JP2008273790A - 逆ミセル分散系を用いてなるシリカナノ粒子の製造方法、該方法により得られたシリカナノ粒子、及びそれを用いた標識試薬 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】疎水性溶媒中の界面活性剤、塩基性電解質を含有する水及び親水性有機溶媒からなる逆ミセル分散系に、シランカップリング剤を添加し、前記水により前記シランカップリング剤を加水分解して、シリカモノマーを重合させ、シリカナノ粒子を形成する、シリカナノ粒子の製造方法。
【選択図】図1
Description
一方、形成される粒子の大きさを揃える手法として一般的に、ミセル又は逆ミセル内部に粒子の原料を留めておくことを特徴とする、ミセル又は逆ミセルを用いた製造方法がある(例えば、特許文献1参照。)。シランカップリング剤によるシリカ粒子の場合は反応の際に加水分解のための水が必要になるので、疎水性溶媒中の水滴からなる逆ミセルを用いた製造法を採用することができる。例えば、ナノメートルサイズの超微小逆ミセルを形成できる疎水性溶媒と界面活性剤との組み合わせとしては、n−ヘプタンとジ−2−エチルヘキシルスルホこはく酸ナトリウム(以下、AOTということもある。)との組み合わせが報告されている(例えば、非特許文献1参照。)。
このような逆ミセルを用いた製造の場合、シリカ粒子が大きく成長することにより逆ミセル構造が不安定化して破壊され、シリカ粒子の成長が停止するという機構によって、得られるシリカ粒子の大きさが制御されることになる。しかし、逆ミセル構造が破壊される限界の大きさに統計的なばらつきがあるため、製造されるシリカ粒子の大きさも同様に、統計的にばらついてしまうという問題があった。
さらに、このような逆ミセルを用いた製造の場合、シリカ粒子の原料であるTEOSは疎水性溶媒中に溶解しており、逆ミセル内部でシリカ粒子が合成されて内部のTEOSが消費されても逆ミセル外部から供給されてしまうために粒子の成長が停止することなく、シリカ粒子は逆ミセル構造を維持したまま元の逆ミセルの大きさ以上に成長してしまうので、粒径が揃ったナノメートルサイズのシリカ粒子が得られないという問題があった。
一方、製造されるシリカ粒子の内部に色素を含有させることでシリカ粒子に蛍光特性や吸光特性を持たせ、さらに標的分子に選択的に結合する分子で表面修飾することで、選択的に結合される前記標的分子を光学的な手法で高感度に検出することのできる標識試薬として用いることができる(例えば、特許文献2参照。)。このとき蛍光強度や吸光強度を定量的に測定すれば、単に標的分子の有無を調べるだけでなくその濃度を定量的に評価することも可能となる。しかし、標識試薬のシリカ粒子に大きいものや小さいものが混在している場合、標的分子の結合性に粒径依存性があると再現性ある測定結果が得られないという問題があった。
(1) 疎水性溶媒中の界面活性剤、塩基性電解質を含有する水及び親水性有機溶媒からなる逆ミセル分散系に、シランカップリング剤を添加し、前記水により前記シランカップリング剤を加水分解して、シリカモノマーを重合させ、シリカナノ粒子を形成することを特徴とする、シリカナノ粒子の製造方法、
(2) 前記親水性有機溶媒が、前記逆ミセル分散系において逆ミセルの内部に存在することを特徴とする、(1)記載のシリカナノ粒子の製造方法、
(3) 前記親水性溶媒が、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド又はジメチルアセトアミドであり、前記疎水性溶媒がn−ヘプタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン又はイソオクタンであり、前記界面活性剤がジ−2−エチルヘキシルスルホこはく酸ナトリウム、オクチルフェノキシポリエチレングリコール(以下、トリトンX−100という。)又は臭化セチルトリメチルアンモニウムであり、前記シランカップリング剤がテトラアルコキシシランであり、かつ前記塩基性電解質が、アンモニウムイオンであることを特徴とする、(1)又は(2)に記載のシリカナノ粒子の製造方法、
(5) 前記シランカップリング剤の他に、さらに、シラン化合物と化学的に結合した有機色素化合物を添加することにより色素含有シリカナノ粒子を製造することを特徴とする、(1)〜(4)のいずれか1項に記載のシリカナノ粒子の製造方法、
(6) 前記逆ミセル分散系において、前記逆ミセルの内部の水と前記親水性有機溶媒との体積比が3:7〜7:3の範囲にあることを特徴とする、(1)〜(5)のいずれか1項に記載の製造方法、
(7) 前記シランカップリング剤を添加する前の前記逆ミセルの平均粒径が、5〜20nmであることを特徴とする、(1)〜(6)のいずれか1項に記載の製造方法、
(8) 平均粒径が10〜100nmであり、かつCV値が5〜25%であるシリカナノ粒子が得られることを特徴とする、(1)〜(7)のいずれか1項に記載の製造方法、
(10) 平均粒径が10〜100nmであり、かつCV値が5〜25%であることを特徴とする、(9)に記載のシリカナノ粒子、及び
(11) 前記(9)又は(10)に記載のシリカナノ粒子を用いてなる標識試薬
を提供するものである。
