酸化鉄ナノ粒子

酸化鉄磁性ナノ粒子

酸化鉄は一般的な天然化合物であり、実験室で簡単に合成することもできる。酸化鉄には、酸化物、水酸化物、酸化水酸化物など16種類がある。これらの鉱物は、さまざまな酸化還元条件やpH条件下での水性反応の結果である。これらはFe、O、OHの基本組成を持つが、鉄の価数と全体的な結晶構造が異なる。重要な酸化鉄には、ゲータイト、アカガナイト、レピドクロサイト、マグネタイト、ヘマタイトなどがある。^{1, 2, 3}

酸化鉄（IO）ナノ粒子は、マグヘマイト（γ-Fe₂O₃ ）および／またはマグネタイト（Fe₃O₄ ）粒子で構成され、直径が1～100ナノメートルの範囲にあり、磁気データ記憶、バイオセンシング、薬物送達などに応用されている。^4,5,6,7 ナノ粒子（NP）では、体積に対する表面積の比が著しく増加する。これにより、NPの溶液中での結合能が大幅に向上し、優れた分散性が得られる。大きさが2～20nmの磁性ナノ粒子は、外部磁場がない状態では超常磁性、すなわち磁化がゼロであり、外部磁場によって磁化することができる。この特性は、溶液中の磁性ナノ粒子にさらなる安定性をもたらす。

⁸ カルボン酸鉄塩の熱分解によるIOナノ粒子の調製における最近の進展は、サイズ可変性、単分散性、結晶構造の点で、従来のIOナノ粒子の品質を著しく改善した。独自の単層ポリマー・コーティング戦略により、疎水性の有機リガンド・コーティングIOナノ粒子を、水溶性で生物学的にアクセス可能なIOナノ粒子に変換することに成功した。これらの水溶性IOナノ粒子は、高pHと高温という過酷な条件下でも安定性が高いため、他の生体分子と結合させることができる。多糖類（デキストランなど）や脂質分子を含む、生体内研究用の生体適合性コーティングも開発され、その結果、米国食品医薬品局（FDA）の認可を受けた材料のみで構成されるナノ粒子が誕生した。有機IOナノ粒子と水溶性IOナノ粒子の両方の品質向上は、例えば、IOナノ粒子をベースにしたアプリケーションの開発への道を開く：

• 核磁気共鳴映像法（MRI：Magnetic Resonance Imaging）の造影剤
• 標的特異的ドラッグデリバリーのキャリア
• 遺伝子治療の遺伝子キャリア
• 温熱療法をベースとする癌治療の治療薬
• 体外診断薬（IVD：in-vitro diagnostics）の磁気検出プローブ
• ワクチンと抗体産生のナノアジュバント

などがあります。