JP2005320468A - ナノ粒子蛍光体及びその分散液 - Google Patents

Abstract

【課題】分散性に優れ、安全で環境に対する影響が少なく、さらに機能化しやすい金属酸化物又は金属硫化物ナノ粒子蛍光体及びその分散液を提供する。
【解決手段】 表面修飾剤により表面修飾された、金属酸化物又は金属硫化物のナノ粒子蛍光体であって、発光の半値幅が５０〜２００ｎｍであり、かつ、前記表面修飾剤が下記一般式［Ｉ］で表わされる化合物又はその分解生成物であることを特徴とするナノ粒子蛍光体、その分散液。
Ｍ−（ Ｒ ）₄ 一般式［Ｉ］
（式中、ＭはＳｉ又はＴｉ原子を、Ｒは有機性基を示す。Ｒはそれぞれ同一でも異なっていてもよいが、Ｒのうちの少なくとも１つは親和性分子と反応性を有する基を示す。）
【選択図】なし

Description

本発明は蛍光標識材料への適用が可能なナノ粒子蛍光体及びその分散液に関し、特に環境および生体に対して安全性の高いナノ粒子蛍光体及びその分散液に関する。

ナノサイズの粒子材料はバルクの材料とは異なる性質を示すことが知られている。例えば半導体であれば、従来材料固有のものと考えられてきたバンドギャップが粒子のサイズによって変化する、いわゆる量子サイズ効果がよく知られている。この効果が顕著になる粒子の大きさは、半導体材料の種類によって異なり、一般的には数十ｎｍ以下である。このため特にシングルナノ粒子は重要である。また、この量子サイズ効果が顕著になると同時に、蛍光の寿命が短くなり、それまで観測されなかった発光が観測できるようになる等の効果が知られている材料もある。このように、ナノサイズ、特にシングルナノサイズの材料は従来知られているバルク材料と異なる性質を有するため、科学的及び工学的に非常に注目されている。

例えば、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ（コア／シェル）、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ（コア／シェル）等の半導体ナノ粒子を用い、これらの半導体ナノ粒子により作製したビーズ表面に分子プローブを結合することにより標的分子を検出する半導体ナノ粒子蛍光材料が提案されている（例えば、非特許文献１及び２参照。）。これらの半導体ナノ粒子は、異なる結晶子サイズにすることにより異なる波長で発光を得ることが可能である。また発光波長と発光強度を組み合わせて標識ビーズをコードすることにより同時多重測定も可能である。半導体ナノ粒子蛍光材料は、高感度、低コスト、自動化が容易等の標識材料として優れた特性を有している。そのため、半導体ナノ粒子蛍光材料を標識材料として用いることにより生体内の特定部位、血漿中の物質等を高感度で高速に検出することが可能となった。

また、半導体ナノ粒子の表面を修飾分子で被覆することにより、マトリックスとの親和性を向上させた半導体ナノ粒子蛍光材料が提案されている（例えば、特許文献１〜３、非特許文献３参照。）。半導体ナノ粒子を修飾分子で被覆することにより水媒体との親和性を向上させたり、有機高分子や有機溶媒への分散性を向上させたりすることが可能になる。これにより半導体ナノ粒子蛍光材料を標識材料として適用するのが容易になる。このように半導体ナノ粒子蛍光材料は臨床診断及び生化学的・医科学的研究分野等で幅広い応用が期待されている。

しかし、ＣｄＳｅ又はＣｄＳｅ／ＺｎＳ（コア／シェル）などの半導体ナノ粒子蛍光材料を用いるのは安全上及び環境上の見地から問題がある。そのため、安全でより環境への影響が少ない材料への代替化が望まれている。

Ｍｎ²⁺などをドープしたＺｎＳナノ粒子蛍光材料は、ドープする金属イオン種や表面修飾分子（表面修飾剤）により発光波長を変えられるという特徴を有し（例えば、特許文献４、非特許文献４及び５参照。）、水などの溶媒中で容易に合成されるのでその代替物として有用である。

