多孔性シリコンからなる光線力学的療法用製剤及びそれから発生する活性酸素の定量的測定方法
【課題】多孔性シリコンからなる光線力学的療法用製剤及びそれから発生する活性酸素の定量的測定方法を提供する。
【解決手段】多孔性シリコン（ＰＳｉ）が熱または爆発によって癌細胞を殺す新しいＰＤＴでのナノ爆弾剤に使用される場合、活性酸素の放出がほとんどないのに十分な熱を発生させて癌細胞を殺すことができる安全で信頼性ある新しい癌治療剤としてＰＳｉを提案することで、副作用がない癌治療法の開発に寄与する。また、本発明は、その時に発生する微量の活性酸素をＸ線回折分析で定量して、信頼性及び再現性ある活性酸素発生量の測定技術を提供する。
【解決手段】多孔性シリコン（ＰＳｉ）が熱または爆発によって癌細胞を殺す新しいＰＤＴでのナノ爆弾剤に使用される場合、活性酸素の放出がほとんどないのに十分な熱を発生させて癌細胞を殺すことができる安全で信頼性ある新しい癌治療剤としてＰＳｉを提案することで、副作用がない癌治療法の開発に寄与する。また、本発明は、その時に発生する微量の活性酸素をＸ線回折分析で定量して、信頼性及び再現性ある活性酸素発生量の測定技術を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔性シリコンからなる光線力学的療法用製剤及びそれから発生する活性酸素の定量的測定方法に関するものである。特に、本発明は活性酸素の放出がほとんどないのに十分な熱を発生させて癌細胞を殺すことができる多孔性シリコンからなる光線力学的療法用製剤、及びそれから発生する微量の活性酸素をＸ線回折分析で定量する活性酸素の定量的測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の癌治療法の多く（例えば、放射能療法及び化学療法）は、急速に増殖する細胞を攻撃する役割をしている。残念ながら、このような攻撃は癌細胞のみを破壊するのに止まらずに一部の正常細胞も破壊するようになる。その結果、このような治療法は時々、生命に脅威を与え得る深刻な副作用を伴うだけではなく、このような療法は実際に天然の抗−腫瘍防御基剤を低下させることがある。例えば、放射能及び化学療法は、急速に分割される免疫系の細胞に被害を与え、抗−腫瘍及び抗−感染応答を抑圧する。
【０００３】
このような副作用を生成させる以外にも、現在使用されている療法は、癌細胞のみを特定して攻撃する効率が低いため、たいてい目的とする効果度を達成することができない。結果的に、化学療法または放射能療法、またはこれらの組合わせでは癌を効果的に治癒することができない。したがって、癌の主な治療法は現在、癌細胞を外科的に除去するのである。この方法は、よく補助的に放射能療法及び化学療法と併用して行われていて、治療のためにはすべての癌細胞を破壊するため、患者の身体を外科的に切断して毒性が高い治療法を使用しなければならないのが実情である。
【０００４】
このような癌治療の弊害を最小化して全体的な効能を増進させるための努力の一環として、光線力学的療法（Ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ ｔｈｅｒａｐｙ；ＰＤＴ）が開発された。光線力学的療法は、癌細胞に局所化（ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）させるための光感応物質（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ）を人体に投与して、続いて光感応物質を含む癌細胞に特異的で適切な波長の光を照射することによりなされる。したがって、ＰＤＴは適切な波長の活性化光を部位特異的に適用することができるので、光感応物質と部位特異的な光照射を併用して癌のような特定組織で治療的反応を生成させることができる。
【０００５】
従来のＰＤＴは、癌細胞を破壊するにあたって光感応物質に光が照射される時に生成された活性酸素（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ；ＲＯＳ）を使用して癌細胞を破壊する方法で、ＰＤＴの光感応物質が備えなければならない条件は下記のとおりである。
【０００６】
第一、ＲＯＳを生産する量子数比が高くて、
第二、吸収する光の波長が長くなければならず、
第三、照射しない状態で毒性が低くなければならないというのである。
【０００７】
したがって、芳香族分子または染料分子がＲＯＳを生成させる能力を有していて、ここ数十年間医療界で光感応物質に使用されてきて、最近では二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、金（Ａｕ）、炭素ナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ；ＣＮＴ）、多孔性シリコン（ｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ；ＰＳｉ）及びフラーレン（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）などのナノ物質が、ＲＯＳを生成させることができる新しいＰＤＴ光感応物質として報告されている。
【０００８】
しかし、ＲＯＳは単一酸素（１Ｏ２）、Ｏ２−及び・ＯＨなどの不安定な化学種を示し、これらは光生物学的活動を通じて細胞に取り返せない損傷を与え得る。また、ＲＯＳが人体に及ぼす副作用に対する多くの報告がなされていて、その副作用を下記に示す。
【０００９】
第一に、短期的に人体が光に露出する時に肌が腫れたり赤い斑点ができて痛みを感じたりする。また、食欲が落ちたり唾をのむと喉が痛いなどの副作用が、６週間以上持続する。
【００１０】
第二に、長期的にはＲＯＳが人体のＤＮＡ、タンパク質及び脂肪質のような生物学的分子と反応して組織及び機能に損傷を与える。
【００１１】
第三に、前記形態で体内に蓄積された酸化性損傷は、遂には心臓病または癌などの成人病を誘発し得る。
【００１２】
特に、最近単一壁炭素ナノチューブ（ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｌｌ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ：ＳＷＣＮＴ）を癌治療剤に使用する新しいＰＤＴ技術が発表され、多くの関心を集めている。この新しいＰＤＴに使用されるＣＮＴは、波長範囲７００〜８００ｎｍの近赤外線を吸収して熱を放出して、この熱で癌細胞を効果的に破壊することができる。すなわち、葉酸や抗体を塗ったＣＮＴを細胞異物吸収法などのテクニックで細胞内に投入すると、癌細胞は抗体受容体をたくさん含有しているので注入されたＣＮＴが癌細胞を捜して癌細胞がある所に移動するようになる。ここで、人体外部から近赤外線を照射すると、ＣＮＴが近赤外線を吸収するようになる。この吸収された近赤外線のエネルギーによってＣＮＴ内部に存在する励起されて（ｅｘｃｉｔｅｄ）いた電子が、価電子帯に下りながら熱を放出するようになる。この熱が周辺の癌細胞を破壊することで癌治療を可能にする。従来のＰＤＴは、可視光線を照射することで光感応物質から放出されるＲＯＳを使用して癌細胞を殺す一方、本発明の新しいＰＤＴは近赤外線を照射することで光感応物質から放出される熱を使用して癌細胞を破壊するという差がある。可視光線は、人体表面から数ｍｍしか侵透することができないので、従来のＰＤＴでは皮膚近くに存在する癌細胞のみを破壊することができる一方、近赤外線は人体をよく通過するので、新しいＰＤＴでは体内深く位置した癌細胞もよく除去することができる。この新しいＰＤＴでは熱放出効率は高いほど良いが、近赤外線照射時の副作用を起こすだけで癌治療になんらの必要がないＲＯＳの放出量は少ないほど良い。
【００１３】
とにかく、従来のＰＤＴと新しいＰＤＴのどちらであっても光感応物質に対するＲＯＳ放出効率を正確に知ることが重要である。
【００１４】
ところで最近、ヤマコシ（Ｙａｍａｋｏｓｈｉ）等の報告によると、光感応物質に光を照射する時、１Ｏ２だけでなくＯ２−及び・ＯＨなどの不安定な化学種も一緒に生成されて、これらも細胞を破壊する役割をするという。だから１Ｏ２、Ｏ２−、・ＯＨを含むすべてのＲＯＳの放出効率を測定しなければならない。ここ十数年間、ＲＯＳ測定のための様々なテクニックが開発されたが、このテクニックでは大部分１Ｏ２の生成に対する量子数のみを測定することができる（非特許文献１〜８参照）。
【００１５】
本発明は、このような要求に答えて光照射時に光感応物質から放出されるすべての種類のＲＯＳ量を一度に測定することができる分析テクニックに関するものである。
【００１６】
一方、Ｘ線回折分析（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；ＸＲＤ）テクニックによってＲＯＳを効率的に測定することができる理論的背景を、下記に示す。
Ｘ線回折器で単一形状粉末試片の強度に対する正確な表現は、下記数式１で表わされる。
【００１７】
数式１：
【００１８】
【数１】
【００１９】
前記式で、Ｉは回折線の単位長さ当りの積分強度、Ｉ０は入射ビームの強度、Ａは入射ビームの断面積、λは入射ビームの波長、ｒは回折器円の半径、μ０は４π×１０−７ ｍ ｋｇ Ｃ−２、ｅは電子の電荷（Ｃ）、ｍは電子の質量（ｋｇ）、ｖは定義単位体積（ｍ３）、Ｆは構造因子、ｐは多重度因子、θはブラッグ角、ｅ−２Ｍは温度因子及びμは吸収因子１／２μに入って行く直線的吸収係数である。
【００２０】
数式２：
【００２１】
【数２】
【００２２】
数式３：
【００２３】
【数３】
【００２４】
数式４：
【００２５】
【数４】
【００２６】
ＫとＲを各々前記数式２及び３のように定めると、回折強度は前記数式４のように与えられる。前記数式４で、ＸＲＤテスト条件が一定ならＫは定数で、Ｒは回折される物質の種類及び結晶学的背向性に依存し、μは回折する物質の吸収係数である。
【００２７】
多くの元素で構成されている多成分系のｉ番目元素に対して、数式４を次のように示すことができる。
【００２８】
数式５：
【００２９】
【数５】
【００３０】
前記数式５で、Ｃｉはｉ番目元素の体積分率、μｍは多成分系の吸収係数を示す。吸収は原子スケールで起こる現象なので、多成分系はその成分の数ほど多くの純粋な元素各々からなるスラブすなわち、多層系であると考えられる。数式４の表現と類似に、多層系のｉ番目層に対して数式３を次のように示すことができる。
【００３１】
数式６：
【００３２】
【数６】
【００３３】
前記数式６で、Ｃｉはｉ番目層の体積分率、μＴは多層試片の全体吸収係数を示す。
【００３４】
前記式及びＸＲＤ測定値を使用して、光感応物質が近赤外線領域の光に露出する時に発生するＲＯＳの放出量を効率的に測定することができる。
【００３５】
以上のことに鑑みて、本発明者等は多くの副作用を誘発する活性酸素の発生が抑制された光感応物質を研究中、多孔性シリコン（ＰＳｉ）が近赤外線領域の光に露出する時に活性酸素の放出が抑制されることを確認し、また、Ｘ線回折分析を使用してＰＳｉまたはＣＮＴから放出された活性酸素の量を間接的に測定する信頼性及び再現性が優れた方法を開発することにより本発明を完成した。
【非特許文献１】Ｃａｒｒｅ，Ｃ．等．，Ｊ．Ｃｈｉｍ．Ｐｈｙｓ．Ｐｈｙｓ−Ｃｈｉｍ．Ｂｉｏｌ．，１９８７年，第８４巻，５７７−８５頁
【非特許文献２】Ｄａｒｍａｎｙａｎ．Ａ．Ｐ．，Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓｉｃｓ．Ｌｅｔｔ．，１９８２年，第９１巻，３９１−４００頁
【非特許文献３】Ｃｈａｔｔｏｐａｄｈｙａｙ，Ｓ．Ｋ．等．，Ｊ．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．，１９８４年，第２４巻，１−９頁
【非特許文献４】Ｏｌｍｓｔｅｄ，Ｊ．，III，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９８０年，第１０２巻，６６−７１頁
【非特許文献５】ＲＯＳｓｂｒｏｉｃｈ，Ｇ．等．，Ｊ．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．，１９８５年，第３１巻，３７−４８頁
