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特表2024-509563抗微生物性生体適合性共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット組成物
(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】2024-03-04
(54)【発明の名称】抗微生物性生体適合性共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット組成物
(51)【国際特許分類】
C01F 3/02 20060101AFI20240226BHJP
A61P 35/00 20060101ALI20240226BHJP
A61P 31/00 20060101ALI20240226BHJP
A61P 31/04 20060101ALI20240226BHJP
A61P 31/12 20060101ALI20240226BHJP
A61P 31/10 20060101ALI20240226BHJP
A61L 15/18 20060101ALI20240226BHJP
A61L 29/10 20060101ALI20240226BHJP
A61P 17/02 20060101ALI20240226BHJP
【ＦＩ】
C01F3/02
A61P35/00
A61P31/00
A61P31/04
A61P31/12
A61P31/10
A61L15/18 100
A61L29/10
A61P17/02
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023554315
(86)(22)【出願日】2022-03-08
(85)【翻訳文提出日】2023-10-26
(86)【国際出願番号】 IL2022050253
(87)【国際公開番号】W WO2022190087
(87)【国際公開日】2022-09-15
(31)【優先権主張番号】63/157,889
(32)【優先日】2021-03-08
(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】523012953
【氏名又は名称】エヌエスシー－ナノ ソノ コーポレーション リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100149032
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 敏明
(74)【代理人】
【識別番号】100181906
【弁理士】
【氏名又は名称】河村 一乃
(72)【発明者】
【氏名】フランコ，アリエル アントニオ
(72)【発明者】
【氏名】サングルマス，ラジャシェカレヤ エー．
(72)【発明者】
【氏名】ハシン，アサフ
【テーマコード（参考）】
4C081
4G076
【Ｆターム（参考）】
4C081AA12
4C081AC08
4C081CE01
4C081CE02
4C081CF14
4C081CF24
4G076AA02
4G076AA18
4G076AB12
4G076BA13
4G076BA33
4G076BB08
4G076BC02
4G076BC07
4G076BE11
4G076BF07
4G076CA02
4G076CA29
4G076CA33
4G076DA16
(57)【要約】
本明細書では、工業的用途及び生物医学的用途のための抗微生物特性を有する共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットを記載する。本開示の化合物を用いて、生物表面及び無生物表面における微生物の増殖を抑制及び／又は微生物の増殖を除去する方法も記載される。
【選択図】図３
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属Ａ及びＢでドープされた酸化マグネシウムを含む共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット組成物であって、金属Ａは、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、ジルコニウム、ニオブ、銀、及び亜鉛からなる群から選択される遷移金属であり、かつ
金属Ｂは、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウム、及びバリウムからなる群から選択されるアルカリ金属又はアルカリ土類金属であり、かつ
前記共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットは、結晶性ペリクレース構造を備える、前記組成物。
【請求項2】
金属Ａは、チタン又は亜鉛である、請求項１に記載の組成物。
【請求項3】
金属Ｂは、カルシウム又はストロンチウムである、請求項１又は２に記載の組成物。
【請求項4】
金属Ａは亜鉛であり、かつ金属Ｂはカルシウムである、請求項１～３のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項5】
前記共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットは、（ＡＸＢＹ）Ｍｇ（１－Ｙ）－ＸＯの式を有し、式中、Ｘは酸化マグネシウムに対する金属Ａの原子比であり、かつＹは酸化マグネシウムに対する金属Ｂの原子比である、請求項１～４のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項6】
Ｘは０～約０．１の範囲であり、かつＹは０～約０．１の範囲である、請求項５に記載の組成物。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか一項に記載の共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット組成物を含む、抗微生物性組成物又は抗腫瘍性組成物。
【請求項8】
請求項１～６のいずれか一項に記載の共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット組成物を含む、微生物の増殖の抑制及び／又は微生物の汚染の除去における使用のための組成物。
【請求項9】
前記微生物の増殖又は汚染は、細菌、ウイルス、又は真菌である微生物の増殖又は汚染である、請求項８に記載の組成物。
【請求項10】
前記微生物の増殖又は汚染は、表面上、又は対象中にある、請求項８に記載の組成物。
【請求項11】
前記表面は、無生物の物体、又は対象上にある、請求項１０に記載の組成物。
【請求項12】
前記組成物は、創傷被覆材中又は創傷被覆材上に組み込まれている、請求項８に記載の組成物。
【請求項13】
前記組成物は、布製の包帯、織物、カテーテル、針、又は電界紡糸繊維の中又はその上に組み込まれている、請求項８に記載の組成物。
【請求項14】
前記微生物は、少なくとも１つの抗微生物剤に対して耐性である、請求項９に記載の組成物。
【請求項15】
前記細菌は、グラム陽性細菌又はグラム陰性細菌である、請求項９に記載の組成物。
【請求項16】
前記組成物は、塗料、プラスチック、又はコーティングに組み込まれている、請求項８に記載の組成物。
【請求項17】
前記コーティングは、疎水性及び／又は無水性のコーティングである、請求項１６に記載の組成物。
【請求項18】
前記コーティングは、金属、ガラス、プラスチック、又はセラミック上の微生物の増殖の抑制及び／又は予防における使用のためのコーティングである、請求項１７に記載の組成物。
【請求項19】
慢性又は急性の創傷の治療における使用のための、請求項１～６のいずれか一項に記載の組成物の有効量と、少なくとも１つの薬学的に許容される局所用の担体、アジュバント、及びビヒクルとを含む局所用医薬組成物。
【請求項20】
前記慢性又は急性の創傷は、火傷又は切り傷である、請求項１９に記載の局所用医薬組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
２０２１年３月８日に出願された米国仮特許出願第６３／１５７，８８９号に対して利益を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
２０２１年３月８日に出願された米国仮特許出願第６３／１５７，８８９号に対して利益を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
技術分野
本開示は、工業用途及び生物医学用途のための、抗微生物特性（ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ）を有し、かつ生体適合性が増大した共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット（ナノ複合体）に関する。開示された化合物を用いて微生物の増殖を抑制する方法、及び／又は微生物汚染を除去する方法もまた記載される。
本開示は、工業用途及び生物医学用途のための、抗微生物特性（ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ）を有し、かつ生体適合性が増大した共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット（ナノ複合体）に関する。開示された化合物を用いて微生物の増殖を抑制する方法、及び／又は微生物汚染を除去する方法もまた記載される。
【背景技術】
【0003】
酸化マグネシウムのナノ材料（ナノＭｇＯ）は、生物医学的応用に有望な可能性を示す。低コストかつ環境に優しい材料として、これらの材料はすでに廃水からの酸性水及び染料を中和するプロセスに広く適用されている。過去１０年間で、廃水処理に使用されるＭｇＯの世界的な消費量は年間４８，０００トンを超えている。しかし、ナノＭｇＯの細胞毒性及び抗菌活性についてはほとんど注目されていない。
【0004】
近年、電解ナノＭｇＯ懸濁液の大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）に対する相互作用の研究により、ナノＭｇＯが抗菌作用を有することが明らかになった。これらの研究は、いくつかの純粋な金属酸化物粒子とドープされた金属酸化物粒子との抗菌特性（ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ）について記載した以前の研究につながる（Ｓｔａｎｋｉｃら，Ｊ．Ｎａｎｏｂｉｏｔｅｃｈ，１４：７３（２０１６）；及び米国特許公開第２０２０／０２３１４５９号）。抗微生物効果に加えて、酸化マグネシウム組成物は抗腫瘍特性を有することも観察されている（Ａｍｉｎａら，ＰＬＯＳ ＯＮＥ，２０２０年８月１４日；Ｊａｙａｐｒｉｙａら，Ｒｅｓ．ｏｎ Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．，２０２０年１月４日；及びＢｅｈｚａｄｉら，Ｉｎｔ．Ｊ．Ｎａｎｏｍｅｄ．，２０１９，１４：２５７－２７０）。しかし、こうした抗菌特性及び抗腫瘍性特性が期待されるにもかかわらず、金属酸化物ナノ材料の毒性（環境及び生物学的の両方）及び生体適合性については大きな疑問が残っている（Ｓｅｎｇｕｉ及びＡｓｍａｔｕｌｕ，Ｅｎｖ．Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔｅｒｓ １８，ｐｐ．１６５９－１６８３（２０２０）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許公開第２０２０／０２３１４５９号
