JP2006328032A - Nucleic acid probe and method for fluorescence detection of multiple-stranded nucleic acid - Google Patents

Nucleic acid probe and method for fluorescence detection of multiple-stranded nucleic acid Download PDF

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Junji Nishigaki
純爾 西垣
Hiroyuki Hirai
博幸 平井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compound capable of easily detecting a multiple-stranded nucleic acid in high sensitivity without using any exciting light cut filter and without causing photolysis by exciting light, and to provide a method for detecting such a multiple-stranded nucleic acid. <P>SOLUTION: The compound is represented by the general formula(I):A-L-B( wherein, A is a fluorescent semiconductor nanoparticle 1-20 nm in size; B is a multiple-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule; and L is a bivalent linkage group adsorbed or bound to the surface of A ). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、新規化合物及び多重鎖核酸蛍光検出方法に関し、特に核酸プローブとして使用可能な新規化合物及びこれを用いた多重鎖核酸蛍光検出方法に関する。   The present invention relates to a novel compound and a multi-stranded nucleic acid fluorescence detection method, and more particularly to a novel compound that can be used as a nucleic acid probe and a multi-stranded nucleic acid fluorescence detection method using the same.

近年の分子生物学の発達に伴い、生体内から抽出した核酸を、相補的な配列を有するプローブ核酸とハイブリダイゼーションすることによって対象となる核酸の存在の有無あるいは量を検出して、遺伝的な情報や、あるいは病理組織の遺伝子発現情報を得ることが行われている。このような遺伝子情報等を効率よく得るために、一度に多数の遺伝子や遺伝子発現に関する情報を得る手段として、例えばDNAチップやDNAアレイと呼ばれる検出技術(以下、総称して「DNAアレイ」と呼ぶ)が開発され、大きな注目を集めている。
DNAアレイを用いた解析の対象となるのは主としてゲノムDNAやmRNAである。DNAアレイの手法は、相補的な核酸により形成されたハイブリッド多重鎖核酸を検出することが必要であるが、生体内より採取された核酸は微量である上に、検出に適した化学種とは言い難い。
With the development of molecular biology in recent years, the presence or amount of the target nucleic acid is detected by hybridizing the nucleic acid extracted from the living body with a probe nucleic acid having a complementary sequence, and genetic Obtaining information or gene expression information of a pathological tissue has been performed. In order to efficiently obtain such gene information and the like, as a means for obtaining information on a large number of genes and gene expression at once, for example, a detection technique called a DNA chip or a DNA array (hereinafter collectively referred to as “DNA array”) ) Has been developed and attracts great attention.
The target of analysis using the DNA array is mainly genomic DNA and mRNA. The DNA array method requires detection of hybrid multi-stranded nucleic acid formed by complementary nucleic acids, but the amount of nucleic acid collected from the living body is very small, and what are the suitable chemical species for detection? It's hard to say.

このため、現在、検出に最も広く用いられているのは核酸標識法と呼ばれる方法である。その標識原理は、検出対象となる核酸の複製を作成する際に、標識されたヌクレオチド三リン酸を複製の原料として用いることによって、生成する核酸ポリマー(オリゴマー)に取り込ませて標識することにある。標識の種類としてはRI(放射性同位元素)、蛍光色素などの直接的な標識法や、ビオチン、ジゴキシゲニンなどの間接的な標識法が知られている。RI標識の場合には放射線の検出、蛍光色素標識の場合には蛍光検出、ビオチンやジゴキシゲニンの場合には蛍光や化学発光などで検出できるように適宜処理を施したのちに検出を行い、それぞれ高感度で検出できるように検出システムが設計される。   Therefore, at present, the method most widely used for detection is a method called a nucleic acid labeling method. The principle of labeling is to use a labeled nucleotide triphosphate as a raw material for replication when making a copy of the nucleic acid to be detected, and to label the nucleic acid polymer (oligomer) that is produced. . Known labeling methods include direct labeling methods such as RI (radioisotope) and fluorescent dyes, and indirect labeling methods such as biotin and digoxigenin. In the case of RI labeling, radiation detection is performed, in the case of fluorescent dye labeling, fluorescence detection is performed, and in the case of biotin and digoxigenin, detection is performed after appropriate processing so that it can be detected by fluorescence or chemiluminescence. The detection system is designed so that it can be detected with sensitivity.

しかし、これら標識法に基づくハイブリッドの検出に関しては、主に2つの問題点が指摘されている。1つは標識の際に用いられる核酸を複製する手法、すなわちPCR(ポリメラーゼ・チェイン・リアクション)やRT(逆転写)反応において、オリジナルの核酸混合物の量的な相対関係が複製物に正確には反映されない可能性があることである。もう1つは、RI標識法を除いて、複製された遺伝子核酸は標識用化合物が結合するために、正確には複製ということができない別の化学種となってしまうことである。この点についての具体的な問題点としては、ハイブリダイゼーションの効率低下(量的低下)、及びプローブ核酸と試料核酸の認識性低下に基づく誤認識(情報の質的低下)があるとされており、標識法の根本的な問題になる可能性がある。   However, two main problems have been pointed out regarding detection of hybrids based on these labeling methods. One is to replicate the nucleic acid used for labeling, that is, in PCR (polymerase chain reaction) and RT (reverse transcription) reactions, the quantitative relative relationship of the original nucleic acid mixture is precisely It may not be reflected. The other is that, except for the RI labeling method, the duplicated gene nucleic acid becomes another chemical species that cannot be accurately replicated due to the binding of the labeling compound. Specific problems in this regard include reduced hybridization efficiency (quantitative decrease) and misrecognition (reduced information quality) based on reduced recognition of probe and sample nucleic acids. , Could be a fundamental problem with labeling.

これを解決するために、標識を行わずに、すなわち非標識でハイブリッド2本鎖核酸を検出する方法が提案されている。
例えば、特許文献1には、電極上に固定された核酸プローブと遺伝子サンプルとでハイブリッドを形成させ、電気化学的に活性なインターカレーター等を用いてこのハイブリッドの形成を検出する方法が記載されている。
しかしながらこの方法では、電気化学的に検出を行うためにプローブ核酸を電極表面に固定化する必要がある。このため、同時多数の検出を行うためには多数の電極を平面上に作成し、かつそれぞれに核酸プローブを固定化しなければならない。また、シグナル/バックグラウンド比においてもハイブリッドと非ハイブリッド(プローブ1本鎖)の識別性が必ずしも十分とは言えず、定量的な検出を行うことは困難である。
In order to solve this, a method for detecting a hybrid double-stranded nucleic acid without labeling, that is, without labeling, has been proposed.
For example, Patent Document 1 describes a method in which a hybrid is formed by a nucleic acid probe immobilized on an electrode and a gene sample, and the formation of this hybrid is detected using an electrochemically active intercalator or the like. Yes.
However, this method requires the probe nucleic acid to be immobilized on the electrode surface for electrochemical detection. For this reason, in order to perform a large number of simultaneous detections, a large number of electrodes must be prepared on a plane, and a nucleic acid probe must be immobilized on each electrode. Further, even in the signal / background ratio, the discrimination between hybrid and non-hybrid (probe single strand) is not always sufficient, and it is difficult to perform quantitative detection.

一方、感度よく効果的にハイブリッド2本鎖核酸を検出する手段として、多重鎖核酸との相互作用によって蛍光強度が増大する蛍光色素を用いる方法が提案されている(例えば、特許文献2)。このような蛍光色素は、プローブ核酸(1本鎖)との相互作用では蛍光強度が小さく、ハイブリダイゼーションにより形成された多重鎖との相互作用により蛍光強度が著しく増大するので、標識することなくハイブリッド2本鎖が検出可能になる。
しかしながら、使用できる蛍光色素の種類は限られており、励起波長と蛍光波長が近接しているような蛍光色素では、励起光に由来するノイズ低減のために励起光カットフィルターを蛍光検出部に装着することが必須となっている上に、励起光カットフィルターは蛍光シグナルをもカットしてしまうため、感度損失が本質的な問題であった。
On the other hand, as a means for detecting a hybrid double-stranded nucleic acid with high sensitivity and sensitivity, a method using a fluorescent dye whose fluorescence intensity is increased by interaction with a multi-stranded nucleic acid has been proposed (for example, Patent Document 2). Such fluorescent dyes have low fluorescence intensity when interacting with probe nucleic acid (single strand), and significantly increase fluorescence intensity due to interaction with multiple strands formed by hybridization. Double strands can be detected.
However, the types of fluorescent dyes that can be used are limited. For fluorescent dyes whose excitation wavelength and fluorescence wavelength are close to each other, an excitation light cut filter is attached to the fluorescence detection unit to reduce noise derived from excitation light. In addition to this, the excitation light cut filter also cuts the fluorescent signal, so sensitivity loss is an essential problem.

このような問題を回避するため、特許文献3では、2種の蛍光色素間の蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)を利用して、核酸2本鎖にインターカレートしたときに蛍光増感が大きく、励起波長と蛍光波長の差が大きい蛍光色素を開示している。このようなストークシフトの大きい蛍光色素を用いることによって、励起光と蛍光シグナルの波長分離を改善している。
しかし、一般的にプローブは強いレーザーにより励起されるが、2種の有機蛍光色素を連結した試薬では、プローブの光分解が定量分析を困難にする場合が極めて多い。また、レーザー光源を搭載した測定機器は高価で大型になるため誰もが簡便に用いることができないという問題がある。
In order to avoid such a problem, Patent Document 3 uses a fluorescence resonance energy transfer (FRET) between two kinds of fluorescent dyes to greatly increase fluorescence sensitization when intercalated into a nucleic acid duplex. A fluorescent dye having a large difference between an excitation wavelength and a fluorescence wavelength is disclosed. By using such a fluorescent dye having a large Stoke shift, the wavelength separation between the excitation light and the fluorescence signal is improved.
However, in general, a probe is excited by a strong laser. However, in a reagent in which two kinds of organic fluorescent dyes are linked, the photolysis of the probe often makes quantitative analysis difficult. In addition, there is a problem that a measuring instrument equipped with a laser light source is expensive and large, so that no one can use it easily.

特開平5−199898号公報JP-A-5-199898 特開平8−211050号Japanese Patent Laid-Open No. 8-211050 特開2002−327130号JP 2002-327130 A

従って、本発明は、励起光カットフィルターを用いることなく、また、励起光による光分解を生じることなく高感度且つ簡便に多重鎖核酸を検出することができる化合物及び多重鎖核酸検出方法を提供することである。   Therefore, the present invention provides a compound and a method for detecting a multi-stranded nucleic acid, which can detect a multi-stranded nucleic acid with high sensitivity and ease without using an excitation light cut filter and without causing photolysis by excitation light. That is.

本発明の化合物は、下記一般式(I)で表される化合物である。
A−L−B ・・・(I)
式(I)中、Aは粒径1〜20nmの蛍光性半導体ナノ粒子をし、Bは多重鎖核酸結合性蛍光分子を表し、LはAの表面に吸着または結合した2価の連結基を表す。
The compound of the present invention is a compound represented by the following general formula (I).
A-L-B (I)
In the formula (I), A represents a fluorescent semiconductor nanoparticle having a particle diameter of 1 to 20 nm, B represents a multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule, and L represents a divalent linking group adsorbed or bound to the surface of A. To express.

