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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-10-24
(54)【発明の名称】ナノダイヤモンド粒子の離散
(51)【国際特許分類】
C01B 32/28 20170101AFI20221017BHJP
【ＦＩ】
C01B32/28
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022508951
(86)(22)【出願日】2020-08-13
(85)【翻訳文提出日】2022-02-16
(86)【国際出願番号】 US2020046128
(87)【国際公開番号】W WO2021030559
(87)【国際公開日】2021-02-18
(31)【優先権主張番号】62/885,901
(32)【優先日】2019-08-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】501305844
【氏名又は名称】ザ・キュレーターズ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・ミズーリ
【氏名又は名称原語表記】ＴＨＥ ＣＵＲＡＴＯＲＳ ＯＦ ＴＨＥ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＭＩＳＳＯＵＲＩ
(71)【出願人】
【識別番号】000002901
【氏名又は名称】株式会社ダイセル
(74)【代理人】
【識別番号】100101454
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 卓二
(74)【代理人】
【識別番号】100132263
【弁理士】
【氏名又は名称】江間 晴彦
(74)【代理人】
【識別番号】100221501
【弁理士】
【氏名又は名称】式見 真行
(72)【発明者】
【氏名】モカリン，ヴァディム
(72)【発明者】
【氏名】久米 淳
(72)【発明者】
【氏名】稲本 吉宏
(72)【発明者】
【氏名】橋本 真澄
【テーマコード（参考）】
4G146
【Ｆターム（参考）】
4G146AA04
4G146AA15
4G146AB04
4G146AC02A
4G146AC02B
4G146AC16B
4G146AC17B
4G146AD40
4G146BA01
4G146BC04
4G146BC23
4G146BC33A
4G146BC33B
4G146CB10
4G146CB14
(57)【要約】
例えば超音波処理を用いてアルカリ性ｐＨを有する水性スラリーの中のナノダイヤモンド凝集体を崩壊させることによって、ナノダイヤモンド集合体を離散させる方法。これらの方法を用いて組成物、例えば水性ナノダイヤモンド分散体及び乾燥微粒子組成物を製造することができる。
【選択図】図３
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ナノダイヤモンド集合体を離散させる方法であって、溶媒を含む液体媒体の中の凝集したナノダイヤモンド集合体と、オゾン酸化されたナノダイヤモンド集合体とを混合すること
を含み、前記集合体及び前記溶媒が、約８～約１１のｐＨを有するスラリーの中に存在し、さらに、
前記凝集したナノダイヤモンド集合体の中央粒径よりも小さい中央粒径を有するナノダイヤモンド粒子を生成するのに十分な時間にわたって前記混合物を超音波処理すること
を含む、前記方法。
【請求項2】
前記凝集したナノダイヤモンド集合体を約１００℃～約２５０℃、または約１５０℃～約２００℃の温度でオゾンの存在下で酸化させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記方法が、いかなる粉砕媒体または離散剤も存在しない状態で実施される、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記集合体及び前記溶媒が、約９～約１０のｐＨを有するスラリーの中に存在する、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項5】
前記ナノダイヤモンド粒子が１０ナノメートル未満の平均粒径を有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項6】
前記ナノダイヤモンド粒子が、約５０ｎｍ未満、約４０ｎｍ未満、約３０ｎｍ未満、約２５ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、約１５ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、例えば約９ｎｍ未満、約８ｎｍ未満、約７ｎｍ未満、約６ｎｍ未満または約５ｎｍ未満の中央粒径を有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項7】
前記ナノダイヤモンド粒子が少なくとも約２ｎｍの中央粒径を有する、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項8】
前記ナノダイヤモンド粒子の少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％または少なくとも約９９％が、約２０ｎｍ未満、または約２ｎｍ～約２０ｎｍの粒径を有する、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項9】
前記ナノダイヤモンド粒子の少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％または少なくとも約９９％が、約１０ｎｍ未満、または２ｎｍ～約１０ｎｍの粒径を有する、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項10】
前記混合物が、少なくとも約２０ｋＨｚ、少なくとも約３０ｋＨｚ、約４０ｋＨｚまたは約５０ｋＨｚの超音波処理周波数で超音波処理される、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項11】
前記混合物が、約２０ｋＨｚ～約１００ｋＨｚ、約２０ｋＨｚ～約８０ｋＨｚ、約２０ｋＨｚ～約６０ｋＨｚ、または約５０ｋＨｚ～約１００ｋＨｚの超音波処理周波数で超音波処理される、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項12】
約５０ワット～約１５００ワット、約５００ワット～約１５００ワット、約５０ワット～約１０００ワット、または約２５０ワット～約１５００ワットの範囲内の超音波処理電力が前記混合物に送達される、請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項13】
前記ナノダイヤモンド粒子が、ナノダイヤモンド１グラムあたり少なくとも約０．１ｍｍｏｌのカルボキシル基、ナノダイヤモンド１グラムあたり少なくとも約０．５ｍｍｏｌのカルボキシル基、ナノダイヤモンド１グラムあたり少なくとも約１ｍｍｏｌのカルボキシル基、またはナノダイヤモンド１グラムあたり少なくとも約２ｍｍｏｌのカルボキシル基を含む、請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項14】
前記ナノダイヤモンド粒子が、ナノダイヤモンド１グラムあたり約０．１ｍｍｏｌ～約１０ｍｍｏｌのカルボキシル基、ナノダイヤモンド１グラムあたり約０．５ｍｍｏｌ～約５ｍｍｏｌのカルボキシル基、またはナノダイヤモンド１グラムあたり約１ｍｍｏｌ～約３ｍｍｏｌのカルボキシル基を含む、請求項１～１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項15】
前記ナノダイヤモンドが前記スラリー中に、前記液体媒体１リットルあたり少なくとも１０グラム、少なくとも約２０ｇ／Ｌ、少なくとも約３０ｇ／Ｌ、少なくとも約４０ｇ／Ｌ、または少なくとも約５０ｇ／Ｌの量で存在する、請求項１～１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項16】
前記超音波処理の後の前記スラリーの粘性係数が、約２５℃の温度で少なくとも約０．８ｍＰａ・ｓから５ｍＰａ・ｓまでの範囲である、請求項１～１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項17】
前記溶媒が水を含む、請求項１～１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項18】
