特許 6016797 疎水性ナノ粒子の添加による粒子の溶解速度の変更方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6016797

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年10月26日

(54)【発明の名称】疎水性ナノ粒子の添加による粒子の溶解速度の変更方法

(51)【国際特許分類】

   B82B 3/00 20060101AFI20161013BHJP

   C01F 11/24 20060101ALI20161013BHJP

   C01F 5/30 20060101ALI20161013BHJP

   C01F 5/40 20060101ALI20161013BHJP

   C01F 11/02 20060101ALI20161013BHJP

   C01D 3/04 20060101ALI20161013BHJP

   C01D 5/00 20060101ALI20161013BHJP

   C01B 35/12 20060101ALI20161013BHJP

   B01F 1/00 20060101ALI20161013BHJP

   B82Y 40/00 20110101ALI20161013BHJP

   B82Y 30/00 20110101ALI20161013BHJP

   B82B 1/00 20060101ALI20161013BHJP

【ＦＩ】

   B82B3/00

   C01F11/24

   C01F5/30

   C01F5/40

   C01F11/02 A

   C01D3/04 Z

   C01D5/00 N

   C01B35/12 A

   B01F1/00 E

   B82Y40/00

   B82Y30/00

   B82B1/00

【請求項の数】1

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-532834(P2013-532834)

(86)(22)【出願日】2011年9月28日

(65)【公表番号】特表2014-500802(P2014-500802A)

(43)【公表日】2014年1月16日

(86)【国際出願番号】US2011053596

(87)【国際公開番号】WO2012047691

(87)【国際公開日】20120412

【審査請求日】2014年7月24日

(31)【優先権主張番号】61/389,401

(32)【優先日】2010年10月4日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505005049

【氏名又は名称】スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】バラン， ジミー， アール．， ジュニア．

(72)【発明者】

【氏名】シコーラ， ハエーン

(72)【発明者】

【氏名】エバーマン， レベッカ， エル．

【審査官】 松岡 智也

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００７−５１２４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１３０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２４０８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５０３１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０５７７８７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｋ ９／１４

Ｂ０１Ｆ １／００

Ｂ８２Ｙ ５／００−９９／００

Ｂ８２Ｂ １／００−３／００

Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｄｉｒｅｃｔ

ＣｉＮｉｉ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数個の粒子の溶解速度の変更方法であって、
水性系溶媒中で溶解性を有する複数個の粒子を提供する工程と、
疎水性表面改質ナノ粒子を添加する工程と、
前記複数個の粒子を前記水性系溶媒にさらす工程と、を含み、
前記疎水性表面改質ナノ粒子と結び付いた前記複数個の粒子が、疎水性表面改質ナノ粒子の存在しない前記水性系溶媒中の前記複数個の粒子の溶解速度に対して、前記水性系溶媒中で増加された溶解速度を有し、
前記複数個の粒子が、ＭｇＳＯ_４、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ及びＮａ_２ＳＯ_３からなる群から選択される少なくとも一種である、方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

２００８年７月３日に公開された国際公開第２００８／０７９６５０号、及び２００７年２月１５に公開された国際公開第２００７／０１９２２９号は、流動特性を改善するために、ナノ粒子を粒子に添加することを報告する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0002】

一態様では、本開示は、複数個の粒子の溶解速度の変更方法を提供し、
水性系溶媒中で溶解性を有する複数個の粒子を提供する工程と、
疎水性表面改質ナノ粒子を添加する工程と、
複数個の粒子を水性系溶媒にさらす工程と、を含み、
疎水性表面改質ナノ粒子と結び付いた複数個の粒子は、疎水性表面改質ナノ粒子の存在しない水性系溶媒中の複数個の粒子の溶解速度に対して、水性系溶媒中で変更された（即ち、増加又は減少した）溶解速度を有する。

【0003】

いくつかの実施形態では、水性系溶媒は、水である。いくつかの他の実施形態では、水性系溶媒は、水と水混和性極性有機溶媒との混合物を含む。

【0004】

いくつかの実施形態では、本記載の方法は、例えば、屋根用顆粒の製造のための材料の配合中、粒子の溶解速度を変更するために有用である。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】実施例１及び比較例Ａについてのコンダクタンス対時間のデータのプロット。

【図2】実施例２及び比較例Ｂについてのコンダクタンス対時間のデータのプロット。

【図3】実施例３及び比較例Ｃについてのコンダクタンス対時間のデータのプロット。

【図4A】実施例４〜６及び比較例Ｄについてのコンダクタンス対時間のデータのプロット。

【図4B】実施例４〜６及び比較例Ｄについてのコンダクタンス対時間のデータのプロット。

【図5】実施例７及び比較例Ｅについてのコンダクタンス対時間のデータのプロット。

【図6】実施例８及び比較例Ｆについてのコンダクタンス対時間のデータのプロット。

【図7】実施例９〜１０及び比較例Ｇについてのコンダクタンス対時間のデータのプロット。

【図8】実施例１１及び比較例Ｈについてのコンダクタンス対時間のデータのプロット。

【図9】実施例１２〜１３及び比較例Ｊについてのコンダクタンス対時間のデータのプロット。

【図10】実施例１４〜１５及び比較例Ｋについてのコンダクタンス対時間のデータのプロット。

【発明を実施するための形態】

【0006】

広くは、水性系溶媒中で溶解性を有する複数個の粒子の溶解速度は、疎水性表面改質ナノ粒子を複数個の粒子に添加し、複数個の粒子を水性系溶媒にさらすことによって、変更することができる。

