JP2001520937A

JP2001520937A - 安定化粒子、その製造方法、およびその用途

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Publication number: JP2001520937A
Application number: JP2000518029A
Authority: JP
Inventors: マルバニー，ポール，チャールズ; リズ−マルザン，ルイス，マニュエル
Original assignee: ザ・ユニヴァシティ・オブ・メルボルン
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 2001-11-06
Anticipated expiration: 2018-10-28
Also published as: DE69816474T2; WO1999021934A1; DE69816474D1; US6548168B1; ATE245181T1; AUPP004497A0; JP4302882B2; EP1034234A1; EP1034234A4; EP1034234B1

Abstract

(57)【要約】絶縁、半導体および／または金属コーティングにより粒子を安定化する方法、およびそれにより開示された方法で調整された安定化粒子である。加えて、前記コーティングは二官能価リガンドを介して前記粒子に結合している、絶縁、半導体および／または金属コーティングによって安定化された粒子を提供し、被膜粒子に結合したリガンドとサンプルとのインキュベーションを含むサンプル中に検体の存在を検出するための方法を提供し、特異的に該検体と結合し検出可能なシグナルを提供することができ、サンプル中に検体の存在を示すものとしてリガンド−被膜粒子：検体複合体の存在を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】技術分野本発明は一般的に安定化粒子およびその製造方法に関するものである。より特
定すると、本発明は、絶縁、半導体および／または金属コーティングによって安
定化されたナノパーティクルのような約０．１ミクロンまたは１００ｎｍ未満の
サイズを持つ粒子に関するものである。

【０００２】発明の背景ナノサイズの金属粒子は、非線形光学スイッチおよび高密度情報蓄積から、免
疫ラベリングおよび濃縮分散液における追跡拡散研究にわたる、広い多様性の潜
在的用途を持つ。ナノパーティクルは特有の光学的、電気的および磁気的な特性
を持つ。ナノパーティクルは典型的に光学的に透明である。大規模な製造におけ
る主要な難点は、金属コロイドが複雑な二層構造を持ち、その安定性は電子的な
平衡およびイオン／ポリマー吸着の両方によって制御されていることである。

【０００３】半導体材料もまた、主に導電および価電子帯の間の分離で生じるそれらの特殊
な電子的な特性により、技術的な面で極めて高い重要性を持つ。半導体材料がナ
ノパーティクルサイズの範囲で調製される場合、その電子密度状態は組織的な方
法によって変化し、その金属の光学的および電子的特性に強く影響を与える。半
導体ナノパーティクルの表面は、半導体物理学の観点からかなり不完全であり、
そのためバルク固体のエネルギーギャップ範囲内のエネルギー準位は、原子位置
の再構築によって発生する。

【０００４】少なくともナノサイズを持つ粒子の調製は、粒子の凝集を防ぐために用いられ
るリガンドまたは安定剤を慎重に選択することによって、大きく促進されうる。
例えば、高分子の安定剤は水溶液において非常に有効な分散剤であり、一方で長
鎖の界面活性剤または化学特異的なリガンドは有機溶媒において広く使用されう
る。あるいは、安定化は、ミセルまたはミクロエマルジョンにおいて粒子を仕分
けすることによって達成され、ただしマトリックスと粒子の還元反応を阻止する
必要のある場合には、ガラスまたはゾルゲルにおける非可動化はより好ましい技
術である。ごく最近、ラングミュア−ブロジェット（ＬＢ）膜が粒子安定剤とし
て使用されており、界面活性剤で安定化した金属粒子の電気積層が、規則的な二
次元結晶を形成するために使用されている。これらの様々な技術は、純金属粒子
の合成だけでなく、半導体粒子、ナノサイズの合金、混合金属粒子、および被膜
された粒子、同様に非球形で幾何学的な形の粒子（例えば、ロッド状または平板
状）にも使用される。

【０００５】しかしながら、使用された安定剤の多くは粒子の固体状態の特性に影響を及ぼ
す。この問題を回避するために、粒子の凝集を防ぐような安定剤を見出すことが
望ましい。加えて、安定剤は化学的に不活性で光学的に透明であることが好まし
い。例えばペイントおよび磁性流体から高品質の紙用塗料までの広範囲な工業的
コロイド製品において使用されているシリカ、被膜材料によって、これらの条件
は満たされうる。

【０００６】有機分子よりむしろ安定剤としてのシリカの用途は数々の利点を持つ。化学的
または電子的なプロセス中に粒子の凝集を防ぐことに加えて、シリカシェルは、
基礎になる粒子の構造に順応できるような破壊された（無定型の）構造によりパ
ッシバント（ｐａｓｓｉｖａｎｔ）として作用することが予想される。

【０００７】しかしながら、いくつかの粒子、例えば金は、溶液中でそれらが不動態の酸化
皮膜を形成しないためにシリカに対して非常に低い親和性しか持たない。さらに
その上、このような金属の表面上には、通常飽和したカルボン酸または他の有機
アニオンが吸着し、凝集に対して粒子を安定化している。これらの安定剤もまた
、金属表面のガラス非親和性に寄与している。

【０００８】それらの特性、特に蛍光性のような光学的特性に実質的に影響を与えることな
く、粒子およびそれらの表面に安定性を与えるために、シリカのような安定した
物質で粒子を被膜する方法が必要である。発明の概要従って、本発明の目的は、当分野の上記必要性を解決することである。

【０００９】本発明の一つの観点において、絶縁、半導体、および／または金属コーティン
グで粒子を安定化する方法を提供する。該方法は：（ｉ）粒子のソースとコーテ
ィングのソースとを混合し、粒子−コーティング混合物を提供し；（ii）該粒子
−コーティング混合物に構造式（Ｉ）

【００１０】

【化５】

【００１１】（ただし、Ａは、粒子または粒子上に形成されたコーティングに結合する第一官
能基であり、チオール、アミン、ホスフィン、リン酸、ホウ酸、テトラアルキル
アンモニウム、カルボキシル、ケイ酸、シロキシル、セレン酸、ヒ酸、およびア
ルミン酸よりなる群より選択され、Ｂは、コーティング層の核形成のために核粒
子の表面を活性化する官能基であり、チオール、アミン、ホスフィン、カルボキ
シル、ケイ酸、シロキシル、シラン、セレン酸、ヒ酸、およびアルミン酸からな
る群より選択され、Ｘは、任意の連結基である。）で示される二官能リガンドを添加する。

【００１２】それに代わる実施形態において、はじめに粒子のソースは二官能リガンドと混
合され、粒子−リガンド混合物を提供し；（ii）粒子−リガンド混合物をコーテ
ィングのソースに添加し；（iii）該二官能リガンドとコーティングを該粒子上に積層する。

【００１３】本発明のその他の観点において、該粒子は前記方法のいずれかによって調製さ
れ安定化された粒子が提供される。

【００１４】本発明のさらにその他の観点において、前記コーティングは二官能リガンドを
介して前記粒子に結合され絶縁、半導体、および／または金属コーティングによ
って安定化された粒子が提供される。

【００１５】本発明のさらにその他の観点において、検体に特異的に結合し、検出できるシ
グナルを提供できるようなリガンドと共にサンプルをインキュベーションしてな
る検体を含むことが推測されるサンプルにおいて、検体の存在を検出するための
方法が提供され、ただし該リガンドはここで開示された被膜粒子からなる。

