JP5355456B2 - Quantum dot composite-containing vesicle and method for producing the same - Google Patents

Quantum dot composite-containing vesicle and method for producing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a quantum dot complex equipped with position identification by fluorescent imaging and high efficient drug release mechanism to living body tissues, and capable of being obtained without accompanying a complex synthesis process, and to provide vesicles containing the quantum dot complex. <P>SOLUTION: There is provided a quantum dot complex 1 which includes a quantum dot 10 having a core 12 composed of semiconductor nanoparticles and a shell 14 provided by bonding a polymer on the surface of the core 12 and having reactive groups on the surface, and an organism-relating molecules 20 bonded to the reactive groups of the surface of the quantum dot 10. Further, the quantum dot 1 is contained in the layer and/or on the surface of the vesicle composed of a phospholipid double layer. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、量子ドット複合体、量子ドット複合体含有ベシクル及びこれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a quantum dot composite, a quantum dot composite-containing vesicle, and a method for producing them.

半導体ナノ結晶からなる量子ドットは、電子・光デバイスやライフサイエンスをはじめとする様々な技術分野で注目を集める材料である。量子ドットは、非常に高いモル吸光係数と蛍光量子収率を有し、吸収スペクトルと蛍光スペクトルは、量子ドットの粒子サイズに依存して、容易にチューニングでき、蛍光スペクトルでは、紫外域から赤外域にわたってシャープなスペクトル特性を示す。さらに、量子ドットは優れた光退色耐性と光/化学分解耐性を示す等、既知の蛍光材料にはない特徴を有している。   Quantum dots made of semiconductor nanocrystals are a material that attracts attention in various technical fields including electronic and optical devices and life sciences. Quantum dots have a very high molar extinction coefficient and fluorescence quantum yield, and the absorption and fluorescence spectra can be easily tuned depending on the particle size of the quantum dots. It shows a sharp spectral characteristic. Furthermore, quantum dots have characteristics not found in known fluorescent materials, such as excellent light fading resistance and light / chemical degradation resistance.

これまで、バイオイメージングにおいては、一般に有機蛍光色素が利用され、その光退色が長時間観測を妨げる要因となっていた。量子ドットを用いれば、この問題を克服でき、さらに、量子ドットは粒子サイズに依存して異なる波長の蛍光を発することから、生体組織内に異なるサイズの量子ドットを導入することで、単一励起波長において同時に生体分子の多色観察を行うことができる。   Until now, in organic imaging, organic fluorescent dyes are generally used, and the photobleaching has been a factor that hinders long-term observation. Quantum dots can be used to overcome this problem. In addition, quantum dots emit fluorescence at different wavelengths depending on the particle size, so single quantum excitation can be achieved by introducing quantum dots of different sizes in living tissue. Multicolor observation of biomolecules can be performed simultaneously at the wavelength.

量子ドットを構成する材料として、セレン化カドミウム(CdSe)、硫化カドミウム(CdS)、テルル化カドミウム(CdTe)、硫化亜鉛(ZnS)等が使用されており、これらは生体系への有害性が懸念されてきた。加えて、量子ドットは、優れた蛍光特性を示すものの、そのままではタンパク質、糖質、核酸等の生体分子と融合させることができない。   As materials constituting the quantum dots, cadmium selenide (CdSe), cadmium sulfide (CdS), cadmium telluride (CdTe), zinc sulfide (ZnS), and the like are used, and there are concerns about their harmfulness to biological systems. It has been. In addition, although quantum dots exhibit excellent fluorescence properties, they cannot be fused with biomolecules such as proteins, carbohydrates, and nucleic acids as they are.

そこで、量子ドットの表面を種々の親水性の有機分子やポリマーで被覆し、無害化処理した生体適合型の量子ドットが提案されている(非特許文献1、2)。このような量子ドットの表面には、カルボキシル基、アミノ基、システイン基等が導入されており、これらの官能基を利用することで、タンパク質(酵素、ホルモン、受容体、成長因子、抗体)、核酸(DNAやRNA)、糖質、オリゴペプチド、オリゴヌクレオチド等の生体分子と化学結合できる。   Therefore, biocompatible quantum dots have been proposed in which the surface of the quantum dots is coated with various hydrophilic organic molecules and polymers and detoxified (Non-Patent Documents 1 and 2). On the surface of such quantum dots, carboxyl groups, amino groups, cysteine groups, etc. are introduced, and by using these functional groups, proteins (enzymes, hormones, receptors, growth factors, antibodies), It can chemically bond to biomolecules such as nucleic acids (DNA and RNA), carbohydrates, oligopeptides, oligonucleotides and the like.

一方、リン脂質分子は、自己組織化によって脂質二重層(リン脂質二重層)を形成し、細胞膜の主要な構成要素となる他、細胞膜内外の物質移動に用いられる小さな脂質ベシクル(リポソーム)を形成する。ベシクルは、微小な水相をリン脂質二重層が包み込んだカプセル状の構造体であり、その内孔には、抗がん剤等の種々の化学物質を内包することができる。このため医薬、食品、化粧品産業における有効な技術ツールとして、また、次世代のナノ・マイクロスケールのドラックデリバリーシステムやバイオチップの構成要素としての応用が期待されている。近年では、基板上にベシクルを高密度に固定化したマイクロアレイを作製し、アトリットル(1aL=10−18L)スケールの分子を、ハイスループットで検査するライブラリ基板用の作製ツールが提案されている(非特許文献3)。 Phospholipid molecules, on the other hand, form lipid bilayers (phospholipid bilayers) by self-assembly and become the main component of the cell membrane, as well as small lipid vesicles (liposomes) used for mass transfer inside and outside the cell membrane. To do. A vesicle is a capsule-like structure in which a minute aqueous phase is encapsulated in a phospholipid bilayer, and various chemical substances such as anticancer agents can be encapsulated in the inner pores. Therefore, it is expected to be applied as an effective technical tool in the pharmaceutical, food and cosmetic industries, and as a component of the next generation nano / micro scale drug delivery system and biochip. In recent years, a production tool for a library substrate has been proposed in which a microarray in which vesicles are fixed at a high density on a substrate is prepared, and attoliter (1aL = 10 −18 L) scale molecules are inspected at high throughput. (Non-Patent Document 3).

これらのバイオシステムにおいて、ベシクルは薬物を内包するベッセル、もしくは薬物を運搬するキャリアの役割を担うが、その際、ベシクルの位置を特定するために、ベシクルを蛍光標識化する必要がある。通常、その手段として、蛍光色素でラベル化されたリン脂質分子を、ベシクルに挿入する手法が用いられる(非特許文献4、5)。   In these biosystems, the vesicle plays a role of a vessel containing the drug or a carrier for transporting the drug. At that time, it is necessary to fluorescently label the vesicle in order to specify the position of the vesicle. Usually, as the means, a method of inserting a phospholipid molecule labeled with a fluorescent dye into a vesicle is used (Non-patent Documents 4 and 5).

Z.Zhelevら、「アナリティカル・ケミストリー(Analytical Chemistry)」、第78巻、2006年、第321−330頁Z. Zhelev et al., “Analytical Chemistry”, 78, 2006, 321-330. K.Susumuら、「ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティ(Journal of American Chemical Society)」、第129巻、2007年、第13987−13996頁K. Susumu et al., "Journal of American Chemical Society," 129, 2007, 13987-13996. D.Stamouら、「アンゲヴァンテ・ ケミィ・インターナショナル・エディション(Angewandte Chemie International Edition)」、第42巻、2003年、第5580−5583頁D. Stamou et al., “Angewandte Chemie International Edition”, 42, 2003, 5580-5583. J.W.Nichols、「バイオケミストリー(Biochemistry)」、第24巻、1985年、第6390−6398頁J. et al. W. Nichols, “Biochemistry”, 24, 1985, 6390-6398. Y.Liら、「ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティ(Journal of American Chemical Society)」、第130巻、2008年、第12252−2253頁Y. Li et al., "Journal of American Chemical Society", 130, 2008, 12252-2253.

しかしながら、有機蛍光色素等の既存の蛍光色素化合物は、光退色に問題があり、ベシクルの動的・静的な挙動を長時間にわたって観測する系には適していない。蛍光色素ラベル化リン脂質分子は、強い光照射により、光/化学分解を生じる欠点があり、ベシクルは、この光/化学分解に伴い、不安定化して、その構造が崩壊してしまう可能性がある。特にドラックデリバリーシステムでは、ベシクルが崩壊すると、内包する化学物質が目的外の位置で放出されてしまうため、その用途には利用できない。
加えて、蛍光色素化合物に代えて量子ドットで蛍光ラベル化しようとしても、ベシクルのリン脂質二重層に量子ドットを取り込むのが困難であった。
さらに、ベシクルをドラックデリバリーやバイオチップシステムに利用する場合には、内包する薬剤を生体分子に対して、高効率に作用させる機構が要求される。
However, existing fluorescent dye compounds such as organic fluorescent dyes have a problem in photobleaching, and are not suitable for systems that observe the dynamic and static behavior of vesicles over a long period of time. Fluorescent dye-labeled phospholipid molecules have the disadvantage of causing photo / chemical degradation when irradiated with intense light, and vesicles may become unstable with the photo / chemical degradation and the structure may be destroyed. is there. In particular, in the drug delivery system, when the vesicle is collapsed, the encapsulated chemical substance is released at an undesired position, and therefore cannot be used for that purpose.
In addition, it was difficult to incorporate the quantum dots into the phospholipid bilayer of the vesicle even when trying to fluorescent label with quantum dots instead of the fluorescent dye compound.
Furthermore, when vesicles are used for drug delivery and biochip systems, a mechanism is required that allows the contained drug to act on biomolecules with high efficiency.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、蛍光イメージングによる位置特定と、生体組織に対する高効率な薬剤放出機構とを備え、かつ煩雑な合成プロセスを伴うことなく得られる量子ドット複合体、量子ドット複合体含有ベシクル及びこれらの製造方法を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and includes a quantum dot composite having a position specified by fluorescence imaging and a high-efficiency drug release mechanism with respect to a living tissue and obtained without a complicated synthesis process. Quantum dot composite-containing vesicles and methods for producing them.

本発明の量子ドット複合体含有ベシクルは、リン脂質からなる脂質二重層がカプセル状に形成され、子ドット複合体が、前記脂質二重層の層内及び表面の双方又はいずれか一方に含有されてなる量子ドット複合体含有ベシクルであって、前記量子ドット複合体は、半導体ナノ粒子からなるコア部、及びカルボキシル基を反応活性基として備えるポリエチレングリコールが前記コア部の表面に結合してなるシェル部を備え、かつ前記シェル部の表面に前記反応活性基を備える量子ドットと、前記反応活性基に結合されたリン脂質とを備えることを特徴とする。
前記のカプセル状に形成された脂質二重層で化学物質が内包されていてもよく、前記脂質二重層は、その表面にポリエーテル鎖を備えることが好ましく、前記ポリエーテル鎖は、末端に生体分子と結合可能な官能基を備えることがより好ましい。
Quantum dot conjugates containing vesicle of the present invention, the lipid bilayer composed of phospholipids is formed in a capsule shape, quantum dot complex, are contained in one or both either the lipid bilayer of the layers in and on the surface A quantum dot composite-containing vesicle comprising a core part composed of semiconductor nanoparticles and a shell formed by binding polyethylene glycol having a carboxyl group as a reactive group to the surface of the core part. And a quantum dot having the reactive group on the surface of the shell, and a phospholipid bonded to the reactive group .
A chemical substance may be included in the lipid bilayer formed in the capsule shape, and the lipid bilayer preferably includes a polyether chain on a surface thereof, and the polyether chain has a biomolecule at a terminal. It is more preferable to provide a functional group that can be bonded to.