また、ＺｎＯなどの金属酸化物ナノ粒子蛍光材料は、結晶子サイズを変えることが比較的容易であること、Ｅｕ³⁺などの金属をドープできることから様々な発光波長を得ることが可能である（例えば、非特許文献６参照。）。
金属酸化物又は金属硫化物ナノ粒子を蛍光標識材料に適用するためには、表面修飾剤としてアミノ基又はカルボキシル基（又はこれらのプレカーサー）を有する化合物を表面に結合させることが望ましい。さらに表面修飾剤は体液などによりナノ粒子蛍光体が溶出したり、蛍光を消光するのを防止できる機能を有する化合物が望まれる。

一方、検出装置の側から見れば、標識材料の蛍光の半値幅が狭いと異なる波長の材料を複数、同時に使用できる（特許文献５参照）ものの、受光素子の検出波長を最適に調整しないと検出感度が低下する問題がある。かかる対応は装置の複雑化、価格の高騰化につながり、システムとして必ずしも望ましいものではない。
米国特許第6,319,426号明細書 特開2002-38145号公報 特開2003-64278号公報 特開2002-322468号公報 特開2000-275180号公報 「サイエンス(Science)」, 1998年, 第281巻, 第25号, p.2013-2016 「ネイチャー バイオテクノロジー(Nature Biotechnology)」, 2001年, 第19巻, p.631-6354 「サイエンス(Science)」, 1998年, 第281巻, 第25号, p.2016-2018 「照明学会誌」, 2003年, 第87巻, 第4号, p.256-261 「ジャーナル オブ ザ エレクトロケミカル ソサイエティー(Journal of The Electrochemical Society)」, 2002年, 第149巻, 第3号, p.H72-H75 「アドバンスト ファンクショナル マテリアルズ（Advanced Functional Materials）」,2003年,第１３巻,第10号,p.800-804

従って本発明の目的は、分散性に優れたナノ粒子蛍光体及びその分散液を提供することにあり、特に、高感度でかつ均一な発光特性を有し、安全で環境に対する影響が少なく、さらに機能化しやすい金属酸化物又は金属硫化物のナノ粒子蛍光体及びその分散液を提供することにある。本発明の別の目的は、簡易な装置で生体内の特定部位、血漿中の物質等を高感度で高速に検出することが可能な蛍光標識材料を提供することである。

斯かる実情に鑑み、本発明者は鋭意研究した結果、後述する一般式［Ｉ］で表わされる化合物又はその分解生成物を表面修飾剤として用いることにより、分散性に優れ、高感度、均一でかつ半値幅の広い発光特性を有し、さらに機能化しやすい金属酸化物又は金属硫化物のナノ粒子蛍光材料が得られることを見い出し本発明を完成した。

すなわち、本発明は、次のものを提供するものである。
＜１＞ 表面修飾剤により表面修飾された、金属酸化物又は金属硫化物のナノ粒子蛍光体であって、発光の半値幅が５０〜２００ｎｍであり、かつ、前記表面修飾剤が下記一般式［Ｉ］で表わされる化合物又はその分解生成物であることを特徴とするナノ粒子蛍光体。
Ｍ−（ Ｒ ）₄ 一般式［Ｉ］
（式中、ＭはＳｉ又はＴｉ原子を、Ｒは有機性基を示す。Ｒはそれぞれ同一でも異なっていてもよいが、Ｒのうちの少なくとも１つは親和性分子と反応性を有する基を示す。）

＜２＞ ナノ粒子蛍光体が、これを構成する金属酸化物又は金属硫化物中の金属とは異なる金属イオンを０．０１〜１０原子％含有するドープ型であることを特徴とする＜１＞記載のナノ粒子蛍光体。

＜３＞ ナノ粒子蛍光体が金属酸化物であることを特徴とする＜１＞又は＜２＞記載のナノ粒子蛍光体。

＜４＞ さらに機能性分子を結合させたことを特徴とする＜１＞、＜２＞又は＜３＞記載のナノ粒子蛍光体。

＜５＞ ＜１＞〜＜４＞のいずれか一項記載のナノ粒子蛍光体が、水又は親水性溶媒に分散されていることを特徴とするナノ粒子蛍光体分散液。

本発明のナノ粒子蛍光体により、安定な水系または親水性有機溶媒系のコロイド分散液が得られる。更に、一般式［Ｉ］で表わされる化合物又はその分解生成物で被覆された金属酸化物又は金属硫化物ナノ粒子蛍光体の分散液は、抗体などの機能性分子と反応（ペプチド結合など）させることにより、生体内などの特定物質のマーカーとして機能させることができる。