【非特許文献６】Ｈｅｉｈｏｆｆ，Ｋ．等．，Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．Ｐｈｏｔｏｂｉｏｌ．，１９９０年，第５１巻，６３４−４１頁；
【非特許文献７】Ｃｈａｔｔｏｐａｄｈｙａｙ．Ｓ．Ｋ．等．，Ｊ．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．，１９８４年，第２４巻，１−９頁
【非特許文献８】Ｇａｒｎｅｒ，Ａ．等．，Ｓｉｎｇｌｅｔ Ｏｘｙｇｅｎ，Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ Ｏｒｇｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ａｎｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ．Ｂ．Ｒａｎｂｙ ａｎｄ Ｊ．Ｆ．Ｒａｂｅｋ（ｅｄｓ．），Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，Ｎ．Ｙ．，１９７６年，４８−５３頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
本発明の目的は、副作用をもたらす活性酸素を発生させないで癌細胞を殺す新しいＰＤＴに光感応物質に使用することができる、癌治療用光線力学的療法用製剤を提供することにある。
【００３７】
本発明の他の目的は、光感応物質が近赤外線領域の光に露出する時に発生する活性酸素を測定する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
前記技術的課題を達成するために、本発明は多孔性シリコン（ＰＳｉ）からなる光線力学的療法（ＰＤＴ）用製剤を提供する。
【００３９】
また、本発明は、光感応物質が近赤外線領域の光に露出する時に発生する活性酸素をＸ線回折分析を使用して測定する方法を提供する。
【００４０】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明は、多孔性シリコン（ＰＳｉ）からなる光線力学的療法（ＰＤＴ）用製剤を提供する。
【００４１】
具体的に、本発明は癌治療用光線力学的療法において癌細胞を殺すことができる治療物質に、活性酸素を発生させない光感応物質（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ）である多孔性シリコン（ＰＳｉ）からなる光線力学的療法用製剤を提供する。
【００４２】
多孔性シリコン（ＰＳｉ）は、量子閉じ込め効果によって１．１２ｅＶ〜２．５ｅＶに至る有効バンドギャップエネルギーを有する光を放出する特性を持っていて、その大きさと模様が多様な多数の気孔を含んでいる。
【００４３】
ＰＳｉは近赤外線に露出した時に熱を放出するようになり、この熱で癌細胞を破壊することができる。ここで、近赤外線の照射時に発生する熱量と活性酸素の量は、ＰＳｉでの気孔率（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）、気孔の大きさ（ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ）及び多孔性Ｓｉ層の厚さによって変わり、またこのようなＰＳｉの構造的特性はその製造工程条件に大きく依存している。
【００４４】
前記ＰＳｉは、シリコンウエハーを例えば、電気化学的なエッチング（陽極酸化）をさせることで易しく製造することができる（図１参照）。陽極酸化工程は、陽極周囲で電解質と陽極との間に起きる酸化反応を利用する工程で、処理をしようとする部品を陽極に連結させ、溶液を陰極に連結させて成り立つ。この工程は、酸化処理後に使用した溶液の種類によって耐食性、耐久性、接着性が向上するが、主にアルミニウム合金の表面処理技術に多く使用されている。大部分の場合、陽極酸化処理をすると表面がデコボコした状態になり、このような状態を多孔性表面という。一般的に陽極酸化処理によって形成された多孔性表面（図２の（ａ）及び（ｂ））は、処理する前より表面積が増加して高い反応性を示す。
【００４５】
また、陽極酸化工程によって形成されたＰＳｉの気孔率、気孔の大きさ及び多孔性Ｓｉ層厚などの構造的特性は、陽極酸化工程条件に大きく依存する。陽極酸化工程での工程媒介変数には、電流密度、ＨＦ濃度、エッチング時間、Ｓｉ基板内での不純物のドーピング濃度、エッチング中の照明使用有無などがあるが、一般的にＨＦ濃度が増加するにつれて気孔率が低くなって、気孔の大きさも減少する傾向を示す。また、電流密度が増加するにつれて気孔の大きさが増加して、ＰＳｉ層の厚さも増加する傾向を示す。同時に、エッチング時間が増加するにつれてＰＳｉ層の厚さは増加するが、電解質の化学的作用によって層の深さが不均一になる。また、ＨＦを希釈するためにエチルアルコールを使用することができるが、ここでエチルアルコールは、陽極酸化時の水素気泡の生成を最小化して、均一な気孔を形成するのに寄与する。
【００４６】
一般的に気孔率、気孔の大きさ及び多孔性Ｓｉ層の厚さが増加するほど、近赤外線の照射時に発生する熱量と活性酸素の量は増加する。しかし、発生する熱量は概して高いほうが良いが、癌細胞破壊において、ＰＳｉの温度は７０℃以上の水準が好ましく、活性酸素の発生量は少ないほど良いので、陽極酸化工程条件を最適化する必要がある。
【００４７】
したがって、本発明のＰＳｉは、気孔率が重要であるが、全体シリコン物質体積中の気孔の割合が６０〜８０％であることが好ましい。気孔率が６０〜８０％の場合、酸素と接することができる大きな内部表面積を提供し、近赤外線照射時の癌細胞破壊に必要な十分な熱を放出することができる。前記気孔率が６０％未満の場合、癌細胞破壊に必要な熱を充分に発生させることができず、８０％を超過する場合はあまりにも多い熱を放出して正常組織を破壊したり多量のＲＯＳを放出するようになって、それによる副作用を招来し得る。また、気孔の大きさは、図２に示したように、１００ｎｍ以下が好ましいが、多様な大きさの気孔を有することができる。
【００４８】
前記ＰＳｉは、生体に適用可能な特性によって人体内での薬物輸送媒体として使用することができる。ＰＳｉは、従来のＰＤＴに使用される炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）と非常に類似の原子及び電子構造を有しているだけではなく、光を放出する能力を有しているので、ＣＮＴのように高い温度に早く加熱することができるので、前記ＰＳｉは癌細胞を殺す光感応剤またはナノ爆弾剤として使用することができる。
【００４９】
本発明のＰＳｉは、近赤外線照射時に適切な熱量（近赤外線を２分間照射時に約７０℃まで加熱される）とＣＮＴに比べてずっと少ない量（ＣＮＴの１０％程度）の活性酸素を発生させる適切な構造的特性を有している。
【００５０】
したがって、前記本発明の新しいＰＤＴは、光感応物質が近赤外線領域の光に露出した時に光感応物質から発生した熱または爆発で癌細胞を局所的に殺すことができる癌治療療法で、癌細胞を破壊するにおいて光感応物質によって生成された活性酸素（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ；ＲＯＳ）を使用する従来のＰＤＴとは異なる。
【００５１】
本発明において、前記製剤は、８００ないし１０００ｎｍ範囲の近赤外線（ＮＩＲ）を照射することが好ましい。前記多孔性シリコン（ＰＳｉ）は、前記範囲の光に露出する時に熱放出または爆発を起こし、その時に発生した熱または爆発によって癌細胞を破壊する。
【００５２】
また、本発明は、光線力学的療法用光感応物質として多孔性シリコン（ＰＳｉ）を有効成分として含む癌治療剤を含む。
【００５３】
前記癌治療剤は、癌細胞への選択的接着性を示す光感応物質で、前記多孔性シリコン及びその薬理学的に許容可能な塩を投与して、前記光線力学的療法を実施することにより癌を治療することができる。
【００５４】
ここで、前記多孔性シリコン（ＰＳｉ）は、光線力学的療法用光感応物質として、リン酸緩衝塩（ＰＢＳ）溶液とよく混合したＰＳｉは、光線力学的療法用ナノ爆弾剤に使用することができ、前記治療剤は、８００ないし１０００ｎｍ範囲の近赤外線領域で活性熱を放出したり爆発を起こして癌細胞を破壊する。
【００５５】
本発明の前記ＰＳｉから発生した熱は、従来の炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）が近赤外線光に露出した時に発生する熱と同一水準である一方（図５参照）、熱とともに発生されるＲＯＳの量は大きな差を示す（表１参照）。したがって、本発明のＰＳｉは、人体に適用されて近赤外線が照射される時に発生するＲＯＳの発生量を減らして、ＲＯＳによる被害を最大限に防ぐことができるので、ＲＯＳ放出による後遺症を予防することができる安全で信頼性ある新しい癌治療剤として使用することができる。
【００５６】
さらに、本発明は、Ｘ線回折分析を使用して活性酸素（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ；ＲＯＳ）を定量的に測定する方法を提供する。
【００５７】
具体的に、本発明はシリコン基板上に光感応物質を蒸着して前記光感応物質上に有機物薄膜がコーティングされた光感応物質試片とシリコン基板上に被酸化剤薄膜が蒸着された被酸化剤薄膜試片を準備する工程（工程１）；前記工程１で得た二つの試片を一つのパックに真空包装する工程（工程２）；前記工程１の光感応物質とは異なる種類の光感応物質が蒸着された光感応物質試片と工程１の被酸化剤薄膜試片を準備して、これら二つの試片を別途のパックに真空包装する工程（工程３）；前記工程２及び３の真空パックに８００〜１０００ｎｍの近赤外線を照射して活性酸素を発生させる工程（工程４）；及び前記お互いに異なる光感応物質試片から発生した活性酸素によって酸化されたそれぞれの被酸化剤薄膜試片に対して、Ｘ線回折分析を遂行する工程（工程５）を含んでなる、Ｘ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法を提供する。
【００５８】
本発明による工程１は、シリコン基板上に光感応物質を蒸着して前記光感応物質上に有機物薄膜がコーティングされた光感応物質試片とシリコン基板上に被酸化剤薄膜が蒸着された被酸化剤薄膜試片を準備する工程である。
【００５９】
前記光感応物質は、光に露出した時に活性酸素を放出する物質で、本発明の多孔性シリコン（ＰＳｉ）だけではなく、炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）、金（Ａｕ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）などが使用できる。
【００６０】
前記有機物薄膜は、人体に適用時の体細胞の代わりをするものとして使用されるもので、ワセリンなどを使用することができる。
【００６１】
前記被酸化剤薄膜は、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）などの金属薄膜を使用することができ、鉄薄膜がより好ましい。前記金属薄膜は、光感応物質から発生した活性酸素によって酸化される唯一の物質で、前記被酸化剤薄膜が単一酸素（１Ｏ２）、Ｏ２−及びＯＨなどのＲＯＳに露出すると酸化されてその表面に酸化膜層を形成するようになる。例えば、鉄薄膜の場合、酸化鉄であるＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４などからなる酸化被膜層がその表面に形成される。
【００６２】
本発明による光感応物質試片は、２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×０．０５ｃｍのＰ型Ｓｉ（１００）小片の上に光感応物質を蒸着して、前記蒸着が完了した光感応物質試片表面にワセリンをコーティングして得ることができる。
【００６３】
