JP2005534810A - エチレングリコール単層膜保護ナノ粒子 - Google Patents

Abstract

厚さまたは長さが十分に定義された混合単層膜をコーティングした金属質ナノ粒子を作製する。この混合単層膜は、材料の特異的捕獲に有用な捕獲コーティング成分と、捕獲成分に対する材料の非特異的結合を排除するための遮蔽用コーティング成分とを含んでなる。

Description

関連出願の相互参照

本件特許出願は、２００２年８月１日に出願された米国仮特許出願第６０／４００，１４４号の利益を主張するものである。

本発明は、混合単層膜をコーティングした金属ナノ粒子の作製に関する。この混合単層膜は、さまざまなリガンドを捕獲するための捕獲成分と単層膜に対する非特異的結合材料をブロックするよう機能する遮蔽成分とを含んでなる。

ナノ材料やこのような材料と生体分子とのハイブリッドを、エレクトロニクス、光学、ゲノミクス、プロテオミクス、生物医学、生体分析の各分野でさまざまに活用できる可能性があることが認められている。これらのハイブリッド材料の有用性は、無機ナノ材料と生体分子との間の特異的結合を踏まえた上でいかにうまく合理的な設計を行うことができるか否かに大きく左右される。Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕなどの多くのナノ粒子は表面電荷を有することから、静電相互作用による生体分子との非特異的結合が生じるというのが一般的な認識である。アルキルチオール保護ナノ粒子であれば静電相互作用が低減されるが、もうひとつのタイプの非特異的な相互作用である疎水相互作用が生じてしまう。また、アルキルチオール保護ナノ粒子は水に可溶ではないことから、活動に水性環境を必要とする生体分子には適合できないものとなる。プライム（Ｐｒｉｍｅ）ら（（非特許文献１））およびラヒリ（Ｌａｈｉｒｉ）ら（（非特許文献２））はいずれも、金薄膜上にアルカンチオールの自己組織化単層膜を形成することで、表面にタンパク質を吸着させるためのモデル系を作製するための方法について説明している。また、シング（Ｓｉｎｇｈ）らは、誘導体化したアルカンチオールを使用して、生体分子群を抽出する目的で金のナノロッドを用いる方法について説明（（特許文献１））している。

米国特許出願第２００２００３４８２７号明細書 Ｓｃｉｅｎｃｅ（１９９１）、２５２（５００９）、１１６４〜７ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、１９９９年２月１５日、７１（４）７７７〜９０

チオプロニン（Ｎ−２−メルカプトプロピオニルグリシン、ＴＰ）をコーティングしたナノ粒子には水溶性だという利点こそあれ、生体分子の非特異的結合が生じてしまう。一方、テンプルトン（Ｔｅｍｐｌｅｔｏｎ）ら（ＪＡＣＳ、１９９９、１２１、第７０８１頁）は、チオプロニンと酸性の水溶性リガンドとからなる単層膜を１層コーティングした金のクラスターを作製した。そこでは、金とシリコンの表面にエチレングリコール誘導体がコーティングされ、平らな金の表面でのタンパク質結合が阻止されることが示された。さらに、ポリエチレングリコールをコーティングした金ナノ粒子は水溶性であることも示された。しかしながら、中性であるグリコールと生体分子との反応は容易ではなく、特に大きなポリマー鎖がある場合に単層膜の厚さをうまく定めることができない。

フーズ（Ｆｏｏｓ）ら（Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．（２００２）、１４、第２４０１〜２４０８頁）は、単層膜で短鎖エチレングリコールオリゴマーをコーティングした金のナノクラスターを作製した。しかしながら、この著者らは（水性／有機混合溶媒に対するものとして）二相有機溶媒系を用いて作製を行っており、コーティングをほどこした粒子の中には水溶性であることが確認できなかった粒子もあった。

本願出願人らは、単相の有機／水性溶媒系を使用し、厚さまたは長さが十分に画定された、捕獲成分と遮蔽成分とを含んでなる混合単層膜を有する水溶性の金属質ナノ粒子を構成することで、従来技術の欠点を解決した。遮蔽成分（厚さまたは長さが十分に画定されたチオール化エチレングリコール短鎖オリゴマー）がナノ粒子と生体分子との間の非特異的相互作用を最小限に抑えるよう機能するのに対し、捕獲コーティング成分（チオプロニンなど）は生体分子を特異的に引き付けるリガンドとしての役割を果たす。

一実施形態において、本発明は、
ａ）捕獲部分に対する親和性を有する捕獲コーティング成分の単層膜をコーティングした水溶性金属質ナノ粒子を提供し、
ｂ）少なくとも１種の実質的に水混和性の有機溶媒と少なくとも１種の水性溶媒とを含んでなる、ｐＨが７．０未満の混合溶媒中で、（ａ）の被覆ナノ粒子を、金属結合官能基を有する遮蔽用コーティング成分と混合し、遮蔽用コーティング成分と捕獲コーティング成分との間で置換を発生させて混合単層膜のコーティングされたナノ粒子を形成し、
ｃ）場合により（ｂ）の混合単層膜コート金属ナノ粒子を単離することを含んでなる、混合単層膜をコーティングした水溶性金属質ナノ粒子を作製するための方法を提供するものである。

別の実施形態において、本発明は、
ａ）
ｉ）金属塩と、
ｉｉ）金属結合官能基を有する遮蔽成分と、
ｉｉｉ）金属結合官能基を有し、かつ、捕獲部分に対する親和性を有する捕獲コーティング成分と、
ｉｖ）好適な還元剤と、
ｖ）少なくとも１種の実質的に水混和性の有機溶媒と少なくとも１種の水性溶媒とを含んでなり、ｐＨが７．０未満である混合溶媒と、を提供し、
ｂ）（ｖ）の混合溶媒中で要素（ｉ）〜（ｉｖ）を混合し、反応混合物であって、該反応混合物中の水の最終濃度が約９％から約１８％Ｖ／Ｖであり、混合単層膜が金属質ナノ粒子上に形成される、前記反応混合物を形成し、そして
ｃ）場合により（ｂ）の混合単層膜コート金属ナノ粒子を単離することを含んでなる、混合単層膜をコーティングした水溶性金属質ナノ粒子を作製するための方法を提供するものである。

同様の実施形態において、本発明は、
ａ）
（ｉ）金属塩と、
（ｉｉ）金属結合官能基を有する遮蔽成分と、
（ｉｉｉ）金属結合官能基を有し、かつ、捕獲部分に対する親和性を有する捕獲コーティング成分と、
（ｉｖ）有機溶媒と、を含んでなる第１の反応混合物を提供し、
ｂ）水性溶媒中に好適な還元剤を含んでなる第２の反応混合物であって、ｐＨが７．０未満である第２の反応混合物を提供し、
ｃ）第１および第２の反応混合物を混合し、混合物中の水の最終濃度が約９％から約１８％Ｖ／Ｖであり、混合単層膜をコーティングした水溶性金属質ナノ粒子を形成することを含んでなる、混合単層膜をコーティングした水溶性金属質ナノ粒子を合成するための方法を提供するものである。

もうひとつの好ましい実施形態において、本発明は、
ａ）金属塩と、捕獲部分に対する親和性を有し、かつ金属結合官能基を含んでなる捕獲コーティング成分とを混合し、ｐＨが７．０未満である第１の反応混合物を形成し、
ｂ）（ａ）の第１の反応混合物に好適な還元剤を添加し、前記捕獲コーティング成分をコーティングした金属ナノ粒子を含んでなる第２の反応混合物を形成することを含んでなる、捕獲コーティング成分の単層膜をコーティングした水溶性金属質ナノ粒子を作製するための方法を提供するものである。

もうひとつの態様において、本発明は、
ａ）金塩とＳＨ官能基を含んでなるチオプロニンとを、アルコールと水とを含んでなる混合溶媒中で一緒に混合し、ｐＨが７．０未満である第１の反応混合物を形成し、
ｂ）（ａ）の第１の反応混合物にＮａＢＨ_４を添加し、前記チオプロニンをコーティングした金ナノ粒子を含んでなる第２の反応混合物を形成し、
ｃ）ＳＨ官能基を有する短鎖エチレングリコールオリゴマーを添加することにおいて、チオプロニンと短鎖エチレングリコールオリゴマーとを含んでなる混合単層膜を金粒子上に形成することを含んでなり、ナノ粒子が水溶性であり、
ｄ）場合により、（ｃ）の混合単層膜コート金ナノ粒子を単離することを含んでなる、混合単層膜をコーティングした水溶性金ナノ粒子を作製するための方法を提供するものである。

また、本発明は、金属結合官能基を有するエチレングリコールからなる遮蔽用コーティング成分と、捕獲部分に対する結合官能基を有する捕獲コーティング成分と、を含んでなる混合単層膜をコーティングした水溶性金属ナノ粒子を提供するものである。

同様に、本発明は、本発明の水溶性金属ナノ粒子と捕獲部分とを、捕獲部分の捕獲コーティング成分への結合が可能になる条件下で接触させることにおいて、捕獲部分を固定化させることを含んでなる、捕獲部分を固定化するための方法を提供するものである。

