JP4491417B2 - ナノ化学種が埋め込まれた多孔質材料、その製造方法、およびその使用方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2003年8月4日に出願された、発明の名称「ナノ化学種がドープされた多孔質材料、その製造方法、およびその使用方法」(POROUS MATERIALS DOPED WITH NANOSPECIES,METHODS OF FABRICATION THEREOF,AND METHODS OF USE THEREOF)の米国仮出願第60/492,416号明細書に基づく優先権を主張し、その開示内容全体を参照により本明細書中に取り込む。
Claims (57)
- 第1の特性と、第2の検出可能な特性とを有し、第1のエネルギーに曝露することによって、前記第2の検出可能な特性に対応する第2の検出可能なエネルギーが発生するナノ化学種であって、前記ナノ化学種は化学的化合物でコーティングされ、前記ナノ化学種は前記化学的化合物でコーティングされた後で前記第1の特性を有するナノ化学種と、
前記第1の特性を有する、細孔直径1〜100nmであるメソポーラスシリカビーズであって、前記第1の特性によって、前記ナノ化学種は、前記メソポーラスシリカビーズと相互作用して、前記メソポーラスシリカビーズの細孔内に配置されるメソポーラスシリカビーズと、
前記メソポーラスシリカビーズに取り付けられたプローブと、前記プローブに取り付けられたフルオロフォアおよび消光部分とをさらに含む構造体。 - 前記ナノ化学種が、半導体量子ドット、金属ナノ粒子、生体分子、および磁性ナノ粒子から選択される、請求項1に記載の構造体。
- 前記金属ナノ粒子が、金ナノ粒子、白金ナノ粒子、銀ナノ粒子、および銅ナノ粒子から選択される、請求項2に記載の構造体。
- 前記生体分子が、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、タンパク質、リガンド、受容体、抗原、抗体、およびそれらの分離した部分から選択される、請求項2に記載の構造体。
- 前記メソポーラスシリカビーズが、炭化水素で誘導体化された表面を有する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記第1の特性が、疎水性、親水性、静電特性、生物学的特性、バイオアフィニティ特性、リガンド−受容体特性、抗体−抗原特性、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記第2の検出可能な特性が、蛍光特性、磁気特性、ルミネセンス特性、光散乱特性、および表面プラズモン特性から選択される、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記ナノ化学種が疎水性コーティングされた半導体量子ドットであり、前記コーティングが、前記半導体量子ドット上に実質的に配置される疎水性化合物を含む、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記第1の特性が疎水性であり、前記ナノ化学種がコーティングされた半導体量子ドットであり、前記コーティングが、前記半導体量子ドット上に実質的に配置される疎水性化合物を含み、前記メソポーラスシリカビーズが、炭化水素で誘導体化された表面を有する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記疎水性化合物が、O=PR3化合物、O=PHR2化合物、O=PHR1化合物、H2NR化合物、HNR2化合物、NR3化合物、HSR化合物、SR2化合物、およびそれらの組み合わせから選択され、RがC1〜C18炭化水素、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項8又は請求項9に記載の構造体。
- 前記疎水性化合物が、O=PR3化合物、HNR2化合物、HSR化合物、SR2化合物、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項10に記載の構造体。
- Rが飽和線状C4〜C18炭化水素である、請求項10又は請求項11に記載の構造体。
- 前記疎水性化合物が、トリ−n−オクチルホスフィン、ステアリン酸、およびオクチルデシルアミンから選択される、請求項8から請求項12のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記疎水性化合物がトリ−n−オクチルホスフィンを含む、請求項8から請求項13のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記疎水性化合物がステアリン酸を含む、請求項8から請求項13のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記疎水性化合物がオクチルデシルアミンを含む、請求項8から請求項13のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記量子ドットがコアおよびキャップを含む、請求項2から請求項16のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記量子ドットの前記コアが、IIB−VIB半導体、IIIB−VB半導体、およびIVB−IVB半導体からなる群より選択される、請求項17に記載の構造体。