本発明による被酸化剤薄膜試片は、まず前記薄膜をｒ．ｆ．マグネトロンスパッタリング法を使用して１μｍの厚さに製作して、製作した薄膜を２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×０．０５ｃｍのＰ型Ｓｉ（１００）小片の上に蒸着して得ることができる。ここで、前記薄膜が発生したＲＯＳによって酸化される唯一の物質になるためには、薄膜表面に存在するすでに形成されている自然酸化膜が完全に除去されなければならない。前記自然酸化膜の除去は、薄いＨＦ溶液（脱イオン水：ＨＦ＝５０：１、ｖ／ｖ）を使用した蝕刻過程でなされ、前記ＨＦ溶液に５分間浸けて表面の自然酸化膜を除去することができる。
【００６４】
本発明による工程２は、前記工程１で得た二つの試片を一つのパックに真空包装する工程である。
【００６５】
前記工程１で製造された光感応物質試片と被酸化剤薄膜試片を一緒にプラスチックパックに入れて、内部空気を抜いて完全な真空状態にして真空包装されたパックを製造することが好ましい（図３参照）。ここで、前記真空包装は、パック内部の空気によって被酸化剤薄膜が酸化されることを防ぐためのものである。
【００６６】
本発明による工程３は、工程１の光感応物質とは異なる種類の光感応物質が蒸着された光感応物質試片と工程１の被酸化剤薄膜試片を準備して、これら二つの試片を別個のパックに真空包装する工程である。
【００６７】
前記別途のパックを製造する方法は、前記工程２で言及したのと同じである。
【００６８】
本発明による工程４は、工程２及び３の真空パックに８００〜１０００ｎｍの近赤外線を照射して活性酸素を発生させる工程である。
【００６９】
ここで、前記光は、光感応物質から癌細胞破壊に必要な十分な熱を放出させるためのもので、８００ないし１０００ｎｍ波長範囲の近赤外線が好ましい。前記近赤外線の光を前記それぞれの二つの光感応物質試片に照射すると、熱が放出されると同時にＲＯＳも一緒に発生するようになる。
【００７０】
本発明による工程５は、前記お互いに異なる光感応物質試片から発生した活性酸素によって酸化されたそれぞれの被酸化剤薄膜試片に対して、Ｘ線回折分析を行う工程である。
【００７１】
前記工程４で光感応物質から発生したＲＯＳによって被酸化剤薄膜が酸化されてその表面に酸化膜（例えば、鉄薄膜の場合は、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４等の酸化膜）を形成するようになる。
【００７２】
ここで、前記酸化膜の厚さから、Ｘ線回折分析を使用して被酸化剤薄膜の酸化された程度を確認することができる。前記ＲＯＳ放出量は、被酸化剤薄膜が酸化される程度によって決定することができる。
【００７３】
前記活性酸素放出量は、相違した光感応物質から発生する活性酸素によって酸化される程度が異なるそれぞれの被酸化剤薄膜層の厚さの差から、Ｘ線回折強度の差によって決定されるのである。
【００７４】
前記それぞれの被酸化剤薄膜層の厚さ比は、Ｘ線回折分析を使用した下記のような計算によってなされる。
【００７５】
前記被酸化剤が鉄（Ｆｅ）の場合、前記被酸化剤薄膜層厚比は下記のようになる。
【００７６】
数式７：
【００７７】
【数７】
【００７８】
または、数式８：
【００７９】
【数８】
【００８０】
から測定することができ、前記２種の値の平均値で測定することが好ましい。
【００８１】
前記式中、
【００８２】
【数９】
【００８３】
は、ＣＮＴが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（１０４）回折に対する回折強度を示し、
【００８４】
【数１０】
【００８５】
は、ＰＳｉが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（１０４）回折に対する回折強度を示し、
【００８６】
【数１１】
【００８７】
は、ＣＮＴが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（４４０）回折に対する回折強度を示し、
【００８８】
【数１２】
【００８９】
は、ＰＳｉが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（４４０）回折に対する回折強度を示し、
【００９０】
【数１３】
【００９１】
と
【００９２】
【数１４】
【００９３】
は、多孔性Ｓｉ試片での基板Ｓｉに対する（４００）回折強度とＣＮＴ試片での基板Ｓｉに対する（４００）回折強度を示し、
【００９４】
【数１５】
【００９５】
は、ＣＮＴから発生される活性酸素によって鉄薄膜に形成された酸化膜の厚さを示し、
【００９６】
【数１６】
【００９７】
は、ＰＳｉから発生される活性酸素によって鉄薄膜に形成された酸化膜の厚さを示す。
【００９８】
鉄薄膜が蒸着されたＳｉ試片であるＦｅ／Ｓｉ（１００）試片の場合、近赤外線が照射されるとＦｅ層の上部がＦｅ２Ｏ３とＦｅ３Ｏ４にすでに変化したのでＦｅｘＯｙ／Ｆｅ／Ｓｉ（１００）で示すことができる。ＦｅｘＯｙ／Ｆｅ／Ｓｉ（１００）試片内のＦｅｘＯｙ、Ｆｅ及びＳｉ基板の断面積はすべて同じなので、体積分率は厚さ分率に置き換えることができる。すなわち、数式６のＣｉの代わりにｔｉ／ｔＴを使うと、ＦｅｘＯｙ／Ｆｅ／Ｓｉ（１００）試片のＦｅｘＯｙとＳｉ（４００）回折に対する下記数式９は下記のようになる。
【００９９】
数式９：
【０１００】
【数１７】
【０１０１】
数式１０：
【０１０２】
【数１８】
【０１０３】
前記数式９及び１０で、ｔは試片の厚さ、μは吸収係数及び添え字Ｔは、ＦｅｘＯｙ／Ｆｅ／Ｓｉ（１００）試片全体を示す。前記数式９を数式１０で割ると数式１１になる。
【０１０４】
数式１１：
【０１０５】
【数１９】
【０１０６】
前記数式１１で、近赤外線が照射された多孔性シリコンが蒸着したＳｉ試片であるＰＳｉ／Ｓｉ（１００）、及び鉄薄膜が蒸着しれたＳｉ試片であるＦｅ／Ｓｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ／Ｓｉ（１００）試片をＦｅ（ＰＳｉ）で、炭素ナノチューブが蒸着されたＳｉ試片であるＣＮＴ／Ｓｉ（１００）及び鉄薄膜が蒸着されたＳｉ試片であるＦｅ／Ｓｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ／Ｓｉ（１００）試片をＦｅ（ＣＮＴ）で、またＦｅ（ＣＮＴ）とＦｅ（ＰＳｉ）試片上に形成されたＦｅｘＯｙ層をそれぞれ下付き文字ＦｅｘＯｙ（ＣＮＴ）とＦｅｘＯｙ（ＰＳｉ）で示すと、それぞれの回折に関する式を次のように表現することができる。
【０１０７】
数式１２：
【０１０８】
【数２０】
【０１０９】
数式１３：
【０１１０】
【数２１】
【０１１１】
ＦｅｘＯｙ／Ｆｅ／Ｓｉ（１００）試片の場合、本発明に使用された材料（ＦｅｘＯｙとＳｉ）、ＦｅｘＯｙ層の結晶学的方位及びＳｉ基板の厚さがすべて固定されているので、ＲＦｘＯｙ、ＲＳｉ（４００）及びｔＳｉはいつも常数である。したがって前記数式１２を数式１１で割ると数式１４が得られる。
【０１１２】
数式１４：
【０１１３】
【数２２】
【０１１４】
ＦｅｘＯｙ層は、Ｆｅ２Ｏ３とＦｅ３Ｏ４相からなっていて、ＦｅｘＯｙ層の主な回折線は、Ｆｅ２Ｏ３（１０４）とＦｅ３Ｏ４（４４０）回折で、Ｆｅ２Ｏ３（１０４）回折に対して表現すると、上記数式７のように表現でき、Ｆｅ３Ｏ４（４４０）回折に対して表現すると、上記数式８のようになる。
【０１１５】
酸化鉄（ＦｅｘＯｙ）層内に存在するＦｅ３Ｏ４相に対するＦｅ２Ｏ３相の比率が常に一定であるという仮定の下で数式７と８から
【０１１６】
【数２３】
【０１１７】
の値を求めることができる。
【０１１８】
本発明による実施例１から得たＸＲＤ結果（表１参照）を前記誘導された数式１４に代入して、ＰＳｉの場合にＣＮＴより約１／３倍厚さの酸化膜が形成され、この結果からＰＳｉの場合がＦｅを酸化し得る物質、すなわち活性酸素がより少なく発生することが確認された。
【０１１９】
したがって、Ｘ線回折分析を使用して活性酸素の定量的測定が可能であることが分かる。
【発明の効果】
【０１２０】
多孔性シリコン（ＰＳｉ）が熱または爆発によって癌細胞を殺す新しいＰＤＴでのナノ爆弾剤に使用する場合、活性酸素をほとんど放出せずに十分な熱を発生させて癌細胞を殺すことができ、副作用がない癌治療法の開発に寄与することができる。また、その時に発生する微量の活性酸素をＸ線回折分析で定量して、信頼性がありかつ再現性ある活性酸素発生量の測定技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１２１】
以下、本発明を実施例及び添付した図面を参照してより詳細に説明する。但し、下記実施例及び図面は、本発明の理解を助けるために提供するものとであり、本発明の内容が下記の図面の一実施例によって制限されたり限定されたりしないことは勿論である。
【０１２２】
＜実施例１＞ＮＩＲ照射時のＰＳｉ及びＣＮＴによって生成されたＲＯＳの量測定
工程１：ＰＳｉ／Ｓｉ（１００）及びＦｅ／Ｓｉ（１００）試片の製造
【０１２３】
１．ＰＳｉの製造
陽極酸化に先立ってシリコンウエハーをアセトン：メタノール（３：１、ｖ／ｖ）混合溶液に１０分間浸けた後、脱イオン水で充分に濯いだ後、窒素ガス下で乾燥させてシリコン基板上の自然酸化膜を除去した。自然酸化膜を除去したシリコンウエハーを使用してエチルアルコール：ＨＦ（１：１、ｖ／ｖ）混合溶液を含んだ電解質内で電気化学的反応（陽極酸化）を通じて多孔性シリコン（ＰＳｉ）を製造した。
【０１２４】
陽極酸化装置を、図１に示す。反応器は、ＨＦに強いテプロンを使用して製作し、電極には白金を使用した。ここで、陽極の電極は、シリコンウエハー裏面にスパッタリング法を使用して先に白金薄膜を１０ｎｍ厚さに蒸着したものである。電解質には、９５％エチルアルコールで希釈させた４６％のＨＦ溶液（エチルアルコール：ＨＦ＝１：１、ｖ／ｖ）を使用した。シリコンウエハーの両面は、オーリング（Ｏ−ｒｉｎｇ）によって分離させ、表面はＨＦ溶液と接触するようにし、ウエハーの裏面はシリコンウエハーの比抵抗が低いのでオーミック接触のための別途の金属電極材料の蒸着工程なしに電解液であるＫＣｌを使用して電流が流れるようにした。ここで使用した電流密度は、５０ｍＡ／ｃｍ２、エッチング時間は１０分にし、エッチング工程中に照明は別個に使用しなかった。この工程を通じて気孔率が７３％、多孔性Ｓｉ層厚が５５μｍであるＰＳｉを得た。したがって、陽極酸化エッチングによってＰＳｉに変わったＳｉ、すなわち、ＰＳｉ層の体積は１．７３×１０−４ｃｍ３（１ｃｍ×１ｃｍ×３．１４×５５×１０−４ｃｍ）で、Ｓｉの密度が２．３３ｇ／ｃｍ３であるので、その質量は４０．３ｍｇだった。
【０１２５】
２．ＰＳｉ／Ｓｉ（１００）試片の製造
前記過程１で製造したＰＳｉ（１０．９ｍｇ、ＰＳｉの密度がバルクＳｉ密度の２７％と仮定すると、使用したＰＳｉの重さは、４０．３ｍｇ×０．２７である）を２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×０．０５ｃｍのＰ型Ｓｉ（１００）小片上に蒸着した。ＰＳｉが蒸着されたＳｉ試片表面に体細胞代用としてワセリンを使用して有機物薄膜をコーティングしてＰＳｉ／Ｓｉ（１００）試片を得た。
【０１２６】
３．鉄薄膜試片（Ｆｅ／Ｓｉ（１００）試片）の製造
ＲＯＳを感知するのに使用されるＦｅ薄膜をｒ．ｆ．マグネトロンスパッタリング法で製作した。１μｍ厚さのＦｅ薄膜を、２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×０．０５ｃｍのＰ型Ｓｉ（１００）小片上に蒸着した。続いて真空包装に先立って、Ｆｅが蒸着されたＳｉ試片を薄いＨＦ溶液（脱イオン水：ＨＣｌ＝５０：１）に５分間浸けてＦｅ表面の自然酸化膜を除去して、Ｘ線回折分析用のＦｅ／Ｓｉ（１００）試片を得た。
【０１２７】
工程２．ＰＳｉ／Ｓｉ（１００）及びＦｅ／Ｓｉ（１００）試片の真空包装
図３に示したように、前記過程２で得たＰＳｉ／Ｓｉ（１００）試片及び過程３で得たＦｅ／Ｓｉ（１００）試片を一緒に真空包装して真空プラスチックパックを作った。
【０１２８】
工程３．ＣＮＴ／Ｓｉ（１００）及びＦｅ／Ｓｉ（１００）試片の製造
１．ＣＮＴ／Ｓｉ（１００）試片の製造