本明細書及び特許請求の範囲において、「シリカナノ粒子」とは、平均粒径が300nm以下のコロイドシリカ粒子をいう。前記シリカナノ粒子を標識試薬として用いる場合、検出物質や検出法によって使用するのに好適な粒子径は様々であるが、10〜100nmの範囲内である場合が多く、この範囲にあるシリカナノ粒子であることが好ましい。
本明細書及び特許請求の範囲において、「逆ミセル分散系」とは、疎水性溶媒に、界面活性剤、少量の水及び親水性有機溶媒を添加して、前記水及び親水性有機溶媒からなる滴の周囲に形成される前記界面活性剤の球殻状集合体(いわゆる油中水型マイクロエマルジョン)の分散系をいう。
本明細書及び特許請求の範囲において、「色素含有シリカナノ粒子」とは、有機色素化合物を高濃度に取り込んだシリカナノ粒子をいう。
本発明のシリカナノ粒子の製造方法は、逆ミセルを用いずに水が均一に希釈された溶媒中でシリカ粒子形成を行う従来のシリカ粒子の製造方法に比べ、有機色素化合物を高濃度に取り込んだ色素含有シリカナノ粒子を製造することができる。
本発明の色素含有シリカナノ粒子は、前記逆ミセル製造方法により得られるので、有機色素化合物を高濃度に取り込み、高感度標識を可能とする。
本発明の標識試薬は、平均粒径が揃った前記シリカナノ粒子を用いてなるので、測定結果の再現性に優れ、信頼性が高い極微量標的試料の高感度分析が可能である。
本発明のシリカナノ粒子の製造方法は、疎水性溶媒中に界面活性剤、反応触媒となる塩基性電解質を含有する水及び親水性有機溶媒を添加し、十分に撹拌してなる逆ミセル分散系に、シリカ原料となるシランカップリング剤を添加し、前記水により前記シランカップリング剤を加水分解して、シリカモノマーを重合させ、シリカナノ粒子を形成することを特徴とする。
本発明の製造方法において、前記水は、逆ミセルを安定に形成するために必要であるとともに、シランカップリング剤によるシリカナノ粒子形成反応の基質としても必要である。したがって、本発明において、前記水が存在する逆ミセル内部でのみシリカ粒子形成反応が進行する。
本発明に用いられる前記親水性有機溶媒が、粒度分布が狭窄化したナノメートルサイズのシリカナノ粒子製造を可能にする作用機構は定かではないが下記のように推定される。
前述の通りシリカナノ粒子の粒径及び粒度分布は、逆ミセル構造が破壊される限界で決まる。逆ミセルの安定性は一般に、界面活性剤の選択にもよるが、逆ミセルの内容物質が逆ミセル外部の疎水性溶媒と混合しない水であるとき最も高いと考えられる。
そこで、親水性有機溶媒を逆ミセルの内部に水と混在させることで逆ミセルを破壊しない範囲でその安定性を低下させ、かつ反応に供する水を削減することにより、シリカナノ粒子の過剰な成長を抑制することができると考えられる。すなわち、逆ミセルを破壊せず、かつ逆ミセルの内部にのみ存在しえる親水性有機溶媒を用いて、逆ミセルが形成されるぎりぎりまで内部の水濃度を低下させた状態で粒子形成反応を行うことで、粒度分布の狭いナノスケールのシリカナノ粒子が製造できる。
なお、シリカナノ粒子が小さいうちは逆ミセルの安定性が高いため、逆ミセル内部の水濃度が低下してもその影響は小さい。
水の量比が大きすぎると、粒径が大きくなりすぎ、かつ粒径のばらつきが大きくなりすぎる。一方、水の量比が小さすぎると、逆ミセル構造を維持できないとともに粒子形成反応が進行しがたく歩留まりが悪い。
本発明において、反応触媒として用いられる前記塩基性電解質としては、アンモニウムイオンが好ましく、前記塩基性電解質を含有する水としては、アンモニア水が好ましい。
前記塩基性電解質の含有量としては特に制限はないが、逆ミセルの内部の水に、3〜28質量%含有させることが好ましい。
次に本発明に用いられる界面活性剤について説明する。
前記界面活性剤としては、本発明に用いられる前記疎水性溶媒、前記親水性有機溶媒の種類に依存するが、例えば、ジ−2−エチルヘキシルスルホこはく酸ナトリウム(以下、AOTということもある。)、コール酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウムなどの陰イオン界面活性剤;ポリオキシエチレンエステル、ポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンエステル、ソルビタンエステル、様々なトリトン(商品名、ロームアンドハース社製、例えば、トリトンX−100、トリトンX−114)などの非イオン界面活性剤;オレイン酸カリウム、オレイン酸ナトリウムなどの石鹸;塩化セチルピリジニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム(以下、CTABということもある。)、塩化ベンズアルコニウム、臭化セチルジメチルエチルアンモニウムなどの陽イオン界面活性剤;N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニオ−1−プロパンスルホン酸およびCHAPSの両性イオン界面活性剤が挙げられる。前記界面活性剤としては、AOT、トリトンX−100又はCTABが好ましく、AOTがより好ましい。
本発明において、前記逆ミセル分散系を構成する前記水に対する前記界面活性剤の質量比(水:界面活性剤)は、後述するように逆ミセルの平均粒径が適切な値になるように調節するため、適切な質量比に適宜調節することが好ましい。
