JP5623705B2 - オルガノランタニド化合物を含むシリカ粒子、その調製方法及びその使用 - Google Patents

Description

本発明は、ナノ構造化シリカ粒子の分野に関する。

より詳細には、本発明は、ランタニド錯体を含有するナノ構造化シリカ粒子、それらの調製方法、及び抗偽造標識及び／又はバイオテクノロジーに使用するためのマルチルミネッセンストレーサとしてのそれらの使用に関する。

シリカ中に蛍光分子を封入するという着想は、現在では非常によく知られている。既に多くの論文でこの工程が述べられている［１］（非特許文献１）、［２］（非特許文献２）及び［３］（非特許文献３）。このような再コーティングにより、主に次のような効果を有するコア／シェル構造を得ることができる：
−バリアとして作用するシリカマトリックスの存在による光安定性の増大、
−ナノ粒子１個に対して数個の蛍光分子を再編成することによるルミネッセンスの向上、及び
−こうしたナノ粒子と種々の媒質、特に生物学的媒質との適合性の向上。この特性は、主にシリカの高い表面反応性によるものである。

蛍光分子を封入したこのようなシリカナノ粒子は、多くの分野にて、例えば生物学的トレーサとして又は偽造に対処するために使用できる。

先行技術には、既に、ランタニドと組み合わせたシリカナノ粒子が記載されている。しかし、シリカナノ粒子及びランタニドに関連する文献に記載される業績の大部分は、無機化合物、すなわちランタニド酸化物に関するものである。こうした系における最大の欠点は、ルミネッセンス発光を増感するのに高エネルギーを必要とすることである。

適合させた有機分子にランタニドを組み込むと、「アンテナ」効果により吸収係数が増大し、低エネルギー（ＵＶ−可視）でルミネッセンス発光を励起できるようになる。数少ない例として、シリカナノ粒子に組み込まれたランタニド有機金属錯体が記載されているが、全て可視領域にて発光するランタニドに関するものである。

Ｙ．チェン（Y. Chen）及びＺ．ルー（Z. Lu）による刊行物［４］（非特許文献４）には、ＤＮＡ認識のための蛍光トレーサとして作用するユーロピウム（Ｅｕ）系ルミネッセンス有機金属錯体を含有するナノ粒子が記載されている。この刊行物には、クマリン１０２−ＤＴＰＡ−Ｅｕとして知られるＥｕポリアミノカルボキシレート錯体を、シリカ粒子ではなく、ポリアミノカルボキシレートナノ粒子に組み込むことが記載されている。このポリアミノカルボキシレート材料は、シリカ（又はポリシロキサン）と比べると、生物学的トレーサの場合には生物との界面又は抗偽造標識に使用するために標識されるべき材料との界面について、その表面官能化の可能性が限られている。

他の刊行物には、直径約１０７ｎｍのラテックスナノ粒子に有機金属錯体を組み込むことが記載されている［５］（非特許文献５）及び［６］（非特許文献６）。これらの刊行物及び他の２つの参照文献には、ＡＰＳ−ＢＨＨＶＴ−Ｅｕ^３＋系の有機金属錯体をシリカナノ粒子に組み込むことが記載されている［５］（非特許文献５）、［７］（非特許文献７）及び［８］（非特許文献８）。生物学的トレーサの製造用に錯体をジルコニウムビーズに組み込むことも公開されている［９］（非特許文献９）。Ｈ．ハカラ（H. Hakala）ら［１０］（非特許文献１０）には、ユーロピウム錯体（チエニルピリジン及びβ−ジケトン）をポリスチレンビーズへ組み込むことが記載されている。