イルジンナノテック社から購入したＣＮＴ（１１ｍｇ、商品名：ＡＳＰ−１００Ｆ、直径が１〜１．２ｎｍ、長さが５〜２０μｍであるワイヤ形態のＳＷＣＮＴ）を２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×０．０５ｃｍのＰ型Ｓｉ（１００）小片の上に蒸着した。ＣＮＴが蒸着されたＳｉ試片表面に体細胞代用としてワセリンを使用して有機物薄膜をコーティングしてＣＮＴ／Ｓｉ（１００）試片を得た。
【０１２９】
２．鉄薄膜試片（Ｆｅ／Ｓｉ（１００）試片）の製造
ＲＯＳを感知するのに使用されるＦｅ薄膜をｒ．ｆ．マグネトロンスパッタリング法で製作した。１μｍ厚さのＦｅ薄膜を２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×０．０５ｃｍのＰ型Ｓｉ（１００）小片の上に蒸着した。続いて真空包装に先立ってＦｅが蒸着されたＳｉ試片を薄いＨＦ溶液（脱イオン水：ＨＣｌ＝５０：１）に５分間浸けてＦｅ表面の自然酸化膜を除去 し、Ｘ線回折分析用のＦｅ／Ｓｉ（１００）試片を得た。
【０１３０】
３．ＣＮＴ／Ｓｉ（１００）及びＦｅ／Ｓｉ（１００）試片を真空包装
図３に示したように、前記過程２で得たＣＮＴ／Ｓｉ（１００）試片及び過程３で得たＦｅ／Ｓｉ（１００）試片を一緒に真空包装して、また他の真空プラスチックパックを作った。
【０１３１】
工程４．近赤外線の照射
照射強度３．５Ｗ／ｃｍ２の一つの近赤外線照射装置を使用して、前記工程２及び工程３で得た二つの異なる真空プラスチックパックを２０分間同時に照射した。
【０１３２】
工程５．Ｘ線回折分析
前記工程４で近赤外線を照射した二つの真空プラスチックパックから取り出した二つのＦｅ／Ｓｉ（１００）試片に対して、Ｃｕ−Ｋα特性曲線を使用してＸ線回折分析（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；ＸＲＤ、薄膜型ゴニオメーターが付着したヒィリップスＸ’ｐｅｒｔ回折器使用）を実施した。Ｘ線回折分析は、近赤外線照射時に生成されたＲＯＳによってＦｅ膜が酸化された程度を知るために使用される。前記測定結果を図４に示した。また、前記のＸ線回折分析から得たＦｅ２Ｏ３の（１０４）及びＦｅ３Ｏ４の（４４０）回折線に対する強度比の計算結果を表１に示した。再現性確認のための反復実験の結果を一緒に示した。
【０１３３】
【表１】
【０１３４】
図４に示したように、Ｆｅ（Ｓｉ）試片のＦｅ２Ｏ３の（１０４）及びＦｅ３Ｏ４の（４４０）回折強度ピークは、Ｆｅ（ＣＮＴ）試片の該当の回折強度ピークよりずっと低く現れた。
【０１３５】
具体的な数値として、表１に示したように、Ｆｅ２Ｏ３の（１０４）及びＦｅ３Ｏ４の（４４０）回折線に対する平均ピーク強度比は各々２．９±０．６と２．８±０．５で、この強度比は前記誘導された数式７及び８を通じて試片のＦｅの酸化膜（Ｆｅ２Ｏ３及びＦｅ３Ｏ４）の厚さで表現することができる。これは、近赤外線の照射中にＰＳｉがＣＮＴよりずっと少ない量のＲＯＳを発生させることを確認させるものである。前記結果から、Ｆｅ（ＰＳｉ）試片内の酸化鉄層の厚さが、Ｆｅ（ＣＮＴ）試片内の酸化鉄層厚さの約１／３であることが分かる。
【０１３６】
したがって、ＲＯＳの体積が生成される酸化鉄層の体積に比例すると仮定する時、ＮＩＲ光照射中にＰＳｉは、ＣＮＴによって放出されるＲＯＳ量の約１／３のＲＯＳのみを放出するということが分かる。万一、前記実験に使用されたＰＳｉ及びＣＮＴ量がそれぞれ１０．９ｍｇと１１ｍｇであることを勘案すると、ＣＮＴによって生成されるＲＯＳに対する、同じ量のＰＳｉによって生成されるＲＯＳの体積は約０．６％に過ぎない。
【０１３７】
＜実験例１＞ＮＩＲ照射時のＰＳｉとＣＮＴの表面温度測定
ＮＩＲ照射時に放出される熱を測定するために近赤外線を照射する間のＰＳｉ及びＣＮＴの表面温度を測定した。
【０１３８】
まず、実施例と同一な構成を有するようにＰＳｉ（１０．９ｍｇ）及びＣＮＴ（１１ｍｇ）のための各々の真空プラスチックパックを製造した。そして、１．７、２．５及び３．５Ｗ／ｃｍ２の照射強度を有する近赤外線照射装置を使用して、それぞれの真空プラスチックパックに近赤外線を２４０秒間同時に照射して、時間の経過による試片の表面温度を測定した。前記表面温度測定結果を図５に示した。
【０１３９】
図５は、三種類の異なる近赤外線照射強度に対して近赤外線照射時間によるＰＳｉ／Ｓｉ（１００）及びＣＮＴ／Ｓｉ（１００）試片表面温度の変化を示したものである。図５に示したように、近赤外線照射時のＰＳｉの熱生成挙動が、ＣＮＴの熱生成挙動と非常に類似していることが分かった。近赤外線照射時間が増加するにつれて、ＰＳｉの温度もＣＮＴの温度程度に高くかつ早く上がり、２４０秒照射後の二つのナノ材料の温度は、類似していた。ＰＳｉ及びＣＮＴ試片すべて近赤外線照射時間が増加するにつれて放物線的に増加することを示した。近赤外線照射強度が高いほど、ＰＳｉ及びＣＮＴの温度はさらに高くなり、近赤外線照射後の照射強度１．７と３．５Ｗ／ｃｍ２に対する温度差は、ＰＳｉ及びＣＮＴ両方とも５℃程度に過ぎなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
以上で詳しくみたように、本発明によると、多孔性シリコン（ＰＳｉ）が熱または爆発によって癌細胞を殺す新しいＰＤＴでのナノ爆弾剤に使用される場合、活性酸素の放出をほとんどせずに十分な熱を発生させて癌細胞を殺すことができる、安全で信頼性ある新しい癌治療剤としてＰＳｉを提案することにより、副作用がない癌治療法の開発に寄与することができる。また、本発明は、その時に発生する微量の活性酸素をＸ線回折分析で定量して、信頼性がありかつ再現性ある活性酸素発生量の測定技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の一実施例による多孔性シリコン（ＰＳｉ）製造方法の概路図である。
【図２】本発明の一実施例による多孔性シリコン（ＰＳｉ）の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】ＮＩＲに露出する間のＰＳｉまたはＣＮＴによって生成された活性酸素の量を測定するための真空プラスチックパックの模型図である。
【図４】ＮＩＲに２０分間露出したＦｅ（ＰＳｉ）、Ｆｅ（ＣＮＴ）及びＦｅ試片のＸ線回折（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；ＸＲＤ）分析結果を示した図である。
【図５】ＮＩＲ（Ｎｅａｒ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙ）に２０秒間露出した多孔性シリコン（ＰＳｉ）及び炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）の表面温度変化を示した図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔性シリコンからなる光線力学的療法用製剤及びそれから発生する活性酸素の定量的測定方法に関するものである。特に、本発明は活性酸素の放出がほとんどないのに十分な熱を発生させて癌細胞を殺すことができる多孔性シリコンからなる光線力学的療法用製剤、及びそれから発生する微量の活性酸素をＸ線回折分析で定量する活性酸素の定量的測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の癌治療法の多く（例えば、放射能療法及び化学療法）は、急速に増殖する細胞を攻撃する役割をしている。残念ながら、このような攻撃は癌細胞のみを破壊するのに止まらずに一部の正常細胞も破壊するようになる。その結果、このような治療法は時々、生命に脅威を与え得る深刻な副作用を伴うだけではなく、このような療法は実際に天然の抗−腫瘍防御基剤を低下させることがある。例えば、放射能及び化学療法は、急速に分割される免疫系の細胞に被害を与え、抗−腫瘍及び抗−感染応答を抑圧する。
【０００３】
このような副作用を生成させる以外にも、現在使用されている療法は、癌細胞のみを特定して攻撃する効率が低いため、たいてい目的とする効果度を達成することができない。結果的に、化学療法または放射能療法、またはこれらの組合わせでは癌を効果的に治癒することができない。したがって、癌の主な治療法は現在、癌細胞を外科的に除去するのである。この方法は、よく補助的に放射能療法及び化学療法と併用して行われていて、治療のためにはすべての癌細胞を破壊するため、患者の身体を外科的に切断して毒性が高い治療法を使用しなければならないのが実情である。
【０００４】
このような癌治療の弊害を最小化して全体的な効能を増進させるための努力の一環として、光線力学的療法（Ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ ｔｈｅｒａｐｙ；ＰＤＴ）が開発された。光線力学的療法は、癌細胞に局所化（ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）させるための光感応物質（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ）を人体に投与して、続いて光感応物質を含む癌細胞に特異的で適切な波長の光を照射することによりなされる。したがって、ＰＤＴは適切な波長の活性化光を部位特異的に適用することができるので、光感応物質と部位特異的な光照射を併用して癌のような特定組織で治療的反応を生成させることができる。
【０００５】
従来のＰＤＴは、癌細胞を破壊するにあたって光感応物質に光が照射される時に生成された活性酸素（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ；ＲＯＳ）を使用して癌細胞を破壊する方法で、ＰＤＴの光感応物質が備えなければならない条件は下記のとおりである。
【０００６】
第一、ＲＯＳを生産する量子数比が高くて、
第二、吸収する光の波長が長くなければならず、
第三、照射しない状態で毒性が低くなければならないというのである。
【０００７】
したがって、芳香族分子または染料分子がＲＯＳを生成させる能力を有していて、ここ数十年間医療界で光感応物質に使用されてきて、最近では二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、金（Ａｕ）、炭素ナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ；ＣＮＴ）、多孔性シリコン（ｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ；ＰＳｉ）及びフラーレン（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）などのナノ物質が、ＲＯＳを生成させることができる新しいＰＤＴ光感応物質として報告されている。
【０００８】
しかし、ＲＯＳは単一酸素（１Ｏ２）、Ｏ２−及び・ＯＨなどの不安定な化学種を示し、これらは光生物学的活動を通じて細胞に取り返せない損傷を与え得る。また、ＲＯＳが人体に及ぼす副作用に対する多くの報告がなされていて、その副作用を下記に示す。
【０００９】
第一に、短期的に人体が光に露出する時に肌が腫れたり赤い斑点ができて痛みを感じたりする。また、食欲が落ちたり唾をのむと喉が痛いなどの副作用が、６週間以上持続する。
【００１０】
第二に、長期的にはＲＯＳが人体のＤＮＡ、タンパク質及び脂肪質のような生物学的分子と反応して組織及び機能に損傷を与える。
【００１１】
第三に、前記形態で体内に蓄積された酸化性損傷は、遂には心臓病または癌などの成人病を誘発し得る。
【００１２】
