JP2015048385A - Fractionation method for composite fluorescent material and fraction of composite fluorescent material - Google Patents

Fractionation method for composite fluorescent material and fraction of composite fluorescent material Download PDF

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of fractionating a composite fluorescent material usable as a sensor for quantitative environmental measurements and a fraction of a composite fluorescent material.SOLUTION: A method of fractionating a composite fluorescent material includes: a composite fluorescent material formation step of synthesizing a composite fluorescent material composed of a semiconductor quantum dot fluorescent material and an organic molecule capable of causing fluorescence resonance energy transfer between the semiconductor quantum dot fluorescent material and the molecule, bonded together from a first view point; and a fractionation step of fractionating the composite fluorescent material by chromatography. In the fractionation step, there is applied such an amount of the composite fluorescent material as to secure the condition that the ratio of the organic molecule to the semiconductor quantum dot fluorescent material in a fraction fractionated by chromatography changes as the elution area increases.

Description

本発明は、複合蛍光体の分画方法、及び、複合蛍光体の分画溶液に係り、より詳しくは、半導体量子ドット蛍光体と有機分子体とが結合された複合蛍光体の分画方法、及び、当該分画方法を使用して得られる当該複合蛍光体の画分に関する。   The present invention relates to a composite phosphor fractionation method and a composite phosphor fractionation solution, and more specifically, a composite phosphor fractionation method in which a semiconductor quantum dot phosphor and an organic molecule are combined, The present invention also relates to a fraction of the composite phosphor obtained using the fractionation method.

近年、半導体量子ドット蛍光体の周囲に、半導体量子ドット蛍光体との間の蛍光共鳴エネルギ移動により発光する有機色素、又は、半導体量子ドット蛍光体との間の蛍光共鳴エネルギ移動により発光する蛍光分子で標識された有機分子(以下、これらを「有機色素体」という。)を結合させた蛍光複合体が、特にバイオイメージング用途での応用において注目されている(非特許文献1参照)。これは、有機色素体の発光効率が周囲の環境(pH、温度、溶媒、周辺の分子との相互作用・結合など)に依存して変化することが多いのに対して、半導体量子ドット蛍光体では、その様な環境に依存した変化が少ない(環境依存性が少ない)強固かつ光退色が少ない特性を有しつつ分子サイズがナノメートル単位であり生体分子との適合性に優れていることによる。   In recent years, organic dyes that emit light by fluorescence resonance energy transfer between semiconductor quantum dot phosphors or fluorescent molecules that emit light by fluorescence resonance energy transfer between semiconductor quantum dot phosphors. A fluorescent complex in which organic molecules labeled with (hereinafter referred to as “organic dye bodies”) are bound has attracted attention particularly in applications for bioimaging (see Non-Patent Document 1). This is because the luminous efficiency of organic pigments often changes depending on the surrounding environment (pH, temperature, solvent, interaction and bonding with surrounding molecules, etc.), whereas semiconductor quantum dot phosphors In such a case, there are few changes depending on the environment (less environmental dependency), and the characteristics are strong and low in photobleaching, while the molecular size is in the nanometer unit and excellent compatibility with biomolecules. .

こうした半導体量子ドット蛍光体及び有機色素体の性質を利用して、励起光により、生体内の当該複合蛍光体中の半導体量子ドット蛍光体を励起するとともに、半導体量子ドット蛍光体から有機色素体への蛍光共鳴エネルギ移動(以下、「Fluorescence Resonance Energy Transfer」、頭文字を取って「FRET」ということがある。)を発生させることにより、有機色素体を発光させる。そして、半導体量子ドット蛍光体の蛍光強度と、有機色素体の蛍光強度との蛍光強度比を計測することにより、生体内環境の定量的かつリアルタイムでのモニタリングを可能とすることが期待されている。   Utilizing these properties of semiconductor quantum dot phosphors and organic pigments, the excitation light excites semiconductor quantum dot phosphors in the complex phosphor in the living body, and from semiconductor quantum dot phosphors to organic pigments. The organic pigment body is caused to emit light by generating a fluorescence resonance energy transfer (hereinafter referred to as “Fluorescence Resonance Energy Transfer”, sometimes referred to as “FRET”). And, it is expected to enable quantitative and real-time monitoring of the in vivo environment by measuring the fluorescence intensity ratio between the fluorescence intensity of the semiconductor quantum dot phosphor and the fluorescence intensity of the organic dye body. .

こうした生体内環境のリアルタイムモニタリングにおいて、センサとして利用可能な複合蛍光体の作成は、従来から、幅広く研究されてきた(非特許文献2参照:以下、「従来例」という)。この従来例に記載された技術は、基本的には、半導体量子ドット蛍光体の表面にある官能基と有機色素の化学反応を利用するものであり、単純に一定割合の半導体量子ドット蛍光体と有機色素体とを混合して化学反応を進行させるものもある。   In such real-time monitoring of the in vivo environment, the creation of composite phosphors that can be used as sensors has been extensively studied (see Non-Patent Document 2: hereinafter referred to as “conventional example”). The technique described in this conventional example basically uses a chemical reaction between a functional group on the surface of a semiconductor quantum dot phosphor and an organic dye, and a simple ratio of semiconductor quantum dot phosphor and Some of them mix with organic pigments to advance chemical reactions.

Phys. Chem. Phys., 2009, 11 pp. 17-45Phys. Chem. Phys., 2009, 11 pp. 17-45 Advanced Drug Delivery Reviews 64(2012), pp.138-166Advanced Drug Delivery Reviews 64 (2012), pp.138-166

ところで、従来例の技術では、半導体量子ドット蛍光体と有機色素体との反応は必ずしも同一確率で起こるわけではないので、半導体量子ドット蛍光体の表面に結合する有機色素の数には、必然的に大きなばらつきが生じる。また、半導体量子ドット蛍光体の表面の官能基の数も均一ではなく、ある幅を持った状態で調製され、市販されている。   By the way, in the conventional technology, the reaction between the semiconductor quantum dot phosphor and the organic dye does not necessarily occur with the same probability, so the number of organic dyes bound to the surface of the semiconductor quantum dot phosphor is inevitably. A large variation occurs. In addition, the number of functional groups on the surface of the semiconductor quantum dot phosphor is not uniform and is prepared in a state having a certain width and is commercially available.

このため、従来例の技術によって作成された複合蛍光体を用いたのでは、例え、同時に作成された場合であっても、計測される蛍光強度比が大きくばらつくことになる。こうした大きなばらつきは、半導体量子ドット蛍光体が発生する蛍光の強度と、半導体量子ドット蛍光体からの蛍光共鳴エネルギ移動を受けた有機色素体が発生する蛍光の強度との比を利用する定量的な環境計測のためのセンサとして致命的な欠点である。
また、量子ドットの製造販売元から推奨されている市販の簡易カラムでは、分子量の大小の分離はかなり大雑把であり、通常は未反応の過剰有機分子との分離程度しか期待されていない。すなわち、有機分子の結合していない量子ドットと、有機分子の結合した量子ドットの区別も十分になされているとは考えにくいというのが現状である。
For this reason, when the composite phosphor prepared by the conventional technique is used, even if the composite phosphor is prepared at the same time, the measured fluorescence intensity ratio varies greatly. This large variation is quantitative using the ratio between the intensity of the fluorescence generated by the semiconductor quantum dot phosphor and the intensity of the fluorescence generated by the organic dye that has undergone fluorescence resonance energy transfer from the semiconductor quantum dot phosphor. This is a fatal defect as a sensor for environmental measurement.
In addition, with a commercially available simple column recommended by the manufacturer and distributor of quantum dots, the separation of molecular weight is quite rough, and usually only the degree of separation from unreacted excess organic molecules is expected. In other words, it is difficult to think that the quantum dots to which the organic molecules are not bonded and the quantum dots to which the organic molecules are bonded are sufficiently distinguished.

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、定量的な環境計測のためのセンサとして利用可能な複合蛍光体の分画方法、及び、複合蛍光体の画分を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a fractionation method of a composite phosphor that can be used as a sensor for quantitative environmental measurement, and a fraction of the composite phosphor. Objective.

本発明は、第1の観点からすると、半導体量子ドット蛍光体と、前記半導体量子ドット蛍光体との間で蛍光共鳴エネルギ移動が発生し得る有機分子と、が結合された複合蛍光体を合成する複合蛍光体形成工程と;前記複合蛍光体を、クロマトグラフィ法により分画する分画工程と;を備え、前記分画工程では、前記クロマトグラフィ法により分画される画分中の前記半導体量子ドット蛍光体に対する前記有機分子の割合が溶出容積の増加と共に変化する、前記複合蛍光体の量をアプライする、ことを特徴とする複合蛍光体の分画方法である。   From the first aspect, the present invention synthesizes a composite phosphor in which a semiconductor quantum dot phosphor and an organic molecule capable of generating fluorescence resonance energy transfer between the semiconductor quantum dot phosphor are combined. A composite phosphor forming step; and a fractionation step of fractionating the composite phosphor by a chromatography method. In the fractionation step, the semiconductor quantum dot fluorescence in the fraction fractionated by the chromatography method A method for fractionating a composite phosphor, comprising applying the amount of the composite phosphor, wherein the ratio of the organic molecules to the body changes with an increase in elution volume.

この複合蛍光体の分画方法では、複合蛍光体形成工程において、半導体量子ドット蛍光体と、半導体量子ドット蛍光体との間で蛍光共鳴エネルギ移動が発生し得る有機分子と、が結合された複合蛍光体を合成する。この複合蛍光体形成工程においては、上述した従来例の場合と同様に、単純に一定割合の半導体量子ドット蛍光体と有機色素体とを混合して化学反応を進行させる。   In this composite phosphor fractionation method, in the composite phosphor forming step, a composite in which a semiconductor quantum dot phosphor and an organic molecule capable of generating fluorescence resonance energy transfer between the semiconductor quantum dot phosphor are combined. A phosphor is synthesized. In this composite phosphor forming step, as in the case of the above-described conventional example, a certain proportion of semiconductor quantum dot phosphors and organic dyes are simply mixed to advance a chemical reaction.