本発明の量子ドット複合体含有ベシクルの製造方法は、半導体ナノ粒子からなるコア部、及びカルボキシル基を反応活性基として備えるポリエチレングリコールが前記コア部の表面に結合してなるシェル部を備え、かつ前記シェル部の表面に前記反応活性基を備える量子ドットと、リン脂質とを、前記反応活性基と前記リン脂質の反応活性基との化学結合により結合させ量子ドット複合体を得る第一の工程と、得られた量子ドット複合体と、別のリン脂質とを分散媒に分散させ、前記分散媒を除去して量子ドット複合体を含む前記の別のリン脂質を薄膜化した後、水溶液中で前記の別のリン脂質をカプセル化する第二の工程とを有することを特徴とする。
前記第二の工程は、さらに化学物質を添加してもよく、前記第二の工程は、さらに末端に生体分子と結合可能な官能基を備えるポリエーテル鎖が導入されたリン脂質を添加して分散液とすることが好ましい。
Method of manufacturing a quantum dot conjugates containing vesicle of the present invention includes a core portion formed of a semiconductor nanoparticle, and a shell portion which polyethylene glycol is engaged binding to the surface of the core part comprising a carboxyl group as a reactive group, and first obtain the quantum dot having the reactive groups on the surface of the shell portion, and a phospholipid, a pre Kihan応活groups and the phospholipids quantum dot conjugates bound by chemical bonds between the reactive group of After one step and the obtained quantum dot complex and another phospholipid are dispersed in a dispersion medium, the dispersion medium is removed and the other phospholipid containing the quantum dot complex is thinned. And a second step of encapsulating the other phospholipid in an aqueous solution.
In the second step, a chemical substance may be further added. In the second step, a phospholipid introduced with a polyether chain having a functional group capable of binding to a biomolecule at the end is further added. A dispersion is preferred.

本発明の量子ドット複合体、量子ドット複合体含有ベシクルによれば、煩雑な合成プロセスを伴うことなく、蛍光イメージングによる位置特定ができ、生体組織に対する薬剤放出機構の高効率化が図れる。   According to the quantum dot composite and quantum dot composite-containing vesicle of the present invention, the position can be specified by fluorescence imaging without involving a complicated synthesis process, and the efficiency of the drug release mechanism for living tissue can be improved.

本発明の一実施形態にかかる量子ドット複合体の断面図である。It is sectional drawing of the quantum dot composite_body | complex concerning one Embodiment of this invention. (a)本発明の一実施形態にかかる量子ドット複合体含有ベシクルの断面図である。(b)(a)の部分拡大図である。(A) It is sectional drawing of the quantum dot composite containing vesicle concerning one Embodiment of this invention. (B) It is the elements on larger scale of (a). 本発明の一実施形態にかかる量子ドット複合体含有ベシクルの断面図である。It is sectional drawing of the quantum dot composite containing vesicle concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる量子ドット複合体含有ベシクルの断面図である。It is sectional drawing of the quantum dot composite containing vesicle concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる量子ドット複合体含有ベシクルの断面図である。It is sectional drawing of the quantum dot composite containing vesicle concerning one Embodiment of this invention. 実施例1、2の量子ドット複合体における吸収スペクトル測定の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the absorption spectrum measurement in the quantum dot composite_body | complex of Example 1,2. 実施例1、2の量子ドット複合体における蛍光スペクトルの測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the fluorescence spectrum in the quantum dot composite_body | complex of Example 1,2. (a)実施例1の量子ドット複合体における動的光散乱の測定結果を示すグラフである。(b)参考品である量子ドット525における動的光散乱の測定結果を示すグラフである。(A) It is a graph which shows the measurement result of the dynamic light scattering in the quantum dot complex of Example 1. (B) It is a graph which shows the measurement result of the dynamic light scattering in the quantum dot 525 which is a reference product. (a)実施例1の量子ドット複合体の原子間力顕微鏡での観察結果を示す写真である。(b)(a)で観察された粒子の粒径の測定結果を示すグラフである。(c)(a)で観察された粒子の粒径の測定結果を示すグラフである。(A) It is a photograph which shows the observation result with the atomic force microscope of the quantum dot composite_body | complex of Example 1. FIG. (B) It is a graph which shows the measurement result of the particle size of the particle | grains observed by (a). (C) It is a graph which shows the measurement result of the particle size of the particle | grains observed by (a). (a)参考品である量子ドット525の原子間力顕微鏡での観察結果を示す写真である。(b)(a)で観察された粒子の粒径の測定結果を示すグラフである。(c)(a)で観察された粒子の粒径の測定結果を示すグラフである。(A) It is a photograph which shows the observation result with the atomic force microscope of the quantum dot 525 which is a reference product. (B) It is a graph which shows the measurement result of the particle size of the particle | grains observed by (a). (C) It is a graph which shows the measurement result of the particle size of the particle | grains observed by (a). 実施例5の量子ドット複合体含有ベシクルの共焦点レーザー蛍光顕微鏡の観察結果を示す写真である。It is a photograph which shows the observation result of the confocal laser fluorescence microscope of the quantum dot composite containing vesicle of Example 5. (a)実施例5の量子ドット複合体含有ベシクルの原子間力顕微鏡での観察結果を示す写真である。(b)ベシクルの膜厚の測定結果を示すグラフである。(c)(a)で観察されたドット構造の粒径の測定結果を示すグラフである。(A) It is a photograph which shows the observation result in the atomic force microscope of the quantum dot composite containing vesicle of Example 5. FIG. (B) It is a graph which shows the measurement result of the film thickness of a vesicle. (C) It is a graph which shows the measurement result of the particle size of the dot structure observed by (a). (a)実施例5の量子ドット複合体含有ベシクルの原子間力顕微鏡での観察結果を示す写真である。(b)(a)で観察されたドット構造の粒径の測定結果を示すグラフである。(A) It is a photograph which shows the observation result in the atomic force microscope of the quantum dot composite containing vesicle of Example 5. FIG. (B) It is a graph which shows the measurement result of the particle size of the dot structure observed by (a).

(量子ドット複合体)
本発明の量子ドット複合体の一例について、以下に図面を参照しながら説明する。図1に示すように、量子ドット複合体1は、量子ドット10と、量子ドット10の表面に結合された生体関連分子20とを備えるものである。
(Quantum dot composite)
An example of the quantum dot composite of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the quantum dot composite 1 includes a quantum dot 10 and a bio-related molecule 20 bonded to the surface of the quantum dot 10.

<量子ドット>
量子ドット10は、半導体ナノ粒子からなるコア部12と、該コア部12の表面にポリマーが結合してなるシェル部14とを備え、かつ表面に反応活性基を備えるものである。
コア部12である半導体ナノ粒子は、半導体のナノメートルサイズの微粒子であり、量子閉じ込め効果を有する発光材料である。半導体ナノ粒子としては、金属元素と、非金属元素又は遷移金属元素を組み合わせたものが挙げられ、例えば、セレン化カドミウム(CdSe)、硫化カドミウム(CdS)、テルル化カドミウム(CdTe)、硫化亜鉛(ZnS)等のIIB−VIB族のもの、インジウムリン(InP)、ガリウムリン(GaP)等のIIIB−VB族のもの等が挙げられる。
<Quantum dots>
The quantum dot 10 includes a core portion 12 made of semiconductor nanoparticles, a shell portion 14 in which a polymer is bonded to the surface of the core portion 12, and a reactive active group on the surface.
The semiconductor nanoparticles that are the core portion 12 are semiconductor nanometer-sized fine particles, and are light-emitting materials having a quantum confinement effect. Examples of the semiconductor nanoparticles include a combination of a metal element and a nonmetallic element or a transition metal element. For example, cadmium selenide (CdSe), cadmium sulfide (CdS), cadmium telluride (CdTe), zinc sulfide ( IIB-VIB group such as ZnS) and IIIB-VB group such as indium phosphide (InP) and gallium phosphide (GaP).

シェル部14を構成するポリマーとしては、後述する生体関連分子20の反応活性基と結合する反応活性基を備えるものであればよく、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアクリルアミド、ポリメタクリレート等の生体適合型ポリマーに、カルボキシル基やアミノ基を反応活性基として備えるポリマーが挙げられる。中でも、生体関連分子20としてリン脂質を用いる場合には、カルボキシル基を反応活性基として備えるポリマーが好ましく、カルボキシル基を反応活性基として備えるPEGがより好ましい。
コア部12の半導体ナノ粒子は、溶液中で凝集しやすく取り扱いが困難であると共に、人体への健康被害や環境に対する毒性が懸念されるものである。量子ドット10は、生体親和性の高いポリマーで構成されるシェル部14を備えることで、無害化され、医療、バイオテクノロジー分野等で汎用的に用いることができる。
加えて、量子ドット10は、シェル部14の表面に、カルボキシル基等の反応活性基が導入されていることで、生体関連分子20を量子ドット10表面に直接化学結合させた、量子ドット複合体1を作製することができる。
The polymer constituting the shell portion 14 may be any polymer having a reactive group that binds to a reactive group of the biological molecule 20 described later. For example, biological polymers such as polyethylene glycol (PEG), polyacrylamide, and polymethacrylate Examples of the compatible polymer include a polymer having a carboxyl group or an amino group as a reactive group. Especially, when using phospholipid as the bio-related molecule 20, a polymer having a carboxyl group as a reactive group is preferable, and PEG having a carboxyl group as a reactive group is more preferable.
The semiconductor nanoparticles of the core 12 are likely to aggregate in a solution and are difficult to handle, and there are concerns about health damage to the human body and toxicity to the environment. The quantum dot 10 is rendered harmless by including the shell portion 14 made of a polymer having high biocompatibility, and can be used for general purposes in the medical and biotechnology fields.
In addition, the quantum dot 10 is a quantum dot composite in which a biologically active molecule 20 is directly chemically bonded to the surface of the quantum dot 10 by introducing a reactive group such as a carboxyl group on the surface of the shell portion 14. 1 can be produced.

量子ドット10は、コア部12の半導体ナノ粒子のサイズによって、発光波長が著しく変化する。通常、バイオイメージングでは、可視域の波長を利用するため、コア部12のサイズとしては、可視域に発光を示す1〜20nm程度のものが好ましい。また、シェル部14の厚みは特に限定されないが、1〜30nm程度のものが好ましい。  The emission wavelength of the quantum dots 10 varies significantly depending on the size of the semiconductor nanoparticles in the core portion 12. In general, since bio-imaging uses a wavelength in the visible range, the size of the core portion 12 is preferably about 1 to 20 nm showing light emission in the visible range. The thickness of the shell portion 14 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 30 nm.