【００１６】本発明のさらなる観点において、全体または部分的に上述の安定化粒子よりな
る顔料またはペイント着色剤が提供される。

【００１７】当業者であればここで開示された観点において、本発明のこれらおよびその他
の実施形態は想到するであろう。発明の詳細な説明本発明の方法の実施は、特に指示がない限り、当業界の技術範囲内の合成有機
化学の通常の技術を用いる。このような技術は引用文献によって完全に説明され
る。例えば、カークオスマーズ科学技術百科（Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ’ｓ
ＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）
；ハウスの現代合成反応（Ｈｏｕｓｅ’ｓＭｏｄｅｒｎＳｙｎｔｈｅｔｉｃ
Ｒｅａｃｔｉｏｎ）、およびＣ．Ｓ．マーベル（Ｃ．Ｓ．Ｍａｒｖｅｌ）とＧ
．Ｓ．ハイアー（Ｇ．Ｓ．Ｈｉｅｒｓ）のテキストの、有機合成（ＯＲＧＡＮＩ
ＣＳＹＮＴＨＥＳＩＳ，ＣｏｌｌｅｃｔｉｖｅＶｏｌｕｍｅ１）である。

【００１８】本明細書中および添付の請求項で使用されているように、単数形の“ａ”、“
ａｎ”、および“ｔｈｅ”は、明確な記述がない限り、複数の言及を含む。従っ
て、例えば“官能基”という言及は、このような基の一つ以上を含み、“コーテ
ィング層”という言及はこのような層の一つ以上を同様に含む。Ａ．定義本発明の説明において、以下の言葉が使用され、以下に示すように定義される
。

【００１９】ここで用いられる“アルキル”という言葉は、炭素原子１〜２４の分岐または
非分岐の飽和炭化水素基であり、例えばメチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプ
ロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、オクチル、デシル、テトラデシ
ル、ヘキサデシル、エイコシル、テトラコシル等であり、同様にシクロアルキル
基であり、例えばシクロペンチル、シクロヘキシル等である。“低級アルキル”
という言葉は、炭素原子１〜６，好ましくは１〜４のアルキル基のことである。

【００２０】ここで用いられる“アルケニル”という言葉は、少なくとも一つの炭素−炭素
二重結合を含む炭素原子２〜２４の分岐または非分岐の炭化水素基であり、例え
ば、エテニル、ｎ−プロペニル、イソプロペニル、ｎ−ブテニル、イソブテニル
、ｔ−ブテニル、オクテニル、デセニル、テトラデセニル、ヘキサデセニル、エ
イコセニル、テトラコセニル等である。ここで好ましいアルケニル基は、２〜１
２の炭素原子および２〜３の炭素−炭素二重結合を含む。“低級アルケニル”と
いう言葉は、炭素原子２〜６のアルケニル基であり、好ましくは２〜４の炭素原
子、一つの−Ｃ＝Ｃ−結合を持つ。

【００２１】ここで使用される“アルキニル”という言葉は、少なくとも一つの−Ｃ≡Ｃ−
結合を含む炭素原子２〜２４の分岐または非分岐の炭化水素基であり、例えばエ
チニル、ｎ−プロピニル、イソプロピニル、ｎ−ブチニル、イソブチニル、ｔ−
ブチニル、オクチニル、デシニル等である。ここで好ましいアルキニル基は、２
〜１２の炭素原子を含む。“低級アルキニル”という言葉は、炭素原子２〜６の
アルキニル基、好ましくは炭素原子２〜４および一つの−Ｃ≡Ｃ−を含むもので
ある。

【００２２】ここで使用される“ハロゲン”という言葉は、フッ素、塩素、臭素、およびヨ
ウ素を意味する。

【００２３】例えば“ＣｄＳ＠ＳｉＯ₂”のように記載された被膜粒子は、ＳｉＯ₂を含むコ
ーティングからなるＣｄＳを含む核粒子を意味する。

【００２４】ここで使用される“二官能リガンド”という言葉は、その最も広い意味におい
て、粒子と結合できる第一官能基およびコーティングに結合できる第二官能基を
含む任意の単一または複数鋸歯状のリガンドである。好ましくは、該第一官能基
は粒子に結合し、該第二官能基は一つまたはそれ以上の結合部位を介してコーテ
ィングと結合する。

【００２５】 “任意の”または“任意に”は、実質的に説明された現象または状況が生じる
かもしれないし、または生じないかもしれない、という意味であり、その説明は
、前記現象または状況が生じる場合、および生じない場合を含む。例えば、“任
意に置換された低級アルキル”という表現は、低級アルキル基は置換されていて
もされていなくてもよいという意味であり、その記述は非置換の低級アルキルお
よび置換基を有する低級アルキルの両方を含む。

【００２６】安定化粒子および安定化粒子を調整する方法は、ここで提供される。粒子の安
定化は、絶縁、半導体、金属またはそれらの組み合わせである粒子上にコーティ
ングを提供することによって達成される。該コーティングは、第一官能基および
第二官能基を含む二官能リガンドを介して粒子に結合する。該粒子は、好ましくは約０．１ミクロン、すなわち１００ナノメーター未満のサ
イズを持つナノパーティクルである。好ましくは、該粒子は４０ｎｍ未満の直径
を持つ。より大きい粒子はコーティングプロセス中に沈殿する問題を生じること
がある。該粒子は、形状において一般的な球状から楕円を通して、円柱またはロ
ッド状に変えることができる。非球状の粒子において有効な直径は、（ａｂｃ） ^1/3 であり、ここでａ、ｂおよびｃは粒子の座標軸である。従って、ａ＝ｂ＜＜ｃであるロッド状粒子の場合、ロッドの長さ（ｃ）は１００ｎｍを超過し、その
ときの（ａｂｃ）^1/3は１００ｎｍ未満である。好ましくは、（ａｂｃ）^1/3は２
０ｎｍ未満で、光学的に透明になる。粒子サイズの分布（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉ
ｏｎ）が存在し、本明細書中において、我々は数値の平均値で直径を言及してい
る。比較的狭い幅の分布が好ましく、望ましくない光散乱または沈殿の原因とな
る大きい粒子が低い比率であるためである。該粒子は金属、例えば、銅、銀、金
、プラチナ等、または金属化合物もしくは合金であり、例えば金属硫化物、金属
ヒ化物、金属セレン化物、金属テルル化物、金属酸化物、金属ハライド、または
それらの混合物である。好ましい粒子は、半導体ナノパーティクルである。半導
体ナノパーティクルの例は、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）
、ケイ素（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、セレニウム（Ｓｅ）、セレン化カド
ミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、
セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等である。これらの半導体ナノ
パーティクルは、電磁スペクトルの可視範囲において、強い蛍光を示すことが知
られている。例えばポリ（ピロール）のようないくつかの有機ポリマーもまた、
導電性蛍光粒子およびナノパーティクルとしての析出物を形成する。このような
ポリマーナノパーティクルもまたここで開示した方法を用いて安定化することが
できる。

【００２７】粒子のソースは、それ自体粒子、粒子を含む化合物、または結合すると粒子を
形成する二つまたはそれ以上の化合物でありうる。例えば、Ｃｄ（ＮＯ₃）₂およ
びＮａ₂Ｓは結合して半導体ＣｄＳを形成する。金属核の場合、粒子のソースは、通常、還元されて望ましいサイズおよび形状を持つ金属粒子を形成することの
できる金属塩であり、例えば、ＡｕＣｌ₄ ^-は金粒子のソースであり、ＡｇＮＯ₃ は銀粒子のソースである。被膜される粒子は、すでに核／シェル構造または核被
膜構造をもちうる。それゆえにこの場合、該粒子は複数のコーティング層を持ち
うる。粒子はコーティング層で被膜される。好ましくは、コーティング厚さは１０〜３
０ｎｍである。コーティング厚さが１０ｎｍ未満の場合、被膜粒子はいくらかコ
ロイド的な不安定さを示す。コーティング厚さが３０ｎｍを著しく超過する場合
、被膜粒子は好ましくない光散乱を起こす。好ましくは、被膜粒子もまたナノパ
ーティクルである。そのコーティングは二官能リガンドを介して粒子と結合する
。該二官能リガンドは式：