- 前記量子ドットの前記コアが、IIB−VIB半導体からなる群より選択される、請求項17又は請求項18に記載の構造体。
- 前記量子ドットの前記コアがCdSまたはCdSeである、請求項17から請求項19のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記キャップが、高バンドギャップのIIB−VIB半導体からなる群より選択される、請求項17から請求項20のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記キャップがZnSおよびCdSから選択される、請求項17から請求項21のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記プローブが結合性化合物を介して前記メソポーラスシリカビーズと間接的に取り付けられた、請求項1から請求項22のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記プローブが、生体分子である、請求項1から請求項23のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記メソポーラスシリカビーズが、チオール、アミン、カルボキシル及びヒドロキシルからなる群から選択される反応性基を有する官能性有機分子によって表面改質された、請求項1から請求項24のいずれか1項に記載の構造体。
- 構造体を製造する方法であって、
第1の特性と第2の検出可能な特性とを有するナノ化学種を提供するステップであって、前記ナノ化学種は化学的化合物でコーティングされ、前記ナノ化学種は前記化学的化合物でコーティングされた後で前記第1の特性を有し、第1のエネルギーに曝露することによって前記第2の検出可能な特性に対応する第2の検出可能なエネルギーが発生するステップと;
前記第1の特性を有する、細孔直径1〜100nmであるメソポーラスシリカビーズを提供するステップと;
溶液の存在下で前記ナノ化学種および前記メソポーラスシリカビーズを導入するステップと;
前記構造体を形成するステップであって、前記構造体が、少なくとも前記メソポーラスシリカビーズの細孔内部に配置された複数のナノ化学種を有するメソポーラスシリカビーズを含み、前記第1の特性によって、前記ナノ化学種が、前記メソポーラスシリカビーズと相互作用して、前記メソポーラスシリカビーズの前記細孔内部に配置されるステップとを含み、前記構造体が、メソポーラスシリカビーズに取り付けられたプローブと、前記プローブに取り付けられたフルオロフォアおよび消光部分とをさらに含む、前記方法。 - 前記ナノ化学種が、半導体量子ドット、金属ナノ粒子、生体分子、および磁性ナノ粒子から選択される、請求項26に記載の方法。
- 前記金属ナノ粒子が、金ナノ粒子、白金ナノ粒子、銀ナノ粒子、および銅ナノ粒子から選択される、請求項27に記載の方法。
- 前記生体分子が、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、タンパク質、リガンド、受容体、抗原、抗体、およびそれらの分離した部分から選択される、請求項27に記載の方法。
- 前記メソポーラスシリカビーズが、炭化水素で誘導体化された表面を有するシリカである、請求項26から請求項29のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の特性が、疎水性、親水性、静電特性、生物学的特性、バイオアフィニティ特性、リガンド−受容体特性、抗体−抗原特性、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項26から請求項30のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の検出可能な特性が、蛍光特性、磁気特性、ルミネセンス特性、光散乱特性、および表面プラズモン特性から選択される、請求項26から請求項31のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ナノ化学種が疎水性コーティングされた半導体量子ドットであり、前記コーティングが、前記半導体量子ドット上に実質的に配置される疎水性化合物を含む、請求項26から請求項32のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の特性が疎水性であり、前記ナノ化学種がコーティングされた半導体量子ドットであり、前記コーティングが、前記半導体量子ドット上に実質的に配置される疎水性化合物を含み、前記メソポーラスシリカビーズが、炭化水素で誘導体化された表面を有する、請求項26から請求項33のいずれか1項に記載の方法。