特に、最近単一壁炭素ナノチューブ（ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｌｌ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ：ＳＷＣＮＴ）を癌治療剤に使用する新しいＰＤＴ技術が発表され、多くの関心を集めている。この新しいＰＤＴに使用されるＣＮＴは、波長範囲７００〜８００ｎｍの近赤外線を吸収して熱を放出して、この熱で癌細胞を効果的に破壊することができる。すなわち、葉酸や抗体を塗ったＣＮＴを細胞異物吸収法などのテクニックで細胞内に投入すると、癌細胞は抗体受容体をたくさん含有しているので注入されたＣＮＴが癌細胞を捜して癌細胞がある所に移動するようになる。ここで、人体外部から近赤外線を照射すると、ＣＮＴが近赤外線を吸収するようになる。この吸収された近赤外線のエネルギーによってＣＮＴ内部に存在する励起されて（ｅｘｃｉｔｅｄ）いた電子が、価電子帯に下りながら熱を放出するようになる。この熱が周辺の癌細胞を破壊することで癌治療を可能にする。従来のＰＤＴは、可視光線を照射することで光感応物質から放出されるＲＯＳを使用して癌細胞を殺す一方、本発明の新しいＰＤＴは近赤外線を照射することで光感応物質から放出される熱を使用して癌細胞を破壊するという差がある。可視光線は、人体表面から数ｍｍしか侵透することができないので、従来のＰＤＴでは皮膚近くに存在する癌細胞のみを破壊することができる一方、近赤外線は人体をよく通過するので、新しいＰＤＴでは体内深く位置した癌細胞もよく除去することができる。この新しいＰＤＴでは熱放出効率は高いほど良いが、近赤外線照射時の副作用を起こすだけで癌治療になんらの必要がないＲＯＳの放出量は少ないほど良い。
【００１３】
とにかく、従来のＰＤＴと新しいＰＤＴのどちらであっても光感応物質に対するＲＯＳ放出効率を正確に知ることが重要である。
【００１４】
ところで最近、ヤマコシ（Ｙａｍａｋｏｓｈｉ）等の報告によると、光感応物質に光を照射する時、１Ｏ２だけでなくＯ２−及び・ＯＨなどの不安定な化学種も一緒に生成されて、これらも細胞を破壊する役割をするという。だから１Ｏ２、Ｏ２−、・ＯＨを含むすべてのＲＯＳの放出効率を測定しなければならない。ここ十数年間、ＲＯＳ測定のための様々なテクニックが開発されたが、このテクニックでは大部分１Ｏ２の生成に対する量子数のみを測定することができる（非特許文献１〜８参照）。
【００１５】
本発明は、このような要求に答えて光照射時に光感応物質から放出されるすべての種類のＲＯＳ量を一度に測定することができる分析テクニックに関するものである。
【００１６】
一方、Ｘ線回折分析（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；ＸＲＤ）テクニックによってＲＯＳを効率的に測定することができる理論的背景を、下記に示す。
Ｘ線回折器で単一形状粉末試片の強度に対する正確な表現は、下記数式１で表わされる。
【００１７】
数式１：
【００１８】
【数１】
【００１９】
前記式で、Ｉは回折線の単位長さ当りの積分強度、Ｉ０は入射ビームの強度、Ａは入射ビームの断面積、λは入射ビームの波長、ｒは回折器円の半径、μ０は４π×１０−７ ｍ ｋｇ Ｃ−２、ｅは電子の電荷（Ｃ）、ｍは電子の質量（ｋｇ）、ｖは定義単位体積（ｍ３）、Ｆは構造因子、ｐは多重度因子、θはブラッグ角、ｅ−２Ｍは温度因子及びμは吸収因子１／２μに入って行く直線的吸収係数である。
【００２０】
数式２：
【００２１】
【数２】
【００２２】
数式３：
【００２３】
【数３】
【００２４】
数式４：
【００２５】
【数４】
【００２６】
ＫとＲを各々前記数式２及び３のように定めると、回折強度は前記数式４のように与えられる。前記数式４で、ＸＲＤテスト条件が一定ならＫは定数で、Ｒは回折される物質の種類及び結晶学的背向性に依存し、μは回折する物質の吸収係数である。
【００２７】
多くの元素で構成されている多成分系のｉ番目元素に対して、数式４を次のように示すことができる。
【００２８】
数式５：
【００２９】
【数５】
【００３０】
前記数式５で、Ｃｉはｉ番目元素の体積分率、μｍは多成分系の吸収係数を示す。吸収は原子スケールで起こる現象なので、多成分系はその成分の数ほど多くの純粋な元素各々からなるスラブすなわち、多層系であると考えられる。数式４の表現と類似に、多層系のｉ番目層に対して数式３を次のように示すことができる。
【００３１】
数式６：
【００３２】
【数６】
【００３３】
前記数式６で、Ｃｉはｉ番目層の体積分率、μＴは多層試片の全体吸収係数を示す。
【００３４】
前記式及びＸＲＤ測定値を使用して、光感応物質が近赤外線領域の光に露出する時に発生するＲＯＳの放出量を効率的に測定することができる。
【００３５】
以上のことに鑑みて、本発明者等は多くの副作用を誘発する活性酸素の発生が抑制された光感応物質を研究中、多孔性シリコン（ＰＳｉ）が近赤外線領域の光に露出する時に活性酸素の放出が抑制されることを確認し、また、Ｘ線回折分析を使用してＰＳｉまたはＣＮＴから放出された活性酸素の量を間接的に測定する信頼性及び再現性が優れた方法を開発することにより本発明を完成した。
【非特許文献１】Ｃａｒｒｅ，Ｃ．等．，Ｊ．Ｃｈｉｍ．Ｐｈｙｓ．Ｐｈｙｓ−Ｃｈｉｍ．Ｂｉｏｌ．，１９８７年，第８４巻，５７７−８５頁
【非特許文献２】Ｄａｒｍａｎｙａｎ．Ａ．Ｐ．，Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓｉｃｓ．Ｌｅｔｔ．，１９８２年，第９１巻，３９１−４００頁
【非特許文献３】Ｃｈａｔｔｏｐａｄｈｙａｙ，Ｓ．Ｋ．等．，Ｊ．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．，１９８４年，第２４巻，１−９頁
【非特許文献４】Ｏｌｍｓｔｅｄ，Ｊ．，III，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９８０年，第１０２巻，６６−７１頁
【非特許文献５】ＲＯＳｓｂｒｏｉｃｈ，Ｇ．等．，Ｊ．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．，１９８５年，第３１巻，３７−４８頁
【非特許文献６】Ｈｅｉｈｏｆｆ，Ｋ．等．，Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．Ｐｈｏｔｏｂｉｏｌ．，１９９０年，第５１巻，６３４−４１頁；
【非特許文献７】Ｃｈａｔｔｏｐａｄｈｙａｙ．Ｓ．Ｋ．等．，Ｊ．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．，１９８４年，第２４巻，１−９頁
【非特許文献８】Ｇａｒｎｅｒ，Ａ．等．，Ｓｉｎｇｌｅｔ Ｏｘｙｇｅｎ，Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ Ｏｒｇｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ａｎｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ．Ｂ．Ｒａｎｂｙ ａｎｄ Ｊ．Ｆ．Ｒａｂｅｋ（ｅｄｓ．），Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，Ｎ．Ｙ．，１９７６年，４８−５３頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
本発明の目的は、副作用をもたらす活性酸素を発生させないで癌細胞を殺す新しいＰＤＴに光感応物質に使用することができる、癌治療用光線力学的療法用製剤を提供することにある。
【００３７】
本発明の他の目的は、光感応物質が近赤外線領域の光に露出する時に発生する活性酸素を測定する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
前記技術的課題を達成するために、本発明は多孔性シリコン（ＰＳｉ）からなる光線力学的療法（ＰＤＴ）用製剤を提供する。
【００３９】
また、本発明は、光感応物質が近赤外線領域の光に露出する時に発生する活性酸素をＸ線回折分析を使用して測定する方法を提供する。
【００４０】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明は、多孔性シリコン（ＰＳｉ）からなる光線力学的療法（ＰＤＴ）用製剤を提供する。
【００４１】
具体的に、本発明は癌治療用光線力学的療法において癌細胞を殺すことができる治療物質に、活性酸素を発生させない光感応物質（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ）である多孔性シリコン（ＰＳｉ）からなる光線力学的療法用製剤を提供する。
【００４２】
多孔性シリコン（ＰＳｉ）は、量子閉じ込め効果によって１．１２ｅＶ〜２．５ｅＶに至る有効バンドギャップエネルギーを有する光を放出する特性を持っていて、その大きさと模様が多様な多数の気孔を含んでいる。
【００４３】
ＰＳｉは近赤外線に露出した時に熱を放出するようになり、この熱で癌細胞を破壊することができる。ここで、近赤外線の照射時に発生する熱量と活性酸素の量は、ＰＳｉでの気孔率（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）、気孔の大きさ（ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ）及び多孔性Ｓｉ層の厚さによって変わり、またこのようなＰＳｉの構造的特性はその製造工程条件に大きく依存している。
【００４４】
前記ＰＳｉは、シリコンウエハーを例えば、電気化学的なエッチング（陽極酸化）をさせることで易しく製造することができる（図１参照）。陽極酸化工程は、陽極周囲で電解質と陽極との間に起きる酸化反応を利用する工程で、処理をしようとする部品を陽極に連結させ、溶液を陰極に連結させて成り立つ。この工程は、酸化処理後に使用した溶液の種類によって耐食性、耐久性、接着性が向上するが、主にアルミニウム合金の表面処理技術に多く使用されている。大部分の場合、陽極酸化処理をすると表面がデコボコした状態になり、このような状態を多孔性表面という。一般的に陽極酸化処理によって形成された多孔性表面（図２の（ａ）及び（ｂ））は、処理する前より表面積が増加して高い反応性を示す。
【００４５】
また、陽極酸化工程によって形成されたＰＳｉの気孔率、気孔の大きさ及び多孔性Ｓｉ層厚などの構造的特性は、陽極酸化工程条件に大きく依存する。陽極酸化工程での工程媒介変数には、電流密度、ＨＦ濃度、エッチング時間、Ｓｉ基板内での不純物のドーピング濃度、エッチング中の照明使用有無などがあるが、一般的にＨＦ濃度が増加するにつれて気孔率が低くなって、気孔の大きさも減少する傾向を示す。また、電流密度が増加するにつれて気孔の大きさが増加して、ＰＳｉ層の厚さも増加する傾向を示す。同時に、エッチング時間が増加するにつれてＰＳｉ層の厚さは増加するが、電解質の化学的作用によって層の深さが不均一になる。また、ＨＦを希釈するためにエチルアルコールを使用することができるが、ここでエチルアルコールは、陽極酸化時の水素気泡の生成を最小化して、均一な気孔を形成するのに寄与する。
【００４６】
一般的に気孔率、気孔の大きさ及び多孔性Ｓｉ層の厚さが増加するほど、近赤外線の照射時に発生する熱量と活性酸素の量は増加する。しかし、発生する熱量は概して高いほうが良いが、癌細胞破壊において、ＰＳｉの温度は７０℃以上の水準が好ましく、活性酸素の発生量は少ないほど良いので、陽極酸化工程条件を最適化する必要がある。
【００４７】
したがって、本発明のＰＳｉは、気孔率が重要であるが、全体シリコン物質体積中の気孔の割合が６０〜８０％であることが好ましい。気孔率が６０〜８０％の場合、酸素と接することができる大きな内部表面積を提供し、近赤外線照射時の癌細胞破壊に必要な十分な熱を放出することができる。前記気孔率が６０％未満の場合、癌細胞破壊に必要な熱を充分に発生させることができず、８０％を超過する場合はあまりにも多い熱を放出して正常組織を破壊したり多量のＲＯＳを放出するようになって、それによる副作用を招来し得る。また、気孔の大きさは、図２に示したように、１００ｎｍ以下が好ましいが、多様な大きさの気孔を有することができる。
【００４８】
前記ＰＳｉは、生体に適用可能な特性によって人体内での薬物輸送媒体として使用することができる。ＰＳｉは、従来のＰＤＴに使用される炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）と非常に類似の原子及び電子構造を有しているだけではなく、光を放出する能力を有しているので、ＣＮＴのように高い温度に早く加熱することができるので、前記ＰＳｉは癌細胞を殺す光感応剤またはナノ爆弾剤として使用することができる。