【００２８】

【化６】

【００２９】（ただし、Ａ、ＢおよびＸは、上記で定義したとおりである。）で示される。

【００３０】第一官能基のＡは、化学的本体または基であり、これは特異的に粒子に結合す
ることができ、それゆえに表面状態および表面トラップエネルギーを変化させ、
光励起されたナノパーティクルにおいて表面の蛍光および非放射性の減退経路を
制御し、または影響を与えている。該第一官能基は、単一鋸歯状または複数鋸歯
状であり、これは粒子への結合を増強しうる。選択された第一官能基は、被膜さ
れた粒子のタイプに依存しうることが理解される。該第一官能基の構造はまた、
粒子の表面に結合したときに変化しうる。例えば、第一官能基が−ＮＨ₂の場合、次にＮだけが粒子表面に結合する。−ＳＨの場合、Ｓだけが粒子表面に結合す
る。該第一官能基は、ここで開示された方法に従って被膜された粒子に結合する
ように選択され、それによって一つ以上ののコーティング層を含む粒子を提供す
る。

【００３１】第二官能基は、コーティング層の核形成のために核粒子の表面を活性化する能
力を持つ化学的本体または基である。該第二官能基はまた、コーティング層にお
いて蛍光を活性化させうる。選択された第二官能基は、積層されるコーティング
のタイプに依存する。例えば、シラン第二官能基活性化剤は通常、ｐＨ２以上の
水中で負電荷を持つ。ＮＲ₄ ⁺（ただしＲはメチルまたはエチルのようなアルキル
基である）のような陽イオンの第二官能基は、ＡｕＣｌ₄ ^-、ＰｔＣｌ₆ ^2-、またはＳＮＯ₃ ^2-のような陰イオンのコーティング種類の積層に対してより有効である。いくつかの場合において、導電性ポリマーのような有機コーティングを表面
に塗布することは有効であり、活性化した核粒子からの電子移送を補助する。こ
の場合、第二官能基は、ポリマーコーティングのアルキル鎖と結合できる不飽和
エチレンまたはアリル基でありうる。その活性化している基は次に、ポリマーコ
ーティングの主鎖またはペンダント基の任意の官能基に結合するために活用され
る。このようなコーティング活性化剤からなる二官能リガンドは、活性化された
核粒子を、プラスチックのような有機膜に埋められる導電性層で被膜させること
ができる。

【００３２】適切なスペーサーは、これらに限定されないが、アルキル、アルケニルまたは
アルキニルスペーサーのような直鎖、分岐または環状の炭化水素を含み、任意に
フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素のよなハライド基で置換されうる。好ましく
は、該スペーサーはアルキルまたはフッ化アルキル鎖である。

【００３３】二官能リガンドの特異的な例は、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
（ＳＨ（ＣＨ₂）₃（Ｓｉ（ＯＭｅ）₃））（“ＭＰＳ”）、１，３−プロパンジチオール（（ＨＳ（ＣＨ₂）₃ＳＨ）₂）、３−アミノプロパンチオール（（ＨＳ（ＣＨ₂）₃ＮＨ₂））（“ＡＰＴ”）および３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＮＨ₂（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＭｅ）₃）（“ＡＰＳ”）である。一つの好まし
い実施形態において、該二官能リガンドは、ＭＰＳ、ＡＰＴ、またはＡＰＳであ
る。これらのリガンドは、メルカプトまたはチオールおよびアミノ基は、第一官
能基として機能し、トリメトキシシラン基は第二官能基として機能している。他
の好ましい実施形態において、第二官能基は、（Ｓｉ（ＯＥｔ）₃）のような他のアルコキシシラン基、またはＳｉ（ＯＰｒ）₃のような任意の水溶性官能基でありうる。言い換えれば、第二官能基は、構造式（Ｓｉ（ＯＲ）₃）（ただし、Ｒはアルキル基であり、好ましくは低級アルキル基である）を持つ水溶性官能基
である。一方で本発明の明細書中で、Ｒがメチル基の例が説明されているが、他
のアルキル、特に低級アルキル基も適切なコーティングを提供するのに用いられ
得る。プロピル基はスペーサーとして作用する。活性化剤がＨＳ（ＣＨ₂）₃ＳＨ
の場合、その核粒子はＳＨ基で活性化され、その表面はまたＣｄ²⁺およびＡｇ⁺ を含むほとんどの金属イオンに強く結合する基で被膜される。この表面は次にＣ
ｄＳ、ＣｄＳｅまたはＺｎＳｅのような金属硫化物コーティング、もしくはＡｇ
またはＡｕのような金属コーティングそれ自身の核形成のために適している。

【００３４】該コーティングが該核粒子と同じ材料から選択されることが適している。適切
な絶縁、半導体、および／または金属コーティングは、シリカ、Ｓｅ、ポリ（ピ
ロール）のような有機導電性ポリマー、チタニア（ＴｉＯ₂）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化錫（ＳｎＯ₂）ま
たは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のような金属酸化物、ＣｄＳおよびＺｎＳのよ
うな金属硫化物、ＣｄＳｅおよびＺｎＳｅのような金属セレン化物、ＣｄＴｅお
よびＺｎＴｅのような金属テルル化物、ヨウ化銀（ＡｇＩ）および臭化銀（Ａｇ
Ｂｒ）のような金属ハライド、プラチナ、パラジウム、イリジウムまたは合金の
ような触媒的に活性な金属およびそれらの混合物、ビスマスのような非一般的な
光学特性を持つ金属、または銅、銀または金のような金属それ自身を含む。シリ
カは多様な溶媒に溶解できる能力、および凝集に対する耐性のために好ましいコ
ーティングである。該コーティングは、好ましくは均一かつ微孔性であり、これ
により例えば光化学的な分解から粒子を保護する。しかしながら、“コーティン
グ”という言葉は、ここでは広義で用いられており、部分的および全体の被膜両
方、同様にコーティングの複数層に言及している。全体のコーティングが望まし
いが、実験上の制限の結果または必要な効果は不完全なコーティングで達成され
るために、それは可能ではない。

【００３５】コーティングのソースは、コーティングそれ自身、コーティングを含む化合物
、または結合したときにコーティングを形成する二つもしくはそれ以上の化合物
のいずれかであり得る。該コーティングがシリカの場合、ケイ酸ナトリウムは好
ましいソースである。活性化した粒子に最適な割合でＣｄ²⁺およびＨ₂Ｓｅを添加して、ＣｄＳｅで粒子を被膜させる。代わりに、ＡｕＣｌ₄ ^-の遅い還元によっ
て、上述したメルカプト−活性化表面上で金で粒子を被膜するのに使用しうる。