引き続き、分画工程において、クロマトグラフィ法により分画される画分中の半導体量子ドット蛍光体に対する有機分子の割合が、溶出容積の増加と共に変化する複合蛍光体の量をアプライして、当該クロマトグラフィ法により、複合蛍光体を分画する。この結果、蛍光共鳴エネルギ移動の発生の均一性が向上した画分が得られる。
したがって、本発明の複合蛍光体の分画方法によれば、定量的な環境計測のためのセンサとして利用可能な複合蛍光体を得ることができる。
Subsequently, in the fractionation step, the ratio of the organic molecule to the semiconductor quantum dot phosphor in the fraction fractionated by the chromatographic method is applied by applying the amount of the composite phosphor that changes as the elution volume increases. To fractionate the composite phosphor. As a result, a fraction with improved uniformity of fluorescence resonance energy transfer can be obtained.
Therefore, according to the composite phosphor fractionation method of the present invention, a composite phosphor that can be used as a sensor for quantitative environmental measurement can be obtained.

本発明の複合蛍光体の分画方法では、前記クロマトグラフィ法をゲル濾過カラムクロマトグラフィ法とすることができる。この場合には、水溶液、水分散液、有機溶媒溶液、有機溶媒分散液等をバッファとして使用して分画することができるので、バイオイメージングのための定量的な環境計測のためのセンサとしての利用に適した複合蛍光体を分画することができる。   In the method for fractionating a composite phosphor of the present invention, the chromatography method can be a gel filtration column chromatography method. In this case, since it can be fractionated using an aqueous solution, aqueous dispersion, organic solvent solution, organic solvent dispersion, etc. as a buffer, it can be used as a sensor for quantitative environmental measurement for bioimaging. A composite phosphor suitable for use can be fractionated.

また、本発明の複合蛍光体の分画方法で、ゲル濾過カラムクロマトグラフィ法を採用する場合には、前記分画工程において、分画される画分中に含まれる前記半導体量子ドット蛍光体に対する前記有機分子の割合が、溶出容積の増加と共に増加する前記溶出容積の範囲を有する前記複合蛍光体の量をアプライし、前記範囲内で分画することができる。   In addition, in the fractionation method of the composite phosphor of the present invention, when the gel filtration column chromatography method is adopted, in the fractionation step, the semiconductor quantum dot phosphor contained in the fraction to be fractionated is described above. The amount of the composite phosphor having the range of the elution volume in which the proportion of organic molecules increases with the increase of the elution volume can be applied and fractionated within the range.

本発明者が研究の結果として得た知見によれば、通常は、ゲル濾過カラムに一定量の複合蛍光体をアプライしてクロマトグラフィを行うと、得られる画分中に含まれる分子の分子量は、溶出容積の増加につれて小さくなる。これに対し、同じカラムを用いても、複合蛍光体のアプライ量を増加させると、半導体量子ドット蛍光体に対する有機分子の割合が溶出容積の増加と共に増加する溶出容積の範囲が存在する。そして、当該範囲で分画を行うと、蛍光共鳴エネルギ移動の発生の均一性が向上した複合蛍光体を、効率的に得ることができる。さらに、画分中の複合蛍光体の分子の量と蛍光ピーク強度との間には、相関関係がある。   According to the knowledge obtained by the present inventors as a result of research, usually, when a certain amount of composite phosphor is applied to a gel filtration column and subjected to chromatography, the molecular weight of the molecules contained in the obtained fraction is: It becomes smaller as the elution volume increases. On the other hand, even when the same column is used, there is an elution volume range in which the ratio of organic molecules to the semiconductor quantum dot phosphor increases with an increase in the elution volume when the amount of application of the composite phosphor is increased. When fractionation is performed within the range, a composite phosphor with improved uniformity of occurrence of fluorescence resonance energy transfer can be efficiently obtained. Furthermore, there is a correlation between the amount of the complex phosphor molecules in the fraction and the fluorescence peak intensity.

本発明の複合蛍光体の分画方法としてゲル濾過カラムクロマトグラフィ法を採用する場合、使用する前記有機分子は、前記半導体量子ドット蛍光体との間で蛍光共鳴エネルギ移動が発生し得る蛍光性の有機色素、又は、前記半導体量子ドット蛍光体との間で蛍光共鳴エネルギ移動が発生し得る蛍光分子で標識された非蛍光性の有機分子のいずれかである。この場合には、測定対象の環境中の複合蛍光体に所定の励起光を照射し、半導体量子ドット蛍光体が発生する蛍光ピーク強度と、半導体量子ドット蛍光体からの蛍光共鳴エネルギ移動を受けた有機色素体が発生する蛍光ピーク強度とを測定し、それらの比を利用することにより、当該複合蛍光体の周囲環境について定量的な測定を行うことができる。
ここで、上記「有機分子」は、炭素・水素・酸素・窒素・硫黄等の元素からなる分子の総称であるが、本明細書中では、前記「有機分子」には、種々の生体分子が含まれ、生体高分子も含まれる。
When the gel filtration column chromatography method is employed as the method for fractionating the composite phosphor of the present invention, the organic molecule used is a fluorescent organic material capable of generating fluorescence resonance energy transfer with the semiconductor quantum dot phosphor. Either a dye or a non-fluorescent organic molecule labeled with a fluorescent molecule capable of generating fluorescence resonance energy transfer with the semiconductor quantum dot phosphor. In this case, the composite phosphor in the measurement target environment was irradiated with predetermined excitation light, and the fluorescence peak intensity generated by the semiconductor quantum dot phosphor and the fluorescence resonance energy transfer from the semiconductor quantum dot phosphor were received. By measuring the fluorescence peak intensity generated by the organic dye and utilizing the ratio thereof, it is possible to quantitatively measure the surrounding environment of the composite phosphor.
Here, the “organic molecule” is a generic term for molecules composed of elements such as carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, and sulfur. In the present specification, the “organic molecule” includes various biomolecules. Included, including biopolymers.

また、本発明の複合蛍光体の分画方法において、ゲル濾過カラムクロマトグラフィ法を用いる場合には、前記分画工程では、前記半導体量子ドット蛍光体と前記有機分子体との間における蛍光共鳴エネルギ移動について予め定められた特性の水溶液、水分散液、有機溶媒溶液及び有機溶媒分散液のいずれかを用いることができる。この場合には、水溶液又は有機溶媒、または分散液の特性と溶出容積との組み合わせに対応した蛍光共鳴エネルギ移動の発生特性を有する画分を得ることができる。
ここで、溶液とは、溶質と溶媒とが溶け合って均質になっている液体をいい、分散液とは、約1nm〜1μmの粒子が、液体中で浮遊しているか、又は液体中に懸濁されているものをいう。
Further, in the fractionation method of the composite phosphor of the present invention, when gel filtration column chromatography is used, in the fractionation step, fluorescence resonance energy transfer between the semiconductor quantum dot phosphor and the organic molecular body is performed. Any of an aqueous solution, an aqueous dispersion, an organic solvent solution, and an organic solvent dispersion having a predetermined characteristic can be used. In this case, it is possible to obtain a fraction having the generation characteristics of fluorescence resonance energy transfer corresponding to the combination of the characteristics of the aqueous solution, the organic solvent, or the dispersion and the elution volume.
Here, a solution means a liquid in which a solute and a solvent are mixed and homogeneous, and a dispersion is a particle in which particles of about 1 nm to 1 μm are suspended or suspended in the liquid. It means what is being done.

本発明の複合蛍光体の分画方法で使用する前記有機分子は、フルオレセイン誘導体、ローダミン誘導体、シアニン誘導体、アレクサフルオロ誘導体、ディライトフルオロ誘導体、及び、ボディピィー誘導体からなる群から選ばれる、いずれかの分子であることが好ましい。   The organic molecule used in the method for fractionating a composite phosphor of the present invention is any one selected from the group consisting of a fluorescein derivative, a rhodamine derivative, a cyanine derivative, an alexafluoro derivative, a delight fluoro derivative, and a body pie derivative. It is preferable that the molecule is

本発明の複合蛍光体の分画方法では、蛍光共鳴エネルギ移動効率特定工程を更に備えるようにすることができる。この工程では、前記分画された複合蛍光体のそれぞれの蛍光スペクトルの測定を行い、前記測定結果に基づいて、前記分画された複合蛍光体のそれぞれにおける蛍光共鳴エネルギ移動効率の平均値を特定する。   In the method for fractionating a composite phosphor of the present invention, a fluorescence resonance energy transfer efficiency specifying step can be further provided. In this step, the fluorescence spectrum of each of the fractionated composite phosphors is measured, and the average value of the fluorescence resonance energy transfer efficiency in each of the fractionated composite phosphors is specified based on the measurement result. To do.

本発明は、第2の観点からすると、本発明の複合蛍光体の分画方法を使用して得られる複合蛍光体の画分である。この複合蛍光体の画分は、上述した本発明の複合蛍光体の分画方法を使用して得られる。したがって、本発明の複合蛍光体の画分をセンサとして使用することにより、定量的な環境計測を行うことができる。   From the second aspect, the present invention is a fraction of a composite phosphor obtained using the composite phosphor fractionation method of the present invention. This fraction of the composite phosphor is obtained using the method for fractionating a composite phosphor of the present invention described above. Therefore, quantitative environmental measurement can be performed by using the fraction of the composite phosphor of the present invention as a sensor.

以上説明したように、本発明の複合蛍光体の分画方法によれば、定量的な環境測定のためのセンサとして利用可能な複合蛍光体を得ることができる。また、本発明の複合蛍光体の画分によれば、この画分をセンサとして使用して、定量的な環境計測を行うことができる。   As described above, according to the method for fractionating a composite phosphor of the present invention, a composite phosphor that can be used as a sensor for quantitative environmental measurement can be obtained. Moreover, according to the fraction of the composite phosphor of the present invention, quantitative environmental measurement can be performed using this fraction as a sensor.

本発明の実施例1に係る複合蛍光体の分画方法を説明するための工程図である。(A)及び(E)の差異はカラムに充填されている分離樹脂の容積並びに内容物である。従って分画を行なう場合(C)と(D)、(F)と(G)のセットを繰り返すこととする。It is process drawing for demonstrating the fractionation method of the composite fluorescent substance which concerns on Example 1 of this invention. The difference between (A) and (E) is the volume and contents of the separation resin packed in the column. Therefore, when performing fractionation, the set of (C) and (D), (F) and (G) is repeated. 実施例1において3番目に回収された溶液の蛍光スペクトルのpH依存性を示す図である。通例の市販カラムにおいて分離は3番目に回数される溶液で終了するとされる。It is a figure which shows the pH dependence of the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 3rd in Example 1. FIG. In a customary commercial column, the separation is said to end with the third solution. 実施例1において3番目に回収された溶液の蛍光スペクトルから見積もったFRET効率のpH依存性を示す図である。It is a figure which shows the pH dependence of FRET efficiency estimated from the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 3rd in Example 1. FIG.