Ｓ．サントラ（S. Santra）らによる刊行物［１１］（非特許文献１１）には、蛍光生物学的トレーサの合成用に、Ｇｄ^３＋錯化配位子を含有するポリシロキサン粒子を、マイクロエマルションとしてゾル−ゲル経路により合成する方法が記載されている。蛍光機能は、トリス（２，２’−ビピリジル）ジクロロルテニウム（ＩＩ）六水和物に対応するＲｕ（ｂｐｙ）を組み込むことによって得られる。これらのナノ粒子は、こうしたＲｕ（ｂｐｙ）によるルミネッセンス特性と、Ｇｄ^３＋の存在による磁気特性との両方を有する：すなわち、ルミネッセンス機能及び磁気機能は、２つの異なる分子によって導入される。ビーズを合成する際にＧｄ含有分子がシロキサンに化学結合されることに留意されたい。具体的には、ゾル−ゲル合成の間に、ランタニドイオンを保持するこの分子が前駆体として導入される。ゾル−ゲル反応の間には、その分子がシリカマトリックス中に共有結合を介して挿入されるように、シリカ前駆体ＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケート）を用いてシロキサン架橋を生成させる。

文献には、可視領域にて発光するランタニド錯体を組み込んだシリカナノビーズに関する例がいくつか記載されているが、これらの例はいずれも近赤外領域で発光するランタニドに関するものではない。

H. Ow, Larson DR, Srivastava M ら, "Bright and stable core-shell fluorescent silica nanoparticles", NanoLetters 2005; Vol. 5, No. 1, 113-117, N.A.M Verhaegh および A. VanBlaaderen, "Dispersions of rhodamine-labeled silica spheres-synthesis, Characterization, and fluorescence confocal scanning laser microscopy"; Langmuir; 1994; Vol. 10, 1427-1438, Andrew Burns, Hooisweng Ow および Ulrich Wiesner, "Fluorescent core- shell silica nanoparticles: towards ‘‘Lab on a Particle’’ architectures for nanobiotechnology", Chem. Soc. Rev., 2006, 35, 1028- 1042, Y. Chen および Z. Lu, "Dye sensitized luminescent europium nanoparticles and its time-resolved fluorimetric assay for DNA", Analytica Chimica Acta, 587 (2007), 180-186, J. Yuan および G. Wang, "Lanthanide-based luminescence probes and time-resolved luminescence bioassays", Trends in Analytical Chemistry, 25 (2006), 490-500, H. Harma, T. Soukka, T. Lovren, "Europium nanoparticles and time-resolved fluorescence for ultrasensitive detection of prostate-specific antigen", Clin. Chem., 47 (2001), 561-568, Z. Ye, M. Tan, G. Wang, J. Yuan, "Preparation, characterization, and time-resolved fluorimetric application of silica-coated terbium(III) fluorescent nanoparticles", Anal. Chem., 76 (2004), 513-518, Z. Ye, M. Tan, G. Wang, J. Yuan, J., "Novel fluorescent europium chelate-doped silica nanoparticles: preparation, characterization and time-resolved fluorimetric application", Mat. Chem., 14 (2004), 851-856, M. Tan, G. Wang, Z. Ye, J. Yuan, "Synthesis and characterization of titania-based monodisperse fluorescent europium nanoparticles for biolabeling", Journal of Luminescence, 117 (2006), 20- 28, H. Hakala, V.M. Mukkala, T. Sutela および J. Hovinen, "Synthesis and properties of nanospheres copolymerised with luminescent europium(III) chelates", Org. Biomol. Chem., 4 (2006), 1383-1386, S. Santra, R.P. Bagwe, D. Dutta, J.T. Stanley, G.A. Walter, W. Tan, B.M. Moudgil および R.A. Mericle, "Synthesis and Characterization of fluorescent, Radio-opaque, and Paramagnetic Silica Nanoparticles for multimodal Bioimagin Applications", Adv. Mat., 17 (2005), 2165-2169,