【００３６】金属酸化物または水酸化物コーティングにおいて、ｐＨの制御はコーティング
状態を最適化するために行われる。シリカによるコーティングの場合、最適には
積層は約ｐＨ９〜１２で起こる。そのときシラン活性化剤リガンドは負電荷であ
り、これは陽イオン種の積層で有利である。しかしながら、非常に高いｐＨは、
コーティングが完了できないほど迅速な金属水酸化物または酸化物の沈殿をしば
しば引き起こす。例えば、シラン−活性化核粒子上のアルミナまたはチタニアの
積層の場合、低いｐＨは、溶液中でのシラン基および金属陽イオン間の接触を弱
めることで、加水分解を遅くし、純粋なコーティング粒子の核形成を少なくする
。最適ｐＨは、活性化された表面上への積層を最大化する一方で、分離したコー
ティング粒子形成を最小化するようなものである。Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂ およびＳｎＯ₂のような金属酸化物コーティングにおいて、シラン基は使用するのに最も簡単で安価な活性化剤であるが、しかし例えばコーティング活性化剤と
してＴｉ、Ａｌ、またはＳｎアルコキシド基を含む特別に合成された活性化剤は
、より効果的である。

【００３７】シリカのＭＰＳへの結合を含む表面反応は図１に説明されている。

【００３８】ここで開示され請求されている方法のはじめの二つの段階は、（ｉ）粒子のソ
ースと、コーティングのソースとの反応、および（ii）式Ａ−Ｘ−Ｂ（ただし、
Ａ、ＸおよびＢは上述したとおりである。）の二官能リガンドの添加を含む。代
わりに、粒子のソースははじめに二官能リガンドと反応し、続いてコーティング
を添加する。これらはじめの二つの段階は、任意の溶媒中で実施され、好ましく
は水および／またはエタノールのようなアルコールである。粒子サイズは、試薬
の添加によって影響されうる。各試薬は、一般的に、例えば磁気撹拌のような任
意の適切な周知の技術によって添加される。粒子、二官能リガンドおよびコーテ
ィングが混合された後、該二官能リガンドおよびコーティングは該粒子上に積層
される。積層段階の継続期間は、約６時間〜約７日であり、コーティングが改変
された粒子表面上に積層されていることを確かめる。

【００３９】被膜粒子は次にアルコール、例えばエタノールのような適切な溶媒に移送され
、そのために存在しうる任意の過度に溶解したコーティングが被膜粒子上に析出
して、それによりその上のコーティングの厚さが増す。

【００４０】他の実施形態において、ストーバー（Ｓｔｏｂｅｒ）等（１９６８）、Ｊ．コ
ロイドインターフェースサイエンス（Ｊ．ＣｏｌｌｏｉｄＩｎｔｅｒｆａｃｅ
Ｓｃｉ．）２６：６２において説明されている方法が、コーティングがシリカの
場合にさらなるコーティングの成長のために使用されうる。簡単にいえば、この
技術はテトラエトキシシラン（“ＴＥＳ”）の塩基触媒加水分解、およびシリカ
モノマーの存在する被膜粒子上での濃縮／重合を用いている。

【００４１】本発明のコーティング中の粒子の安定化は、蛍光のようなそれらの比類のない
特性を保存している。加えて、該コーティングは粒子の光化学的な分解を防ぎ、
これは高温または光学的応用において有利である。該コーティングはまた、これ
らの粒子がガラス、ポリマーおよび溶媒を含む広範囲の基質で分散することがで
きる。

【００４２】ここで開示し請求している被膜粒子は、様々な目的で使用される検出ラベルと
しての有用性を見出している。例えば、リガンドの一部として被膜粒子が存在す
ることにより、特異的に検体に結合し、検知できるシグナルを供給できるリガン
ドと共にサンプルをインキュベーションした検体を含むことを推測されるサンプ
ルにおいて、検体の存在を測定する方法を提供している。該リガンドは、特異的
に検体と結合できる任意の分子である。このように該リガンドは、抗原またはエ
ピトープ特異的モノクローナルもしくはポリクローナル抗体、ポリまたはオリゴ
ヌクレオチド検体の核酸配列と相補的な核酸配列を含むポリまたはオリゴヌクレ
オチド、例えば細胞表面受容体分子のような細胞受容体分子に特異的に結合でき
る受容体アゴニストまたはアンタゴニスト、細胞質受容体分子、核受容体分子等
であり得る。該被膜粒子は、当業界で周知の技術を用いてリガンドに結合されう
る。

【００４３】被膜粒子−リガンド組成物は、サンプルに添加され、被膜粒子−リガンドが検
体に結合し被膜粒子−リガンド：検体複合体を形成するのに十分な時間、それら
と共にインキュベーションされる。該被膜粒子−リガンド組成物の量と、該被膜
粒子−リガンド組成物が該検体に結合するのに必要とされる時間は、当業界の任
意の方法手順を用いて決定されうる。該被膜粒子−リガンド：複合体は、濾過、
遠心分離等の方法を用いて結合していない被膜粒子−リガンド組成物から分離さ
れる。該被膜粒子−リガンド組成物の存在は、蛍光、発光、吸収、回折、または
散乱方法を用いて検出されうる。検出された被膜粒子−リガンド：検体複合体の
量は、検体を既知の濃度で含むサンプルを用いて調製された標準曲線と比較する
ことにより定量される。

【００４４】これらの安定化粒子の可能な追加の応用は、顔料、ペイント、ファブリックス
、蛍光および電子のような光学の分野において存在する。

【００４５】以下は、本発明を実施するための具体的な実施形態の例である。これら実施例
は、説明の目的ためだけに提供されるものであり、本発明の範囲を限定するため
のものではない。

【００４６】使用された条件（例えば、量、温度等）に関して、正確さを確実にする努力は
なされたが、いくつかの実験的な誤差および偏差はもちろん許容されるべきであ
る。全般の実験テトラエトキシシラン（“ＴＥＳ”）、ケイ酸ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ（ＳｉＯ₂ ）_3-5（２７質量％ＳｉＯ₂））はアルドリッチ社（Ａｌｄｒｉｃｈ）より購入し
た。Ｃｄ（ＮＯ₃）₂（メルク）、Ｎａ₂Ｓ（シグマ）および３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）を使用した。テクニカルグレードのエタノー
ル（Ｐａｎｒｅａｃ）および蒸留水が全ての調製において使用された。

【００４７】電子顕微鏡（“ＴＥＭ”）は、フィリップスＣＭ２０ミクロスコープを２００
ｋＶで稼働して実施された。サンプルは、炭素被膜銅グリッドのトップ上に蒸発
させてそれらを液滴にすることで調製された。ＵＶ−可視スペクトルは、１−ｃ
ｍパスレングス石英キュベットでＨＰ８４５３ダイオードアレイスペクトルフォ
トメーター（ＨＰ８４５３ｄｉｏｄｅａｒｒａｙｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔ
ｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定された。

【００４８】実施例１シリカで被膜されたＣｄＳ粒子の調製および特性決定ＣｄＳ＠ＳｉＯ₂コロイド調製の一般的な方法は、下記の段階を含む。

【００４９】蒸留水４５ｍｌ、Ｃｄ（ＮＯ₃）₂１０^-2Ｍ２．０ｍｌ、Ｎａ₂Ｓ８×１０^-3２．５ｍｌ、および１質量％クエン酸ナトリウム溶液０．２５ｍｌを、激しい撹拌
下および窒素雰囲気下で添加した。最終的なＣｄＳ粒子の濃度は０．４ｍＭであ
った。

【００５０】ＣｄＳ溶液５０ｍｌを、新しく調製したＭＰＳ（１ｍＭ）水溶液０．５ｍｌに
激しい磁気撹拌下で添加した。ケイ酸ナトリウム（０．５４質量％溶液２．０ｍ
ｌ、ｐＨ１０．５）を添加し、再び激しく撹拌した。生じた分散液（ｐＨ＞８．
５）は、粒子サイズ５〜１０ｎｍであり、これを５日間置き、それにより改変さ
れたＣｄＳ粒子表面上にシリカをゆっくり重合させる、または形成された。シリ
カ被膜ＣｄＳ粒子の分散液は、エタノール中に移相され、それにより超過して溶
解したケイ酸塩が析出し（主に存在する核上に）、シェル厚さを増加させた。