次に本発明に用いられる疎水性溶媒について説明する。
前記疎水性溶媒の具体例としては、アルカン(例えば、n−ヘプタン、n−ヘキサン、イソオクタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカンなどの液状のもの)、シクロアルカン(例えば、シクロヘキサン、シクロペンタンなど)、芳香族炭化水素(例えば、ベンゼン、トルエンなど)、そして前記の混合物(例えば、石油、石油誘導体)が挙げられる。前記疎水性溶媒として、n−ヘプタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン又はイソオクタンが好ましく、n−ヘプタン又はn−ヘキサンがより好ましく、n−ヘプタンがさらに好ましい。
本発明において、前記逆ミセル分散系を構成する前記水に対する前記疎水性溶媒の体積比は、逆ミセル分散系が形成される限り特に制限はないが、1:10〜1:50の範囲であることが好ましい。
本発明において、前記逆ミセル分散系は、前記疎水性溶媒に前記界面活性剤、前記水、及び前記親水性有機溶媒を添加後、例えば、機械的に十分に撹拌するか超音波処理することで形成することができる。
前記シランカップリング剤としては、特に制限はないが、テトラアルコキシシラン(例えば、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトラメトキシシラン)、メルカプトアルキルトリアルコキシシラン(例えば、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPS)、γ-メルカプトプロピルトリエトキシシラン)、アミノアルキルトリアルコキシシラン(例えば、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン(APS))、3−チオシアナトプロピルトリエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、及び3−[2−(2−アミノエチルアミノ)エチルアミノ]プロピル−トリエトキシシランを挙げることができる。中でも、TEOSが好ましい。
本発明において、前記逆ミセル分散系を構成し、かつ粒子形成反応の基質である前記水に対する前記シランカップリング剤の質量比は、水1質量部に対してシランカップリング剤100質量部以上であることが好ましい。なぜならば、シリカ合成時に副生成物(TEOSを用いる場合はエタノール)が生じ、この副生成物が逆ミセルを不安定化させるからである。
(1)前記界面活性剤がAOTであり、前記疎水性溶媒がn−ヘプタンである逆ミセル分散系、
(2)前記界面活性剤がトリトンX−100であり、前記疎水性溶媒がシクロヘキサンであり、共界面活性剤としてn−ヘキサノールである逆ミセル分散系、
(3)前記界面活性剤がAOTであり、前記疎水性溶媒がイソオクタンである逆ミセル分散系、
(4)前記界面活性剤がCTABであり、前記疎水性溶媒がn−ヘキサン、共界面活性剤としてn−ヘキサノールである逆ミセル分散系等が挙げられる。
中でも、(1)前記界面活性剤がAOTであり、前記疎水性溶媒がn−ヘプタンである逆ミセル分散系であることがより好ましい。
本発明の製造方法において、前記疎水性溶媒がn−ヘプタンであり、前記界面活性剤がAOTであり、前記親水性有機溶媒がDMFであり、前記シランカップリング剤がTEOSであり、かつ前記塩基性電解質を含有する水が、アンモニア水溶液であることが特に好ましい。
本発明の逆ミセルによる製造方法において、前記逆ミセルの平均粒径は、2〜20nmが好ましく、5〜20nmがより好ましく、5〜15nmがさらに好ましい。
ここで、前記逆ミセルの平均粒径は、動的光散乱法により測定でき、その測定装置として、ゼータサイザーナノ(商品名;マルバーン社製)が挙げられる。この手法は、微粒子などの光散乱体による光散乱強度の時間変動を測定し、その自己相関関数から光散乱体のブラウン運動速度を計算し、その結果から光散乱体の粒度分布を導出するというものである。
本発明において、前記平均粒径は、透過型電子顕微鏡(TEM)、走査型電子顕微鏡(SEM)等の画像から直接各粒子の直径を測定し、その平均値を計算して求めたものである。
本発明により得られたシリカナノ粒子の粒度分布の変動係数(以下CV値)は、25%以下が好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましい。ここで、前記CV値は、粒度の分布の標準偏差を平均粒径で割った値をいう。
本発明において、前記逆ミセルの内部の水と前記親水性有機溶媒との体積比が3:7〜7:3の範囲にある場合、CV値25%以下とすることができる。また、5:5〜3:7の範囲にある場合、CV値20%以下とすることができる。
本明細書及び特許請求の範囲において、単分散とはCV値20%以下の粒子群をいう。
本発明の製造方法において、前記逆ミセル分散系に、シリカ原料となる前記シランカップリング剤の他にさらに、シラン化合物と化学的に結合した有機色素化合物(以下、単に「色素シラン複合化合物」ということもある。)を添加することにより、得られるシリカナノ粒子を色素含有シリカナノ粒子とすることが特に好ましい。