故に、蛍光分子を含む別のシリカナノ粒子、特に近赤外領域にて蛍光を発光可能なランタニド錯体を含むシリカナノ粒子を提供することが真に必要とされている。

すなわち、本発明の要旨は、以下のとおりである：
（１）少なくとも１つのランタニドと、式（Ａ）：
（式中、
−Ｚ_１、Ｚ_２及びＺ_３は、同一又は異なっていてもよく、それぞれが、孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有する基を表し、
−Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１及びＲ_１２は、同一又は異なっていてもよく、それぞれが、水素、任意に置換されたアルキルラジカル、任意に置換されたアリールラジカル、ハロゲン、基−ＯＲ_１３又は基−ＳＲ_１３を表し、ここでＲ_１３は、Ｈ、任意に置換されたアルキル基又は任意に置換されたアリール基を表す）
の少なくとも１つの配位子との少なくとも１つの錯体を含むシリカ粒子。
（２）上記ランタニドが、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）で構成される群から選択されることを特徴とする、上記（１）に記載のシリカ粒子。
（３）孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有する上記基が、酸素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子及び炭素原子から選択される少なくとも１つの原子を有することを特徴とする、上記（１）及び（２）のいずれかに記載のシリカ粒子。
（４）孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有する上記基が、ヒドロキシル機能、エステル機能、カルボン酸機能、アミン機能、アミド機能、オキシム機能、イソシアネート機能、イソニトリル機能、ヒドラジン機能、ヒドラゾン機能、イミン機能、及びホスフィン機能で構成される群から選択される少なくとも１つの機能を有することを特徴とする、上記（１）から（３）のいずれかに記載のシリカ粒子。
（５）孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有する上記基が、飽和、不飽和又は芳香族環に含まれる、孤立電子対を保持する少なくとも１つの窒素原子を含むことを特徴とする、上記（１）から（４）のいずれかに記載のシリカ粒子。
（６）孤立電子対及び／又は負電荷を保持する少なくとも１つの原子を有する少なくとも１つの上記基が、基−Ｒ_１４−ＣＯＯＲ_１５、−Ｒ_１４−Ｃ_５Ｈ_３Ｎ−ＣＯＯＲ_１５及び−Ｒ_１４−Ｐ（Ｏ）−ＯＣ（Ｒ_１５）_３で構成される群から選択され、ここでＲ_１４は、任意に置換されたアルキルラジカルを表し、Ｒ_１５は、水素又は任意に置換されたアルキルラジカルを表すことを特徴とする、上記（１）から（５）のいずれかに記載のシリカ粒子。
（７）孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有する少なくとも１つの上記基が、以下の式（Ｂ）：
（式中、
−Ｒ_２１は単結合を表すか、又はＲ_２１はラジカル＝ＣＲ_２３−を表すが、その場合Ｒ_１７は存在せず；
−Ｒ_２２は単結合を表すか、又はＲ_２２はラジカル−ＣＲ_２３＝を表すが、その場合Ｒ_１９は存在せず；
−Ｒ_１６、Ｒ_１７、Ｒ_１８、Ｒ_１９、Ｒ_２０及びＲ_２３は、同一又は異なっていてもよく、水素、任意に置換されたアルキルラジカル、任意に置換されたアリールラジカル、ハロゲン、ラジカル−ＳＯ_３Ｈ、ラジカル−ＳＯ_３ ⁻、基−ＯＲ_１３又は基−ＳＲ_１３を表し、ここでＲ_１３は、Ｈ、任意に置換されたアルキル基又は任意に置換されたアリール基を表す）
に対応することを特徴とする、上記（１）から（６）のいずれかに記載のシリカ粒子。
（８）式（Ｂ）の上記基が：
−Ｒ_２２がラジカル−Ｃ（ＳＯ_３ ⁻）＝を表し、Ｒ_１６、Ｒ_１７、Ｒ_１８、及びＲ_２０が上記（７）に規定される通りである式（Ｂ）の基（Ｂ_１）；
−Ｒ_１６＝Ｒ_１８＝Ｒ_２０＝Ｈ；Ｒ_２１＝ラジカル＝ＣＨ−及びＲ_２２＝ラジカル−ＣＨ＝、Ｒ_１７及びＲ_１９が存在しない式（Ｂ）の基（Ｂ_２）；
−Ｒ_１６＝Ｒ_１８＝Ｒ_２０＝Ｈ；Ｒ_２１＝ラジカル＝ＣＨ−及びＲ_２２＝ラジカル−Ｃ（ＳＯ_３ ⁻）＝、Ｒ_１７及びＲ_１９が存在しない式（Ｂ）の基（Ｂ_３）；
から選択されることを特徴とする、上記（７）に記載のシリカ粒子。
（９）孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有する少なくとも１つの上記基が、式（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）及び（Ｈ）：
（式中、