- 前記疎水性化合物が、O=PR3化合物、O=PHR2化合物、O=PHR1化合物、H2NR化合物、HNR2化合物、NR3化合物、HSR化合物、SR2化合物、およびそれらの組み合わせから選択され、RがC1〜C18炭化水素、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項33又は請求項34に記載の方法。
- 前記疎水性化合物が、O=PR3化合物、HNR2化合物、HSR化合物、SR2化合物、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項35に記載の方法。
- Rが飽和線状C4〜C18炭化水素である、請求項35又は請求項36に記載の方法。
- 前記疎水性化合物が、トリ−n−オクチルホスフィン、ステアリン酸、およびオクチルデシルアミンから選択される、請求項33から請求項37のいずれか1項に記載の方法。
- 前記多孔質材料がシリカビーズを含み、前記ナノ化学種がコーティングされた疎水性半導体量子ドットを含み、導入ステップが、前記シリカビーズと、前記コーティングされた疎水性半導体量子ドットとを、アルコールおよびクロロホルムの溶液中で混合するステップを含む、請求項26から請求項38のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも1つの標的を検出する方法であって、
請求項1から請求項25のいずれか1項に記載の少なくとも1種類の構造体をサンプルと接触させるステップであって、前記サンプルが、少なくとも1種類の標的分子を含有し、各構造体が、1種類の標的分子にのみ対応し、前記種類の標的分子が前記サンプル中に存在する場合、前記構造体が前記標的分子と相互作用し、前記少なくとも1種類の構造体のそれぞれが第2の検出可能な特性を有するステップと;
前記第2の検出可能な特性の少なくとも1つを検出するステップであって、各第2の検出可能な特性の検出が、前記サンプル中に前記標的が存在することを示すステップとを含む、方法。 - 前記少なくとも1種類の構造体を第1のエネルギーに曝露するステップと;
前記第2の検出可能な特性に対応する少なくとも1つの第2のエネルギーを検出するステップとをさらに含み、前記少なくとも1つの第2のエネルギーが、前記第1のエネルギーに反応して発生する、請求項40に記載の方法。 - 各標的分子が第3の検出可能な特性を含み、検出ステップが:
前記第2の検出可能な特性および前記第3の検出可能な特性の少なくとも1つを検出するステップを含み、前記第2の検出可能な特性および前記第3の検出可能な特性の検出が、前記サンプル中に前記標的が存在することを示す、請求項40又は請求項41に記載の方法。 - 前記少なくとも1種類の構造体を第1のエネルギーに曝露するステップと;
前記第2の検出可能な特性に対応する少なくとも1つの第2のエネルギーと、前記第3の検出可能な特性に対応する第3のエネルギーとを検出するステップとをさらに含み、前記少なくとも1つの第2のエネルギーが前記第1のエネルギーに反応して発生する、請求項42に記載の方法。 - 前記標的分子が生体分子である、請求項40から請求項43のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の検出可能な特性が、蛍光特性、磁気特性、ルミネセンス特性、光散乱特性、および表面プラズモン特性から選択される、請求項40から請求項44のいずれか1項に記載の方法。
- 第1の特性と、第2の検出可能な特性とを有するナノ化学種であって、前記ナノ化学種は化学的化合物でコーティングされ、前記ナノ化学種は前記化学的化合物でコーティングされた後で前記第1の特性を有し、第1のエネルギーに曝露することによって、前記第2の検出可能な特性に対応する第2の検出可能なエネルギーが発生するナノ化学種と、
前記第1の特性を有する、細孔直径1〜100nmであるメソポーラスシリカビーズであって、前記第1の特性によって、前記ナノ化学種は、前記メソポーラスシリカビーズと相互作用して、前記多孔質材料の前記細孔内に配置されるメソポーラスシリカビーズとを含む構造体を複数含み、前記構造体が、メソポーラスシリカビーズに取り付けられたプローブと、前記プローブに取り付けられたフルオロフォアおよび消光部分とをさらに含む、アレイシステム。 - 前記第1の特性が疎水性であり、前記ナノ化学種がコーティングされた半導体量子ドットであり、前記コーティングが、前記半導体量子ドット上に実質的に配置される疎水性化合物を含み、前記メソポーラスシリカビーズが、炭化水素で誘導体化された表面を有する、請求項46に記載のアレイシステム。
- 第1の特性と、第2の検出可能な特性とを有するナノ化学種であって、前記ナノ化学種は化学的化合物でコーティングされ、前記ナノ化学種は前記化学的化合物でコーティングされた後で前記第1の特性を有し、第1のエネルギーに曝露することによって、前記第2の検出可能な特性に対応する第2の検出可能なエネルギーが発生するナノ化学種と、