<生体関連分子>
生体関連分子20は、生体中に存在する分子及びその誘導体である。生体関連分子20としては、例えば、リン脂質、一本鎖もしくは二本鎖DNA又はRNA等の核酸、ポリペプチド、オリゴペプチド、糖等が挙げられ、中でも、リン脂質が好ましい。
<Biologically related molecules>
The bio-related molecule 20 is a molecule existing in the living body and a derivative thereof. Examples of the biological molecule 20 include phospholipids, nucleic acids such as single-stranded or double-stranded DNA or RNA, polypeptides, oligopeptides, sugars, etc. Among them, phospholipids are preferable.

リン脂質は、その疎水部のアシル鎖長、アシル鎖内の二重結合の有無、さらにその二重結合の部位と数は特に限定されない。ただし、リン脂質の親水頭部は、量子ドット10表面にあるカルボキシル基等の活性反応基と化学結合が可能な、ホスファエタノールアミン(PE)を備える構造が好ましい。このようなリン脂質としては、下記(I)式で表される1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスファエタノールアミン(DOPE)、下記(II)式で表される1,2−ジパルミトイル−sn−グリセロ−3−ホスファエタノールアミン(DPPE)、下記(III)式で表される1,2−ジステアロイル−sn−グリセロ−3−ホスファエタノールアミン(DSPE)等が挙げられる。   In the phospholipid, the acyl chain length of the hydrophobic part, the presence or absence of a double bond in the acyl chain, and the site and number of the double bond are not particularly limited. However, the hydrophilic head of the phospholipid preferably has a structure including phosphaethanolamine (PE) that can chemically bond with an active reactive group such as a carboxyl group on the surface of the quantum dot 10. As such phospholipid, 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphaethanolamine (DOPE) represented by the following formula (I), 1,2- represented by the following formula (II) Examples include dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphaethanolamine (DPPE) and 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphaethanolamine (DSPE) represented by the following formula (III). .

<量子ドット複合体の製造方法>
本発明の量子ドット複合体の製造方法は、量子ドットの表面、即ちシェル部の反応活性基に、生体関連分子の反応活性基を結合するものであり、公知の脱水縮合反応による結合方法が挙げられる。例えば、生体関連分子としてリン脂質を用い、量子ドット複合体を得る場合には、量子ドットと、リン脂質とを1−エチル−3(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)触媒下で脱水縮合する製造方法が挙げられる。この際。量子ドット/リン脂質で表される質量比は、特に限定されず、量子ドット又はリン脂質の種類等を勘案して決定できる。
<Method for producing quantum dot composite>
The method for producing a quantum dot composite of the present invention is a method in which a reactive group of a biologically relevant molecule is bonded to a reactive group of the surface of the quantum dot, that is, a shell portion. It is done. For example, when a phospholipid is used as a bio-related molecule and a quantum dot complex is obtained, the quantum dot and the phospholipid are combined with 1-ethyl-3 (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) catalyst. Examples of the production method include dehydration condensation. On this occasion. The mass ratio represented by quantum dots / phospholipids is not particularly limited, and can be determined in consideration of the types of quantum dots or phospholipids.

(量子ドット複合体含有ベシクル)
本発明の量子ドット複合体含有ベシクルは、リン脂質二重層がカプセル状に形成されたベシクルと本発明の量子ドット複合体とを備え、量子ドット複合体が、リン脂質二重層の層内及び表面の双方又はいずれか一方に含有されてなるものである。
本発明の量子ドット複合体含有ベシクルについて、以下に図面を参照しながら説明する。図2(a)は、本発明の量子ドット複合体含有ベシクルの一実施形態にかかる断面図であり、図2(b)は、符号Xの領域の拡大図である。
図2(a)に示すとおり、量子ドット複合体含有ベシクル100は、内孔120を有するカプセル状のベシクル110と、量子ドット複合体1とを備え、前記内孔120内には液体が保持されている。図2(b)に示すように、ベシクル110は、リン脂質112の二分子層であるリン脂質二重層からなり、量子ドット複合体1は、リン脂質二重層の層内及び表面の双方又はいずれか一方に含有されている。
(Quantum dot composite-containing vesicles)
The quantum dot complex-containing vesicle of the present invention comprises a vesicle in which a phospholipid bilayer is formed in a capsule shape and the quantum dot complex of the present invention. It is contained in both or any one of these.
The quantum dot composite-containing vesicle of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2A is a cross-sectional view according to an embodiment of the quantum dot composite-containing vesicle of the present invention, and FIG.
As shown in FIG. 2A, the quantum dot composite-containing vesicle 100 includes a capsule-like vesicle 110 having an inner hole 120 and the quantum dot composite 1, and a liquid is held in the inner hole 120. ing. As shown in FIG. 2 (b), the vesicle 110 is composed of a phospholipid bilayer that is a bimolecular layer of phospholipid 112, and the quantum dot complex 1 is both in and / or on the surface of the phospholipid bilayer. It is contained in either.

<ベシクル>
ベシクル110を構成するリン脂質112は、その疎水部のアシル鎖長、アシル鎖内の二重結合の有無、さらにその二重結合の部位と数は特に限定されない。ベシクル110を構成するリン脂質としては、例えば、ホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルエタノールアミン(PE)、ホスファチジルセリン(PS)、ホスファチジルイノシトール(PI)、ホスファチジルイノシトールホスフェイト(PIP)、ホスファチジン酸(PA)、ホスファチジルグリセロール(PG)、スフィンゴ脂質等が挙げられる。これらリン脂質は、1種類のみを使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
<Vesicle>
The phospholipid 112 constituting the vesicle 110 is not particularly limited in terms of the acyl chain length of the hydrophobic part, the presence or absence of a double bond in the acyl chain, and the site and number of the double bond. Examples of the phospholipid constituting the vesicle 110 include phosphatidylcholine (PC), phosphatidylethanolamine (PE), phosphatidylserine (PS), phosphatidylinositol (PI), phosphatidylinositol phosphate (PIP), phosphatidic acid (PA), Examples include phosphatidylglycerol (PG) and sphingolipids. These phospholipids may be used alone or in combination of two or more.

ベシクル110は、そのサイズにより、外径50nm未満のスモールベシクルと、外径50nm以上のラージベシクルとに分類され、特に、外径10μm超のベシクル110は、巨大ベシクルと呼ばれている。ベシクル110の外径(ベシクルサイズ)は、合成方法やサイズ分離精製によって制御することができる。本発明に用いるベシクル110は、その大きさが特に限定されないが、巨大ベシクルであることが好ましい。一般に、小さなベシクルサイズでは、ベシクル110の膜厚が4〜5nmであり、仮にベシクルサイズが50〜100nmであると、球状構造の曲率が高くなるため、膜面に欠陥が生じやすく、構造が不安定である。このため本発明においては、ベシクル110の取り扱い操作の簡便性、ベシクル構造の安定性、内孔120内への化学物質の取り込みの制御性、という観点から巨大ベシクルを用いることがより好ましい。ベシクル110を巨大ベシクルとすることで、化学物質を幅広い濃度で内孔120に内包できる。   The vesicles 110 are classified into small vesicles having an outer diameter of less than 50 nm and large vesicles having an outer diameter of 50 nm or more depending on the size. In particular, the vesicle 110 having an outer diameter of more than 10 μm is called a giant vesicle. The outer diameter (vesicle size) of the vesicle 110 can be controlled by a synthesis method or size separation and purification. The size of the vesicle 110 used in the present invention is not particularly limited, but is preferably a giant vesicle. In general, with a small vesicle size, the film thickness of the vesicle 110 is 4 to 5 nm, and if the vesicle size is 50 to 100 nm, the curvature of the spherical structure increases, so that defects are likely to occur on the film surface and the structure is not good. It is stable. For this reason, in the present invention, it is more preferable to use a large vesicle from the viewpoints of easy handling operation of the vesicle 110, stability of the vesicle structure, and controllability of chemical substance uptake into the inner hole 120. By making the vesicle 110 a giant vesicle, the chemical substance can be included in the inner hole 120 in a wide range of concentrations.

内孔120内の液体の種類は、特に限定されず、量子ドット複合体含有ベシクル100の製造過程で用いられる溶媒等が挙げられる。内孔120内に液体が保持されていることで、量子ドット複合体含有ベシクル100の形態が維持される。   The type of liquid in the inner hole 120 is not particularly limited, and examples thereof include a solvent used in the manufacturing process of the quantum dot composite-containing vesicle 100. Since the liquid is held in the inner hole 120, the form of the quantum dot composite-containing vesicle 100 is maintained.

<化学物質>
内孔120内には、化学物質が内包されていてもよい。
図3は、量子ドット複合体含有ベシクル200の断面図であり、ベシクル110の内孔120には、化学物質210が内包されている。
化学物質210は、対象とする生体物質と、化学結合の形成、吸着等の何らかの相互作用を生じる特異結合物質が存在するもの、即ち、例えば、ある種のタンパク質を特異的に認識したり、タンパク質を活性化したりする生理活性物質等が挙げられ、具体的には、各種アミノ酸、ATP、イオン、糖類、タンパク質、ペプチド、低分子有機化合物等が挙げられる。
<Chemical substances>
A chemical substance may be included in the inner hole 120.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the quantum dot composite-containing vesicle 200, and the chemical substance 210 is contained in the inner hole 120 of the vesicle 110.
The chemical substance 210 is a substance in which a specific binding substance that causes some interaction such as formation and adsorption of a chemical bond and a target biological substance exists, that is, for example, a specific protein is specifically recognized, And specifically, various amino acids, ATP, ions, saccharides, proteins, peptides, low molecular organic compounds, and the like.

<ポリエーテル鎖>
本発明の量子ドット複合体含有ベシクルは、さらにその表面にポリエーテル鎖を備えることができる。ベシクルは、柔軟で、流体のような特性をもつため、長時間放置するとベシクル同士の融合が生じる可能性がある。この問題を克服するため、ベシクル表面へポリエーテル鎖を導入し、ベシクル融合を防止することが好ましい。ポリエーテル鎖を備えることで、ベシクル表面にあるポリエーテル鎖の排除体積効果(立体障害)により、溶液中でベシクルを単体に保ち、ベシクル構造を長時間安定化させることができる。
ポリエーテル鎖としては、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)鎖、ポリプロピレングリコール鎖等が挙げられ、中でも、ポリエチレングリコール鎖が好ましい。
<Polyether chain>
The quantum dot composite-containing vesicle of the present invention can further comprise a polyether chain on the surface thereof. Since vesicles are flexible and have fluid-like characteristics, vesicles may be fused when left for a long time. In order to overcome this problem, it is preferable to introduce a polyether chain to the vesicle surface to prevent vesicle fusion. By providing the polyether chain, the vesicle structure can be stabilized for a long time by keeping the vesicle alone in the solution by the excluded volume effect (steric hindrance) of the polyether chain on the vesicle surface.
Examples of the polyether chain include a polyethylene glycol (PEG) chain and a polypropylene glycol chain. Among these, a polyethylene glycol chain is preferable.