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】Ｓｔａｎｋｉｃら，Ｊ．Ｎａｎｏｂｉｏｔｅｃｈ，１４：７３（２０１６）
【非特許文献2】Ａｍｉｎａら，ＰＬＯＳ ＯＮＥ，２０２０年８月１４日
【非特許文献3】Ｊａｙａｐｒｉｙａら，Ｒｅｓ．ｏｎ Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．，２０２０年１月４日
【非特許文献4】Ｂｅｈｚａｄｉら，Ｉｎｔ．Ｊ．Ｎａｎｏｍｅｄ．，２０１９，１４：２５７－２７０
【非特許文献5】Ｓｅｎｇｕｉ及びＡｓｍａｔｕｌｕ，Ｅｎｖ．Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔｅｒｓ １８，ｐｐ．１６５９－１６８３（２０２０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
したがって、強力な抗微生物特性及び抗腫瘍性特性を有し、しかもヒト及び動物に対し十分な生体適合性及び無毒性である金属酸化物ナノ材料の開発が引き続き必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
概要
本明細書では、ヒト及び動物に適するように生体適合性を付加した、新規の抗微生物性金属酸化物ナノ材料が提供される。本明細書に記載のナノ材料は、金属Ａ及びＢでドープされた酸化マグネシウムを含む共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット組成物であり、ここで金属Ａは、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、ジルコニウム、ニオブ、銀、及び亜鉛から選択される遷移金属であり；かつ金属Ｂは、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウム、及びバリウムから選択されるアルカリ金属又はアルカリ土類金属であり；かつ共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットは、結晶性ペリクレース（ｐｅｒｉｃｌａｓｅ）構造を有する。
本明細書では、ヒト及び動物に適するように生体適合性を付加した、新規の抗微生物性金属酸化物ナノ材料が提供される。本明細書に記載のナノ材料は、金属Ａ及びＢでドープされた酸化マグネシウムを含む共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット組成物であり、ここで金属Ａは、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、ジルコニウム、ニオブ、銀、及び亜鉛から選択される遷移金属であり；かつ金属Ｂは、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウム、及びバリウムから選択されるアルカリ金属又はアルカリ土類金属であり；かつ共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットは、結晶性ペリクレース（ｐｅｒｉｃｌａｓｅ）構造を有する。
【0009】
共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット組成物の特定の実施形態において、金属Ａはチタン又は亜鉛である。他の特定の実施形態において、金属Ｂはカルシウム又はストロンチウムである。
【0010】
共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット組成物の特定の一実施形態において、金属Ａは亜鉛であり、かつ金属Ｂはカルシウムである。
【0011】
記載の組成物の特定の実施形態において、共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットは、（ＡＸＢＹ）Ｍｇ（１－Ｙ）－ＸＯの式を有し、式中、Ｘは、酸化マグネシウムに対する金属Ａの原子比であり、Ｙは、酸化マグネシウムに対する金属Ｂの原子比である。いくつかの実施形態において、Ｘは０～約０．１の範囲であり、かつＹは０～約０．１の範囲である。
【0012】
また、本明細書では、前述の実施形態の記載の共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット組成物を含む抗微生物性組成物及び抗腫瘍性組成物が提供される。
【0013】
本明細書に記載される抗微生物性共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット組成物の開発により、本開示は、記載の共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット組成物のいずれかと微生物とを接触させることによって、微生物の増殖を抑制し、及び／又は微生物汚染を除去する方法も提供する。
【0014】
記載された方法の特定の実施形態において、微生物は細菌、ウイルス、又は真菌であり、これらは、特定の実施形態において、表面上又は対象内（例えば、対象の表面の創傷上）に存在し得る。他の実施形態において、前記表面は無生物の物体又は対象上（例えば、対象の皮膚上）である。さらに他の実施形態において、共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットは、対象上に直接投与されるか、又は創傷被覆材に組み込まれている。
【0015】
上記及びその他の目的、特徴、及び利点は、添付図を参照しながら進む以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
詳細な説明
Ｉ．用語
特に説明がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本開示が属する技術分野における当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。単数形の用語「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、文脈上明らかにそうでない場合を除き、複数形の参照語を含む。同様に、「又は（ｏｒ）」という言葉は、文脈上明らかにそうでない場合を除き、「及び（ａｎｄ）」を含むことを意図している。さらに、分子量又は分子質量の値はすべて概算値であり、説明のために提供されていることを理解されたい。本開示の実施又は試験には、本明細書に記載したものと類似又は同等の方法及び材料を用いることができるが、好適な方法及び材料を以下に記載する。「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む）」という用語は「ｉｎｃｌｕｄｅ（含む）」を意味する。略語「ｅ．ｇ．（例えば」）」はラテン語のｅｘｅｍｐｌｉ ｇｒａｔｉａに由来し、本明細書では非限定的な例を示すために使用される。したがって、「ｅ．ｇ．」という略語は、「ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ（例えば）」という用語と同義である。
Ｉ．用語
特に説明がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本開示が属する技術分野における当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。単数形の用語「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、文脈上明らかにそうでない場合を除き、複数形の参照語を含む。同様に、「又は（ｏｒ）」という言葉は、文脈上明らかにそうでない場合を除き、「及び（ａｎｄ）」を含むことを意図している。さらに、分子量又は分子質量の値はすべて概算値であり、説明のために提供されていることを理解されたい。本開示の実施又は試験には、本明細書に記載したものと類似又は同等の方法及び材料を用いることができるが、好適な方法及び材料を以下に記載する。「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む）」という用語は「ｉｎｃｌｕｄｅ（含む）」を意味する。略語「ｅ．ｇ．（例えば」）」はラテン語のｅｘｅｍｐｌｉ ｇｒａｔｉａに由来し、本明細書では非限定的な例を示すために使用される。したがって、「ｅ．ｇ．」という略語は、「ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ（例えば）」という用語と同義である。
【0018】
矛盾が生じた場合は、用語の説明を含む本明細書が優先される。さらに、すべての材料、方法、及び実施例は例示であり、限定を意図するものではない。
【0019】
投与：選択された経路によって、対象内又は対象上に組成物を導入すること。例えば、記載の共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット化合物は、創傷部位にて、表面を化合物と接触させる当該技術分野で既知の任意の方法により、局所的に投与することができる。特定の例では、化合物は局所製剤の一部として直接投与される。他の例では、化合物は、対象に接触する固体基材上又は固体基材中に埋め込まれている。
【0020】
抗菌剤：微生物の増殖、複製、拡散、又は活性を抑制、予防、又は根絶する化合物。特定の実施形態において、抗微生物剤は、記載の共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットである。一般的に使用される場合、抗微生物剤は、細菌及び真菌などの生きている微生物、及び／又は生きていないウイルス性微生物の増殖及び拡散を抑制、予防、又は根絶することができる。化合物と接触させなかった微生物と比較して、微生物の存在又は活性が、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも８０％、少なくとも１００％、又は少なくとも２５０％以上減少した場合に、微生物は抑制されている。微生物を根絶するか、又はその増殖を防ぐ薬剤は殺微生物剤とも呼ばれる。
【0021】