前記凝集したナノダイヤモンド集合体を黒鉛化する、請求項１～１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項19】
前記凝集したナノダイヤモンド集合体を黒鉛化すること、及び前記黒鉛化の後に、前記凝集したナノダイヤモンド集合体を約１００℃～約２５０℃、または約１５０℃～約２００℃の温度でオゾンの存在下で酸化させること
をさらに含む、請求項１～１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項20】
前記黒鉛化することが、不活性雰囲気下で、及び少なくとも約９００℃の、または約９００℃～１０００℃の温度で行われる、請求項１８または請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、ナノダイヤモンド集合体を離散させる方法、及びこれらの方法を用いて製造された組成物について記載する。
【背景技術】
【0002】
ナノダイヤモンドは、潤滑化からポリマー及び金属複合材料のためのナノフィラー、ならびに医学用途に至るまで、数々の有用な特性を有する。爆轟プロセスによって製造されたナノダイヤモンドは生体適合性であり、安価で製造され、規模変更可能である。近年、ナノダイヤモンドの水性分散体の調製における進歩によって、生物医学分野及びポリマー複合材料におけるその使用が容易になった。
【0003】
とりわけ生物医学及び薬学分野においては、多くの既存及び潜在的用途は、非常に小さい平均粒径を有するナノダイヤモンドに依拠している。例えば、１０～１００ナノメートルの範囲に入る粒径を有するナノ粒子は、血中に懸濁及び循環することができ、腎臓によって血流から容易に除去される。１０ナノメートルよりも小さいナノ粒子は、生物医学用途において大いに望ましいいくつかの付加的特性、例えば、血液脳関門または細胞の核膜孔複合体を通り抜ける能力を有する。
【0004】
残念なことに、ナノダイヤモンドは凝集する傾向が強く、１０個、２０個、またはさらに言えば１００個以上の一次ナノダイヤモンド粒子を含む強く結び付いた凝集体を形成する。爆轟ナノダイヤモンド粒子は特に、超音波処理または粉砕などの従来の手段では破壊できない凝集体を形成することが知られている。したがって、ナノダイヤモンド集合体を離散させ、一桁ナノダイヤモンド（すなわち、１０ナノメートル未満の直径を有する一桁ナノダイヤモンド）を得る方法を開発することが大いに望ましい。
【0005】
ナノダイヤモンドを懸濁させるためのいくつかの離散方法は、ボールミリング、摩擦粉砕及びビーズ式超音波解砕（ＢＡＳＤ）を含めて、当技術分野で知られている。これらの技術は各々、一桁ナノダイヤモンド懸濁液を得るために用いられ得る。残念なことに、既知の離散技術は各々が１つ以上の重大な欠点を有している。例えば、多くの既知の離散技術は不純物をナノダイヤモンド材料に取り込ませるが、これは生物医学の文脈において重大な懸念事項となる。加えて、多くの既知の離散方法は、複雑であり、高価なあつらえの設備を必要とし、及び／または一桁ナノダイヤモンドを得るコストを著しく増大させる。
【0006】
近年、米国特許出願公開第２０１５／００３８５９３号は、参照により本明細書に援用されるが、ナノダイヤモンド集合体を離散させるべく塩化ナトリウムまたはスクロースなどの結晶質の粉砕媒体を利用する乾式媒体利用摩擦粉砕プロセスを開示した。このプロセスは、粉砕媒体としてジルコニアの使用を必要とするものである以前に知られていた湿式粉砕プロセスと比較して、いくつかの重要な改善をもたらした。
【0007】
残念なことに、公開’５９３に開示されているプロセスは依然として、生物医学用途のための離散したナノダイヤモンドの調製する際のその有用性を制限する複数の難点を呈する。摩擦粉砕機は、比較的高価で維持コストが高いことに加えて鋼鉄製の瓶、シャフト及びボールを使用しているが、これは金属汚染物質の供給源に相当するものであり、粉砕プロセスの間、特に塩の存在下で、過酷な摩耗及び腐食に曝される。結果として、公開’５９３に記載されているプロセスを用いて製造されたナノダイヤモンドは、鉄及び他の鋼鉄構成成分を含めた金属不純物で汚染されていることが多い。金属不純物の多くは酸に可溶であるが、それらは、全体効率を低下させプロセスのコスト及び複雑さを増大させる付加的な精製工程の利用を必要とする。加えて、公開’５９３に記載されているプロセスがナノダイヤモンド凝集体の大きさを３０～５０ナノメートルの平均直径にまで低減することができるとはいえ、粉砕完了時点で分散ｐＨがおよそ１１に調整されない限り、一桁ナノダイヤモンドを得ることはできない。これは、さらに別のプロセス工程の導入を必要とし、コスト及び複雑さがさらにいっそう増す。米国特許出願公開第２０１８／０１３４５６３号は、参照によりその開示全体が明示的に本明細書に援用されるが、超音波を用いて塩化ナトリウム水性スラリー中のナノダイヤモンド凝集体を崩壊させることでナノダイヤモンド集合体を離散させることを開示している。この塩利用超音波離散（ＳＡＵＤ）手法は、過飽和塩懸濁液における超音波空洞現象によって爆轟ナノダイヤモンド（ＤＮＤ）凝集体を一桁粒子に崩壊させることができ、高価な粉砕機及びセラミックス製マイクロビーズの必要性を両方ともなくする。
【発明の概要】
【0008】
本発明の態様は、ナノダイヤモンド集合体を離散させる様々な方法に関する。いくつかの実施形態では、方法は、（ａ）溶媒を含む液体媒体の中の凝集したナノダイヤモンド集合体と、オゾン酸化されたナノダイヤモンド集合体とを混合することを含み、集合体及び溶媒が、約８～約１１、例えば約９～約１０のｐＨを有するスラリーの中に存在し、さらに、（ｂ）凝集したナノダイヤモンド集合体の中央粒径よりも小さい中央粒径を有するナノダイヤモンド粒子を生成するのに十分な時間にわたって混合物を超音波処理することを含む。
【0009】
他の態様では、本発明は、本明細書に記載の方法を用いて調製されたナノダイヤモンド粒子に関する。さらなる態様は、上記ナノダイヤモンド粒子を含む組成物に関する。
【0010】
他の目的及び特徴は、一部においては明白となろうし、一部においてはこれ以降に示されていよう。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】ホーン超音波処理によるＤＮＤ－Ｏ３及びＤＮＤ－Ｏ２の離散。（ｉ）ｐＨの９．５への調整、及びそれに続く２８０分間のホーン超音波処理。（ｉｉ）１２０００ｒｐｍで１０分間にわたる超遠心分離。（１）ＤＮＤ－Ｏ３、（２）Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３、（３）Ｐ－ＤＮＤ－Ｏ３。
【図2】アルゴン雰囲気下で５時間にわたって９５０℃で黒鉛化されたＤＮＤ表面のＸＲＤパターンであり、ダイヤモンド構造の（１１１）、（２２０）及び（３１１）ピークを示す。
【図3】（１）入手時ＤＮＤ、（２）黒鉛化ＤＮＤ、（３）ＤＮＤ－Ｏ３、（４）ＤＮＤ－Ｏ２のＦＴＩＲ。
【図4】ａ）希釈されたＤＮＤ－Ｏ３水性スラリーの、ホーン超音波処理期間中のＺ平均直径。ｂ）希釈された（１）ＤＮＤ－Ｏ３及び（２）ＤＮＤ－Ｏ２の、ホーン超音波処理期間中の４５００ｒｐｍで５分間の遠心分離の後のＺ平均直径。ｃ）２８０分のホーン超音波処理の後の、遠心分離管を逆さまにした時の（１）ＤＮＤ－Ｏ３及び（２）ＤＮＤ－Ｏ２スラリーの写真。ｄ）（１）Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３及び（２）Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ２の粒径分布。
【図5】付加的処理なしでの乾燥ＤＮＤ粉末（０．０２重量％）の水中における再分散性：（１）Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３、（２）Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ２。
【図6】乾燥粉末から再分散されたＳ－ＤＮＤ－Ｏ３スラリーの粒径分布及び写真。
【図7】ａ）（１）ＤＮＤ－Ｏ３、（２）Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３及び（３）Ｐ－ＤＮＤ－Ｏ３のＦＴＩＲ。ｂ）（１）ＤＮＤ－Ｏ３、（２）Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３及び（３）Ｐ－ＤＮＤ－Ｏ３のラマンスペクトル。
【発明を実施するための形態】
【0012】