実施例1において4番目に回収された溶液の蛍光スペクトルのpH依存性を示す図である。It is a figure which shows the pH dependence of the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 4th in Example 1. FIG. 実施例1において4番目に回収された溶液の蛍光スペクトルから見積もったFRET効率のpH依存性を示す図である。It is a figure which shows the pH dependence of FRET efficiency estimated from the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 4th in Example 1. FIG. 実施例1において5番目に回収された溶液の蛍光スペクトルのpH依存性を示す図である。It is a figure which shows the pH dependence of the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 5th in Example 1. FIG. 実施例1において5番目に回収された溶液の蛍光スペクトルから見積もったFRETのpH依存性を示す図である。It is a figure which shows the pH dependence of FRET estimated from the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 5th in Example 1. FIG.

実施例1によるカラム分離の有無による蛍光スペクトルの違いを説明するための図である。6 is a diagram for explaining a difference in fluorescence spectrum depending on presence / absence of column separation according to Example 1. FIG. 本発明の実施例2に係る複合蛍光体の分画方法を説明するための工程図である。(A)及び(E)の差異はカラムに充填されている分離樹脂の容積並びに内容物である。It is process drawing for demonstrating the fractionation method of the composite fluorescent substance which concerns on Example 2 of this invention. The difference between (A) and (E) is the volume and content of the separation resin packed in the column. 実施例2において3番目に回収された溶液の蛍光スペクトルのpH依存性を示す図である。通例の市販カラムにおいて分離は3番目に回数される溶液で終了するとされる。It is a figure which shows the pH dependence of the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 3rd in Example 2. FIG. In a customary commercial column, the separation is said to end with the third solution. 実施例2において3番目に回収された溶液の蛍光スペクトルから見積もったFRET効率のpH依存性を示す図である。It is a figure which shows the pH dependence of FRET efficiency estimated from the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 3rd in Example 2. FIG. 実施例2において4番目に回収された溶液の蛍光スペクトルのpH依存性を示す図である。It is a figure which shows the pH dependence of the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 4th in Example 2. FIG.

実施例2において4番目に回収された溶液の蛍光スペクトルから見積もったFRETのpH依存性を示す図である。It is a figure which shows the pH dependence of FRET estimated from the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 4th in Example 2. FIG. 実施例2において5番目に回収された溶液の蛍光スペクトルのpH依存性を示す図である。It is a figure which shows the pH dependence of the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 5th in Example 2. FIG. 実施例2において5番目に回収された溶液の蛍光スペクトルから見積もったFRETのpH依存性を示す図である。It is a figure which shows the pH dependence of FRET estimated from the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 5th in Example 2. FIG.

実施例2によるカラム分離の有無による蛍光スペクトルの違いを説明するための図である。6 is a diagram for explaining a difference in fluorescence spectrum depending on presence / absence of column separation according to Example 2. FIG. 本発明の実施例3に係る複合蛍光体の分画方法を説明するための工程図である。(A)、(E)及び(J)の差異はカラムに充填されている分離樹脂の容積並びに内容物である。It is process drawing for demonstrating the fractionation method of the composite fluorescent substance which concerns on Example 3 of this invention. The difference between (A), (E) and (J) is the volume and contents of the separation resin packed in the column. 実施例3において2番目に回収された溶液の蛍光スペクトルのpH依存性を示す図である。通例の市販カラムにおいて分離は2番目に回数される溶液で終了するとされる。It is a figure which shows the pH dependence of the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 2nd in Example 3. FIG. In a customary commercial column, the separation is said to end with the second number of solutions.

実施例3において2番目に回収された溶液の蛍光スペクトルから見積もったFRETのpH依存性を示す図である。It is a figure which shows the pH dependence of FRET estimated from the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 2nd in Example 3. FIG. 実施例3において3番目に回収された溶液の蛍光スペクトルのpH依存性を示す図である。It is a figure which shows the pH dependence of the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 3rd in Example 3. FIG. 実施例3において3番目に回収された溶液の蛍光スペクトルから見積もったFRET効率のpH依存性を示す図である。It is a figure which shows the pH dependence of FRET efficiency estimated from the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 3rd in Example 3. FIG.

実施例3において4番目に回収された溶液の蛍光スペクトルのpH依存性を示す図である。It is a figure which shows the pH dependence of the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 4th in Example 3. FIG. 実施例3において4番目に回収された溶液の蛍光スペクトルから見積もったFRET効率のpH依存性を示す図である。It is a figure which shows the pH dependence of FRET efficiency estimated from the fluorescence spectrum of the solution collect | recovered 4th in Example 3. FIG. 実施例4において、色素添加量を5μLとしたときのバッファ添加量とFRET効率との関係を示す図である。In Example 4, it is a figure which shows the relationship between buffer addition amount and FRET efficiency when dye addition amount is 5 microliters.

実施例4において、色素添加量を10μLとしたときのバッファ添加量とFRET効率との関係を示す図である。In Example 4, it is a figure which shows the relationship between buffer addition amount and FRET efficiency when dye addition amount is 10 microliters. 実施例4において、色素添加量を20μLとしたときのバッファ添加量とFRET効率との関係を示す図である。In Example 4, it is a figure which shows the relationship between buffer addition amount and FRET efficiency when dye addition amount is 20 microliters. 実施例1と同一条件(但し、カラム分離時のバッファのpHを「8.5」に固定)して、経時変化を観察した実施例5の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of Example 5 which observed the time-dependent change on the same conditions as Example 1 (however, pH of the buffer at the time of column separation was fixed to "8.5").

以下、本発明の一実施形態を、図1〜図27を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において「カラム」という場合には、ゲル濾過カラムクロマトグラフィに使用するカラムをいうものとする。
図1に、一実施形態に係る複合蛍光体の分画方法の工程図を示す。まず、量子ドット溶液の所定量を、分画用カラムにアプライする。次いで、バッファを用いて分画する。ここで、使用するバッファのpHは、分画には大きく影響することはない。量子ドットと結合している色素は、固有の特徴としてpHに応じた蛍光特性を示す。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, “column” refers to a column used for gel filtration column chromatography.
FIG. 1 is a process diagram of a method for fractionating a composite phosphor according to an embodiment. First, a predetermined amount of the quantum dot solution is applied to the fractionation column. Next, fractionation is performed using a buffer. Here, the pH of the buffer used does not significantly affect the fractionation. The pigment | dye couple | bonded with the quantum dot shows the fluorescence characteristic according to pH as an intrinsic characteristic.

ここで、使用する量子ドットとしては、CdSe/ZnS量子ドット、InP/ZnS量子ドット、ZnSe/ZnS量子ドット、CdS/ZnS量子ドット、CdSeTe/ZnS量子ドット、PbS/ZnS量子ドット、PbSe/ZnS量子ドット等を挙げることができるが、アミノ其配位のCdSe/ZnS量子ドット蛍光体、カルボキシル基配位のCdSe/ZnS量子ドット蛍光体等を、好適に使用することができる。これらの量子ドットは、蛍光量子収率が高く、優れた光退色性及び耐久性を有し、生体適合性が高いからである。   Here, the quantum dots used are CdSe / ZnS quantum dots, InP / ZnS quantum dots, ZnSe / ZnS quantum dots, CdS / ZnS quantum dots, CdSeTe / ZnS quantum dots, PbS / ZnS quantum dots, PbSe / ZnS quantum dots A dot etc. can be mentioned, However, CdSe / ZnS quantum dot fluorescent substance of amino coordination, CdSe / ZnS quantum dot fluorescent substance of carboxyl group coordination, etc. can be used conveniently. This is because these quantum dots have a high fluorescence quantum yield, excellent photobleachability and durability, and high biocompatibility.

本発明の複合蛍光体の分画方法で使用する前記有機分子は、フルオレセイン誘導体、ローダミン誘導体、シアニン誘導体、アレクサフルオロ誘導体、最近開発された近赤外発光の蛍光色素群であるディライトフルオロ誘導体、及び、ボディピィー誘導体からなる群から選ばれる、いずれかの分子であることが好ましい。
ここで、フルオレセイン誘導体としては、フルオレセインイソチオシアネート (fluorescein isothiocyanate; FITC)、N-ヒドロキシスクシンイミド (N-hydroxysuccinimide; NHS)、カルボキシフルオレセイン、カルボキシフルオレセインジアセテート(carboxy fluorescein diacetate; CFDA)等を挙げることができる。
The organic molecule used in the method for fractionating a composite phosphor of the present invention includes a fluorescein derivative, a rhodamine derivative, a cyanine derivative, an alexafluoro derivative, a recently developed near-infrared fluorescent dye group, a delight fluoro derivative, And any molecule selected from the group consisting of body pie derivatives.
Here, examples of the fluorescein derivative include fluorescein isothiocyanate (FITC), N-hydroxysuccinimide (NHS), carboxyfluorescein, carboxy fluorescein diacetate (CFDA), and the like. .

また、ローダミン誘導体としては、テトラエチルローダミン-5-(及び6)-イソチオシアネート(Tetramethylrhodamine-5-(and 6)-isothiocyanate、TRITC)、NHS-ローダミン(NHS-Rhodamin)等を挙げることができる。シアニン誘導体としては、長鎖炭化水素鎖をもつカルボシアニン色素やインドカルボシアニン色素を挙げることができる。アレクサフルオロ誘導体としては、種々のAlexa Flour(登録商標)製品(ライフテクノロジー社製)、さらに、ボディピィー(BODIPY、boron-dipyrrometheneの略称)誘導体としては、BODIPY FL、BODIPY RGG、BODIPY TMR、BODIPY 581/591(インビトロジェン社製)等を挙げることができる。
これらの中でも、ボディピィーを使用することが、蛍光ピーク強度が高いこと、結合後の安定性が高いこと等から好ましい。
Examples of rhodamine derivatives include tetraethylrhodamine-5- (and 6) -isothiocyanate (Tetramethylrhodamine-5- (and 6) -isothiocyanate, TRITC), NHS-rhodamine (NHS-Rhodamin), and the like. Examples of the cyanine derivative include carbocyanine dyes having long hydrocarbon chains and indocarbocyanine dyes. As Alexafluoro derivatives, various Alexa Flour (registered trademark) products (manufactured by Life Technology Co., Ltd.), and as body pie (BODIPY, abbreviation for boron-dipyrromethene) derivatives, BODIPY FL, BODIPY RGG, BODIPY TMR, BODIPY 581 / 591 (manufactured by Invitrogen) and the like.
Among these, it is preferable to use body peas because of high fluorescence peak intensity and high stability after binding.