［１］表面修飾剤
本発明においては、下記一般式[Ｉ]で表わされる化合物（以下、「本発明に用いられる表面修飾剤」という）又はその分解生成物を表面修飾剤として用い、金属酸化物又は金属硫化物のナノ粒子蛍光体が表面修飾される。このことによりナノ粒子蛍光体の水や親水性溶媒への分散性が改良でき、体液などによるナノ粒子蛍光体の溶出や蛍光の消光を防止できる。さらに標的分子を検出するための分子プローブを結合しやすくなるという利点も有する。以下、本発明に用いられる表面修飾剤について説明する。本発明に用いる表面修飾剤は次の一般式［Ｉ］で表されるもの又はその分解生成物である。

Ｍ−（ Ｒ ）₄ 一般式［Ｉ］
（式中、ＭはＳｉ又はＴｉ原子を、Ｒは有機性基を示す。Ｒはそれぞれ同一でも異なっていてもよいが、Ｒのうちの少なくとも１つは親和性分子と反応性を有する基を示す。）

Ｒで表わされる有機性基中、親和性分子と反応性を有する基としては、連結基Ｌを介して、末端にビニル基、アリルオキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、イソシアナト基、ホルミル基、エポキシ基、マレイミド基、メルカプト基、アミノ基、カルボキシル基、ハロゲンなどが結合したものである。これらの反応性を有する基の中で特に好ましくは末端にアミノ基を有するものである。

連結基Ｌとしては、例えば、アルキレン基（例：メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基、シクロヘキシレン基など炭素数が１〜１０、好ましくは１〜８の鎖状または環状のもの）が挙げられる。
また、連結基Ｌは不飽和結合を有していてもよい。不飽和基としては、アルケニレン基（例：ビニレン基、プロペニレン基、１−ブテニレン基、２−ブテニレン基、２−ペンテニレン基、８−ヘキサデセニレン基、１，３−ブタンジエニレン基、シクロヘキセニレン基など炭素数が１〜１０、好ましくは１〜８の鎖状または環状のもの）、アリーレン基（例：フェニレン基、ナフチレン基、など炭素数が６〜１０、好ましくは６のフェニレン基）が挙げられる。

連結基Ｌは１個又は２個以上のヘテロ原子（窒素原子、酸素原子、硫黄原子などの炭素原子以外の任意の原子を意味する）を有していてもよい。へテロ原子は酸素原子又は硫黄原子が好ましく、酸素原子がもっとも好ましい。ヘテロ原子の数は特に規定されないが５個以下であることが好ましく、より好ましくは３個以下である。

連結基Ｌは上記ヘテロ原子と隣接する炭素原子を含む官能基を部分構造として含んでいてもよい。該官能基としてはエステル基（カルボン酸エステル、炭酸エステル、スルホン酸エステル、スルフィン酸エステルを含む）、アミド基（カルボン酸アミド、ウレタン、スルホン酸アミド、スルフィン酸アミドを含む）、エーテル基、チオエーテル基、ジスルフィド基、アミノ基、イミド基などが挙げられる。上記の官能基はさらに置換基を有していても良く、これらの官能基はＬにそれぞれ複数個存在してもよい。複数個存在する場合には、それらは同一でも異なっていてもよい。
官能基として好ましくは、エステル基、アミド基、エーテル基、チオエーテル基、ジスルフィド基又はアミノ基であり、さらに好ましくはアルケニル基、エステル基、エーテル基である。

Ｒで表わされるその他の有機性基としては、任意の基が挙げられるが、好ましくはメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ｎ-プロポキシ基、ｔ-ブトキシ基、ｎ-ブトキシ基などのアルコキシ基及びフェノキシ基である。これらのアルコキシ基及びフェノキシ基はさらに置換基を有していてもよいが、合計の炭素数が８以下のものが望ましい。
本発明に用いられる表面修飾剤は、アミノ基、カルボキシル基などが、酸又は塩基と塩を形成したものでもよい。
本発明に用いる表面修飾剤のうち一般式［Ｉ］で表されるものの分解生成物とは、アルコキシ基が加水分解した水酸化物、水酸基同士間の脱水縮合反応により生成した低分子量のオリゴマー（これはリニア構造、環状構造、架橋構造などいずれであってもよい）、水酸基と未加水分解のアルコキシ基による脱アルコール縮合反応生成物、これらがさらに脱水縮合反応して形成したゾル、及びゲルをいう。