ポリエーテル鎖は、その末端に、タンパク質等の生体分子と化学結合する官能基を備えることが好ましい。かかる官能基を備えることで、量子ドット複合体含有ベシクルは、その表面がさらに機能化され、目的物質と特異的に結合できる。生体分子と化学結合する官能基としては、ビオチン、マレイミド等の機能性分子を用いることができる。
このような官能基を備えるポリエーテル(機能性ポリエーテル)としては、例えば、下記(IV)式で表される1,2−ジステアロイル−sn−グリセロ−3−ホスファエタノールアミン−N−[ビオチニル(ポリエチレングリコール)−2000](アンモニウム塩)(DSPE−PEG2000−Biotin)等のビオチン−PEG化リン脂質分子、下記(V)式で表される1,2−ジステアロイル−sn−グリセロ−3−ホスファエタノールアミン−N−[マレイミド(ポリエチレングリコール)−2000](アンモニウム塩)(DSPE−PEG2000−Maleimide)等のマレイミド−PEG化リン脂質分子等が挙げられる。
The polyether chain preferably has a functional group chemically bonded to a biomolecule such as a protein at its end. By providing such a functional group, the surface of the quantum dot complex-containing vesicle is further functionalized and can specifically bind to a target substance. As a functional group that chemically bonds to a biomolecule, a functional molecule such as biotin and maleimide can be used.
As a polyether (functional polyether) having such a functional group, for example, 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphaethanolamine-N- [ Biotin-PEGylated phospholipid molecule such as biotinyl (polyethylene glycol) -2000] (ammonium salt) (DSPE-PEG2000-Biotin), 1,2-distearoyl-sn-glycero-3 represented by the following formula (V) -Maleimide-PEGylated phospholipid molecules such as phosphaethanolamine-N- [maleimide (polyethylene glycol) -2000] (ammonium salt) (DSPE-PEG2000-Maleimide).

ポリエーテル鎖の鎖長は、得られる量子ドット複合体含有ベシクルの製造時における収率や、ベシクル構造の安定性の観点から、質量平均分子量500〜10000のものが好ましい。   The chain length of the polyether chain is preferably one having a mass average molecular weight of 500 to 10,000 from the viewpoint of the yield in the production of the obtained quantum dot complex-containing vesicle and the stability of the vesicle structure.

機能性ポリエーテル鎖を備える量子ドット複合体含有ベシクルの一例を図4に示す。図4に示すとおり、量子ドット複合体含有ベシクル300は、ベシクル110の表面に、ビオチン−PEG化リン脂質分子310を備えるものである。本実施形態においては、ベシクル110の表面にポリエチレングリコール鎖(PEG鎖)314が結合され、PEG鎖314の末端にビオチン312が備えられていることで、量子ドット複合体含有ベシクル300の最外部にビオチン312が位置するものとされている。量子ドット複合体含有ベシクル300は、ビオチン−PEG化リン脂質分子310を備えることで、ストレプトアビジンと特異的かつ容易に結合することができる。   An example of a quantum dot complex-containing vesicle having a functional polyether chain is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the quantum dot complex-containing vesicle 300 includes a biotin-PEGylated phospholipid molecule 310 on the surface of the vesicle 110. In this embodiment, a polyethylene glycol chain (PEG chain) 314 is bonded to the surface of the vesicle 110, and biotin 312 is provided at the end of the PEG chain 314, so that the outermost part of the vesicle 300 containing the quantum dot complex is provided. It is assumed that biotin 312 is located. The quantum dot complex-containing vesicle 300 includes the biotin-PEGylated phospholipid molecule 310 and can specifically and easily bind to streptavidin.

また、図5に示すように、ポリエーテル鎖を備える量子ドット複合体含有ベシクルとしては、ベシクル110の表面に、マレイミド−PEG化リン脂質分子410を備える量子ドット複合体含有ベシクル400が挙げられる。本実施形態においては、ベシクル110の表面にPEG鎖314が結合され、PEG鎖314の末端にマレイミド412が備えられていることで、量子ドット複合体含有ベシクル400の最外部にマレイミド412が位置するものとされている。量子ドット複合体含有ベシクル400は、マレイミド−PEG化リン脂質分子410を備えることで、マレイミド412が、抗原、抗体、酵素、膜タンパク質、受容体型タンパク質、蛍光タンパク質、細胞骨格、モータータンパク質等のタンパク質の末端アミノ基と反応して、前記タンパク質と容易に結合できる。   Further, as shown in FIG. 5, the quantum dot complex-containing vesicle 400 including a polyether chain includes a quantum dot complex-containing vesicle 400 including a maleimide-PEGylated phospholipid molecule 410 on the surface of the vesicle 110. In the present embodiment, the PEG chain 314 is bonded to the surface of the vesicle 110, and the maleimide 412 is provided at the end of the PEG chain 314, so that the maleimide 412 is located on the outermost part of the quantum dot complex-containing vesicle 400. It is supposed to be. The quantum dot complex-containing vesicle 400 includes the maleimide-PEGylated phospholipid molecule 410, so that the maleimide 412 is a protein such as an antigen, an antibody, an enzyme, a membrane protein, a receptor protein, a fluorescent protein, a cytoskeleton, or a motor protein. It can be easily bound to the protein by reacting with the terminal amino group.

<量子ドット複合体含有ベシクルの製造方法>
本発明の量子ドット複合体含有ベシクルの製造方法は、量子ドットの表面に、生体関連分子を結合して量子ドット複合体を得る第一の工程と、得られた量子ドット複合体とリン脂質とを分散媒に分散した後、分散液中で前記リン脂質をカプセル化する第二の工程とを有するものである。
<Method for producing vesicles containing a quantum dot composite>
The method for producing a quantum dot complex-containing vesicle according to the present invention includes a first step of obtaining a quantum dot complex by binding a biological molecule to the surface of a quantum dot, and the obtained quantum dot complex and phospholipid. And a second step of encapsulating the phospholipid in a dispersion liquid.

第一の工程は、前述の「<量子ドット複合体の製造方法>」と同じである。   The first step is the same as the above-described “<Method for producing quantum dot composite>”.

第二の工程は、第一の工程で得られた量子ドット複合体と、ベシクルを構成するリン脂質(ベシクル用リン脂質)とを分散媒に分散し(分散操作)、次いで、分散媒を除去・乾燥した後、水や緩衝液中でベシクル用リン脂質をカプセル状に形成し(カプセル化操作)ベシクルとする工程である。   In the second step, the quantum dot complex obtained in the first step and the phospholipid (phospholipid for vesicle) constituting the vesicle are dispersed in a dispersion medium (dispersion operation), and then the dispersion medium is removed. -After drying, a vesicle phospholipid is formed in a capsule shape in water or a buffer solution (encapsulation operation) to form a vesicle.

≪分散操作≫
分散操作は、分散媒に量子ドット複合体及びベシクル用リン脂質を分散するものである。
分散媒は、クロロホルム等の有機溶剤が挙げられる。
分散液中の、量子ドット複合体の濃度は、特に限定されないが、例えば、0.001〜1g/Lが好ましい。
また、分散液中のベシクル用リン脂質濃度は、特に限定されないが、例えば、0.1〜10g/Lが好ましい。
<< Distributed operation >>
In the dispersion operation, the quantum dot composite and the phospholipid for vesicle are dispersed in a dispersion medium.
Examples of the dispersion medium include organic solvents such as chloroform.
Although the density | concentration of the quantum dot composite in a dispersion liquid is not specifically limited, For example, 0.001-1 g / L is preferable.
Moreover, the phospholipid concentration for vesicles in the dispersion is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10 g / L, for example.

分散液には、必要に応じて、ポリエーテル又はビオチン−PEG化リン脂質分子、マレイミド−PEG化リン脂質分子等の機能性ポリエーテルを添加することができる。分散液にポリエーテル又は機能性ポリエーテルを添加することで、ベシクルの表面にポリエーテル鎖又は機能性ポリエーテル鎖を導入できる。分散液中のポリエーテル又は機能性ポリエーテルの含有量は、ベシクル用リン脂質に対し0.1〜1質量%が好ましい。   If necessary, a functional polyether such as polyether or biotin-PEGylated phospholipid molecule, maleimide-PEGylated phospholipid molecule can be added to the dispersion. By adding a polyether or a functional polyether to the dispersion, a polyether chain or a functional polyether chain can be introduced on the surface of the vesicle. The content of the polyether or functional polyether in the dispersion is preferably 0.1 to 1% by mass with respect to the phospholipid for vesicles.

≪カプセル化操作≫
カプセル化操作は、分散媒である有機溶剤を除去・乾燥して、ベシクル用リン脂質からなるリン脂質二重層を形成し、このリン脂質二重層を水や緩衝液中でカプセル状に形成させベシクルを作製するものである。ベシクルの作製の手法としては、静置水和法やエレクトロスウェリング法(電界形成法)等が挙げられ、中でも巨大ベシクルが作製しやすく、また反応時間や反応プロセスの簡易性から、電界形成法を採用することが好ましい。電界形成法は、例えば、P.Girardら、「バイオフィジカルジャーナル(Biophysical Journal)」、第87巻、2004年、第419−429頁に記載の公知の電解形成法が挙げられる。電界形成法は、酸化インジウムスズ(ITO)等の電極上に分散液を塗布し、分散媒を除去・乾燥してリン脂質を薄膜化した後、この薄膜にベシクル化水溶液を添加し、交流電場をかけて水溶液中に巨大ベシクルを膨潤させる手法である。分散媒の除去方法は、特に限定されず、例えば、減圧乾燥等が挙げられる。ベシクル化水溶液としては、水又はリン酸緩衝液、ホウ酸緩衝液等の緩衝液が用いられる。サイズのそろったベシクルを得るためには、ITO基板上に厚さ10nm〜100μmの均一なリン脂質の薄膜を形成することが好ましい。また、印加する交流電場は、周波数が10Hz程度、振幅が100mV〜2V程度の条件が好ましい。より低い振幅では、ベシクルの収量が低く、より高い振幅では、ベシクルの構造破壊や水の電気分解が生じ、ベシクルが製造できない可能性がある。
≪Encapsulation operation≫
In the encapsulation operation, the organic solvent as a dispersion medium is removed and dried to form a phospholipid bilayer composed of phospholipids for vesicles, and this phospholipid bilayer is formed into a capsule shape in water or a buffer solution. Is produced. Examples of methods for producing vesicles include static hydration method and electro-swelling method (electric field forming method). Among them, large vesicles are easy to produce, and because of the reaction time and the simplicity of the reaction process, the electric field forming method. Is preferably adopted. The electric field forming method is, for example, P.I. Examples include known electrolysis methods described in Girard et al., “Biophysical Journal”, Vol. 87, 2004, pp. 419-429. In the electric field forming method, a dispersion liquid is applied on an electrode such as indium tin oxide (ITO), the dispersion medium is removed and dried to form a phospholipid film, and then a vesicle aqueous solution is added to the thin film to generate an alternating electric field. This is a technique for swelling giant vesicles in an aqueous solution by applying. The method for removing the dispersion medium is not particularly limited, and examples thereof include drying under reduced pressure. As the aqueous vesicle solution, water or a buffer solution such as a phosphate buffer solution or a borate buffer solution is used. In order to obtain vesicles of uniform size, it is preferable to form a uniform phospholipid thin film having a thickness of 10 nm to 100 μm on the ITO substrate. Moreover, the AC electric field to be applied is preferably under the conditions of a frequency of about 10 Hz and an amplitude of about 100 mV to 2 V. At lower amplitudes, the yield of vesicles is low, and at higher amplitudes, vesicles may break down or electrolyze water, and vesicles may not be manufactured.