発明の詳細な記述
本発明は、混合単層膜をコーティングしたナノ粒子に関する。混合単層膜は遮蔽用コーティング成分と捕獲コーティング成分とを含んでなる。捕獲成分は、ペプチドまたは核酸などのさまざまな捕獲部分を結合するよう作用する。遮蔽成分は、捕獲部分ではない材料の非特異的結合からナノ粒子を保護するよう作用する。被覆ナノ粒子は一般に、金属を主成分とする水溶性のものである。本発明はさらに、混合単層膜被覆ナノ粒子の合成方法に関する。

本発明の被覆ナノ粒子は、特定の方法でのタンパク質や核酸の固定化用ならびにタンパク質や核酸への付着用の結合剤および他の材料として均一な水溶性粒子が必要とされるナノデバイスの製造に有用である。さらに、本発明の被覆ナノ粒子は、電子デバイス、多機能触媒、化学センサならびに、バイオセンサや生物学的アッセイなどの多くの生物学的用途にナノスケールで用いることができるものである。

特許請求の範囲および明細書を解釈するにあたり、本願明細書では以下の定義および略号を使用する。
「ＤＭＳＯ」はジメチルスルホキシドの略号であり、
「ＴＨＦ」はテトラヒドロフランの略号であり、
「ＤＭＦ」はジメチルホルムアミドの略号であり、
「ＧＳＨ」は化合物グルタチオンを示す。

「ＴＰ」はチオプロニンの略号であり、
本願明細書において「ナノ粒子」とは、平均粒径が１〜１００ｎｍの間にある金属質粒子であると定義する。好ましくは、粒子の平均粒径が約１〜４０ｎｍの間である。本願明細書において使用する場合、「粒度」と「粒径」は同じ意味である。金属質ナノ粒子としては、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、鉄、銅、コバルト、およびこれらの金属で構成される合金の粒子があげられるが、これに限定されるものではない。本願明細書において「合金」とは、２以上の金属からなる均質な混合物であると定義する。

「単層膜」とは、単一分子の厚さである、ナノ粒子にコーティングされる材料の層を示す。

「混合単層膜」とは、少なくとも２種類の分子成分を有する単層膜を示す。

「捕獲部分」とは、捕獲コーティング成分と特異的に結合する物質を示す。捕獲部分はどのような物質であってもよく、一般にはペプチドやタンパク質、核酸断片などのバイオポリマーである。

「捕獲コーティング成分」とは、本願明細書において使用する場合、いくつかのリガンドまたは捕獲部分との親和性を有する、ナノ粒子に単層膜を形成できる材料を示す。「捕獲」成分は、混合単層膜の少ない方の部分をなし、単層膜の５０％未満を含んでなるものであればよい。

「遮蔽用コーティング成分」とは、捕獲部分ではない物質の非特異的結合を防止する機能を有する、ナノ粒子に単層膜を形成できる材料を示す。遮蔽用コーティング成分はさまざまな材料を含んでなるもので構わないが、エチレングリコールが特に適している。

混合単層膜の遮蔽成分に関連して用いる場合の「絡み合い分子量」という表現は、この分子量を超えると遮蔽成分として用いるポリマー分子が絡み合いをみせる、最低限の分子量を意味する。ポリマーの絡み合い分子量を求める方法は周知であり、たとえば、フリードリッヒ（Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈ）ら、Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｎｄ Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｒｈｅｏｌｏｇｙ Ｖ、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｒｈｅｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、第５版、ポルトロージュ（Ｐｏｒｔｏｒｏｚ）、スロベニア（Ｓｌｏｖｅｎｉａ）、１９９８年９月６〜１１（１９９８）、３８７。編者（ら）：エミリ（Ｅｍｒｉ），Ｉ．、出版社：シュタインコップフ（Ｓｔｅｉｎｋｏｐｆｆ）、ダルムシュタット（Ｄａｒｍｓｔａｄｔ）、ドイツを参照のこと。

「ナノ構造」という用語は、少なくとも１つの特徴寸法（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が約１００ミクロン未満である、チューブ、ロッド、シリンダ、束状構造体、ウエハ、ディスク、シート、プレート、平面、錐体、細長い小片、顆粒、楕円体、楔体、ポリマー繊維、天然繊維、このような他の物体を意味する。

「ナノロッド」という用語は、中空であっても中実であってもよく、断面形状が円形であっても円形でなくても構わない、さまざまなナノ構造を意味する。本発明のナノロッドには、ナノチューブ、ナノファイバ、ポリマーナノファイバ、束状構造体、多壁構造体を含み得る。

「ナノチューブ」という用語は、狭い方の寸法（直径）が約１〜２００ｎｍであり、長い方の寸法（長さ）については、短い方の寸法に対する長い方の寸法の比すなわちアスペクト比が少なくとも５である、中空の物品を示す。通常、アスペクト比は１０〜２０００の間である。

「ナノ平面」とは、１つの特徴寸法が５００ナノメートル未満である、単層または二層のグラファイトシートまたはグラフェンシートなどの表面を意味する。

「ナノファイバ」とは、寸法が１０００ナノメートル未満と小さい天然のフィラメントまたはポリマーフィラメントを意味する。

「金属結合官能基」という用語は、金属表面への分子の付着を行う化学基を示す。金属結合官能基の非限定的な一例に、金および他の金属に材料を結合させる、スルフィドラル（ｓｕｌｆｈｙｄｒａｌ）（−ＳＨ）官能基がある。

「混合溶媒」という用語は、有機成分と水性成分の両方を含んでなり、有機成分が実質的に水混和性である溶媒を示す。

本願明細書において「実質的に水混和性の有機溶媒」とは、少なくとも８０容量％の濃度になるまで水に完全に溶解する有機溶媒であると定義する。

「リガンド置換法」という用語は、ナノ粒子を混合単層膜でコーティングする方法であって、混合単層膜の第１の成分をナノ粒子にコーティングした後、混合単層膜が達成されるまで第１の成分の要素を第２の成分の要素で置換する方法を示す。

「直接合成法」という用語は、混合単層膜の両方の成分が単一の溶液中で反応し、ナノ粒子で混合単層膜が形成される金属ナノ粒子の存在下にて、ナノ粒子を混合単層膜でコーティングする方法を示す。

被覆ナノ粒子
本発明は、混合単層膜をコーティングした水溶性金属ナノ粒子を提供するものである。この混合単層膜は遮蔽用コーティング成分と捕獲コーティング成分とを含んでなる。捕獲成分は、特定の捕獲部分に対する親和性を有し、金属ナノ粒子の表面に貼り付くものである。遮蔽成分には、捕獲部分ではない材料が混合単層膜の捕獲成分と非特異的に結合するのをブロックする作用がある。

本発明のナノ粒子は、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、鉄、銅、コバルト、およびこれらの金属からなる合金を含むがこれに限定されるものではない、多種多様な金属で構成し得るものである。使用するのに好ましいのは、金からなるナノ粒子である。一般に、本発明の未被覆ナノ粒子は直径が約（ｂｏｕｔ）１ｎｍから約１００ｎｍの範囲であり、約１ｎｍから約４０ｎｍが好ましい。金属ナノ粒子を作製する方法は従来技術において周知（たとえば、テンプルトン（Ｔｅｍｐｌｅｔｏｎ），Ａ．Ｃ．ら、Ａｃｃ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．２０００、３３、２７〜３６を参照のこと）であり、さらにシグマ・ケミカル・カンパニー（Ｓｉｇｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）などの提供元から商用入手される。

本発明のナノ粒子には、同一単層膜の一部として捕獲成分と遮蔽成分とを有する混合単層膜をコーティングする。一般に、捕獲成分は混合単層膜の約５０％未満を占め、約２０％〜４０％が好ましい。逆に、遮蔽成分は単層膜の主成分をなし、単層膜の少なくとも約５０％を占め、６０％から約９０％が好ましい。

捕獲成分は、さまざまな材料を被覆ナノ粒子に結合するように機能する。捕獲成分が単一の捕獲部分に対する特定の親和性を有するものであると好ましいが、多種多様な異なる捕獲部分に対する複数の結合部位を有する捕獲成分を含めることも本発明の範囲内である。本発明の典型的な捕獲部分としては、たとえば、ペプチド、タンパク質、核酸断片、コラーゲンなどのバイオポリマーならびに、さまざまなナノ構造（本願明細書にて定義するようなナノロッド、ナノチューブ、ナノ平面、ナノ繊維）などのナノデバイスの組立てと合成に有用なナノ材料があげられる。捕獲成分は、捕獲部分への結合を可能にするさまざまな化学基で官能化し得るものである。このような化学反応基の非限定的な例としては、−ＮＨ_２基、−ＣＯＯＨ基、−ＣＨＯ−基、−ＯＨ基、−Ｘ（Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）基、スクシンイミド基、エポキシ基よりなる群から選択されるものがあげられる。好適な捕獲成分の好ましい例にチオプロニンおよびＧＳＨがある。チオプロニン（ＴＰと略記）はＮ−２−メルカプトプロピオニル−グリシンであり、生体分子に合った都合のよい結合部位として機能する露出したカルボキシ基（下記に示す）が存在することから、特に捕獲成分として好適である。