ここで、一般式(I)のAが金属酸化物であることが好ましく、Y,Eu,Tb,Tm,Ba,Ca,Mg,Al,Mn,Zn,Si, Sr,Ga,Yb,Cr,Ce,Pb及びWから選ばれた金属の酸化物であることが更に好ましい。
また、一般式(I)のBが下記一般式(II)で表される化合物であることが好ましい。
Here, A in the general formula (I) is preferably a metal oxide, and Y, Eu, Tb, Tm, Ba, Ca, Mg, Al, Mn, Zn, Si, Sr, Ga, Yb, Cr, More preferred is an oxide of a metal selected from Ce, Pb and W.
Moreover, it is preferable that B of general formula (I) is a compound represented by the following general formula (II).

式(II)中、Xは、酸素原子、硫黄原子、C(R3)(R4)、N(R3)を表し、ここでR3およびR4は炭素数1から3のアルキル基を表し、R1およびR2はそれぞれ独立に、置換または無置換の主鎖中に窒素原子を有するまたは有しない炭素数1から20のアルキル基または−(R5O)k−R6基であって、ここで、R5は炭素数2から3のアルキル基を表し、R6は炭素数1から2のアルキル基を表し、kは1から3の整数を表し、ただし、R1、R2のうち少なくともひとつは、連結基Lとの連結が可能な官能基が置換した基を有し、VおよびWはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1から5のアルキル基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数6から10のアリール基または炭素数1から5のヘテロアリール基を表し、pおよびqは、0から4の整数を表し、nは0から3の整数を表し、Mは、分子の電荷を中和するのに必要であり且つR1又はR2と結合していてもよい対イオンを表し、mは電荷中和に必要な数を表す。) In formula (II), X represents an oxygen atom, a sulfur atom, C (R 3 ) (R 4 ), or N (R 3 ), wherein R 3 and R 4 represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a — (R 5 O) k —R 6 group having or not having a nitrogen atom in a substituted or unsubstituted main chain. Here, R 5 represents an alkyl group having 2 to 3 carbon atoms, R 6 represents an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, and k represents an integer of 1 to 3, provided that R 1 , R 2 At least one of them has a group substituted with a functional group capable of being linked to the linking group L, and V and W are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a carbon number. An alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms or a heteroaryl group having 1 to 5 carbon atoms; And, p and q is an integer from 0 4, n represents an integer from 0 3, M is necessary to neutralize the charge of the molecule and bonded with R 1 or R 2 M represents the number necessary for charge neutralization. )

ここで、一般式(I)のLが一般式(III)で表される化合物の加水分解物であることが好ましい。
Q−(R74 ・・・(III)
(式中、QはSi又はTi原子を、R7は有機性基を示す。R7はそれぞれ同一でも異なっていてもよいが、R7のうちの少なくとも1つはBと連結するための官能基を有する。)
また、一般式(I)のLが一般式(IV)で表される化合物の加水分解物であることが好ましい。
E−(CH2r−Si(OR83 ・・・(IV)
(式(IV)中、Eはアミノ基、カルボキシル基またはメルカプト基を表し、rは2から5の整数を表し、R8は炭素数3以下のアルキル基を表す。)
ここで、一般式(I)のLが3−アミノプロピルトリアルコキシシランの加水分解物であることが更に好ましい。
Here, L in the general formula (I) is preferably a hydrolyzate of the compound represented by the general formula (III).
Q- (R 7 ) 4 (III)
(In the formula, Q represents a Si or Ti atom, and R 7 represents an organic group. R 7 may be the same or different, but at least one of R 7 is a functional group for linking to B. Group.)
Moreover, it is preferable that L of general formula (I) is a hydrolyzate of the compound represented by general formula (IV).
E- (CH 2 ) r —Si (OR 8 ) 3 (IV)
(In the formula (IV), E represents an amino group, a carboxyl group or a mercapto group, r represents an integer of 2 to 5, and R 8 represents an alkyl group having 3 or less carbon atoms.)
Here, L in the general formula (I) is more preferably a hydrolyzate of 3-aminopropyltrialkoxysilane.

本発明の核酸プローブは、上記一般式(I)で表される化合物であることを特徴としている   The nucleic acid probe of the present invention is a compound represented by the above general formula (I)

本発明の多重鎖核酸検出方法は、多重鎖核酸を、蛍光を用いて検出する多重鎖核酸蛍光検出方法であって、上記一般式(I)で表される化合物を、多重鎖核酸に相互作用させること、前記一般式(I)中Aの蛍光性半導体ナノ粒子を光励起させて、前記一般式(I)中Bの多重鎖核酸結合性蛍光分子への励起エネルギー移動を起こさせること、前記励起エネルギー移動の結果前記Bから放出された蛍光を検出すること、を含むことを特徴としている。
ここで、前記多重鎖核酸が、溶液中の多重鎖核酸であってもよく、また固体担体に固定化された1本鎖DNAまたは1本鎖RNAを含む多重鎖核酸であってもよい。
The multi-stranded nucleic acid detection method of the present invention is a multi-stranded nucleic acid fluorescence detection method for detecting multi-stranded nucleic acid using fluorescence, wherein the compound represented by the general formula (I) interacts with the multi-stranded nucleic acid. Photoexciting the fluorescent semiconductor nanoparticles of A in the general formula (I) to cause excitation energy transfer to the multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule of B in the general formula (I), the excitation Detecting fluorescence emitted from B as a result of energy transfer.
Here, the multi-stranded nucleic acid may be a multi-stranded nucleic acid in a solution, or a multi-stranded nucleic acid containing a single-stranded DNA or a single-stranded RNA immobilized on a solid support.

本発明に係る化合物は、A部分として蛍光性半導体ナノ粒子及びB部分として多重鎖核酸結合性蛍光分子を有するので、蛍光性半導体ナノ粒子を光励起させることによって光励起エネルギーがB部分の多重鎖核酸結合性蛍光分子に移動して蛍光が放出される。このため、多重鎖核酸との相互作用の有無によって多重鎖核酸結合性蛍光分子の蛍光性の発現能が変化すると共に、A部分の蛍光性半導体ナノ粒子からの光励起エネルギーの転移を生じさせることによって、簡便に且つ高感度に多重鎖核酸を検出することができる。   Since the compound according to the present invention has a fluorescent semiconductor nanoparticle as the A moiety and a multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule as the B moiety, the multi-stranded nucleic acid binding whose photoexcitation energy is B part by photoexcitation of the fluorescent semiconductor nanoparticle. Fluorescence is released by moving to the fluorescent molecule. For this reason, the ability to express the fluorescence of the multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule changes depending on the presence or absence of the interaction with the multi-stranded nucleic acid, and also causes the transfer of photoexcitation energy from the fluorescent semiconductor nanoparticles in the A portion. Thus, a multi-stranded nucleic acid can be detected easily and with high sensitivity.

本発明によれば、励起光カットフィルターを用いることなく、また、励起光による光分解を生じることなく高感度且つ簡便に多重鎖核酸を検出することができる。   According to the present invention, a multi-stranded nucleic acid can be detected with high sensitivity and ease without using an excitation light cut filter and without causing photolysis by excitation light.

本発明の化合物は、下記一般式(I)で表されるものである。
A−L−B ・・・(I)
(式(I)中、Aは粒径1〜20nmの蛍光性半導体ナノ粒子を表し、Bは多重鎖核酸結合性蛍光分子を表し、LはAの表面に吸着または結合した2価の連結基を表す。)
The compound of the present invention is represented by the following general formula (I).
A-L-B (I)
(In the formula (I), A represents a fluorescent semiconductor nanoparticle having a particle diameter of 1 to 20 nm, B represents a multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule, and L represents a divalent linking group adsorbed or bound to the surface of A. Represents.)

上記一般式(I)で表される化合物は、連結基Lを介して、A部分として1〜20nmの粒径の蛍光性半導体ナノ粒子を有し、B部分として多重鎖核酸結合性蛍光分子を有している。本化合物のB部分としての多重鎖核酸結合性蛍光分子は、1本鎖との相互作用では蛍光強度が小さいが、多重鎖核酸との相互作用によって蛍光強度が増大する分子である。一方、本化合物のA部分としての蛍光性半導体ナノ粒子は、B部分の多重鎖核酸結合性蛍光分子へ光励起エネルギー転移が可能なナノ粒子である。このため、多重鎖核酸結合性蛍光分子を直接励起する必要がなくA部分の蛍光性半導体ナノ粒子を光励起すればよいので、簡便に且つ高感度に多重鎖核酸を検出することができる。   The compound represented by the above general formula (I) has fluorescent semiconductor nanoparticles having a particle diameter of 1 to 20 nm as the A portion via the linking group L, and a multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule as the B portion. Have. The multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule as the B portion of the present compound is a molecule whose fluorescence intensity is small when interacting with a single strand, but whose fluorescence intensity is increased by interaction with a multi-stranded nucleic acid. On the other hand, the fluorescent semiconductor nanoparticles as the A portion of the present compound are nanoparticles capable of photoexcitation energy transfer to the multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule of the B portion. For this reason, it is not necessary to directly excite the multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule, and it is only necessary to photo-excite the fluorescent semiconductor nanoparticles in the A portion, so that the multi-stranded nucleic acid can be detected easily and with high sensitivity.

また、本化合物は、多重鎖核酸の可溶性が維持される環境下において、(a)多重鎖核酸の非存在下では、水溶液中で実質的に無蛍光性の状態で存在することができ、(b)多重鎖核酸の存在下では、多重鎖核酸との相互作用によって実質的に蛍光性を発現する、という性質を有する。本発明の蛍光性に関する性質は、A部分すなわち蛍光性半導体ナノ粒子からB部分すなわち多重鎖核酸結合性蛍光分子への励起エネルギー転移の効率と多重鎖核酸結合性蛍光分子の吸収・発光波長および蛍光発光効率の掛け合わせにより決定される。   In addition, the present compound can exist in a substantially non-fluorescent state in an aqueous solution in the absence of the multi-stranded nucleic acid in an environment in which the solubility of the multi-stranded nucleic acid is maintained. b) In the presence of a multi-stranded nucleic acid, it has the property of substantially expressing fluorescence by interaction with the multi-stranded nucleic acid. The fluorescent properties of the present invention include the efficiency of excitation energy transfer from the A moiety, ie, the fluorescent semiconductor nanoparticles, to the B part, ie, the multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule, and the absorption / emission wavelength and fluorescence of the multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule. It is determined by multiplying the luminous efficiency.

なお、本明細書において、「相互作用可能」とは、上記化合物と多重鎖核酸とが親和性を有しており、可逆的な結合によりエネルギーの受け渡しなど何らかの物理化学的な相互作用を行うことができることを意味しているが、この用語はいかなる意味においても限定的に解釈してはならず、広義に解釈する必要がある。
また、「多重鎖核酸の可溶性が維持される環境下」とは、本化合物が多重鎖核酸と相互作用するときは、通常、溶液のpHや塩濃度などの条件が適宜選択されて多重鎖核酸が可溶性となっている。このような多重鎖核酸の可溶化形態は、従来のインターカレーターを使用するときの条件がそのまま適用可能であり、当業者であれば、そのような環境及び/又は条件を容易に選択することができる。
In this specification, “interactable” means that the compound and the multi-stranded nucleic acid have an affinity, and perform some physicochemical interaction such as energy transfer by reversible binding. This term should not be construed as limiting in any way, but in a broad sense.
In addition, “in an environment where the solubility of the multi-stranded nucleic acid is maintained” means that when the present compound interacts with the multi-stranded nucleic acid, the conditions such as the pH and salt concentration of the solution are usually selected as appropriate. Is soluble. Conditions for using a conventional intercalator can be applied as they are to the solubilized form of such a multi-stranded nucleic acid, and those skilled in the art can easily select such an environment and / or conditions. it can.