また、ここで使用するカラムとしては、シリカゲルを用いたオープンカラムの他、NICKカラム、NAP-5カラム、PD-10カラム(いずれも、GEヘルスケアバイオサイエンス社製)等の市販のゲル濾過カラムを挙げることができる。
これらをカラム分画用バッファで平衡化し、所定濃度の上記量子ドットを所定量でアプライし、分画を行う。まず、アプライした量の3〜25倍のバッファを加え、平衡化を行なう。この量は、製造元が添付している指示書に記載された量である。
引き続き上記量子ドット複合体を所定量でアプライし溶出して分画するために、同じバッファを加える。ここで使用するバッファとしては、ホウ酸バッファ、リン酸バッファに加え、グッドバッファ(Good's buffers)を含むバッファ等を挙げることができる。ここで、グッドバッファとは、1966年にNorman Goodらによって示された、下記の緩衝剤をいう。
In addition to the open column using silica gel, the column used here is a commercially available gel filtration column such as NICK column, NAP-5 column, PD-10 column (all manufactured by GE Healthcare Bioscience). Can be mentioned.
These are equilibrated in a column fractionation buffer, and a predetermined amount of the quantum dots are applied in a predetermined amount to perform fractionation. First, equilibration is performed by adding 3 to 25 times as much buffer as the applied amount. This amount is the amount described in the instructions attached by the manufacturer.
Subsequently, the same buffer is added to apply, elute and fractionate the quantum dot complex in a predetermined amount. Examples of the buffer used here include a buffer including a Good's buffers in addition to a boric acid buffer and a phosphate buffer. Here, “good buffer” refers to the following buffering agent disclosed by Norman Good et al. In 1966.

具体的には、ACES(N-(2-アセトアミド)-2-アミノエタンスルホン酸、N-(2-Acetamido)-2-aminoethanesulfonic Acid);ADA(N-(2-アセトアミド)イミノジ酢酸、N-(2-Acetamido)iminodiacetic Acid);BICINE(N,N-ジ(2-ヒドロキシエチル)グリシン、N,N-Di(2-hydroxyethyl)glycine);BES(N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)-2-アミノエタンスルホン酸、N,N-Bis(2-hydroxyethyl)-2-aminoethanesulfonic Acid);Bis-Tris(ビス(2-ヒドロキシエチル)アミノトリス(ヒドロキシメチル)メタン;Bis(2-hydroxyethyl)aminotris(hydroxymethyl)methane);DIPSO(3-[N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)アミノ]-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸、3-[N,N-Bis(2-hydroxyethyl)amino]-2-hydroxypropanesulfonic Acid);CHES(2-シクロヘキシルアミノエタンスルホン酸、2-Cyclohexylaminoethanesulfonic Acid);CAPS(3-シクロヘキシルアミノプロパンスルホン酸、Acid 3-Cyclohexylaminopropanesulfonic Acid);   Specifically, ACES (N- (2-acetamido) -2-aminoethanesulfonic acid, N- (2-Acetamido) -2-aminoethanesulfonic acid); ADA (N- (2-acetamido) iminodiacetic acid, N- (2-Acetamido) iminodiacetic acid); BICINE (N, N-di (2-hydroxyethyl) glycine); BES (N, N-bis (2-hydroxyethyl)) -2-aminoethanesulfonic acid, N, N-Bis (2-hydroxyethyl) -2-aminoethanesulfonic acid); Bis-Tris (bis (2-hydroxyethyl) aminotris (hydroxymethyl) methane; Bis (2-hydroxyethyl) aminotris (hydroxymethyl) methane); DIPSO (3- [N, N-bis (2-hydroxyethyl) amino] -2-hydroxypropanesulfonic acid, 3- [N, N-Bis (2-hydroxyethyl) amino] -2 -hydroxypropanesulfonic acid); CHES (2-Cyclohexylaminoethanesulfonic acid); CAPS (3-Cyclohexylaminopropanesulfonic acid, Acid 3-Cyclohexylaminopropanesul fonic Acid);

2-[4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジニル]エタンスルホン酸(2-[4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinyl]ethanesulfonic Acid);HEPES(4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンプロパンスルホン酸、4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinepropane sulfonic Acid);MES(2-モルホリノエタンスルホン酸、2-Morpholinoethanesulfonic Acid);MOPSO(2-ヒドロキシ-3-モルホリノプロパンスルホン酸、2-Hydroxy-3-morpholinopropanesulfonic Acid);POPSO Dihydrate(ピペラジン-1,4-ビス(2-ヒドロキシプロパンスルホン酸) 二水塩;Piperazine-1,4-bis(2-hydroxypropanesulfonic Acid) Dihydrate);PIPES(ピペラジン-1,4-ビス(2-エタンスルホン酸);Piperazine-1,4-bis(2-ethanesulfonic Acid));Tricine(N-[トリス(ヒドロキシメチル)メチル]グリシン、N-[Tris(hydxymethyl)methyl]glycine);TES(N-トリス(ヒドロキシメチル)メチル-2-アミノエタンスルホン酸、N-Tris(hydroxymethyl)methyl-2-aminoethanesulfonic);TAPS(N-トリス(ヒドロキシメチル)メチル-3-アミノプロパンスルホン酸、N-Tris(hydroxymethyl)methyl-3-aminopropanesulfonic Acid);TAPSO(3-[N-トリス(ヒドロキシメチル)メチルアミノ]-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸、3-[N-Tris(hydroxymethyl)methylamino]-2-hydroxypropanesulfonic Acid) 2- [4- (2-Hydroxyethyl) -1-piperazinyl] ethanesulfonic acid (2- [4- (2-Hydroxyethyl) -1-piperazinyl] ethanesulfonic acid); HEPES (4- (2-hydroxyethyl)- 1-piperazinepropanesulfonic acid, 4- (2-Hydroxyethyl) -1-piperazinepropanesulfonic acid); MES (2-morpholinoethanesulfonic acid); MOPSO (2-hydroxy-3-morpholinopropanesulfonic acid, 2-Hydroxy-3-morpholinopropanesulfonic acid); POPSO Dihydrate (piperazine-1,4-bis (2-hydroxypropanesulfonic acid) dihydrate); PIPES ( Piperazine-1,4-bis (2-ethanesulfonic acid); Piperazine-1,4-bis (2-ethanesulfonic acid)); Tricine (N- [Tris (hydroxymethyl) methyl] glycine, N- [Tris (hydxymethyl) ) methyl] glycine); TES (N-Tris (hydroxymethyl), N-Tris (hydroxymethyl) TAPS (N-Tris (hydroxymethyl) methyl-3-aminopropanesulfonic acid); TAPSO (3- [N-Tris (hydroxymethyl)] ) Methylamino] -2-hydroxypropanesulfonic acid, 3- [N-Tris (hydroxymethyl) methylamino] -2-hydroxypropanesulfonic acid)

本発明の方法では、バッファの限定はされないが、使用する量子ドットの種類によって凝集しにくいバッファがあるため、使用する量子ドットに応じたバッファを使用することが好ましい。CdSe/ZnS量子ドットを使用する場合には、ホウ酸バッファを使用すると、この量子ドットが凝集しにくくなるために好ましい。   In the method of the present invention, the buffer is not limited, but it is preferable to use a buffer corresponding to the quantum dot to be used because there is a buffer that does not easily aggregate depending on the type of quantum dot to be used. When CdSe / ZnS quantum dots are used, it is preferable to use a boric acid buffer because the quantum dots are less likely to aggregate.

ここで、簡便な操作によって、一定の範囲の分子量ごとに分画された画分を得ることができることから、NICKカラム、NAP-5カラム、PD-10カラム(いずれも、GEヘルスケアバイオサイエンス社製)等のゲル濾過カラムを使用する。これらのカラムの製造元が添付している指示書に記載されたバッファのアプライ量の2倍量から10倍量をアプライすることが好ましい。   Here, fractions can be obtained for each molecular weight within a certain range by a simple operation. Therefore, NICK column, NAP-5 column, PD-10 column (all are GE Healthcare Biosciences) Use a gel filtration column such as It is preferable to apply 2 to 10 times the buffer applied amount described in the instructions attached by the manufacturer of these columns.

引き続き、分画された画分にpH調整のため5〜15NのNaOHを1〜10μL、反応促進のため10mg/ml程度の濃度の1〜10μLの色素と、必要に応じて、すなわち量子ドットに配位する官能基に依存し、50〜150mMのヘキサジアミンや1−アルキル−3−ジアルキルアミノアルキル−カルボジイミドハイドロクロライド等の試薬を添加しなければならない。反応終了後、この反応混合液(以下、「QD1-dye1」という。)を全量、NAP-5カラム(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)にロードし、本操作で最初に溶出される溶出液を除去した(図1(E)参照)。
ここで、図1(A)と図1(E)との差異は、カラムに充填されている分離樹脂の容積並びに内容物である。従って、分画を行なう場合図1(C)と図1(D)、図1(F)と図1(G)のセットで、操作を繰り返す。
Subsequently, 1 to 10 μL of 5 to 15 N NaOH for pH adjustment, 1 to 10 μL of a dye having a concentration of about 10 mg / ml to accelerate the reaction, and, if necessary, a quantum dot are added to the fractionated fraction. Depending on the functional group to be coordinated, reagents such as 50-150 mM hexadiamine and 1-alkyl-3-dialkylaminoalkyl-carbodiimide hydrochloride must be added. After the reaction is complete, load the entire amount of this reaction mixture (hereinafter referred to as “QD1-dye1”) onto a NAP-5 column (manufactured by GE Healthcare Biosciences). It was removed (see FIG. 1 (E)).
Here, the difference between FIG. 1A and FIG. 1E is the volume and contents of the separation resin packed in the column. Accordingly, when fractionation is performed, the operation is repeated with the set of FIG. 1 (C) and FIG. 1 (D), FIG. 1 (F) and FIG. 1 (G).