【００５１】ストーバー等のスプラ（ｓｐｒａ）で説明されている方法は、次にさらなる成
長のために使用された。この方法はＴＥＳの塩基触媒加水分解、および存在する
核上での連続したシリカモノマーの濃縮／重合を含む。Ａ．クエン酸塩を用いた安定化クエン酸鉄は、多様な無機コロイドの保護剤として使用された。異なるクエン
酸／Ｃｄ²⁺濃度比が試験され、最適値０．４５が見出され、これは残りの全ての
実験で使用された。この方法で得られたＣｄＳ粒子の平均粒子サイズは、７ｎｍ
であった。

【００５２】ＣｄＳは溶存酸素が存在する場合の光の影響で分解されうる。酸素の作用は、
粒子表面での全体のアニオン対の形成を通して生じる硫化物ラジカルの酸化：

【００５３】

【化７】

【００５４】（ただし、下付ｓは表面原子を示す。）からなる。

【００５５】このプロセスは過量の硫化物イオンを添加することにより阻害されるが、それ
に代わるよりわかりやすい方法は、窒素雰囲気下で反応させることである。酸素
がない状態で合成が起こる場合、調製されたコロイドは数週間光分解に対して安
定であり、さらに予防しなくてもその上で改変のために実施されることができる
。Ｂ．ＭＰＳの役割粒子表面におけるケイ酸部位の接着は、シランカップリング剤が溶液中に存在
する場合にのみ効果的になされうる。このようなカップリング剤は、コロイド表
面をガラス親和性にしてケイ酸積層を促進させるための表面プライマーとして作
用する。

【００５６】ＣｄＳの粒子の場合、ケイ酸イオンが粒子表面に接近できる位置からシラン基
を溶液方向にしたままで、表面Ｃｄ部位と直接結合できるメルカプト基を有する
ためにＭＰＳが選択された。これらのケイ酸イオンは粒子が凝集しないでエタノ
ールへの移送を可能とするはじめのシリカシェルを形成している。非常に薄いシ
リカシェルは光分解を防ぐのには不十分であり、これは主にそれらを通してＯ₂ 分子を散乱させるのに十分大きい孔の存在による。Ｃ．エタノールへの移送溶媒交換プロセスは二つの重要な役割を担う：一つは、溶液中にまだ存在する
全てのケイ酸部位（モノマーまたはオリゴマー）を、突然の溶解性の減少により
沈殿させることを行い、もう一つは、所望される場合、より厚いシェルの成長の
ために必要とされる。適切なエタノール：水の容積比（シリカ粒子の自発的な核
形成が最小化される一方で、核上での最大ケイ酸積層が達成されるような比）は
、約４：１〜約５：１であることが見出された。Ｄ．電子顕微鏡トランスミッション図３は、次に説明する方法で調整された粒子のＴＥＭ下での外観である。Ｃｄ
Ｓよりわずかに高いＳｉＯ₂の電子吸収により、シリカシェルにより包囲された核を均質に示すのに十分なコントラストを提供している。図３に示すように、Ｃ
ｄＳ粒子の結晶特性が、無定型シリカシェルの対比によって観察された。核なし
および複数核シリカ粒子の両方は、エタノールへの移送中もなお形成された。そ
のシェルは、より厚く形成され、その粒子表面はアンモニアおよびＴＥＳの添加
によりよりなめらかであり、ＣｄＳ核がそれらの中心に位置する単分散シリカ球
体を生じた。Ｅ．光分解に対する安定化シリカ被膜粒子は被膜していない粒子に比べて、光分解に対して遙かに安定で
あり、それによりサンプルはそれらの吸収スペクトルのわずかな変化しか起こさ
ずに数週間光の中で保存することができた。例として、図５は、シリカ被膜粒子
と比較したクエン酸安定化粒子のスペクトルの時間経過を示す。この効果は、モ
ノマー添加を介してエタノール中で成長したシリカシェルの小さい孔サイズに関
連しており、これによりＯ₂分子が粒子表面に達するのを非常に困難にしている。このような保護は、実践的な用途を持つ安定なナノ構造の材料の調製において
大きな重要性を持つ。Ｆ．シリカ被膜ＣｄＳの光学的特性球状粒子の分散液の光学的特性は、Ｍｉｅ理論（Ｍ．ケルカー（Ｍ．Ｋｅｒｋ
ｅｒ）の、光の散乱および他の電子磁気的放散（ＴｈｅＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ
ｏｆＬｉｇｈｔａｎｄＯｔｈｅｒＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ
Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）（アカデミックプレス、ニューヨーク、１９６９年））に
よって予測される。この理論に従って、定められた波長における分散液の吸光係
数は、その波長における粒子の複素誘電率、および溶媒の反射指数に依存する。
粒子サイズは、金属および半導体粒子にとって特別な重要性をもつパラメータで
あり、これは定量的なサイズ効果を示す。

【００５７】Ｍｉｅ理論を核−シェル粒子に適用する場合、核およびシェル材料両方の誘電
性のデータを考慮する必要がある。シリカにとって、実際の誘電率要素だけが考
慮され、反射指数の平方（１：４５６）が使用される。裸のＣｄＳ球状粒子のス
ペクトルは、６ｎｍの直径、および５ｎｍ厚さのシリカシェルによって包囲され
た同じ粒子の直径で計算される。これらのスペクトルは、図５において、小さい
ＣｄＳ粒子をエタノールに移送し、連続してＴＥＳで成長させることによって得
られたサンプルの実測スペクトルとを比較したものである。両方のプロット間で
の一致はかなり良好であり、シリカ被膜粒子において、主に吸収初期より低い波
長で増加した吸光がみられ、さらにシリカ積層により顕著に変化することはなく
、ここで開示されたように実施された場合にシリカ積層が顕著な融合または凝集
に至ることもないという、ＣｄＳ粒子の光学的特性を示している。これはまた、
図２で示された結果によっても確かめられる。Ｇ．電子発光図６において、ＣｄＳ＠ＳｉＯ₂粒子の発光スペクトルが示されている。吸光波長は４００ｎｍである。５８０ｎｍの最大強度で、強く、広いピークが観察さ
れた。これは、ＣｄＳ−シリカ界面の表面状態でトラップされた電荷担体の組み
替えに起因する。表面状態の密度はＭＰＳの吸着により劇的に増強されて、人の
目で簡単に視ることのできる強い蛍光を生じる。これらの被膜粒子は、ロータリ
ーエバポレーションによって濃縮することができ、より粘性の溶液を形成し、ま
たは必要であればポリビニルアルコール、ポリビニル酢酸またはポリアクリル酸
を添加することでより粘性のものを形成することができる。しかしながらこれは
積層条件にのみ影響を与え、決定的ではない。

【００５８】コロイドフィルムは、マイクロピペットを介したスピンコータ（１０００ｒｐ
ｍ）上で、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）ガラス（１ｃｍ×１ｃｍ）にこのよう
な粘性ポリマー調製物を塗布することによって調製される。ディップコーティン
グ、スクリーン印刷、またはスプレーコーティング等の他のコーティング方法も
用いられ得る。該フィルムは１００℃未満のオーブンで被膜粒子を乾燥すること
でより厚く形成され、次に２回目または複数のコーティングを塗布する。最適の
量およびスピン速度は、塗布するコロイド溶液の正確な粘度による。