混合単層膜の遮蔽成分は、非捕獲部分の材料の被覆ナノ粒子との結合をブロックする機能を果たし、特定の捕獲部分を結合、単離または固定化する目的でナノ粒子を利用できるようにするものである。捕獲部分を結合しないことが遮蔽成分の主な要件であり、十分に長さの定義された非荷電水溶性分子が一般的である。過剰な長さのポリマーが捕獲成分の結合部位をブロックする作用を有する場合もあるため、ポリマーの長さを制御しなければならない。好適な遮蔽成分としては、短鎖エチレングリコールオリゴマー、エチレングリコールメタクリレート、糖類、クラウンエーテル、アクリルアミドがあげられるが、これに限定されるものではなく、短鎖エチレングリコールオリゴマーが好ましい。

遮蔽成分については、金属ナノ粒子の表面に結合するように官能化される。ある材料に金属結合官能基を持たせる一般的な方法のひとつに、好ましい２種類の短鎖エチレングリコールオリゴマーについて下記に示すようにして、スフヒドラル（ｓｕｆｈｙｄｒａｌ）基を加える方法がある。

短鎖エチレングリコールオリゴマーであれば何でも適しているのではあるが、通常はオリゴマーの絡み合い分子量よりも小さくなるようにサイズを制限してあるものの方が好ましい。どういった機序でこのような選択基準になるのかを示唆するつもりはないが、捕獲成分の結合部位のブロックを回避するには、図１に示すように長いポリマー鎖との対比で短鎖遮蔽成分の方が適していると考えられる。捕獲成分の捕獲部分結合部位が捕獲部分に近付くことができるようになるのは短鎖遮蔽成分がゆえであると想定すると理にかなう。主成分の鎖長が長くなると捕獲部分結合官能基がブロックされ、結合の発生が妨げられる場合がある。

被覆ナノ粒子の合成
本発明は、新規である本発明の被覆ナノ粒子を合成する方法を提供するものである。本願明細書では２つの主要な方法を実行するが、リガンド置換法および直接合成法とする。これら２つの方法は主に成分を添加する順序の点で異なるものであり、その詳細を下記にて説明する。

リガンド置換
リガンド置換法は、金属ナノ粒子を混合単層膜の第１の成分でコーティングすることから始まり、続いて被覆粒子を第２の成分に曝露する。適切な反応条件下では、混合単層膜が形成されるような形で第１の成分の要素が第２の成分の要素に置換される。このリガンド置換法は、次のような工程ステップを含んでなる。
ａ）捕獲部分に対する親和性を有する捕獲コーティング成分の単層膜をコーティングした水溶性金属質ナノ粒子を提供し、
ｂ）少なくとも１種の実質的に水混和性の有機溶媒と少なくとも１種の水性溶媒とを含んでなる、ｐＨが７．０未満の混合溶媒中で、（ａ）の被覆ナノ粒子を、金属結合官能基を有する遮蔽用コーティング成分と混合し、遮蔽用コーティング成分と捕獲コーティング成分との間で置換（ｅｘｃｈａｎｇｅ）を発生させて混合単層膜のコーティングされたナノ粒子を形成する。

場合により、濾過、遠心分離または蒸留などの標準的な方法によって、の（ｏｆ）混合単層膜被覆金属ナノ粒子を溶液から単離してもよい。

混合単層膜を調製するためのリガンド置換法で特に重要なのは、酸性ｐＨで混合溶媒を用いることである。混合溶媒は水性分と有機分とを含んでなり、有機分は実質的に水混和性である。好適な有機溶媒としては、Ｃ１〜Ｃ６アルカノール（メタノール、エタノール、イソプロパノールなど）、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジオキサン、アセトンがあげられるが、これに限定されるものではない。また、好適な溶媒には、互いに完全に混和し、実質的に水混和性の有機溶媒である混合物が得られる有機溶媒の混合物も含まれる。多成分有機溶媒の例としては、酢酸エチルとメタノール、酢酸エチルとエタノール、酢酸エチルとイソプロパノール、酢酸エチルとアセトン、酢酸エチルとジメチルホルムアミドとジメチルスルホキシド、酢酸エチルとテトラヒドロフランとジオキサンがあげられるが、これに限定されるものではない。好ましい有機溶媒はメタノールまたはエタノールである。

混合溶媒の水性分は単なる水であってもよいが、通常はｐＨ約７．０未満（ｐＨについては約５．５未満であると好ましい）の酸環境で反応が起こる方が好ましいため、酢酸などの酸を用いるのが普通である。

リガンド置換法では、単層膜をコーティングした金属質ナノ粒子を提供することに頼っている。単一の単層膜をコーティングしたナノ粒子を合成する方法については周知である。たとえば、本願明細書に援用する、テンプルトン（Ｔｅｍｐｌｅｔｏｎ）ら（Ｌａｎｇｍｕｉｒ １５：６６〜７６（１９９９））には、チオプロニンまたはコエンザイムＡ単層膜で保護された、荷電水溶性金ナノ粒子を作製するための方法が記載されている。チオプロニン保護金ナノ粒子を作製するにあたって、四塩化金酸とＮ−（２−メルカプトプロピオニル）グリシン（チオプロニン）とをメタノールと酢酸との混合物に同時溶解させた。素早く攪拌しながら水素化ホウ素ナトリウムを添加した。コエンザイムＡ保護金ナノ粒子についても、反応におけるチオプロニンをコエンザイムＡに変えて同様にして作製した。金だけでなく、他の金属を使用してもよい。たとえば、ヒース（Ｈｅａｔｈ）らの米国特許第６，１０３，８６８号明細書には、チオール、ホスフィン、ジスルフィド、アミン、オキシドまたはアミドなどの官能基を有していた有機表面パッシバントの溶液を用いて、金、銀、白金、パラジウム、コバルト、ニッケルをコーティングすることについて記載されている。本願明細書に援用する、チェン（Ｃｈｅｎ）ら（Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ａ １６９：１０７〜１１６（２０００））には、ポリ（Ｎ−ビニルイソブチルアミド）の存在下にてクロロ白金酸をエタノールで還元し、エタノール−水混合物中でナノ粒子を作製することを伴う別の方法が記載されている。他の方法についても、ハーゲマイヤー（Ｈａｇｅｍｅｙｅｒ）らの米国特許第６，０７４，９７９号明細書；ウェルフィング（Ｗｕｅｌｆｉｎｇ）ら（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２０：１２６９６〜１２６９７（１９９８））；チャン（Ｃｈａｎ）ら（Ｓｃｉｅｎｃｅ ２８１：２０１６〜２０１８（１９９８））；ミッチェル（Ｍｉｔｃｈｅｌｌ）ら（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２１：８１２２〜８１２３（１９９９））；ナパー（Ｎａｐｐｅｒ）（Ｊ．Ｃｏｌｌｏｉｄ．Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ｓｃｉ ５８：３９０〜４０７（１９７７））などに説明がある。

したがって、本発明において用いる、捕獲成分をコーティングしたナノ粒子を合成する好ましい方法には以下の工程ステップを伴う。
ａ）捕獲部分に対する親和性を有する、金属結合官能基を有する捕獲コーティング成分と、金属塩とを混合し、ｐＨが７．０未満の第１の反応混合物を形成し、
ｂ）（ａ）の第１の反応混合物に好適な還元剤を添加し、前記捕獲コーティング成分をコーティングした金属ナノ粒子を含んでなる第２の反応混合物を形成する。

上記の方法または同様の方法を使用して単一の単層膜をコーティングしたナノ粒子を作製する場合、金属塩から開始するのがよい。好適な金属塩として、金属、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、鉄、銅、コバルト、およびこれらの金属からなる合金の塩があげられるが、これに限定されるものではない。特に適した塩には、ＨＡｕＣｌ_４、ＡｇＮＯ_３、Ｃｕ（ＣＨ_３ＣＯ_２）_２、Ｃｕ（ＮＯ_３）_２、ＨＰｔＣｌ_６、Ｋ_２ＰｄＣｌ_４がある。

金属結合官能化捕獲成分または遮蔽成分を金属ナノ粒子の表面に結合するには還元剤が必要である。捕獲または遮蔽用コーティング成分に金属結合官能基を持たせるには、還元後に金属表面を結合するさまざまな反応基を加えるのが普通である。この種の一般的な反応基は、多くの好適な捕獲コーティング成分の誘導体化に使用できるスルフヒドラル（−ＳＨ）基である。一般的な還元剤には、捕獲成分の金属−結合官能基と相互作用するものがある。金属結合官能基が−ＳＨである好適な還元剤には、ＮａＢＨ_４、トリエチル水素化ホウ素リチウム、過酸化水素がある。