コンポジット：一般的に構造的及び物理的に異なる２つ以上の構成部分から構成される材料。ナノコンポジット材料は、ナノメートル（ｎｍ）範囲、一般的には１～１０００ｎｍのサイズである。
【0022】
接触：直接物理的に接続（関連）した状態に配置されること。固体と液体との両方の形態の組成物による表面の接触を含む。接触は、対象に投与することによりｉｎ ｖｉｖｏで起こり得る。
【0023】
ドープ（金属酸化物）：意図的に不純物を導入した金属酸化物化合物。共ドープコンポジット化合物は複数の不純物を含有する。本明細書に記載のナノコンポジットの特定の実施形態において、酸化マグネシウムは、亜鉛及びカルシウムと共ドープされている。
【0024】
化合物の有効量：所望の効果を達成するのに十分な量の化合物。治療において、治療上有効量の化合物とは、治療対象において所望の効果を達成するための量である。例えば、記載のナノコンポジットの治療上有効量は、創傷に接触させたとき、又は無生物表面にコーティングしたときに抗微生物効果をもたらすのに必要な量となるであろう。
【0025】
ペリクレース：結晶性ペリクレースは、ＭｇＯ結晶によって形成されることが知られている長方形の結晶構造であり、これは本明細書で製造及び記載する共ドープＭｇＯナノ材料によって同様に共有される。
【0026】
薬学的に許容される担体：本開示で有用な薬学的に許容される担体は従来のものである。「Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｙ」、Ａｄｅｂｏｙｅ Ａｄｅｊａｒｅ（編）第２３版（２０２０年）には、本明細書に開示される化合物の薬学的送達に適した組成物及び製剤が記載されている。一般的に、担体の性質は、例えば軟膏、懸濁液、クリーム、又は類似の懸濁液の外用剤として使用するためなど、使用される特定の投与様式に依存するであろう。
【0027】
対象：脊椎動物を含む生多細胞生物。ヒトとヒト以外の哺乳類との両方を含むカテゴリー。
【0028】
［所望の活性の実行］に十分な条件下：所望の活性を可能にする任意の環境を記載する表現。
【0029】
創傷：皮膚の損傷又は出血を伴うこともあるが、必ずしも必要ではない生体組織の損傷。創傷の特定の非限定的な例としては、打撲傷、火傷、及び切り傷（様々な深さ及び重症度のもの）が挙げられる。創傷は、転倒によるものなど意図的でない場合もあれば、手術又はその他の医療処置の結果など意図的な場合もある。
【0030】
創傷被覆材：創傷を覆うために使用される任意の材料の任意のカバー。特定の実施形態において、創傷被覆材は天然又は合成繊維であり得る。他の実施形態において、創傷被覆材は、記載の組成物から構成されるか、又はそれを含むフィルムであり得る。特定の実施形態において、創傷被覆材はいずれの活性物質を含まない。他の実施形態において、創傷被覆材は、記載の組成物を単独で、又は他の治療剤と共に含む。
【0031】
ＩＩ．共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット組成物
ドープ酸化マグネシウムナノ組成物が抗微生物効果を示すことは以前に記載されている（Ｖ．Ｒａｊｅｎｄｒａｎら，ＩＯＰ Ｃｏｎｆ．Ｓｅｒ．：Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．Ｖｏｌ．３６０，２０１８）。本開示は、強固な抗微生物特性を提供し、かつ生体適合性があり、毒性が低い、新たに開発された共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットを提供する。
ドープ酸化マグネシウムナノ組成物が抗微生物効果を示すことは以前に記載されている（Ｖ．Ｒａｊｅｎｄｒａｎら，ＩＯＰ Ｃｏｎｆ．Ｓｅｒ．：Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．Ｖｏｌ．３６０，２０１８）。本開示は、強固な抗微生物特性を提供し、かつ生体適合性があり、毒性が低い、新たに開発された共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットを提供する。
【0032】
本明細書には、結晶性ペリクレース構造を維持し、生体適合性が高く、かつ抗微生物特性（抗菌特性及び／又は抗真菌特性）、抗腫瘍性特性（例えば、細胞増殖の疾患及び病態の治療方法における使用のため）、又はそれらの組み合わせを有する、共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットが記載される。記載の酸化マグネシウムナノコンポジットは、本明細書では「金属酸化物Ａ」（又は「金属Ａ」）及び「金属酸化物Ｂ」（又は「金属Ｂ」）と呼ばれる２つの金属の組み合わせにより共ドープされる。金属酸化物Ａは遷移金属であり、金属酸化物Ｂはアルカリ金属又はアルカリ土類金属である。
【0033】
特定の実施形態において、金属Ａは、チタン、マンガン、鉄、ジルコニウム、又は亜鉛から選択される遷移金属である。一実施形態において、金属Ａは、金属部分が亜鉛及びチタンから選択される可溶性金属塩である。
【0034】
特定の実施形態において、金属Ｂは、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウム、又はバリウムから選択されるアルカリ金属又はアルカリ土類金属である。一実施形態において、金属Ｂはカルシウム又はストロンチウムから選択される。
【0035】
さらに特定の実施形態において、金属Ａは亜鉛である。他の実施形態において、金属Ｂはカルシウムである。さらに他の実施形態において、記載のナノコンポジットは、亜鉛とカルシウムとで共ドープされた酸化マグネシウムナノコンポジットである。
【0036】
特定の実施形態において、共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットは、式（ＡＸＢＹ）Ｍｇ（１－Ｙ）－ＸＯから構成され、式中、Ｘは、酸化マグネシウムに対する金属Ａの原子比であり、かつＹは、酸化マグネシウムに対する金属Ｂの原子比である。一般に、酸化マグネシウムナノコンポジットのＸの値は０～約０．１の範囲である。様々な実施形態において、例えば、０～約０．０５、０～約０．０３、又は０～約０．０２である。一実施形態において、Ｘの値は０．０１である。一般に、酸化マグネシウムナノコンポジットのＹの値は、０～約０．２の範囲であり、例えば０～約０．０７又は約０～約０．０５の範囲である。別の実施形態において、Ｙの値は０．００２又は０．０１であり得る。
【0037】
共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットの結晶構造は、典型的なペリクレース構造に主に相当している。酸化マグネシウムナノコンポジットの結晶構造は、当技術分野で知られている方法で決定することができる。結晶構造を決定するための非限定的な方法は、ラマン分光法、高分解能遷移電子顕微鏡法（ＨＲ－ＴＥＭ／ＥＤＳ）、Ｘ線結晶構造解析法、又はそれらの組み合わせが挙げられる。
【0038】
ＩＩＩ．共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットの調製プロセス
さらに、本明細書には、記載の共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットを調製するためのプロセスが開示される。前記プロセスには以下が含まれる：（ａ）マグネシウムの可溶性有機塩；上記のとおりの金属Ａの可溶性有機塩；及び上記のとおりの金属Ｂの可溶性有機塩、を含む第１の水溶液を提供する工程；（ｂ）少なくとも１つの可溶性有機アニオンを含む第２の水溶液を提供する工程；（ｃ）第１の水溶液と第２の水溶液とを混和して、不溶性有機マグネシウムナノコンポジット前駆体を形成する工程；（ｄ）不溶性有機マグネシウムナノコンポジット前駆体を単離する工程；（ｅ）不溶性有機マグネシウムナノコンポジット前駆体を乾燥する工程；及び（ｆ）不溶性有機マグネシウムナノコンポジット前駆体を熱分解して、共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットを形成する工程。これらのプロセスは、バッチ式、半連続式、又は連続式で実施することができる。
さらに、本明細書には、記載の共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットを調製するためのプロセスが開示される。前記プロセスには以下が含まれる：（ａ）マグネシウムの可溶性有機塩；上記のとおりの金属Ａの可溶性有機塩；及び上記のとおりの金属Ｂの可溶性有機塩、を含む第１の水溶液を提供する工程；（ｂ）少なくとも１つの可溶性有機アニオンを含む第２の水溶液を提供する工程；（ｃ）第１の水溶液と第２の水溶液とを混和して、不溶性有機マグネシウムナノコンポジット前駆体を形成する工程；（ｄ）不溶性有機マグネシウムナノコンポジット前駆体を単離する工程；（ｅ）不溶性有機マグネシウムナノコンポジット前駆体を乾燥する工程；及び（ｆ）不溶性有機マグネシウムナノコンポジット前駆体を熱分解して、共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットを形成する工程。これらのプロセスは、バッチ式、半連続式、又は連続式で実施することができる。
【0039】
（ａ）第１の水溶液
このプロセスは、可溶性有機マグネシウム塩；金属Ａの可溶性有機塩；金属Ｂの可溶性有機塩を含む第１の水溶液を調製することから始まる。
このプロセスは、可溶性有機マグネシウム塩；金属Ａの可溶性有機塩；金属Ｂの可溶性有機塩を含む第１の水溶液を調製することから始まる。
【0040】
可溶性マグネシウム塩、可溶性金属Ａ塩、及び可溶性金属Ｂ塩には、多種多様なアニオンを使用することができる。これらのアニオンの重要な側面は、アニオンが容易に交換可能で、水溶液に可溶性であり、無毒で、ｐＨが中性で、かつ熱分解可能であることである。適切なアニオンの非限定的な例としては、クエン酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、任意の可溶性有機塩、又はそれらの組み合わせを挙げることができる。特定の実施形態において、可溶性マグネシウム塩、可溶性金属Ａ塩、及び可溶性金属Ｂ塩は酢酸塩である。
【0041】
他の実施形態において、第１の水溶液は、可溶性マグネシウム塩、可溶性金属Ａ塩、及び可溶性金属Ｂ塩に加えて、１つ又は複数の異なる可溶性塩をさらに含むことができる。このような可溶性塩の例としては、酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、酢酸亜鉛、硝酸亜鉛、及び塩化亜鉛などが挙げられる。
【0042】