ナノダイヤモンド集合体を離散させる（解凝集する）方法を本明細書に提供する。ナノダイヤモンド集合体を離散させる様々な方法は、（ａ）溶媒（例えば水）を含む液体媒体の中の凝集したナノダイヤモンド集合体と、オゾン酸化されたナノダイヤモンド集合体とを混合することを含み、集合体及び溶媒が、約８～約１１、例えば約９～約１０のｐＨを有するスラリーの中に存在し、さらに、（ｂ）凝集したナノダイヤモンド集合体の中央粒径よりも小さい中央粒径を有するナノダイヤモンド粒子を生成するのに十分な時間にわたって混合物を超音波処理することを含む。
【0013】
様々な方法は、オゾン酸化されたナノダイヤモンド集合体をアルカリ性水中でホーン超音波処理によって離散させることを含む。本明細書に記載の方法は、例えば、直径１０ナノメートル未満の平均粒径を有するナノダイヤモンドを含む組成物を製造するのに有用である。
【0014】
本明細書に記載の方法は、以前に知られているナノダイヤモンド離散方法と比較して複数の利点をもたらし得る。例えば、方法は、得られるナノダイヤモンドの中に除去不可能または除去困難な汚染物質を何ら取り込ませないのであるが－これは、高純度ナノダイヤモンドを必要とする用途、特に生物医学用途において重要な利点である。本明細書に記載のプロセスは全体的に高コストな材料または高価な設備、例えばジルコニアマイクロビーズまたは摩擦粉砕機を必要とせず、なおかつ事実上いかなる実験室によっても実施され得る、または大規模生産のために例えば連続流超音波処理セルの採用によって量産化され得る。加えて、本明細書に記載のプロセスを用いて製造されるナノダイヤモンドは、乾燥され得、次いで再分散されて比較的小さい粒径を保持したナノダイヤモンドのコロイド状分散体を形成し得るが、これは、以前に知られている離散技術と比較してもう１つの利点に相当するものである。
【0015】
本明細書中で使用する場合、「ナノダイヤモンド凝集体」、「凝集したナノダイヤモンド」及び「凝集したナノダイヤモンド集合体」という用語は各々、一次ナノダイヤモンド粒子の多重体を含むナノダイヤモンド凝集体、例えば、少なくとも１０個、２０個、３０個、４０個、５０個、１００個または１０００個以上の一次ナノダイヤモンド粒子を含むナノダイヤモンド凝集体を指す。
【0016】
本明細書中で使用する場合、「離散させること」という用語は、上記凝集体集合体を、個々の一次ナノダイヤモンド粒子になった及びそれを含んだより小さい（つまり一次粒子をより少なく含有する）集合体に崩壊させることを意味する。
【0017】
本明細書中で使用する場合、「粒径」という用語は、粒子（粒子の凝集体を含む）が自由に通過できる最も小さい円形穴の直径として定義される。例えば、球形凝集体の粒径が凝集体の直径と等価である一方、楕円体形凝集体の粒形は、最も長い短軸の長さに対応している。
【0018】
上記のように、超音波処理は、ナノダイヤモンドの中央粒径を所望範囲内に低減するのに十分な時間にわたって行われ得る。超音波処理の好適な周波数、強度及び継続時間は、所望のナノダイヤモンド粒径、及び使用される特定の設備によって決まるであろう。例えば、超音波処理の期間は、約５分～約５００分の範囲であり得る。超音波処理は、少なくとも約５分間、約１０分間、約１５分間、約２０分間、約３０分間または約６０分間にわたって行われ得る。例示的な範囲としては、約５分～約４００分、約５分～約３６０分、及び約３０分～約２８０分が挙げられる。
【0019】
超音波処理周波数は約２０ｋＨｚ～約１００ｋＨｚの範囲であり得る。例えば、超音波処理周波数は、少なくとも約２０ｋＨｚ、少なくとも約３０ｋＨｚ、約４０ｋＨｚまたは約５０ｋＨｚであり得る。例示的な範囲としては、約２０ｋＨｚ～約８０ｋＨｚ、約２０ｋＨｚ～約６０ｋＨｚ、及び約５０ｋＨｚ～約１００ｋＨｚが挙げられる。
【0020】
超音波処理装置によって送達される電力は、例えば約５０ワット～約１５００ワットの範囲内であり得る。超音波処理電力は、少なくとも約１００ワット、少なくとも約２５０ワット、約５００ワットまたは約１０００ワットであり得る。例示的な範囲としては、約５００ワット～約１５００ワット、約５０ワット～約１０００ワット、及び約２５０ワット～約１５００ワットが挙げられる。
【0021】
ナノダイヤモンド表面官能化
本明細書に記載のプロセスでは、精製された、概して汚染物質を含まないナノダイヤモンドを使用することが望ましい場合がある。さらには、親水性表面基を含むナノダイヤモンド、特に、表面カルボキシル基及び酸無水物を含むナノダイヤモンドを利用することが望ましい場合がある。
本明細書に記載のプロセスでは、精製された、概して汚染物質を含まないナノダイヤモンドを使用することが望ましい場合がある。さらには、親水性表面基を含むナノダイヤモンド、特に、表面カルボキシル基及び酸無水物を含むナノダイヤモンドを利用することが望ましい場合がある。
【0022】
いくつかの実施形態では、ナノダイヤモンドは、ナノダイヤモンド１グラムあたり少なくとも約０．５ｍｍｏｌのカルボキシル基、例えば、ナノダイヤモンド１グラムあたり少なくとも約０．１ｍｍｏｌのカルボキシル基、ナノダイヤモンド１グラムあたり少なくとも約０．５ｍｍｏｌのカルボキシル基、ナノダイヤモンド１グラムあたり少なくとも約１ｍｍｏｌのカルボキシル基、またはナノダイヤモンド１グラムあたり少なくとも約２ｍｍｏｌのカルボキシル基を含む。例えば、ナノダイヤモンドは、ナノダイヤモンド１グラムあたり約０．１ｍｍｏｌ～約１０ｍｍｏｌのカルボキシル基、ナノダイヤモンド１グラムあたり約０．５ｍｍｏｌ～約５ｍｍｏｌのカルボキシル基、またはナノダイヤモンド１グラムあたり約１ｍｍｏｌ～約３ｍｍｏｌのカルボキシル基を含み得る。
【0023】
特定の理論に拘泥するわけではないが、本明細書に記載のプロセスは、表面に多数のカルボキシル基を有する親水性ナノダイヤモンドに適用されるとより効率的であると考えられる。
【0024】
かくして、本明細書に記載の方法は、離散工程の前にナノダイヤモンド凝集体が精製されるオゾン／酸素ガス混合物酸化工程を含み得る。オゾンは、温和な条件下でｓｐ２炭素と選択的に反応する強力な酸化剤である。ＤＮＤのオゾン酸化は、高含有量の酸素含有表面基をもたらす。空気酸化とは対照的に、オゾン酸化は１５０～２００℃の著しくより低い温度で進行し、その結果、ダイヤモンド炭素の燃焼が最小限に抑えられる。オゾン酸化は、ナノダイヤモンド試料を約１００～２５０℃、例えば１５０～２００℃の温度で少なくとも約７２時間の期間にわたって加熱することによって実施される。適切な混合物は、酸素ガス中に０．１ｐｐｍのオゾンを含む。
【0025】
特定の理論に拘泥するわけではないが、アニオン性表面基（例えばカルボキシル基）によってもたらされる静電反発は離散過程の助けになり得、ナノダイヤモンド粒子の再凝集を防止し得ると考えられる。表面カルボキシレート基は、解離する程度が表面カルボキシル基よりも大きくなり得、それゆえ、離散過程のさらなる強化をもたらし得る。
【0026】
様々な実施形態において、本明細書に記載の方法は、凝集したナノダイヤモンド集合体を黒鉛化して表面官能基を除去し、表面化学を均質化することをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、凝集したナノダイヤモンド集合体を黒鉛化すること、及び黒鉛化の後に、凝集したナノダイヤモンド集合体を約１００℃～約２５０℃、または約１５０℃～約２００℃の温度でオゾンの存在下で酸化させることをさらに含み得る。ある実施形態では、黒鉛化することは、不活性雰囲気（例えば、アルゴンなどの希ガス）下で、及び少なくとも約９００℃、または約９００℃～１０００℃（例えば９５０℃）の温度で行われる。
【0027】
ｐＨ
好ましい実施形態では、スラリーのｐＨは少なくとも約８、例えば約８～約１１に調整される。１つの好ましい実施形態では、スラリーｐＨは約９～約１０、例えば９．２～９．８に調整される。ｐＨ調整剤は、例えば９．５であり得る。一例において、ｐＨ調整剤は１Ｍの水酸化アンモニウム溶液である。
好ましい実施形態では、スラリーのｐＨは少なくとも約８、例えば約８～約１１に調整される。１つの好ましい実施形態では、スラリーｐＨは約９～約１０、例えば９．２～９．８に調整される。ｐＨ調整剤は、例えば９．５であり得る。一例において、ｐＨ調整剤は１Ｍの水酸化アンモニウム溶液である。
【0028】
成分比率
液体媒体中のナノダイヤモンドの濃度も、効率的な離散を可能にするのに十分に高くなくてはならない。例えば、ナノダイヤモンドは、液体媒体１リットルあたり少なくとも１０グラム、例えば少なくとも約２０ｇ／Ｌ、少なくとも約３０ｇ／Ｌ、少なくとも約４０ｇ／Ｌ、または少なくとも約５０ｇ／Ｌの量で存在し得る。