【００４９】
本発明のＰＳｉは、近赤外線照射時に適切な熱量（近赤外線を２分間照射時に約７０℃まで加熱される）とＣＮＴに比べてずっと少ない量（ＣＮＴの１０％程度）の活性酸素を発生させる適切な構造的特性を有している。
【００５０】
したがって、前記本発明の新しいＰＤＴは、光感応物質が近赤外線領域の光に露出した時に光感応物質から発生した熱または爆発で癌細胞を局所的に殺すことができる癌治療療法で、癌細胞を破壊するにおいて光感応物質によって生成された活性酸素（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ；ＲＯＳ）を使用する従来のＰＤＴとは異なる。
【００５１】
本発明において、前記製剤は、８００ないし１０００ｎｍ範囲の近赤外線（ＮＩＲ）を照射することが好ましい。前記多孔性シリコン（ＰＳｉ）は、前記範囲の光に露出する時に熱放出または爆発を起こし、その時に発生した熱または爆発によって癌細胞を破壊する。
【００５２】
また、本発明は、光線力学的療法用光感応物質として多孔性シリコン（ＰＳｉ）を有効成分として含む癌治療剤を含む。
【００５３】
前記癌治療剤は、癌細胞への選択的接着性を示す光感応物質で、前記多孔性シリコン及びその薬理学的に許容可能な塩を投与して、前記光線力学的療法を実施することにより癌を治療することができる。
【００５４】
ここで、前記多孔性シリコン（ＰＳｉ）は、光線力学的療法用光感応物質として、リン酸緩衝塩（ＰＢＳ）溶液とよく混合したＰＳｉは、光線力学的療法用ナノ爆弾剤に使用することができ、前記治療剤は、８００ないし１０００ｎｍ範囲の近赤外線領域で活性熱を放出したり爆発を起こして癌細胞を破壊する。
【００５５】
本発明の前記ＰＳｉから発生した熱は、従来の炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）が近赤外線光に露出した時に発生する熱と同一水準である一方（図５参照）、熱とともに発生されるＲＯＳの量は大きな差を示す（表１参照）。したがって、本発明のＰＳｉは、人体に適用されて近赤外線が照射される時に発生するＲＯＳの発生量を減らして、ＲＯＳによる被害を最大限に防ぐことができるので、ＲＯＳ放出による後遺症を予防することができる安全で信頼性ある新しい癌治療剤として使用することができる。
【００５６】
さらに、本発明は、Ｘ線回折分析を使用して活性酸素（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ；ＲＯＳ）を定量的に測定する方法を提供する。
【００５７】
具体的に、本発明はシリコン基板上に光感応物質を蒸着して前記光感応物質上に有機物薄膜がコーティングされた光感応物質試片とシリコン基板上に被酸化剤薄膜が蒸着された被酸化剤薄膜試片を準備する工程（工程１）；前記工程１で得た二つの試片を一つのパックに真空包装する工程（工程２）；前記工程１の光感応物質とは異なる種類の光感応物質が蒸着された光感応物質試片と工程１の被酸化剤薄膜試片を準備して、これら二つの試片を別途のパックに真空包装する工程（工程３）；前記工程２及び３の真空パックに８００〜１０００ｎｍの近赤外線を照射して活性酸素を発生させる工程（工程４）；及び前記お互いに異なる光感応物質試片から発生した活性酸素によって酸化されたそれぞれの被酸化剤薄膜試片に対して、Ｘ線回折分析を遂行する工程（工程５）を含んでなる、Ｘ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法を提供する。
【００５８】
本発明による工程１は、シリコン基板上に光感応物質を蒸着して前記光感応物質上に有機物薄膜がコーティングされた光感応物質試片とシリコン基板上に被酸化剤薄膜が蒸着された被酸化剤薄膜試片を準備する工程である。
【００５９】
前記光感応物質は、光に露出した時に活性酸素を放出する物質で、本発明の多孔性シリコン（ＰＳｉ）だけではなく、炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）、金（Ａｕ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）などが使用できる。
【００６０】
前記有機物薄膜は、人体に適用時の体細胞の代わりをするものとして使用されるもので、ワセリンなどを使用することができる。
【００６１】
前記被酸化剤薄膜は、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）などの金属薄膜を使用することができ、鉄薄膜がより好ましい。前記金属薄膜は、光感応物質から発生した活性酸素によって酸化される唯一の物質で、前記被酸化剤薄膜が単一酸素（１Ｏ２）、Ｏ２−及びＯＨなどのＲＯＳに露出すると酸化されてその表面に酸化膜層を形成するようになる。例えば、鉄薄膜の場合、酸化鉄であるＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４などからなる酸化被膜層がその表面に形成される。
【００６２】
本発明による光感応物質試片は、２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×０．０５ｃｍのＰ型Ｓｉ（１００）小片の上に光感応物質を蒸着して、前記蒸着が完了した光感応物質試片表面にワセリンをコーティングして得ることができる。
【００６３】
本発明による被酸化剤薄膜試片は、まず前記薄膜をｒ．ｆ．マグネトロンスパッタリング法を使用して１μｍの厚さに製作して、製作した薄膜を２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×０．０５ｃｍのＰ型Ｓｉ（１００）小片の上に蒸着して得ることができる。ここで、前記薄膜が発生したＲＯＳによって酸化される唯一の物質になるためには、薄膜表面に存在するすでに形成されている自然酸化膜が完全に除去されなければならない。前記自然酸化膜の除去は、薄いＨＦ溶液（脱イオン水：ＨＦ＝５０：１、ｖ／ｖ）を使用した蝕刻過程でなされ、前記ＨＦ溶液に５分間浸けて表面の自然酸化膜を除去することができる。
【００６４】
本発明による工程２は、前記工程１で得た二つの試片を一つのパックに真空包装する工程である。
【００６５】
前記工程１で製造された光感応物質試片と被酸化剤薄膜試片を一緒にプラスチックパックに入れて、内部空気を抜いて完全な真空状態にして真空包装されたパックを製造することが好ましい（図３参照）。ここで、前記真空包装は、パック内部の空気によって被酸化剤薄膜が酸化されることを防ぐためのものである。
【００６６】
本発明による工程３は、工程１の光感応物質とは異なる種類の光感応物質が蒸着された光感応物質試片と工程１の被酸化剤薄膜試片を準備して、これら二つの試片を別個のパックに真空包装する工程である。
【００６７】
前記別途のパックを製造する方法は、前記工程２で言及したのと同じである。
【００６８】
本発明による工程４は、工程２及び３の真空パックに８００〜１０００ｎｍの近赤外線を照射して活性酸素を発生させる工程である。
【００６９】
ここで、前記光は、光感応物質から癌細胞破壊に必要な十分な熱を放出させるためのもので、８００ないし１０００ｎｍ波長範囲の近赤外線が好ましい。前記近赤外線の光を前記それぞれの二つの光感応物質試片に照射すると、熱が放出されると同時にＲＯＳも一緒に発生するようになる。
【００７０】
本発明による工程５は、前記お互いに異なる光感応物質試片から発生した活性酸素によって酸化されたそれぞれの被酸化剤薄膜試片に対して、Ｘ線回折分析を行う工程である。
【００７１】
前記工程４で光感応物質から発生したＲＯＳによって被酸化剤薄膜が酸化されてその表面に酸化膜（例えば、鉄薄膜の場合は、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４等の酸化膜）を形成するようになる。
【００７２】
ここで、前記酸化膜の厚さから、Ｘ線回折分析を使用して被酸化剤薄膜の酸化された程度を確認することができる。前記ＲＯＳ放出量は、被酸化剤薄膜が酸化される程度によって決定することができる。
【００７３】
前記活性酸素放出量は、相違した光感応物質から発生する活性酸素によって酸化される程度が異なるそれぞれの被酸化剤薄膜層の厚さの差から、Ｘ線回折強度の差によって決定されるのである。
【００７４】
前記それぞれの被酸化剤薄膜層の厚さ比は、Ｘ線回折分析を使用した下記のような計算によってなされる。
【００７５】
前記被酸化剤が鉄（Ｆｅ）の場合、前記被酸化剤薄膜層厚比は下記のようになる。
【００７６】
数式７：
【００７７】
【数７】
【００７８】
または、数式８：
【００７９】
【数８】
【００８０】
から測定することができ、前記２種の値の平均値で測定することが好ましい。
【００８１】
前記式中、
【００８２】
【数９】
【００８３】
は、ＣＮＴが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（１０４）回折に対する回折強度を示し、
【００８４】
【数１０】
【００８５】
は、ＰＳｉが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（１０４）回折に対する回折強度を示し、
【００８６】
【数１１】
【００８７】
は、ＣＮＴが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（４４０）回折に対する回折強度を示し、
【００８８】
【数１２】
【００８９】
は、ＰＳｉが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（４４０）回折に対する回折強度を示し、
【００９０】
【数１３】
【００９１】
と
【００９２】
【数１４】
【００９３】
は、多孔性Ｓｉ試片での基板Ｓｉに対する（４００）回折強度とＣＮＴ試片での基板Ｓｉに対する（４００）回折強度を示し、
【００９４】
【数１５】
【００９５】
は、ＣＮＴから発生される活性酸素によって鉄薄膜に形成された酸化膜の厚さを示し、
【００９６】
【数１６】
【００９７】
は、ＰＳｉから発生される活性酸素によって鉄薄膜に形成された酸化膜の厚さを示す。
【００９８】
鉄薄膜が蒸着されたＳｉ試片であるＦｅ／Ｓｉ（１００）試片の場合、近赤外線が照射されるとＦｅ層の上部がＦｅ２Ｏ３とＦｅ３Ｏ４にすでに変化したのでＦｅｘＯｙ／Ｆｅ／Ｓｉ（１００）で示すことができる。ＦｅｘＯｙ／Ｆｅ／Ｓｉ（１００）試片内のＦｅｘＯｙ、Ｆｅ及びＳｉ基板の断面積はすべて同じなので、体積分率は厚さ分率に置き換えることができる。すなわち、数式６のＣｉの代わりにｔｉ／ｔＴを使うと、ＦｅｘＯｙ／Ｆｅ／Ｓｉ（１００）試片のＦｅｘＯｙとＳｉ（４００）回折に対する下記数式９は下記のようになる。
【００９９】
数式９：
【０１００】
【数１７】
【０１０１】
数式１０：
【０１０２】
【数１８】
【０１０３】
前記数式９及び１０で、ｔは試片の厚さ、μは吸収係数及び添え字Ｔは、ＦｅｘＯｙ／Ｆｅ／Ｓｉ（１００）試片全体を示す。前記数式９を数式１０で割ると数式１１になる。
【０１０４】
数式１１：
【０１０５】
【数１９】
【０１０６】
前記数式１１で、近赤外線が照射された多孔性シリコンが蒸着したＳｉ試片であるＰＳｉ／Ｓｉ（１００）、及び鉄薄膜が蒸着しれたＳｉ試片であるＦｅ／Ｓｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ／Ｓｉ（１００）試片をＦｅ（ＰＳｉ）で、炭素ナノチューブが蒸着されたＳｉ試片であるＣＮＴ／Ｓｉ（１００）及び鉄薄膜が蒸着されたＳｉ試片であるＦｅ／Ｓｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ／Ｓｉ（１００）試片をＦｅ（ＣＮＴ）で、またＦｅ（ＣＮＴ）とＦｅ（ＰＳｉ）試片上に形成されたＦｅｘＯｙ層をそれぞれ下付き文字ＦｅｘＯｙ（ＣＮＴ）とＦｅｘＯｙ（ＰＳｉ）で示すと、それぞれの回折に関する式を次のように表現することができる。
【０１０７】
数式１２：
【０１０８】
【数２０】
【０１０９】
数式１３：
【０１１０】
【数２１】
【０１１１】