本明細書において、多重鎖核酸とは、核酸が相補的配列に由来する相互作用により集合した状態を指している(相互作用による多重鎖核酸の生成過程を「ハイブリダイゼーション」と呼ぶ場合がある)。多重鎖核酸は、二本鎖、三本鎖、又は四本鎖などの状態をとることが知られており、本明細書における多重鎖核酸にはこれらの多重鎖も包含される。
核酸としては、DNA又はRNAのほか、これらの化学修飾体が数多く知られており、さらにPNAと呼ばれるポリペプチド鎖を主鎖に有する核酸類縁体なども知られているが、本明細書における多重鎖核酸にはこれらがすべて包含される。
本発明においてより好ましく用いられる核酸は、DNA、RNA、及びこれらの化学修飾体であり、二本鎖、三本鎖、又は四本鎖の中では二本鎖が好ましい。場合によって、プローブ核酸と試料核酸とのハイブリダイゼーションにより生成される多重鎖核酸を、本明細書では適宜「ハイブリッド多重鎖核酸」と呼ぶ。
In this specification, the multi-stranded nucleic acid refers to a state in which the nucleic acids are assembled by an interaction derived from a complementary sequence (the process of generating a multi-stranded nucleic acid by the interaction may be referred to as “hybridization”). . A multi-stranded nucleic acid is known to be in a double-stranded, triple-stranded, or quadruplex state, and the multi-stranded nucleic acid in the present specification includes these multiple strands.
In addition to DNA or RNA, many of these chemically modified substances are known as nucleic acids, and nucleic acid analogs having a polypeptide chain called PNA as the main chain are also known. All of these are included in the strand nucleic acid.
Nucleic acids that are more preferably used in the present invention are DNA, RNA, and chemical modifications thereof, and double strands are preferable among double strands, triple strands, or quadruple strands. In some cases, a multi-stranded nucleic acid generated by hybridization of a probe nucleic acid and a sample nucleic acid is appropriately referred to as a “hybrid multi-stranded nucleic acid” herein.

このような核酸は、効果的に蛍光検出されるために多重鎖を構成する少なくとも1本が少なくとも20塩基以上の配列であることが好ましいが、蛍光検出の対象として効果的なハイブリッド多重鎖核酸については、当業界では既知である。
以下、本発明に係る化合物の各構成要素について説明する。
Such a nucleic acid is preferably a sequence in which at least one of the multi-strands is at least 20 bases or more in order to effectively detect the fluorescence, but the hybrid multi-strand nucleic acid that is effective as a target for fluorescence detection. Are known in the art.
Hereinafter, each component of the compound according to the present invention will be described.

[1]蛍光性半導体ナノ粒子(A)
一般式(I)におけるA部分は、粒径1〜20nmの蛍光性半導体ナノ粒子である。
本蛍光性半導体ナノ粒子は、所定の励起光で蛍光発光する無機の粒子であり、その平均粒子径は、投影面積における直径で表した場合の平均粒径として1〜20nmであり、好ましくは1〜10nmである。1nm以上の数平均粒径であれば蛍光性半導体ナノ粒子の安定性がよく、また20nm以下であれば、標的物質の検出時に光の散乱が低く且つ粒子の分散性が良好で、標的物質の検出を高感度に行うことができる。なお、金属ナノ粒子の粒径は、カーボン膜を貼り付けたCuメッシュに希釈した蛍光性半導体ナノ粒子を載せて乾燥させ、透過型電子顕微鏡(TEM:例えば日本電子製1200EX)で撮影したネガを粒径測定器(例えばカールツァイス製KS−300)で測定される算術平均で示すことができる。
蛍光性半導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。
[1] Fluorescent semiconductor nanoparticles (A)
A part in general formula (I) is a fluorescent semiconductor nanoparticle with a particle size of 1-20 nm.
The present fluorescent semiconductor nanoparticles are inorganic particles that fluoresce with a predetermined excitation light, and the average particle diameter thereof is 1 to 20 nm as an average particle diameter when expressed by the diameter in the projected area, preferably 1 -10 nm. If the number average particle diameter is 1 nm or more, the stability of the fluorescent semiconductor nanoparticles is good, and if it is 20 nm or less, light scattering is low and the dispersibility of the particles is good when detecting the target substance. Detection can be performed with high sensitivity. In addition, the particle size of the metal nanoparticles is a negative image obtained by placing a diluted fluorescent semiconductor nanoparticle on a Cu mesh with a carbon film and drying it, and photographing with a transmission electron microscope (TEM: 1200EX manufactured by JEOL, for example). It can be shown by an arithmetic average measured by a particle size measuring device (for example, KS-300 manufactured by Carl Zeiss).
The particle size distribution of the fluorescent semiconductor nanoparticles is preferably 0 to 50%, more preferably 0 to 20%, and still more preferably 0 to 10% in terms of variation coefficient. The coefficient of variation means a value (arithmetic standard deviation × 100 / number average particle size) obtained by dividing the arithmetic standard deviation by the number average particle size and expressing this as a percentage.

蛍光性半導体ナノ粒子として好ましいものは、金属酸化物又は金属硫化物の蛍光性半導体ナノ粒子である。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、Ba,CaなどのIIA族、ZnなどのIIB族、Y、Eu、TbなどのIIIA族、Ga、InなどのIIIB族、TiなどのIVA族、Si、PbなどのIVB族、WなどのVIA族、MnなどのVIIA族などが挙げられる。このうち好ましくは、Y,Eu,Tb,Tm,Ba,Ca,Mg,Al,Mn,Zn,Si,Sr,Ga,Yb,Cr,Ce,Pb及びWから選ばれた金属の酸化物である。またZnS,ZnSe,ZnTe,CdO,CdS,CdSe,CdTe,HgS,HgSe,HgTe,InP,InAs,GaN,GaP,GaAs,TiO2,PbS,PbSe等の金属化合物も挙げることができる。これらの金属酸化物、金属硫化物及び金属化合物の中でも生体に対して激しい反応性を示さず、かつエネルギードナーとして幅広い波長域に蛍光を発することができるY,Eu,Tb,Tm,Ba,Ca,Mg,Al,Mn,Zn,Si,Sr,Ga,Yb,Cr,Ce,Pb及びWから選ばれた金属の酸化物がより好ましく、Znが特に好ましい。蛍光性半導体ナノ粒子としては、安定に製造できること、毒性の懸念が少ないこと、安価に製造できること、粒子の単分散性が高いこと、強い発光が得られること、発光スペクトルの波長域が本目的に合致しやすいこと、励起光波長が可視ないし近紫外領域であることの各観点から、酸化亜鉛(ZnO)であることが最も好ましい。 Preferred as the fluorescent semiconductor nanoparticles are metal oxide or metal sulfide fluorescent semiconductor nanoparticles. Examples of the metal constituting the metal oxide or metal sulfide include IIA group such as Ba and Ca, IIB group such as Zn, IIIA group such as Y, Eu, and Tb, IIIB group such as Ga and In, and Ti. Group IVA, IVB group such as Si and Pb, Group VIA such as W, Group VIIA such as Mn, and the like. Among these, an oxide of a metal selected from Y, Eu, Tb, Tm, Ba, Ca, Mg, Al, Mn, Zn, Si, Sr, Ga, Yb, Cr, Ce, Pb and W is preferable. . In addition, metal compounds such as ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, InP, InAs, GaN, GaP, GaAs, TiO 2 , PbS, and PbSe can also be exemplified. Among these metal oxides, metal sulfides, and metal compounds, Y, Eu, Tb, Tm, Ba, and Ca that do not exhibit intense reactivity with living bodies and can emit fluorescence in a wide wavelength range as an energy donor. , Mg, Al, Mn, Zn, Si, Sr, Ga, Yb, Cr, Ce, Pb and W are more preferable, and Zn is particularly preferable. Fluorescent semiconductor nanoparticles can be manufactured stably, have little concern about toxicity, can be manufactured at low cost, have high monodispersity of particles, can produce strong luminescence, and have a wavelength range of emission spectrum. Zinc oxide (ZnO) is most preferable from the viewpoints of easy matching and excitation light wavelength in the visible or near-ultraviolet region.

さらにこれらの金属酸化物又は金属硫化物の蛍光性半導体ナノ粒子は、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していることも好ましい。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、発光の視認性が高いことおよび安定に製造できることの観点からMn及びEuが好ましい。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。従って、このような金属イオンを含む蛍光性半導体ナノ粒子としては、ZnS:Mn、ZnO:Euなどが挙げられる。該金属イオンの濃度は、蛍光性半導体ナノ粒子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。   Furthermore, it is also preferable that the fluorescent semiconductor nanoparticles of these metal oxides or metal sulfides contain a small amount of metal ions different from the metal in the metal oxide or metal sulfide constituting the metal oxide or metal sulfide. Examples of the metal ion include metal ions such as Mn, Cu, Eu, Tb, Tm, Ce, Al, and Ag. Mn and Eu are preferable from the viewpoint of high light emission visibility and stable production. These metal ions are also preferably doped as a compound combining chloride ions and fluoride ions. The metal ion to be doped may be one kind of atom or a plurality of kinds of atoms. Therefore, examples of the fluorescent semiconductor nanoparticles containing such metal ions include ZnS: Mn and ZnO: Eu. The concentration of the metal ion varies depending on the metal constituting the fluorescent semiconductor nanoparticles and the type thereof, but is preferably in the range of 0.001 to 10 atomic%, more preferably in the range of 0.01 to 10 atomic%. preferable.

また蛍光性半導体ナノ粒子は、励起光とシグナル蛍光との分離、安価光源の利用、簡便な検出系構築の観点から好ましくは近紫外域の光で励起するものであり、より好ましくは300nm〜400nmの近紫外光を励起光とするものであり、この励起光によって、可視域の光、より好ましくは400nm〜700nmの可視光を発するものであることが好ましい。可視光を発光することによって、本化合物のB部分の多重鎖核酸結合性蛍光分子に対してエネルギーが移動し、別の可視域の多重鎖核酸結合性蛍光分子を励起することができ、多重鎖核酸結合性蛍光分子を発色させることができる。   The fluorescent semiconductor nanoparticles are preferably excited by light in the near ultraviolet region, more preferably from 300 nm to 400 nm, from the viewpoint of separation of excitation light and signal fluorescence, utilization of an inexpensive light source, and simple detection system construction. The near-ultraviolet light is used as excitation light, and it is preferable that the excitation light emits light in the visible range, more preferably visible light of 400 nm to 700 nm. By emitting visible light, energy can be transferred to the multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule in the B part of the compound, and another multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule in another visible region can be excited. Nucleic acid-binding fluorescent molecules can be colored.

[2]連結基(L)
一般式(I)におけるL部分は、A部分の蛍光性半導体ナノ粒子の表面に物理吸着又は化学結合した2価の連結基である。Lは、蛍光性半導体ナノ粒子(A)を水および緩衝液中で均一に分散させると共に、多重鎖核酸結合性蛍光分子(B)と連結させるための構造を有している。
[2] Linking group (L)
The L portion in the general formula (I) is a divalent linking group that is physically adsorbed or chemically bonded to the surface of the fluorescent semiconductor nanoparticles of the A portion. L has a structure for uniformly dispersing the fluorescent semiconductor nanoparticles (A) in water and a buffer solution and linking them with the multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule (B).

Bと連結するための官能基として、アミノ基(結合基)、カルボキシル基(結合基、水溶性)が挙げられる。また、Lは2種以上の表面修飾剤を混合して生ずる構造でもよく、前述の官能基のほか、スルホン酸基(水溶性)、ポリアルキレングリコール(水溶性)などの構造を有していてもよい。   Examples of the functional group for linking with B include an amino group (bonding group) and a carboxyl group (bonding group, water-soluble). In addition, L may have a structure formed by mixing two or more kinds of surface modifiers, and has a structure such as a sulfonic acid group (water-soluble) or polyalkylene glycol (water-soluble) in addition to the aforementioned functional group. Also good.