水中の可溶性マグネシウム塩、可溶性金属Ａ塩、及び可溶性金属Ｂ塩の合計濃度は、約０．０１Ｍ（モル／リットル）～約１．０Ｍの範囲であり得る。様々な実施形態において、合計濃度は、約０．０１Ｍ～約１．０Ｍ、約０．０３Ｍ～約０．５Ｍ、又は約０．０５Ｍ～約０．３Ｍの範囲であり得る。特定の実施形態において、可溶性マグネシウム塩；可溶性金属Ａ塩；及び可溶性金属Ｂ塩の合計濃度は約０．３Ｍであり得る。他の実施形態において、金属Ａ塩及び金属Ｂ塩の量は、マグネシウム（例えばＭｇＯ）濃度の％として表すことができる。一実施形態において、金属Ａ塩と金属Ｂ塩とはＭｇＯ濃度の約０．５％～２．０％である。
【0043】
様々な実施形態において、第１の水溶液の調製は、約１０℃～約４０℃の範囲の温度、例えば約１５℃～約３５℃、約２０℃～約３０℃、又は間の他の温度範囲の温度で実施することができる。一実施形態において、第１の水溶液の調製は室温（約２５℃）で実施することができる。反応は通常、常圧下で行われる。反応は不活性雰囲気下又は空気下で行うこともでき、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム下で行うこともできる。
【0044】
第１の水溶液を調製する時間は、温度、使用する混合装置の種類、及び使用する前駆体の種類などの要因によって変化する、及び変化可能である。一般に、第１の水溶液の調製時間は、約５分～約１２時間の範囲であり得る。様々な実施形態において、第１の水溶液の調製時間は、約５分～約３０分、約３０分～約２時間、約２時間～約４時間、約４時間～約１０時間、又は約１０時間～約１２時間の範囲であり得る。第１の水溶液の調製は、均質になるまで続けられる。
【0045】
（ｂ）第２の水溶液
第２の水溶液は、容易に交換可能であり、水溶液に可溶で、非毒性であり、かつ熱分解性である少なくとも１つの可溶性アニオン源を含む。適切な可溶性アニオン源の非限定的な例としては、重炭酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩、リンゴ酸塩、シュウ酸、リンゴ酸、又はそれらの組み合わせを挙げることができる。特定の実施形態において、第２の水溶液中の可溶性アニオンは、炭酸アンモニウム、シュウ酸、又はシュウ酸アンモニウムである。特定の実施形態において、可溶性アニオン源は炭酸塩であり、特に炭酸ナトリウムである。
第２の水溶液は、容易に交換可能であり、水溶液に可溶で、非毒性であり、かつ熱分解性である少なくとも１つの可溶性アニオン源を含む。適切な可溶性アニオン源の非限定的な例としては、重炭酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩、リンゴ酸塩、シュウ酸、リンゴ酸、又はそれらの組み合わせを挙げることができる。特定の実施形態において、第２の水溶液中の可溶性アニオンは、炭酸アンモニウム、シュウ酸、又はシュウ酸アンモニウムである。特定の実施形態において、可溶性アニオン源は炭酸塩であり、特に炭酸ナトリウムである。
【0046】
第２の水溶液中の少なくとも１つの可溶性アニオン源の濃度は、約０．１０Ｍ～約１．０Ｍの範囲であり得る。様々な実施形態において、第２の水溶液中の少なくとも１つの可溶性アニオン源の濃度は、約０．０５Ｍ～約３．０Ｍ、約０．１Ｍ～約２０Ｍ、又は約０．１５Ｍ～約０．５Ｍの範囲であり得る。特定の実施形態において、第２の水溶液中の少なくとも１つの可溶性アニオン源の濃度は、約０．３Ｍであり得る。
【0047】
特定の実施形態において、第２の水溶液は、安定剤をさらに含む。本方法において使用するための安定剤の非限定的な例としては、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリオキシエチレン、又はそれらの組み合わせが挙げられる。一実施形態において、第２の水溶液に使用される安定剤はＰＶＰである。
【0048】
第２の水溶液中の安定剤の濃度は、約２０ｇ／Ｌ～約０．１ｇ／Ｌの範囲であり得る。様々な実施形態において、第２の水溶液中の安定剤の濃度は、約１０ｇ／Ｌ～約１ｇ／Ｌの範囲であり得る。特定の実施形態において、第２の水溶液中の安定剤の濃度は約５ｇ／Ｌである。
【0049】
第２の水溶液を調製する工程は、有機溶媒をさらに含むことができる。有機溶媒の添加は、誘電率の急激な変化を引き起こすことができ、酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体の沈殿の動態を変化させることができる。これらの変化はさらに、酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体の階層構造、異方性配置、又はこれらの特性の両方の組み合わせをもたらすことができる。この溶媒のさらなる特性は、溶媒が揮発性であり、過剰量の溶媒を除去できることである。第２の水溶液で使用するのに適した溶媒の非限定的な例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ｉｓｏ－プロパノール、アセトン、又はそれらの組み合わせを挙げることができる。特定の実施形態において、第２の水溶液に使用される溶媒はエタノールである。
【0050】
一般に、第２の水溶液中の溶媒の体積パーセントは、約０．０１体積％～約０．１体積％の範囲であり得る。様々な実施形態において、第２の水溶液中の溶媒の体積パーセントは、約０．０１体積％～約０．１体積％、約０．０２体積％～約０．０８体積％、又は約０．０３体積％～約０．０７体積％の範囲である。特定の実施形態において、第２の水溶液中の溶媒の体積パーセントは約０．０２体積％である。
【0051】
第２の水溶液は、少なくとも１つの可溶性アニオン源、安定剤、水、及び任意の溶媒を含む反応混合物を形成することによって調製される。これらの成分は、すべて同時に添加しても、順次添加しても、あるいは任意の順序で添加してもよく、その後、任意の既知の混合装置又は反応容器で、混合物が透明な溶液になるまで混ぜ合わせる。
【0052】
第２の水溶液の調製は、約１０℃～約１００℃の範囲の温度で実施され得る。様々な実施形態において、調製の温度は、約３０℃～約９０℃、約５０℃～約８０℃、又は約６０℃～約７５℃の範囲であり得る。一実施形態において、調製の温度は約７０℃であり得る。調製は通常、常圧下で行われる。調製は、空気又は不活性雰囲気下で行うこともでき、例えば窒素、アルゴン、又はヘリウム下で行うこともできる。
【0053】
第２の水溶液の調製時間は、温度、混合方法、及び混合対象の少なくとも１つのアニオン源の量など、多くの要因によって変化するであろう。反応時間は約５分～約１２時間の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、反応時間は、約５分～約３０分、約３０分～約２時間、約２時間～約４時間、約４時間～約１０時間、又は約１０時間～約１２時間の範囲であり得る。
【0054】
（ｃ）不溶性共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体の調製
不溶性共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体を調製するために、第１の水溶液を第２の水溶液と接触させる。第２の水溶液が第１の水溶液と接触すると、以下のスキームに従って化学反応が起こる：
不溶性共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体を調製するために、第１の水溶液を第２の水溶液と接触させる。第２の水溶液が第１の水溶液と接触すると、以下のスキームに従って化学反応が起こる：
【化1】
【0055】
特定の実施形態において、第２の水溶液はシュウ酸又はアンモニウム塩を含む。第２の水溶液にシュウ酸又はアンモニウム塩を使用する利点は、副生成物である酢酸又は酢酸アンモニウムが水溶性であり、かつ不溶性の酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体から容易に除去できることである。この反応後に残る微量の酢酸アンモニウム又は酢酸は、その過程で容易に熱分解される。別の特定の実施形態において、第２の水溶液は炭酸塩を含み、例えば炭酸ナトリウムを含む。
【0056】
不溶性酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体は、第１の水溶液、第２の水溶液、及び任意の溶媒を含む反応混合物を形成することによって調製することができる。不溶性酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体は、既知の混合装置又は反応容器又はスタティックミキサーで、混合物が完全に反応するまで上記の成分を混ぜ合わせることにより生成される。
【0057】
一般に、第１の水溶液は、バッチ式で直ちに、又はスタティックミキサーで連続的に、第１の水溶液に対して約２０体積％～約４５体積％の範囲において第２の水溶液に添加される。残りの部分は、第１の添加の後に分割して添加することができる。
【0058】
第１の水溶液と第２の水溶液とを混合する速度は、反応を確実に完了させるために重要である。一般に、混合速度は約１Ｌ／分～約１０Ｌ／分の範囲で行うことができる。様々な実施形態において、混合速度は、１Ｌ／分～約１０Ｌ／分、約２Ｌ／分～約８Ｌ／分、又は約４Ｌ／分～約６Ｌ／分の範囲であり得る。一実施形態において、混合速度は約５Ｌ／分～約６Ｌ／分の範囲であり得る。
【0059】
不溶性酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体の調製時間は、プロセスの温度及び規模など、多くの要因によって変化可能、及び変化するであろう。反応時間は約５分～約６時間の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、反応時間は、約５分～約６時間、約１５分～約４時間、又は約２０分～約１時間の範囲であり得る。一実施形態において、不溶性酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体の調製時間は約３０分であり得る。
【0060】
（ｄ）不溶性共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体の単離
前記プロセスの次の工程は、工程（ｃ）の反応混合物から不溶性の酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体を単離することである。工程（ｃ）の反応混合物から不溶性酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体を単離する方法は数多く存在することが理解されよう。非限定的な方法には、ろ過、遠心分離、デカンテーション、又はそれらの組み合わせが挙げられる。単離後、不溶性酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体は、上澄み液が無色になるか、或は前駆体の色が一定になるまで、水、エタノール、又はそれらの組み合わせですすがれる。