本発明における前記逆ミセル分散系は、前述のように、逆ミセルを用いずに水が均一に希釈された溶媒中でシリカ粒子形成を行う従来のシリカ粒子の製造方法に比べ、離散的な狭領域である逆ミセル内部に水が高濃度に存在する。また、前記水が存在する逆ミセル内部でのみシリカ粒子形成反応が進行することから、前記色素シラン複合化合物も前記逆ミセル内部でのみ反応し、その結果得られるシリカナノ粒子は前記色素シラン複合化合物が高濃度に存在することになる。
したがって、本発明の製造方法は、有機色素化合物を高濃度に取り込んだ色素含有シリカナノ粒子を製造することができる。
本発明の製造方法において、前記色素シラン複合化合物と前記シランカップリング剤との前記逆ミセル系への添加割合は、特に制限はないが、前記色素シラン複合化合物1モルに対するシランカップリング剤のモル比として、50〜40000が好ましく、100〜2000がより好ましく、150〜1000がさらに好ましい。本発明の製造方法によれば、この添加割合により、得られる色素含有シリカナノ粒子中の有機色素化合物の含有量を制御できる。
前記シラン化合物と化学的に結合した有機色素化合物である前記色素シラン複合化合物は、前記有機色素化合物とシラン化合物とを反応させ、共有結合、イオン結合その他の化学的に結合させることにより調製することができる。
ここで、前記有機色素化合物としては発色する限り特に制限はなく、蛍光色素化合物、吸光色素化合物等が挙げられる。具体例として下記式でそれぞれ表されるTAMRA、カルボキシローダミン6G(以下「CR6G」ということもある。)等が挙げられる。
前記置換基を有するシラン化合物の具体例として、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン(APS)、3−[2−(2−アミノエチルアミノ)エチルアミノ]プロピル-トリエトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基を有するシラン化合物を挙げることができる。中でも、APSが好ましい。
前記NHSエステル基を有する有機色素化合物と前記アミノ基を有するシラン化合物との反応は、DMSOや水等の溶媒に溶解した後、室温(例えば、25℃)条件下で攪拌しながら反応することによって行うことができる。
反応に用いる前記NHSエステル基を有する有機色素化合物とシラン化合物との割合は特に制限されないが、前記NHSエステル基を有する有機色素化合物:前記アミノ基を有するシラン化合物=1:0.5〜4(モル比)の割合が好ましく、1:0.8〜1.2(モル比)の割合がより好ましい。
斯くして、有機色素化合物のカルボニル基と、アミノ基を有するシラン化合物のアミノ基とが、ペプチド結合(−NHCO−)して、色素シラン複合化合物が得られる。すなわち、前記色素シラン複合化合物は、ペプチド結合を介して有機色素化合物とシリカ成分が結合している。
本発明の製造方法により得られた色素含有シリカナノ粒子は、有機色素化合物とシリカ成分とが化学的に結合してなる。
本発明の製造方法により得られた色素含有シリカナノ粒子は、前記有機色素化合物が、前記シリカナノ粒子の中心から表面まで前記シリカナノ粒子全体に分布させることができる。
ここで、「有機色素化合物がシリカナノ粒子全体に分布する」とは、シリカナノ粒子中に少なくとも1種の有機色素化合物が高濃度に固定化された状態をいい、単位重量あたりのシリカナノ粒子に含まれる有機色素化合物の濃度が150〜300μmol/gとすることができ、170〜240μmol/gであることが好ましい。
遊離の有機色素化合物は、1分子で1つの色素標識を行うのに対し、本発明の製造方法により得られた色素含有シリカナノ粒子中に固定され、分布した前記有機色素化合物群は、一体となって色素標識を行なうことができるので、遊離の有機色素化合物よりも感度を上げることができる。例えば、有機色素化合物が蛍光色素化合物である場合、遊離の蛍光色素化合物よりも輝度を増加させることができる。また、蛍光色素化合物である場合、自己消光を起こすことなく、多くの蛍光色素化合物をシリカナノ粒子内に固定し、包含させることができる(例えば、特願2004−356608)。このため、微小な領域でも使用可能な、高感度な標識が可能である。
シリカは、一般に、化学的に不活性であると共に、その修飾が容易であることが知られている。本発明の製造方法により得られたシリカナノ粒子もまた、容易に所望の物質を表面に結合させることが可能であり、またその表面をメソポーラスや平滑にすることもできる。
前記シランカップリング剤と、それによって得られるシリカナノ粒子の表面に形成されたアクセプター基との関係を表1に示す。
前記シリカナノ粒子が前記有機色素化合物を含有する場合、検体(例えば、任意の細胞抽出液、溶菌液、培地・培養液、溶液、バッファー)中の標的生体分子(生理活性物質を含む。)を色素標識付けすることができる。
前記シリカナノ粒子を修飾する前記標的生体分子を分子認識する物質としては、抗体、抗原、ペプチド、DNA、RNA、糖鎖、リガンド、受容体ペプチド、化学物質等が挙げられる。
ここで、分子認識とは、(1)DNA分子間又はDNA−RNA分子間のハイブリダイゼーション、(2)抗原抗体反応、(3)酵素(受容体)−基質(リガンド)間の反応など、生体分子間の特異的相互作用をいう。