【0007】

用語「水性系溶媒」は、水を含む粒子のための溶媒を指す。水性系溶媒は、完全に水であり得るか、又は水との混和性がある極性有機溶媒を含有することもできる。いくつかの実施形態では、極性有機溶媒は、水性系溶媒中の粒子の溶解性を増加させるために添加してもよい。好適な極性有機溶媒としては、アルコール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、アセトニトリル、アセトン、及びテトラヒドロフランが挙げられる。いくつかの実施形態では、極性有機溶媒は、最大６個の炭素原子、最大５個の炭素原子、最大４個の炭素原子、最大３個の炭素原子、又は更には最大２個の炭素原子を有するアルコールである。いくつかの実施形態では、水と極性有機溶媒との体積比は、１：１０〜１：０．１の範囲である。例えば、水と極性有機溶媒との体積比は、１：５〜１：０．５又は１：２〜１：０．２の範囲であることができる。いくつかの実施形態では、水性系溶媒中の水の体積％は、少なくとも７５％、７０％、６５％、６０％、５５％、５０％、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、５％、１％、又は更には少なくとも０．１％であり得る。本記載の粒子は、水性系溶媒中で溶解性を有し、水性系溶媒中に含まれる最小量の水は、水性系溶媒中の粒子材料の溶解性に依存する。溶解性は、一般に、当該技術分野において溶解度積（「Ｋ_ＳＰ」）の値として表される。水と極性有機溶媒とが混合される実施形態では、水の量は、極性有機溶媒中での水の混和性を超えない。

【0008】

粒子は、相対的サイズによりナノ粒子と区別され得る。本粒子は、ナノ粒子より大きい。

【0009】

粒子は、少なくとも１００ｎｍ（すなわち、０．１マイクロメートル）、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、又は５００ｎｍのメジアン一次粒径又は粒塊粒径（一般に、有効直径として測定される）を有する。メジアン粒径は、典型的には、最大約１，０００マイクロメートルであり、更に典型的には、最大５００マイクロメートル、４００マイクロメートル、３００マイクロメートル、又は更には最大２００マイクロメートルである。いくつかの実施形態では、粒子は、多重モード（例えば、二峰性又は三峰性）分布を有している。

【0010】

用語「凝塊」は、電荷又は極性により保持一体化されている可能性があり、かつより小さい構成要素に分解され得る、一次粒子又は一次ナノ粒子間の弱い結合を指す。用語「一次粒径」及び「一次ナノ粒径」は、それぞれ、単一の（非凝集、非粒塊）粒子又はナノ粒子の平均直径を指す。

【0011】

疎水性表面改質ナノ粒子は、最大１００ナノメートルの平均一次又は粒塊ナノ粒径を有する。いくつかの実施形態では、ナノ粒子は、最大７５ナノメートル又は更には最大５０ナノメートルの平均ナノ粒径を有する。ナノ粒子は、典型的には、少なくとも３ナノメートルの平均一次又は粒塊ナノ粒径を有する。いくつかの好ましい実施形態では、平均一次又は粒塊ナノ粒径は、最大２０ｎｍ、１５ｎｍ、又は更には最大１０ｎｍである。ナノ粒子の測定値は、例えば、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）に基づくことができる。

【0012】

粒子は、典型的には、疎水性表面改質ナノ粒子の平均ナノ粒径より少なくとも５０、６０、７０、８０、９０、又は更には少なくとも１００倍大きいメジアン一次粒径を有する。いくつかの実施形態では、より大きい粒子は、疎水性表面改質ナノ粒子の平均ナノ粒径より少なくとも２００、３００、４００、５００、６００、７００、又は少なくとも８００倍大きいメジアン一次粒径を有する。より大きい粒子は、疎水性表面改質ナノ粒子の平均ナノ粒径より最大５，０００又は更には最大１０，０００倍大きいメジアン一次粒径を有してもよい。

【0013】

広くは、本記載の粒子は、無機粒子、有機粒子、及びそれらの組み合わせを含むことができる。

【0014】

いくつかの実施形態では、無機粒子材料としては、水性系溶媒中で溶解性を有する金属リン酸塩類、スルホン酸塩類、及び炭酸塩類（例えば、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、ヒドロキシ−アパタイト）が挙げられる。いくつかの実施形態では、無機粒子材料は、ホウ砂、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、及びそれらの無水又は水和粒子形態のいずれかを含むことができる。

【0015】

いくつかの実施形態では、粒子は、ポリマー、化粧用薬剤、薬剤、及び賦形剤（すなわち、薬物治療の活性成分のための担体として使用される不活性物質）等の水性系溶媒中で溶解性を有する有機材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、有機粒子材料は、ラクトースを含む。

【0016】

薬剤は、抗アレルギー剤、鎮痛剤、気管支拡張剤、抗ヒスタミン剤、治療的タンパク質及びペプチド、鎮咳剤、狭心症製剤、抗生物質、抗炎症製剤、利尿薬、ホルモン、又はスルホンアミド（例えば、血管収縮性アミン、酵素、アルカロイド、若しくはステロイド）、並びにそれらのうちのいずれかの１つ以上の組み合わせを含むことができる。薬剤の特定の例は、アセトアミノフェンである。

