを含んでいる、画像診断薬組成物。
    式中、Ｒ^３は各々独立に水素又はＣ_１〜Ｃ_３アルキル基であるが、Ｒ^３がＣ_１〜Ｃ_３アルキル基となり得るのは、ｑが１である場合に限られることを条件とし、ｎは０、１、２又は３であり、ｑは１、２又は３であり、ｔは０又は１であり、官能化ナノ粒子状金属酸化物はナノ粒子状酸化タンタルを含む。
17. 薬学的に許容される担体又は賦形剤をさらに含む、請求項１６記載の画像診断薬組成物。
18. ナノ粒子が１０ｎｍ以下のメジアン粒径を有する、請求項１６記載の画像診断薬組成物。
19. 各Ｒ^３が水素である、請求項１６記載の画像診断薬組成物。
20. 各Ｒ^３がメチルであり、ｑが１であり、ｔが０である、請求項１６記載の画像診断薬組成物。
21. ｎが１であり、官能化ナノ粒子状金属酸化物が酸化タンタルから実質的になる、請求項２０記載の画像診断薬組成物。
22. 官能化ナノ粒子状金属酸化物が酸化タンタルから実質的になる、請求項１６記載の画像診断薬組成物。
23. 次の理想構造１４を有するナノ粒子を含む画像診断薬組成物。