また、図1(A)及び図1(D)に示すカラムで必要とされる初期のアプライ量は、それぞれ100μL及び500μLであるため、全量をアプライした後に、ここで必要とされる量になるようにバッファを加えて調整する。
ここで、このようにして、上記の指示書に記載された溶出に必要な量のバッファをNAP-5カラムにアプライすることにより、最初に複合体の中で相対的に分子量の小さい、又は親水性分子が溶出され、分子量の大きい、又は疎水性分子は遅れて溶出される。量子ドットと蛍光色素との反応を効率よく進めるために、蛍光色素は過剰量、すなわち、100倍以上で添加することが好ましく、1,000倍程度を添加することがさらに好ましい。
In addition, the initial amount of application required for the columns shown in FIGS. 1 (A) and 1 (D) is 100 μL and 500 μL, respectively. Adjust by adding a buffer.
Here, in this way, by applying the amount of buffer required for the elution described in the above instructions to the NAP-5 column, first, the complex has a relatively low molecular weight or hydrophilicity. Sex molecules are eluted, and large molecular weight or hydrophobic molecules are eluted later. In order to promote the reaction between the quantum dots and the fluorescent dye efficiently, the fluorescent dye is preferably added in an excess amount, that is, 100 times or more, and more preferably about 1,000 times.

ここで使用する色素としては、上述したような、フルオレセイン誘導体、ローダミン誘導体、及び、ボディピィー誘導体、シアニン誘導体、アレクサフルオロ誘導体、ディライトフルオロ誘導体等を挙げることができる。上記いずれの蛍光体も、FRETが起き得る蛍光体を使用することが、量子ドットからの発光スペクトルに合わせた吸収スペクトルを有しているということから、これらを使用することが好ましい。
反応は、室温にて30分〜1日程度行うことが、反応効率の面から好ましく、0.5〜1日とすることが、実験操作の効率化の面から好ましい。ここで、上記カルボキシル基を配位する量子ドットとの反応に用いるヘキサンジアミンはこれに限らず、アミノ基を2箇所有する分子を使用する場合には、アルキル基は、炭素数は色素に依存し適宜選択されることが好ましく、特に直鎖である必要性は無い。
Examples of the dye used here include a fluorescein derivative, a rhodamine derivative, a body pie derivative, a cyanine derivative, an alexafluoro derivative, and a delight fluoro derivative as described above. Any of the above phosphors preferably uses a phosphor capable of causing FRET because it has an absorption spectrum that matches the emission spectrum from the quantum dots.
The reaction is preferably performed at room temperature for about 30 minutes to 1 day from the viewpoint of reaction efficiency, and 0.5 to 1 day is preferable from the viewpoint of efficiency of the experimental operation. Here, the hexanediamine used for the reaction with the quantum dot that coordinates the carboxyl group is not limited thereto, and when a molecule having two amino groups is used, the alkyl group depends on the dye. It is preferable to select appropriately, and there is no need for a straight chain.

ただし触媒として1−エチル−3−ジメチルアミノプロピル−カルボジイミドハイドロクロライドを使用することが、量子ドット蛍光体とアミン化合物とを効率的に結合させる上で好適である。なお、アミノ基配位の量子ドットにはこの反応は不要である。
好ましくは、1μLの10NのNaOH、5〜10μLの10mg/mlの上記色素、1−エチル−3−ジメチルアミノプロピル−カルボジイミドハイドロクロライド(EDC)、及びアミン化合物を加え、室温にて1日程度反応させる。このような条件で反応させることによって、上記の色素が、量子半導体ドットの表面の官能基と効率よく結合した複合蛍光体を得ることができる。
However, it is preferable to use 1-ethyl-3-dimethylaminopropyl-carbodiimide hydrochloride as a catalyst in order to efficiently bind the quantum dot phosphor and the amine compound. This reaction is not necessary for amino group coordinated quantum dots.
Preferably, 1 μL of 10N NaOH, 5 to 10 μL of 10 mg / ml of the above dye, 1-ethyl-3-dimethylaminopropyl-carbodiimide hydrochloride (EDC), and an amine compound are added and reacted at room temperature for about 1 day. Let By reacting under such conditions, it is possible to obtain a composite phosphor in which the dye is efficiently bonded to the functional group on the surface of the quantum semiconductor dot.

反応終了後、反応液体を全量、上記カラムにアプライする。その後、所定のpHのバッファを所定量加えて、分画し、所望の画分を試験管に回収する(図1及び図17参照)。ここで使用するバッファは、上述した通りである。
以上の操作を繰り返して分画を行い、得られた画分を回収する。画分のサイズは特に限定されないが、製造元より指示のあるカラム溶出容積とすることが好ましい。このカラムの溶出容積はカラムサイズに依存するが、例えば、図1のカラムにおいては約400〜約500μLとすると、本発明の方法に即した分離にもすぐれ、且つ、その後の実験で使用する場合、及び保存する場合のいずれにおいても、扱いが容易で使い勝手が良い。
After completion of the reaction, the entire amount of the reaction liquid is applied to the column. Thereafter, a predetermined amount of a buffer having a predetermined pH is added for fractionation, and a desired fraction is collected in a test tube (see FIGS. 1 and 17). The buffer used here is as described above.
The above operation is repeated to perform fractionation, and the obtained fraction is collected. The size of the fraction is not particularly limited, but is preferably a column elution volume as instructed by the manufacturer. The elution volume of this column depends on the column size. For example, when the column of FIG. 1 is about 400 to about 500 μL, it is excellent in separation according to the method of the present invention and is used in subsequent experiments. In both cases, it is easy to handle and easy to use.

次いで、得られた画分の蛍光スペクトルを測定し、複合蛍光体におけるFRET効率を見積もる。例えば、励起波長を450nmとすると、上記の色素は450nmの励起光では直接励起できないため、分画された複合蛍光体において、複合体から色素へのエネルギ移動が発生しているか否かを確認することができる(図2〜図16、及び図18〜図23参照)。
ここで、概ねFRET効率は、色素の蛍光ピーク強度/量子ドット蛍光体の蛍光ピーク強度で表すことが可能であり、また、センサとして用いる場合はこの値を使用する。が、正確には量子ドットの蛍光寿命を計測することによってしか得られない。
Next, the fluorescence spectrum of the obtained fraction is measured, and the FRET efficiency in the composite phosphor is estimated. For example, if the excitation wavelength is 450 nm, the above dye cannot be directly excited by 450 nm excitation light, so in the fractionated composite phosphor, check whether energy transfer from the complex to the dye occurs. (See FIGS. 2 to 16 and FIGS. 18 to 23).
Here, the FRET efficiency can be roughly expressed by the fluorescence peak intensity of the dye / the fluorescence peak intensity of the quantum dot phosphor, and this value is used when used as a sensor. However, it can be accurately obtained only by measuring the fluorescence lifetime of the quantum dots.

以上の分画操作を行うことにより、溶出容積の増加につれて、得られる画分中に含まれる分子体の分子量が増加する。これは、通常のゲル濾過カラムによる分画とは、全く逆の溶出プロファイルである。
通常のゲル濾過の場合には、多孔性のゲル電気泳動との相互作用の関係上、分子量の大きな分子は速く溶出され、分子量の小さな分子は遅れて溶出される。しかし、上記の分画の場合には、分子量の小さな分子が速く溶出され、分子量の大きな分子が遅れて溶出されるという特性を有する。また、得られた画分の複合蛍光体のFRET効率が、その中に含まれる複合蛍光体の分子量に依存しておりFRET効率と複合蛍光体の分子量との間に、定量的な相関関係を有する点に特徴がある(図24〜図26参照)。
By performing the above fractionation operation, the molecular weight of the molecular body contained in the obtained fraction increases as the elution volume increases. This is an elution profile completely opposite to the fractionation by a normal gel filtration column.
In the case of normal gel filtration, due to the interaction with porous gel electrophoresis, molecules with a large molecular weight are eluted quickly, and molecules with a small molecular weight are eluted with a delay. However, in the case of the above-described fractionation, a molecule having a small molecular weight is eluted quickly and a molecule having a large molecular weight is eluted with a delay. In addition, the FRET efficiency of the composite phosphor of the obtained fraction depends on the molecular weight of the composite phosphor contained therein, and there is a quantitative correlation between the FRET efficiency and the molecular weight of the composite phosphor. It has the characteristic in having (refer FIGS. 24-26).

得られた画分を、それぞれ所定の励起波長で励起し、蛍光スペクトル測定を行い、蛍光最大値の強度比率であるとするFRET効率(dye1の蛍光強度)/(QD2の蛍光強度)を見積る。
ここで、使用する励起光の波長を400〜500nmとすることが、量子ドットと蛍光性物質との間でのエネルギ移動を確認するために好ましく、450nmとすると、使用した蛍光性物質がこの波長の励起光では直接励起されず、且つFRETが起こり得る蛍光色素を選択しているため、エネルギ移動を確実に観察することができる点でさらに好ましい。
Each of the obtained fractions is excited at a predetermined excitation wavelength, a fluorescence spectrum is measured, and FRET efficiency (dye1 fluorescence intensity) / (QD2 fluorescence intensity), which is the intensity ratio of the fluorescence maximum value, is estimated.
Here, it is preferable to set the wavelength of the excitation light to be 400 to 500 nm in order to confirm energy transfer between the quantum dot and the fluorescent substance. When 450 nm is used, the fluorescent substance used has this wavelength. Since a fluorescent dye that is not directly excited by the excitation light and can cause FRET is selected, it is more preferable in that the energy transfer can be reliably observed.

また、分画を行なわない場合の複合蛍光体形成反応のFRET効率の経時変化を確認しておくことにより、分画を行なう際の反応時間、上記30分から1日において安定したFRET効率を有する複合蛍光体を使用することができる(図27参照)。これによって、実験精度を一層向上させることができる。このようなFRET効率を有する複合蛍光体は、定量的な環境計測にセンサとして好適に使用することができる。   In addition, by confirming the change over time in the FRET efficiency of the composite phosphor formation reaction when fractionation is not performed, the composite has stable FRET efficiency in the reaction time during the fractionation from the above 30 minutes to 1 day. A phosphor can be used (see FIG. 27). Thereby, the experimental accuracy can be further improved. The composite phosphor having such FRET efficiency can be suitably used as a sensor for quantitative environmental measurement.

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
[実施例1] アミノ基配位のCdSe/ZnS量子ドット蛍光体(以下、「QD1」という)
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
Example 1 CdSe / ZnS quantum dot phosphor with amino group coordination (hereinafter referred to as “QD1”)

まず、8mg/mlの25μLのQD1溶液をホウ酸バッファで平衡化したNICKカラム(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)に加えた後、75μLのホウ酸バッファ(pH8.5)を加えた。NICKカラムの最初の溶出液は、指示書に従い、試料がカラム内で分離される過程の廃液であることから、これを除去した(図1(A)参照)。実施例2以降も、上記と同様の理由から最初の溶出液は捨てた。引き続き、400μLのホウ酸バッファ(pH8.5)を加え同様に試料がカラム内で分離される過程の廃液であることを理由として溶出液を除去した(図1(B)参照)。   First, 8 μg / ml of 25 μL of QD1 solution was added to a NICK column (manufactured by GE Healthcare Bioscience) equilibrated with borate buffer, and then 75 μL of borate buffer (pH 8.5) was added. The first eluate of the NICK column was removed from the process of separating the sample in the column according to the instructions (see FIG. 1 (A)). In Example 2 and later, the first eluate was discarded for the same reason as above. Subsequently, 400 μL of borate buffer (pH 8.5) was added, and the eluate was similarly removed because it was a waste solution in the process of separating the sample in the column (see FIG. 1 (B)).