このような連結基を得るために下記一般式(III)で表される表面修飾剤又はその分解生成物で表面修飾されていることが好ましい。
Q−(R74 ・・・(III)
(式中、QはSi又はTi原子を、R7は有機性基を示す。R7はそれぞれ同一でも異なっていてもよいが、R7のうちの少なくとも1つはBと連結するための官能基を有する。)
In order to obtain such a linking group, it is preferably surface-modified with a surface modifier represented by the following general formula (III) or a decomposition product thereof.
Q- (R 7 ) 4 (III)
(In the formula, Q represents a Si or Ti atom, and R 7 represents an organic group. R 7 may be the same or different, but at least one of R 7 is a functional group for linking to B. Group.)

前述の官能基部分を除くR7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)、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。 Examples of R 7 excluding the functional group moiety include alkylene groups (eg, methylene group, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, hexamethylene group, propylene group, ethylethylene group, cyclohexylene group, etc.). 1-10, preferably 1-8 chain or cyclic), alkenylene group (eg, vinylene group, propenylene group, 1-butenylene group, 2-butenylene group, 2-pentenylene group, 8-hexadecenylene group, 1 , 3-butanedienylene group, cyclohexenylene group or the like having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 8 chain or cyclic, or arylene groups (eg phenylene group, naphthylene group, etc.) having 6 to 10 carbon atoms. , Preferably 6 phenylene groups).

なお、R7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)や、上記ヘテロ原子と隣接する炭素原子を含む他の官能基を1以上、部分構造として含んでいてもよい。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。また他の官能基としては、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。この他の官能基はさらに置換基を有していてもよい。このような他の官能基として、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 7 includes one or two or more heteroatoms (meaning any atom other than a carbon atom such as a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom) or a carbon atom adjacent to the heteroatom. One or more functional groups may be included as a partial structure. The hetero atom is preferably an oxygen atom or a sulfur atom, and most preferably an oxygen atom. The number of heteroatoms is not particularly limited, but is preferably 5 or less, more preferably 3 or less. Other functional groups include ester groups (including carboxylic acid esters, carbonic acid esters, sulfonic acid esters and sulfinic acid esters), amide groups (including carboxylic acid amides, urethanes, sulfonic acid amides and sulfinic acid amides), ethers Group, thioether group, disulfide group, amino group, imide group and the like. The other functional group may further have a substituent. Such other functional groups are preferably an ester group, an amide group, an ether group, a thioether group, a disulfide group or an amino group, and more preferably an alkenyl group, an ester group or an ether group.

7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。 The other organic group represented by R 7 includes any group, but preferably alkoxy such as methoxy group, ethoxy group, isopropoxy group, n-propoxy group, t-butoxy group and n-butoxy group. Group and phenoxy group. These alkoxy groups and phenoxy groups may further have a substituent, but those having a total carbon number of 8 or less are desirable. The surface modifier used in the present invention may be one in which an amino group, a carboxyl group or the like forms a salt with an acid or base.

本発明に用いられ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。   Among the surface modifiers used in the present invention, decomposition products of those represented by the general formula [I] are hydroxides obtained by hydrolyzing alkoxy groups, and low molecular weight oligomers generated by a dehydration condensation reaction between hydroxyl groups. (This may be any of a linear structure, a cyclic structure, a cross-linked structure, etc.), a dealcoholization condensation reaction product of a hydroxyl group and an unhydrolyzed alkoxy group, a sol and gel formed by further dehydration condensation reaction Say.

本発明に使用可能な表面修飾剤は、蛍光体ナノ粒子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。   The surface modifier usable in the present invention may cover the entire surface of the phosphor nanoparticles or may be bonded to a part thereof. In the present invention, the surface modifiers may be used alone or in combination.

このような連結基の中でも、アルキル基末端に置換された置換アルキルチオールや官能基を有する下記一般式(IV)のシランカップリング剤等が製造コストおよび水性媒体中での分散安定性の観点からさらに好ましい。
E-(CH2r-Si(OR83 ・・・(IV)
式(III)中、Eはアミノ基、カルボキシル基、メルカプト基を表し、rは2から5、R8は炭素数3以下のアルキル基を表す。
Among such linking groups, a substituted alkylthiol substituted at the terminal of the alkyl group or a silane coupling agent of the following general formula (IV) having a functional group is from the viewpoint of production cost and dispersion stability in an aqueous medium. Further preferred.
E- (CH 2 ) r —Si (OR 8 ) 3 (IV)
In formula (III), E represents an amino group, a carboxyl group, or a mercapto group, r represents 2 to 5, and R 8 represents an alkyl group having 3 or less carbon atoms.

このようなシランカップリング剤としては、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−(2−ピリジル)−プロピルトリメトキシシランなどを挙げることができる。   Examples of such silane coupling agents include N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, and 3-aminopropyltrimethoxy. Silane, aminophenyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, bis (trimethoxysilylpropyl) amine, N- (3-aminopropyl) -benzamidetrimethoxysilane, 3-hydrazidepropyltrimethoxysilane, 3-maleimide Examples thereof include propyltrimethoxysilane, (p-carboxy) phenyltrimethoxysilane, 3-carboxypropyltrimethoxysilane, and 3- (2-pyridyl) -propyltrimethoxysilane.

このような連結基のなかでも、3-アミノプロピルトリメチルシランおよび3−アミノプロピルトリエトキシシランをZnOと混合し、加水分解を行いながら表面修飾を行うことによって得られる構造が水性媒体中での分散安定性の観点から最も好ましい。   Among such linking groups, a structure obtained by mixing 3-aminopropyltrimethylsilane and 3-aminopropyltriethoxysilane with ZnO and performing surface modification while performing hydrolysis is dispersed in an aqueous medium. Most preferable from the viewpoint of stability.

[3]多重鎖核酸結合性蛍光分子(B)
一般式(I)におけるB部分は、多重鎖核酸結合性蛍光分子であり、多重鎖核酸の非存在下において水溶液中では実質的に無蛍光性であり、多重鎖核酸を存在させた場合に、多重鎖核酸との相互作用によって実質的に蛍光性を発現する色素化合物に相当する。
[3] Multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule (B)
The B portion in the general formula (I) is a multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule, is substantially non-fluorescent in an aqueous solution in the absence of the multi-stranded nucleic acid, and when the multi-stranded nucleic acid is present, It corresponds to a dye compound that substantially exhibits fluorescence by interaction with a multi-stranded nucleic acid.

Bで表される色素化合物による多重鎖核酸の識別能の原理は、多重鎖核酸と相互作用し、多重鎖核酸から受け取った相互作用エネルギーによって本来の色素の状態(色素共役系の回復)へと平衡が移動して蛍光発光すること、及び多重鎖核酸が存在しない場合には実質的に無蛍光の状態が保持されることに基づいている。反応系内に1本鎖核酸が存在しても色素化合物と一本鎖核酸との相互作用エネルギーは小さいために実質的に無蛍光の状態が保持されるが、一方、色素と多重鎖核酸との相互作用は十分に大きく、無蛍光化された色素は多重鎖核酸との相互作用により蛍光性色素へと変化する。
本化合物中の色素化合物は、多重鎖核酸との相互作用の後、Bに連結した半導体ナノ粒子Aを励起することにより得られるエネルギーを受け取ることにより発光する。
The principle of discriminating ability of the multi-stranded nucleic acid by the dye compound represented by B is that it interacts with the multi-stranded nucleic acid and returns to the original dye state (recovery of the dye-coupled system) by the interaction energy received from the multi-stranded nucleic acid. This is based on the fact that the equilibrium shifts to emit fluorescence, and that in the absence of multi-stranded nucleic acid, a substantially non-fluorescent state is maintained. Even if a single-stranded nucleic acid is present in the reaction system, the interaction energy between the dye compound and the single-stranded nucleic acid is small, so that a substantially non-fluorescent state is maintained. Thus, the non-fluorescent dye changes to a fluorescent dye by the interaction with the multi-stranded nucleic acid.
The dye compound in this compound emits light by receiving energy obtained by exciting the semiconductor nanoparticles A linked to B after interaction with the multi-stranded nucleic acid.

このB部分としての色素化合物には、このような機能を有する既知のインターカレーターが適用可能であるが、1本鎖核酸と多重鎖核酸の識別性および吸収/蛍光波長制御の容易性の観点から下記一般式(II)で表されるシアニン色素構造を有する色素化合物であることが好ましい。   A known intercalator having such a function can be applied to the dye compound as the B portion, but from the viewpoint of discrimination between single-stranded nucleic acid and multi-stranded nucleic acid and ease of absorption / fluorescence wavelength control. A dye compound having a cyanine dye structure represented by the following general formula (II) is preferable.

式中、Xは酸素原子、硫黄原子、C(R3)(R4)、N(R3)を表す。ここでR3およびR4は炭素数1から3のアルキル基を表す。Xとして好ましくは、分子の平面性が高く、多重鎖核酸へのインターカレート能が高いことおよび多重鎖核酸との相互作用の結果生じる蛍光強度が強いという観点から酸素原子および硫黄原子であり、硫黄原子が最も好ましい。 In the formula, X represents an oxygen atom, a sulfur atom, C (R 3 ) (R 4 ), or N (R 3 ). Here, R 3 and R 4 represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. X is preferably an oxygen atom and a sulfur atom from the viewpoint of high molecular planarity, high intercalation ability to a multi-stranded nucleic acid, and strong fluorescence intensity resulting from the interaction with the multi-stranded nucleic acid, Sulfur atoms are most preferred.

1およびR2はそれぞれ独立に、置換または無置換の主鎖中に窒素原子を有するまたは有しない炭素数1から20のアルキル基または−(R5O)k−R6基を表す。ここで、R5は炭素数2から3のアルキル基を表し、R6は炭素数1から2のアルキル基を表し、kは1から3の整数を表す。 R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a — (R 5 O) k —R 6 group having or not having a nitrogen atom in a substituted or unsubstituted main chain. Here, R 5 represents an alkyl group having 2 to 3 carbon atoms, R 6 represents an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, and k represents an integer of 1 to 3.

アルキル基または−(R5O)k−R6基が置換基を有する場合、その置換基としてはハロゲン原子、又は炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アミノ基、水酸基、チオール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、ヘテロ環基、シアノ基、スルホニル基、スルフィニル基、ニトロ基、スルホ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、スルファモイル基を挙げることができ、例えば、塩素、臭素、ヨウ素、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、n−オクチル基、エイコシル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、ビニル基、アリル基、エチニル基、プロパルギル基、トリメチルシリルエチニル基、フェニルエチニル基、p−スルホフェニルエチニル基、p−スルホニルアミノフェニルエチニル基、フェニル基、p−トリル基、ナフチル基、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基、フェノキシ基、2−メチルフェノキシ基、4−t−ブチルフェノキシ基、3−ニトロフェノキシ基、メチルチオ基、エチルチオ基、フェニルチオ基、ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基、メチルスルホニルアミノ基、2−フリル基、2−チエニル基、2−ピリジル基、4−ピリジル基、2−ピリミジニル基、2−ベンゾチアゾリル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、N−メチルカルバモイル基、N−メチルスルファモイル基等が該当する。好ましくは水酸基、アミノ基、チオール基、スルホ基、カルボキシル基である。 When the alkyl group or — (R 5 O) k —R 6 group has a substituent, the substituent is a halogen atom, or an alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, amino group having 1 to 20 carbon atoms. , Hydroxyl group, thiol group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, acylamino group, sulfonylamino group, heterocyclic group, cyano group, sulfonyl group, sulfinyl group, nitro group, sulfo group, carboxyl group, alkoxycarbonyl Group, aryloxycarbonyl group, carbamoyl group, sulfamoyl group, for example, chlorine, bromine, iodine, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, t-butyl group, n-octyl group, Eicosyl group, 2-ethylhexyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group Vinyl group, allyl group, ethynyl group, propargyl group, trimethylsilylethynyl group, phenylethynyl group, p-sulfophenylethynyl group, p-sulfonylaminophenylethynyl group, phenyl group, p-tolyl group, naphthyl group, methoxy group, ethoxy group Group, isopropoxy group, t-butoxy group, phenoxy group, 2-methylphenoxy group, 4-t-butylphenoxy group, 3-nitrophenoxy group, methylthio group, ethylthio group, phenylthio group, formylamino group, acetylamino group , Methylsulfonylamino group, 2-furyl group, 2-thienyl group, 2-pyridyl group, 4-pyridyl group, 2-pyrimidinyl group, 2-benzothiazolyl group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, phenoxycarbonyl group, N- Methylcarbamoyl group, N-methyl This includes rusulfamoyl groups. Preferred are a hydroxyl group, an amino group, a thiol group, a sulfo group, and a carboxyl group.