【0017】

表面処理剤を欠く無機ナノ粒子は、おおむね親水性であり、疎水性表面処理剤を用いた表面の改質方法が公知である。表面改質とは、表面改質剤を無機酸化物粒子に付着させて表面特性を改質することを伴う。広くは、表面処理剤は、ナノ粒子の表面に（共有結合的に、イオン的に、又は強い物理吸着を通して）付着する第１の末端部と、恒久的に融合する等の粒子が凝集することを防止する立体的安定化を付与する第２の末端部とを有する。表面改質を含むことにより、粒子の他の材料との相溶性も改善することができる。例えば、オルガノシラン有機基等の有機末端基は、重合可能な熱可塑性樹脂等の有機マトリックス材料との、粒子の相溶性を改善することができる。

【0018】

いくつかの実施形態では、本記載の疎水性表面改質ナノ粒子は、疎水性表面処理剤を有する無機ナノ粒子を含む。いくつかの実施形態では、無機ナノ粒子は、金属酸化物等の無機材料を含む。種々の無機ナノ粒子が、市販されている。いくつかの実施形態では、ナノ粒子は、シリカ、ジルコニア、又はそれらの混合物を含む。市販のシリカナノ粒子源は、例えば、Ｎａｌｃｏ Ｃｏ，Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｌｅ，ＩＬから入手可能である。無機ナノ粒子はまた、当該技術分野において既知の技法を使用して作製することもできる。ジルコニアナノ粒子はまた、例えば、２００９年７月９日に公開された国際公開第２００９／０８５９２６号（Ｋｏｌｂら）に記載される、水熱技術を使用して調製することもでき、この説明は、参照により本明細書に組み込まれる。

【0019】

いくつかの実施形態では、（非表面改質された）ナノ粒子は、コロイド状分散液の形態であり得る。コロイド状シリカ分散液は、例えば、商品名「ＮＡＬＣＯ １０４０」、「ＮＡＬＣＯ １０５０」、「ＮＡＬＣＯ １０６０」、「ＮＡＬＣＯ ２３２７」、及び「ＮＡＬＣＯ ２３２９」でＮａｌｃｏ Ｃｏ．から入手可能である。ジルコニアナノ粒子分散液は、例えば、商品名「ＮＡＬＣＯ ＯＯＳＳＯＯ８」でＮａｌｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．から、及び商品名「ＢＵＨＬＥＲ ＺＩＲＣＯＮＩＡ Ｚ−ＷＯ」でＢｕｈｌｅｒ ＡＧ Ｕｚｗｉｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄから入手可能である。特に、表面改質ナノ粒子のいくつかのコロイド状分散液は、乾燥させて、乾式粉砕プロセスのためにナノ粒子を得ることができる。

【0020】

表面処理剤の例としては、アルコール、アミン、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、シラン、及びチタネートが挙げられる。好ましい種類の処理剤は、一部、（例えば、金属酸化物）ナノ粒子表面の化学的性質により決定される。シランがシリカとして、及びその他のシリカ系充填剤として好ましい。ジルコニアのような金属オキシドに対しては、シラン及びカルボン酸が好ましい。オルガノシラン表面処理剤が金属酸化物ナノ粒子に塗布されるとき、シラン末端部は、一般にナノ粒子により吸着される。カルボン酸がジルコニアナノ粒子に塗布されるとき、酸の末端部は、一般にジルコニアにより吸着される。

【0021】

例示的なシランとしては、アルキルトリアルコキシシラン（例えば、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、イソオクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、及びヘキシルトリメトキシシラン）、メタクリルオキシアルキルトリアルコキシシラン又はアクリルオキシアルキルトリアルコキシシラン（例えば、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、及び３−（メタクリルオキシ）プロピルトリエトキシシラン）、メタクリルオキシアルキルアルキルジアルコキシシラン及びアクリルオキシアルキルアルキルジアルコキシシラン（例えば、３−（メタクリルオキシ）プロピルメチルジメトキシシラン、及び３−（アクリロキシプロピル）メチルジメトキシシラン）、メタクリルオキシアルキルジアルキルアルコキシシラン及びアクリルオキシアルキルジアルキルアルコキシシラン（例えば、３−（メタクリルオキシ）プロピルジメチルエトキシシラン）、メルカプトアルキルトリアルコキシルシラン（例えば、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）、アリールトリアルコキシシラン（例えば、スチリルエチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、及びｐ−トリルトリエトキシシラン）、ビニルシラン（例えば、ビニルメチルジアセトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリ−ｔ−ブトキシシラン、ビニルトリス（イソブトキシ）シラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン、及びビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン）、並びにそれらの組み合わせが挙げられる。

【0022】

カルボン酸表面改質剤は、例えば、水酸基を有する有機化合物との無水フタル酸の反応生成物を含むことができる。好適な例としては、フタル酸モノ−（２−フェニルスルファニル−エチル）エステル、フタル酸モノ−（２−フェノキシ−エチル）エステル、又はフタル酸モノ−［２−（２−メトキシ−エトキシ）−エチル］エステルが挙げられる。いくつかの実施例においては、水酸基を有する有機化合物は、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、又はヒドロキシブチル（メタ）アクリレート等のヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートである。例としては、コハク酸モノ−（２−アクリロイルオキシ−エチル）エステル、マレイン酸モノ−（２−アクリロイルオキシ−エチル）エステル、グルタル酸モノ−（２−アクリロイルオキシ−エチル）エステル、フタル酸モノ−（２−アクリロイルオキシ−エチル）エステル、及びフタル酸モノ−（２−アクリロイル−ブチル）エステルが挙げられる。更に他のものとしては、モノ−（メタ）アクリルオキシポリエチレングリコールコハク酸エステル及び無水マレイン酸、無水グルタル酸、及び無水フタル酸から形成されるその同族体が挙げられる。別例では、表面改質剤は、２０１０年７月１日に公開された国際公開第２０１０／０７４８６２号（Ｊｏｎｅｓら）に記載されるように、ポリカプロラクトン及び無水コハク酸の反応生成物であり、この説明は、参照により本明細書に組み込まれる。種々の他の表面処理剤は、２００７年２月１５日に公開された国際公開第２００７／０１９２２９号（Ｂａｒａｎら）に記載されるように、当該技術分野において既知であり、この説明は、参照により本明細書に組み込まれる。