本発明に用いられる表面修飾剤の具体例を列挙するが、本発明においてはこれらの化合物に限定されるものではない。
Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノフェニルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン、Ｎ−（３−アミノプロピル）−ベンズアミドトリメトキシシラン、３−ヒドラジドプロピルトリメトキシシラン、３−マレイミドプロピルトリメトキシシラン、（ｐ−カルボキシ）フェニルトリメトキシシラン、３−カルボキシプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルチタニウムトリプロポキシド、３−アミノプロピルメトキシエチルチタニウムジエトキシド、３−カルボキシプロピルチタニウムトリメトキシドなど。
本発明に用いられる表面修飾剤は、末端のＮＨ₂基又はＣＯＯＨ基が、酸又は塩基と塩を形成したものであってもよい。
本発明に使用する表面修飾剤は、ナノ粒子蛍光体の表面全体を被覆していても、その一部に結合していてもよい。また、本発明において表面修飾剤は、単独で用いても複数併用してもよい。

本発明においては、上記表面修飾剤に加えて、公知の表面修飾剤（例えば、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレン（１）ラウリルエーテルリン酸、ラウリルエーテルリン酸、トリオクチルホスフィン、トリオクチルホスフィンオキシド、ポリリン酸ナトリウム、ビス（２−エチルヘキシル）スルホこはく酸ナトリウムなど）がナノ粒子合成時、あるいは合成後共存させてもよい。

［２］金属酸化物又は金属硫化物のナノ粒子蛍光体
本発明における金属酸化物又は金属硫化物のナノ粒子蛍光体は、半値幅が５０〜２００ｎｍの蛍光を発するものであれば特に限定されないが、該金属酸化物又は金属硫化物を構成する金属としては、例えば、ＺｎなどのIIＢ族、Ｙ、Ｅｕ、ＴｂなどのIIIＡ族、Ｇａ、ＩｎなどのIIIＢ族、Ｚｒ、ＨｆなどのIVＡ族、Ｓｉ、ＧｅなどのIVＢ族、Ｖ、ＮｂなどのＶＡ族、Ｍｏ、ＷなどのVIＡ族などが挙げられる。これらの中で生体にやさしいＺｎが特に好ましい。また、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄、ＣａＳｉＯ₃、ＭｇＷＯ₄、ＹＶＯ₄、Ｙ₂ＳｉＯ₅などの複合金属酸化物であってもよい。さらにこれらの金属酸化物又は金属硫化物のナノ粒子蛍光体は、構成する金属酸化物又は金属硫化物中の金属とは異なる金属イオンを少量含有せしめることも好ましい。該金属イオンとしてはＭｎ、Ｃｕ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｃｅ、Ａｌ、Ａｇなどの金属イオンが挙げられる。これらの金属イオンは、塩化物イオンやフッ化物イオンを組み合わせた化合物としてドープされることも好ましい。ドープする金属イオンは１種類の原子も、複数種類の原子からなるものでもよい。該金属イオンの濃度は、ナノ粒子蛍光体を構成する金属および、その種類によって最適量が異なるが、０．００１〜１０原子％の範囲が好ましく、０．０１〜１０原子％の範囲がより好ましい。

本発明の金属酸化物又は金属硫化物のナノ粒子蛍光体は、発光の半値幅が５０〜２００ｎｍであるが、簡易な装置で高感度に発光を検出するためには、６０〜１８０ｎｍであることが好ましい。更に、蛍光標識材料としては、発光ピーク波長と吸収ピーク波長が異なることが必要で、高感度に発光を検出するためには、本発明の金属酸化物又は金属硫化物のナノ粒子蛍光体は、その発光ピーク波長が吸収端波長と２０ｎｍ以上離れていることが好ましく、５０ｎｍ以上離れていることがより好ましい。このような発光のピーク波長および半値幅を持つナノ粒子蛍光体は、金属酸化物又は金属硫化物のナノ粒子蛍光体であって、上記のように、構成する金属等を選択することで得ることができる。
本発明の金属酸化物又は金属硫化物のナノ粒子蛍光体は、さらに、本発明に用いられる表面修飾剤との被覆性に優れた金属酸化物のナノ粒子蛍光体が好ましい。