1、R2のうち、少なくともひとつは粒子表面のLとの連結が可能な官能基を有する。官能基は、Lとの連結が可能な基であればよいが、Lとの反応性の観点からチオール基、アミノ基、カルボキシル基が好ましく、最も好ましくはカルボキシル基である。 At least one of R 1 and R 2 has a functional group capable of being linked to L on the particle surface. The functional group may be any group that can be linked to L, but from the viewpoint of reactivity with L, a thiol group, an amino group, and a carboxyl group are preferable, and a carboxyl group is most preferable.

VおよびWはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1から5のアルキル基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数6から10のアリール基、炭素数1から5のヘテロアリール基を表し、例えば、塩素、臭素、ヨウ素、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、フェニル基、p−トリル基、ナフチル基、2−フリル基、2−チエニル基、2−ピリジル基、4−ピリジル基、2−ピリミジニル基、2−ベンゾチアゾリル基、等を挙げることができる。VおよびWとしては、水溶性およびインターカレート能の観点から好ましくは水素原子、ハロゲン原子、アリール基、アルコキシ基であり、もっとも好ましくは水素原子またはハロゲン原子である。pおよびqは0から4を表す。好ましくは0から2、最も好ましくは0または1である。nは0から3を表すが、好ましくは0および1、最も好ましくは0である。   V and W are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or a heteroaryl group having 1 to 5 carbon atoms. For example, chlorine, bromine, iodine, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, t-butyl group, methoxy group, ethoxy group, isopropoxy group, phenyl group, p-tolyl group, naphthyl group, Examples include 2-furyl group, 2-thienyl group, 2-pyridyl group, 4-pyridyl group, 2-pyrimidinyl group, 2-benzothiazolyl group, and the like. V and W are preferably a hydrogen atom, a halogen atom, an aryl group, or an alkoxy group, and most preferably a hydrogen atom or a halogen atom, from the viewpoint of water solubility and intercalation ability. p and q represent 0-4. Preferably it is 0 to 2, most preferably 0 or 1. n represents 0 to 3, preferably 0 and 1, and most preferably 0.

Mは、分子の電荷を中和するのに必要であり且つR1又はR2と結合していてもよい対イオンを表し、mは電荷中和に必要な数を表す。Mは陽イオンでも陰イオンでもよく、陽イオンとしてはナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオンなどのアルカリ金属イオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、ピリジニウムイオンなどの有機イオンが挙げられる。陰イオンは無機陰イオンあるいは有機陰イオンのいずれであってもよく、ハロゲン陰イオン(例えば、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなど)、置換アリールスルホン酸イオン(例えば、p−トルエンスルホン酸イオン、p−クロルベンゼンスルホン酸イオンなど)、アリールジスルホン酸イオン(例えば、1,3−ベンゼンジスルホン酸イオン、1,5−ナフタレンジスルホン酸イオンなど)、アルキル硫酸イオン(例えば、メチル硫酸イオンなど)、硫酸イオン、チオシアン酸イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ピクリン酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオンなどが挙げられる。また、Mは水素イオンでもよい。対イオンとして好ましくはアンモニウムイオン、アルカリ金属イオン、ハロゲン陰イオン、置換アリールスルホン酸イオンであり、さらに好ましくはアルカリ金属イオン、ハロゲン陰イオン、置換アリールスルホン酸イオンである。 M represents a counter ion that is necessary for neutralizing the charge of the molecule and may be bonded to R 1 or R 2, and m represents a number necessary for charge neutralization. M may be a cation or an anion. Examples of the cation include alkali metal ions such as sodium ion, potassium ion and lithium ion, and organic ions such as tetraalkylammonium ion and pyridinium ion. The anion may be either an inorganic anion or an organic anion, such as a halogen anion (for example, fluorine ion, chlorine ion, bromine ion, iodine ion), a substituted aryl sulfonate ion (for example, p-toluenesulfone). Acid ion, p-chlorobenzenesulfonate ion, etc.), aryl disulfonate ion (eg, 1,3-benzenedisulfonate ion, 1,5-naphthalenedisulfonate ion, etc.), alkyl sulfate ion (eg, methyl sulfate ion, etc.) ), Sulfate ions, thiocyanate ions, perchlorate ions, tetrafluoroborate ions, picrate ions, acetate ions, trifluoromethanesulfonate ions, and the like. M may be a hydrogen ion. The counter ion is preferably an ammonium ion, an alkali metal ion, a halogen anion, or a substituted aryl sulfonate ion, and more preferably an alkali metal ion, a halogen anion, or a substituted aryl sulfonate ion.

一般式(I)の部分構造Bに相当する色素化合物の合成としては、一般的な合成法が既知であり、当業者が容易に合成することができる。例えば、エフ・エム・ハーマー(F.M.Harmer)著「ヘテロサイクリック・コンパウンズ−シアニンダイズ・アンド・リレイテイド・コンパウンズ(Heterocyclic Compounds − Cyanine Dyes and Related Compounds)」、ジョン・ウイリー・アンド・サンズ(John Wiley and Sons)社−ニューヨーク、ロンドン、1964年刊;デー・エム・スターマー(D.M.Sturmer)著「ヘテロサイクリック・コンパウンズ−スペシャル・トピックス・イン・ヘテロサイクリック・ケミストリー(Heterocyclic Compounds − Special Topics in Heterocyclic Chemistry)」、第18章、第14節、482から515頁、ジョン・ウイリー・アンド・サンズ(John Wiley and Sons)社−ニューヨーク、ロンドン、1977年刊、などに詳細に記載されている。   As a synthesis of the dye compound corresponding to the partial structure B of the general formula (I), a general synthesis method is known and can be easily synthesized by those skilled in the art. For example, FMHarmer “Heterocyclic Compounds – Cyanine Dyes and Related Compounds”, John Wiley and Sons Sons, Inc.-New York, London, 1964; DMSturmer "Heterocyclic Compounds-Special Topics in Heterocyclic Chemistry" , Chapter 14, Section 14, 482-515, John Wiley and Sons (New York, London, 1977), and the like.

[4]本化合物の製造方法
[4−1]蛍光性半導体ナノ粒子およびその分散液の製造方法
蛍光性半導体ナノ粒子は公知の合成法により製造することができる。例えば、均一沈殿法(共沈法)、逆ミセル法(マイクロエマルジョン法)、ホットソープ法、ゾル−ゲル法、ソルボサーマル法、溶融尿素法、金属錯体法などの液相合成法、CVD法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、ジュールクエンチ法、ガス中蒸着法などの気相合成法、噴霧熱分解法、超臨界法などの特殊合成法が適用できる。また、これらの合成法を組合わせて使用することもできる。液相合成法にはマイクロ波照射、超音波照射などを併用してもよいし、マイクロリアクターのような微小反応空間を利用してもよい。
本発明においては、蛍光性半導体ナノ粒子はコロイド分散する必要があり、通常の蛍光体の製造に用いる焼成は行わないことが望ましい。また、粒子の結晶成長や凝集を抑制するために、適当な表面修飾剤の存在下で反応させたり、マイクロ又はナノ空間を利用して反応させたりすることが好ましい。
[4] Production method of this compound [4-1] Production method of fluorescent semiconductor nanoparticles and dispersion thereof The fluorescent semiconductor nanoparticles can be produced by a known synthesis method. For example, liquid phase synthesis methods such as homogeneous precipitation method (coprecipitation method), reverse micelle method (microemulsion method), hot soap method, sol-gel method, solvothermal method, molten urea method, metal complex method, CVD method, Special synthesis methods such as sputtering method, laser ablation method, Joule quench method, gas phase synthesis method such as vapor deposition method, spray pyrolysis method, supercritical method, etc. can be applied. These synthesis methods can also be used in combination. In the liquid phase synthesis method, microwave irradiation, ultrasonic irradiation or the like may be used together, or a micro reaction space such as a microreactor may be used.
In the present invention, the fluorescent semiconductor nanoparticles need to be colloidally dispersed, and it is desirable not to perform firing for use in ordinary phosphor production. Moreover, in order to suppress the crystal growth and aggregation of particles, it is preferable to react in the presence of an appropriate surface modifier or to react using micro or nano space.

金属酸化物で構成される蛍光性半導体ナノ粒子は、含有される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。   Fluorescent semiconductor nanoparticles composed of metal oxides include sol-gel methods that hydrolyze organometallic compounds such as metal alkoxides and acetylacetonates, and water added by adding alkali to an aqueous solution of the metal salt. Hydroxide precipitation method in which it is precipitated as an oxide, followed by dehydration and annealing, ultrasonic decomposition method using the above precursor solution of the metal, ultrasonic irradiation, solvothermal method in which decomposition reaction is performed under high temperature and high pressure It can be obtained by a liquid phase synthesis method such as spray pyrolysis sprayed at high temperature. Further, it can also be obtained by a vapor phase synthesis method such as a thermal CVD method or a plasma CVD method using an organometallic compound, a sputtering method or a laser ablation method using a target of the metal or the metal oxide.

金属硫化物で構成される蛍光性半導体ナノ粒子は、含有される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、前記金属酸化物蛍光性半導体ナノ粒子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。   Fluorescent semiconductor nanoparticles composed of metal sulfides contain highly decomposable metal compounds such as diethyldithiocarbamate compounds of metals such as trialkylphosphine oxides, trialkylphosphines, and ω-aminoalkanes. Hot soap method for crystal growth in a boiling organic solvent, coprecipitation method for crystal growth by adding a sulfide solution such as sodium sulfide or ammonium sulfide to a solution of the metal salt, and the above aqueous raw material containing a surfactant as an alkane It can be obtained by a liquid phase synthesis method such as a reverse micelle method in which a reverse micelle is present in a non-polar organic solvent such as an organic hydrocarbon, an ether, or an aromatic hydrocarbon, and crystal is grown in the reverse micelle. It can also be obtained by the same gas phase synthesis method as in the case of the metal oxide fluorescent semiconductor nanoparticles.

上述した表面修飾剤は、蛍光性半導体ナノ粒子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蛍光性半導体ナノ粒子と結合して、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、蛍光性半導体ナノ粒子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。   The above-described surface modifier can be added at the time of synthesis of the fluorescent semiconductor nanoparticles, but is preferably added after the synthesis, and at least a part thereof is hydrolyzed to bind to the fluorescent semiconductor nanoparticles, At least a part of the surface of the nanoparticles is coated (surface modification). The fluorescent semiconductor nanoparticles are washed and purified by a conventional method such as centrifugation or filtration, and then a solvent containing a surface modifier used in the present invention (preferably methanol, ethanol, isopropyl alcohol, 2-ethoxyethanol, etc.). It may be dispersed and coated in a hydrophilic organic solvent.