【００５９】電子発光は、ｐＨ１３の過硫酸カリウム溶液（１Ｍ）中で、ＣｄＳ＠ＳｉＯ₂ 粒子の薄膜で被膜したＩＴＯ電極を分極させることによって行われる。その溶液
もまたＡｇ／ＡｇＣｌ基準電極およびプラチナフラッグ対電極を含む。ＩＴＯ電
極のポテンシャルがよりマイナスに形成されるため、光は図７に示すように電極
から観察される。ポテンシャルがよりマイナスに形成されるので、その強度は増
加する。その強度は複雑な方法で加電圧、電極抵抗および溶液組成に依存してい
る。これらのスペクトルは、粒子を凝集から保護している一方で、被膜が電荷移
動および電子発光プロセスを粒子表面で進行させうることを示している。そのシ
リカコーティングは、粒子膜の粒子サイズおよび蛍光特性を最適な色および効果
を生じるように調節し、次に粒子特性に影響を与えないで被膜する。小さいサイ
ズを維持することによって、粒子膜からの光散乱および関連する強度ロスも最小
化できる。

【００６０】実施例２シリカで被膜したＳｅ粒子の調製および特性決定被膜した半導体ナノパーティクルを、セレニウム（Ｓｅ）をＣｄＳと置き換え
る以外は実施例１の方法に従って調製した。Ｓｅ＠ＳｉＯ₂ナノパーティクルはＣｄＳ＠ＳｉＯ₂粒子で決定したものと同様の特性を有していた。

【００６１】実施例３シリカで被膜したＳｉ粒子の調製および特性決定被膜した半導体ナノパーティクルを、ケイ素（Ｓｉ）をＣｄＳと置き換える以
外は実施例１の方法に従って調製した。Ｓｉ＠ＳｉＯ₂ナノパーティクルはＣｄＳ＠ＳｉＯ₂粒子で決定したものと同様の特性を有していた。

【００６２】実施例４シリカで被膜したＣｄＳｅ粒子の調製および特性決定被膜した半導体ナノパーティクルを、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）をＣｄ
Ｓと置き換える以外は実施例１の方法に従って調製した。ＣｄＳｅ＠ＳｉＯ₂ナノパーティクルはＣｄＳ＠ＳｉＯ₂粒子で決定したものと同様の特性を有していた。

【００６３】実施例５シリカで被膜したＣｄＴｅ粒子の調製および特性決定被膜した半導体ナノパーティクルを、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）をＣｄ
Ｓと置き換える以外は実施例１の方法に従って調製した。ＣｄＴｅ＠ＳｉＯ₂ナノパーティクルはＣｄＳ＠ＳｉＯ₂粒子で決定したものと同様の特性を有していた。

【００６４】実施例６シリカで被膜したＺｎＳ粒子の調製および特性決定被膜した半導体ナノパーティクルを、硫化亜鉛（ＺｎＳ）をＣｄＳと置き換え
る以外は実施例１の方法に従って調製した。ＺｎＳ＠ＳｉＯ₂ナノパーティクルはＣｄＳ＠ＳｉＯ₂粒子で決定したものと同様の特性を有していた。

【００６５】実施例７シリカで被膜したＺｎＳｅ粒子の調製および特性決定被膜した半導体ナノパーティクルを、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）をＣｄＳと置
き換える以外は実施例１の方法に従って調製した。ＺｎＳｅ＠ＳｉＯ₂ナノパーティクルはＣｄＳ＠ＳｉＯ₂粒子で決定したものと同様の特性を有していた。

【００６６】実施例８シリカで被膜したＺｎＯ粒子の調製および特性決定被膜した半導体ナノパーティクルを、酸化亜鉛（ＺｎＯ）をＣｄＳと置き換え
る以外は実施例１の方法に従って調製した。ＺｎＯ＠ＳｉＯ₂ナノパーティクルはＣｄＳ＠ＳｉＯ₂粒子で決定したものと同様の特性を有していた。

【００６７】実施例９シリカで被膜したＡｇＩ粒子の調製および特性決定ヨウ化カリウム（８×１０^-4Ｍ）およびクエン酸ナトリウム（１ｍＭ）を含む
溶液１００ｍｌを調製し、マグネチックスターラーを用いて迅速に撹拌した。０
．０１ＭのＡｇＮＯ₃溶液５ｍｌをピペットで添加した。この溶液は透明から透明な黄色に変化し、小さいＡｇＩの結晶の形成を示していた。５分以内に、ＡＰ
Ｓ（１ｍＭ、０．５ｍｌ）を添加した。２０分後、活性ケイ酸イオンを添加し、
前述のように調製した。シリカの薄いシェルが２４時間後に積層された。

【００６８】実施例１０シリカで被膜したＡｕ粒子の調製および特性決定直径が４０〜８０ｎｍの金粒子を、Ｔｕｒｋｅｖｉｃｈ方法（ＥｎｕｓｔｕｍＢ．Ｖ．；Ｔｕｒｋｅｖｉｃｈ、ＪＪ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９６
３年８５３３１７）により調製されたシード粒子から成長させた。シード金溶液：０．５ｍＭのＨＡｕＣｌ₄１００ｍｌを沸騰状態で緩やかに撹拌しながら加熱した。０．５ｍＭのクエン酸トリナトリウム５ｍｌの沸騰溶液をＨＡｕＣｌ₄溶液に迅速に撹拌しながら添加した。生じた溶液を次に撹拌しながら約１５分沸騰
させた。最後に、その溶液を冷却した。大きい粒子２５ｎＭ、１５ｎｍの金コロイドおよび１．５ｍｌＮＨ₂ＯＨ・ＨＣｌを含む溶液５０ｍｌを調製した。１ＭのＫＯＨ３滴を１ｍＮのＨＡｕＣｌ₄７０ｍｌに添加し、ｐＨ約３〜４になった。ＨＡｕＣｌ₄溶液５０ｍｌをＡｕコロイド溶液に撹拌しながら滴下した（２秒ごとに約１滴の速度で）。

【００６９】新しい粒子の容積は、初期および最後の金イオン濃度ならびに初期の粒子サイ
ズから計算した。このような粒子は、大きく、角がありロッド状の粒子も含んで
いるが、適度に球状であった。それらは透過光のなかで紫色だが、黄色光を強く
散乱した。それらは静置すれば数時間以上で溶液から析出した。その表面は吸着
されたクエン酸および吸着されたヒドロキシアミンの両方を持ち、これらはＡＰ
Ｓで置き換えられた。コーティングは実施例１の方法によって行われた。

【００７０】実施例１１ＳＮＯ₂コーティングを持つＡｕ粒子の調製ＡＰＳはまた、他の酸化コーティングの積層を増強する。特に導体または半導
体層で重要であり、これにより核と外部との電子輸送を行わせる。０．０４５Ｍ
のＮａ₂ＳＮＯ₃・３Ｈ₂Ｏ１０ｍｌに、１Ｍの硝酸３滴を添加することによって酸性化しｐＨを１０．５にした。１ｍＭのＡＰＳ２５μｌを、０．５ｍＭ、１５
ｎｍのＡｕコロイド５ｍｌに撹拌しながら滴下して加えた。１５分後、錫酸塩溶
液１ｍｌをＡｕコロイド溶液に撹拌しながら添加した。１週間後に溶液中の色変
化が現れた。