本発明のナノ粒子蛍光体の数平均粒径は、好ましくは０．５〜１００ｎｍであり、より好ましくは０．５〜５０ｎｍであり、さらに好ましくは１〜１０ｎｍである。蛍光体ナノ粒子の粒径分布は、変動係数で好ましくは０〜５０％、より好ましくは０〜２０％、さらに好ましくは０〜１０％である。なお、変動係数は、算術標準偏差を数平均粒径で除し、これを百分率で表した値（算術標準偏差×１００／数平均粒径）を意味する。

［３］ナノ粒子蛍光体およびその分散液の製造方法
本発明の金属酸化物ナノ粒子蛍光体は、該金属のアルコキシド、アセチルアセトナートなどの有機金属化合物を加水分解するゾル−ゲル法、該金属の塩の水溶液にアルカリを加えて水酸化物として沈降させた後、脱水、アニールする水酸化物沈殿法、該金属の上記プレカーサーの溶液を用いて、超音波を照射する超音波分解法、高温高圧下で分解反応を行なうソルボサーマル法、高温下に噴霧するスプレーパイロリシスなどの液相合成法により得ることができる。また、有機金属化合物を用いる熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法、該金属または該金属酸化物のターゲットを用いるスパッタ法やレーザーアブレーション法などの気相合成法によっても得ることができる。

本発明の金属硫化物ナノ粒子蛍光体は、該金属のジエチルジチオカルバメート化合物などの熱分解性金属化合物をトリアルキルホスフィンオキシド類、トリアルキルホスフィン類、ω−アミノアルカン類などの高沸点有機溶媒中で結晶成長させるホットソープ法、該金属の塩の溶液に硫化ナトリウムや硫化アンモニウムなどの硫化物溶液を添加して結晶成長させる共沈法、界面活性剤を含む上記原料水溶液をアルカン類、エーテル類、芳香族炭化水素などの非極性有機溶媒中に逆ミセルとして存在させ該逆ミセル中で結晶成長させる逆ミセル法などの液相合成法により得ることができる。また、前記金属酸化物ナノ粒子蛍光体の場合と同様の気相合成法によっても得ることができる。

本発明に用いられる表面修飾剤は、ナノ粒子蛍光体の合成時に添加することもできるが、好ましくは合成後に添加し、その少なくとも一部を加水分解することにより該ナノ粒子蛍光体と結合して、ナノ粒子の表面の少なくとも一部を被覆（表面修飾）させる。なお、ナノ粒子蛍光体は遠心分離やろ過などの常法により洗浄、精製後、本発明に用いられる表面修飾剤を含有する溶媒（好ましくはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、２−エトキシエタノールなどの親水性有機溶媒）に分散させて被覆してもよい。

本発明に用いられる表面修飾剤の添加量は、蛍光体の粒子サイズ、粒子の濃度、表面修飾剤の種類（大きさ、構造）等により変動するが、金属酸化物又は金属硫化物に対し、好ましくは０．００１〜１０倍モル、さらに好ましくは０．０１〜２倍モルである。
本発明においては、一般式［Ｉ］で表される本発明の表面修飾剤以外に前述のように公知の表面修飾剤を併用することができる。公知の表面修飾剤の添加量は特に制限はないが、好ましくは０．０１〜１００倍モル、さらに好ましくは０．０５〜１０倍モルである。

表面修飾剤が結合したナノ粒子蛍光体の分散液において、ナノ粒子の濃度は、蛍光強度によって異なるので特に限定されないが、０．０１ｍＭ〜１０００ｍＭが好ましく、より好ましくは０．１ｍＭ〜１００ｍＭである。分散媒としては、上記アルコール類の他、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ、ＴＨＦなどの親水性有機溶媒や水が好ましい。

なお、ナノ粒子蛍光体の表面が表面修飾剤で被覆されていることは、ＦＥ−ＴＥＭ等の高分解性ＴＥＭで観察した際に粒子間に一定の間隔が認められること、および化学分析により確認することができる。