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。   The addition amount of the surface modifier varies depending on the particle size of the phosphor, the concentration of the particles, the type (size, structure) of the surface modifier, etc., but is preferably 0.001 with respect to the metal oxide or metal sulfide. -10 times mol, More preferably, it is 0.01-2 times mol.

前述した通り、一般式(III)又は(IV)で表される表面修飾剤以外に、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。   As described above, a known surface modifier may be used in combination with the surface modifier represented by the general formula (III) or (IV). The addition amount of the known surface modifier is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 100 times mol, more preferably 0.05 to 10 times mol.

表面修飾剤が結合した蛍光性半導体ナノ粒子の分散液において、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。   In the dispersion liquid of the fluorescent semiconductor nanoparticles to which the surface modifier is bound, the concentration of the nanoparticles is not particularly limited because it varies depending on the fluorescence intensity, but is preferably 0.01 mM to 1000 mM, more preferably 0.1 mM to 100 mM. . As the dispersion medium, in addition to the above alcohols, hydrophilic organic solvents such as DMF, DMSO, and THF, and water are preferable.

なお、蛍光性半導体ナノ粒子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。   It should be noted that the surface of the fluorescent semiconductor nanoparticles is coated with a surface modifier because a certain interval between particles is observed when observed with a high-resolution TEM such as FE-TEM, and chemical analysis. Can be confirmed.

[4−2]多重鎖核酸結合性蛍光分子との連結
一般式(III)又は(IV)に相当する表面修飾剤で被覆された蛍光性半導体ナノ粒子は、その表面修飾剤の末端にある官能基を反応基としてアミド化反応等によりさらに本化合物のB部分の多重鎖核酸結合性蛍光分子と連結する。
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。
[4-2] Linkage with a multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule The fluorescent semiconductor nanoparticles coated with the surface modifier corresponding to the general formula (III) or (IV) are functionalized at the terminal of the surface modifier. The group is further linked to a multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule of the B portion of the compound by amidation reaction or the like using the group as a reactive group.
The amidation reaction is performed by condensation of a carboxyl group or a derivative group thereof (ester, acid anhydride, acid halide, etc.) and an amino group. When an acid anhydride or acid halide is used, it is desirable that a base coexists. When an ester such as methyl ester or ethyl ester of carboxylic acid is used, it is desirable to perform heating or decompression in order to remove the generated alcohol. When directly amidating a carboxyl group, amidation reagents such as DCC, Morpho-CDI, and WSC, condensation additives such as HBT, N-hydroxyphthalimide, p-nitrophenyl trifluoroacetate, 2,4,5- A substance that promotes an amidation reaction such as an active ester such as trichlorophenol may be allowed to coexist or may be reacted in advance. Further, during the amidation reaction, it is desirable to protect either the amino group or the carboxyl group of the affinity molecule to be bound by amidation with an appropriate protecting group according to a conventional method, and to deprotect after the reaction.

アミド化反応により親和性分子を結合した蛍光性半導体ナノ粒子は、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。 Fluorescent semiconductor nanoparticles to which affinity molecules are bound by an amidation reaction are washed and purified by a conventional method such as gel filtration, and then washed with water or a hydrophilic solvent (preferably methanol, ethanol, isopropanol, 2-ethoxyethanol, etc.). Use in a distributed manner. The concentration of the nanoparticle phosphor in the dispersion is not particularly limited because it varies depending on the fluorescence intensity, but is preferably 10 −1 M to 10 −15 M, more preferably 10 −2 M to 10 −10 M.

以下、本発明の方法に好適に用いられる化合物の具体例を挙げるが、本発明の方法はこれらの化合物を用いる場合に限定されることはない。   Specific examples of the compound suitably used in the method of the present invention are listed below, but the method of the present invention is not limited to the case of using these compounds.

本発明の化合物は、A部分の蛍光性半導体ナノ粒子の光励起によってB部分の色素化合物へエネルギー移動が生じる。ここで、本化合物が多重鎖核酸と結合している場合、B部分の多重鎖結合性蛍光分子を介して多重鎖核酸へ本発明の化合物がインターカレートするので、色素化合物が実質的に有色に変化し且つ蛍光が放出される。従って、本発明の化合物は、蛍光発光性の核酸プローブとして好ましく利用することができる。
特に、本化合物のA部分の蛍光性半導体ナノ粒子が近紫外域の光で励起して、B部分の多重鎖結合性蛍光分子による可視域での検出が可能であるので、紫外線イルミネーター等の安価な光源により励起し、励起光の影響がまったくない可視域での多重鎖核酸を検出することができる。
In the compound of the present invention, energy transfer occurs to the dye compound in the B portion by photoexcitation of the fluorescent semiconductor nanoparticles in the A portion. Here, when the present compound is bound to the multi-stranded nucleic acid, the compound of the present invention intercalates into the multi-stranded nucleic acid via the B-strand-binding fluorescent molecule, so that the dye compound is substantially colored. And fluorescence is emitted. Therefore, the compound of the present invention can be preferably used as a fluorescent light-emitting nucleic acid probe.
In particular, since the fluorescent semiconductor nanoparticles in the A portion of the present compound are excited by near-ultraviolet light and can be detected in the visible region by the multi-chain-binding fluorescent molecule in the B portion, such as an ultraviolet illuminator. It is possible to detect a multi-stranded nucleic acid in the visible range that is excited by an inexpensive light source and has no influence of excitation light.

本発明の核酸プローブは、多重鎖核酸の検出用として用いる場合、適当な水性溶媒と組み合わせて検出用組成物を構成してもよい。   When the nucleic acid probe of the present invention is used for detection of a multi-stranded nucleic acid, the detection composition may be combined with a suitable aqueous solvent.

このような水性溶媒としては、一般に核酸検出用試薬として使用可能なものがすべてそのまま適用可能であり、例えば、TBEバッファー、TEバッファー、TAEバッファー、SSC溶液、HEPESバッファー、HEPSOバッファー、TAPSバッファー、Trisバッファー、MOPSバッファー、CAPSバッファー等を挙げることができる。このような水性溶媒は、検出用組成物の全質量に対して、0.01質量%〜90質量%で存在することができる。   As such an aqueous solvent, all those that can be generally used as a reagent for nucleic acid detection can be applied as they are. For example, TBE buffer, TE buffer, TAE buffer, SSC solution, HEPES buffer, HEPSO buffer, TAPS buffer, Tris Examples include buffers, MOPS buffers, and CAPS buffers. Such an aqueous solvent can be present at 0.01% to 90% by weight relative to the total weight of the composition for detection.

本発明の核酸プローブを核酸検出用として使用する場合、対象となる多重鎖核酸の濃度によって異なるが、一般に、0.01〜100μg/ml、好ましくは1〜50μg/mlの量で用いられる。   When the nucleic acid probe of the present invention is used for nucleic acid detection, it is generally used in an amount of 0.01 to 100 μg / ml, preferably 1 to 50 μg / ml, depending on the concentration of the target multi-stranded nucleic acid.

本発明の多重鎖核酸蛍光検出方法は、多重鎖核酸を、蛍光を用いて検出する多重鎖核酸蛍光検出方法であって、上記化合物(核酸プローブ)を、多重鎖核酸に相互作用させること(相互作用工程)、核酸プローブ中A部分の蛍光性半導体ナノ粒子を光励起させて、核酸プローブ中B部分の多重鎖核酸結合性蛍光分子への励起エネルギー移動を起こさせること(光励起工程)、前記励起エネルギー移動の結果前記Bから放出された蛍光を検出すること(蛍光検出工程)、を含むものである。
本多重鎖核酸蛍光検出方法によれば、核酸プローブ中A部分の蛍光性半導体ナノ粒子を光励起させることによる励起エネルギーの転移によってB部分の多重鎖核酸結合性蛍光分子から蛍光が放出されるので、この蛍光を検出することによって簡便に多重鎖核酸を検出することができる。
The multi-stranded nucleic acid fluorescence detection method of the present invention is a multi-stranded nucleic acid fluorescence detection method for detecting multi-stranded nucleic acid using fluorescence, wherein the compound (nucleic acid probe) interacts with the multi-stranded nucleic acid (reciprocal). Action step), photoexcitation of the fluorescent semiconductor nanoparticles of the A portion in the nucleic acid probe to cause excitation energy transfer to the multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule of the B portion in the nucleic acid probe (photoexcitation step), the excitation energy Detecting the fluorescence emitted from the B as a result of the movement (fluorescence detection step).
According to this multi-stranded nucleic acid fluorescence detection method, fluorescence is emitted from the multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule of the B portion by transfer of excitation energy by photoexcitation of the fluorescent semiconductor nanoparticles of the A portion in the nucleic acid probe. By detecting this fluorescence, a multi-stranded nucleic acid can be easily detected.

標的となる多重鎖核酸には、上述した多重鎖核酸が該当し、一般的に、溶液中の多重鎖核酸であることが好ましい。この多重鎖核酸は、試料溶液中で可溶化した形態を採り、溶液中に可溶化している本核酸プローブと容易に相互作用することができる。これにより、溶液中の多重鎖核酸を容易に検出することができる   The target multi-strand nucleic acid corresponds to the above-described multi-strand nucleic acid, and is generally preferably a multi-strand nucleic acid in solution. This multi-stranded nucleic acid takes a form solubilized in the sample solution, and can easily interact with the present nucleic acid probe solubilized in the solution. Thereby, the multi-stranded nucleic acid in the solution can be easily detected.

また、多重鎖核酸としては、固体担体上に固定化された少なくとも1つの1本鎖核酸を含む多重鎖核酸であってもよい。ここで、固体担体上に固定された1本鎖核酸は、特定の目的に応じて選択された1本鎖のDNA又はRNA等の核酸であって、試料中に存在する相補的な核酸とハイブリッド多重鎖核酸を形成することができる。従って、ここでの多重鎖核酸は、この1本鎖核酸と試料中の核酸とがハイブリダイズすることによって固体担体上に固定されている。本核酸プローブは、このような固定化多重鎖核酸に対しても相互作用可能であり、これにより、固体担体上に形成された多重鎖核酸のうちの特定のものを容易に検出することができる。   Further, the multi-stranded nucleic acid may be a multi-stranded nucleic acid containing at least one single-stranded nucleic acid immobilized on a solid support. Here, the single-stranded nucleic acid immobilized on the solid support is a nucleic acid such as a single-stranded DNA or RNA selected according to a specific purpose, and is hybridized with a complementary nucleic acid present in the sample. Multi-stranded nucleic acids can be formed. Therefore, the multi-stranded nucleic acid here is immobilized on a solid support by hybridizing the single-stranded nucleic acid and the nucleic acid in the sample. The nucleic acid probe can also interact with such an immobilized multi-stranded nucleic acid, whereby a specific one of the multi-stranded nucleic acids formed on the solid support can be easily detected. .

なおこのような固定化1本鎖核酸を含む多重鎖核酸は、少なくとも1つの固定化1本鎖核酸を含むものであればよく、多重鎖核酸を構成する他の核酸鎖の固定の有無や種類は問わない。
また、核酸プローブを相互作用する前に実施される固定化1本核酸と他の核酸鎖によるハイブリダイゼーションの条件は通常の条件をそのまま適用することができる。
It should be noted that such a multi-stranded nucleic acid containing an immobilized single-stranded nucleic acid only needs to contain at least one immobilized single-stranded nucleic acid, and whether or not other nucleic acid strands constituting the multi-stranded nucleic acid are immobilized. Does not matter.
In addition, normal conditions can be applied as they are as conditions for hybridization between an immobilized single nucleic acid and another nucleic acid chain, which are performed before the nucleic acid probe interacts.