前記プロセスの次の工程は、工程（ｃ）の反応混合物から不溶性の酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体を単離することである。工程（ｃ）の反応混合物から不溶性酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体を単離する方法は数多く存在することが理解されよう。非限定的な方法には、ろ過、遠心分離、デカンテーション、又はそれらの組み合わせが挙げられる。単離後、不溶性酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体は、上澄み液が無色になるか、或は前駆体の色が一定になるまで、水、エタノール、又はそれらの組み合わせですすがれる。
【0061】
（ｅ）不溶性の共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体の乾燥
前記プロセスの次の工程は、不溶性酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体から過剰な溶媒を除去するために、工程（ｄ）で反応混合物から不溶性酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体を乾燥させることである。当業者に理解されるように、前駆体を乾燥させるために多くの装置が利用可能である。固体を乾燥するための非限定的な例としては、バッチ乾燥機、対流式オーブン、回転式乾燥機、ドラム式乾燥機、キルン乾燥機、フラッシュ乾燥機、又はトンネル乾燥機が挙げられる。
前記プロセスの次の工程は、不溶性酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体から過剰な溶媒を除去するために、工程（ｄ）で反応混合物から不溶性酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体を乾燥させることである。当業者に理解されるように、前駆体を乾燥させるために多くの装置が利用可能である。固体を乾燥するための非限定的な例としては、バッチ乾燥機、対流式オーブン、回転式乾燥機、ドラム式乾燥機、キルン乾燥機、フラッシュ乾燥機、又はトンネル乾燥機が挙げられる。
【0062】
一般に、不溶性金属酸化物ナノコンポジット前駆体の乾燥は、約３０℃～約１２０℃の範囲の温度で実施することができる。様々な実施形態において、調製の温度は、約３０℃～約１２０℃、約４０℃～約１００℃、又は約５０℃～約８０℃の範囲であり得る。一実施形態において、乾燥の温度は約６０℃である。調製は通常、常圧下で行われる。調製は、空気又は不活性雰囲気下で行うこともでき、例えば窒素、アルゴン、又はヘリウム下で行うこともできる。
【0063】
不溶性酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体の乾燥時間は、温度、前駆体の量、乾燥機の種類など、多くの要因によって異なるであろう。反応時間は約３０分～約４８時間の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、反応時間は、約３０分～約４８時間、約１時間～約２４時間、又は約２時間～約４時間の範囲であり得る。一実施形態において、不溶性金属酸化物半導体前駆体を乾燥させる時間は、約３時間であり得、又は不溶性酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体の乾燥により水分が１０％未満になるまでとすることができる。
【0064】
（ｆ）共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットを形成する不溶性共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体の熱分解
前記プロセスにおいて次の工程は、酸化マグネシウムナノコンポジットを形成する不溶性の酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体の熱分解である。この工程では、酸化物を形成する熱に不安定な配位子を除去し、副生成物を除去し、かつ工程（ｄ）で除去されなかった不純物を除去する。当業者に理解されるとおり、炭素、水素、及び過剰な酸素は、熱に不安定な配位子、副生成物、及び不純物から二酸化炭素及び水蒸気として放出される。一実施形態において、マグネシウム、亜鉛、ストロンチウム、及び／又はカルシウムを含む不溶性共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体を熱分解して、共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットを形成する。この反応は、以下のスキームに従って記載することができる：
前記プロセスにおいて次の工程は、酸化マグネシウムナノコンポジットを形成する不溶性の酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体の熱分解である。この工程では、酸化物を形成する熱に不安定な配位子を除去し、副生成物を除去し、かつ工程（ｄ）で除去されなかった不純物を除去する。当業者に理解されるとおり、炭素、水素、及び過剰な酸素は、熱に不安定な配位子、副生成物、及び不純物から二酸化炭素及び水蒸気として放出される。一実施形態において、マグネシウム、亜鉛、ストロンチウム、及び／又はカルシウムを含む不溶性共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体を熱分解して、共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットを形成する。この反応は、以下のスキームに従って記載することができる：
【化2】
【0065】
一般に、不溶性酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体の熱分解は、約３００℃～約１２００℃の範囲の温度で行われる。様々な実施形態において、調製の温度は、約４００℃～約１１００℃、約５００℃～約１０００℃、又は約５５０℃～約９５０℃の範囲であり得る。一実施形態において、焼なましの温度は約９５０℃であり得る。調製は通常、常圧下で行われる。調製は、空気又は不活性雰囲気下で行うこともでき、例えば窒素、アルゴン又はヘリウム下で行うこともできる。
【0066】
不溶性共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体の熱分解の時間は、温度、前駆体の量、乾燥機の種類（例えば、炉又はオーブン）などの多くの要因によって異なるであろう。反応時間は約５分～約４８時間の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、反応時間は、約１０分～約４８時間、約１５時間～約２４時間、又は約２時間～約４時間の範囲であり得る。一実施形態において、不溶性金属塩の共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット前駆体を焼なましするための時間は約２時間である。
【0067】
ＩＶ．共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジット組成物の使用
本明細書で開示する共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットは、様々な医療用途及び工業用途に使用することができる。
本明細書で開示する共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットは、様々な医療用途及び工業用途に使用することができる。
【0068】
特定の実施形態において、記載のナノコンポジットは、物品をコーティングするための抗微生物性組成物において使用することができ、及び／又は、これらに限定されないが、布地、包帯、織物、カテーテル、電界紡糸繊維、及び注射針などの材料及び物体に組み込むことができる。他の実施形態において、記載のナノコンポジットは、創傷における微生物増殖を抑制又は予防するために、ヒト及び動物用の局所製剤において使用することができる。
【0069】
他の実施形態において、記載の共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットは、該酸化マグネシウムナノコンポジットを含む太陽電池の構成要素として使用することができる。他の実施形態において、記載のナノコンポジットは、塗料、プラスチック、又はコーティングに組み込むことができる。
【0070】
一実施形態において、本方法は、これらに限定されないが、布製包帯、織物、カテーテル、電界紡糸繊維、針などの物品に、有効量の共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットをコーティング又は組み込むことを含む。本方法は、酸化マグネシウムナノコンポジットを、目的とする材料と共に使用するのに適した溶媒（エタノール、水、シリコーン、又はそれらの組み合わせなど）中に分散させること、分散させた酸化マグネシウムナノコンポジットを物品上に適用し、それにより酸化マグネシウムナノコンポジットの少なくとも一層を物品上に形成すること、及び熱、真空、又は不活性ガスを使用して溶媒を除去するために前記層を乾燥させることを含む。記載のナノ複合材でコーティングされた場合、物品は、抗菌効果、抗真菌効果、又はそれらの組み合わせなどの抗微生物効果を必要とする用途、又はその恩恵を受ける用途に使用することができる。分散された酸化マグネシウムナノコンポジットは、塗装、噴霧、浸漬によって、又は分散される材料を物品に適用するための当該技術分野で知られている他の方法によって、物品に適用することができる。
【0071】
別の実施形態において、記載の共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットは、急性創傷又は慢性創傷の治療のための毒性が著しく低減された抗微生物性組成物に使用することができる。このような方法には、共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットを局所製剤に混合し、次いでその局所製剤を対象の表面に適用することが含まれる。特定の実施形態において、前記製剤は感染部位に適用される。他の実施形態において、前記製剤は開放創又は重度の火傷などの感染しやすい部位に適用される。記載の局所製剤は、細菌及び／又は真菌などの微生物を抑制又は除去するために、対象に抗菌特性及び／又は抗真菌特性を含む抗微生物特性を提供する。共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットを提供するために、様々な局所製剤を使用することができる。本方法で使用するための局所製剤には、適宜、従来の無毒性の薬学的に許容される担体、アジュバント、及びビヒクルが含まれる。他の特定の実施形態において、記載のナノコンポジットの局所投与は、経皮パッチ又はイオン導入デバイスなどの経皮投与経路によって達成される。