また化学物質とは天然有機化合物に限らず、人工的に合成された生理活性を有する化合物や環境ホルモン等を含む。
本発明の製造方法により得られたシリカナノ粒子の表面に、前記標的生体分子を分子認識する物質を結合させ、修飾する方法として特に制限はないが、下記(i)〜(iii)の例が挙げられる。
(i)MPS等を用いて調製したチオール基を表面に有する前記シリカナノ粒子は、ジスルフィド結合、チオエステル結合、またはチオール置換反応を介した結合を介して、その表面を前記標的生体分子を分子認識する物質で修飾することができる。
(ii)特に前記標的生体分子を分子認識する物質がアミノ基を有する場合には、前記シリカナノ粒子が有するチオール基と、前記標的生体分子を分子認識する物質が有するアミノ基とをスクシンイミジル−トランス−4−(N−マレイミジルメチル)シクロヘキサン−1−カルボキシレート(SMCC)、N−(6−マレイミドカプロイルオキシ)スクシンイミド(EMCS)等の架橋剤を用いて結合することもできる。
(iii)APS等を用いて調製したアミノ基を表面に有する前記シリカナノ粒子は、前述と同様に、このアミノ基と前記標的生体分子を分子認識する物質が有するチオール基とをSMCC、EMCS等の架橋剤を用いて結合することができる。また、このアミノ基と前記標的生体分子を分子認識する物質が有するアミノ基とをグルタルアルデヒド等の架橋剤で結合することもできる。さらに、ペプチド結合やチオウレア結合を介して、その表面を前記標的生体分子を分子認識する物質で修飾することもできる。
すなわち、前記シリカナノ粒子を修飾した標的生体分子を分子認識する物質は、それ自体が受容体部位となって、例えば抗原−抗体反応、ビオチン−アビジン反応、塩基配列の相補性を利用したハイブリダイゼーションなどの特異的な分子認識を利用して、標的生体分子に特異的に結合することができる。
本発明の標識試薬は、本発明の製造方法により得られたシリカナノ粒子を用いてなる。前記色素含有シリカナノ粒子を用いて、蛍光ないし吸光色素標識を付与することが好ましい。さらに前述のシリカナノ粒子表面修飾により抗体やホルモンなどの標的生体分子を分子認識する物質でシリカ粒子表面を修飾し、光学特性を検出する装置又は目視によって前記標的生体分子が評価されるべき試料中に存在するか否か等の評価を可能にする標識試薬として利用することができる。
本発明の標識試薬の具体例としては、生体分子検出試薬、生体分子定量試薬、生体分子分離試薬、生体分子回収試薬または免疫染色用試薬が挙げられる。
前記標的生体分子を検出、定量、分離または回収する分析試薬とすることができる。また、前記標的生体分子との分子認識が、抗原−抗体反応である場合は、前記シリカナノ粒子を用いてなる免疫染色用試薬とすることができる。
実施例1(本発明の逆ミセル法によるシリカナノ粒子の調製)
n−ヘプタン4.0mlにAOT0.50gを溶解させ、水0.10mlと等量のDMFとを添加して十分に撹拌することにより逆ミセル分散系を作製した。ただしこのとき添加した水には、シリカ合成反応の触媒となるアンモニアが質量濃度で水に対して14質量%溶解させてある。このとき形成される逆ミセルの大きさをゼータサイザーナノ(商品名;マルバーン社製)を用いて動的光散乱(DLS)法で測定したところ、平均粒径が8nm前後であった。この逆ミセル分散系にTEOS40μlを添加して室温(25℃前後)で24時間撹拌してシリカ合成反応を行った。
以上の結果、粒度分布の広がりが15〜40nm、平均粒径28nm、CV値19%の粒度分布を有するシリカナノ粒子が製造された。収率80%。
図1に得られたシリカナノ粒子のSEM画像を示す。なお、図1中のスケールバーは300nmを示す(倍率10万倍)。
図中、白く見える球状物質が、得られたシリカナノ粒子である。図1から明らかなように、CV値19%の粒度分布で粒径が揃っていることが分かる。
なお、前記平均粒径は、SEM画像に写っている各粒子の直径を測定し、その平均値を計算して求めたものである。以下の実施例において同様である。
水0.10mlと等量のDMFを添加する代わりに、水0.06mlに対してDMF0.14mlを添加する(水:DMF=3:7)とし、AOT添加量を0.60gに増やしたこと以外は実施例1と同様にして、逆ミセル分散系を作製し、シリカナノ粒子を製造した。収率40%、平均粒径15nm、CV値19%の粒度分布。
図2に得られたシリカナノ粒子のSEM画像を示す。なお、図2中のスケールバーは300nmを示す(倍率10万倍)。
図中、白く見える球状物質が、得られたシリカナノ粒子である。図1に比べ、粒径が小さくなったことにより、粒子間のファンデルワールス力の影響が大きくなったことによる凝集が観られるが、個々の粒子は球状である。
図2から明らかなように、実施例1よりも平均粒径が小さいシリカナノ粒子を製造することができた。
実施例3(本発明の逆ミセル法によるシリカナノ粒子の調製)
水0.10mlと等量のDMFを添加する代わりに、水0.12mlに対してDMF0.08mlを添加する(水:DMF=6:4)こと以外は実施例1と同様にして、逆ミセル分散系を作製し、シリカナノ粒子を製造した。収率90%、平均粒径48nm、CV値23%の粒度分布。
図3に得られたシリカナノ粒子のSEM画像を示す。なお、図3中のスケールバーは300nmを示す(倍率10万倍)。