液体媒体中のナノダイヤモンドの濃度も、効率的な離散を可能にするのに十分に高くなくてはならない。例えば、ナノダイヤモンドは、液体媒体１リットルあたり少なくとも１０グラム、例えば少なくとも約２０ｇ／Ｌ、少なくとも約３０ｇ／Ｌ、少なくとも約４０ｇ／Ｌ、または少なくとも約５０ｇ／Ｌの量で存在し得る。
【0029】
粒径の低減
本明細書に記載の方法は、約５０ｎｍ未満、約４０ｎｍ未満、約３０ｎｍ未満、約２５ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満または約１５ｎｍ未満の中央粒径を有するナノダイヤモンド粒子を製造するために使用され得る。ナノダイヤモンド粒子は、少なくとも約２ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ未満、例えば約９ｎｍ未満、約８ｎｍ未満、約７ｎｍ未満、約６ｎｍ未満、またはさらに言えば約５ｎｍ未満の中央有効粒径を有する。
本明細書に記載の方法は、約５０ｎｍ未満、約４０ｎｍ未満、約３０ｎｍ未満、約２５ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満または約１５ｎｍ未満の中央粒径を有するナノダイヤモンド粒子を製造するために使用され得る。ナノダイヤモンド粒子は、少なくとも約２ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ未満、例えば約９ｎｍ未満、約８ｎｍ未満、約７ｎｍ未満、約６ｎｍ未満、またはさらに言えば約５ｎｍ未満の中央有効粒径を有する。
【0030】
本明細書中で使用する場合、「中央有効粒径」及び「中央粒径」という用語は、ナノダイヤモンド粒子の５０％が指定値未満の粒径を有することを意味する。本明細書に記載の方法を用いて、上記粒子の５０％超が、上に列挙される値のうちの１つを下回る粒径を有するナノダイヤモンド粒子が製造され得る。例えば、ナノダイヤモンド粒子の少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％または少なくとも約９９％は、上に列挙される値のうちの１つを下回る粒径を有し得る。
【0031】
ナノダイヤモンドコロイドの粘性係数は、当業者に知られている従来の方法によって測定され得る。例えば、本明細書に記載の方法を用いて調製された離散したナノダイヤモンドのスラリー（超音波処理後のスラリー）の粘性係数は、約２５℃の温度で少なくとも約０．８ｍＰａ・ｓから５ｍＰａ・ｓまでの範囲であり得る。
【0032】
非限定的な例を挙げると、一系列の実施形態では、本明細書に記載の方法を用いて、上記ナノダイヤモンド粒子の少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％または少なくとも約９９％が約２０ｎｍ未満、例えば２ｎｍ～約２０ｎｍの粒径を有するナノダイヤモンド粒子が製造され得る。別系列の実施形態では、本明細書に記載の方法を用いて、上記ナノダイヤモンド粒子の少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％または少なくとも約９９％が約１０ｎｍ未満、例えば２ｎｍ～約１０ｎｍの粒径を有するナノダイヤモンド粒子が製造され得る。
【0033】
所与の試料の中のナノダイヤモンド粒子の大きさは、当業者に知られている従来の粒径測定技術によって測定され得る。好適な粒径測定技術の非限定的な例としては、沈降場流動分画法、光子相関分光法、ディスク遠心法、ならびに静的及び動的光散乱法が挙げられる。
【0034】
ナノダイヤモンド粒子及び組成物
他の態様において、本発明は、本明細書に記載の方法を用いて調製されたナノダイヤモンド粒子に関する。さらに他の態様は、上記ナノダイヤモンド粒子を含む組成物に関する。本発明の範囲に含まれる組成物の非限定的な例としては、上記ナノダイヤモンド粒子を含む乾燥粉末、水性分散体及びコロイド分散体が挙げられる。
他の態様において、本発明は、本明細書に記載の方法を用いて調製されたナノダイヤモンド粒子に関する。さらに他の態様は、上記ナノダイヤモンド粒子を含む組成物に関する。本発明の範囲に含まれる組成物の非限定的な例としては、上記ナノダイヤモンド粒子を含む乾燥粉末、水性分散体及びコロイド分散体が挙げられる。
【0035】
例えば、本明細書に記載の方法を用いて調製されたナノダイヤモンド粒子を含む医薬組成物は本発明の範囲に含まれる。
【0036】
ナノダイヤモンドは、上記範囲内に入る中央粒径を特徴とし得る。同様に、組成物は、上記範囲内に入る中央粒径を有するナノダイヤモンドを含むことを特徴とし得る。
【0037】
本明細書に記載の方法に従って調製されたナノダイヤモンドの水性分散体は、約２５０ｎｍよりも大きい、約２００よりも大きい、約１００ｎｍよりも大きい、約９０ｎｍよりも大きい、約７０ｎｍよりも大きい、約６０ｎｍよりも大きいまたは約５０ｎｍよりも大きい粒径を有する凝集体を実質的に含まないものであり得る。本明細書中で使用する場合、「凝集体を実質的に含まない」という用語は、分散体が、分散体中に存在するナノダイヤモンドの総固体体積に対して相対的に１０体積％未満、例えば５体積％未満、２体積％未満、またはさらに言えば１体積％未満の上記凝集体を含むことを意味する。
【0038】
本明細書に記載の方法に従って調製されたナノダイヤモンドの水性分散体は、有益な保存安定性をさらなる特徴とし得る。例えば、上記水性分散体は、周囲条件下で少なくとも約１日間、少なくとも約１週間、少なくとも約１ヶ月または少なくとも約４ヶ月にわたって保存されたとき、感知できるほどのナノダイヤモンド相の析出を示さないものであり得る。
【0039】
本明細書に記載の方法に従って調製された乾燥ナノ粒子組成物も、本発明の範囲に含まれる。有益なことに、本明細書に記載されるとおりに離散させた乾燥ナノダイヤモンドは、水中に容易に再分散されて、ほんのわずかだけ大きい平均粒径（例えば、約５０ｎｍ未満、約４０ｎｍ未満、約３０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、約１０ｎｍ未満または約５ｎｍ未満の平均粒径）を有する水性分散体を形成し得る。乾燥ナノダイヤモンド組成物のこの特徴は、乾燥及びその後の再分散によって１μｍ以上の平均粒径を有する凝集体が形成されるものであった従来の離散技術を用いて調製されたナノダイヤモンドに比べて、著しく有益である。
【0040】
本開示の本文は凝集及び離散したナノダイヤモンドに焦点を絞っているが、他の硬質材料を離散させるために同じ原理及び考察が適用され得ることは理解されるべきである。
【0041】
本発明を詳しく記載してきたが、別記の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく改変形態及び変形形態が可能であることは明らかであろう。
【実施例】
【0042】
以下の非限定的実施例は、本発明をさらに例示するために提供される。ここでは、本発明者らは、オゾン酸化されたＤＮＤと、酸素の存在下で標準的な高温気相酸化がなされたＤＮＤとの定量的な差を、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）及び酸塩基電位差逆滴定を用いて分析する。加えて、粉砕なしでオゾン処理されたＤＮＤの解凝集の可能性を調べるためにアルカリ性水におけるホーン超音波処理を採用する。
【0043】
３ 実験手順
３．１ 試料
この試験で使用した全てのＤＮＤ粉末は、Ｄａｉｃｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｏｓａｋａ，Ｊａｐａｎ）によって製造された。ＤＮＤを製造するために５０：５０のＴＮＴ：ＲＤＸ装薬をＣＯ２雰囲気下で爆轟させ、爆轟煤を、７０重量％の硝酸と濃硫酸との１：６の体積比での合剤の中で５時間にわたって１５０℃で精製した。これに続いて、ＤＩ水洗浄と噴霧乾燥とのサイクルを複数回行った。以下、本発明者らはこの材料を「入手時ＤＮＤ」と名付ける。入手時ＤＮＤを、Ｄａｉｃｅｌにて管状炉（ＫＴＦ０４５Ｎ１、Ｋｏｙｏ Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ）を使用して４００℃で３時間にわたって酸素及び水素ガス流（体積表示で酸素４％、窒素９６％）中で酸化させた。得られた材料をＤＮＤ－Ｏ２と名付ける。
３．１ 試料