引き続き、試験管に回収した溶液に、1μLの10N NaOH、及び5μLの5-(及び-6)-カルボキシナフチルフルオレセイン(スクシミジルエステル誘導体)(ライフサイエンステクノロジー社製)(以下、「dye1」という。)の水溶液(pH 8.5)を加え、室温にて1日反応させた(図1(D)参照)。反応終了後、この反応混合液(以下、「QD1-dye1」という。)を全量、NAP-5カラム(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)にアプライし、本操作で最初に溶出される溶出液を除去した(図1(E)参照)。
ここで、図1(A)と図1(E)との差異は、カラムに充填されている分離樹脂の容積並びに内容物である。従って、分画を行なう場合図1(C)と図1(D)、図1(F)と図1(G)のセットで、操作を繰り返した。
Subsequently, 1 μL of 10N NaOH and 5 μL of 5- (and-6) -carboxynaphthylfluorescein (succimidyl ester derivative) (manufactured by Life Science Technology) (hereinafter referred to as “dye1”) were added to the solution collected in the test tube. The aqueous solution (pH 8.5) was added and reacted at room temperature for 1 day (see FIG. 1 (D)). After the reaction is complete, apply the entire amount of this reaction mixture (hereinafter referred to as “QD1-dye1”) to a NAP-5 column (manufactured by GE Healthcare Biosciences). It was removed (see FIG. 1 (E)).
Here, the difference between FIG. 1A and FIG. 1E is the volume and contents of the separation resin packed in the column. Therefore, when fractionation was performed, the operation was repeated with the set of FIG. 1 (C) and FIG. 1 (D), FIG. 1 (F) and FIG. 1 (G).

ここでは反応液が25μL及び400μLであったため、全量をアプライした後に、それぞれ、要求されるアプライ量である100μL及び500μLとなるようにバッファを加えて調整した。量子ドットと蛍光色素の反応を効率よく進めるために、蛍光色素は過剰量(1,000倍程度)を添加した。このように溶出に必要な量のバッファをNAP-5カラムにアプライすることによって、最初に、複合体の中で相対的に分子量が小さいか又は親水性分子が溶出され、次いで、分子量が大きいか又は疎水性分子が遅れて溶出された。
すなわち、500μLのホウ酸バッファ(pH 8.5)をNAP-5カラムに加え、溶出液を試験管に回収し(図1(F)参照)、QD1とdye1とが結合した複合蛍光体を含む水溶液を得た(図1(G)参照)。
In this case, since the reaction solutions were 25 μL and 400 μL, after applying the entire amount, the buffer was adjusted so that the required application amounts were 100 μL and 500 μL, respectively. In order to advance the reaction between the quantum dots and the fluorescent dye efficiently, an excessive amount (about 1,000 times) of the fluorescent dye was added. By applying an amount of buffer necessary for elution to the NAP-5 column in this manner, first, the molecular weight is relatively small or the hydrophilic molecule is eluted in the complex, and then the molecular weight is large. Alternatively, hydrophobic molecules were eluted with a delay.
That is, 500 μL of borate buffer (pH 8.5) is added to the NAP-5 column, and the eluate is collected in a test tube (see FIG. 1 (F)), and an aqueous solution containing a composite phosphor in which QD1 and dye1 are bound is prepared. Obtained (see FIG. 1 (G)).

バッファを回収した後に、500μLのバッファをNAP-5カラムに供給し、溶出液を採取するというバッチ操作を繰り返した。供給したバッファのバッチごとに溶出液を採取し、QD1とdye1とが結合した複合蛍光体を含む画分を分画した。
なお、実施例1では、ホウ酸バッファのpHを、図1に示すように、7.5〜9.5の範囲として、上記と同様の操作によって分画した。そして、pHの値がそれぞれの場合に、NAP-5カラムで、3〜5番目に回収した溶出液の蛍光スペクトルを計測し(励起波長=450nm)、複合蛍光体におけるFRET効率を見積もった。
After collecting the buffer, the batch operation of supplying 500 μL of buffer to the NAP-5 column and collecting the eluate was repeated. The eluate was collected for each batch of supplied buffer, and a fraction containing a composite phosphor in which QD1 and dye1 were bound was fractionated.
In Example 1, the pH of the borate buffer was set in the range of 7.5 to 9.5 as shown in FIG. Then, in each case of the pH value, the fluorescence spectrum of the eluate collected 3rd to 5th was measured with a NAP-5 column (excitation wavelength = 450 nm), and the FRET efficiency in the composite phosphor was estimated.

図2及び図3には3番目、図4及び図5には4番目、図6及び図7には5番目に回収した溶液の蛍光スペクトルの測定結果、及び、FRET効率の見積り結果を、それぞれ示す。
なお、図3,図5,及び図7においては、FRET効率を、(dye1蛍光ピーク強度)/(QD1の蛍光ピーク強度)として表している。
図2,図4,及び図6に示すように、pHがアルカリ側になるに従ってdye1からの発光が強くなっていた。450nmの励起光ではdye1を直接励起できないことから、このことにより、分画された複合蛍光体で、QD1からdye1へのエネルギ移動が発生していることが示された。
FIGS. 2 and 3 show the results of measuring the fluorescence spectrum of the third solution, FIGS. 6 and 7 and the results of estimating the FRET efficiency, respectively. Show.
In FIGS. 3, 5, and 7, the FRET efficiency is expressed as (dye1 fluorescence peak intensity) / (QD1 fluorescence peak intensity).
As shown in FIG. 2, FIG. 4, and FIG. 6, the light emission from dye 1 increased as the pH became alkaline. This indicates that energy transfer from QD1 to dye1 occurs in the fractionated composite phosphor because dye1 cannot be excited directly with 450 nm excitation light.

また、図3,図5,及び図7に示すように、FRET効率は、分画に際してのバッファの回収回がいずれの場合であっても、pHがアルカリ側にシフトするにつれて大きくなっていた。これにより、バッファのpHを調節することにより、センサ能をFRET効率の変化として示せることができることが示された。
また、図3,図5,及び図7に総合的に示すように、FRET効率は、何番目に回収した複合蛍光体の画分であるかに依存して変化していた。このことから、分画時における溶出容積(すなわち、カラムによる分離回数)を変化させることにより、FRET効率を制御することもできることが示された。
In addition, as shown in FIGS. 3, 5, and 7, the FRET efficiency increased as the pH shifted to the alkali side regardless of the number of times of buffer recovery during fractionation. Thus, it was shown that the sensor ability can be shown as a change in FRET efficiency by adjusting the pH of the buffer.
Moreover, as comprehensively shown in FIG. 3, FIG. 5, and FIG. 7, the FRET efficiency changed depending on the fraction of the composite phosphor recovered. From this, it was shown that the FRET efficiency can be controlled by changing the elution volume at the time of fractionation (that is, the number of separations by the column).

上述した実施例1による分画(分離)を行わなかった場合についても、励起波長を450nmとして、蛍光スペクトルの計測を行った。かかる蛍光スペクトルの計測結果を、ホウ酸バッファ(pH 8.5)を用いて、上述のようにして分画した場合の3〜5番目に回収した溶液の蛍光スペクトルの計測結果とともに、図8に示す。
図8より、回収番号が後半に進むにつれてQD1由来の発光強度を基準としてdye1由来の発光強度が強くなる(すなわち、FRET効率が高くなっている)ことから、上述した分画により、QD1に結合しているdye1の数の平均値が、当該分画を行わない場合と比べて、相当多くなっていることが示され、反応生成物をその分子量(QD1に結合しているdye1の数と比例する)によって定量的に分画できることが示された。本来のカラム使用方法では2番目の回収試料を精製試料とするが、ここではFRET効率の低さが際立っているという整合性の取れた分離となっている。
Even in the case where the fractionation (separation) according to Example 1 was not performed, the fluorescence spectrum was measured with an excitation wavelength of 450 nm. The measurement result of the fluorescence spectrum is shown in FIG. 8 together with the measurement result of the fluorescence spectrum of the third to fifth recovered solutions when fractionated as described above using a borate buffer (pH 8.5).
From FIG. 8, as the recovery number progresses to the latter half, the emission intensity derived from dye1 becomes stronger with reference to the emission intensity derived from QD1 (that is, the FRET efficiency is increased), so that it binds to QD1 by the above-described fractionation. It is shown that the average value of the number of dye1s is considerably larger than the case where the fractionation is not performed, and the reaction product is proportional to the molecular weight (number of dye1 bound to QD1). It was shown that it can be quantitatively fractionated. In the original method of using the column, the second recovered sample is used as a purified sample, but here, it is a consistent separation in which the low FRET efficiency is outstanding.

[実施例2] カルボキシル配位のCdSe/ZnS量子ドット蛍光体(以下、「QD2」という)
QD2の溶液として、ライフテクノロジーズ社製(商品名Qdot(登録商標)605 ITK(商標)Carboxyl Quantum Dots)を使用した。
まず、8mg/ml 20μLのQD2の溶液と6μLの1-エチル-3-ジメチルアミノプロピル-カルボジイミドハイドロクロライド(EDC、10mg/mL)及び100mMヘキサンジアミン0.5μlを加え室温にて1日反応させ、この溶液をNICKカラム(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)にアプライした後に、80μLのホウ酸バッファ(pH8.5)を加え、最初の溶出液を除去した。引き続き、400μLのホウ酸バッファ(pH8.5)を加え、この溶出液を除去した(図9(B)参照)。
Example 2 Carboxyl coordinated CdSe / ZnS quantum dot phosphor (hereinafter referred to as “QD2”)
As a solution of QD2, Life Technologies (trade name: Qdot (registered trademark) 605 ITK (trademark) Carboxyl Quantum Dots) was used.
First, 8 mg / ml 20 μL of QD2 solution and 6 μL of 1-ethyl-3-dimethylaminopropyl-carbodiimide hydrochloride (EDC, 10 mg / mL) and 0.5 μl of 100 mM hexanediamine were added and reacted at room temperature for 1 day. After applying the solution to a NICK column (GE Healthcare Bioscience), 80 μL of borate buffer (pH 8.5) was added to remove the first eluate. Subsequently, 400 μL of borate buffer (pH 8.5) was added to remove the eluate (see FIG. 9B).