【００７１】コーティングが生じると、ルビーレッド色の金溶液の色が、紫−深紅色二変化
した。この方法で得られたコーティングは、約５〜１０ｎｍ厚さであり、経過時
間、経過ｐＨおよび錫酸イオン濃度に依存する。それはまた金コロイド濃度およ
び撹拌速度に依存する。

【００７２】従って、安定化ナノパーティクルおよび安定化ナノパーティクルの調整方法が
開示された。本発明の好ましい実施形態がいくらか詳細に説明されているが、添
付された請求項によって定義された発明の真意および範囲から逸脱することなく
、明らかな応用がなされうることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】二官能リガンドの３−メルカプトプロピルトリメトキシシランを用いて、核粒
子上にシリカをコーティングすることからなる表面反応を説明した図である。

【図２】安定剤としてケイ酸ナトリウムを用いて、水中で調製されたＣｄＳナノパーテ
ィクルのＵＶ−可視スペクトルの図であり、ここで実線はナノパーティクル形成
前の添加、破線はナノパーティクル形成後の添加を表したものである。

【図３】図３Ａは、水中で調製された、ケイ酸安定化ＣｄＳ粒子の電子顕微鏡写真であ
る。図３Ｂは、エタノールへ移送し瞬時にシリカの積層を形成することによって
調製された、ケイ酸安定化ＣｄＳ＠ＳｉＯ₂の電子顕微鏡写真である。顕微鏡のスケールは、示したとおりである。

【図４】図４Ａおよび４Ｂは、それぞれＣｄＳナノパーティクルおよびＣｄ＠ＳｉＯ₂ ナノパーティクルの光学的浸食を説明したＵＶ−可視スペクトルであり、ＵＶへ
の露光が０時間（実線）、２４時間（破線）または４８時間（点線）後である。

【図５】図５Ａは、Ｍｉｅ理論を用いて計算されたＣｄＳ＠ＳｉＯ₂ナノパーティクルのＵＶ−可視スペクトルであり、ここで破線と実線はそれぞれ、水中で調製され
た後、およびエタノールへ移送された後のナノパーティクルのスペクトルである
。図５Ｂは、水中で調製された（実線）およびエタノールへ移送された後の（破
線）ＣｄＳ＠ＳｉＯ₂の、実験的に測定されたＵＶ−可視スペクトルである。