1本鎖核酸が固定される固体担体は、1本鎖核酸を固定可能であれば、板状、粒状等のいずれの形態を採るものであってよく、基板はガラス基板、石英基板、無蛍光石英基板、メチルセルロースメンブレン等を挙げることができる。特に基板としては、1本鎖核酸を固定化した、所謂DNAチップを好ましく挙げることができる。   The solid support on which the single-stranded nucleic acid is immobilized may take any form such as a plate or a particle as long as the single-stranded nucleic acid can be immobilized. The substrate may be a glass substrate, a quartz substrate, or a non-fluorescent substrate. A quartz substrate, a methylcellulose membrane, etc. can be mentioned. In particular, as the substrate, a so-called DNA chip on which a single-stranded nucleic acid is immobilized can be preferably mentioned.

本発明の核酸プローブとこれらの多重鎖核酸との相互作用は、多重鎖核酸の結合に通常用いられる条件をそのまま適用すればよく、具体的には核酸プローブを含む検出用組成物を、多重鎖核酸の可溶性が維持される環境下で、多重鎖核酸へ添加すればよい。このような条件は、上述した通りであり、当業者であれば容易に適宜設定可能である。   For the interaction between the nucleic acid probe of the present invention and these multi-stranded nucleic acids, the conditions usually used for the binding of multi-stranded nucleic acids may be applied as they are. Specifically, the detection composition containing the nucleic acid probe is mixed with the multi-stranded nucleic acid. What is necessary is just to add to a multi-stranded nucleic acid in the environment where the solubility of a nucleic acid is maintained. Such conditions are as described above, and can be easily set as appropriate by those skilled in the art.

光励起工程の光励起条件は、核酸プローブ中の蛍光性半導体ナノ粒子部分の上述した光励起条件をそのまま適用することができ、可視域のシグナル蛍光を検出する観点から近紫外光、特に生体試料へのダメージを低減する観点から300〜400nmの近紫外光で行われることが好ましい。このような光照射は、安価な紫外線光源によって簡便に行うことができる。   As the photoexcitation conditions in the photoexcitation step, the above-described photoexcitation conditions of the fluorescent semiconductor nanoparticle part in the nucleic acid probe can be applied as they are, and damage to near ultraviolet light, particularly biological samples, from the viewpoint of detecting signal fluorescence in the visible range. It is preferable to carry out with near-ultraviolet light of 300 to 400 nm from the viewpoint of reducing the above. Such light irradiation can be easily performed with an inexpensive ultraviolet light source.

蛍光検出工程は、光励起工程において光励起エネルギーの転移の結果、核酸プローブの多重鎖核酸結合性蛍光分子から放出された蛍光を検出する。ここで放出された蛍光は、励起光の波長とは異なる波長の光であるので、励起光カットフィルターを装着してノイズ低減を図る必要はない。
核酸プローブからの蛍光発光の検出及びこれに基づく標的物質の検出は、通常、この目的のために行われている条件及び手段をそのまま適用することができる。このような条件及び手段を、当業者は容易に適宜選択することができる。このとき、検出対象となる蛍光は、核酸プローブの多重鎖核酸結合性蛍光分子からの蛍光が該当するが、検出用組成物中に他の蛍光色素が存在している場合には、これらの蛍光色素からの蛍光が含まれていてもよい。蛍光検出には、通常、この用途に用いられる手段をそのまま適用することができ、例えばCCDカメラ等を挙げることができる。
The fluorescence detection step detects fluorescence emitted from the multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule of the nucleic acid probe as a result of the transfer of photoexcitation energy in the photoexcitation step. Since the emitted fluorescence is light having a wavelength different from the wavelength of the excitation light, it is not necessary to reduce noise by attaching an excitation light cut filter.
The detection and detection of the fluorescent substance from the nucleic acid probe and the detection of the target substance based thereon can usually be applied with the conditions and means used for this purpose as they are. Those skilled in the art can easily select such conditions and means as appropriate. At this time, the fluorescence to be detected corresponds to the fluorescence from the multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule of the nucleic acid probe, but if other fluorescent dyes are present in the detection composition, these fluorescences are detected. Fluorescence from the dye may be included. Usually, means used for this purpose can be applied as it is to fluorescence detection, and examples thereof include a CCD camera.

本発明の多重鎖核酸蛍光検出方法は、DNAやRNA等の遺伝子混合物中に含まれると予想される特定塩基配列を含む標的RNAの定性又は定量分析方法として利用することができる。また、本方法は、遺伝子診断等の臨床診断分野での利用に有用で、更には、食品中、室内、土壌中、河川中、海洋中等の環境中の微生物の定性又は定量にも好ましく利用することができる。   The multi-stranded nucleic acid fluorescence detection method of the present invention can be used as a qualitative or quantitative analysis method for a target RNA containing a specific base sequence expected to be contained in a gene mixture such as DNA or RNA. In addition, this method is useful for use in the field of clinical diagnosis such as genetic diagnosis, and is also preferably used for qualitative or quantitative determination of microorganisms in environments such as food, indoors, soil, rivers, and the ocean. be able to.

以下の実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。また実施例中の%は、特に断らない限り、重量(質量)基準である。   The following examples further illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited to these examples. Further,% in the examples is based on weight (mass) unless otherwise specified.

(1)化合物I−1の合成
(酸化亜鉛ナノ粒子の合成)
酢酸亜鉛2水和物(5.49g,25mmol)に脱水エタノール(250ml)を加え、Dean-Steark脱水装置にて溶媒を留去しながら穏やかに2時間加熱還流を行った。留去された溶媒は150mlであった。白濁した反応液に再度脱水EtOH150ml添加して加熱還流を行い、透明化した反応液を室温まで水冷した。該反応液にテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(25%メタノール溶液、11.4ml,28mmol)を添加して室温にて4時間攪拌した。
(1) Synthesis of compound I-1 (synthesis of zinc oxide nanoparticles)
Dehydrated ethanol (250 ml) was added to zinc acetate dihydrate (5.49 g, 25 mmol), and the mixture was gently refluxed for 2 hours while distilling off the solvent with a Dean-Steark dehydrator. The solvent distilled off was 150 ml. 150 ml of dehydrated EtOH was again added to the white turbid reaction solution and heated to reflux, and the clarified reaction solution was cooled with water to room temperature. Tetramethylammonium hydroxide (25% methanol solution, 11.4 ml, 28 mmol) was added to the reaction solution, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours.

続いて3−アミノプロピルトリメトキシシラン(4.7ml,25mmol)と水(1.5ml,83.3mmol)を添加して60℃にて4時間攪拌を行った。反応開始7分後に白色固体が析出する。反応液を室温まで水冷した後、固体を吸引ろ過し、エタノールで洗浄した。得られた白色粉末を減圧下で乾燥すると表面がアミノ化された酸化亜鉛ナノ粒子が得られた。収量 6.0g   Subsequently, 3-aminopropyltrimethoxysilane (4.7 ml, 25 mmol) and water (1.5 ml, 83.3 mmol) were added, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 4 hours. A white solid precipitates 7 minutes after the start of the reaction. The reaction solution was water-cooled to room temperature, and the solid was suction filtered and washed with ethanol. When the obtained white powder was dried under reduced pressure, zinc oxide nanoparticles having an aminated surface were obtained. Yield 6.0g

上記粒子200mgを蒸留水10mlに溶解し、Sephadex G25を充填したカラムを用いてゲルろ過を行った。以降の反応は全て該脱塩水溶液を使用した。
本処方により合成したナノ粒子は10wt%でも透明な良好な分散状態を示す。粉末X線回折空間群P63mcに属する六方昌系(ウルツ鉱型)酸化亜鉛の標品とピークパターンが一致し、粒径は3nmであった。
200 mg of the particles were dissolved in 10 ml of distilled water, and gel filtration was performed using a column filled with Sephadex G25. All subsequent reactions used the desalted aqueous solution.
The nanoparticles synthesized by this formulation show a transparent and good dispersion state even at 10 wt%. The peak pattern of the hexagonal (wurtzite) zinc oxide sample belonging to the powder X-ray diffraction space group P6 3 mc coincided with the peak pattern, and the particle size was 3 nm.

(色素合成)
色素I−1dを、以下に示す方法で合成した。
(Dye synthesis)
The dye I-1d was synthesized by the method shown below.

化合物I−1a(0.52g,1.0mmol)と化合物I−1b(0.40g,1.0mmol)をジメチルホルムアミド20mlに溶解し、トリエチルアミン(0.42ml,3.0mmol)を加えて50℃にて2時間攪拌した。反応液に酢酸エチル50mlを加えて生じる結晶をろ過した。結晶をメタノールから再結晶させて色素I−1c(280mg,48%)を得た。   Compound I-1a (0.52 g, 1.0 mmol) and Compound I-1b (0.40 g, 1.0 mmol) are dissolved in 20 ml of dimethylformamide, and triethylamine (0.42 ml, 3.0 mmol) is added to the mixture at 50 ° C. For 2 hours. Crystals formed by adding 50 ml of ethyl acetate to the reaction solution were filtered. The crystals were recrystallized from methanol to obtain dye I-1c (280 mg, 48%).

色素I−1c(0.1g)をメタノール10mlに溶解し、1%水酸化リチウム水溶液3mlを添加して室温にて3時間攪拌した。反応液にイソプロピルアルコールと酢酸エチルを加えて結晶を析出させろ過した。結晶をセファデックスLH−20(アマシャム製)を用いたゲルろ過により精製し、色素I−1d(090mg)を得た。
1H NMR (300MHz, DMSO-d6) δ : 8.70 (2H, dd) , 8.14 (1H, d) , 7.94 (2H, m) , 7.72 (2H, m), 7.30 (2H, dd), 6.77 (1H, s), 4.70 (2H, bs), 3.97 (3H, s), 3.40-3.20 (4H, m), 3.00 (6H, s), 2.20-1.80 (8H, m)
The dye I-1c (0.1 g) was dissolved in 10 ml of methanol, 3 ml of 1% aqueous lithium hydroxide solution was added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. Isopropyl alcohol and ethyl acetate were added to the reaction solution to precipitate crystals and filtered. The crystal was purified by gel filtration using Sephadex LH-20 (manufactured by Amersham) to obtain dye I-1d (090 mg).
1 H NMR (300MHz, DMSO-d6) δ: 8.70 (2H, dd), 8.14 (1H, d), 7.94 (2H, m), 7.72 (2H, m), 7.30 (2H, dd), 6.77 (1H , s), 4.70 (2H, bs), 3.97 (3H, s), 3.40-3.20 (4H, m), 3.00 (6H, s), 2.20-1.80 (8H, m)

(色素の活性エステル化)
化合物I−1d(7.0mg,1×10-5mol),N−ヒドロキシスクシンイミド(3.4mg,3×10-5mol)を0.01M MESバッファー(pH6.0)1mlに溶解させ、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(5.8mg,3×10-5mol)を添加して室温にて1時間攪拌した。
(Active dye esterification)
Compound I-1d (7.0 mg, 1 × 10 −5 mol), N-hydroxysuccinimide (3.4 mg, 3 × 10 −5 mol) was dissolved in 1 ml of 0.01 M MES buffer (pH 6.0). -Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (5.8 mg, 3 × 10 −5 mol) was added and stirred at room temperature for 1 hour.