この試験で使用した全てのＤＮＤ粉末は、Ｄａｉｃｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｏｓａｋａ，Ｊａｐａｎ）によって製造された。ＤＮＤを製造するために５０：５０のＴＮＴ：ＲＤＸ装薬をＣＯ２雰囲気下で爆轟させ、爆轟煤を、７０重量％の硝酸と濃硫酸との１：６の体積比での合剤の中で５時間にわたって１５０℃で精製した。これに続いて、ＤＩ水洗浄と噴霧乾燥とのサイクルを複数回行った。以下、本発明者らはこの材料を「入手時ＤＮＤ」と名付ける。入手時ＤＮＤを、Ｄａｉｃｅｌにて管状炉（ＫＴＦ０４５Ｎ１、Ｋｏｙｏ Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ）を使用して４００℃で３時間にわたって酸素及び水素ガス流（体積表示で酸素４％、窒素９６％）中で酸化させた。得られた材料をＤＮＤ－Ｏ２と名付ける。
【0044】
３．２ ＤＮＤのオゾン酸化
オゾン酸化に先立って、入手時ＤＮＤを、表面官能基を除去してその表面化学を均質化するために管状炉（ＧＳＬ－１８００Ｘ、ＭＴＩ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ）を使用して９５０℃で５時間にわたってアルゴン流中で黒鉛化した。この黒鉛化ＤＮＤ粉末（０．５ｇ）を、７２時間にわたって湿潤オゾン／酸素合剤を連続的に流しながら電気マントルヒーター（ＨＭ０２５０ＶＦ１ ＨＥＡＴ ＭＡＮＴＬＥＳ、ＢＲＩＳＫＨＥＡＴ）を使用して２００℃に加熱される２５０ｍｌ容丸底ガラスフラスコの中に配置した。合剤はオゾン発生装置（Ｏｚｏｎｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｂ１０６５、ＲＤＥＸＰＡＭ）によって生成され、５００ｍｌのＤＩ水が充填された三角フラスコを介して反応器内に流されて、Ｈ２Ｏ利用オゾン分解のための十分な湿度を反応器内に提供した。このプロトコールに従って調製された試料をＤＮＤ－Ｏ３と名付けた。
オゾン酸化に先立って、入手時ＤＮＤを、表面官能基を除去してその表面化学を均質化するために管状炉（ＧＳＬ－１８００Ｘ、ＭＴＩ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ）を使用して９５０℃で５時間にわたってアルゴン流中で黒鉛化した。この黒鉛化ＤＮＤ粉末（０．５ｇ）を、７２時間にわたって湿潤オゾン／酸素合剤を連続的に流しながら電気マントルヒーター（ＨＭ０２５０ＶＦ１ ＨＥＡＴ ＭＡＮＴＬＥＳ、ＢＲＩＳＫＨＥＡＴ）を使用して２００℃に加熱される２５０ｍｌ容丸底ガラスフラスコの中に配置した。合剤はオゾン発生装置（Ｏｚｏｎｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｂ１０６５、ＲＤＥＸＰＡＭ）によって生成され、５００ｍｌのＤＩ水が充填された三角フラスコを介して反応器内に流されて、Ｈ２Ｏ利用オゾン分解のための十分な湿度を反応器内に提供した。このプロトコールに従って調製された試料をＤＮＤ－Ｏ３と名付けた。
【0045】
３．３ 超音波処理利用加水分解
０．６ｇのＤＮＤ－Ｏ３及びＤＮＤ－Ｏ２を別々にＤＩ水と混合して６．０重量％のスラリーを得た。１Ｍの水酸化アンモニウム溶液でスラリーのｐＨを９．５に調整した。Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｍｏｄｅｌ ７０５ Ｓｏｎｉｃ Ｄｉｓｍｅｍｂｒａｔｏｒを５０％出力電力で使用してスラリーを２８０分間にわたって超音波処理した（図１）。超音波処理の過程における離散の進行を追跡するために、スラリーの２０μｌのアリコートを一定時間間隔で採取し、６ｍｌの水酸化アンモニウム溶液（ｐＨ９．６）で希釈し、希釈したアリコートにおけるＤＮＤの粒径分布をＤＬＳによって測定した。ホーン超音波処理が完了した時点でＤＮＤ－Ｏ３及びＤＮＤ－Ｏ２スラリーを、Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ遠心分離機５８１０－Ｒを用いて１２０００ｒｐｍで１０分間、２５℃で遠心分離に掛け、各試料からの上清をピペットで慎重に回収した（それぞれＳ－ＤＮＤ－Ｏ３及びＳ－ＤＮＤ－Ｏ２）。ＤＮＤ－Ｏ３の析出部分をＰ－ＤＮＤ－Ｏ３と名付けた（図１）。ＤＮＤ－Ｏ２から析出した部分は回収しなかった。
０．６ｇのＤＮＤ－Ｏ３及びＤＮＤ－Ｏ２を別々にＤＩ水と混合して６．０重量％のスラリーを得た。１Ｍの水酸化アンモニウム溶液でスラリーのｐＨを９．５に調整した。Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｍｏｄｅｌ ７０５ Ｓｏｎｉｃ Ｄｉｓｍｅｍｂｒａｔｏｒを５０％出力電力で使用してスラリーを２８０分間にわたって超音波処理した（図１）。超音波処理の過程における離散の進行を追跡するために、スラリーの２０μｌのアリコートを一定時間間隔で採取し、６ｍｌの水酸化アンモニウム溶液（ｐＨ９．６）で希釈し、希釈したアリコートにおけるＤＮＤの粒径分布をＤＬＳによって測定した。ホーン超音波処理が完了した時点でＤＮＤ－Ｏ３及びＤＮＤ－Ｏ２スラリーを、Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ遠心分離機５８１０－Ｒを用いて１２０００ｒｐｍで１０分間、２５℃で遠心分離に掛け、各試料からの上清をピペットで慎重に回収した（それぞれＳ－ＤＮＤ－Ｏ３及びＳ－ＤＮＤ－Ｏ２）。ＤＮＤ－Ｏ３の析出部分をＰ－ＤＮＤ－Ｏ３と名付けた（図１）。ＤＮＤ－Ｏ２から析出した部分は回収しなかった。
【0046】
３．４ 特性評価
３．４．１ フーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）
Ｔｈｅｒｍｏ Ｎｉｃｏｌｅｔ ＮＥＸＵＳ ４７０ ＦＴ－ＩＲ分光計を使用してＦＴＩＲスペクトルを５００～４０００ｃｍ－１の範囲で１ｃｍ－１の分解能で測定した。ＤＮＤのスペクトルは、１００ｍｇのＫＢｒと１ｍｇのＤＮＤとの混合物を１５トンの負荷の下で押圧することによって作った臭化カリウムペレットで記録された。
３．４．１ フーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）
Ｔｈｅｒｍｏ Ｎｉｃｏｌｅｔ ＮＥＸＵＳ ４７０ ＦＴ－ＩＲ分光計を使用してＦＴＩＲスペクトルを５００～４０００ｃｍ－１の範囲で１ｃｍ－１の分解能で測定した。ＤＮＤのスペクトルは、１００ｍｇのＫＢｒと１ｍｇのＤＮＤとの混合物を１５トンの負荷の下で押圧することによって作った臭化カリウムペレットで記録された。
【0047】
３．４．２ Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）
ＸＰＳ測定は、単色ＡｌＫａのＸ線源を備えたＰＨＩ５８００ ＥＳＣＡ（ＵＬＶＡＣ－ＰＨＩ Ｉｎｃ．）を用いて実施された。ＤＮＤ試料を導電性炭素テープに接着した。テープからの電位干渉を回避するために、本発明者らは、ＤＮＤの層がＸＰＳ信号収集の深度に比べてよりはるかに厚くなることを確保した。Ｏ１ｓ及びＣ１ｓピーク面積の２つの異なる高分解能スキャンからの平均を用いてＯ対Ｃの原子パーセント比率を算出した。高分解能スキャンは０．２５ｅＶのステップで５８．７ｅＶのパスエネルギーで行われた。
ＸＰＳ測定は、単色ＡｌＫａのＸ線源を備えたＰＨＩ５８００ ＥＳＣＡ（ＵＬＶＡＣ－ＰＨＩ Ｉｎｃ．）を用いて実施された。ＤＮＤ試料を導電性炭素テープに接着した。テープからの電位干渉を回避するために、本発明者らは、ＤＮＤの層がＸＰＳ信号収集の深度に比べてよりはるかに厚くなることを確保した。Ｏ１ｓ及びＣ１ｓピーク面積の２つの異なる高分解能スキャンからの平均を用いてＯ対Ｃの原子パーセント比率を算出した。高分解能スキャンは０．２５ｅＶのステップで５８．７ｅＶのパスエネルギーで行われた。
【0048】
３．４．３ ＵＶ－ラマン
ＨＯＲＩＢＡ ＬａｂＲＡＭ ＨＲ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ＬａｂＳｐｅｃ ６を用い、励起波長を０．８ｍＷで３２５ｎｍとしてラマンシフト範囲９００～１９００ｃｍ－１でラマンスペクトルを記録した。３６個のマッピング点を有する２０×２０μｍの領域にわたってスペクトルを平均した。各スペクトルは、レーザーによって引き起こされる試料の損傷を最小限に抑えるために曝露を４秒にして２回蓄積された。
ＨＯＲＩＢＡ ＬａｂＲＡＭ ＨＲ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ＬａｂＳｐｅｃ ６を用い、励起波長を０．８ｍＷで３２５ｎｍとしてラマンシフト範囲９００～１９００ｃｍ－１でラマンスペクトルを記録した。３６個のマッピング点を有する２０×２０μｍの領域にわたってスペクトルを平均した。各スペクトルは、レーザーによって引き起こされる試料の損傷を最小限に抑えるために曝露を４秒にして２回蓄積された。
【0049】
３．４．４ 比表面積（ＳＳＡ）解析