ＦｅｘＯｙ／Ｆｅ／Ｓｉ（１００）試片の場合、本発明に使用された材料（ＦｅｘＯｙとＳｉ）、ＦｅｘＯｙ層の結晶学的方位及びＳｉ基板の厚さがすべて固定されているので、ＲＦｘＯｙ、ＲＳｉ（４００）及びｔＳｉはいつも常数である。したがって前記数式１２を数式１１で割ると数式１４が得られる。
【０１１２】
数式１４：
【０１１３】
【数２２】
【０１１４】
ＦｅｘＯｙ層は、Ｆｅ２Ｏ３とＦｅ３Ｏ４相からなっていて、ＦｅｘＯｙ層の主な回折線は、Ｆｅ２Ｏ３（１０４）とＦｅ３Ｏ４（４４０）回折で、Ｆｅ２Ｏ３（１０４）回折に対して表現すると、上記数式７のように表現でき、Ｆｅ３Ｏ４（４４０）回折に対して表現すると、上記数式８のようになる。
【０１１５】
酸化鉄（ＦｅｘＯｙ）層内に存在するＦｅ３Ｏ４相に対するＦｅ２Ｏ３相の比率が常に一定であるという仮定の下で数式７と８から
【０１１６】
【数２３】
【０１１７】
の値を求めることができる。
【０１１８】
本発明による実施例１から得たＸＲＤ結果（表１参照）を前記誘導された数式１４に代入して、ＰＳｉの場合にＣＮＴより約１／３倍厚さの酸化膜が形成され、この結果からＰＳｉの場合がＦｅを酸化し得る物質、すなわち活性酸素がより少なく発生することが確認された。
【０１１９】
したがって、Ｘ線回折分析を使用して活性酸素の定量的測定が可能であることが分かる。
【発明の効果】
【０１２０】
多孔性シリコン（ＰＳｉ）が熱または爆発によって癌細胞を殺す新しいＰＤＴでのナノ爆弾剤に使用する場合、活性酸素をほとんど放出せずに十分な熱を発生させて癌細胞を殺すことができ、副作用がない癌治療法の開発に寄与することができる。また、その時に発生する微量の活性酸素をＸ線回折分析で定量して、信頼性がありかつ再現性ある活性酸素発生量の測定技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１２１】
以下、本発明を実施例及び添付した図面を参照してより詳細に説明する。但し、下記実施例及び図面は、本発明の理解を助けるために提供するものとであり、本発明の内容が下記の図面の一実施例によって制限されたり限定されたりしないことは勿論である。
【０１２２】
＜実施例１＞ＮＩＲ照射時のＰＳｉ及びＣＮＴによって生成されたＲＯＳの量測定
工程１：ＰＳｉ／Ｓｉ（１００）及びＦｅ／Ｓｉ（１００）試片の製造
【０１２３】
１．ＰＳｉの製造
陽極酸化に先立ってシリコンウエハーをアセトン：メタノール（３：１、ｖ／ｖ）混合溶液に１０分間浸けた後、脱イオン水で充分に濯いだ後、窒素ガス下で乾燥させてシリコン基板上の自然酸化膜を除去した。自然酸化膜を除去したシリコンウエハーを使用してエチルアルコール：ＨＦ（１：１、ｖ／ｖ）混合溶液を含んだ電解質内で電気化学的反応（陽極酸化）を通じて多孔性シリコン（ＰＳｉ）を製造した。
【０１２４】
陽極酸化装置を、図１に示す。反応器は、ＨＦに強いテプロンを使用して製作し、電極には白金を使用した。ここで、陽極の電極は、シリコンウエハー裏面にスパッタリング法を使用して先に白金薄膜を１０ｎｍ厚さに蒸着したものである。電解質には、９５％エチルアルコールで希釈させた４６％のＨＦ溶液（エチルアルコール：ＨＦ＝１：１、ｖ／ｖ）を使用した。シリコンウエハーの両面は、オーリング（Ｏ−ｒｉｎｇ）によって分離させ、表面はＨＦ溶液と接触するようにし、ウエハーの裏面はシリコンウエハーの比抵抗が低いのでオーミック接触のための別途の金属電極材料の蒸着工程なしに電解液であるＫＣｌを使用して電流が流れるようにした。ここで使用した電流密度は、５０ｍＡ／ｃｍ２、エッチング時間は１０分にし、エッチング工程中に照明は別個に使用しなかった。この工程を通じて気孔率が７３％、多孔性Ｓｉ層厚が５５μｍであるＰＳｉを得た。したがって、陽極酸化エッチングによってＰＳｉに変わったＳｉ、すなわち、ＰＳｉ層の体積は１．７３×１０−４ｃｍ３（１ｃｍ×１ｃｍ×３．１４×５５×１０−４ｃｍ）で、Ｓｉの密度が２．３３ｇ／ｃｍ３であるので、その質量は４０．３ｍｇだった。
【０１２５】
２．ＰＳｉ／Ｓｉ（１００）試片の製造
前記過程１で製造したＰＳｉ（１０．９ｍｇ、ＰＳｉの密度がバルクＳｉ密度の２７％と仮定すると、使用したＰＳｉの重さは、４０．３ｍｇ×０．２７である）を２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×０．０５ｃｍのＰ型Ｓｉ（１００）小片上に蒸着した。ＰＳｉが蒸着されたＳｉ試片表面に体細胞代用としてワセリンを使用して有機物薄膜をコーティングしてＰＳｉ／Ｓｉ（１００）試片を得た。
【０１２６】
３．鉄薄膜試片（Ｆｅ／Ｓｉ（１００）試片）の製造
ＲＯＳを感知するのに使用されるＦｅ薄膜をｒ．ｆ．マグネトロンスパッタリング法で製作した。１μｍ厚さのＦｅ薄膜を、２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×０．０５ｃｍのＰ型Ｓｉ（１００）小片上に蒸着した。続いて真空包装に先立って、Ｆｅが蒸着されたＳｉ試片を薄いＨＦ溶液（脱イオン水：ＨＣｌ＝５０：１）に５分間浸けてＦｅ表面の自然酸化膜を除去して、Ｘ線回折分析用のＦｅ／Ｓｉ（１００）試片を得た。
【０１２７】
工程２．ＰＳｉ／Ｓｉ（１００）及びＦｅ／Ｓｉ（１００）試片の真空包装
図３に示したように、前記過程２で得たＰＳｉ／Ｓｉ（１００）試片及び過程３で得たＦｅ／Ｓｉ（１００）試片を一緒に真空包装して真空プラスチックパックを作った。
【０１２８】
工程３．ＣＮＴ／Ｓｉ（１００）及びＦｅ／Ｓｉ（１００）試片の製造
１．ＣＮＴ／Ｓｉ（１００）試片の製造
イルジンナノテック社から購入したＣＮＴ（１１ｍｇ、商品名：ＡＳＰ−１００Ｆ、直径が１〜１．２ｎｍ、長さが５〜２０μｍであるワイヤ形態のＳＷＣＮＴ）を２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×０．０５ｃｍのＰ型Ｓｉ（１００）小片の上に蒸着した。ＣＮＴが蒸着されたＳｉ試片表面に体細胞代用としてワセリンを使用して有機物薄膜をコーティングしてＣＮＴ／Ｓｉ（１００）試片を得た。
【０１２９】
２．鉄薄膜試片（Ｆｅ／Ｓｉ（１００）試片）の製造
ＲＯＳを感知するのに使用されるＦｅ薄膜をｒ．ｆ．マグネトロンスパッタリング法で製作した。１μｍ厚さのＦｅ薄膜を２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×０．０５ｃｍのＰ型Ｓｉ（１００）小片の上に蒸着した。続いて真空包装に先立ってＦｅが蒸着されたＳｉ試片を薄いＨＦ溶液（脱イオン水：ＨＣｌ＝５０：１）に５分間浸けてＦｅ表面の自然酸化膜を除去 し、Ｘ線回折分析用のＦｅ／Ｓｉ（１００）試片を得た。
【０１３０】
３．ＣＮＴ／Ｓｉ（１００）及びＦｅ／Ｓｉ（１００）試片を真空包装
図３に示したように、前記過程２で得たＣＮＴ／Ｓｉ（１００）試片及び過程３で得たＦｅ／Ｓｉ（１００）試片を一緒に真空包装して、また他の真空プラスチックパックを作った。
【０１３１】
工程４．近赤外線の照射
照射強度３．５Ｗ／ｃｍ２の一つの近赤外線照射装置を使用して、前記工程２及び工程３で得た二つの異なる真空プラスチックパックを２０分間同時に照射した。
【０１３２】
工程５．Ｘ線回折分析
前記工程４で近赤外線を照射した二つの真空プラスチックパックから取り出した二つのＦｅ／Ｓｉ（１００）試片に対して、Ｃｕ−Ｋα特性曲線を使用してＸ線回折分析（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；ＸＲＤ、薄膜型ゴニオメーターが付着したヒィリップスＸ’ｐｅｒｔ回折器使用）を実施した。Ｘ線回折分析は、近赤外線照射時に生成されたＲＯＳによってＦｅ膜が酸化された程度を知るために使用される。前記測定結果を図４に示した。また、前記のＸ線回折分析から得たＦｅ２Ｏ３の（１０４）及びＦｅ３Ｏ４の（４４０）回折線に対する強度比の計算結果を表１に示した。再現性確認のための反復実験の結果を一緒に示した。
【０１３３】
【表１】
【０１３４】
図４に示したように、Ｆｅ（Ｓｉ）試片のＦｅ２Ｏ３の（１０４）及びＦｅ３Ｏ４の（４４０）回折強度ピークは、Ｆｅ（ＣＮＴ）試片の該当の回折強度ピークよりずっと低く現れた。
【０１３５】
具体的な数値として、表１に示したように、Ｆｅ２Ｏ３の（１０４）及びＦｅ３Ｏ４の（４４０）回折線に対する平均ピーク強度比は各々２．９±０．６と２．８±０．５で、この強度比は前記誘導された数式７及び８を通じて試片のＦｅの酸化膜（Ｆｅ２Ｏ３及びＦｅ３Ｏ４）の厚さで表現することができる。これは、近赤外線の照射中にＰＳｉがＣＮＴよりずっと少ない量のＲＯＳを発生させることを確認させるものである。前記結果から、Ｆｅ（ＰＳｉ）試片内の酸化鉄層の厚さが、Ｆｅ（ＣＮＴ）試片内の酸化鉄層厚さの約１／３であることが分かる。
【０１３６】
したがって、ＲＯＳの体積が生成される酸化鉄層の体積に比例すると仮定する時、ＮＩＲ光照射中にＰＳｉは、ＣＮＴによって放出されるＲＯＳ量の約１／３のＲＯＳのみを放出するということが分かる。万一、前記実験に使用されたＰＳｉ及びＣＮＴ量がそれぞれ１０．９ｍｇと１１ｍｇであることを勘案すると、ＣＮＴによって生成されるＲＯＳに対する、同じ量のＰＳｉによって生成されるＲＯＳの体積は約０．６％に過ぎない。
【０１３７】
＜実験例１＞ＮＩＲ照射時のＰＳｉとＣＮＴの表面温度測定
ＮＩＲ照射時に放出される熱を測定するために近赤外線を照射する間のＰＳｉ及びＣＮＴの表面温度を測定した。
【０１３８】
まず、実施例と同一な構成を有するようにＰＳｉ（１０．９ｍｇ）及びＣＮＴ（１１ｍｇ）のための各々の真空プラスチックパックを製造した。そして、１．７、２．５及び３．５Ｗ／ｃｍ２の照射強度を有する近赤外線照射装置を使用して、それぞれの真空プラスチックパックに近赤外線を２４０秒間同時に照射して、時間の経過による試片の表面温度を測定した。前記表面温度測定結果を図５に示した。
【０１３９】
図５は、三種類の異なる近赤外線照射強度に対して近赤外線照射時間によるＰＳｉ／Ｓｉ（１００）及びＣＮＴ／Ｓｉ（１００）試片表面温度の変化を示したものである。図５に示したように、近赤外線照射時のＰＳｉの熱生成挙動が、ＣＮＴの熱生成挙動と非常に類似していることが分かった。近赤外線照射時間が増加するにつれて、ＰＳｉの温度もＣＮＴの温度程度に高くかつ早く上がり、２４０秒照射後の二つのナノ材料の温度は、類似していた。ＰＳｉ及びＣＮＴ試片すべて近赤外線照射時間が増加するにつれて放物線的に増加することを示した。近赤外線照射強度が高いほど、ＰＳｉ及びＣＮＴの温度はさらに高くなり、近赤外線照射後の照射強度１．７と３．５Ｗ／ｃｍ２に対する温度差は、ＰＳｉ及びＣＮＴ両方とも５℃程度に過ぎなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
以上で詳しくみたように、本発明によると、多孔性シリコン（ＰＳｉ）が熱または爆発によって癌細胞を殺す新しいＰＤＴでのナノ爆弾剤に使用される場合、活性酸素の放出をほとんどせずに十分な熱を発生させて癌細胞を殺すことができる、安全で信頼性ある新しい癌治療剤としてＰＳｉを提案することにより、副作用がない癌治療法の開発に寄与することができる。また、本発明は、その時に発生する微量の活性酸素をＸ線回折分析で定量して、信頼性がありかつ再現性ある活性酸素発生量の測定技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の一実施例による多孔性シリコン（ＰＳｉ）製造方法の概路図である。
【図２】本発明の一実施例による多孔性シリコン（ＰＳｉ）の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】ＮＩＲに露出する間のＰＳｉまたはＣＮＴによって生成された活性酸素の量を測定するための真空プラスチックパックの模型図である。
【図４】ＮＩＲに２０分間露出したＦｅ（ＰＳｉ）、Ｆｅ（ＣＮＴ）及びＦｅ試片のＸ線回折（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；ＸＲＤ）分析結果を示した図である。
【図５】ＮＩＲ（Ｎｅａｒ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙ）に２０秒間露出した多孔性シリコン（ＰＳｉ）及び炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）の表面温度変化を示した図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔性シリコン（ＰＳｉ）からなる光線力学的療法（ＰＤＴ）用製剤。