【0072】
さらに別の実施形態において、記載の共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットは、無生物物体の表面をコーティングするための疎水性及び／又は無水性のコーティングに添加することができる。このような方法には、共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットを疎水性コーティングと混合し、それによってコーティングされる物品上に抗菌性及び／又は抗真菌性などの抗微生物性の表面を形成することが含まれる。記載の組成物でコーティングできる物品の非限定的な例としては、食品包装又は縫合糸などの多くの用途に使用される金属、ガラス、プラスチック、及びセラミックスが挙げられる。
【0073】
別の実施形態において、酸化マグネシウムナノコンポジットは、塗料、プラスチック、又は様々なコーティングに混合又は分散される。その結果、塗料、プラスチック、又は様々なコーティングは、抗菌特性及び／又は抗真菌特性などの抗微生物特性を塗料、プラスチック、又は様々なコーティングに提供することになるであろう。
【0074】
前述のように、記載の酸化マグネシウムナノコンポジットは、生物又は無生物の表面における微生物の増殖を抑制及び／又は予防するために、様々な用途に使用することができる。対象とすることができる微生物の例としては、細菌（グラム陽性及びグラム陰性）及び真菌が挙げられる。記載の化合物の使用によって抑制され得る細菌の特定の例としては、これらに限定されないが、黄色ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）、及び表皮ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ）などのブドウ球菌種；エンテロコッカス・フェカリス（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓ）、エンテロコッカス・フェシウム（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃｉｕｍ）などのエンテロコッカス種；サルモネラ・タイフィ（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｔｙｐｈｉ）、サルモネラ・チフィムリウム（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｔｙｐｈｉｍｕｒｉｕｍ）、サルモネラ・エンテリカ（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｅｎｔｅｒｉｃａ）などのサルモネラ種；エシェリヒア・コリ（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ）などのエシェリヒア種；肺炎球菌（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）、化膿連鎖球菌（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓ）、アガラクティエ連鎖球菌（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ａｇａｌａｃｔｉａｅ）などの連鎖球菌種；ヘリコバクター・ピロリ（Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ ｐｙｌｏｒｉ）などのヘリコバクター種；カンピロバクター・ジェジュニ（Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ ｊｅｊｕｎｉ）などのカンピロバクター種；並びにエルシニア属、クラミジア属、コクシラ属、エールリキア属、フランシセラ属、レジオネラ属、パスツレラ属、ブルセラ属、プロテウス属、クレブシエラ属、エンテロバクター属、トロフェリマ属、アシネトバクター属、エロモナス属、アルカリゲネス属、カプノサイトファーガ属、バチルス属、クロストリジウム属、コリネバクテリウム属、エリシペロスリックス属、リステリア属、シュードモナス属の種などが挙げられる。記載の化合物によって抑制される微生物の例には、カンジダ・アルビカンス（Ｃａｎｄｉｄａ ａｌｂｉｃａｎｓ）、イヌ小胞子菌（Ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｕｍ ｃａｎｉｓ）、スポロトリックス・シェンキイ（Ｓｐｏｒｏｔｈｒｉｘ ｓｃｈｅｎｃｋｉｉ）、紅色白癬菌（Ｔｒｉｃｈｏｐｈｙｔｏｎ ｒｕｂｒｕｍ）、毛瘡白癬菌（Ｔｒｉｃｈｏｐｈｙｔｏｎ ｍｅｎｔａｇｒｏｐｈｙｔｅｓ）、癜風菌（Ｍａｌａｓｓｅｚｉａ ｆｕｒｆｕｒ）、癜風（Ｐｉｔｙｒｉａｓｉｓ ｖｅｒｓｉｃｏｌｏｒ）、エクソフィアラ・ウェルネッキー（Ｅｘｏｐｈｉａｌａ ｗｅｒｎｅｃｋｉｉ）、トリコスポロン・ベージュリー（Ｔｒｉｃｈｏｓｐｏｒｏｎ ｂｅｉｇｅｌｉｉ）、コクシジオイデス・イミチス（Ｃｏｃｃｉｄｉｏｉｄｅｓ ｉｍｍｉｔｉｓ）、ブラストミセス・デルマティティジス（Ｂｌａｓｔｏｍｙｃｅｓ ｄｅｒｍａｔｉｔｉｄｉｓ）、アスペルギルス・フミガーツス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｆｕｍｉｇａｔｕｓ）、エピデルモフィトン種（Ｅｐｉｄｅｒｍｏｐｈｙｔｏｎ ｓｐｐ）、フザリウム種（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｓｐｐ）、接合菌種（Ｚｙｇｏｍｙｃｅｓ ｓｐｐ）、クモノスカビ種（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｓｐｐ）、ムコール種（Ｍｕｃｏｒ ｓｐｐ）などの真菌によって引き起こされる感染症も含まれる。
【0075】
さらに、記載の化合物は、少なくとも１つの抗微生物剤に耐性を有する微生物の増殖を抑制又は予防するために適用することができる。本明細書で使用する「抗微生物剤（ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｇｅｎｔ）」という用語は、直接的又は間接的に、微生物を死滅させるか又はその増殖を抑制する天然又は合成由来の任意の薬剤を指し、従来の抗生物質、並びにスルホンアミド、イソニアジド、エタンブトール、ＡＺＴ、合成ペプチド抗生物質などの合成化学療法剤が含まれる。したがって、特定の実施形態において、記載の化合物によって抑制又は予防される微生物は、上記の微生物の抗微生物剤耐性株、特に、黄色ブドウ球菌、エンテロコッカス・フェシウム、エンテロコッカス・フェカリス、Ｅ．ｃｏｌｉ、サルモネラ・タイファイ、カンピロバクター・ジェジュニ、クレブシエラ・ニューモニエ（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）、淋菌（Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ ｇｏｎｏｒｒｈｏｅａｅ）、カンジダ・アルビカンスなどの抗微生物剤耐性株を含む。より特に、このような抗微生物剤耐性菌としては、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（ｍｅｔｈｉｃｉｌｌｉｎ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ：ＭＲＳＡ）、バンコマイシン耐性腸球菌（ａｎｃｏｍｙｃｉｎ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｉ：ＶＲＥ）、アンピシリン耐性Ｅ．ｃｏｌｉ（例えば、Ｅ．ｃｏｌｉ Ｏ１５７：Ｈ７）、フルオロキノロン耐性サルモネラ・チフィ、セフタジジム耐性肺炎桿菌（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）、フルオロキノロン耐性淋菌（Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ ｇｏｎｏｒｒｈｏｅａｅ）などが挙げられる。
【0076】
記載のナノコンポジットは、他のドープ及び共ドープされた金属及び重金属ナノ粒子化合物と比較して生体適合性がある。このような特性は、ヒト対象及び動物対象、及びそのような対象に接触するデバイスへの使用を可能にし、並びに工業用途で使用される場合、このような化合物の環境への影響を軽減する。
【0077】
さらに、本明細書に記載されるとおり、共ドープナノコンポジットの特定の実施形態は、他の共ドープナノコンポジットと比較して、予想外に、抗微生物特性の増大が実証される。このような活性が増大した化合物の利点のうち、効果を得るために必要な化合物の量が比較的少なくて済む一方で、強固な抗微生物効果を提供できることが理解されよう。
【0078】
さらなる実施形態において、記載のナノコンポジット化合物は工業用途に使用することができる。このような用途の特定の例としては、大気中の有機汚染物質及び染料の分解、及び水の浄化を含む環境清浄化及び精製の活動が挙げられる。このような実施形態において、記載のナノコンポジットは、精製対象の物質、又は毒素が分解もしくは除去される対象の物質と接触させる当該技術分野で知られている任意の方法によって提供されることが理解されよう。特定の例としては、空気及び水に対するフィルター及びろ過システムが挙げられ、記載のナノコンポジットがその中及び／又はその上に埋め込まれるか、又は噴霧される。
【0079】
以下の実施例は、ある特定の特徴及び／又は実施形態を説明するために提供される。これらの実施例は、記載された特定の特徴又は実施形態に本開示を限定すると解釈されるべきではない。
【実施例】
【0080】
実施例１：Ｘ及びＹが０である場合の（ＡＸ，ＢＹ）Ｍｇ（１－Ｙ）－ＸＯナノコンポジットの調製
５Ｌの反応器に９６５ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物及び３Ｌの脱イオン水を室温で加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ：ＤＩ）を入れた。この溶液に５６７．３ｇのＨ２Ｃ２Ｏ４二水和物を加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固体沈殿物が形成した。撹拌を止め、真空ろ過で固体沈殿物をろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄した。その後、ろ過ケークを乾燥させた。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