その後、図9(C)に示すように、400μLのホウ酸バッファ(pH8.5)を加え、溶出液を試験管に回収した。かかる量子ドットの分画を行うのは、実施例1の場合と同様に、試料がカラム内で分離される過程の廃液であるとの理由による。
引き続き、試験管に回収した溶液に1μLの10N NaOHとともに、10mg/ml、5μLのdye1を加え、室温にて1日反応させた(図9(D)参照)。反応終了後、反応液(以下「「QD2-dye1」という)を全量、NAP-5カラムにアプライし、100μLのホウ酸バッファ(pH 8.5)を加え、最初の溶出液を除去した(図9(F)参照)。
その後、500μLのホウ酸バッファ(pH 8.5)をNAP-5カラムに加え、溶出液を試験管に回収した(図9(G)参照)。この結果、QD2とdye1とが結合した複合蛍光体を含有する画分が得られた(図9(H)参照)。
Thereafter, as shown in FIG. 9 (C), 400 μL of borate buffer (pH 8.5) was added, and the eluate was collected in a test tube. The quantum dot fractionation is performed as in the case of Example 1 because it is a waste liquid in the process of separating the sample in the column.
Subsequently, 10 mg / ml and 5 μL of dye1 were added to the solution collected in the test tube together with 1 μL of 10N NaOH and reacted at room temperature for 1 day (see FIG. 9D). After completion of the reaction, the entire amount of the reaction solution (hereinafter referred to as “QD2-dye1”) was applied to the NAP-5 column, 100 μL of borate buffer (pH 8.5) was added, and the first eluate was removed (FIG. 9 ( See F)).
Thereafter, 500 μL of borate buffer (pH 8.5) was added to the NAP-5 column, and the eluate was collected in a test tube (see FIG. 9 (G)). As a result, a fraction containing a composite phosphor in which QD2 and dye1 were bound was obtained (see FIG. 9 (H)).

以後、図9(G)及び図9(H)の工程を、試験管を交換して繰り返した。こうして、QD2とdye1とが結合した複合蛍光体を分画した。
なお、実施例1の場合と同様に、ホウ酸バッファのpHを、7.5〜9.5の範囲とし、それぞれのpHのバッファで上記と同様にして分画し、NAP-5カラムで3〜5番目に回収した溶出液の蛍光スペクトル測定(励起波長=450nm)を行い、複合蛍光体におけるFRET効率を見積もった。
Thereafter, the steps of FIGS. 9 (G) and 9 (H) were repeated with the test tube replaced. Thus, a composite phosphor in which QD2 and dye1 were bound was fractionated.
As in Example 1, the pH of the borate buffer was in the range of 7.5 to 9.5, and fractionation was performed in the same manner as described above with each pH buffer. The collected eluate was measured for fluorescence spectrum (excitation wavelength = 450 nm), and the FRET efficiency in the composite phosphor was estimated.

図10及び図11には3番目、図12及び図13には4番目、図14及び図15には5番目に回収した溶液の蛍光スペクトルの測定結果、及び、FRET効率の見積り結果を、それぞれ示す。なお、図11,図13,及び図15では、FRET効率を、(dye1の蛍光ピーク強度)/(QD2の蛍光ピーク強度)として表した。
図10,図12及び図14に示されるように、実施例1の場合と同様に、pHがアルカリ側になるにdye1からの発光が強くなっていた。このことは、dye1は450nmの励起光では直接励起できないことから、分画された複合蛍光体では、QD2からdye1へのエネルギ移動が発生していることを示すものである。
FIGS. 10 and 11 show the measurement results of the fluorescence spectrum and the FRET efficiency estimation results of the third solution, the fourth in FIGS. 12 and 13 and the fifth in FIGS. 14 and 15, respectively. Show. In FIGS. 11, 13, and 15, the FRET efficiency is expressed as (dye1 fluorescence peak intensity) / (QD2 fluorescence peak intensity).
As shown in FIGS. 10, 12, and 14, as in the case of Example 1, the light emission from dye 1 was strong as the pH became alkaline. This indicates that energy transfer from QD2 to dye1 occurs in the fractionated composite phosphor since dye1 cannot be directly excited by 450 nm excitation light.

また、図11,図13,及び図15に示されるように、FRET効率は、実施例1の場合と同様に、いずれの分画回収回においても、pHがアルカリ側にシフトするにつれて大きくなった。このため、バッファのpHを調整することにより、センサシング能をFRET効率の変化として示せることができるものと考えられた。
また、図11,図13,及び図15から、実施例1の場合と同様に、バッチ操作によって回収した複合蛍光体の画分によって、FRET効率が変化していた。このため、分画時における溶出容積(すなわち、カラムの分離回数)により、FRET効率を制御できることが示された。
In addition, as shown in FIGS. 11, 13, and 15, the FRET efficiency increased as the pH shifted to the alkali side in any fraction collection times, as in Example 1. . Therefore, it was considered that the sensoring ability can be shown as a change in FRET efficiency by adjusting the pH of the buffer.
From FIG. 11, FIG. 13, and FIG. 15, the FRET efficiency varied depending on the fraction of the composite phosphor collected by batch operation, as in the case of Example 1. For this reason, it was shown that FRET efficiency can be controlled by the elution volume at the time of fractionation (that is, the number of column separations).

上述した実施例2による分画(分離)を行わなかった場合についても、励起波長を450nmとして、蛍光スペクトル測定を行った。図16に、ホウ酸バッファ(pH 8.5)を使用した場合の3〜5番目に回収した溶液の測定結果を示す。
図16に示すように、QD2由来の発光強度を基準としたときに、dye1由来の発光強度が強くなる(すなわち、FRET効率が高くなっている)ことから、この分画操作によって、QD1に結合しているdye1の数の平均値が、当該分画を行わない場合と比べて、多くなっていることが示された。通常の画分である2番目の回収には特にFRET効率の低い複合体が含まれていた。
Even in the case where the fractionation (separation) according to Example 2 described above was not performed, fluorescence spectrum measurement was performed with an excitation wavelength of 450 nm. FIG. 16 shows the measurement results of the third to fifth recovered solutions when a borate buffer (pH 8.5) was used.
As shown in FIG. 16, when the emission intensity derived from QD2 is used as a reference, the emission intensity derived from dye1 becomes strong (that is, the FRET efficiency is high). It was shown that the average value of the number of dye1s is larger compared to the case where the fractionation is not performed. The second fraction, a normal fraction, contained complexes with particularly low FRET efficiency.

[実施例3]アミノ配位のInP/ZnS量子ドット蛍光体(以下、「QD3」という)
まず、図17(A)に示されるように、QD3の溶液20μLに6μLの10mg/mlのEDCと、0.5μLの100mMのヘキサジアミン(以下、「HDA」ということがある。)とを加え、室温にて半日反応させた。反応終了後、反応液(以下、「QD3-H」という)反応液をNICKカラム(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)アプライした後に、74μLのホウ酸バッファ(pH 8.5)を加え、NICKカラムからの溶出液を除去した。引き続き、400μLのホウ酸バッファ(pH 8.5)を加え、溶出液を除去した(図17(B)参照)。
その後、400μLのホウ酸バッファ(pH 8.5)を加え、溶出液を試験管に回収した。かかる量子ドットの分画を行うのは、実施例2と同様の理由である。
[Example 3] InP / ZnS quantum dot phosphor with amino coordination (hereinafter referred to as "QD3")
First, as shown in FIG. 17 (A), 6 μL of 10 mg / ml EDC and 0.5 μL of 100 mM hexadiamine (hereinafter sometimes referred to as “HDA”) are added to 20 μL of a QD3 solution. The reaction was allowed to proceed for half a day at room temperature. After completion of the reaction, after applying the reaction solution (hereinafter referred to as “QD3-H”) to the NICK column (GE Healthcare Bioscience), 74 μL borate buffer (pH 8.5) was added, and the reaction solution from the NICK column was added. The eluate was removed. Subsequently, 400 μL of borate buffer (pH 8.5) was added to remove the eluate (see FIG. 17 (B)).
Thereafter, 400 μL of borate buffer (pH 8.5) was added, and the eluate was collected in a test tube. Such quantum dot fractionation is performed for the same reason as in the second embodiment.

引き続き、これらの溶液に、1μLの10N NaOHを加え、10mg/mL、5μLのdye2を加え、室温にて一日反応させた。反応終了後、反応溶液(以下、「QD3-dye2」という)の溶液を全量、NAP-5カラムに加え、溶出液を除去した。さらにホウ酸バッファ100μLを添加した。
その後、500μLのホウ酸バッファをNAP-5カラムに加え、溶出液を試験管内に回収した。この結果、QD3とdye2が結合した複合蛍光体を含む画分が得られた(図17(L)参照)。
Subsequently, 1 μL of 10N NaOH was added to these solutions, 10 mg / mL, 5 μL of dye 2 was added, and the mixture was reacted at room temperature for one day. After completion of the reaction, the entire amount of the reaction solution (hereinafter referred to as “QD3-dye2”) was added to the NAP-5 column, and the eluate was removed. Further, 100 μL of borate buffer was added.
Thereafter, 500 μL of borate buffer was added to the NAP-5 column, and the eluate was collected in a test tube. As a result, a fraction containing a composite phosphor in which QD3 and dye2 were bound was obtained (see FIG. 17 (L)).

以後、図17(K)及び図17(L)に示す工程を、試験管を交換しながら繰り返した。こうして、QD3とdye2とが結合した複合蛍光体を含む画分を分画した。
なお、実施例3では、実施例1の場合と同様に、ホウ酸バッファのpHを7.5〜9.5として分画を行い、NAP-5カラムで2〜4番目に回収した溶液の蛍光スペクトルを測定(励起波長=450nm)し、複合蛍光体のFRET効率を見積もった。
図18及び図19には2番目、図20及び図21には3番目、図22及び図23には、4番目に回収した溶液の蛍光スペクトルの測定結果、及び、FRET効率の見積り結果を、それぞれ示した。なお、これらの図では、FRET効率を、(dye2の蛍光ピーク強度)/(QD3の蛍光ピーク強度)として表している。
Thereafter, the steps shown in FIGS. 17K and 17L were repeated while exchanging the test tubes. In this way, a fraction containing a composite phosphor in which QD3 and dye2 were bound was fractionated.
In Example 3, as in Example 1, fractionation was performed with the borate buffer pH set to 7.5 to 9.5, and the fluorescence spectrum of the second to fourth solution collected on the NAP-5 column was measured ( Excitation wavelength = 450 nm), and FRET efficiency of the composite phosphor was estimated.
18 and 19 show the second, FIG. 20 and FIG. 21 the third, and FIG. 22 and FIG. 23 show the fluorescence spectrum measurement results and FRET efficiency estimation results of the fourth recovered solution. Shown respectively. In these figures, the FRET efficiency is expressed as (dye2 fluorescence peak intensity) / (QD3 fluorescence peak intensity).