ＮＯＶＡ表面積解析装置２０００ｅ（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を用いて比表面積（ＳＳＡ）を決定した。測定に先立って、ＤＮＤ試料を真空下で２時間、２００℃で脱気した。－１９６℃での窒素吸着から、Ｂｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）等温線を用いてＳＳＡを算出した。
ＮＯＶＡ表面積解析装置２０００ｅ（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を用いて比表面積（ＳＳＡ）を決定した。測定に先立って、ＤＮＤ試料を真空下で２時間、２００℃で脱気した。－１９６℃での窒素吸着から、Ｂｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）等温線を用いてＳＳＡを算出した。
【0050】
３．４．５ 酸塩基電位差逆滴定
酸塩基電位差逆滴定を用いてＤＮＤ表面上のカルボン酸（ＣＯＯＨ）基を定量した。ＣＯＯＨ基を選択的に中和するために０．０５ＭのＮａＨＣＯ３水溶液を調製した。溶存ＣＯ２を除去するために溶液にアルゴンガスを室温で２４時間バブリングした。その後、密封された５０ｍｌ容プラスチック遠心分離管（Ｋａｒｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ２０８Ｌ２）内で０．１ｇのＤＮＤ試料を、Ａｒパージされた０．０５ＭのＮａＨＣＯ３溶液１５ｍｌと共に２４時間にわたって撹拌した。０．１ｇのＤＮＤ粉末と、アルゴンガスで脱気された０．０５ＭのＮａＨＣＯ３溶液１５ｍｌとの反応の後、１２０００ｒｐｍで３０分間の遠心分離によって上清を分離した。上清から３ｍｌのアリコートを採取し、アルゴンガスで脱気された０．０１ＭのＮａＮＯ３溶液２５ｍｌによって希釈して、ｐＨガラス電極を浸すのに十分な体積を得た。ＮａＮＯ３溶液は、ここでは滴定の最中に同じイオン強度を維持するために採用された。上清を１２０００ｒｐｍでの３０分間の遠心分離によって分離し、ｐＨガラス電極ＬＬ Ｕｎｉｔｒｏｄｅ Ｐｔ１０００及び５ｍｌ投入ビュレットを備えた８８８ Ｔｉｔｒａｎｄｏ（Ｍｅｔｒｏｈｍ ＡＧ）を使用して０．１Ｍ（０．１００２Ｎ）ＨＣ１による動的当量点滴定モードで滴定した。基準として、５０ｍｌ容プラスチック遠心分離管内で１５ｍｌのＮａＨＣＯ３溶液をＤＮＤなしで２４時間撹拌し、上記と同じ条件で滴定した。ＤＮＤ表面上のＣＯＯＨと反応したＮａＨＣＯ３の量を基準溶液と試料上清のアリコートとの当量点間の差として決定した（表１）。
酸塩基電位差逆滴定を用いてＤＮＤ表面上のカルボン酸（ＣＯＯＨ）基を定量した。ＣＯＯＨ基を選択的に中和するために０．０５ＭのＮａＨＣＯ３水溶液を調製した。溶存ＣＯ２を除去するために溶液にアルゴンガスを室温で２４時間バブリングした。その後、密封された５０ｍｌ容プラスチック遠心分離管（Ｋａｒｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ２０８Ｌ２）内で０．１ｇのＤＮＤ試料を、Ａｒパージされた０．０５ＭのＮａＨＣＯ３溶液１５ｍｌと共に２４時間にわたって撹拌した。０．１ｇのＤＮＤ粉末と、アルゴンガスで脱気された０．０５ＭのＮａＨＣＯ３溶液１５ｍｌとの反応の後、１２０００ｒｐｍで３０分間の遠心分離によって上清を分離した。上清から３ｍｌのアリコートを採取し、アルゴンガスで脱気された０．０１ＭのＮａＮＯ３溶液２５ｍｌによって希釈して、ｐＨガラス電極を浸すのに十分な体積を得た。ＮａＮＯ３溶液は、ここでは滴定の最中に同じイオン強度を維持するために採用された。上清を１２０００ｒｐｍでの３０分間の遠心分離によって分離し、ｐＨガラス電極ＬＬ Ｕｎｉｔｒｏｄｅ Ｐｔ１０００及び５ｍｌ投入ビュレットを備えた８８８ Ｔｉｔｒａｎｄｏ（Ｍｅｔｒｏｈｍ ＡＧ）を使用して０．１Ｍ（０．１００２Ｎ）ＨＣ１による動的当量点滴定モードで滴定した。基準として、５０ｍｌ容プラスチック遠心分離管内で１５ｍｌのＮａＨＣＯ３溶液をＤＮＤなしで２４時間撹拌し、上記と同じ条件で滴定した。ＤＮＤ表面上のＣＯＯＨと反応したＮａＨＣＯ３の量を基準溶液と試料上清のアリコートとの当量点間の差として決定した（表１）。
【0051】
当量点をｐＨ４．０～４．５の範囲の滴定曲線の一次導関数のピーク位置として決定し、３つの異なる測定結果を平均した。その後、ＣＯＯＨ含有量を：
として算出し、式中、ＥＰブランクは、０．０１ＭのＮａＨＣＯ３溶液３ｍｌの当量点であり、ＥＰ試料は、ＤＮＤ粉末とＮａＨＣＯ３との混合物から分離された上清３ｍｌの当量点であり、ＮＨＣｌは、滴定に使用したＨＣｌの規定度（０．１００２）であり、ｍＤＮＤは、滴定のためのＤＮＤの質量である。ＮａＨＣＯ３取込量は３ｍｌのブランク溶液から算出され、試料に５を乗じて（１５ｍｌ／３ｍｌ）、ＤＮＤ粉末による総ＮａＨＣＯ３取込量を得たが、これはＣＯＯＨ含有量に対応する。
【数1】
【表1】
【0052】
次いで、ＣＯＯＨ表面密度を：
として算出し、式中、ｎはＤＮＤ表面上のＣＯＯＨのモル数であり、ＮＡはアボガドロ数（６．０２×１０２３ｍｏｌ－１）であり、ｍＤＮＤ（ｇ）は、滴定に使用したＤＮＤ試料の質量であり、ＳＢＥＴ（ｍ２／ｇ）は、ＢＥＴ測定によって決定されるＤＮＤ試料の比表面積（１０１８を乗じることでｍ２がｎｍ２に変換される）である。
【数2】
【0053】
３．４．６ 動的光散乱（ＤＬＳ）
ＤＬＳ（ＺｅｔａｓｉｚｅｒＮａｎｏ ＺＳ、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｌｔｄ）を使用してＤＮＤ分散体の粒径分布を、２５℃での水の粘度（０．８２ｃＰ）を用いて決定した。体積分布（Ｄｖ５０）のための分布及び中央直径を、試料１つあたり１０個の異なる測定結果から算出した。体積基準での分布に加えて、水酸化アンモニウム溶液（ｐＨ９．６）による希釈スラリーのＺ平均を算出して、相関関数の最初の部分を単一指数関数的減衰モデルに近似することで大きな弱凝集体の粒径分布を得た。希釈スラリーを５分間にわたって浴中で超音波処理し、その後、ＤＬＳ測定及びＺ平均直径を試料１つあたり３つの測定結果から算出した。
ＤＬＳ（ＺｅｔａｓｉｚｅｒＮａｎｏ ＺＳ、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｌｔｄ）を使用してＤＮＤ分散体の粒径分布を、２５℃での水の粘度（０．８２ｃＰ）を用いて決定した。体積分布（Ｄｖ５０）のための分布及び中央直径を、試料１つあたり１０個の異なる測定結果から算出した。体積基準での分布に加えて、水酸化アンモニウム溶液（ｐＨ９．６）による希釈スラリーのＺ平均を算出して、相関関数の最初の部分を単一指数関数的減衰モデルに近似することで大きな弱凝集体の粒径分布を得た。希釈スラリーを５分間にわたって浴中で超音波処理し、その後、ＤＬＳ測定及びＺ平均直径を試料１つあたり３つの測定結果から算出した。
【0054】
４．結果及び考察
４．１ ＤＮＤ表面の官能化及び特性評価
オゾン酸化の前に官能基の含有量を最小限に抑えてより一様な表面を作り出すために、入手時ＤＮＤをアルゴン雰囲気下で９５０℃で５時間にわたって部分的に黒鉛化し、８２．２重量％の収率を得た。ＸＲＤによれば、部分黒鉛化ＤＮＤは概してそのダイヤモンド構造を依然として保持していた（図２）。入手時及び改質ＤＮＤの表面化学を図３中のＦＴＩＲによって評価した。入手時ＤＮＤのスペクトル（図３のスペクトル（１））は、Ｏ－Ｈ伸縮（３２００～３６００ｃｍ－１）及び変角（１６２０～１６３０ｃｍ－１）振動、ならびに１７００～１８６５ｃｍ－１でのＣ＝Ｏ伸縮振動に対応する酸素含有表面基のバンドを明らかにしている。表面黒鉛化によって１７３３ｃｍ－１のカルボニルバンドが消失したが、ＯＨバンドは残っていた（図３のスペクトル（２））。オゾン／酸素中での表面黒鉛化ＤＮＤのさらなる酸化によって表面にＣ＝Ｏ含有基が再導入されたが（図３のスペクトル（３））、１７７１ｃｍ－１にＣ＝Ｏピークを示しているＤＮＤ－Ｏ２（図３のスペクトル（４））とは対照的に、ＤＮＤ－Ｏ３のＣ＝Ｏピークはより高い周波数１８１２ｃｍ－１にシフトして無水物基（Ｃ＝Ｏ＞１８００ｃｍ－１）を示唆している。しかも、ＤＮＤ－Ｏ３のＦＴＩＲスペクトルは、１６２６ｃｍ－１のＯ－Ｈ変角ピークと比較して１８１２ｃｍ－１にＣ＝Ｏピークの著しくより高い強度を示している。
４．１ ＤＮＤ表面の官能化及び特性評価