このカプセル化操作は、ベシクル化水溶液中でリン脂質からなるベシクルを形成する操作である。ベシクル化水溶液には、必要に応じて化学物質を添加することができる。ベシクル化水溶液に化学物質を添加することで、化学物質を内包する量子ドット複合体含有ベシクルを製造できる。
以上の工程により、量子ドット複合体含有ベシクルが分散したベシクル分散液を得られる。
This encapsulation operation is an operation for forming a vesicle composed of a phospholipid in a vesicular aqueous solution. A chemical substance can be added to the aqueous vesicle solution as necessary. By adding a chemical substance to the aqueous vesicle solution, a quantum dot complex-containing vesicle that encloses the chemical substance can be produced.
Through the above steps, a vesicle dispersion in which the quantum dot composite-containing vesicle is dispersed can be obtained.

本発明の量子ドット複合体によれば、量子ドットが、ポリマーからなるシェル部を備え、かつこの量子ドットの表面に生体関連分子を備えるため、高い生体適合性を有すると共に、量子ドット特有の優れた蛍光特性を発揮できる。
加えて、量子ドットの表面に生体関連分子を結合するという簡便な方法により、本発明の量子ドット複合体を得ることができる。
According to the quantum dot composite of the present invention, the quantum dot has a shell portion made of a polymer, and has a bio-related molecule on the surface of the quantum dot. Fluorescence characteristics can be exhibited.
In addition, the quantum dot composite of the present invention can be obtained by a simple method of binding biologically related molecules to the surface of the quantum dots.

従来、生理活性を検査するバイオチップ等では、添加する化学物質の大部分が溶液中に拡散し、生体分子に対する化学物質の作用が低効率となる問題があった。本発明の量子ドット複合体含有ベシクルは、1mmol/L〜100mmol/Lの塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の水溶液等を添加することにより、容易にベシクルが破壊されるものである。本発明の量子ドット複合体含有ベシクルによれば、量子ドット複合体含有ベシクルを、生体分子に直接結合させた後に、塩類を含む水溶液を添加することで、内包する化学物質を生体分子に対して近距離で放出し、化学物質を高効率で作用させることができる。加えて、ベシクルが量子ドットで蛍光標識されているため、生体組織内でターゲットとする生体分子の位置情報を容易に把握することができる。   Conventionally, biochips and the like for testing physiological activity have a problem that most of chemical substances to be added diffuse into the solution, and the action of the chemical substances on biomolecules becomes low efficiency. The quantum dot composite-containing vesicle of the present invention can be easily destroyed by adding an aqueous solution of 1 mmol / L to 100 mmol / L of sodium chloride, calcium chloride, magnesium chloride or the like. According to the quantum dot complex-containing vesicle of the present invention, the chemical substance to be contained is added to the biomolecule by adding an aqueous solution containing salts after the quantum dot complex-containing vesicle is directly bonded to the biomolecule. It can be released at a short distance, allowing chemical substances to act with high efficiency. In addition, since the vesicle is fluorescently labeled with quantum dots, it is possible to easily grasp the position information of the target biomolecule in the living tissue.

本発明の量子ドット複合体含有ベシクルは、その表面にポリエーテル鎖を備えることで、量子ドット複合体含有ベシクル同士の融合を防止できる。加えて、ポリエーテル鎖を機能性ポリエーテル鎖とすることで、目的物質又は候補目的物質に応じて、本発明の量子ドット複合体含有ベシクルに高い選択性を付与することができる。   The quantum dot composite-containing vesicle of the present invention can prevent fusion of quantum dot composite-containing vesicles by providing a polyether chain on the surface thereof. In addition, by making the polyether chain into a functional polyether chain, high selectivity can be imparted to the quantum dot composite-containing vesicle of the present invention depending on the target substance or candidate target substance.

本発明の量子ドット複合体含有ベシクルの製造方法によれば、ベシクルのリン脂質二重層の層内及び表面の双方又はいずれかに量子ドット複合体を保有する量子ドット複合体含有ベシクルを容易に製造できる。加えて、第二の工程で、分散液に化学物質を添加することで、ベシクルの内孔に化学物質を内包できる。さらに、第二の工程で、ポリエーテル又は機能性ポリエーテルを添加することで、ベシクルの表面を機能化した量子ドット複合体含有ベシクルを作製することができる。  According to the method for producing a quantum dot complex-containing vesicle of the present invention, a quantum dot complex-containing vesicle having a quantum dot complex in and / or on the surface of the phospholipid bilayer of the vesicle is easily produced. it can. In addition, in the second step, the chemical substance can be included in the inner hole of the vesicle by adding the chemical substance to the dispersion. Furthermore, the quantum dot composite containing vesicle which functionalized the surface of the vesicle can be produced by adding a polyether or a functional polyether in the second step.

本発明について実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。   The present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.

(実施例1)
カルボキシル基修飾量子ドット525(量子ドット525(発光波長525nm)、Qdot▲R▼ITKTM Carboxyl Quantum Dots,Invitorogen Corp.,Carlsbad,CA,USA)8μmolを含む水溶液、ならびにDOPEを2.5mg/mL含むクロロホルム分散液、ならびに1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)を20mg/mL含む水溶液、ならびにホウ酸バッファー溶液(10mmol HBO、pH7.4)をそれぞれ調製した。反応容器のガラス瓶内に、クロロホルム1.1mLを加え、続いてDOPEクロロホルム分散液286μL(960nmol)を添加した。撹拌子で緩やかに撹拌しながら、ホウ酸バッファー溶液700μL、量子ドット525水溶液100μL(0.8nmol)、EDC水溶液276μL(28.8μmol)を添加し、反応溶液を均一系にするためにメタノール2.5mLを滴下した。この反応溶液を室温で終夜撹拌すると、ガラス容器壁面に沈着する黄色の生成物を得た。反応溶液を完全に除去した後、クロロホルムを添加すると、生成物はクロロホルムに均一に分散した。このクロロホルム分散液に純水を加え、遠心分離(10,000回転/分、10分、10℃)、上澄み水相除去の操作を繰り返し行い、生成物が溶解するクロロホルム相のみを抽出することで、未反応の量子ドット525及び過剰なEDCを除去した。その後、クロロホルムを完全に除去し、目的とする量子ドット複合体を得た。この生成物は、量子ドットの表面が、リン脂質分子で化学修飾されているため、クロロホルムに再分散可能であった。
Example 1
Carboxyl group-modified quantum dot 525 (quantum dot 525 (emission wavelength 525 nm), Qdot <R> ITK Carboxyl Quantum Dots, Invitrogen Corp., Carlsbad, CA, USA) containing 8 μmol of water, and 2.5 mg / mL of DOPE A chloroform dispersion, an aqueous solution containing 20 mg / mL of 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC), and a boric acid buffer solution (10 mmol H 3 BO 3 , pH 7.4) were prepared, respectively. did. Into a glass bottle of the reaction vessel, 1.1 mL of chloroform was added, followed by 286 μL (960 nmol) of DOPE chloroform dispersion. While gently stirring with a stir bar, 700 μL of borate buffer solution, 100 μL (0.8 nmol) of quantum dot 525 aqueous solution, and 276 μL (28.8 μmol) of EDC aqueous solution were added, and methanol was added in order to make the reaction solution homogeneous. 5 mL was added dropwise. When this reaction solution was stirred at room temperature overnight, a yellow product deposited on the wall surface of the glass container was obtained. When the reaction solution was completely removed and chloroform was added, the product was uniformly dispersed in chloroform. By adding pure water to this chloroform dispersion, repeating centrifugation (10,000 rpm / min, 10 min, 10 ° C.) and removing the supernatant aqueous phase, only the chloroform phase in which the product is dissolved is extracted. Unreacted quantum dots 525 and excess EDC were removed. Thereafter, chloroform was completely removed to obtain a target quantum dot composite. This product could be redispersed in chloroform because the surface of the quantum dots was chemically modified with phospholipid molecules.

(実施例2)
カルボキシル基修飾量子ドット525の表面に化学修飾するリン脂質を、DOPEに換えてDPPEとした以外は、実施例1と同様にして量子ドット複合体を作製した。
(Example 2)
A quantum dot composite was produced in the same manner as in Example 1 except that the phospholipid chemically modified on the surface of the carboxyl group-modified quantum dot 525 was changed to DPPE instead of DOPE.

<吸収スペクトル測定>
実施例1又は2で得られた量子ドット複合体を、それぞれ50μg/mLとなるようにクロロホルムに分散して、量子ドット複合体のクロロホルム分散液(複合体−クロロホルム分散液)を調製した。この複合体―クロロホルム分散液の吸収スペクトル(波長300−700nm)を測定した。また、参考として、出発物質である量子ドット525の水分散液についても同様の測定を行った。
<Absorption spectrum measurement>
The quantum dot composite obtained in Example 1 or 2 was dispersed in chloroform so as to be 50 μg / mL to prepare a chloroform dispersion of the quantum dot composite (complex-chloroform dispersion). The absorption spectrum (wavelength 300-700 nm) of this complex-chloroform dispersion was measured. For reference, the same measurement was performed on an aqueous dispersion of quantum dots 525 as a starting material.

図6において、凡例(a1)は参考として測定した量子ドット525の測定結果を示し、凡例(a2)は実施例1、凡例(a3)は実施例2で得られた量子ドット複合体の測定結果である。凡例(a2)、(a3)の示すとおり、実施例1〜2で得られた量子ドット複合体は、いずれも508nmに極大をもつ吸収ピークが観測され、300nm〜480nm付近においては短波長になるにつれ、吸収強度が増加する吸収特性を示した。出発物質である量子ドット525の吸収特性も同様な傾向を示した。このように実施例1〜2の量子ドット複合体の吸収スペクトルの形状と、量子ドット525の吸収スペクトルの形状とは一致する。即ち、量子ドット表面へのリン脂質分子の化学修飾後も、量子ドットの光学的性質は保持されていることが示唆された。
なお、図6のグラフに示す吸光度は、各溶液について測定された吸光度を508nmのピークトップで規格化した値である。
In FIG. 6, the legend (a1) shows the measurement results of the quantum dots 525 measured as a reference, the legend (a2) shows the measurement results of the quantum dot composite obtained in Example 1, and the legend (a3) shows the measurement results of the quantum dot complex obtained in Example 2. It is. As shown in the legends (a2) and (a3), in each of the quantum dot complexes obtained in Examples 1 and 2, an absorption peak having a maximum at 508 nm is observed, and a short wavelength is observed in the vicinity of 300 nm to 480 nm. The absorption characteristics increased as the absorption intensity increased. The absorption characteristics of the starting quantum dot 525 showed a similar tendency. Thus, the shape of the absorption spectrum of the quantum dot composites of Examples 1 and 2 and the shape of the absorption spectrum of the quantum dot 525 coincide. That is, it was suggested that the optical properties of the quantum dots are retained even after chemical modification of phospholipid molecules on the surface of the quantum dots.
In addition, the light absorbency shown in the graph of FIG. 6 is the value which normalized the light absorbency measured about each solution with the peak top of 508 nm.