一般式［Ｉ］で表される表面修飾剤で被覆されたナノ粒子蛍光体は、その表面修飾剤の末端基であるアミノ基やカルボキシル基などを反応基としてアミド化反応等によりさらに核酸（単量体やオリゴヌクレオチド等）、抗体（モノクローナルや、その他のタンパク質（アミノ酸）や多糖類などの親和性分子と反応してペプチド結合を形成することにより、特定の生体内分子などに対する蛍光標識物質として作用することが可能になる。

アミド化反応は、カルボキシル基あるいはその誘導基（エステル、酸無水物、酸ハロゲン化物など）とアミノ基の縮合により行なわれる。酸無水物や酸ハロゲン化物を用いる場合には塩基を共存させることが望ましい。カルボン酸のメチルエステルやエチルエステルなどのエステルを用いる場合には、生成するアルコールを除去するために加熱や減圧を行なうことが望ましい。カルボキシル基を直接アミド化する場合には、ＤＣＣ、Ｍｏｒｐｈｏ−ＣＤＩ、ＷＳＣなどのアミド化試薬、ＨＢＴなどの縮合添加剤、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド、ｐ−ニトロフェニルトリフルオロアセテート、２，４，５−トリクロロフェノールなどの活性エステル剤などのアミド化反応を促進する物質を共存させたり、予め反応させておいてもよい。また、アミド化反応時、アミド化により結合させる親和性分子のアミノ基またはカルボキシル基のいずれかを常法に従って適当な保護基で保護し、反応後脱保護することが望ましい。

アミド化反応により親和性分子を結合したナノ粒子蛍光体は、ゲルろ過などの常法により洗浄、精製後、水または親水性溶媒（好ましくはメタノール、エタノール、イソプロパノール、２−エトキシエタノールなど）に分散させて使用する。この分散液中のナノ粒子蛍光体の濃度は、蛍光強度によって異なるので特に限定されないが、１０^-1Ｍ〜１０^-15Ｍが好ましく、より好ましくは１０^-2Ｍ〜１０^-10Ｍである。

本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

実施例１ 表面修飾された金属酸化物ナノ粒子蛍光体の合成
酢酸亜鉛２水和物８．８ｇを脱水エタノール４００ｍｌに溶解し、９３℃で２時間還流しながら２４０ｍｌを留去した。脱水エタノール２４０ｍｌを加えて室温まで冷却した。水酸化テトラメチルアンモニウムの２５質量％メタノール溶液１８ｍｌを添加し３０分攪拌した。３−アミノプロピルトリメトキシシラン７．２ｍｌおよび水２．２ｍｌを添加して６０℃で４時間攪拌した。生成した白色沈殿を濾別し、エタノールで洗浄後乾燥した。
沈殿物はＸＲＤおよびＴＥＭの解析から平均粒子径約４ｎｍのＺｎＯナノ粒子であることがわかった。また、ＺｎＯ粒子の表面にＳｉおよびアミノプロピル基が結合していることを元素分析、ＩＲ分光吸収測定法により確認した。沈殿物に水を添加して２質量％水分散液を調製した。この分散液に３７０ｎｍの光を照射したときの蛍光スペクトルを図１に示す。ピーク波長５４０ｎｍ、半値幅１４５ｎｍのブロードで強い蛍光を示すことがわかった。

実施例２ 機能性分子を結合した金属酸化物ナノ粒子蛍光体分散液
実施例１で調製したＺｎＯナノ粒子蛍光体の水分散液にＮａＨＣＯ₃を０．１質量％となるように添加しｐＨを７．５とした。これにビオチンラベル化剤としてスルホサクシンイミジル Ｄ−ビオチン（（株）同仁化学研究所製）の１質量％水溶液を添加してアミド化反応を行った。ゲルろ過で精製することにより機能性分子としてビオチンが結合した１０^-4ＭのＺｎＯナノ粒子蛍光体水分散液を調製した。この分散液はアビジンの検出に適用できることがわかった。

実施例３
実施例１において、３−アミノプロピルトリメトキシシランの代わりに表１に示す表面修飾剤を等モル使用した以外は実施例と同様にして金属酸化物ナノ粒子蛍光体を合成した。相対蛍光強度および半値幅を表１に示す。表１より本発明の表面修飾剤が優れた発光特性を示すことがわかった。