オゾン酸化の前に官能基の含有量を最小限に抑えてより一様な表面を作り出すために、入手時ＤＮＤをアルゴン雰囲気下で９５０℃で５時間にわたって部分的に黒鉛化し、８２．２重量％の収率を得た。ＸＲＤによれば、部分黒鉛化ＤＮＤは概してそのダイヤモンド構造を依然として保持していた（図２）。入手時及び改質ＤＮＤの表面化学を図３中のＦＴＩＲによって評価した。入手時ＤＮＤのスペクトル（図３のスペクトル（１））は、Ｏ－Ｈ伸縮（３２００～３６００ｃｍ－１）及び変角（１６２０～１６３０ｃｍ－１）振動、ならびに１７００～１８６５ｃｍ－１でのＣ＝Ｏ伸縮振動に対応する酸素含有表面基のバンドを明らかにしている。表面黒鉛化によって１７３３ｃｍ－１のカルボニルバンドが消失したが、ＯＨバンドは残っていた（図３のスペクトル（２））。オゾン／酸素中での表面黒鉛化ＤＮＤのさらなる酸化によって表面にＣ＝Ｏ含有基が再導入されたが（図３のスペクトル（３））、１７７１ｃｍ－１にＣ＝Ｏピークを示しているＤＮＤ－Ｏ２（図３のスペクトル（４））とは対照的に、ＤＮＤ－Ｏ３のＣ＝Ｏピークはより高い周波数１８１２ｃｍ－１にシフトして無水物基（Ｃ＝Ｏ＞１８００ｃｍ－１）を示唆している。しかも、ＤＮＤ－Ｏ３のＦＴＩＲスペクトルは、１６２６ｃｍ－１のＯ－Ｈ変角ピークと比較して１８１２ｃｍ－１にＣ＝Ｏピークの著しくより高い強度を示している。
【0055】
酸塩基電位差逆滴定及びＸＰＳ測定を実施してＤＮＤ中の表面ＣＯＯＨ基の含有量を定量した。表２に示すように、実験で決定されたＤＮＤ－Ｏ３のＣＯＯＨの表面密度は、ＤＮＤ－Ｏ２のほぼ２倍である０．９２７ｎｍ－２に達しする。試料の総酸素含有量をＸＰＳによって測定した。ＤＮＤ－Ｏ３のＯ１ｓ／Ｃ１ｓのＸＰＳ比率は０．１４６であり、ＤＮＤ－Ｏ２と比較して約４０％高い。原理的にはＯ１ｓ／Ｃ１ｓ比率は一次粒径の影響を受け得る、というのも、酸素含有表面基がＤＮＤ表面に結合しているのに対して炭素原子はＤＮＤ粒子の表面上にもコア中にも存在しているからである。しかしながら、ＢＥＴ測定結果は、ＤＮＤ－Ｏ３のＳＳＡがＤＮＤ－Ｏ２のそれとほぼ等しいことを示唆しており、これはＯ１ｓ／Ｃ１ｓ比率がこれらの２つの試料の間での粒径の差ではなくＤＮＤ表面の総酸素含有量の差を表していることを意味している。このため、オゾン酸化によって酸素含有表面官能基の含有量はより高くなる。比較のために、４００℃で２４時間にわたって空気中で酸化されたＤＮＤの文献データにおいて滴定は、長時間の空気酸化で０．１５～０．８０ｎｍ－２のＣＯＯＨ含有量に達し、ＳＳＡが３３１ｍ２／ｇから２９２ｍ２／ｇに劇的に減少したことを明らかにした。４００℃よりも高い温度では、空気酸化は酸素含有表面基の生成と小さなＤＮＤの焼失とが同時にもたらされるようである。オゾン酸化はより制御しやすいものである、というのも、それは２００℃で進行し、ＤＮＤ焼失を最小限に抑えながら高い含有量の酸素含有官能性を生み出すからである。
【表2】
【0056】
４．２ ホーン超音波処理によるＤＮＤの離散
ＤＮＤ溶液のｐＨは、コロイド安定性に影響を及ぼす重要な因子である。ｐＫａよりも高いｐＨではＣＯＯＨの解離が有利となり、負に帯電したＤＮＤ表面をもたらす。それゆえ、本発明者らは、ｐＨを９．５に調整してからＤＮＤ－Ｏ２及びＤＮＤ－Ｏ３水性懸濁液のホーン超音波処理を行った。ジルコニアビーズによる湿式ボールミリングまたはホーン超音波処理を用いた過剰な離散プロセスが、初めは凝集体の破壊につながるが後には再凝集を招き得ることは、よく知られている。ＢＡＳＤの間のＤＮＤの再凝集も報告されている。それゆえ、ホーン超音波処理プロセスの間、ＤＮＤの粒径を追跡するために測定を実施した。図４は、ホーン超音波処理期間中の希釈ＤＮＤ－Ｏ３スラリーのＺ平均直径を示す。ＤＮＤ－Ｏ３の大きめの凝集体の粒径は最初の９０分間にわたって連続的に減少したが、１２０分の超音波処理の後に再凝集が認められた。しかしながら、スラリーを４５００ｒｐｍで５分間遠心分離して大きめの凝集体を除去した後に行ったＤＬＳ測定は、２８０分のホーン超音波処理の間、ＤＮＤ－Ｏ３の離散が進行してＺ平均直径が７１ｎｍとなった一方、ＤＮＤ－Ｏ２の離散効率が２８０分後にゼロに落ち込んで７７ｎｍの最小Ｚ平均直径となったことを示している（図４のｂ）。Ｚ平均は大きな凝集体に対してより敏感であるため、この実験からは、ホーン超音波処理中にＤＮＤ－Ｏ３がより高い再凝集耐性を有していることが明らかである。これらのＤＬＳ測定では、２０μｌのアリコートを６ｍｌの水酸化アンモニウム溶液（ｐＨ９．６）で希釈してから測定を行った。これらの測定を行っている間に本発明者らは、ＤＮＤ－Ｏ２スラリーが遠心分離管の疎水性の壁により良好に貼り付くことに気付き、これは、より親水性が低いＤＮＤ－Ｏ２の性質、またはスラリーの粘度の上昇を示唆していると思われる（図４のｃ）。
ＤＮＤ溶液のｐＨは、コロイド安定性に影響を及ぼす重要な因子である。ｐＫａよりも高いｐＨではＣＯＯＨの解離が有利となり、負に帯電したＤＮＤ表面をもたらす。それゆえ、本発明者らは、ｐＨを９．５に調整してからＤＮＤ－Ｏ２及びＤＮＤ－Ｏ３水性懸濁液のホーン超音波処理を行った。ジルコニアビーズによる湿式ボールミリングまたはホーン超音波処理を用いた過剰な離散プロセスが、初めは凝集体の破壊につながるが後には再凝集を招き得ることは、よく知られている。ＢＡＳＤの間のＤＮＤの再凝集も報告されている。それゆえ、ホーン超音波処理プロセスの間、ＤＮＤの粒径を追跡するために測定を実施した。図４は、ホーン超音波処理期間中の希釈ＤＮＤ－Ｏ３スラリーのＺ平均直径を示す。ＤＮＤ－Ｏ３の大きめの凝集体の粒径は最初の９０分間にわたって連続的に減少したが、１２０分の超音波処理の後に再凝集が認められた。しかしながら、スラリーを４５００ｒｐｍで５分間遠心分離して大きめの凝集体を除去した後に行ったＤＬＳ測定は、２８０分のホーン超音波処理の間、ＤＮＤ－Ｏ３の離散が進行してＺ平均直径が７１ｎｍとなった一方、ＤＮＤ－Ｏ２の離散効率が２８０分後にゼロに落ち込んで７７ｎｍの最小Ｚ平均直径となったことを示している（図４のｂ）。Ｚ平均は大きな凝集体に対してより敏感であるため、この実験からは、ホーン超音波処理中にＤＮＤ－Ｏ３がより高い再凝集耐性を有していることが明らかである。これらのＤＬＳ測定では、２０μｌのアリコートを６ｍｌの水酸化アンモニウム溶液（ｐＨ９．６）で希釈してから測定を行った。これらの測定を行っている間に本発明者らは、ＤＮＤ－Ｏ２スラリーが遠心分離管の疎水性の壁により良好に貼り付くことに気付き、これは、より親水性が低いＤＮＤ－Ｏ２の性質、またはスラリーの粘度の上昇を示唆していると思われる（図４のｃ）。
【0057】
２８０分のホーン超音波処理の後、１２０００ｒｐｍでの１０分間にわたる超遠心分離を各試料に対して実施して大きな凝集体を完全に除去して、非常に暗い色の透明なコロイド（Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３及びＳ－ＤＮＤ－Ｏ２）が得られた。Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３及びＳ－ＤＮＤ－Ｏ２の粒径分布は、それぞれ５．９及び１０．４ｎｍのＤｖ５０に対応する鋭いピークを示している（図４のｄ）。しかも、水酸化アンモニウム溶液（ｐＨ９．６）で０．０２重量％に希釈されたＳ－ＤＮＤ－Ｏ３及びＳ－ＤＮＤ－Ｏ２のＺ平均直径は、Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３が３９．２ｎｍであり、これはＳ－ＤＮＤ－Ｏ２（４６．５ｎｍ）に比べてより小さく、これは、Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３の方がＳ－ＤＮＤ－Ｏ２よりも凝集が少ないことを示唆している。ホーン超音波処理プロセスは、初期ＤＮＤ質量に対して上清中のＤＮＤの収率が８０％超であり、この点において、より高価で困難なＢＡＳＤの収率に匹敵する。かくして、本発明者らの結果は、粉砕媒体を何ら有さず超遠心分離を伴うホーン超音波処理を用いてオゾン酸化ＤＮＤが空気酸化ＤＮＤよりも良好に一桁水性コロイドに解凝集され得ることを示唆している（表３）。
【0058】
Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３及びＳ－ＤＮＤ－Ｏ２を回収し、ロータリーエバポレーターを使用して乾燥させた。乾燥粉末（各４ｍｇ）を２０ｍｌのＤＩ水と混合した（図５）。驚いたことに、乾燥Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３はいかなる手段も伴わずにＤＩ水中で完全な再分散性を示した一方、Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ２は沈んで底に留まった。この観察結果に着想を得て、本発明者らは、Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３粉末を含んだＤＩ水から濃厚な６重量％のスラリーを調製し、１Ｍの水酸化アンモニウム溶液でそのｐＨを９．５に調整した。低電力の浴中での超音波処理を３０分行い、１２０００ｒｐｍでのスラリーの超遠心分離を２５℃で３０分間行った後、一桁ＤＮＤ水性コロイドはＳ－ＤＮＤ－Ｏ３の初期質量に対して７０％超の収率で回収された（図６及び表４）。異なる製造業者からのＳＡＵＤ解凝集ＤＮＤにおいて乾燥状態からの同様の再分散性が観察された。