【請求項２】
前記多孔性シリコンの気孔率が、６０〜８０％であることを特徴とする請求項１に記載の光線力学的療法用製剤。
【請求項３】
前記製剤が、８００ないし１０００ｎｍ範囲の近赤外線領域で活性熱を放出したり爆発を起こしたりするものである、請求項１に記載の光線力学的療法用製剤。
【請求項４】
光線力学的療法用光感応物質として多孔性シリコン（ＰＳｉ）を有効成分として含む癌治療剤。
【請求項５】
前記癌治療剤は、癌細胞への選択的接着性を示す光感応物質として前記多孔性シリコン及びその薬理学的に許容される塩を投与し、前記光線力学的療法を実施することによって癌を治療するのに使用される請求項４に記載の癌治療剤。
【請求項６】
前記多孔性シリコン（ＰＳｉ）が、光線力学的療法用ナノ爆弾剤に使用される請求項５に記載の癌治療剤。
【請求項７】
前記治療剤が、８００ないし１０００ｎｍ範囲の近赤外線領域で熱を放出したり爆発を起こしたりするものである請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の癌治療剤。
【請求項８】
シリコン基板上に光感応物質を蒸着して前記光感応物質上に有機物薄膜がコーティングされた光感応物質試片と、シリコン基板上に被酸化剤薄膜が蒸着された被酸化剤薄膜試片を準備する工程（工程１）；
前記工程１で得た二つの試片を一つのパックに真空包装する工程（工程２）；
前記工程１の光感応物質とは異なる種類の光感応物質が蒸着された光感応物質試片と工程１の被酸化剤薄膜試片を準備してこれら二つの試片を別途のパックに真空包装する工程（工程３）；
前記工程２及び３の真空パックに８００〜１０００ｎｍの近赤外線を照射して活性酸素を発生させる工程（工程４）；及び
前記お互いに異なる光感応物質試片から発生した活性酸素によって酸化された各々の被酸化剤薄膜試片に対して、Ｘ線回折分析を行う工程（工程５）を含むことを特徴とするＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
【請求項９】
前記光感応物質が、多孔性シリコン（ＰＳｉ）、炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）、金（Ａｕ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）からなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項８に記載のＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
【請求項１０】
前記被酸化剤が、鉄または銅であることを特徴とする請求項８に記載のＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
【請求項１１】
前記被酸化剤が、鉄であることを特徴とする請求項８に記載のＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
【請求項１２】
前記有機物薄膜が、体細胞代用としてワセリンを使用することを特徴とする請求項８に記載のＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
【請求項１３】
前記活性酸素放出量が相異した光感応物質から発生する活性酸素によって酸化される程度が異なる各々の被酸化剤薄膜層厚差から、Ｘ線回折強度の差によって決定されることを特徴とする請求項８に記載のＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
【請求項１４】
前記の被酸化剤薄膜層厚の比が、前記被酸化剤が鉄（Ｆｅ）の場合、
【数１】
または
【数２】
から測定されることを特徴とする、請求項１３に記載のＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
（式中、
【数３】
は、ＣＮＴが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（１０４）回折に対する回折強度を示し、
【数４】
は、ＰＳｉが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（１０４）回折に対する回折強度を示し、
【数５】
は、ＣＮＴが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（４４０）回折に対する回折強度を示し、
【数６】
は、ＰＳｉが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（４４０）回折に対する回折強度を示し、
【数７】
と
【数８】
は、多孔性Ｓｉ試片での基板Ｓｉに対する（４００）回折強度とＣＮＴ試片での基板Ｓｉに対する（４００）回折強度を示し、
【数９】
は、ＣＮＴから発生される活性酸素によって鉄薄膜に形成された酸化膜の厚さを示し、
【数１０】
は、ＰＳｉから発生される活性酸素によって鉄薄膜に形成された酸化膜の厚さを示す。）
【請求項１５】
前記の厚さ比が、
【数１１】
、及び
【数１２】
の平均値で測定されることを特徴とする請求項１４に記載のＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
【請求項１】
多孔性シリコン（ＰＳｉ）からなる光線力学的療法（ＰＤＴ）用製剤。
【請求項２】
前記多孔性シリコンの気孔率が、６０〜８０％であることを特徴とする請求項１に記載の光線力学的療法用製剤。
【請求項３】
前記製剤が、８００ないし１０００ｎｍ範囲の近赤外線領域で活性熱を放出したり爆発を起こしたりするものである、請求項１に記載の光線力学的療法用製剤。
【請求項４】
光線力学的療法用光感応物質として多孔性シリコン（ＰＳｉ）を有効成分として含む癌治療剤。
【請求項５】
前記癌治療剤は、癌細胞への選択的接着性を示す光感応物質として前記多孔性シリコン及びその薬理学的に許容される塩を投与し、前記光線力学的療法を実施することによって癌を治療するのに使用される請求項４に記載の癌治療剤。
【請求項６】
前記多孔性シリコン（ＰＳｉ）が、光線力学的療法用ナノ爆弾剤に使用される請求項５に記載の癌治療剤。
【請求項７】
前記治療剤が、８００ないし１０００ｎｍ範囲の近赤外線領域で熱を放出したり爆発を起こしたりするものである請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の癌治療剤。
【請求項８】
シリコン基板上に光感応物質を蒸着して前記光感応物質上に有機物薄膜がコーティングされた光感応物質試片と、シリコン基板上に被酸化剤薄膜が蒸着された被酸化剤薄膜試片を準備する工程（工程１）；
前記工程１で得た二つの試片を一つのパックに真空包装する工程（工程２）；
前記工程１の光感応物質とは異なる種類の光感応物質が蒸着された光感応物質試片と工程１の被酸化剤薄膜試片を準備してこれら二つの試片を別途のパックに真空包装する工程（工程３）；
前記工程２及び３の真空パックに８００〜１０００ｎｍの近赤外線を照射して活性酸素を発生させる工程（工程４）；及び
前記お互いに異なる光感応物質試片から発生した活性酸素によって酸化された各々の被酸化剤薄膜試片に対して、Ｘ線回折分析を行う工程（工程５）を含むことを特徴とするＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
【請求項９】
前記光感応物質が、多孔性シリコン（ＰＳｉ）、炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）、金（Ａｕ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）からなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項８に記載のＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
【請求項１０】
前記被酸化剤が、鉄または銅であることを特徴とする請求項８に記載のＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
【請求項１１】
前記被酸化剤が、鉄であることを特徴とする請求項８に記載のＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
【請求項１２】
前記有機物薄膜が、体細胞代用としてワセリンを使用することを特徴とする請求項８に記載のＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
【請求項１３】
前記活性酸素放出量が相異した光感応物質から発生する活性酸素によって酸化される程度が異なる各々の被酸化剤薄膜層厚差から、Ｘ線回折強度の差によって決定されることを特徴とする請求項８に記載のＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
【請求項１４】
前記の被酸化剤薄膜層厚の比が、前記被酸化剤が鉄（Ｆｅ）の場合、
【数１】
または
【数２】
から測定されることを特徴とする、請求項１３に記載のＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
（式中、
【数３】
は、ＣＮＴが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（１０４）回折に対する回折強度を示し、
【数４】
は、ＰＳｉが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（１０４）回折に対する回折強度を示し、
【数５】
は、ＣＮＴが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（４４０）回折に対する回折強度を示し、
【数６】
は、ＰＳｉが蒸着されたＳｉ（１００）試片と鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片からなる真空パックから取り出したＦｅ３Ｏ４層が形成された鉄薄膜が蒸着されたＳｉ（１００）試片のＦｅ２Ｏ３（４４０）回折に対する回折強度を示し、
【数７】
と
【数８】
は、多孔性Ｓｉ試片での基板Ｓｉに対する（４００）回折強度とＣＮＴ試片での基板Ｓｉに対する（４００）回折強度を示し、
【数９】
は、ＣＮＴから発生される活性酸素によって鉄薄膜に形成された酸化膜の厚さを示し、
【数１０】
は、ＰＳｉから発生される活性酸素によって鉄薄膜に形成された酸化膜の厚さを示す。）
【請求項１５】
前記の厚さ比が、
【数１１】
、及び
【数１２】
の平均値で測定されることを特徴とする請求項１４に記載のＸ線回折分析を使用した活性酸素の定量的測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２２９３３５（Ｐ２００８−２２９３３５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６３９３９（Ｐ２００８−６３９３９）
【出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（５０５２２４５６９）インハ インダストリー パートナーシップ インスティテュート (17)
【氏名又は名称原語表記】Ｉｎｈａ−Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（５０５２２４５６９）インハ インダストリー パートナーシップ インスティテュート (17)
【氏名又は名称原語表記】Ｉｎｈａ−Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
【Ｆターム（参考）】
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