【0023】

表面処理剤は、２つ以上の疎水性表面処理剤のブレンドを含むことができる。例えば、表面処理剤は、比較的長い置換又は非置換炭化水素基を有する、少なくとも１つの表面処理剤を含むことができる。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、少なくとも６個又は８個の炭素原子を有する少なくとも１つの炭化水素基（例えば、イソオクチルトリメトキシシラン）と、疎水性がより小さい第２の表面処理剤（例えば、メチルトリメトキシシラン）とを含む。

【0024】

表面処理剤はまた、疎水性表面処理剤と、（例えば、低濃度の）親水性表面処理剤とのブレンドも含み得るが、但し、そのようなものを含むことにより、疎水性表面処理剤に起因する溶解速度の変更を損ねないものとする。

【0025】

広くは、ナノ粒子は、ナノ粒子を粒子と混合する前に表面改質剤と混合される。表面改質剤の量は、ナノ粒径、ナノ粒子の種類、表面改質剤の分子量、及び改質剤のタイプのようないくつかの要素に依存する。一般的には、ほぼ単層の改質剤をナノ粒子の表面に付着させることが好ましい。付着手順又は反応条件もまた、使用する表面改質剤に依存する。シランの場合、酸性又は塩基性の条件の下、高温で約１〜２４時間表面処理することが好ましい。カルボン酸のような表面処理剤では、高温又は長時間を必要としない。

【0026】

コロイド状分散液中のナノ粒子の表面改質は、種々の方法で実現できる。そのプロセスは、無機分散液と表面改質剤との混合物を伴う。任意に、例えば、１−メトキシ−２−プロパノール、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、１−メチル−２−ピロリジノン、及びそれらの混合物等の共溶媒がこの時点で添加され得る。共溶媒は、表面改質剤の溶解度及び表面改質されたナノ粒子の分散性を向上させることができる。無機ゾル及び表面改質剤を含む混合物は、その後、室温又は高温で、混合あり又はなしで、反応される。

【0027】

いくつかの実施形態では、疎水性表面改質ナノ粒子は、個別の疎水性表面改質ナノ粒子として複数個の粒子に添加される。いくつかの実施形態では、疎水性表面改質ナノ粒子は、個別の疎水性表面改質ナノ粒子として添加される。いくつかの実施形態では、疎水性表面改質ナノ粒子は、最大１００ナノメートルの一次ナノ粒径を有する。

【0028】

多くの実施形態では、疎水性（例えば、表面改質）ナノ粒子は、粒子及びナノ粒子の総混合物の最大１０重量％固体の量で存在する。いくつかの実施形態では、疎水性ナノ粒子は、最大約５、４、３、又は更には最大約２重量％固体の量で存在する。疎水性ナノ粒子の量は、典型的には、少なくとも０．０１重量％、０．０５重量％、又は更には少なくとも０．１重量％固体である。いくつかの実施形態では、疎水性ナノ粒子の量は、少なくとも０．２重量％固体、０．３重量％固体、０．４重量％固体、又は更には少なくとも０．５重量％固体である。しかしながら、粒子が濃縮マスターバッチである場合、疎水性ナノ粒子の濃度は実質的により高くてもよい。

【0029】

いくつかの実施形態では、本方法は、水性系溶媒中で溶解性を有する複数個の粒子を提供する工程と、粒子に対して溶媒ではない揮発性不活性液体を添加しないで、疎水性表面改質ナノ粒子を添加する工程と、を含む。いくつかの別の実施形態では、本方法は、水性系溶媒中で溶解性を有する複数個の粒子を含む混合物を提供する工程と、粒子に対して溶媒ではない揮発性不活性液体中のコロイド状分散液として疎水性表面改質ナノ粒子を添加する工程と、を含む。コロイド状分散液として利用され得る典型的な液体としては、トルエン、イソプロパノール、ヘプタン、ヘキサン、及びオクタンが挙げられる。混合物中の液体の濃度は、最大５重量％である。いくつかの実施形態では、混合物中の液体の濃度は、最大４重量％、最大３重量％、最大２重量％、最大１重量％、又は更には最大０．５重量％である。混合物中の液体の濃度は、十分に低いため、液体が混合中に蒸発する。高濃度の液体が利用される場合、本方法は、典型的には、例えば疎水性表面改質ナノ粒子と結び付いた複数個の粒子の自由流動性の乾燥粉末を回収するために、濾過及び／又は蒸発により、混合物から液体を除去する工程を更に含む。

【0030】

粒子と疎水性表面改質ナノ粒子の混合物は、任意に、粉砕された粒子が、２０１０年６月１０日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３８，１３２号（Ｓｈｉｎｂａｃｈら）に記載される、減少した粒径を有するように粉砕され得、この説明は、参照によって本明細書に組み込まれる。