図18,図20,及び図22に示すように、pHの値に応じて、dye2からの発光強度が変化していた。dye2も450nmの励起光では直接励起できないため、このことは、分画された複合蛍光体では、QD3からdye2へのエネルギ移動が発生していることを示す。
また、図19,図21,及び図23に示されるように、FRET効率はバッファのpHに依存的に変化した。このことは、バッファのpHを変化させることにより、センシング能をFRET効率の変化として表わせることを示す。
また、図19,図21,及び図23から総合的に示されるように、回収した複合蛍光体の画分によってFRET効率が変化していた。このことは、分画時における溶出容積(すなわち、カラムの分離回数)により、FRET効率を制御できることを示す。
As shown in FIGS. 18, 20, and 22, the light emission intensity from dye2 changed according to the pH value. Since dye2 cannot be directly excited by 450 nm excitation light, this indicates that energy transfer from QD3 to dye2 occurs in the fractionated composite phosphor.
Further, as shown in FIG. 19, FIG. 21, and FIG. 23, the FRET efficiency changed depending on the pH of the buffer. This indicates that the sensing ability can be expressed as a change in FRET efficiency by changing the pH of the buffer.
Further, as comprehensively shown in FIG. 19, FIG. 21, and FIG. 23, the FRET efficiency varied depending on the fraction of the recovered composite phosphor. This indicates that the FRET efficiency can be controlled by the elution volume at the time of fractionation (that is, the number of column separations).

[実施例4]複素蛍光体のアプライ量と分画時の溶出容積とFRET効率との関係
実施例4では、実施例1と同様に、QD1-dye1の溶液の量を5μL,10μL,20μLとし、ホウ酸バッファ(pH8.5)のバッチごとの添加量を細かく変化させつつ、回収された溶液の蛍光スペクトルを実施例1と同様に測定し、FRET効率を見積もった。
図24には、QD1-dye1の溶液の量が5μLの場合、図25には10μLの場合、図26には、10μLの場合の結果を、それぞれ示す。図24〜図26に示す結果より、バッファの添加量の変化に応じて、FRET効率が変化していることが示された。
[Example 4] Relationship between applied amount of complex phosphor, elution volume during fractionation, and FRET efficiency In Example 4, as in Example 1, the amount of QD1-dye1 solution was 5 μL, 10 μL, and 20 μL. The fluorescence spectrum of the recovered solution was measured in the same manner as in Example 1 while finely changing the amount of borate buffer (pH 8.5) added for each batch, and the FRET efficiency was estimated.
FIG. 24 shows the results when the amount of QD1-dye1 solution is 5 μL, FIG. 25 shows the results when 10 μL, and FIG. 26 shows the results when 10 μL. The results shown in FIGS. 24 to 26 show that the FRET efficiency changes according to the change in the amount of buffer added.

また、図24〜図26に示す結果から、バッファ添加量が増加するにつれてFRET効率が増加する範囲が存在することが確認された。さらにアプライしたQD-dye1の量に応じて分画の相対位置に差はあるものの傾向は極めて一定で本発明の一般性を示す。   Further, from the results shown in FIGS. 24 to 26, it was confirmed that there is a range in which the FRET efficiency increases as the buffer addition amount increases. Furthermore, although there is a difference in the relative positions of the fractions depending on the amount of QD-dye1 applied, the tendency is very constant, indicating the generality of the present invention.

[実施例5]複合蛍光体の画分のFRET効率の時間変化
本実施例では、全く分離を行なわない反応がどのように経時変化するかを蛍光スペクトル測定によって観察した。
図27には、FRET効率の時間変化の調査結果の例を示す。この結果から、50分程度で、反応が終了しFRET効率が安定することが示された。
[Example 5] Time change of FRET efficiency of fraction of composite phosphor In this example, it was observed by fluorescence spectrum measurement how the reaction without separation at all changes with time.
In FIG. 27, the example of the investigation result of the time change of FRET efficiency is shown. From this result, it was shown that the reaction was completed and the FRET efficiency was stabilized in about 50 minutes.

以上説明したように、本発明の複合蛍光体の分画方法は、定量的な環境計測のためのセンサとして利用可能な複合蛍光体の取得に適用することができる。また、本発明の複合蛍光体の画分は、定量的な環境計測のためのセンサに適用することができる。   As described above, the method for fractionating a composite phosphor of the present invention can be applied to obtaining a composite phosphor that can be used as a sensor for quantitative environmental measurement. The fraction of the composite phosphor of the present invention can be applied to a sensor for quantitative environmental measurement.

11 … NICKカラム
12,13 … 試験管
14,15 … NAP-5カラム
16 … 試験管
11 ... NICK column 12, 13 ... Test tube 14, 15 ... NAP-5 column 16 ... Test tube

Claims (8)

半導体量子ドット蛍光体と、前記半導体量子ドット蛍光体との間で蛍光共鳴エネルギ移動が発生し得る有機分子と、が結合された複合蛍光体を合成する複合蛍光体形成工程と;
前記複合蛍光体を、クロマトグラフィ法により分画する分画工程と;を備え、
前記分画工程では、前記クロマトグラフィ法により分画される画分中の前記半導体量子ドット蛍光体に対する前記有機分子の割合が溶出容積の増加と共に変化することが保証される前記複合蛍光体の量をアプライする、
ことを特徴とする複合蛍光体の分画方法。
A composite phosphor forming step of synthesizing a composite phosphor in which a semiconductor quantum dot phosphor and an organic molecule capable of generating fluorescence resonance energy transfer between the semiconductor quantum dot phosphor are combined;
A fractionation step of fractionating the composite phosphor by a chromatographic method;
In the fractionation step, the amount of the composite phosphor that ensures that the ratio of the organic molecules to the semiconductor quantum dot phosphor in the fraction fractionated by the chromatography method changes with an increase in elution volume is determined. Apply,
And a method for fractionating a composite phosphor.
前記クロマトグラフィ法がゲル濾過カラムクロマトグラフィ法である、ことを特徴とする請求項1に記載の複合蛍光体の分画方法。   The method for fractionating a composite phosphor according to claim 1, wherein the chromatography method is a gel filtration column chromatography method. 前記分画工程では、前記ゲル濾過カラムクロマトグラフィ法により分画される画分中の前記半導体量子ドット蛍光体に対する前記有機分子の割合が、溶出容積の増加と共に増加する、前記溶出容積の範囲を有する前記複合蛍光体の量をアプライし、前記範囲内で分画する、ことを特徴とする請求項2に記載の複合蛍光体の分画方法。   In the fractionation step, the ratio of the organic molecules to the semiconductor quantum dot phosphor in the fraction fractionated by the gel filtration column chromatography method has a range of the elution volume that increases as the elution volume increases. 3. The method for fractionating a composite phosphor according to claim 2, wherein the amount of the composite phosphor is applied and fractionated within the range. 前記有機分子は、前記半導体量子ドット蛍光体との間で蛍光共鳴エネルギ移動が発生し得る蛍光性の有機色素、又は、前記半導体量子ドット蛍光体との間で蛍光共鳴エネルギ移動が発生し得る蛍光分子で標識された非蛍光性の有機分子のいずれかである、ことを特徴とする請求項2又は3に記載の複合蛍光体の分画方法。   The organic molecule is a fluorescent organic dye capable of generating fluorescence resonance energy transfer with the semiconductor quantum dot phosphor, or a fluorescence capable of generating fluorescence resonance energy transfer with the semiconductor quantum dot phosphor. 4. The method for fractionating a composite phosphor according to claim 2, wherein the method is a non-fluorescent organic molecule labeled with a molecule. 前記分画工程では、前記半導体量子ドット蛍光体と前記有機分子体との間における蛍光共鳴エネルギ移動について予め定められた特性の水溶液、水分散液、有機溶媒及び有機溶媒分散液のいずれかを用いて、前記複合蛍光体をゲル濾過カラムクロマトグラフィ法により分画する、ことを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の複合蛍光体の分画方法。   In the fractionation step, any one of an aqueous solution, an aqueous dispersion, an organic solvent, and an organic solvent dispersion having characteristics predetermined for fluorescence resonance energy transfer between the semiconductor quantum dot phosphor and the organic molecular body is used. The method for fractionating a composite phosphor according to any one of claims 2 to 4, wherein the composite phosphor is fractionated by gel filtration column chromatography. 前記有機分子は、フルオレセイン誘導体、ローダミン誘導体、シアニン誘導体、アレクサフルオロ誘導体、ディライトフルオロ誘導体、及び、ボディピィー誘導体からなる群から選ばれるいずれかのものである、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の複合蛍光体の分画方法。   The organic molecule is any one selected from the group consisting of a fluorescein derivative, a rhodamine derivative, a cyanine derivative, an alexafluoro derivative, a delight fluoro derivative, and a body pie derivative. 6. The method for fractionating a composite phosphor according to any one of 5 above. 前記分画された複合蛍光体のそれぞれの蛍光スペクトルの測定を行い、前記測定結果に基づいて、前記分画された複合蛍光体のそれぞれにおける蛍光共鳴エネルギ移動効率の平均値を特定する蛍光共鳴エネルギ移動率特定工程を更に備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の複合蛍光体の分画方法。   Fluorescence resonance energy for measuring the fluorescence spectrum of each of the fractionated composite phosphors and identifying an average value of the fluorescence resonance energy transfer efficiency in each of the fractionated composite phosphors based on the measurement result The method for fractionating a composite phosphor according to any one of claims 1 to 6, further comprising a transfer rate specifying step. 請求項1〜7のいずれかに記載の複合蛍光体の分画方法を使用して得られる複合蛍光体の画分。   The fraction of the composite fluorescent substance obtained using the fractionation method of the composite fluorescent substance in any one of Claims 1-7.
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