５Ｌの反応器に９６５ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物及び３Ｌの脱イオン水を室温で加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ：ＤＩ）を入れた。この溶液に５６７．３ｇのＨ２Ｃ２Ｏ４二水和物を加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固体沈殿物が形成した。撹拌を止め、真空ろ過で固体沈殿物をろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄した。その後、ろ過ケークを乾燥させた。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
【0081】
真空オーブンから固形物を取り出し、室温まで冷却した。固形物を磁製るつぼに移し、大気圧にて焼きなまし炉に導入し、固形物を９５０℃で２時間加熱し、１８０ｇのナノ材料を得た。
【0082】
実施例２：Ｘ（Ｚｎ＋２）が０．０１であり、かつＹが０である場合の（ＡＸ，ＢＹ）Ｍｇ（１－Ｙ）－ＸＯナノコンポジットの調製
５Ｌの反応器に９５５．４ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物及び１０ｇのＺｎ（ＡｃＯ）２二水和物を室温にて３Ｌの脱イオン水（ＤＩ）中に加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ＤＩ）を入れた。この溶液に５６７．３ｇのＨ２Ｃ２Ｏ４二水和物を加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固形物が析出し始めた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
５Ｌの反応器に９５５．４ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物及び１０ｇのＺｎ（ＡｃＯ）２二水和物を室温にて３Ｌの脱イオン水（ＤＩ）中に加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ＤＩ）を入れた。この溶液に５６７．３ｇのＨ２Ｃ２Ｏ４二水和物を加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固形物が析出し始めた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
【0083】
真空オーブンから固形物を取り出し、室温まで冷却した。次いで固形物を磁製るつぼに移した。固形物を磁製るつぼに移し、大気圧にて焼きなまし炉に導入し、固形物を９５０℃で２時間加熱し、１８２ｇのナノ材料を得た。
【0084】
実施例３：Ｘが０であり、かつＹ（Ｃａ＋２）が０．０１である場合の（ＡＸ，ＢＹ）Ｍｇ（１－Ｙ）－ＸＯナノコンポジットの調製
５Ｌの反応器に９５５．４ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物及び８ｇのＣａ（ＡｃＯ）２一水和物を室温にて３Ｌの脱イオン水（ＤＩ）中に加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ＤＩ）を入れた。この溶液に５６７．３ｇのＨ２Ｃ２Ｏ４二水和物を加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固形物が析出し始めた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
５Ｌの反応器に９５５．４ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物及び８ｇのＣａ（ＡｃＯ）２一水和物を室温にて３Ｌの脱イオン水（ＤＩ）中に加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ＤＩ）を入れた。この溶液に５６７．３ｇのＨ２Ｃ２Ｏ４二水和物を加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固形物が析出し始めた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
【0085】
真空オーブンから固形物を取り出し、室温まで冷却した。固形物を磁製るつぼに移した。固形物を磁製るつぼに移し、大気圧にて焼きなまし炉に導入し、固形物を９５０℃で２時間加熱し、１８２ｇのナノ材料を得た。
【0086】
実施例４：Ｘ（Ｚｎ＋２）が０．０１であり、かつＹ（Ｃａ＋２）が０．０１である場合の（ＡＸ，ＢＹ）Ｍｇ（１－Ｙ）－ＸＯナノコンポジットの調製
５Ｌの反応器に９４６ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物、７．８５ｇのＣａ（ＡｃＯ）２一水和物、及び１０ｇのＺｎ（ＡｃＯ）２二水和物を室温にて３Ｌの脱イオン水（ＤＩ）中に加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ＤＩ）を入れた。この溶液に５６７．３ｇのＨ２Ｃ２Ｏ４二水和物を加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固形物が析出し始めた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
５Ｌの反応器に９４６ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物、７．８５ｇのＣａ（ＡｃＯ）２一水和物、及び１０ｇのＺｎ（ＡｃＯ）２二水和物を室温にて３Ｌの脱イオン水（ＤＩ）中に加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ＤＩ）を入れた。この溶液に５６７．３ｇのＨ２Ｃ２Ｏ４二水和物を加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固形物が析出し始めた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
【0087】
真空オーブンから固形物を取り出し、室温まで冷却した。固形物を磁製るつぼに移した。固形物を磁製るつぼに移し、大気圧にて焼きなまし炉に導入し、固形物を９５０℃で２時間加熱し、９７ｇのナノ材料を得た。
【0088】
誘導結合プラズマ原子発光分光法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）による元素分析を、実施例１～４のナノコンポジットについて実施した（ｃｈｅｍ．ｌｉｂｒｅｔｅｘｔｓ．ｏｒｇ／Ｂｏｏｋｓｈｅｌｖｅｓ／Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ＿Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ／Ｂｏｏｋ％３Ａ＿Ｐｈｙｓｉｃａｌ＿Ｍｅｔｈｏｄｓ＿ｉｎ＿Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ＿ａｎｄ＿Ｎａｎｏ＿Ｓｃｉｅｎｃｅ＿（Ｂａｒｒｏｎ）／０１％３Ａ＿Ｅｌｅｍｅｎｔａｌ＿Ａｎａｌｙｓｉｓ／１．０５％３Ａ＿ＩＣＰ－ＡＥＳ＿Ａｎａｌｙｓｉｓ＿ｏｆ＿Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓでオンラインで利用可能な方法と同様の方法に従った）。結果を表１に示す：
【表1】
【0089】
【0090】
実施例５：Ｘ（Ｚｎ＋２）が０．０１であり、Ｙ（Ｓｒ＋２）が０．０１である場合の（ＡＸ，ＢＹ）Ｍｇ（１－Ｙ）－ＸＯナノコンポジットの調製
５Ｌの反応器に９４６ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物、９．６ｇのＳｒ（ＡｃＯ）２一水和物、及び１０ｇのＺｎ（ＡｃＯ）２二水和物を室温にて３Ｌの脱イオン（ＤＩ）水中に加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ＤＩ）を入れた。この溶液に５６７．３ｇのＨ２Ｃ２Ｏ４二水和物を加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固形物が析出し始めた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
５Ｌの反応器に９４６ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物、９．６ｇのＳｒ（ＡｃＯ）２一水和物、及び１０ｇのＺｎ（ＡｃＯ）２二水和物を室温にて３Ｌの脱イオン（ＤＩ）水中に加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ＤＩ）を入れた。この溶液に５６７．３ｇのＨ２Ｃ２Ｏ４二水和物を加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固形物が析出し始めた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
【0091】
真空オーブンから固形物を取り出し、室温まで冷却した。固形物を磁製るつぼに移した。固形物を磁製るつぼに移し、大気圧にて焼きなまし炉に導入し、固形物を９５０℃で２時間加熱し、１８５ｇのナノ材料を得た。
【0092】
実施例６：Ｘ（Ｔｉ＋４）が０．０１であり、かつＹ（Ｃａ＋２）が０．０１である場合の（ＡＸ，ＢＹ）Ｍｇ（１－Ｙ）－ＸＯナノコンポジットの調製
５Ｌの反応器に、９４６ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物、７．８５ｇのＣａ（ＡｃＯ）２一水和物、及び１３．２ｇの（ＮＨ４）２ＴｉＯ（Ｃ２Ｏ４）２一水和物を室温にて３Ｌの脱イオン水（ＤＩ）中に加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ＤＩ）を入れた。この溶液に５６７．３ｇのＨ２Ｃ２Ｏ４二水和物を加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固形物が析出し始めた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
５Ｌの反応器に、９４６ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物、７．８５ｇのＣａ（ＡｃＯ）２一水和物、及び１３．２ｇの（ＮＨ４）２ＴｉＯ（Ｃ２Ｏ４）２一水和物を室温にて３Ｌの脱イオン水（ＤＩ）中に加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ＤＩ）を入れた。この溶液に５６７．３ｇのＨ２Ｃ２Ｏ４二水和物を加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固形物が析出し始めた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