【0031】

本説明の複数個の粒子の溶解における安定状態に必要とされる期間は、約１又は２秒、最大数分間、最大数時間、又は最大数日間まで様々であり得る。本説明の範囲を限定することなく、本説明の複数個の粒子の溶解における安定状態に必要とされる期間は、水性系溶媒、粒径及び粒子形状、温度、混合、音波処理、並びに酸性、塩基、及び／又は電解質の含有物の選択を含む変数に依存し得る。当業者は、例えば、実施例１（以下に論じられる）において、溶解の安定状態が１分以内で生じる複数個の粒子の溶解に必要とされる正当な期間を選択することができる。本説明の粒子材料を有する疎水性表面改質ナノ粒子を含むことにより、結果として生じる組成物に種々の有益な特性、特に、水性系溶媒中の微粒子材料の溶解速度の変更を提供することができる。

【0032】

いくつかの実施形態では、水性系溶媒中の変更された溶解速度は、疎水性表面改質ナノ粒子の存在しない水性系溶媒中の複数個の粒子の溶解速度よりも高い。いくつかの実施形態では、水性系溶媒中の変更された溶解速度は、疎水性表面改質ナノ粒子の存在しない水性系溶媒中の複数個の粒子の溶解速度より少なくとも１％高いか、少なくとも５％高いか、又は更には少なくとも１０％高い。いくつかの他の実施形態では、水性系溶媒中の変更された溶解速度は、疎水性表面改質ナノ粒子の存在しない水性系溶媒中の複数個の粒子の溶解速度よりも低い。いくつかの実施形態では、水性系溶媒中の変更された溶解速度は、疎水性表面改質ナノ粒子の存在しない水性系溶媒中の複数個の粒子の溶解速度より少なくとも１％低いか、少なくとも５％低いか、又は更には少なくとも１０％低い。

【0033】

水性系溶媒中の複数個の粒子の溶解速度は、導電率又は紫外線吸収の変化のモニタリング等の当該技術分野において既知の方法によってモニタリングされてもよい。水性系溶媒中のアスピリン、イブプロフェン、及びアセトアミノフェンの溶解速度をモニタリングするために紫外線吸収を使用する例は、２００８年３月１７日に公開された第ＵＳＰ３０−ＮＦ２５号に記載されている。

【0034】

例示的実施形態
１．複数個の粒子の溶解速度の変更方法であって、
水性系溶媒中で溶解性を有する複数個の粒子を提供する工程と、
疎水性表面改質ナノ粒子を添加する工程と、
複数個の粒子を水性系溶媒にさらす工程と、を含み、
疎水性表面改質ナノ粒子と結びついた複数個の粒子は、疎水性表面改質ナノ粒子の存在しない水性系溶媒中の複数個の粒子の溶解速度に対して、水性系溶媒中で変更された溶解速度を有する、方法。

【0035】

２．水性系溶媒が、水である、実施形態１に記載の方法。

【0036】

３．水性系溶媒が、水と水混和性極性有機溶媒との混合物を含む、実施形態１又は実施形態２のいずれかに記載の方法。

【0037】

４．水混和性極性有機溶媒が、極性有機プロトン性溶媒、極性有機非プロトン性溶媒、及びそれらの混合物からなる群から選択される、実施形態１〜３のいずれかに記載の方法。

【0038】

５．極性有機プロトン性溶媒が、最大６個の炭素原子を有するアルコールである、実施形態４に記載の方法。

【0039】

６．極性有機非プロトン性溶媒が、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、アセトニトリル、アセトン、テトラヒドロフラン、及びそれらの混合物からなる群から選択される、実施形態４に記載の方法。

【0040】

７．水性系溶媒中の変更された溶解速度が、疎水性表面改質ナノ粒子の存在しない水性系溶媒中の複数個の粒子の溶解速度よりも高い、実施形態１〜６のいずれかに記載の方法。

【0041】

８．水性系溶媒中の変更された溶解速度が、サンプルの導電率を測定するための方法に従って試験されたとき、疎水性表面改質ナノ粒子の存在しない水性系溶媒中の複数個の粒子の溶解速度よりも少なくとも１０％高い、実施形態１〜７のいずれかに記載の方法。

【0042】

９．水性系溶媒中の変更された溶解速度が、疎水性表面改質ナノ粒子の存在しない、比較可能なサンプル中の複数個の粒子の溶解速度よりも低い、実施形態１〜８のいずれかに記載の方法。

【0043】

１０．水性系溶媒中の変更された溶解速度が、サンプルの導電率を測定するための方法に従って試験されたとき、疎水性表面改質ナノ粒子の存在しない、比較可能なサンプル中の複数個の粒子の溶解速度より少なくとも１０％低い、実施形態１〜９のいずれかに記載の方法。

【0044】

１１．疎水性表面改質ナノ粒子が、個別の疎水性表面改質ナノ粒子として添加される、実施形態１〜１０のいずれかに記載の方法。

【0045】

１２．疎水性表面改質ナノ粒子が、疎水性表面処理剤を有する金属酸化物を含む、実施形態１〜１１のいずれかに記載の方法。

【0046】

１３．金属酸化物が、シリカを含む、実施形態１２に記載の方法。

【0047】

１４．粒子が、ホウ砂、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、及び亜硫酸ナトリウムからなる群から選択される化合物を含む、実施形態１〜１３のいずれかに記載の方法。