直接合成
２段階でのリガンド置換法とは対照的に、単一ステップの直接合成法で本発明の混合単層膜被覆ナノ粒子を合成することも可能である。この方法は、遮蔽成分がエチレングリコールからなるものである場合に有用である。直接合成法は、以下の工程ステップから進む。
ａ）
ｉ）金属質ナノ粒子と、
ｉｉ）金属結合官能基を有するエチレングリコール成分と、
ｉｉｉ）金属結合官能基を有し、かつ、捕獲部分に対する親和性を有する捕獲コーティング成分と、
ｉｖ）好適な還元剤と、
ｖ）少なくとも１種の実質的に水混和性の有機溶媒と少なくとも１種の水性溶媒とを含んでなり、ｐＨが７．０未満である混合溶媒と、を提供し、
ｂ）（ｖ）の混合溶媒中で要素（ｉ）〜（ｉｖ）を混合して反応混合物を形成し、反応混合物中での水の最終濃度が約９％から約１８％Ｖ／Ｖであり、混合単層膜が金属質ナノ粒子上に形成される。

場合により、従来技術において周知のいずれかの手段で被覆ナノ粒子を単離してもよい。

あるいは、まず最初に混合溶媒の成分同士を分離する一連のステップを直接合成法で利用してもよい。金属塩、遮蔽成分、捕獲成分を有機溶媒に溶解した上で水に溶解させた還元剤と混合した場合に、良好な結果が得られた。最終溶液をｐＨ７．０未満としなければならないため、混合物中での水の最終濃度が約９％から約１８％Ｖ／Ｖであると好ましい。したがって、本発明は、
ａ）
（ｉ）金属塩と、
（ｉｉ）金属結合官能基を有する遮蔽成分と、
（ｉｉｉ）金属結合官能基を有し、かつ、捕獲部分に対する親和性を有する捕獲コーティング成分と、
（ｉｖ）有機溶媒と、を含んでなる第１の反応混合物を提供し、
ｂ）水性溶媒中に好適な還元剤を含んでなる第２の反応混合物であって、ｐＨが７．０未満である第２の反応混合物を提供し、
ｃ）第１および第２の反応混合物を混合し、混合物中の水の最終濃度が約９％から約１８％Ｖ／Ｖであり、混合単層膜をコーティングした水溶性金属質ナノ粒子を形成することを含んでなる、混合単層膜をコーティングした水溶性金属質ナノ粒子を合成するための方法を提供するものである。

直接合成法では一反応ステップの利点が得られるが、反応混合物中の水の量を制御するのは必須である。たとえば、反応物の最終的な水分含有量を約５％から約２０％（Ｖ／Ｖ）にすべきであり、約９％から約１８％（Ｖ／Ｖ）が好ましい。直接合成法では、ナノ粒子の溶解性が水の濃度に影響されやすく、溶液から析出するナノ粒子に水濃度の変動が影響する場合がある。

いずれかの方法で合成して得られるナノ粒子の平均サイズについては、「Ｗａｔｅｒ−Ｓｏｌｕｂｌｅ， Ｉｓｏｌａｂｌｅ Ｇｏｌｄ Ｃｌｕｓｔｅｒｓ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｂｙ Ｔｉｏｐｒｏｎｉｎ ａｎｄ Ｃｏｅｎｚｙｍｅ Ａ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ」、Ａ．Ｃ．テンプルトン（Ｔｅｍｐｌｅｔｏｎ）、Ｓ．チェン（Ｃｈｅｎ）、Ｓ．Ｍ．グロス（Ｇｒｏｓｓ）、Ｒ．Ｗ．マレー（Ｍｕｒｒａｙ）、ラングミュア（Ｌａｎｇｍｕｉｒ）、１９９９年、１５、第６６〜７６頁に記載されているように、金属塩と捕獲コーティング成分とのモル比を変えることで制御可能である。

上述した方法はいずれも室温で実施できるものであるが、室温よりも高い温度または低い温度を利用することも可能である。

捕獲
本発明の被覆ナノ粒子を利用して、多種多様な材料をさまざまな形式で捕獲または固定化することができる。たとえば、ナノ粒子を操作してタンパク質リガンドを特異的に結合し、特定の配列の核酸に対する親和性を有するようにさせることができると考えられる。この形式を利用し、連続したナノ粒子を単一の核酸テンプレート上にアライメントし、導電用のナノワイヤを形成することが可能であろう。

あるいは、本発明のナノ粒子を、特定のタンパク質または核酸に対する親和性を有するように官能化することも可能であろう。遊離タンパク質または核酸を、ナノ粒子の表面で捕獲した後、電気泳動を用いるか磁場または電磁場を印加して精製することが可能であろう。

以下の実施例において本発明をさらに定義する。これらの実施例は本発明の好ましい実施形態を示すものではあるが、例示目的であげたものにすぎない点を理解されたい。当業者であれば、上記の説明および以下の実施例から本発明に不可欠な特徴を把握することができ、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明にさまざまな変更および改変を施してこれをさまざまな用途および条件に合わせることができる。

材料および方法
特に明記しない限り、試薬はいずれもアルドリッチ・ケミカルズ（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）（ウィスコンシン州ミルウォーキー（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ））から購入し、それ以上精製することなく使用した。

略号の意味は以下のとおりである。「ｈ」は時間（単数または複数）を意味し、「ｍｉｎ」は分（単数または複数）を意味し、「ｓｅｃ」は秒（単数または複数）を意味し、「ｄ」は日（単数または複数）を意味し、「ｍＬ」はミリリットルを意味し、「Ｌ」はリットルを意味する。

実施例１
ジエチレングリコールチオール（ＥＧ２−ＳＨ）の合成
２５０ｍＬ容の乾燥した丸底フラスコに、１−ブロモ−２−（２−メトキシエトキシ）エタン（９０％、１０．０ｇ）と尿素（９９％、８．３ｇ）とを入れた。次に、このフラスコにエタノール（９９．９％）８０ｍＬを加えた。混合物を６時間還流した。混合物を室温まで冷却した後、回転蒸発によってＥｔＯＨを回収した。続いて２０％ＮａＯＨ１５０ｇを加え、３時間還流した。この混合物を室温まで冷却し、５００ｍＬ容のビーカーに注いだ。この混合物に、ｐＨが２になるまで１５％ＨＣｌ（濃ＨＣｌから調製）を攪拌しながらゆっくりと加えた。混合物をエーテル２００ｍＬで４回抽出した。エーテル相の液体分を１０００ｍＬ容のビーカーに回収し、Ｄ．Ｉ．水２００ｍＬでエーテル相を抽出し、塩と他の不純物とをさらに除去した。回転蒸発によってエーテルを除去し、４１〜４２℃にて圧力１．２ｍｍＨｇで粗生成物を蒸留した。最終生成物は一般的なチオールの臭いのする無色のもので、重量は６．０ｇ、収率５７％であった。ＮＭＲ測定によって構造を確認した。^１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）δ：１．６０〜１．６５（ｔ，１Ｈ）、２．７０〜２．８０（ｍ，２Ｈ）、３．４５（ｓ，３Ｈ）、３．５５〜３．７５（ｍ，６Ｈ）。

実施例２
テトラエチレングリコールチオール（ＥＧ４−ＳＨ）の合成
亜リン酸の三臭化物（ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ ｔｒｉｂｒｏｍｉｄｅ）（９．０ｇ、０．０３３モル）（ＰＢｒ_３、９９％）を、テトラ（エチレングリコール）モノメチルエーテル（９８％、アルファ・エーサー（Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ）、マサチューセッツ州ウォード・ヒル（Ｗａｒｄ Ｈｉｌｌ））１０．０ｇ（０．０４８モル）とピリジン２ｇとの攪拌混合物に０℃でゆっくりと加えた。得られた混合物を室温にて１６時間攪拌した。Ｄ．Ｉ．水１０ｍＬを反応後の混合物に加えた。この混合物を四塩化炭素４０ｍＬで３回抽出した。この混合有機抽出物を、２５ｍＬの１０％炭酸ナトリウム水溶液、５％硫酸、Ｄ．Ｉ．水で続けて洗浄した。有機相をさらに無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、溶媒を回転蒸発により除去した。粗生成物を以後のテトラエチレングリコールチオール合成にさらに利用した。これらの手順はジエチレングリコールチオール合成の場合の手順と同一である。ＥＧ４−ＳＨの水に対する可溶性が極めて高く、エーテル抽出ステップで多量の生成物が失われたため、収率は２０％以内であった。ＥＧ４−ＳＨの色は淡い黄色味を帯びており、臭いはチオール化合物に特有のものであった。ＮＭＲスペクトルによって構造を確認した。^１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３）δ：４．４６（ｓ，１Ｈ）、３．３７（ｓ，３Ｈ）、３．５３〜３．５９（ｔ，２Ｈ）、３．５９〜３．６６（ｍ，１４Ｈ）。