<蛍光スペクトル測定>
実施例1又は2で得られた量子ドット複合体を、それぞれ50μg/mLとなるようにクロロホルムに分散して、複合体−クロロホルム分散液を調製した。この複合体−クロロホルム分散液の蛍光スペクトル(励起波長400nm、測定波長410−700nm)を測定した。また、参考として、出発物質である量子ドット525の水分散液についても同様の測定を行った。結果を図7に示す。
<Fluorescence spectrum measurement>
The quantum dot complex obtained in Example 1 or 2 was dispersed in chloroform so as to be 50 μg / mL to prepare a complex-chloroform dispersion. The fluorescence spectrum (excitation wavelength: 400 nm, measurement wavelength: 410-700 nm) of this complex-chloroform dispersion was measured. For reference, the same measurement was performed on an aqueous dispersion of quantum dots 525 as a starting material. The results are shown in FIG.

図7において、凡例(b1)は参考として測定した量子ドット525の測定結果を示し、凡例(b2)は実施例1、凡例(b3)は実施例2で得られた量子ドット複合体の測定結果である。凡例(b2)、(b3)の示すとおり、実施例1〜2で得られた量子ドット複合体は、いずれも525nmに極大をもつ蛍光ピークが観測された。出発物質である量子ドット525の蛍光特性も同様な蛍光ピークを示した。このように実施例1〜2の量子ドット複合体の蛍光スペクトルの形状と、量子ドット525の蛍光スペクトルの形状とは一致する。即ち、量子ドット表面へのリン脂質分子の化学修飾後も、量子ドットの光学的性質は保持されていることが示唆された。
なお、図7のグラフに示す蛍光強度は、各溶液について測定された蛍光強度を、525nmのピークトップで規格化した値である。
In FIG. 7, the legend (b1) shows the measurement results of the quantum dots 525 measured as a reference, the legend (b2) shows the measurement results of the quantum dot composite obtained in Example 1, and the legend (b3) shows the measurement results of the quantum dot composite. It is. As shown in the legends (b2) and (b3), in each of the quantum dot complexes obtained in Examples 1 and 2, a fluorescence peak having a maximum at 525 nm was observed. The fluorescence characteristics of the quantum dot 525, which is the starting material, showed similar fluorescence peaks. Thus, the shape of the fluorescence spectrum of the quantum dot composites of Examples 1 and 2 and the shape of the fluorescence spectrum of the quantum dot 525 coincide. That is, it was suggested that the optical properties of the quantum dots are retained even after chemical modification of phospholipid molecules on the surface of the quantum dots.
The fluorescence intensity shown in the graph of FIG. 7 is a value obtained by normalizing the fluorescence intensity measured for each solution with a peak top of 525 nm.

<動的光散乱測定>
実施例1で得られた量子ドット複合体を、50μg/mLとなるようにクロロホルムに分散して、複合体−クロロホルム分散液を調製した。この複合体−クロロホルム分散液の動的光散乱測定を行い、量子ドット複合体の粒径分布を観測した。また、参考として、出発物質である量子ドット525の水分散液についても同様の測定を行った。結果を図8に示す。
<Dynamic light scattering measurement>
The quantum dot complex obtained in Example 1 was dispersed in chloroform so as to be 50 μg / mL to prepare a complex-chloroform dispersion. Dynamic light scattering measurement of this complex-chloroform dispersion was performed, and the particle size distribution of the quantum dot complex was observed. For reference, the same measurement was performed on an aqueous dispersion of quantum dots 525 as a starting material. The results are shown in FIG.

図8(a)は、実施例1の測定結果であり、図8(b)は量子ドット525の測定結果である。
図8(a)に示すように、実施例1の量子ドット複合体では、平均粒径が16.7nmの及び71.8nmを示す2つのピークが観測された。このピーク強度比から、実施例1の量子ドット複合体には、粒径71.8nmの粒子が、粒径16.7nmの粒子の3.5倍量存在することが示唆された。一方、図8(b)に示すように、出発物質である量子ドット525の水分散液においても、平均粒径が16.3nm及び143nmを示す2つのピークが観測された。このピーク強度比から、量子ドット525には、粒径16.3nmの粒子が、粒径143nmの粒子の6.8倍量存在することが示唆された。これらの結果から、量子ドット525の粒径は、約16〜17nm程度であることが推定された。一般に、ナノ粒子は溶液中で凝集しやすい性質があるが、実施例1の量子ドット複合体において巨大粒子の存在比が多い理由として、リン脂質分子の化学修飾過程、又は生成物の精製過程において、量子ドット粒子同士が凝集した可能性が考えられる。
FIG. 8A shows the measurement result of Example 1, and FIG. 8B shows the measurement result of the quantum dot 525.
As shown in FIG. 8A, in the quantum dot composite of Example 1, two peaks having an average particle diameter of 16.7 nm and 71.8 nm were observed. From this peak intensity ratio, it was suggested that in the quantum dot composite of Example 1, particles having a particle size of 71.8 nm were present in an amount 3.5 times that of particles having a particle size of 16.7 nm. On the other hand, as shown in FIG. 8B, two peaks having an average particle diameter of 16.3 nm and 143 nm were also observed in the aqueous dispersion of the quantum dots 525 as a starting material. From this peak intensity ratio, it was suggested that the quantum dot 525 contains 6.8 times the amount of particles having a particle size of 16.3 nm as compared to particles having a particle size of 143 nm. From these results, it was estimated that the particle size of the quantum dots 525 is about 16 to 17 nm. In general, nanoparticles tend to aggregate in a solution, but the reason why the abundance ratio of large particles in the quantum dot composite of Example 1 is large is that in the process of chemical modification of phospholipid molecules or the process of purification of products. There is a possibility that the quantum dot particles are aggregated.

<原子間力顕微鏡(AFM)測定>
実施例1で得られた量子ドット複合体を、100μg/mLとなるようにクロロホルムに分散して、複合体−クロロホルム分散液を調製した。この複合体−クロロホルム分散液を、へき開したマイカ基板上に10μL滴下した後、大気中で乾燥した試料について、室温、大気中でAFM測定を行った。また、参考として、出発物質である量子ドット525の水分散液を、マイカ基板上に滴下して、乾燥した試料についても同様の測定を行った。結果を図9〜10に示す。
<Atomic force microscope (AFM) measurement>
The quantum dot complex obtained in Example 1 was dispersed in chloroform so as to be 100 μg / mL to prepare a complex-chloroform dispersion. After 10 μL of this complex-chloroform dispersion was dropped on a cleaved mica substrate, AFM measurement was performed in air at room temperature for a sample dried in air. Further, as a reference, the same measurement was performed on a dried sample obtained by dropping an aqueous dispersion of quantum dots 525 as a starting material onto a mica substrate. The results are shown in FIGS.

図9(a)は、実施例1の量子ドット複合体のAFMによる写真であり、図9(b)は、図9(a)で観測された粒子Aの粒径の測定結果であり、図9(c)は、図9(a)で観測された粒子Bの粒径の測定結果である。図10(a)は、量子ドット525のAFMによる写真であり、図10(b)は、図10(a)で観測された粒子Cの粒径の測定結果であり、図10(c)は、図10(a)で観測された粒子Dの粒径の測定結果である。
図9(a)に示すように、実施例1では、複数の粒子A、Bが観測された。図9(b)、(c)に示すように、粒子A及び粒子Bの粒径測定の結果から、図9(a)で観測された粒子は、高さ20〜40nmであった。しかしながら、いずれもXY平面方向の距離が100nm以上に及ぶことから、これらは量子ドット複合体の単体ではなく、測定用試料の乾燥過程において、量子ドット複合体同士が2次元的、3次元的に凝集したものと推定される。
図10(a)に示すように、出発物質である量子ドット525についても、複数の粒子C、Dが観測された。図10(b)、(c)に示すように、粒子C及び粒子Dの粒径測定の結果から、図10(a)で観測された粒子は、高さ20〜60nmにわたり、XY平面方向の距離が100nm以上に及んでいた。このことから、水分散液中では、量子ドット525同士が凝集している可能性が示唆された。また、図10(a)では、粒子表面にポリマー層に由来するひも状の構造体Fが観測された。試料乾燥後、ポリマー鎖は粒子間を架橋して複雑に絡み合い、相互にネットワーク構造を形成している様子が観測された。
FIG. 9A is a photograph by AFM of the quantum dot composite of Example 1, and FIG. 9B is a measurement result of the particle size of the particle A observed in FIG. 9A. 9 (c) is a measurement result of the particle size of the particle B observed in FIG. 9 (a). 10A is a photograph of the quantum dot 525 by AFM, FIG. 10B is a measurement result of the particle size of the particle C observed in FIG. 10A, and FIG. FIG. 11 is a measurement result of the particle diameter of the particle D observed in FIG.
As shown in FIG. 9A, in Example 1, a plurality of particles A and B were observed. As shown in FIGS. 9B and 9C, from the results of the particle size measurement of the particles A and B, the particles observed in FIG. 9A were 20 to 40 nm in height. However, since the distance in the XY plane direction reaches 100 nm or more in any case, these are not simple quantum dot complexes, but in the process of drying the measurement sample, the quantum dot complexes are two-dimensionally and three-dimensionally separated. Presumed to be aggregated.
As shown in FIG. 10A, a plurality of particles C and D were also observed for the quantum dot 525, which is the starting material. As shown in FIGS. 10B and 10C, from the results of the particle size measurement of the particles C and D, the particles observed in FIG. 10A have a height of 20 to 60 nm in the XY plane direction. The distance was over 100 nm. This suggested the possibility that the quantum dots 525 are aggregated in the aqueous dispersion. Further, in FIG. 10A, a string-like structure F derived from the polymer layer was observed on the particle surface. After the sample was dried, it was observed that the polymer chains were intertwined in a complicated manner by cross-linking the particles and forming a network structure with each other.