実施例４ 表面修飾された金属硫化物ナノ粒子蛍光体の合成
ビス（２−エチルヘキシル）スルホこはく酸ナトリウム（ＡＯＴ）２１．３ｇおよび水５．２ｇをｎ−ヘプタン１５０ｍｌ中に添加し、ホモジナイザーを用い３０００ｒｐｍで１０分間撹拌混合してミセル溶液Ｉを調製した。
硫化ナトリウム９水和物１３３ｍｇを秤量し、前記ミセル溶液Ｉ２０ｍｌに添加して混合した。この溶液をＡ液とする。
酢酸亜鉛１００ｍｇと酢酸マンガン４水和物１２ｍｇを秤量し、前記ミセル溶液Ｉ８０ｍｌに添加して混合した。この溶液をＢ液とする。
Ｂ液をホモジナイザーを用いて３０００ｒｐｍで１０分間攪拌し、この中にＡ液を添加してさらに１０分間撹拌混合した。平均粒子径約３ｎｍのＺｎＳ：Ｍｎコロイド分散液が形成していることをＸＲＤおよびＴＥＭの解析で確認した。この中に３−メルカプトプロピルトリメトキシシランの３％メタノール溶液３００ｍｌを添加して弱く撹拌したのち静置した。デカンテーションにより沈殿物を分離し、メタノールで洗浄した。沈殿物に３−アミノプロピルトリメトキシシラン０．１ｇを含有するエタノール溶液５０ｍｌを添加し、さらに水酸化テトラメチルアンモニウムの２５質量％メタノール溶液１ｍｌと水０．５ｍｌを添加して６０℃で４時間還流した。生成した沈殿物をろ別し、さらにメタノールで洗浄した後、水５０ｍｌを添加して分散した。３−アミノプロピル基を表面に有するシリカで表面修飾されたＺｎＳ：Ｍｎのコロイド水分散液を得た。
励起波長３２５ｎｍで蛍光スペクトルを測定した。５９０ｎｍ付近に極大を有する半値幅６５ｎｍのオレンジ色の強い発光を観測した。

実施例５ 機能性分子を結合した金属硫化物ナノ粒子蛍光体分散液
実施例４で得られた分散液を用い、実施例２と同様にして機能性分子としてビオチンが結合した１０^-4ＭのＺｎＳ：Ｍｎナノ粒子蛍光体水分散液を調製した。この分散液もアビジンの検出に適用できることがわかった。

本発明のナノ粒子蛍光体により、安定な水系または親水性有機溶媒系のコロイド分散液が得られる。一般式［Ｉ］で表わされる化合物もしくはその分解生成物で被覆された金属酸化物又は金属硫化物ナノ粒子蛍光体の分散液は、抗体などの機能性分子と反応（ペプチド結合など）させることにより、生体内などの特定物質のマーカーとして機能させることができる。

蛍光スペクトルを示す図である。（実施例１）

Claims (5)

1. 表面修飾剤により表面修飾された、金属酸化物又は金属硫化物のナノ粒子蛍光体であって、発光の半値幅が５０〜２００ｎｍであり、かつ、前記表面修飾剤が下記一般式［Ｉ］で表わされる化合物又はその分解生成物であることを特徴とするナノ粒子蛍光体。
   Ｍ−（ Ｒ ）₄ 一般式［Ｉ］
   （式中、ＭはＳｉ又はＴｉ原子を、Ｒは有機性基を示す。Ｒはそれぞれ同一でも異なっていてもよいが、Ｒのうちの少なくとも１つは親和性分子と反応性を有する基を示す。）
2. ナノ粒子蛍光体が、これを構成する金属酸化物又は金属硫化物中の金属とは異なる金属イオンを０．０１〜１０原子％含有するドープ型であることを特徴とする請求項１記載のナノ粒子蛍光体。
3. ナノ粒子蛍光体が金属酸化物であることを特徴とする請求項１又は２記載のナノ粒子蛍光体。
4. さらに機能性分子を結合させたことを特徴とする請求項１、２又は３記載のナノ粒子蛍光体。
5. 請求項１〜４のいずれか一項記載のナノ粒子蛍光体が、水又は親水性溶媒に分散されていることを特徴とするナノ粒子蛍光体分散液。

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