実施例３
平均直径３．５ｎｍのチオプロニン単層膜保護金ナノ粒子［Ａｕ−（ＴＰ）_ｎ］の合成
一般的な反応では、ＭｅＯＨ（ＨＰＬＣグレード）６０ｍＬと酢酸（ＨＰＬＣグレード）１０ｍＬとを、２５０ｍＬ容のエルレンマイヤーフラスコ内で２〜５分間攪拌することによって混合した。次に、四塩化金酸（ＨＡｕＣｌ_４・ｘＨ_２Ｏ）（９９．９９％）０．３７ｇ（１．０ｍｍｏｌ）とＮ−（２−メルカプトプロピオニル）グリシン（チオプロニン、９９％）１６．３２ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）とを上記の混合溶媒に加え、５分間攪拌することによって溶解させたところ、透明な黄色の溶液が得られた。水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ_４、９９％）０．６ｇ（１６ｍｍｏｌ）をナノピュア（Ｎａｎｏｐｕｒｅ）^（Ｒ）水３０ｇに溶解させよ。このＮａＢＨ_４溶液を上記の溶液に素早く攪拌しながら滴下して加えた。ＮａＢＨ_４の最初の１滴を加えると、ＨＡｕＣｌ_４溶液は瞬時に黄色から暗褐色に変化した。この反応が発熱を伴うものであることに気付いた。反応時に生成された熱により、溶液が１５分以内で温められた。反応時、溶液のｐＨが１．２から５．０以内まで変化した。素早い攪拌を２時間維持した。このチオプロニン保護金ナノ粒子は水に可溶であった。希釈すると透明な紫色になった。

［ＨＡｕＣｌ_４］と［チオプロニン］とのモル比を変更すれば、ナノ粒子の平均サイズを調節することができる。この比を大きくすると、平均粒度も大きくなる。

実施例４
置換反応によるジ（エチレングリコール）保護ナノ粒子の合成
Ａｕ−ＥＧ２の一般的な合成は、チオプロニン単層膜保護金ナノ粒子（２０ｍｇ、チオプロニン５×１０^−３ミリモル）水溶液５ｍＬと、ＥＧ２−ＳＨ（０．２２ｍｍｏｌ、金ナノ粒子表面のチオプロニン４０×以内）３０ｍｇを含有するＥｔＯＨ０．７５ｍＬを、２５ｍＬ容の丸底フラスコ内で混合するものであった。混合物を室温にて２４時間攪拌した後、フィルタサンプルバイアルに移し、遠心処理して金ナノ粒子を回収した。次に、サンプルをナノピュア（Ｎａｎｏｐｕｒｅ）^（Ｒ）水で２回洗浄し、精製ＥＧ２−ＳＨ保護金ナノ粒子（Ａｕ−ＥＧ２）を得た。Ａｕ−ＥＧ２ナノ粒子については、容易に水に再溶解させることが可能である。

Ａｕ−ＥＧ４の一般的な合成は、チオプロニン単層膜保護金ナノ粒子（粒度３ｎｍ、０．１８５ｇ、チオプロニン０．０５ミリモル以内）水溶液２０ｍＬと、ＥＧ４−ＳＨエタノール溶液（ＥＧ４−ＳＨ４４８ｍｇ、２．０モル、４０×以内）６ｍＬとを５０ｍＬ容の丸底フラスコ内で混合し、室温にて２４時間攪拌するものであった。Ａｕ−ＥＧ４ナノ粒子を透析または遠心処理のいずれかによって精製した。透析の場合、Ａｕ−ＥＧ４溶液を膜チューブ（スペクトラム（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）、ＭＷＣＯ ３，５００）に移した。Ａｕ−ＥＧ４を充填した膜を２Ｌのナノピュア（Ｎａｎｏｐｕｒｅ）^（Ｒ）水の中で４時間ごとに水を交換しながら２４時間攪拌した。Ａｕ−ＥＧ４ナノ粒子を遠心によって精製することも可能である。Ａｕ−ＥＧ４反応混合物をフィルタサンプルバイアルに移し、遠心処理して金ナノ粒子を回収した。次に、サンプルをナノピュア（Ｎａｎｏｐｕｒｅ）^（Ｒ）水で２回洗浄し、精製ＥＧ４保護金ナノ粒子（Ａｕ−ＥＧ４）を得た。Ａｕ−ＥＧ４ナノ粒子については、容易に水に再溶解させることが可能である。

Ａｕ−ＴＰ粒子、Ａｕ−ＥＧ２粒子、Ａｕ−ＥＧ４粒子を乾燥後に試験管から取り出し、ＴｏＦ−ＳＩＭＳに直接のせた。フィジカル・エレクトロニクス（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）社のモデル７２００飛行型二次イオン質量分析装置を使用して、これらのサンプルを分析した。２００ミクロン×２００ミクロンの領域を走査する８ＫｅＶ Ｃｓ＋のイオンビームを表面に照射した。質量範囲５〜１５００で正負両方の二次イオンを集めた。ＴｏＦ−ＳＩＭＳは表面の最も外側の１０Åを測定できるほど表面の特異性が高く、ナノ粒子の表面構造をプローブする目的でこれを用いた。正負両方の二次イオンを集め、検討した。Ａｕ−ＴＰ、Ａｕ−ＥＧ２、Ａｕ−ＥＧ４のそれぞれの表面構造を以下に示す。

意味：Ａｕ−ＴＰ：チオール付着の質量（１６２）

意味：Ａｕ−ＥＧ２：チオール付着の質量（１３５）

意味：Ａｕ−ＥＧ４：チオール付着の質量（２２３）

分析した表面ではいずれも、明らかなＡｕ_ｘ ⁻（ｘ＝１〜６）シリーズならびにＡｕＳ、Ａｕ_２Ｓ、Ａｕ_２Ｓ_２、Ａｕ_３Ｓ、Ａｕ_３Ｓ_２、Ａｕ_３Ｓ_３の各負イオンが認められた。これらの断片から、３種類のナノ粒子すべてにＡｕ−Ｓ結合があることが確認できた。

Ａｕ−ＴＰ粒子：Ａｕ−ＴＰのスペクトルでは、質量１６２でＴＰリガンドに対する強い負の二次イオンシグナルが認められた。質量３５９ Ａｕ（ＴＰ）⁻および５５６ Ａｕ_２（ＴＰ）⁻での別の負イオンのピークもはっきりと観察された。Ａｕ^＋リガンドイオンが存在するのは、イオン照射（ＳＩＭＳ作用）後のクラスターイオンの形成、あるいは分析前に表面にあるＡｕリガンド錯体のイオン化という２つの要因に帰因し得る点に留意されたい。質量２６でＣＮ、質量４２でＣＮＯが指定されたイオンはそれぞれ、負のイオンスペクトルで観察された。これはアミドに典型的な徴候であり、Ａｕ粒子の表面に存在するＴＰの相対量を示す（Ａｕ−に対する比）目的で用いられる。３通りのサンプル各々についての質量比４２／１９７（ＣＮＯ／Ａｕ）を以下に示す。

Ａｕナノ粒子表面のチオプロニンとＥＧ_ｎ−ＳＨ（ｎ＝２および４）との量的な比についてはデータから導き出すことができなかったが、上記の比データから、ＥＧ２−ＳＨおよびＥＧ４−ＳＨによる置換反応後に金ナノ粒子に存在するチオプロニンが有意に減少したことが分かる。

Ａｕ−ＥＧ２粒子：上述したＡｕおよびＡｕ_ｘＳ_ｙクラスターだけでなく、３３２ Ａｕ（ＥＧ２）⁻および５２９ Ａｕ_２（ＥＧ２）⁻イオンに負イオンのピークが存在することが、Ａｕ−ＥＧ２粒子の表面が他とは異なる特徴であった。これらの表面ではＡｕ−ＴＰサンプルに比してナトリウムが有意に減少した。負イオンのスペクトルに高いＰＯ_３ ⁻およびＳＯ_３ ⁻が認められたことから、この系に含まれる緩衝液溶液でこれらのアニオンが導入されたことが明らかになった。

Ａｕ−ＥＧ４粒子：Ａｕ−ＥＧ４粒子の負イオンのスペクトルは、Ａｕクラスターイオン、Ａｕスルフィドイオンシリーズ、ＰＯ_３ ⁻およびＳＯ_３ ⁻が存在する点で、Ａｕ−ＥＧ２表面の場合と同様であった。４２０ Ａｕ（ＥＧ４）⁻および６１７ Ａｕ（ＥＧ４）⁻での負イオンのピークも観察された。

実施例５
単層膜保護ナノ粒子による金属イオンキレート化
１ＭのＣａＣｌ_２溶液１滴を、チオプロニン保護ナノ粒子（Ａｕ−ＴＰ）、Ａｕ−ＥＧ２、Ａｕ−ＥＧ４の各水溶液０．２ｍＬに別々に加えた。Ａｕ−ＴＰ溶液はＣａ^＋２の添加時に一瞬で青く変化し、以下に示すように異なる粒子からの−ＣＯＯＨ基でＣａ^＋２イオンがキレート化されたことで粒子の凝塊が形成された。ＥＤＴＡ溶液１滴を加えると、凝集溶液の色が黒から元のＡｕ−ＴＰの色である赤紫色に変化したことから、凝集溶液が再度可溶性になったことが分かった。Ａｕ−ＥＧ２水溶液およびＡｕ−ＥＧ４水溶液へのＣａＣｌ_２の添加時、色の変化や沈殿は全く観察されず、Ａｕ−ＥＧ２ナノ粒子およびＡｕ−ＥＧ４ナノ粒子の表面には無視できる程度のチオプロニン分子があることが分かった。このデータは、チオプロニン分子の大部分がＥＧ２−ＳＨおよびＥＧ４−ＳＨで置換され、ＥＧ２保護ナノ粒子およびＥＧ４保護ナノ粒子が形成されるという、Ｔｏｆ−ＳＩＭＳでのデータと一致する。