【0048】

１５．粒子が、ホウ砂を含む、実施形態１〜１４のいずれかに記載の方法。

【0049】

１６．粒子が、薬剤を含む、実施形態１〜１２のいずれか１つに記載の方法。

【0050】

１７．粒子が、賦形剤を更に含む、実施形態１〜１６のいずれかに記載の方法。

【0051】

１８．粒子が、最大２００マイクロメートルのメジアン粒径を有する、実施形態１〜１７のいずれかに記載の方法。

【0052】

１９．粒子が、最大７５マイクロメートルのメジアン粒径を有する、実施形態１〜１８のいずれかに記載の方法。

【0053】

２０．粒子が、最大４５マイクロメートルのメジアン粒径を有する、実施形態１〜１９のいずれかに記載の方法。

【0054】

２１．疎水性表面改質ナノ粒子が、最大１００ナノメートルの一次粒径を有する、実施形態１〜２０のいずれかに記載の方法。

【0055】

２２．疎水性表面改質ナノ粒子が、平均ナノ粒径を有し、粒子が、少なくとも１マイクロメートルのメジアン一次粒径を有し、メジアン一次粒径が、疎水性表面改質ナノ粒子の平均粒径よりも１０〜１０，０００倍の範囲で大きい、実施形態１〜２１のいずれかに記載の方法。

【0056】

２３．疎水性表面改質ナノ粒子が、オルガノシラン表面処理剤を有するシリカを含む、実施形態１〜２２のいずれかに記載の方法。

【0057】

２４．オルガノシラン表面処理剤が、イソオクチルトリメトキシシランを含む、実施形態２３に記載の方法。

【実施例】

【0058】

これらの実施例は、例示のためだけのものであり、添付の「特許請求の範囲」を限定することを意味しない。特に記載のない限り、実施例及びこれ以降の明細書に記載される部、百分率、及び比率はすべて、重量に基づく。具体的には、用語「重量％」は、「重量パーセント」又は「重量パーセンテージ」と同じことを意味する。使用される溶媒及びその他の試薬は、特に記載のない限り、シグマ・アルドリッチ・ケミカル社（Sigma-Aldrich Chemical Company）（ミズーリ州セントルイス（St.Louis））から入手した。

【0059】

材料
以下の材料は、下述の実施例及び比較例において使用された。

【0060】

【表1】

【0061】

疎水性表面改質シリカナノ粒子を調製するための方法
１００グラムのシリカゾル（５ナノメートル粒径、水中１６．６％固体、商品名「ＮＡＬＣＯ ２３２６」でＮａｌｃｏ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｅ，ＩＬから入手）を、３口丸底フラスコ（Ａｃｅ Ｇｌａｓｓ，Ｖｉｎｅｌａｎｄ，ＮＪから入手）に入れた。ポリテトラフルオロエチレンパドルを搭載したガラス製攪拌棒を、丸底フラスコの中央の口に装着した。フラスコを油浴中に入れ、次いで、コンデンサを装着し、次いで、内容物を攪拌した。１１２．５グラムの８０：２０重量／重量のエタノール（ＥＭＤ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｇｉｂｂｓｔｏｗｎ，ＮＪから入手）とメタノール（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，ＰＡから入手）との混合物を、２５０ミリリットルのガラスビーカーの中で調製した。１５０ミリリットルのビーカーに、以下の構成要素を、以下の順序で入れた：８０：２０重量／重量のエタノール：メタノールの混合物の半分、７．５グラムのイソオクチルトリメトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ Ｉｎｃ．，Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ，ＰＡから入手）、及び０．８グラムのメチルトリメトキシシラン（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏｒｐ．，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯから入手）。溶液を十分に混合した後、シリカゾル（「ＮＡＬＣＯ ２３２６」）を含有する３口丸底フラスコに添加した。８０：２０重量／重量のエタノールとメタノールとの混合物の残りの半分は、１５０ミリリットルのビーカーから反応物中にいくらかの残りのイソオクチルトリメトキシシラン又はメチルトリメトキシシランをすすぎ入れるために使用した。８０℃に設定した温度の油浴中で、反応物を４時間攪拌した。結果として生じる表面改質ナノ粒子を結晶皿に移し、１５０℃に設定したオーブンで約１．５時間乾燥させた。結果として生じる乾燥した白色生成物を手ですりつぶし、ガラス瓶に移した。

【0062】

疎水性表面改質シリカナノ粒子の調製
調製例１〜１１のそれぞれについて、溶解すべき所定量の指示された粒子材料を、第１に、疎水性表面改質シリカナノ粒子（上記のように調製）と混合して、指示された標的重量％レベルを得、続いて、実験室用ミキサーシステム（商品名「ＦＬＡＣＫＴＥＫ ＳＰＥＥＤＭＩＸＥＲ ＤＡＣ １５０ＦＶＺ」でＦｌａｃｋＴｅｋ Ｉｎｃ．，Ｌａｎｄｒｕｍ，ＳＣから入手）を用いて、３０００ｒｐｍで１分間混合し、木製棒を用いて手で混合し、次いで実験室用ミキサーシステム上で３０００ｒｐｍで１分間再度混合した。次いで、結果として生じる混合物を、８０℃のオーブン中で６日間乾燥させた。表１（下記）は、実施例１〜１１のそれぞれについて、疎水性表面改質シリカナノ粒子により処理した粒子材料の種類及び量並びに疎水性表面改質シリカナノ粒子の重量％を要約する。