図中、白く見える球状物質が、得られたシリカナノ粒子である。図3から明らかなように、実施例1よりも平均粒径が大きく、かつ粒径に少しばらつきが生じていることが分かる。
実施例4(本発明の逆ミセル法によるシリカナノ粒子の調製)
水0.10mlと等量のDMFを添加する代わりに、水0.18mlに対してDMF0.02mlを添加する(水:DMF=9:1)こと以外は実施例1と同様にして、逆ミセル分散系を作製し、シリカナノ粒子を製造した。収率90%、平均粒径54nm、CV値31%の粒度分布。
図4に得られたシリカナノ粒子のSEM画像を示す。なお、図4中のスケールバーは600nmを示す(倍率5万倍)。
図中、白く見える球状物質が、得られたシリカナノ粒子である。図4から明らかなように、実施例1よりも平均粒径が大きく、かつ粒径にばらつきが生じていることが分かる。
親水性の有機溶媒として、水0.10mlと等量のDMFを添加する代わりに、DMFと構造的に類似したジメチルスルホキシドを前記水と等量添加すること以外は実施例1と同様にして、逆ミセル分散系を作製し、シリカナノ粒子を製造した。DMFを用いた場合と同様に逆ミセル分散系が作製され、シリカナノ粒子を製造することができた。収率80%、平均粒径30nm、CV値17%の粒度分布。
親水性の有機溶媒として、アルコール類であるエタノールについて実施した。
水0.10mlと等量のDMFを添加する代わりに、エタノールを前記水と等量添加すること以外は実施例1と同様にして、逆ミセル分散系の作製を試みた。しかしDLS測定の結果、エタノールは、ヘプタン‐AOT逆ミセル系では疎水性溶媒側に分散してしまい、所望の逆ミセル分散系は得られず、シリカナノ粒子を製造することができなかった。
ローダミン系色素である5−TAMRA−NHSエステル(商品名;Invitrogen社製)1.0mgを240μlのDMF溶媒に溶解した。ここに0.45μlのAPSを加え、室温で1時間反応を行うことによりAPSとペプチド結合したTAMRA(以下、TAMRA−APS)を得た。
実施例1で得られた逆ミセル分散系4.0mlに、得られたTAMRA−APS溶液( 濃度8.0mmol/l)10μlとTEOS40μlとを添加して、実施例1と同様の合成を行うことで、粒子内部に前記ローダミン系色素TAMRAを取り込んだ蛍光シリカナノ粒子を製造することができた。収率80%、粒度分布の広がりが15〜40nm、平均粒径26nm、CV値17%の粒度分布。
シリカナノ粒子に取り込まれた前記ローダミン系色素TAMRAも取り込まれる前と同様の蛍光特性を示すことを確認した。
Claims (11)
- 疎水性溶媒中の界面活性剤、塩基性電解質を含有する水及び親水性有機溶媒からなる逆ミセル分散系に、シランカップリング剤を添加し、前記水により前記シランカップリング剤を加水分解して、シリカモノマーを重合させ、シリカナノ粒子を形成することを特徴とする、シリカナノ粒子の製造方法。
- 前記親水性有機溶媒が、前記逆ミセル分散系において逆ミセルの内部に存在することを特徴とする、請求項1記載のシリカナノ粒子の製造方法。
- 前記親水性溶媒が、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド又はジメチルアセトアミドであり、前記疎水性溶媒がn−ヘプタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン又はイソオクタンであり、前記界面活性剤がジ−2−エチルヘキシルスルホこはく酸ナトリウム、オクチルフェノキシポリエチレングリコール又は臭化セチルトリメチルアンモニウムであり、前記シランカップリング剤がテトラアルコキシシランであり、かつ前記塩基性電解質がアンモニウムイオンであることを特徴とする、請求項1又は2に記載のシリカナノ粒子の製造方法。
- 前記疎水性溶媒がn−ヘプタンであり、前記界面活性剤がジ−2−エチルヘキシルスルホこはく酸ナトリウムであり、前記親水性有機溶媒がジメチルホルムアミドであり、前記シランカップリング剤がテトラエトキシシランであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のシリカナノ粒子の製造方法。
- 前記シランカップリング剤の他に、さらに、シラン化合物と化学的に結合した有機色素化合物を添加することにより色素含有シリカナノ粒子を製造することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のシリカナノ粒子の製造方法。
- 前記逆ミセル分散系において、前記逆ミセルの内部の水と前記親水性有機溶媒との体積比が3:7〜7:3の範囲にあることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記シランカップリング剤を添加する前の前記逆ミセルの平均粒径が、5〜20nmであることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 平均粒径が10〜100nmであり、かつCV値が5〜25%であるシリカナノ粒子が得られることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法によって得られたシリカナノ粒子。