実施例６
タンパク質結合のゲル電気泳動分析
タンパク質−ナノ粒子複合体は遊離Ａｕ粒子とは違った形で移動すると思われるため、Ａｕナノ粒子へのタンパク質結合をゲル電気泳動によって都合よくモニタリングすることが可能である。ナトリウムリン酸緩衝液（５０ｍＭ、ｐＨ７．３）１０μＬ中にて１μＭ以内のＡｕ粒子１μｌを特定の量のタンパク質と混合することで、タンパク質結合反応を行った。室温にて１０分間のインキュベーション後、反応混合物全体を１％アガロースゲルに仕込んだ。１×ＴＢＥ緩衝液（トリス−ホウ酸−ＥＤＴＡ）中にて９０Ｖの定電圧で２０分間、ゲル電気泳動を行った。ＨＰ スキャンジェット（ＳｃａｎＪｅｔ） ６３００Ｃでゲルを直接走査することによって、ゲル画像を得た。

結果を図２に示す。レーン１：ナトリウムリン酸緩衝液（５０ｍＭ、ｐＨ７．３）１０μＬ中、Ａｕ−ＥＧ４１μＬを１μＭ以内で用いた場合であり、レーン２は、ナトリウムリン酸緩衝液（５０ｍＭ、ｐＨ７．３）１０μＬ中、同じ量のＡｕ粒子を４μｇのリゾジム（ｌｙｓｏｚｍｅ）と混合、レーン３は同じくストレプトアビジン４μｇと混合した場合である。レーン４から６は、Ａｕ−Ｔｐ粒子を用いたこと以外はレーン１〜３と同様である。

Ａｕ−Ｔｐ粒子をストレプトアビジンおよびリゾチームと混合すると、バンドシフトで示されるような、程度の異なる非特異的結合が観察された。Ａｕ−ＥＧ４粒子で同じ実験を実施したところ、何ら変化は観察されなかった。最も劇的な相違は、Ａｕ−Ｔｐ粒子とリゾチームとの間の反応によって得られた。リゾチームをＡｕ−Ｔｐ粒子溶液に加えると、一瞬のうちに色が桃色を帯びた赤から青に変化することから、Ａｕ粒子が凝塊を形成することが分かる。これは、おそらく正に荷電したリゾチーム（ｐＩ＝１１）分子が負に荷電したＡｕ−Ｔｐ粒子と架橋することが原因であろうと思われる。しかしながら、リゾチームをＡｕ−ＥＧ４溶液と混合しても、何ら変化は観察されなかった。

実施例７
Ａｕ−ＥＧ４に対するタンパク質結合のイオン交換クロマトグラフィ分析
ＢｉｏＣＡＤ／ＳＰＲＩＮＴ ＨＰＬＣ系（パーセプティブ・バイオシステムズ（ＰｅｒＳｅｐｔｉｖｅ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）、マサチューセッツ州フラミンハム（Ｆｒａｍｉｎｇｈａｍ））をカチオン交換カラムＨＳ２０（パーセプティブ・バイオシステムズ（ＰｅｒＳｅｐｔｉｖｅ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ））と併用して、Ａｕ−ＥＧ４およびＡｕ−チオプロニン粒子に対するタンパク質結合のイオン交換クロマトグラフィ分析を実施した。いずれの場合も、０．１Ｍ ＭＥＳ（２−（Ｎ−モルホリノ）エタンスルホン酸）緩衝液ｐＨ７を、流量１０ｍＬ／分で０から２Ｍ ＮａＳＣＮ塩勾配で使用した。一般的な実施の場合、ＮａＨ_２ＰＯ_４／Ｋ_２ＨＰＯ_４緩衝液（ｐＨ＝７．３）に入れたＡｕ−ＥＧ４またはＡｕ−Ｔｐ（濃度：２ｕＭ以内）０．３ｍＬを同容量の１ｍｇ／ｍｌタンパク質またはリン酸緩衝液と混合し、室温にて２時間インキュベートした。反応混合物をエッペンドルフ５４１５Ｃにて１３０００ｒｐｍで１０分間遠心処理し、カラムに仕込み、次いで０から２ＭのＮａＳＣＮ塩勾配で溶出した。結果を図３に示す。リゾチームをＡｕ−Ｔｐ粒子溶液に加えると、一瞬のうちに色が桃色を帯びた赤から青に変化したことから、Ａｕ粒子が凝塊を形成することが分かった。これは、おそらく正に強く荷電したリゾチーム（ｐＩ＝１１）分子が負に荷電したＡｕ−Ｔｐ粒子と架橋することが原因であろうと思われる。Ａｕ−Ｔｐ／リゾチーム反応混合物を遠心処理すると透明な上清が得られたことから、この上清中には可溶性Ａｕ−Ｔｐ粒子が残っていないことが明らかであった。カチオン交換カラムクロマトグラフィによって、図３に示すように上清中にはリゾチームタンパク質だけしか存在しないことが分かった。しかしながら、リゾチームをＡｕ−ＥＧ４溶液と混合した場合は、色の変化は全く観察されなかった。Ａｕ−ＥＧ４／リゾチーム反応物を遠心処理しても溶液に何ら変化は生じなかった。ＨＳ２０カチオン交換カラムから、反応混合物が、リゾチームとＡｕ−ＥＧ４粒子とに対応する２種類の別々の種として溶出された。この結果から、Ａｕ−ＥＧ４とリゾチームタンパク質との間には結合反応が生じていないことが分かる。また、チトクロムＣ、リボヌクレアーゼＡ、ミオグロビンについても試験を実施した。いずれの場合も被験タンパク質であるＡｕ−ＥＧ４との結合は観察されなかったが、Ａｕ−Ｔｐとこれらのタンパク質との間にはさまざまな度合いで結合が観察された。

また、イオン交換カラムＨＱ２０（パーセプティブ・バイオシステムズ（ＰｅｒＳｅｐｔｉｖｅ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ））のＡｕ−ＥＧ４粒子についても試験した（図４に示す）。この例では、濃度１μＭ以内のＡｕ−ＥＧ４およびＡｕ−Ｔｐ混合物（〜１：５）１ｍＬをＨＱ２０カラムに仕込み、０．１Ｍ ＭＥＳ緩衝液でｐＨ７にて塩勾配０から２Ｍ ＮａＳＣＮで溶出させた。１回目のピークはＡｕ−ＥＧ４に対応し、２回目のピークはＡｕ−Ｔｐからのものである。Ａｕ−ＥＧ４ナノ粒子はカチオン交換カラムとアニオン交換カラムのどちらからも空隙容量で溶出されたことから、Ａｕ−ＥＧ４粒子の表面が電荷中性であり、いずれのカラムにも結合しないことが分かる。これは、アガロースゲルでのＡｕ−ＥＧ４粒子の移動結果に整合する。

実施例８
平均直径３．０ｎｍのテトラエチレングリコール単層膜保護金ナノ粒子（Ａｕ−ＥＧ４）の合成
一般的な反応では、ＭｅＯＨ（ＨＰＬＣグレード）３０ｍＬと酢酸（ＨＰＬＣグレード）５．０ｍＬとを、１５０ｍＬ容のエルレンマイヤーフラスコ内で２〜５分間攪拌することによって混合した。次に、四塩化金酸（ＨＡｕＣｌ_４・ｘＨ_２Ｏ）（９９．９９％）０．０８８５ｇ（０．２３ｍｍｏｌ）とテトラエチレングリコールチオール（ＥＧ４−ＳＨ）２２．４ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）とを上記の混合溶媒に加え、５分間攪拌することによって溶解させたところ、透明な黄色の溶液が得られた。次に、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ_４、９９％）０．０７５ｇ（２．０ｍｍｏｌ）をナノピュア（Ｎａｎｏｐｕｒｅ）^（Ｒ）水５．０ｍＬに溶解させた。このＮａＢＨ_４溶液を上記の溶液に素早く攪拌しながら滴下して加えた。ＮａＢＨ_４の最初の１滴を加えると、ＨＡｕＣｌ_４溶液は瞬時に黄色から暗褐色に変化した。この反応が発熱を伴うものであることに気付いた。反応時に生成された熱により、溶液を１５分以内で温めることができよう。反応時、溶液のｐＨが１．２から５．０以内まで変化した。素早い攪拌を２時間継続した。このテトラエチレングリコール保護金ナノ粒子は水に可溶である。希釈すると透明な赤紫色になった。