【0063】

【表2】

^＊ＳＭＮＰ＝表面改質ナノ粒子

【0064】

比較例Ａ〜Ｊ（下述）における粒子材料のそれぞれについて、粒子材料サンプルを、疎水性表面改質シリカナノ粒子（ＳＭＰ）を添加しないことを除いては、上の調製例における対応する材料に対するものと同一の様式で調製した。

【0065】

サンプルの導電率を測定するための方法
下述の実施例及び比較例のそれぞれについて、１２５グラムの指示された水性系溶媒を、磁気攪拌棒で連続的に攪拌しながら、攪拌プレート上のビーカー中に入れた。導電率プローブ（商品名「ＯＲＩＯＮ ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＩＴＹ ＰＲＯＢＥ ＮＵＭＢＥＲ ０１２２１０」でＴｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡから入手）を有する導電率計（商品名「ＭＯＤＥＬ １２２ ＯＲＩＯＮ ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＩＴＹ ＭＥＴＥＲ」でＴｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡから入手）を使用して、粒子材料の添加前に、初期温度を記録し、水性系溶媒の初期導電率を測定した。次いで、予め秤量した量（特に指示がない限り、１グラム）の試験すべき指示された材料を、連続的に攪拌しながら水性系溶媒に添加し、導電率を、導電率の読取りが安定するまで約５秒間隔で測定した。導電率が１５〜３０秒の期間変化しなかったとき、それが安定したと見なされた。導電率測定の終了時、最終温度を記録した。それぞれの実施例についての初期導電率、初期温度、及び最終温度を、下記の表２に要約する。

【0066】

【表3】

^＊ＳＭＮＰ＝表面改質ナノ粒子

【0067】

実施例１及び比較例Ａ
実施例１については、１グラム分の、無水塩化カルシウム粒子材料と０．１重量％の表面改質疎水性シリカナノ粒子（調製例１のように調製）との混合物を、１２５グラムの脱イオン水に添加し、この試験混合物の導電率を、上記の「サンプルの導電率を測定するための方法」を用いて時間と共に測定した。実施例１についての初期導電率、初期温度（「初期温度（Initial Temp.）」）、及び最終温度（「最終温度（Final Temp.）」）を上記の表２に示す。

【0068】

比較例Ａについては、上述の実験室用ミキサーシステムを使用するが、疎水性シリカナノ粒子の不在下で、無水塩化カルシウム粒子材料を混合プロセスに供することを除いては、実施例１に使用したプロセスを繰り返した。比較例Ａについての初期導電率、初期温度、及び最終温度の溶液を、上記の表２に示す。

【0069】

実施例１及び比較例Ａについての導電率対時間のプロットを図１に示す。

【0070】

実施例２及び比較例Ｂ
実施例２及び比較例Ｂはそれぞれ、粒子材料として無水硫酸マグネシウムを使用するが、実施例１及び比較例Ａのそれぞれと同じ様式で実行された。実施例２については、無水硫酸マグネシウムを、０．１重量％のレベルで疎水性表面改質シリカナノ粒子により処理した（調製例２を参照）。実施例２及び比較例Ｂについての初期導電率、初期温度、及び最終温度を、上記の表２に示す。

【0071】

実施例２及び比較例Ｂについての導電率対時間のプロットを図２に示す。

【0072】

実施例３及び比較例Ｃ
実施例３及び比較例Ｃはそれぞれ、粒子材料として塩化ナトリウム及び水性系溶媒として蒸留水を使用するが、実施例１及び比較例Ａのそれぞれと同じ様式で実行された。実施例３については、塩化ナトリウムを、０．１重量％のレベルで疎水性表面改質シリカナノ粒子により処理した（調製例３を参照）。実施例３及び比較例Ｃについての初期導電率、初期温度、及び最終温度を、上記の表２に示す。

【0073】

実施例３及び比較例Ｃについての導電率対時間のプロットを図３に示す。

【0074】

実施例４、５、及び６、並びに比較例Ｄ
実施例４〜６及び比較例Ｄはそれぞれ、粒子材料としてホウ砂を使用するが、実施例１及び比較例Ａのそれぞれと同じ様式で実行された。実施例４、５、及び６については、ホウ砂を、０．０４重量％、０．１重量％、及び０．５重量％のそれぞれのレベルで、疎水性表面改質シリカナノ粒子により処理した（調製例４、５、及び６をそれぞれ参照）。実施例４〜６及び比較例Ｄについての初期導電率、初期温度、及び最終温度を、上記の表２に示す。

【0075】

実施例４〜６及び比較例Ｄについての導電率対時間のプロットを、図４Ａ及び４Ｂに示す。図４Ｂは、図４Ａに含まれない実施例６についての後半の時点を含む。

【0076】

実施例７及び比較例Ｅ
実施例７及び比較例Ｅは、粒子材料として水酸化カルシウムを使用するが、実施例１及び比較例Ａのそれぞれと同じ様式で実行された。実施例７については、水酸化カルシウムを、０．０５重量％のレベルで疎水性表面改質シリカナノ粒子により処理した（調製例７を参照）。実施例７及び比較例Ｅについての初期導電率、初期温度、及び最終温度を、上記の表２に示す。

【0077】

実施例７及び比較例Ｅについての導電率対時間のプロットを図５に示す。

【0078】

実施例８及び比較例Ｆ
実施例８及び比較例Ｆは、粒子材料として塩化マグネシウム６水和物及び水性系溶媒として蒸留水を使用するが、実施例１及び比較例Ａのそれぞれと同じ様式で実行された。実施例８については、塩化マグネシウム６水和物を、０．０１重量％のレベルで疎水性表面改質シリカナノ粒子により処理した（調製例８を参照）。実施例８及び比較例Ｆについての初期導電率、初期温度、及び最終温度を、上記の表２に示す。