- 平均粒径が10〜100nmであり、かつCV値が5〜25%であることを特徴とする、請求項9に記載のシリカナノ粒子。
- 請求項9又は10に記載のシリカナノ粒子を用いてなる標識試薬。
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009046330A (ja) * | 2007-08-15 | 2009-03-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 逆ミセル分散系を用いてなるシリカナノ粒子の製造方法、該方法により得られたシリカナノ粒子、及びそれを用いた標識試薬 |
JP2010133048A (ja) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Kao Corp | 繊維処理剤 |
JP2010138022A (ja) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | 多孔質シリカ粒子、その製造方法及び該多孔質シリカ粒子からなるコンポジット材料 |
JP2010138021A (ja) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | 多孔質シリカ粒子及びその製造方法 |
EP2230289A2 (en) | 2009-03-17 | 2010-09-22 | Sony Corporation | Luminescent material, luminescent material complex and method of manufacturing the same, fluorescent labeling reagent and method of manufacturing the same, and light emitting element |
JP2011225381A (ja) * | 2010-04-15 | 2011-11-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 表層制御積層シリカナノ粒子及びその製造方法 |
JP2012016351A (ja) * | 2010-06-09 | 2012-01-26 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | 蛋白質固定化用担体、固定化蛋白質及びそれらの製造方法 |
CN116692884A (zh) * | 2023-06-13 | 2023-09-05 | 金三江(肇庆)硅材料股份有限公司 | 一种低吸油值、高黏度的二氧化硅微球及其制备方法和应用 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63291807A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-29 | Tonen Sekiyukagaku Kk | 高純度球状シリカの製造方法 |
JPH0680415A (ja) * | 1992-08-28 | 1994-03-22 | Lion Corp | 金属化合物球形粒子の製造方法 |
JPH1129318A (ja) * | 1997-05-06 | 1999-02-02 | Nippon Millipore Kk | ミクロンサイズの球状シリカ粒子とその製造法 |
JP2001278615A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Toagosei Co Ltd | 球状シリカの製造方法 |
JP2003267722A (ja) * | 2002-03-12 | 2003-09-25 | Fuso Chemical Co Ltd | 無孔質球状シリカ及びその製造方法 |
JP2005523027A (ja) * | 2002-04-22 | 2005-08-04 | ユニヴァーシティ オヴ フロリダ | 機能化されたナノ粒子及びその使用方法 |
WO2006001417A1 (ja) * | 2004-06-28 | 2006-01-05 | Techno Network Shikoku Co., Ltd. | 機能性シリカ粒子及びその用途 |
JP2006281099A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | 無機酸化物微粒子の製造方法 |
JP2006300930A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-11-02 | Univ Of Tokushima | 蛍光材料及びx線増感基板 |
-
2007
- 2007-04-27 JP JP2007120085A patent/JP4981510B2/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63291807A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-29 | Tonen Sekiyukagaku Kk | 高純度球状シリカの製造方法 |