(ナノ粒子と色素の連結)
上記活性エステル化反応溶液200μl、ナノ粒子ゲルろ過溶出液1ml、0.01M HEPESバッファー(pH7.2)1300μlを混合し、室温にて3時間攪拌した。反応液をSephadex G25を充填したカラムを用いてゲルろ過(水にて溶出)を行い、化合物I―1の水分散液を得た。
(Linking of nanoparticles and pigment)
200 μl of the above active esterification reaction solution, 1 ml of nanoparticle gel filtration eluate, and 1300 μl of 0.01 M HEPES buffer (pH 7.2) were mixed and stirred at room temperature for 3 hours. The reaction solution was subjected to gel filtration (elution with water) using a column packed with Sephadex G25 to obtain an aqueous dispersion of compound I-1.

(2)化合物I−2からI−6の合成
色素構造を変更した以外はI−1と同様の条件下にて合成を行い、色素I−2からI−6を合成した。
(2) Synthesis of Compound I-2 to I-6 Except that the dye structure was changed, synthesis was performed under the same conditions as I-1, and then dyes I-2 to I-6 were synthesized.

[実施例3]
化合物I−1を用いたアガロース電気泳動ゲルのDNA染色
(染色液の調製)
化合物I−1を0.5×TBEバッファー(pH8.47)で希釈し、500nmにおける吸光度が0.08となるように調製した。この溶液を400μl計り取り、さらに40mlの0.5×TBEバッファー(pH8.47)で希釈して染色液とした。
比較用としてMolecular Probes社製インターカレーターであるSybr Safeを上記と同濃度で調製した。
(電気泳動ゲルの染色)
ニッポンジーン製Smart Ladder(0.2−10kbp)を5μl/レーンを30分間泳動させたゲルを上記染色液と室温にて30分間インキュベートした。
[Example 3]
DNA staining of agarose electrophoresis gel using Compound I-1 (Preparation of staining solution)
Compound I-1 was diluted with 0.5 × TBE buffer (pH 8.47) to prepare an absorbance at 500 nm of 0.08. 400 μl of this solution was weighed and further diluted with 40 ml of 0.5 × TBE buffer (pH 8.47) to obtain a staining solution.
For comparison, Sybr Safe, an intercalator manufactured by Molecular Probes, was prepared at the same concentration as described above.
(Electrophoresis gel staining)
A gel obtained by running 5 μl / lane of Smart Ladder (0.2-10 kbp) manufactured by Nippon Gene for 30 minutes was incubated with the staining solution at room temperature for 30 minutes.

(DNA検出)
紫外線イルミネーターを搭載した冷却CCDカメラシステム;富士フイルム社製LAS−1000を用いてDNAを染色したゲルを撮像した。結果を図1に示す。
図1中、左側のゲルは本発明の化合物I−1により染色を行った結果である。
中央のゲルは本発明の化合物の部分構造であるI−1d、すなわちインターカレート色素のみで染色を行った結果である。
右側のゲルはMolecular Probes社が販売しているインターカレート色素SYBR Safeにより染色したものである。
(DNA detection)
A cooled CCD camera system equipped with an ultraviolet illuminator; a gel stained with DNA was imaged using LAS-1000 manufactured by Fujifilm. The results are shown in FIG.
In FIG. 1, the left gel is the result of staining with compound I-1 of the present invention.
The middle gel is the result of staining with I-1d, which is a partial structure of the compound of the present invention, that is, only with an intercalating dye.
The gel on the right is stained with the intercalating dye SYBR Safe sold by Molecular Probes.

図1から明らかなように、本発明の化合物I−1により既存のインターカレーターよりも高感度かつ高SN比でDNAを検出できることがわかる。
従って、本発明に係る核酸プローブを用いることによって励起光カットフィルターを用いることなく高感度且つ簡便に多重鎖核酸を検出することができることは明らかである。
As is clear from FIG. 1, it can be seen that the compound I-1 of the present invention can detect DNA with higher sensitivity and higher SN ratio than existing intercalators.
Therefore, it is clear that by using the nucleic acid probe according to the present invention, a multi-stranded nucleic acid can be detected with high sensitivity and ease without using an excitation light cut filter.

本発明の実施例に係る各種の化合物(左レーン:I−1、中央レーン:I−1d、右レーン:SYBER Safe)を用いたDNA染色を示すゲルの写真である。It is a photograph of the gel which shows DNA dyeing | staining using the various compounds (left lane: I-1, center lane: I-1d, right lane: SYBER Safe) based on the Example of this invention.

Claims (12)

下記一般式(I)で表される化合物。
A−L−B ・・・(I)
(式(I)中、Aは粒径1〜20nmの蛍光性半導体ナノ粒子を表し、Bは多重鎖核酸結合性蛍光分子を表し、LはAの表面に吸着または結合した2価の連結基を表す。)
The compound represented by the following general formula (I).
A-L-B (I)
(In the formula (I), A represents a fluorescent semiconductor nanoparticle having a particle diameter of 1 to 20 nm, B represents a multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule, and L represents a divalent linking group adsorbed or bound to the surface of A. Represents.)
一般式(I)のAが金属酸化物である請求項1に記載の化合物。   The compound according to claim 1, wherein A in the general formula (I) is a metal oxide. AがY,Eu,Tb,Tm,Ba,Ca,Mg,Al,Mn,Zn,Si,Sr,Ga,Yb,Cr,Ce,Pb及びWから選ばれた金属の酸化物である請求項1の化合物。   2. A is an oxide of a metal selected from Y, Eu, Tb, Tm, Ba, Ca, Mg, Al, Mn, Zn, Si, Sr, Ga, Yb, Cr, Ce, Pb and W. Compound. 一般式(I)のAが酸化亜鉛である請求項3に記載の化合物。   The compound according to claim 3, wherein A in the general formula (I) is zinc oxide. 一般式(I)のBが下記一般式(II)で表される請求項1から4のいずれか1項に記載の化合物。
(式中、Xは、酸素原子、硫黄原子、C(R3)(R4)、N(R3)を表し、ここでR3およびR4は炭素数1から3のアルキル基を表し、
1およびR2はそれぞれ独立に、置換または無置換の主鎖中に窒素原子を有するまたは有しない炭素数1から20のアルキル基または−(R5O)k−R6基であって、ここで、R5は炭素数2から3のアルキル基を表し、R6は炭素数1から2のアルキル基を表し、kは1から3の整数を表し、ただし、R1、R2のうち少なくともひとつは、連結基Lとの連結が可能な官能基が置換した基を有し、
VおよびWはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1から5のアルキル基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数6から10のアリール基または炭素数1から5のヘテロアリール基を表し、
pおよびqは、0から4の整数を表し、
nは0から3の整数を表し、
Mは、分子の電荷を中和するのに必要であり且つR1又はR2と結合していてもよい対イオンを表し、
mは電荷中和に必要な数を表す。)
The compound according to any one of claims 1 to 4, wherein B in the general formula (I) is represented by the following general formula (II).
(Wherein X represents an oxygen atom, a sulfur atom, C (R 3 ) (R 4 ), N (R 3 ), wherein R 3 and R 4 represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms,
R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a — (R 5 O) k —R 6 group having or not having a nitrogen atom in a substituted or unsubstituted main chain, Here, R 5 represents an alkyl group having 2 to 3 carbon atoms, R 6 represents an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, k represents an integer of 1 to 3, provided that R 1 and R 2 At least one has a group substituted with a functional group capable of being linked to the linking group L;
V and W are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or a heteroaryl group having 1 to 5 carbon atoms Represents
p and q represent an integer of 0 to 4;
n represents an integer of 0 to 3,
M represents a counter ion that is necessary to neutralize the charge of the molecule and may be bound to R 1 or R 2 ;
m represents a number necessary for charge neutralization. )
一般式(I)のLが一般式(III)で表される化合物の加水分解物である請求項1から5のいずれか1項に記載の化合物。
Q−(R74 ・・・(III)
(式中、QはSi又はTi原子を、R7は有機性基を示す。R7はそれぞれ同一でも異なっていてもよいが、R7のうちの少なくとも1つはBと連結するための官能基を有する。)
The compound according to any one of claims 1 to 5, wherein L in the general formula (I) is a hydrolyzate of the compound represented by the general formula (III).
Q- (R 7 ) 4 (III)
(In the formula, Q represents a Si or Ti atom, and R 7 represents an organic group. R 7 may be the same or different, but at least one of R 7 is a functional group for linking to B. Group.)
一般式(I)のLが一般式(IV)で表される化合物の加水分解物である請求項1から5のいずれか1項に記載の化合物。
E−(CH2r−Si(OR83 ・・・(IV)
(式(IV)中、Eはアミノ基、カルボキシル基またはメルカプト基を表し、rは2から5の整数を表し、R8は炭素数3以下のアルキル基を表す。)
The compound according to any one of claims 1 to 5, wherein L in the general formula (I) is a hydrolyzate of the compound represented by the general formula (IV).
E- (CH 2 ) r —Si (OR 8 ) 3 (IV)
(In the formula (IV), E represents an amino group, a carboxyl group or a mercapto group, r represents an integer of 2 to 5, and R 8 represents an alkyl group having 3 or less carbon atoms.)
一般式(I)のLが3−アミノプロピルトリアルコキシシランの加水分解物である請求項7に記載の化合物。   The compound according to claim 7, wherein L in the general formula (I) is a hydrolyzate of 3-aminopropyltrialkoxysilane. 下記一般式(I)で表される核酸プローブ。
A−L−B ・・・(I)
(式(I)中、Aは粒径1〜20nmの蛍光性半導体ナノ粒子を表し、Bは多重鎖核酸結合性蛍光分子を表し、LはAの表面に吸着または結合した2価の連結基を表す。)
A nucleic acid probe represented by the following general formula (I).
A-L-B (I)
(In the formula (I), A represents a fluorescent semiconductor nanoparticle having a particle diameter of 1 to 20 nm, B represents a multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule, and L represents a divalent linking group adsorbed or bound to the surface of A. Represents.)
多重鎖核酸を、蛍光を用いて検出する多重鎖核酸蛍光検出方法であって、
請求項1から8のいずれか1項記載の化合物を、多重鎖核酸に相互作用させること、
前記一般式(I)中Aの蛍光性半導体ナノ粒子を光励起させて、前記一般式(I)中Bの多重鎖核酸結合性蛍光分子への励起エネルギー移動を起こさせること、
前記励起エネルギー移動の結果前記Bから放出された蛍光を検出すること、
を含む多重鎖核酸蛍光検出方法。
A multi-strand nucleic acid fluorescence detection method for detecting multi-strand nucleic acid using fluorescence,
Interacting the compound of any one of claims 1 to 8 with a multi-stranded nucleic acid;
Photoexciting the fluorescent semiconductor nanoparticles of A in the general formula (I) to cause excitation energy transfer to the multi-stranded nucleic acid-binding fluorescent molecule of B in the general formula (I);
Detecting fluorescence emitted from the B as a result of the excitation energy transfer;
A multi-stranded nucleic acid fluorescence detection method comprising
前記多重鎖核酸が、溶液中の多重鎖核酸であることを特徴とする請求項10記載の多重鎖核酸蛍光検出方法。   The multi-stranded nucleic acid fluorescence detection method according to claim 10, wherein the multi-stranded nucleic acid is a multi-stranded nucleic acid in a solution. 前記多重鎖核酸が、固体担体に固定化された少なくとも1つの1本鎖核酸を含む多重鎖核酸であることを特徴とする請求項10記載の多重鎖核酸蛍光検出方法。   The multi-stranded nucleic acid fluorescence detection method according to claim 10, wherein the multi-stranded nucleic acid is a multi-stranded nucleic acid containing at least one single-stranded nucleic acid immobilized on a solid support.
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