【0079】

実施例８及び比較例Ｆについての導電率対時間のプロットを図６に示す。

【0080】

実施例９〜１０及び比較例Ｇ
実施例９〜１０及び比較例Ｅは、粒子材料として無水亜硫酸ナトリウムを使用するが、実施例１及び比較例Ａのそれぞれと同じ様式で実行された。実施例９及び１０については、無水亜硫酸ナトリウムを、０．０１重量％及び０．０５重量％のそれぞれのレベルで、疎水性表面改質シリカナノ粒子により処理した（調製例９及び１０をそれぞれ参照）。実施例９、実施例１０、及び比較例Ｇについての初期導電率、初期温度、及び最終温度を、上記の表２に示す。

【0081】

実施例９、実施例１０、及び比較例Ｅについての導電率対時間のプロットを図７に示す。

【0082】

実施例１１及び比較例Ｈ
実施例１１及び比較例Ｈは、粒子材料としてラクトースを使用するが、実施例１及び比較例Ａのそれぞれと同じ様式で実行された。実施例１１については、ラクトースを、０．０１重量％のレベルで疎水性表面改質シリカナノ粒子により処理した（調製例１１を参照）。実施例１１及び比較例Ｈについての初期導電率、初期温度、及び最終温度を、上記の表２に示す。

【0083】

実施例１１及び比較例Ｈについての導電率対時間のプロットを図８に示す。

【0084】

実施例１２〜１３及び比較例Ｊ
実施例１２、１３、及び比較例Ｊは、水性系溶媒が、２５重量％のイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）と７５重量％の脱イオン水との混合物であることを除いては、粒子材料としてホウ砂を使用し、実施例４、５、及び比較例Ｄのそれぞれと同じ様式で実行された。実施例１２及び１３については、ホウ砂を、０．０４重量％及び０．１重量％のそれぞれのレベルで、疎水性表面改質シリカナノ粒子により処理した（調製例１２及び１３のそれぞれを参照）。実施例１２、実施例１３、及び比較例Ｊについての初期導電率、初期温度、及び最終温度を、上記の表２に示す。

【0085】

実施例１２、実施例１３、及び比較例Ｊについての導電率対時間のプロットを図９に示す。

【0086】

アセトアミノフェンを使用する実施例
以下の手順（２００８年３月１７日のＵＳＰ３０−ＮＦ ２５と同様）を使用して、ミリポアＨ_２Ｏ（すなわち、ＤＩＷ）中のアセトアミノフェンとアセトアミノフェン／ナノ粒子との混合物の溶解速度及び強度を測定した。

【0087】

３つのサンプルのアセトアミノフェンを秤量した。１つのサンプルを、対照サンプル（比較例Ｋ）として使用した。所定量の表面改質ナノ粒子を、他のサンプルのそれぞれに添加した。サンプル１４を１重量パーセントのナノ粒子（０．０１３ｇ）と混合し、サンプル１５を０．５重量パーセントのナノ粒子（０．００６５ｇ）と混合した。それぞれの混合したサンプルを、ナノ粒子をアセトアミノフェンに添加することによって調製した。それぞれの混合したサンプルを、スピードミキサー（商品名「ＳＰＥＥＤＭＩＸＥＲ」でＦｌａｋＴｅｃｋ，Ｌａｎｄｒｕｍ，ＳＣから入手）中で２×３０００ｒｐｍで１分間回転させた。

【0088】

【表4】

【0089】

次いで、それぞれの混合したサンプルを、１０００ｍＬのＤＩＷ及び磁気攪拌棒をそれぞれ備えた異なるガラスビーカーに入れることによって別々に測定した。それぞれのガラスビーカーを攪拌プレート上に置き、同じ設定で攪拌した。０．０１３ｇの混合したサンプルを測定し、攪拌したＤＩＷに入れた。

【0090】

アセトアミノフェンがＤＩＷ中に溶解されたとき、ＤＩＷとアセトアミノフェンとの混合物の１．５ｍＬのサンプルがピペットで２分間おきに取り除かれた。サンプルの紫外線／ビススペクトルは、特に、２４３ｎｍの吸光度に焦点を合わせる紫外線／ビス分光光度計（商品名「ＬＡＭＢＤＡ ３５ ＵＶ／ＶＩＳ ＳＰＥＣＴＲＯＰＨＯＴＯＭＥＴＥＲ」でＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ，Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡから入手）を用いて直ちに測定された。

【0091】

対照サンプルＫは、２４３ｎｍで約０．８６の吸光強度を示した。これは、続く実験に必要とされる最終測定値であると判定された。０．８６の値が得られ、吸光度が少なくとも２つの間隔で一定のままであった時点で、サンプリングは中止された。

【0092】

次いで、図１０にあるように、吸光度対時間としてデータをプロット化した。初めの２つの時点間の直線の傾斜（２４３ｎｍでの吸光度の変化／秒内の時間の変化）が、サンプル間の溶解速度を比較するために使用された。これらの傾斜を表４に一覧にする。

【0093】

【表5】

【0094】

傾斜値が小さいほど、アセトアミノフェンがより高速に溶解されたことを示した。

【0095】

本発明の範囲及び趣旨から逸脱しない本発明の様々な変更や改変は、当業者には明らかとなるであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】