−Ｇは、独立に水素、任意に置換されたアルキルラジカル又は任意に置換されたアリールラジカルで置換されたＯ、Ｎ、Ｐ、Ｓ又はＣを表し；
−ラジカルＲ_２４、Ｒ_２５、Ｒ_２６、Ｒ_２７、Ｒ_２８、Ｒ_２９、Ｒ_３０、Ｒ_３１、Ｒ_３２、Ｒ_３３、Ｒ_３４、Ｒ_３５、Ｒ_３６、Ｒ_３７及びＲ_３８は、同一又は異なっていてもよく、水素、任意に置換されたアルキルラジカル、任意に置換されたアリールラジカル、ハロゲン、ラジカル−ＳＯ_３Ｈ、ラジカル−ＳＯ_３ ⁻、基−ＯＲ_１３又は基−ＳＲ_１３を表し、ここでＲ_１３は、Ｈ、任意に置換されたアルキル基又は任意に置換されたアリール基を表す）
の基で構成される群から選択されることを特徴とする、上記（１）から（８）のいずれかに記載のシリカ粒子。
（１０）上記錯体が、一般式（Ｉ）
［Ｌｎ（Ｌ）（Ｈ_２Ｏ）_ｎ］ （Ｉ）
（式中、Ｌｎは、上記（１）及び（２）のいずれかに規定されるランタニドを表し、Ｌは、上記（１）又は（３）から（９）のいずれかに規定される式（Ａ）の配位子であり、ｎは０〜６の整数である）
の配位錯体の形態であることを特徴とする、上記（１）から（９）のいずれかに記載のシリカ粒子。
（１１）上記粒子が、ナノメートルからマイクロメートルの大きさを有することを特徴とする、上記（１）から（１０）のいずれかに記載のシリカ粒子。
（１２）上記錯体が、上記シリカ粒子に封入されていることを特徴とする、上記（１）から（１１）のいずれかに記載のシリカ粒子。
（１３）上記シリカ粒子が官能化されていることを特徴とする、上記（１２）に記載のシリカ粒子。
（１４）上記錯体が上記粒子の表面にあることを特徴とする、上記（１）から（１１）のいずれかに記載のシリカ粒子。
（１５）上記（１４）に規定される、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との少なくとも１つの錯体を含むシリカ粒子を調製する方法であって、次の工程：
ａ’）上記（１）及び（２）のいずれかに規定される少なくとも１つのランタニドと任意に錯化した上記（１）又は（３）から（９）のいずれかに規定される式（Ａ）の少なくとも１つの配位子を、シリカ粒子に直接又は間接的にグラフトする工程；
ｂ’）工程（ａ’）にて得られた上記グラフト化シリカ粒子を、上記（１）及び（２）のいずれかに規定される少なくとも１つのランタニドと任意に接触させる工程
を含む、方法。
（１６）上記（１２）及び（１３）のいずれかに規定される、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との少なくとも１つの錯体を含むシリカ粒子を調製する方法であって、上記方法が：
ａ）上記（１）から（１０）のいずれかに規定される、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子とを含む少なくとも１つの錯体を、シリカ粒子に封入する工程；及び
ｂ）工程（ａ）にて得られた上記シリカ粒子を任意に官能化する工程；
で構成される工程を含むことを特徴とする、方法。
（１７）上記工程（ａ）が：
ｃ）上記（１５）に規定される方法によって得ることができる、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子とを含む少なくとも１つの錯体がグラフトしたシリカ粒子を用いる工程；次いで
ｄ）上記粒子をシリカの層でコーティングする工程
で構成されることを特徴とする、上記（１６）に記載の方法。
（１８）上記工程（ａ）が：
ｅ）上記（１）及び（２）のいずれかに規定される少なくとも１つのランタニドと任意に錯化した、上記（１）又は（３）から（９）のいずれかに規定される式（Ａ）の少なくとも１つの配位子と、多孔質シリカ粒子とを接触させる工程；
ｆ）工程（ｅ）にて得られた上記シリカ粒子を、上記（１）及び（２）のいずれかに規定される少なくとも１つのランタニドと任意に接触させる工程；
ｇ）工程（ｆ）にて得られた上記粒子をシリカの層で任意にコーティングする工程；
で構成されることを特徴とする、上記（１６）に記載の方法。
（１９）上記工程（ａ）が：
ｈ）上記（１）から（１０）のいずれかに規定される、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子とを含む少なくとも１つの錯体と、少なくとも１つのシリカ前駆体とを、シリカ粒子を得るための条件下にて、接触させる工程；
ｉ）工程（ｈ）で得られた上記粒子をシリカの層で任意にコーティングする工程；
で構成されることを特徴とする、上記（１６）に記載の方法。
（２０）上記（１）から（１４）のいずれかに規定されるシリカ粒子又は上記（１５）から（１９）のいずれかに規定される方法によって調製できるシリカ粒子の、生物学的トレーサとしての使用。
（２１）上記（１）から（１４）のいずれかに規定されるシリカ粒子又は上記（１５）から（１９）のいずれかに規定される方法によって調製できるシリカ粒子の、抗偽造標識のためのトレーサとしての使用。