JPH0680415A (ja) * | 1992-08-28 | 1994-03-22 | Lion Corp | 金属化合物球形粒子の製造方法 |
JPH1129318A (ja) * | 1997-05-06 | 1999-02-02 | Nippon Millipore Kk | ミクロンサイズの球状シリカ粒子とその製造法 |
JP2001278615A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Toagosei Co Ltd | 球状シリカの製造方法 |
JP2003267722A (ja) * | 2002-03-12 | 2003-09-25 | Fuso Chemical Co Ltd | 無孔質球状シリカ及びその製造方法 |
JP2005523027A (ja) * | 2002-04-22 | 2005-08-04 | ユニヴァーシティ オヴ フロリダ | 機能化されたナノ粒子及びその使用方法 |
WO2006001417A1 (ja) * | 2004-06-28 | 2006-01-05 | Techno Network Shikoku Co., Ltd. | 機能性シリカ粒子及びその用途 |
JP2006300930A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-11-02 | Univ Of Tokushima | 蛍光材料及びx線増感基板 |
JP2006281099A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | 無機酸化物微粒子の製造方法 |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009046330A (ja) * | 2007-08-15 | 2009-03-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 逆ミセル分散系を用いてなるシリカナノ粒子の製造方法、該方法により得られたシリカナノ粒子、及びそれを用いた標識試薬 |
JP2010133048A (ja) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Kao Corp | 繊維処理剤 |
JP2010138022A (ja) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | 多孔質シリカ粒子、その製造方法及び該多孔質シリカ粒子からなるコンポジット材料 |
JP2010138021A (ja) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | 多孔質シリカ粒子及びその製造方法 |
EP2230289A2 (en) | 2009-03-17 | 2010-09-22 | Sony Corporation | Luminescent material, luminescent material complex and method of manufacturing the same, fluorescent labeling reagent and method of manufacturing the same, and light emitting element |
US8564188B2 (en) | 2009-03-17 | 2013-10-22 | Sony Corporation | Luminescent material, luminescent material complex and method of manufacturing the same, fluorescent labeling reagent and method of manufacturing the same, and light emitting element |
JP2011225381A (ja) * | 2010-04-15 | 2011-11-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 表層制御積層シリカナノ粒子及びその製造方法 |
JP2012016351A (ja) * | 2010-06-09 | 2012-01-26 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | 蛋白質固定化用担体、固定化蛋白質及びそれらの製造方法 |
CN116692884A (zh) * | 2023-06-13 | 2023-09-05 | 金三江(肇庆)硅材料股份有限公司 | 一种低吸油值、高黏度的二氧化硅微球及其制备方法和应用 |
CN116692884B (zh) * | 2023-06-13 | 2024-01-16 | 金三江(肇庆)硅材料股份有限公司 | 一种低吸油值、高黏度的二氧化硅微球及其制备方法和应用 |
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Publication number | Publication date |
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