ＨＡｕＣｌ_４とＥＧ４−ＳＨとのモル比を変更すれば、ナノ粒子の平均サイズを調節することができる。比を大きくすると、平均粒度も大きくなる。

実施例９
平均直径３．０ｎｍのジエチレングリコール単層膜保護金ナノ粒子（Ａｕ−ＥＧ２）の合成
一般的な反応では、ＭｅＯＨ（ＨＰＬＣグレード）３０ｍＬと酢酸（ＨＰＬＣグレード）５．０ｍＬとを、１５０ｍＬ容のエルレンマイヤーフラスコ内で２〜５分間攪拌することによって混合した。次に、四塩化金酸（ＨＡｕＣｌ_４・ｘＨ_２Ｏ）（９９．９９％）０．０８８５ｇ（０．２３ｍｍｏｌ）とテトラエチレングリコールチオール（ＥＧ４−ＳＨ）１３．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）とを上記の混合溶媒に加え、５分間攪拌することによって溶解させたところ、透明な黄色の溶液が得られた。次に、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ_４、９９％）０．０７５ｇ（２．０ｍｍｏｌ）をナノピュア（Ｎａｎｏｐｕｒｅ）^（Ｒ）水５．０ｍＬに溶解させた。このＮａＢＨ_４溶液を上記の溶液に素早く攪拌しながら滴下して加えた。ＮａＢＨ_４の最初の１滴を加えると、ＨＡｕＣｌ_４溶液は瞬時に黄色から暗褐色に変化した。この反応が発熱を伴うものであることに気付いた。反応時に生成された熱により、溶液を１５分以内で温めることができよう。反応時、溶液のｐＨが１．２から５．０以内まで変化した。素早い攪拌を２時間継続した。このジエチレングリコール保護金ナノ粒子は水に可溶である。希釈すると透明な赤紫色になった。ＨＡｕＣｌ_４とＥＧ２−ＳＨとのモル比を変更すれば、ナノ粒子の平均サイズを調節することができる。比を大きくすると、平均粒度も大きくなる。

実施例１０
平均直径３．０ｎｍのテトラエチレングリコールおよびチオプロニン単層膜保護金ナノ粒子（Ａｕ−ＥＧ４）の合成
一般的な反応では、ＭｅＯＨ（ＨＰＬＣグレード）３０ｍＬと酢酸（ＨＰＬＣグレード）５．０ｍＬとを、１５０ｍＬ容のエルレンマイヤーフラスコ内で２〜５分間攪拌することによって混合した。次に、四塩化金酸（ＨＡｕＣｌ_４・ｘＨ_２Ｏ）（９９．９９％）０．０８８５ｇ（０．２３ｍｍｏｌ）と、テトラエチレングリコールチオール（ＥＧ４−ＳＨ）２２．４ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）と、チオプロニン（０．０１ｍｍｏｌ）１．６３ｍｇとを上記の混合溶媒に加え、５分間攪拌することによって溶解させたところ、透明な黄色の溶液が得られた。次に、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ_４、９９％）０．０７５ｇ（２．０ｍｍｏｌ）をナノピュア（Ｎａｎｏｐｕｒｅ）^（Ｒ）水５．０ｍＬに溶解させた。このＮａＢＨ_４溶液を上記の溶液に素早く攪拌しながら滴下して加えた。ＮａＢＨ_４の最初の１滴を加えると、ＨＡｕＣｌ_４溶液は瞬時に黄色から暗褐色に変化した。この反応が発熱を伴うものであることに気付いた。反応時に生成された熱により、溶液を１５分以内で温めることができよう。反応時、溶液のｐＨが１．２から５．０以内まで変化した。素早い攪拌を２時間継続した。このテトラエチレングリコール保護金ナノ粒子は水に可溶であった。希釈すると透明な赤紫色になった。ＨＡｕＣｌ_４と（ＥＧ４−ＳＨ＋チオプロニン）とのモル比を変更すれば、ナノ粒子の平均サイズを調節することができる。比を大きくすると、平均粒度も大きくなる。

実施例１１
平均直径３．０ｎｍのジエチレングリコールおよびチオプロニン単層膜保護金ナノ粒子（Ａｕ−ＥＧ２）の合成
一般的な反応では、ＭｅＯＨ（ＨＰＬＣグレード）３０ｍＬと酢酸（ＨＰＬＣグレード）５．０ｍＬとを、１５０ｍＬ容のエルレンマイヤーフラスコ内で２〜５分間攪拌することによって混合した。次に、四塩化金酸（ＨＡｕＣｌ_４・ｘＨ_２Ｏ）（９９．９９％）０．０８８５ｇ（０．２３ｍｍｏｌ）と、ジエチレングリコールチオール（ＥＧ４−ＳＨ）１３．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）と、チオプロニン（０．０１ｍｍｏｌ）１．６３ｍｇとを上記の混合溶媒に加え、５分間攪拌することによって溶解させたところ、透明な黄色の溶液が得られた。次に、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ_４、９９％）０．０７５ｇ（２．０ｍｍｏｌ）をナノピュア（Ｎａｎｏｐｕｒｅ）^（Ｒ）水５．０ｍＬに溶解させた。このＮａＢＨ_４溶液を上記の溶液に素早く攪拌しながら滴下して加えた。ＮａＢＨ_４の最初の１滴を加えると、ＨＡｕＣｌ_４溶液は瞬時に黄色から暗褐色に変化した。この反応が発熱を伴うものであることに気付いた。反応時に生成された熱により、溶液を１５分以内で温めることができよう。反応時、溶液のｐＨが１．２から５．０以内まで変化した。素早い攪拌を２時間継続した。このテトラエチレングリコール保護金ナノ粒子は水に可溶である。希釈すると透明な赤紫色になった。ＨＡｕＣｌ_４と（ＥＧ２−ＳＨ＋チオプロニン）とのモル比を変更すれば、ナノ粒子の平均サイズを調節することができる。比を大きくすると、平均粒度も大きくなる。

実施例１２
Ａｕ−Ｓ−Ｅｇ４ナノ粒子のＮＭＲ分析
実施例４のようにして作製した遊離ＥＧ_４−ＳＨおよびＡｕ−Ｓ−ＥＧ_４ナノ粒子についての^１Ｈ ＮＭＲスペクトルを記録した。遊離ＥＧ_４−ＳＨの^１Ｈ ＮＭＲスペクトルについては、ブルカー（Ｂｒｕｋｅｒ）５００ＭＨｚを用いて室温にてＣＣｌ_３Ｄで記録した。スペクトルでピークを標識した。Ａｕ−Ｓ−ＥＧ_４ナノ粒子の^１Ｈ ＮＭＲスペクトルについては、バリアン・イノバ（Ｖａｒｉａｎ Ｉｎｏｖａ）４００ＭＨｚを用いて室温にてＤＭＳＯ−ｄ_６で記録した。このサンプルについて、９０°パルスを２０秒間の遅延で用いて１パルス実験を行った。スプライン基線修正装置を用いて基線を平坦化した。δ：ＤＭＳＯ不純物から１．１４（ｓ）および１．２４（ｓ）；ＤＭＳＯから２．３２（ｓ）、２．５（ｓ）および２．６８（ｓ）；２．９（−ＣＨ_２−Ｓ−Ａｕからｔ，２Ｈ）；３．２２（−ＯＣＨ_３からｓ，３Ｈ）；Ｈ_２Ｏから３．３（ｓ，広域）；３．４３（−ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓ−Ａｕからｄｔ，２Ｈ）および３．５（ｍ，１０Ｈ）および３．６４（−ＣＨ_２ＯＣＨ_３からｔ，２Ｈ）。

遊離ＥＧ４−ＳＨ分子およびＡｕ−Ｓ−ＥＧ４ナノ粒子の両方のＮＭＲスペクトルを図５に示す。Ａｕ−Ｓ−ＥＧ４ナノ粒子での−ＳＨプロトンシグナルの消失（ｔ，１．５０〜１．５６ｐｐｍ）は、金ナノ粒子がＥＧ４−Ｓ−単層膜と結合していることを明らかに裏付けている。化学シフトおよび残りのプロトンの積分値から、結合したエチレングリコール分子には遊離分子と同じ構造があることが確認できる。

実施例１３
ＲＮＡおよびＤＮＡの結合アッセイ
このアッセイでは、細菌Ｅ．ｃｏｌｉ野生型細胞ＭＧ１６５５を選択した。細胞抽出液を以下のようにして調製した。ＬＢ加培地でＯＤ_６００＝０．２まで細胞を成長させた。３回の凍結解凍によって細胞膜を破壊した。Ｅ．ｃｏｌｉ細胞からの全ＲＮＡおよび染色体ＤＮＡを標準的な分子生物学的プロトコールに従って精製した。指定量のＡｕ−ＥＧ_４粒子ＲＮＡおよびＤＮＡを室温にて混合し、結合アッセイを実施した。１０分間のインキュベーション後、混合物全量に対して実施例６で説明したようにしてゲル電気泳動を行った。結果を図６に示す。

図６に示すように、細菌細胞から精製したＲＮＡおよびＤＮＡはいずれもＡｕ−ＥＧ４粒子と結合することができなかった。これらの結果から、この粒子が核酸による非特異的結合に対する耐性を有することが分かる。

１個の結合リガンドを有する短鎖保護金ナノ粒子と１個の結合リガンドを有する長鎖保護金ナノ粒子とを示す図である。 Ａｕ−ＥＧ４粒子およびＡｕ−Ｔｐ粒子に対するタンパク質結合アッセイのゲル電気泳動画像である。 リゾチームとのＡｕ−Ｔｐ結合およびＡｕ−ＥＧ４結合についての強いカチオン交換クロマトグラフィの結果を示すクロマトグラフである。 強いアニオン交換カラムでのＡｕ−ＥＧ４粒子およびＡｕ−Ｔｐ粒子のクロマトグラフである。 遊離ＥＧ４−ＳＨ分子およびＡｕ−Ｓ−ＥＧ４ナノ粒子のＮＭＲスペクトルである。 ＲＮＡおよびＤＮＡに対するＡｕ−ＥＧ_４粒子の結合アッセイのゲル電気泳動画像である。