(実施例3)
量子ドット525に換えて、カルボキシル基修飾量子ドット625(量子ドット625(発光波長625nm)、Qdot▲R▼ITKTM Carboxyl Quantum Dots,Invitorogen Corp.,Carlsbad,CA,USA)とした以外は、実施例1と同様にして量子ドット複合体を作製した。
得られた量子ドット複合体について、実施例1と同様にして、吸収スペクトル及び蛍光スペクトルを測定したところ、量子ドット625の水分散液と同等の吸光スペクトルと蛍光スペクトルを示した。
(Example 3)
Example except that in place of the quantum dot 525, a carboxyl group-modified quantum dot 625 (quantum dot 625 (emission wavelength 625 nm), Qdot <R> ITK Carboxyl Quantum Dots, Invitrogen Corp., Carlsbad, CA, USA) was used. In the same manner as in Example 1, a quantum dot composite was prepared.
When the absorption spectrum and the fluorescence spectrum of the obtained quantum dot composite were measured in the same manner as in Example 1, an absorption spectrum and a fluorescence spectrum equivalent to the aqueous dispersion of quantum dots 625 were shown.

(実施例4)
量子ドット625の表面に化学修飾するリン脂質分子を、DOPEに換えて、DPPEとした以外は、実施例3と同様にして量子ドット複合体を作製した。
得られた量子ドット複合体について、実施例1と同様にして、吸収スペクトル及び蛍光スペクトルを測定したところ、量子ドット625の水分散液と同等の吸光スペクトルと蛍光スペクトルを示した。
Example 4
A quantum dot composite was prepared in the same manner as in Example 3 except that the phospholipid molecule chemically modified on the surface of the quantum dot 625 was changed to DPPE instead of DOPE.
When the absorption spectrum and the fluorescence spectrum of the obtained quantum dot composite were measured in the same manner as in Example 1, an absorption spectrum and a fluorescence spectrum equivalent to the aqueous dispersion of quantum dots 625 were shown.

(実施例5)
卵黄由来フォスファチジルコリン(L−α−PC)0.2mg、ならびに実施例1で得られた量子ドット525の量子ドット複合体を10.5μg(5質量%)含む複合体−クロロホルム分散液200μLを調製した。続いて、ITO基板(SiO上に膜厚100nmのITOが薄膜化された基板、サイズ40×40nm、50〜100Ω・cm)上に、L−α−PCと複合体−クロロホルム分散液を均一に塗布した。この基板を、室温で2時間、減圧乾燥して、クロロホルム分散液を完全に除去することで、均一なリン脂質薄膜をITO基板上に形成した。このリン脂質薄膜上に、窓部を有するシリコーンゴム(外寸30×30mm、厚さ1mmのシリコーンゴムを20×20mmのサイズでくり貫いた窓部を有する)を密着して配置し、窓部に200mmolのスクロース水溶液400μLを滴下した。さらに、その上部にITO基板を配置し、シリコーンゴム窓部にある溶液をITO基板で挟み込んで密閉した。続いて、ITO基板にクリップ電極を接合し、60℃のホットプレート上で、交流電場(正弦波、1V、10Hz)を2時間印加することで、電界形成法により、量子ドット複合体含有ベシクルがスクロース水溶液に分散したベシクル−スクロース分散液を得た。このベシクルの内孔には、化学物質としてスクロース水溶液を含む。
(Example 5)
Complex-chloroform dispersion 200 μL containing 0.2 mg of egg yolk-derived phosphatidylcholine (L-α-PC) and 10.5 μg (5 mass%) of the quantum dot complex of the quantum dot 525 obtained in Example 1 Was prepared. Subsequently, L-α-PC and the complex-chloroform dispersion are uniformly applied on the ITO substrate (substrate obtained by thinning ITO with a thickness of 100 nm on SiO 2 , size 40 × 40 nm, 50 to 100 Ω · cm). It was applied to. The substrate was dried under reduced pressure at room temperature for 2 hours to completely remove the chloroform dispersion, thereby forming a uniform phospholipid thin film on the ITO substrate. On this phospholipid thin film, a silicone rubber having a window portion (having a window portion in which a silicone rubber having an outer dimension of 30 × 30 mm and a thickness of 1 mm is cut through in a size of 20 × 20 mm) is disposed in close contact with the window portion. To the flask, 400 μL of 200 mmol aqueous sucrose solution was added dropwise. Further, an ITO substrate was placed on the top, and the solution in the silicone rubber window was sandwiched between the ITO substrates and sealed. Subsequently, a clip electrode is joined to the ITO substrate, and an alternating electric field (sine wave, 1 V, 10 Hz) is applied on a hot plate at 60 ° C. for 2 hours, whereby the quantum dot composite-containing vesicle is formed by an electric field forming method. A vesicle-sucrose dispersion dispersed in an aqueous sucrose solution was obtained. The inner hole of this vesicle contains a sucrose aqueous solution as a chemical substance.

<共焦点レーザー蛍光顕微鏡測定>
シリコーンコートされた撥水性のスライドガラス表面に、200mmolのグルコース溶液を300μL滴下し、液滴を形成させた。その液滴中に、実施例5で得られたベシクル−スクロース分散液10μLを添加した。ベシクル内部にあるスクロース溶液と、ベシクル外液のグルコース溶液の比重の差を利用し、ベシクルをスライドガラス表面近傍に沈降させるため、5分間静置した。その後、この試料を共焦点レーザー蛍光顕微鏡(励起:488nmアルゴンレーザー、観測:505〜525nm領域観測用の蛍光フィルター、40倍対物レンズ)を用いて観察した。その結果を図11に示す。
<Confocal laser fluorescence microscope measurement>
300 μL of a 200 mmol glucose solution was dropped on the surface of a silicone-coated water-repellent glass slide to form droplets. 10 μL of the vesicle-sucrose dispersion obtained in Example 5 was added to the droplet. Using the difference in specific gravity between the sucrose solution inside the vesicle and the glucose solution outside the vesicle, the vesicle was allowed to stand for 5 minutes to settle near the slide glass surface. Then, this sample was observed using a confocal laser fluorescence microscope (excitation: 488 nm argon laser, observation: fluorescent filter for 505 to 525 nm region observation, 40 × objective lens). The result is shown in FIG.

図11(a)は、倍率40倍で観測した写真であり、図11(b)は、(a)の一部を拡大したものである。図11(a)、(b)に示すように、共焦点レーザー蛍光顕微鏡写真から、リング状の蛍光像が多数観測された。このリング形状は、ベシクルの断面を反映した像である。リング状に蛍光成分が観測される結果は、ベシクル構造のリン脂質二重層内、又はベシクル表面に量子ドット複合体が導入されていることを示唆する。ベシクルの内孔には蛍光成分が観測されず、量子ドット複合体はベシクル内液中にはほぼ含まれていないことが推量される。   FIG. 11A is a photograph observed at a magnification of 40 times, and FIG. 11B is an enlarged view of a part of FIG. As shown in FIGS. 11A and 11B, many ring-shaped fluorescent images were observed from the confocal laser fluorescence micrographs. This ring shape is an image reflecting the cross section of the vesicle. The result of the fluorescence component being observed in a ring shape suggests that the quantum dot complex is introduced into the phospholipid bilayer of the vesicle structure or on the vesicle surface. A fluorescent component is not observed in the inner hole of the vesicle, and it is assumed that the quantum dot complex is hardly contained in the liquid in the vesicle.

<AFM測定>
へき開したマイカ基板上に、実施例5で得られたベシクル−スクロース分散液3μLと、200mmolのグルコース溶液50μLとを滴下した後、15分間静置した。静置後、量子ドット複合体含有ベシクルをマイカ基板上に沈降させた後、5mmolの塩化カルシウム水溶液20μLを液滴に添加し、さらに15分間静置した。この処理により、量子ドット複合体含有ベシクルを破壊し、マイカ上に膜化させた。この試料に関し、室温、溶液中でAMF測定を行った。その結果を図12に示す。
<AFM measurement>
On the cleaved mica substrate, 3 μL of the vesicle-sucrose dispersion obtained in Example 5 and 50 μL of a 200 mmol glucose solution were dropped, and then allowed to stand for 15 minutes. After standing, the quantum dot complex-containing vesicles were allowed to settle on a mica substrate, 20 μL of 5 mmol calcium chloride aqueous solution was added to the droplets, and the mixture was allowed to stand for 15 minutes. By this treatment, the vesicle containing the quantum dot complex was broken and formed into a film on mica. With respect to this sample, AMF measurement was performed in a solution at room temperature. The result is shown in FIG.

図12(a)は、ベシクルを崩壊させた実施例5の量子ドット複合体含有ベシクルのAFMによる写真であり、図12(b)は、図12(a)における仮想線Gにおける断面の膜厚測定結果であり、図12(c)は、図12(a)で観測された粒子Hの粒径の測定結果である。図13(a)は、ベシクルを崩壊させた実施例5の量子ドット複合体含有ベシクルのAFMによる写真であり、図13(b)は、図13(a)における粒子Lの粒径の測定結果である。
図12(a)、図13(a)において符号Jは、ベシクルを崩壊させて生じた膜を示す。図12(a)に示すように、膜Jには、複数のドット構造I、ドット構造Hが観察された。加えて、図12(b)に示すように、膜Jは、ベシクルのリン脂質二重層に由来するもので、仮想線Gにおける断面の膜厚5nmであった。さらに図12(c)に示すように、膜Jの内部に存在するドット構造Hは、量子ドット複合体に由来する、高さ9nmのものであった。量子ドットが膜J中に埋包されている可能性を考慮すると、量子ドット複合体の粒径は14nm程度(膜内5nmと膜外9nmの高さの和を加味した粒径)であると推定され、ドット構造Hの高さは、動的光散乱測定で観測された実施例1の量子ドット複合体の粒径とほぼ一致する。
加えて、図13(a)に示すように膜Jには、複数のドット構造K、ドット構造Lが確認された。図13(b)に示すように、膜Jの内部に存在するドット構造Lは、量子ドット複合体に由来する高さ9nmのものであった。量子ドットが膜J中に埋包されている可能性を考慮すると、量子ドット複合体の粒径は14nm程度であると推定され、ドット構造Lの高さは、動的光散乱測定で観測された実施例1の量子ドット複合体の粒径とほぼ一致する。
以上の結果から、量子ドット複合体がベシクルに導入された、量子ドット複合体含有ベシクルが作製されていることを確認した。
FIG. 12A is a photograph by AFM of the vesicle containing the quantum dot composite of Example 5 in which the vesicles were collapsed, and FIG. 12B is the film thickness of the cross section at the phantom line G in FIG. FIG. 12C shows the measurement results, and FIG. 12C shows the measurement results of the particle size of the particles H observed in FIG. FIG. 13 (a) is a photograph by AFM of the vesicle containing the quantum dot composite of Example 5 in which the vesicle was disrupted, and FIG. 13 (b) is a measurement result of the particle size of the particle L in FIG. 13 (a). It is.
In FIGS. 12 (a) and 13 (a), symbol J indicates a film produced by collapsing the vesicle. As shown in FIG. 12A, a plurality of dot structures I and dot structures H were observed in the film J. In addition, as shown in FIG. 12 (b), the membrane J was derived from the phospholipid bilayer of the vesicle and had a cross-sectional thickness of 5 nm on the phantom line G. Furthermore, as shown in FIG. 12C, the dot structure H existing inside the film J was 9 nm in height derived from the quantum dot composite. Considering the possibility that the quantum dots are embedded in the film J, the particle size of the quantum dot composite is about 14 nm (a particle size that takes into account the sum of the height of 5 nm in the film and 9 nm outside the film). It is estimated that the height of the dot structure H substantially coincides with the particle size of the quantum dot composite of Example 1 observed by dynamic light scattering measurement.
In addition, as shown in FIG. 13A, a plurality of dot structures K and dot structures L were confirmed in the film J. As shown in FIG. 13B, the dot structure L existing inside the film J was 9 nm in height derived from the quantum dot composite. Considering the possibility that the quantum dots are embedded in the film J, the particle size of the quantum dot composite is estimated to be about 14 nm, and the height of the dot structure L is observed by dynamic light scattering measurement. It almost coincides with the particle size of the quantum dot composite of Example 1.
From the above results, it was confirmed that a quantum dot composite-containing vesicle in which the quantum dot composite was introduced into the vesicle was produced.