前記第1の特性を有する、細孔直径1〜100nmであるメソポーラスシリカビーズであって、前記第1の特性によって、前記ナノ化学種は、前記メソポーラスシリカビーズと相互作用して、前記多孔質材料の前記細孔内に配置されるメソポーラスシリカビーズとを含む構造体を複数含み、前記構造体が、メソポーラスシリカビーズに取り付けられたプローブと、前記プローブに取り付けられたフルオロフォアおよび消光部分とをさらに含む、診断ライブラリ。 - 前記第1の特性が疎水性であり、前記ナノ化学種がコーティングされた半導体量子ドットであり、前記コーティングが、前記半導体量子ドット上に実質的に配置される疎水性化合物を含み、前記メソポーラスシリカビーズが、炭化水素で誘導体化された表面を有する、請求項48に記載の診断ライブラリ。
- 第1の特性と、第2の検出可能な特性とを有するナノ化学種であって、前記ナノ化学種は化学的化合物でコーティングされ、前記ナノ化学種は前記化学的化合物でコーティングされた後で前記第1の特性を有し、第1のエネルギーに曝露することによって、前記第2の検出可能な特性に対応する第2の検出可能なエネルギーが発生するナノ化学種と、
前記第1の特性を有する、細孔直径1〜100nmであるメソポーラスシリカビーズであって、前記第1の特性によって、前記ナノ化学種は、前記メソポーラスシリカビーズと相互作用して、前記多孔質材料の前記細孔内に配置されるメソポーラスシリカビーズとを含む構造体を複数含み、前記構造体が、メソポーラスシリカビーズに取り付けられたプローブと、前記プローブに取り付けられたフルオロフォアおよび消光部分とをさらに含む、コンビナトリアルライブラリ。 - 前記第1の特性が疎水性であり、前記ナノ化学種がコーティングされた半導体量子ドットであり、前記コーティングが、前記半導体量子ドット上に実質的に配置される疎水性化合物を含み、前記メソポーラスシリカビーズが、炭化水素で誘導体化された表面を有する、請求項50に記載のコンビナトリアルライブラリ。
- 第1の特性と、第2の検出可能な特性とを有するナノ化学種であって、前記ナノ化学種は化学的化合物でコーティングされ、前記ナノ化学種は前記化学的化合物でコーティングされた後で前記第1の特性を有し、第1のエネルギーに曝露することによって、前記第2の検出可能な特性に対応する第2の検出可能なエネルギーが発生するナノ化学種と、
前記第1の特性を有する、細孔直径1〜100nmであるメソポーラスシリカビーズであって、前記第1の特性によって、前記ナノ化学種は、前記メソポーラスシリカビーズと相互作用して、前記多孔質材料の前記細孔内に配置されるメソポーラスシリカビーズとを含む構造体を複数含み、前記構造体が、メソポーラスシリカビーズに取り付けられたプローブと、前記プローブに取り付けられたフルオロフォアおよび消光部分とをさらに含む、蛍光インク。 - 前記第1の特性が疎水性であり、前記ナノ化学種がコーティングされた半導体量子ドットであり、前記コーティングが、前記半導体量子ドット上に実質的に配置される疎水性化合物を含み、前記メソポーラスシリカビーズが、炭化水素で誘導体化された表面を有する、請求項52に記載の蛍光インク。
- 第1の特性と、第2の検出可能な特性とを有するナノ化学種であって、前記ナノ化学種は化学的化合物でコーティングされ、前記ナノ化学種は前記化学的化合物でコーティングされた後で前記第1の特性を有し、第1のエネルギーに曝露することによって、前記第2の検出可能な特性に対応する第2の検出可能なエネルギーが発生するナノ化学種と、
前記第1の特性を有する、細孔直径1〜100nmであるメソポーラスシリカビーズであって、前記第1の特性によって、前記ナノ化学種は、前記メソポーラスシリカビーズと相互作用して、前記多孔質材料の前記細孔内に配置されるメソポーラスシリカビーズとを含む構造体を複数含み、前記構造体が、メソポーラスシリカビーズに取り付けられたプローブと、前記プローブに取り付けられたフルオロフォアおよび消光部分とをさらに含む、蛍光性化粧品。 - 前記第1の特性が疎水性であり、前記ナノ化学種がコーティングされた半導体量子ドットであり、前記コーティングが、前記半導体量子ドット上に実質的に配置される疎水性化合物を含み、前記メソポーラスシリカビーズが、炭化水素で誘導体化された表面を有する、請求項54に記載の蛍光性化粧品。
- 第1の特性と、第2の検出可能な特性とを有するナノ化学種であって、前記ナノ化学種は化学的化合物でコーティングされ、前記ナノ化学種は前記化学的化合物でコーティングされた後で前記第1の特性を有し、第1のエネルギーに曝露することによって、前記第2の検出可能な特性に対応する第2の検出可能なエネルギーが発生するナノ化学種と、
前記第1の特性を有する、細孔直径1〜100nmであるメソポーラスシリカビーズであって、前記第1の特性によって、前記ナノ化学種は、前記メソポーラスシリカビーズと相互作用して、前記多孔質材料の前記細孔内に配置されるメソポーラスシリカビーズとを含む構造体を複数含み、前記構造体が、メソポーラスシリカビーズに取り付けられたプローブと、前記プローブに取り付けられたフルオロフォアおよび消光部分とをさらに含む、フローサイトメトリーシステム。 - 前記第1の特性が疎水性であり、前記ナノ化学種がコーティングされた半導体量子ドットであり、前記コーティングが、前記半導体量子ドット上に実質的に配置される疎水性化合物を含み、前記メソポーラスシリカビーズが、炭化水素で誘導体化された表面を有する、請求項56に記載のフローサイトメトリーシステム。
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