【0093】
真空オーブンから固形物を取り出し、室温まで冷却した。固形物を磁製るつぼに移した。固形物を磁製るつぼに移し、大気圧にて焼きなまし炉に導入し、固形物を９５０℃で２時間加熱し、１８７ｇのナノ材料を得た。
【0094】
実施例７：第２の溶液についてシュウ酸アンモニウムを用いた、Ｘ（Ｚｎ＋２）が０．０１であり、かつＹ（Ｃａ＋２）が０．０１である場合の（ＡＸ，ＢＹ）Ｍｇ（１－Ｙ）－ＸＯナノコンポジットの調製
５Ｌの反応器に９４６ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物、７．８５ｇのＣａ（ＡｃＯ）２一水和物、及び１０ｇのＺｎ（ＡｃＯ）２二水和物を室温にて３Ｌの脱イオン水（ＤＩ）中に加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ＤＩ）を入れた。この溶液に６３９．５ｇのシュウ酸アンモニウム一水和物を加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固形物が析出し始めた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
５Ｌの反応器に９４６ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物、７．８５ｇのＣａ（ＡｃＯ）２一水和物、及び１０ｇのＺｎ（ＡｃＯ）２二水和物を室温にて３Ｌの脱イオン水（ＤＩ）中に加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ＤＩ）を入れた。この溶液に６３９．５ｇのシュウ酸アンモニウム一水和物を加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固形物が析出し始めた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
【0095】
真空オーブンから固形物を取り出し、室温まで冷却した。固形物を磁製るつぼに移した。固形物を磁製るつぼに移し、大気圧にて焼きなまし炉に導入し、固形物を９５０℃で２時間加熱し、１８０ｇのナノ材料を得た。
【0096】
実施例８：第２の溶液に炭酸アンモニウムを使用した、Ｘ（Ｚｎ＋２）が０．０１であり、かつＹ（Ｃａ＋２）が０．０１である場合の（ＡＸ，ＢＹ）Ｍｇ（１－Ｙ）－ＸＯナノコンポジットの調製
５Ｌの反応器に９４６ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物、７．８５ｇのＣａ（ＡｃＯ）２一水和物、及び１０ｇのＺｎ（ＡｃＯ）２二水和物を室温にて３Ｌの脱イオン水（ＤＩ）中に加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ＤＩ）を入れた。この溶液に４３２．５ｇの炭酸アンモニウムを加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固形物が析出し始めた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
５Ｌの反応器に９４６ｇのＭｇ（ＯＡｃ）２四水和物、７．８５ｇのＣａ（ＡｃＯ）２一水和物、及び１０ｇのＺｎ（ＡｃＯ）２二水和物を室温にて３Ｌの脱イオン水（ＤＩ）中に加えた。この混合物を固形分が溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。機械的撹拌器を備えた別の２０Ｌの反応器に、１２Ｌの脱イオン水（ＤＩ）を入れた。この溶液に４３２．５ｇの炭酸アンモニウムを加えた。この混合物を室温で固形分が溶解するまで撹拌した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、第１の溶液を直ちに２０Ｌの反応器に加え、２００ｒｐｍにて機械的撹拌を維持した。溶液の添加が完了した後、反応液をさらに３０分間撹拌し、ここで固形物が析出し始めた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、真空オーブンで３時間４０℃にて乾燥させた。
【0097】
真空オーブンから固形物を取り出し、室温まで冷却した。固形物を磁製るつぼに移した。固形物を磁製るつぼに移し、大気圧にて焼きなまし炉に導入し、固形物を９５０℃で２時間加熱し、９７ｇのナノ材料を得た。
【0098】
実施例９：共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットの殺菌効果
この実施例では、本明細書に開示した共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットの殺菌効果を比較する。
この実施例では、本明細書に開示した共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットの殺菌効果を比較する。
【0099】
共ドープ酸化マグネシウムナノコンポジットは、先の実施例に記載したとおりに調製し、生理食塩水に１００ｐｐｍの濃度へ懸濁した。
【0100】
共ドープ酸化マグネシウムの抗菌活性をＥ．ｃｏｌｉ（ＡＴＣＣ８７３９）に対して試験した。遊離粒子を試験するために、Ｔｒｙｐｔｉｃ Ｓｏｙ Ｂｒｏｔｈ（ＨｉＬａｂｓ、イスラエル）中での一晩の細菌培養物を回収し、生理食塩水（０．８６％ ＮａＣｌ、Ｂｉｏ－Ｌａｂ、イスラエル）で洗浄した。懸濁液中の細菌濃度は、ネフェロメーター（ＰｈｏｅｎｉｘＳｐｅｃ、ＢＤ）を用いて推定した。その後、懸濁液を約１０６ｃｆｕ／ｍＬへ適宜希釈した。２００ｍＬのガラスビーカーに２０ｍｇを秤量し、１００ｍＬの滅菌脱イオン水を加え、ソノトロード（Ｈｉｅｌｓｃｈｅｒ、ドイツ）を用いて振幅８０％で２分間懸濁することにより、２００ｐｐｍのナノ粒子懸濁液を調製した。５０ｍＬのポリプロピレン製試験管に、１ｍＬの濃塩化ナトリウム水溶液（７．７４ｇ／Ｌ）を水中の８ｍＬのナノ粒子懸濁液に加え、生理食塩水と同様に塩濃度を０．８６ｇ／Ｌにした。これに生理食塩水中の菌懸濁液１ｍＬ（１０６ｃｆｕ／ｍＬ）を加え、菌濃度を１０５ｃｆｕ／ｍＬに達するようにした。Ｔ０時の細菌濃度を測定するために、１ｍＬの試料を採取した。試験管を３６℃、２２０ｒｐｍで振とうしてインキュベートした。１時間後、試験管から試料１ｍＬを取り出し、連続希釈液の調製に使用した。その後、希釈していない溶液及び各希釈液の１ｍＬの溶液を、溶解したＴｒｙｐｔｉｃ Ｓｏｙ Ａｇａｒ（ＨｉＬａｂｓ、イスラエル）を用いて、４５～４７℃のｐｏｕｒ－ｐｌａｔｅ法を用いて３連でプレーティングした。試験した種に応じて、プレートを３６℃で２４時間～４８時間インキュベートし、インキュベーションの最後に、細菌コロニーをカウントした。細菌の生存率の減少をｌｏｇ１０（Ｎｔ／Ｎｉ）によって決定し、式中、Ｎｉ及びＮｔは、ｃｆｕ／ｍＬ単位の細菌の初期カウント（Ｎｉ）及び最終カウント（Ｎｔ）である。抗菌アッセイの結果の概要を以下に示す。
【0101】
【表2】
【0102】
表２に示すとおり、ナノコンポジットの合成条件によって多少のばらつきはあるものの、試験したナノコンポジットはすべて殺菌性である。
【0103】
実施例１０：Ｘ（Ｚｎ＋２）が０．０１であり、かつＹ（Ｃａ＋２）が０．０２である場合の（ＡＸ，ＢＹ）Ｍｇ（１－Ｙ）－ＸＯナノコンポジットの調製
反応器に６２．４ｇの酢酸マグネシウム四水和物、０．６６ｇの酢酸亜鉛二水和物、及び１．０６ｇの酢酸カルシウム一水和物を０．２ＬのＤＩ水に加え、完全に溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。別の反応器に、３１．７６ｇの炭酸ナトリウムを０．８ＬのＤＩ水に溶解した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、撹拌を維持しながら第１の溶液を直ちに加えた。すぐに沈殿が生じ、撹拌を室温でさらに６０分間続けた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、４０℃の真空オーブンで一晩乾燥させた。得られた沈殿物の質量は３０ｇであった。
反応器に６２．４ｇの酢酸マグネシウム四水和物、０．６６ｇの酢酸亜鉛二水和物、及び１．０６ｇの酢酸カルシウム一水和物を０．２ＬのＤＩ水に加え、完全に溶解するまで撹拌した（第１の溶液）。別の反応器に、３１．７６ｇの炭酸ナトリウムを０．８ＬのＤＩ水に溶解した（第２の溶液）。第２の溶液が均一になる際に、撹拌を維持しながら第１の溶液を直ちに加えた。すぐに沈殿が生じ、撹拌を室温でさらに６０分間続けた。析出した固形物を真空ろ過を用いてろ過した。固形物をＤＩ水で数回洗浄し、次いでろ過した。ろ過ケークを乾燥させた後、固形物をさらなるＤＩ水で洗浄した。固形物を取り出し、４０℃の真空オーブンで一晩乾燥させた。得られた沈殿物の質量は３０ｇであった。
【0104】
真空オーブンから固形物を取り出し、室温まで冷却した。固形物を磁製るつぼに移し、大気圧の焼きなまし炉に導入し、固形物を９５０℃で２時間加熱して、９．４ｇのナノ材料を得た。
【0105】
【化3】
【0106】
ナノコンポジットの元素分析は、誘導結合プラズマ原子発光分光法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）を使用して実行した。結果を表３に示す。
【0107】
【表3】
【0108】
Ｚｎ（ＩＩ）とＣａ（ＩＩ）との共ドープＭｇＯナノコンポジットの構造及び形態は、さらにＸ線回折（図３）、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（図４）、及び高分解能透過型電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ）（図５）によって評価及び検証した。ここで製造したナノコンポジットは、先の実施例で製造及び記載された元素組成及び結晶性ペリクレース構造と一致した。
【0109】
ナノコンポジットの殺菌活性は、上述のとおり、グラム陽性菌とグラム陰性菌との幅広いスペクトルに対して試験した。結果は表４に示し、抗生物質耐性株を含むグラム陽性菌及びグラム陰性菌に対して強い殺菌活性が示された。
【0110】
【表4】
【0111】
開示された本発明の原理が適用され得る多くの可能な実施形態を考慮すると、記載された実施形態は本発明の好ましい例に過ぎず、本発明の範囲を限定するものとして捉えられるべきではないことを認識すべきである。むしろ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって定義される。したがって本発明者らは、これらの請求項の範囲及び精神に含まれるすべてのものを発明として主張する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【国際調査報告】