(実施例6)
ベシクル内に導入する量子ドット複合体を、実施例2で得られた量子ドット複合体とした以外は、実施例5と同様にして量子ドット複合体含有ベシクルを作製した。
得られた量子ドット複合体含有ベシクルについて、実施例5と同様にして、共焦点レーザー蛍光顕微鏡測定及びAFM測定を行ったところ、量子ドット複合体がベシクルに導入された量子ドット複合体含有ベシクルが作製されていることが確認できた。
(Example 6)
A quantum dot composite-containing vesicle was produced in the same manner as in Example 5 except that the quantum dot composite introduced into the vesicle was changed to the quantum dot composite obtained in Example 2.
The obtained quantum dot composite-containing vesicle was subjected to confocal laser fluorescence microscope measurement and AFM measurement in the same manner as in Example 5. As a result, the quantum dot composite-containing vesicle was introduced into the vesicle. It was confirmed that it was made.

(実施例7)
ベシクル内に導入する量子ドット複合体を、実施例3で得られた量子ドット複合体とした以外は、実施例5と同様にして量子ドット複合体含有ベシクルを作製した。
得られた量子ドット複合体含有ベシクルについて、実施例5と同様にして、共焦点レーザー蛍光顕微鏡測定及びAFM測定を行ったところ、量子ドット複合体がベシクルに導入された量子ドット複合体含有ベシクルが作製されていることが確認できた。
(Example 7)
A quantum dot composite-containing vesicle was produced in the same manner as in Example 5 except that the quantum dot composite introduced into the vesicle was changed to the quantum dot composite obtained in Example 3.
The obtained quantum dot composite-containing vesicle was subjected to confocal laser fluorescence microscope measurement and AFM measurement in the same manner as in Example 5. As a result, the quantum dot composite-containing vesicle was introduced into the vesicle. It was confirmed that it was made.

(実施例8)
ベシクル内に導入する量子ドット複合体を、実施例4で得られた量子ドット複合体とした以外は、実施例5と同様にして量子ドット複合体含有ベシクルを作製した。
得られた量子ドット複合体含有ベシクルについて、実施例5と同様にして、共焦点レーザー蛍光顕微鏡測定及びAFM測定を行ったところ、量子ドット複合体がベシクルに導入された量子ドット複合体含有ベシクルが作製されていることが確認できた。
(Example 8)
A quantum dot composite-containing vesicle was produced in the same manner as in Example 5 except that the quantum dot composite introduced into the vesicle was changed to the quantum dot composite obtained in Example 4.
The obtained quantum dot composite-containing vesicle was subjected to confocal laser fluorescence microscope measurement and AFM measurement in the same manner as in Example 5. As a result, the quantum dot composite-containing vesicle was introduced into the vesicle. It was confirmed that it was made.

(実施例9)
卵黄由来フォスファチジルコリン(L−α―PC)0.2mg、ならびに実施例1で得られた量子ドット複合体10.5μg(5質量%)、ならびにDSPE−PEG(2000)−Biotin0.6μg(0.3質量%)を含むクロロホルム分散液200μLを調製した。以下、実施例5に記載した手法と同様にして、ITO基板上での電界形成法により、ベシクル表面がビオチン−PEG分子で修飾され、ベシクルのリン脂質二重層の層内及び表面の双方又はいずれかに量子ドット複合体が導入され、ベシクル内孔にスクロース溶液を含む量子ドット複合体含有ベシクルを作製した。
得られた量子ドット複合体含有ベシクルについて、実施例5と同様にして、共焦点レーザー蛍光顕微鏡測定及びAFM測定を行ったところ、量子ドット複合体がベシクルに導入された量子ドット複合体含有ベシクルが作製されていることが確認できた。
Example 9
Egg yolk-derived phosphatidylcholine (L-α-PC) 0.2 mg, and the quantum dot complex 10.5 μg (5% by mass) obtained in Example 1, and DSPE-PEG (2000) -Biotin 0.6 μg ( 200 μL of a chloroform dispersion containing 0.3% by mass) was prepared. Hereinafter, in the same manner as described in Example 5, the vesicle surface was modified with biotin-PEG molecules by the electric field forming method on the ITO substrate, and both or both of the inside and the surface of the phospholipid bilayer of the vesicle. The crab quantum dot complex was introduced, and a quantum dot complex-containing vesicle containing a sucrose solution in the inner vesicle hole was produced.
The obtained quantum dot composite-containing vesicle was subjected to confocal laser fluorescence microscope measurement and AFM measurement in the same manner as in Example 5. As a result, the quantum dot composite-containing vesicle was introduced into the vesicle. It was confirmed that it was made.

(実施例10)
ベシクル表面を機能化する分子として、DSPE−PEG(2000)−Biotinに換えてDSPE−PEG(2000)−Maleimideを用いた以外は、実施例9と同様にして量子ドット複合体含有ベシクルを作製した。
得られた量子ドット複合体含有ベシクルについて、実施例5と同様にして、共焦点レーザー蛍光顕微鏡測定及びAFM測定を行ったところ、量子ドット複合体がベシクルに導入された量子ドット複合体含有ベシクルが作製されていることが確認できた。
(Example 10)
A quantum dot complex-containing vesicle was prepared in the same manner as in Example 9 except that DSPE-PEG (2000) -Maleimide was used instead of DSPE-PEG (2000) -Biotin as a molecule for functionalizing the vesicle surface. .
The obtained quantum dot composite-containing vesicle was subjected to confocal laser fluorescence microscope measurement and AFM measurement in the same manner as in Example 5. As a result, the quantum dot composite-containing vesicle was introduced into the vesicle. It was confirmed that it was made.

1 量子ドット複合体
10 量子ドット
12 コア部
14 シェル部
20 生体関連分子
100、200、300、400 量子ドット複合体含有ベシクル
110 ベシクル
112 リン脂質
120 内孔
210 化学物質
314 ポリエチレングリコール鎖
312 ビオチン
412 マレイミド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Quantum dot composite_body | complex 10 Quantum dot 12 Core part 14 Shell part 20 Bio-related molecule | numerator 100, 200, 300, 400 Quantum dot composite containing vesicle 110 Vesicle 112 Phospholipid 120 Inner pore 210 Chemical substance 314 Polyethylene glycol chain 312 Biotin 412 Maleimide

Claims (7)

リン脂質からなる脂質二重層がカプセル状に形成され、量子ドット複合体が、前記脂質二重層の層内及び表面の双方又はいずれか一方に含有されてなる量子ドット複合体含有ベシクルであって、
前記量子ドット複合体は、半導体ナノ粒子からなるコア部、及びカルボキシル基を反応活性基として備えるポリエチレングリコールが前記コア部の表面に結合してなるシェル部を備え、かつ前記シェル部の表面に前記反応活性基を備える量子ドットと、前記反応活性基に結合されたリン脂質とを備える、量子ドット複合体含有ベシクル
A phospholipid-containing lipid bilayer is formed in a capsule shape, and a quantum dot complex is contained in the lipid bilayer and / or on the surface thereof.
The quantum dot composite includes a core portion made of semiconductor nanoparticles, and a shell portion formed by bonding polyethylene glycol having a carboxyl group as a reactive group to the surface of the core portion, and the surface of the shell portion A quantum dot complex-containing vesicle comprising a quantum dot having a reactive group and a phospholipid bonded to the reactive group .
前記のカプセル状に形成された脂質二重層で化学物質が内包されてなる、請求項に記載の量子ドット複合体含有ベシクル。 The quantum dot complex-containing vesicle according to claim 1 , wherein a chemical substance is encapsulated in the lipid bilayer formed in the capsule shape. 前記脂質二重層は、その表面にポリエーテル鎖を備える、請求項1又は2に記載の量子ドット複合体含有ベシクル。 3. The quantum dot complex-containing vesicle according to claim 1 or 2 , wherein the lipid bilayer comprises a polyether chain on a surface thereof. 前記ポリエーテル鎖は、末端に生体分子と結合可能な官能基を備える、請求項に記載の量子ドット複合体含有ベシクル。 4. The quantum dot complex-containing vesicle according to claim 3 , wherein the polyether chain has a functional group capable of binding to a biomolecule at a terminal. 半導体ナノ粒子からなるコア部、及びカルボキシル基を反応活性基として備えるポリエチレングリコールが前記コア部の表面に結合してなるシェル部を備え、かつ前記シェル部の表面に前記反応活性基を備える量子ドットと、リン脂質とを、前記反応活性基と前記リン脂質の反応活性基との化学結合により結合させ量子ドット複合体を得る第一の工程と、
得られた量子ドット複合体と、別のリン脂質とを分散媒に分散させ、前記分散媒を除去して量子ドット複合体を含む前記の別のリン脂質を薄膜化した後、水溶液中で前記の別のリン脂質をカプセル化する第二の工程とを有する量子ドット複合体含有ベシクルの製造方法。
Quantum comprising a core portion made of semiconductor nanoparticles, and includes a shell portion of polyethylene glycol is engaged binding to the surface of the core part comprising a carboxyl group as reactive group and the reactive groups on the surface of the shell portion and dots, a first step of obtaining a phospholipid, a pre Kihan応活groups and the phospholipids quantum dot conjugates bound by chemical bonds between the reactive groups of,
A quantum dot conjugate obtained, and another phospholipid is dispersed in a dispersion medium, after another phospholipid of the containing quantum dot complex by removing the dispersion medium is thinned, the in aqueous solution And a second step of encapsulating another phospholipid of the method for producing a vesicle containing a quantum dot complex.
前記第二の工程は、さらに化学物質を添加する、請求項に記載の量子ドット複合体含有ベシクルの製造方法。 The method for producing a vesicle containing a quantum dot complex according to claim 5 , wherein a chemical substance is further added in the second step. 前記第二の工程は、さらに末端に生体分子と結合可能な官能基を備えるポリエーテル鎖が導入されたリン脂質を添加して分散液とする、請求項5又は6に記載の量子ドット複合体含有ベシクルの製造方法。 The quantum dot composite according to claim 5 or 6 , wherein the second step further comprises adding a phospholipid introduced with a polyether chain having a functional group capable of binding to a biomolecule at a terminal to obtain a dispersion. A method for producing a containing vesicle.
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