【表3】
【表4】
【0059】
２５℃での水の粘度（０．８２ｃＰ）を用いてＤＬＳによって分布を決定した。体積分布（Ｄｖ５０）のための中央直径を１０個の異なる測定結果から算出した。体積基準での分布に加えて、水酸化アンモニウム溶液（ｐＨ９．６）による希釈スラリー（０．０２重量％）のＺ平均直径を３つの異なる測定結果の平均から得た。
【0060】
４．３ Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３の特性評価
Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３について、その構造及び表面化学を明らかにするためにＵＶ－ラマン及びＦＴＩＲによってさらに調べた。Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３の分散体安定性が改善された理由を理解するために、本発明者らは、ＤＮＤ－Ｏ３とＳ－ＤＮＤ－Ｏ３とＰ－ＤＮＤ－Ｏ３との間で表面化学の差異を分析した。Ｐ－ＤＮＤ－Ｏ３は、離散プロセスによって超遠心分離後の析出物として得られた（図１の（３））。Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３のＦＴＩＲは、ＤＮＤ－Ｏ３（１８１２ｃｍ－１）と比較してより低い周波数のＣ＝Ｏピーク（１７８７ｃｍ－１）を示し、表面酸無水物の加水分解が示唆される。ピーク位置から判断してＰ－ＤＮＤ－Ｏ３はＳ－ＤＮＤ－Ｏ３よりも少なく加水分解されている（図７のａ）。加えて、Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３のＳＳＡ（３４４ｍ２／ｇ）はＤＮＤ－Ｏ３（２９９ｍ２／ｇ）よりも大きいが、両者は同じ入手時ＤＮＤから得られたものである。ＳＳＡの差は、ＵＶラマンスペクトル（図７のｂ）から推察されるように粒径の差に関係している。ＤＮＤ－Ｏ３、Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３及びＰ－ＤＮＤ－Ｏ３のＵＶラマンスペクトルはどれも、小さめ（１２５０ｃｍ－１）及び大きめ（１３２７ｃｍ－１）のダイヤモンド散乱ドメインからの寄与、黒鉛状炭素のＧバンド（１５８０ｃｍ－１）、Ｏ－Ｈ変角（１６４０ｃｍ－１）及びＣ＝Ｏ伸縮（１７２５ｃｍ－１）を示している。Ｐ－ＤＮＤ－Ｏ３は、他の試料に比べてより強いダイヤモンドピークを１３２７ｃｍ－１に有するが、これは、析出物中の大きめのＤＮＤ粒子のより高い含有量によるものであり得る。したがって、ＳＳＡ及びＵＶラマンデータは、入手時ＤＮＤの不均一な一次粒径分布を示唆しており、オゾン酸化ＤＮＤのホーン超音波処理とそれに続く超遠心分離がＤＮＤ分画を容易にしていることを裏付けている。この効果の考えられ得る説明は、ＤＮＤの大きめの一次粒子がオゾンに対してより低い反応性を有し、それゆえホーン超音波処理によって解凝集され難い、ということである可能性がある。
Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３について、その構造及び表面化学を明らかにするためにＵＶ－ラマン及びＦＴＩＲによってさらに調べた。Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３の分散体安定性が改善された理由を理解するために、本発明者らは、ＤＮＤ－Ｏ３とＳ－ＤＮＤ－Ｏ３とＰ－ＤＮＤ－Ｏ３との間で表面化学の差異を分析した。Ｐ－ＤＮＤ－Ｏ３は、離散プロセスによって超遠心分離後の析出物として得られた（図１の（３））。Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３のＦＴＩＲは、ＤＮＤ－Ｏ３（１８１２ｃｍ－１）と比較してより低い周波数のＣ＝Ｏピーク（１７８７ｃｍ－１）を示し、表面酸無水物の加水分解が示唆される。ピーク位置から判断してＰ－ＤＮＤ－Ｏ３はＳ－ＤＮＤ－Ｏ３よりも少なく加水分解されている（図７のａ）。加えて、Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３のＳＳＡ（３４４ｍ２／ｇ）はＤＮＤ－Ｏ３（２９９ｍ２／ｇ）よりも大きいが、両者は同じ入手時ＤＮＤから得られたものである。ＳＳＡの差は、ＵＶラマンスペクトル（図７のｂ）から推察されるように粒径の差に関係している。ＤＮＤ－Ｏ３、Ｓ－ＤＮＤ－Ｏ３及びＰ－ＤＮＤ－Ｏ３のＵＶラマンスペクトルはどれも、小さめ（１２５０ｃｍ－１）及び大きめ（１３２７ｃｍ－１）のダイヤモンド散乱ドメインからの寄与、黒鉛状炭素のＧバンド（１５８０ｃｍ－１）、Ｏ－Ｈ変角（１６４０ｃｍ－１）及びＣ＝Ｏ伸縮（１７２５ｃｍ－１）を示している。Ｐ－ＤＮＤ－Ｏ３は、他の試料に比べてより強いダイヤモンドピークを１３２７ｃｍ－１に有するが、これは、析出物中の大きめのＤＮＤ粒子のより高い含有量によるものであり得る。したがって、ＳＳＡ及びＵＶラマンデータは、入手時ＤＮＤの不均一な一次粒径分布を示唆しており、オゾン酸化ＤＮＤのホーン超音波処理とそれに続く超遠心分離がＤＮＤ分画を容易にしていることを裏付けている。この効果の考えられ得る説明は、ＤＮＤの大きめの一次粒子がオゾンに対してより低い反応性を有し、それゆえホーン超音波処理によって解凝集され難い、ということである可能性がある。
【0061】
５ 結論
オゾン酸化ＤＮＤについて、酸塩基電位差逆滴定及びＸＰＳによって定量的に調べ、その結果、空気酸化ＤＮＤに比べて大量の酸素含有表面基が明らかになった。しかも、オゾン酸化ＤＮＤはホーン超音波処理プロセス中の再凝集に対する高い耐性を有し、粉砕媒体を何ら伴わずに（一桁ＤＮＤ分散体に至るまでの）より小さい粒子を生成するためのより長い超音波処理時間を可能にしている。オゾン処理及び解凝集されたＤＮＤの最も顕著な特徴は、乾燥粉末からのその水中における再分散性であるが、これは、オゾン処理によって生成してさらにはホーン超音波処理中にＣＯＯＨに加水分解された多数の酸素含有表面基（主に無水物）によって生じるものである。オゾン酸化ＤＮＤの超音波処理利用加水分解は、空気酸化と比較してより良好な制御、より温和な条件、及び最小ＤＮＤ粒子のより少ない焼失ゆえに、ＣＯＯＨ末端を有する一桁ＤＮＤコロイドを得るための商業的に実用可能な技術である可能性がある。
オゾン酸化ＤＮＤについて、酸塩基電位差逆滴定及びＸＰＳによって定量的に調べ、その結果、空気酸化ＤＮＤに比べて大量の酸素含有表面基が明らかになった。しかも、オゾン酸化ＤＮＤはホーン超音波処理プロセス中の再凝集に対する高い耐性を有し、粉砕媒体を何ら伴わずに（一桁ＤＮＤ分散体に至るまでの）より小さい粒子を生成するためのより長い超音波処理時間を可能にしている。オゾン処理及び解凝集されたＤＮＤの最も顕著な特徴は、乾燥粉末からのその水中における再分散性であるが、これは、オゾン処理によって生成してさらにはホーン超音波処理中にＣＯＯＨに加水分解された多数の酸素含有表面基（主に無水物）によって生じるものである。オゾン酸化ＤＮＤの超音波処理利用加水分解は、空気酸化と比較してより良好な制御、より温和な条件、及び最小ＤＮＤ粒子のより少ない焼失ゆえに、ＣＯＯＨ末端を有する一桁ＤＮＤコロイドを得るための商業的に実用可能な技術である可能性がある。
【0062】
本発明またはその実施形態（複数可）の要素を導入する場合、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」及び「上記」という冠詞は、要素の１つ以上が存在するという意味を意図したものである。「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「有している」という用語は、列挙された要素以外に付加的な要素が存在し得るという意味を意図したものである。
【0063】
上記に鑑みれば、本発明のいくつかの目的が達成され、他の有益な結果が得られることが分かるであろう。
【0064】
本発明の範囲から逸脱することなく上記の組成物及びプロセスに様々な変更がなされる可能性があるが、上記記載に含まれる及び添付の図面の中に示される全ての事物が限定の意味ではなく例示的なものとして解釈されるべきであることを意図する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】