【図６】図６は、二官能リガンドとして３−メルカプトプロピルトリメトキシシランを
用いて調製されたＣｄＳ＠ＳｉＯ₂の発光スペクトルである。

【図７】図７は、二官能リガンドとして３−メルカプトプロピルトリメトキシシランを
用いて調製されたＣｄＳ＠ＳｉＯ₂から観測された電子蛍光スペクトルである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０１Ｂ 19/04 Ｃ０１Ｂ 19/04 Ｗ 33/02 33/02 ＺＣ０１Ｇ 5/02 Ｃ０１Ｇ 5/02 9/02 9/02 Ａ 11/02 11/02 Ｇ０１Ｎ 33/533 Ｇ０１Ｎ 33/533 33/551 33/551 33/552 33/552 33/553 33/553 // Ｂ８２Ｂ 3/00 Ｂ８２Ｂ 3/00 Ｃ０９Ｃ 3/06 Ｃ０９Ｃ 3/06 3/12 3/12 Ｃ０９Ｋ 11/02 Ｃ０９Ｋ 11/02 Ｚ (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ｉ）粒子のソースとコーティングのソースを混合し、粒子
−コーティング混合物を提供し、（ii）該粒子−コーティング混合物に、構造式（Ｉ）：【化１】（ただし、Ａは、粒子または粒子上に形成されたコーティングに結合する第一官
能基であり、Ｂは、コーティング層の核形成のために核粒子の表面を活性化する
第二官能基であり、Ｘは、任意の連結基である。）の二官能リガンドを添加し、および（iii）該二官能リガンドおよびコーティングを粒子上に積層させることを含む、被膜粒子を調製する方法。
【請求項２】（ｉ）粒子のソースと、構造式（Ｉ）：【化２】（ただし、Ａは、粒子または粒子上に形成されたコーティングに結合する第一官
能基であり、Ｂは、コーティング層の核形成のために核粒子の表面を活性化する
第二官能基であり、Ｘは、任意の連結基である。）の二官能リガンドとを混合し、粒子−リガンド混合物を提供し、（ii）粒子−リガンド混合物にコーティングのソースを添加し：および（iii）該二官能リガンドおよびコーティングを粒子上に積層させることを含む、被膜粒子を調製する方法。
【請求項３】該粒子はナノパーティクルである、請求項１または２に記載
の方法。
【請求項４】該ナノパーティクルは金属または金属化合物からなる、請求
項３に記載の方法。
【請求項５】該ナノパーティクルは、銅、銀、金およびプラチナからなる
群より選択される金属からなる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】該ナノパーティクルは、金属硫化物、金属ヒ化物、金属セレ
ン化物、金属テルル化物、金属酸化物、金属ハライドおよびそれらの混合物から
なる群より選択される金属化合物からなる、請求項４に記載の方法。
【請求項７】該ナノパーティクルは半導体ナノパーティクルである、請求
項３に記載の方法。
【請求項８】該半導体ナノパーティクルは、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、
ゲルマニウム（Ｇｅ）、ケイ素（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、セレニウム（
Ｓｅ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、
硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）か
らなる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】Ａは、チオール、アミン、ホスフィン、リン酸、ホウ酸、テ
トラアルキルアンモニウム、カルボキシル、ケイ酸、シロキシル、セレン酸、ヒ
酸、およびアルミン酸よりなる群より選択される、請求項１または２に記載の方
法。
【請求項１０】Ｂは、チオール、アミン、ホスフィン、カルボキシル、ケ
イ酸、シロキシル、シラン、セレン酸、ヒ酸、およびアルミン酸よりなる群より
選択される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１１】Ｘは存在し、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素で任意に
置換されている、アルキル、アルケニルおよびアルキニルからなる群より選択さ
れる、直鎖、分岐または環状の炭化水素である、請求項１または２に記載の方法
。
【請求項１２】該二官能リガンドは、３−メルカプトプロピルトリメトキ
シシラン（ＳＨ（ＣＨ₂）₃（Ｓｉ（ＯＭｅ）₃））（ＭＰＳ）、１，３−プロパンジチオール（（ＨＳ（ＣＨ₂）₃ＳＨ））、３−アミノプロパンチオール（（Ｈ
Ｓ（ＣＨ₂）₃ＮＨ₂））（ＡＰＴ）および３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＮＨ₂（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＭｅ）₃）（ＡＰＳ）からなる群より選択される、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項１３】該コーティングのソースは、シリカ（ＳｉＯ₂）、Ｓｅ、有機導電性ポリマー、金属、金属酸化物、金属硫化物、金属セレン化物、金属テ
ルル化物、および金属ハライドからなる群より選択される、請求項１または２に
記載の方法。
【請求項１４】該コーティングのソースはシリカである、請求項１３に記
載の方法。
【請求項１５】該コーティングのソースは、チタニア（ＴｉＯ₂）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化錫（ＳｎＯ₂）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる群より選択される金属酸化物である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】該コーティングのソースは、ＣｄＳまたはＺｎＳから選択
される金属硫化物である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】該コーティングのソースは、ＣｄＳｅまたはＺｎＳｅであ
る金属セレン化物から選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】該コーティングのソースは、ＣｄＴｅまたはＺｎＴｅであ
る金属テルル化物から選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】該コーティングのソースは、ヨウ化銀（ＡｇＩ）または臭
化銀（ＡｇＢｒ）から選択される金属ハライドである、請求項１３に記載の方法
。
【請求項２０】該コーティングのソースは、プラチナ、パラジウム、イリ
ジウム、ビスマス、銅、銀、金および合金、ならびにそれらの混合物からなる群
より選択される金属である、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法により調整さ
れた被膜粒子。
【請求項２２】前記コーティングは、構造式（Ｉ）：【化３】（ただし、Ａは、粒子または粒子上に形成されたコーティングに結合する第一官
能基であり、Ｂは、コーティング層の核形成のために核粒子の表面を活性化する
第二官能基であり、Ｘは、任意の連結基である。）の二官能リガンドを介して、前記粒子に結合する、コーティングによって安定化
された粒子。
【請求項２３】該粒子はナノパーティクルである、請求項２２に記載の粒
子。
【請求項２４】該ナノパーティクルは金属または金属化合物からなる、請
求項２３に記載の粒子。
【請求項２５】該ナノパーティクルは、銅、銀、金およびプラチナからな
る群より選択される金属からなる、請求項２４に記載の粒子。
【請求項２６】該ナノパーティクルは、金属硫化物、金属ヒ化物、金属セ
レン化物、金属テルル化物、金属酸化物、金属ハライドおよびそれらの混合物か
らなる群より選択される金属化合物からなる、請求項２４に記載の粒子。
【請求項２７】該ナノパーティクルは半導体ナノパーティクルである、請
求項２３に記載の粒子。
【請求項２８】該半導体ナノパーティクルは、硫化カドミウム（ＣｄＳ）
、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ケイ素（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、セレニウム
（Ｓｅ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）
、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）
からなる、請求項２７に記載の粒子。
【請求項２９】Ａは、チオール、アミン、ホスフィン、リン酸、ホウ酸、
テトラアルキルアンモニウム、カルボキシル、ケイ酸、シロキシル、セレン酸、
ヒ酸、およびアルミン酸よりなる群より選択される、請求項２２に記載の粒子。
【請求項３０】Ｂは、チオール、アミン、ホスフィン、カルボキシル、ケ
イ酸、シロキシル、シラン、セレン酸、ヒ酸、およびアルミン酸よりなる群より
選択される、請求項２２に記載の粒子。
【請求項３１】Ｘは存在し、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素で任意に
置換されている、アルキル、アルケニルおよびアルキニルからなる群より選択さ
れる、直鎖、分岐または環状の炭化水素である、請求項２２に記載の方法。
【請求項３２】該二官能リガンドは、３−メルカプトプロピルトリメトキ
シシラン（ＳＨ（ＣＨ₂）₃（Ｓｉ（ＯＭｅ）₃））（ＭＰＳ）、１，３−プロパンジチオール（（ＨＳ（ＣＨ₂）₃ＳＨ））、３−アミノプロパンチオール（（Ｈ
Ｓ（ＣＨ₂）₃ＮＨ₂））（ＡＰＴ）および３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＮＨ₂（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＭｅ）₃）（ＡＰＳ）からなる群より選択される、
請求項２２に記載の粒子。
【請求項３３】該コーティングは、シリカ（ＳｉＯ₂）、Ｓｅ、有機導電性ポリマー、金属、金属酸化物、金属硫化物、金属セレン化物、金属テルル化物
、および金属ハライドからなる群より選択される、請求項２２に記載の粒子。
【請求項３４】該コーティングはシリカである、請求項２２に記載の粒子
。
【請求項３５】該コーティングは、チタニア（ＴｉＯ₂）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化錫（ＳｎＯ₂）
または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる群より選択される金属酸化物である
、請求項３３に記載の粒子。
【請求項３６】該コーティングは、ＣｄＳまたはＺｎＳから選択される金
属硫化物である、請求項３３に記載の粒子。
【請求項３７】該コーティングは、ＣｄＳｅまたはＺｎＳｅから選択され
る金属セレン化物である、請求項３３に記載の粒子。
【請求項３８】該コーティングは、ＣｄＴｅまたはＺｎＴｅから選択され
る金属テルル化物である、請求項３３に記載の粒子。
【請求項３９】該コーティングのソースは、ヨウ化銀（ＡｇＩ）または臭
化銀（ＡｇＢｒ）からなる群より選択される金属ハライドである、請求項３３に
記載の粒子。
【請求項４０】該コーティングのソースは、プラチナ、パラジウム、イリ
ジウム、ビスマス、銅、銀、金および合金、ならびにそれらの混合物からなる群
より選択される金属である、請求項３３に記載の粒子。
【請求項４１】検体を含むと推測されるサンプル中に検体の存在を検出す
る方法であって、（ａ）被膜粒子−リガンド組成物を提供し、該リガンドは被膜粒子に結合し、
さらに該被膜粒子−リガンド組成物は該検体に特異的に結合することができ、か
つ検出できるシグナルを提供することができるものであり；（ｂ）該被膜粒子−リガンド組成物と該サンプルをインキュベーションし、被
膜粒子−リガンド：検体複合体の存在を形成し；および（ｃ）該サンプル中の該検体の存在を示すものとして、該被膜粒子−リガンド
：検体複合体を検出することを含む方法。
【請求項４２】該被膜粒子は、構造式（Ｉ）：【化４】（ただし、Ａは、粒子または粒子上に形成されたコーティングに結合する第一官
能基であり、Ｂは、コーティング層の核形成のために核粒子の表面を活性化する
第二官能基であり、Ｘは、任意の連結基である。）の二官能リガンドを介して前記粒子に結合されたコーティングからなる、請求項
４１に記載の方法。
【請求項４３】該粒子はナノパーティクルである、請求項４２に記載の方
法。
【請求項４４】該ナノパーティクルは半導体ナノパーティクルである、請
求項４３に記載の方法。
【請求項４５】該半導体ナノパーティクルは、硫化カドミウム（ＣｄＳ）
、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ケイ素（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、セレニウム
（Ｓｅ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）
、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）
からなる、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】該二官能リガンドは、３−メルカプトプロピルトリメトキ
シシラン（ＳＨ（ＣＨ₂）₃（Ｓｉ（ＯＭｅ）₃））（ＭＰＳ）、１，３−プロパンジチオール（（ＨＳ（ＣＨ₂）₃ＳＨ））、３−アミノプロパンチオール（（Ｈ
Ｓ（ＣＨ₂）₃ＮＨ₂））（ＡＰＴ）および３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＮＨ₂（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＭｅ）₃）（ＡＰＳ）からなる群より選択される、
請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】該コーティングは、シリカ（ＳｉＯ₂）、Ｓｅ、有機導電性ポリマー、金属、金属酸化物、金属硫化物、金属セレン化物、金属テルル化物
、および金属ハライドからなる群より選択される、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】該コーティングはシリカである、請求項４７に記載の方法
。
【請求項４９】該粒子は６０ｎｍ未満であり、好ましくは４０ｎｍ未満で
ある、請求項３に記載の方法。
【請求項５０】該コーティングは３０ｎｍ未満の厚さを持つ、請求項３に
記載の方法。
【請求項５１】該粒子のサイズは６０ｎｍ未満であり、好ましくは４０ｎ
ｍ未満である、請求項２３に記載の粒子。
【請求項５２】該コーティングは３０ｎｍ未満の厚さを持つ、請求項２３
に記載の粒子。
【請求項５３】該粒子のサイズは６０ｎｍ未満であり、好ましくは４０ｎ
ｍ未満である、請求項４１に記載の方法。
【請求項５４】該コーティングは３０ｎｍ未満の厚さを持つ、請求項４１
に記載の方法。