Claims (32)

1. ａ）捕獲部分に対する親和性を有する捕獲コーティング成分の単層膜をコーティングした水溶性金属質ナノ粒子を提供し、
   ｂ）少なくとも１種の実質的に水混和性の有機溶媒と少なくとも１種の水性溶媒とを含んでなる、ｐＨが７．０未満の混合溶媒中で、（ａ）の被覆ナノ粒子を、金属結合官能基を有する遮蔽用コーティング成分と混合し、遮蔽用コーティング成分と捕獲コーティング成分との間で置換を発生させて混合単層膜のコーティングされたナノ粒子を形成し、
   ｃ）場合により（ｂ）の混合単層膜コート金属ナノ粒子を単離することを含んでなる、混合単層膜をコーティングした水溶性金属質ナノ粒子を作製するための方法。
2. ａ）
   ｉ）金属塩と、
   ｉｉ）金属結合官能基を有する遮蔽成分と、
   ｉｉｉ）金属結合官能基を有し、かつ、捕獲部分に対する親和性を有する捕獲コーティング成分と、
   ｉｖ）好適な還元剤と、
   ｖ）少なくとも１種の実質的に水混和性の有機溶媒と少なくとも１種の水性溶媒とを含んでなり、ｐＨが７．０未満である混合溶媒と、を提供し、
   ｂ）（ｖ）の混合溶媒中で要素（ｉ）〜（ｉｖ）を混合し、反応混合物であって、該反応混合物中の水の最終濃度が約９％から約１８％Ｖ／Ｖであり、混合単層膜が金属質ナノ粒子上に形成される、前記反応混合物を形成し、そして
   ｃ）場合により（ｂ）の混合単層膜コート金属ナノ粒子を単離することを含んでなる、混合単層膜をコーティングした水溶性金属質ナノ粒子を作製するための方法。
3. ａ）
   （ｉ）金属塩と、
   （ｉｉ）金属結合官能基を有する遮蔽成分と、
   （ｉｉｉ）金属結合官能基を有し、かつ、捕獲部分に対する親和性を有する捕獲コーティング成分と、
   （ｉｖ）有機溶媒と、を含んでなる第１の反応混合物を提供し、
   ｂ）水性溶媒中に好適な還元剤を含んでなる第２の反応混合物であって、ｐＨが７．０未満である第２の反応混合物を提供し、
   ｃ）第１および第２の反応混合物を混合し、混合物中の水の最終濃度が約９％から約１８％Ｖ／Ｖであり、混合単層膜をコーティングした水溶性金属質ナノ粒子を形成することを含んでなる、混合単層膜をコーティングした水溶性金属質ナノ粒子を合成するための方法。
4. ａ）金属塩と、捕獲部分に対する親和性を有し、かつ金属結合官能基を含んでなる捕獲コーティング成分とを混合し、ｐＨが７．０未満である第１の反応混合物を形成し、
   ｂ）（ａ）の第１の反応混合物に好適な還元剤を添加し、前記捕獲コーティング成分をコーティングした金属ナノ粒子を含んでなる第２の反応混合物を形成することを含んでなる、捕獲コーティング成分の単層膜をコーティングした水溶性金属質ナノ粒子を作製するための方法。
5. 金属質ナノ粒子の金属が、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、鉄、銅、コバルト、およびこれらの金属で構成される合金よりなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 金属塩が、ＨＡｕＣｌ_４、ＡｇＮＯ_３、Ｃｕ（ＣＨ_３ＣＯ_２）_２、Ｃｕ（ＮＯ_３）_２、ＨＰｔＣｌ_６、Ｋ_２ＰｄＣｌ_４よりなる群から選択される、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
7. 捕獲部分が、ペプチド、タンパク質、核酸断片、コラーゲン、ナノロッド、ナノチューブ、ナノ平面、ナノ繊維よりなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記捕獲コーティング成分が、
   ａ）−ＮＨ_２基、−ＣＯＯＨ基、−ＣＨＯ−基、−ＯＨ基、−Ｘ（Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）基、スクシンイミド基、エポキシ基よりなる群から選択される反応基を有する分子と、
   ｂ）ペプチド、チオプロニン、ＧＳＨよりなる群から選択される生体分子と、
   よりなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
9. 金属結合官能基が、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、鉄、銅、コバルト、およびこれらの金属で構成される合金よりなる群から選択される金属を結合する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記金属結合官能基がＳＨ基であり、前記金属が金である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記少なくとも１種の実質的に水混和性の有機溶媒が、Ｃ１〜Ｃ６アルカノール、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジオキサン、アセトンよりなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記少なくとも１種の水性ベースの溶媒が、水と酢酸とよりなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記好適な還元剤が、ＮａＢＨ_４、トリエチル水素化ホウ素リチウム、過酸化水素よりなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記遮蔽成分が、短鎖エチレングリコールオリゴマー、エチレングリコールメタクリレート、糖類、クラウンエーテル、アクリルアミドよりなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記遮蔽成分が短鎖エチレングリコールオリゴマーである、請求項１４に記載の方法。
16. 短鎖エチレングリコールオリゴマーの分子量が絡み合い分子量未満である、請求項１５に記載の方法。
17. 短鎖エチレングリコールオリゴマーが、テトラエチレングリコールチオールとジエチレングリコールチオールとよりなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
18. ステップ（ｂ）の後に、前記捕獲コーティング成分をコーティングした金属ナノ粒子を場合により単離および断片化する、請求項１に記載の方法。
19. 遮蔽成分が混合単層膜の少なくとも５０％を含んでなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
20. ａ）金塩とＳＨ官能基を含んでなるチオプロニンとを、アルコールと水とを含んでなる混合溶媒中で一緒に混合し、ｐＨが７．０未満である第１の反応混合物を形成し、
    ｂ）（ａ）の第１の反応混合物にＮａＢＨ_４を添加し、前記チオプロニンをコーティングした金ナノ粒子を含んでなる第２の反応混合物を形成し、
    ｃ）ＳＨ官能基を有する短鎖エチレングリコールオリゴマーを添加することにおいて、チオプロニンと短鎖エチレングリコールオリゴマーとを含んでなる混合単層膜を金粒子上に形成することを含んでなり、ナノ粒子が水溶性であり、
    ｄ）場合により、（ｃ）の混合単層膜コート金ナノ粒子を単離することを含んでなる、混合単層膜をコーティングした水溶性金ナノ粒子を作製するための方法。
21. 短鎖エチレングリコールオリゴマーの分子量が絡み合い分子量未満である、請求項２０に記載の方法。
22. 金塩がＨＡｕＣｌ_４である、請求項２０に記載の方法。
23. 金属結合官能基を有し、エチレングリコールからなる遮蔽用コーティング成分と、捕獲部分に対する結合官能基を有する捕獲コーティング成分と、を含んでなる混合単層膜をコーティングした水溶性金属ナノ粒子。
24. 金属が、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、鉄、銅、コバルト、およびこれらの金属で構成される合金よりなる群から選択される、請求項２３に記載の水溶性金属ナノ粒子。
25. 捕獲部分が、ペプチド、タンパク質、核酸断片、コラーゲン、ナノロッド、ナノチューブ、ナノ平面、ナノ繊維よりなる群から選択される、請求項２３に記載の水溶性金属ナノ粒子。
26. 前記捕獲コーティング成分が、
    ａ）−ＮＨ_２基、−ＣＯＯＨ基、−ＣＨＯ−基、−ＯＨ基、−Ｘ（Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）基、スクシンイミド基、エポキシ基よりなる群から選択される反応基を有する分子と、
    ｂ）ペプチド、チオプロニン、ＧＳＨよりなる群から選択される生体分子と、
    よりなる群から選択される、請求項２３に記載の水溶性金属ナノ粒子。
27. 金属が金であり、捕獲コーティング成分がチオプロニンである、請求項２３に記載の水溶性金属ナノ粒子。
28. 遮蔽用コーティング成分が短鎖エチレングリコールオリゴマーである、請求項２３に記載の水溶性金属ナノ粒子。
29. 短鎖エチレングリコールオリゴマーの分子量が絡み合い分子量未満である、請求項２８に記載の水溶性金属ナノ粒子。
30. 遮蔽成分が混合単層膜の少なくとも５０％を含んでなる、請求項２３に記載の水溶性金属ナノ粒子。
31. 請求項２３に記載の水溶性金属ナノ粒子を、捕獲コーティング成分に対する捕獲部分の結合を可能にする条件下で捕獲部分と接触させることにおいて、捕獲部分を固定化することを含んでなる、捕獲部分を固定化するための方法。
32. 金属が金であり、捕獲コーティング成分がチオプロニンであり、捕獲部分がタンパク質と核酸とよりなる群から選択される、請求項３０に記載の方法。
    

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