本発明によれば、上記で列挙した技術的問題及び欠点を解決できる。特に、本発明では、初めて、ルミネッセンス収率が改善され、さらには良好なルミネッセンス収率にて近赤外領域で発光する錯体のシリカ粒子への組み込みを提案する。

上方から見た本発明に規定される錯体１の楕円表示である (確率３０％)。 ［Ｎｄ（ｔｈｑｔｃｎ）］錯体のＮｄの配位多面体を示す。 ７０℃及び４００ＭＨｚにおいて、ｐＤが７．７であるＤ_２Ｏ溶液中のＮｄ溶液：ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３（１：１）の^１Ｈ ＮＭＲスペクトルを示す。 エタノール中に分散した、本発明に従うオルガノランタニド錯体を含むシリカナノ粒子の透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像である。 本発明に従うオルガノランタニド錯体を含むシリカナノ粒子のゼータ電位の測定値を図示している。

本発明では、希土類金属系の有機金属化合物をシリカ粒子に組み込む。本発明に使用される有機金属化合物は、水溶液中であってもランタニドイオンを強く錯化でき、効率的なエネルギー移動によって特定の希土類金属の蛍光発光を増感できるという際立った特徴をもつ。こうした種類のオルガノランタニド分子では、ランタニドイオンそれぞれに固有のルミネッセンスを有するだけでなく、分子の有機部分によって決定される励起バンド（波長域）を有することができる。従って、これらの分子の励起バンドは、一般に希土類金属酸化物の場合より長い波長に対応する。さらに、分子の有機部分が励起エネルギーを吸収した後は、この分子構造により、無放射脱励起が制限されてランタニドイオンに向かう望ましいエネルギー移動が可能になる。ランタニドイオンの脱励起は、光子放出によって生じる。故に蛍光スペクトルは、選択されたランタニドイオンの特徴を示す。

より詳細には、本発明は、少なくとも１つのランタニドと、式（Ａ）：
（式中、
−Ｚ_１、Ｚ_２及びＺ_３は、同一又は異なっていてもよく、それぞれが、孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有する基を表し、
−Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１及びＲ_１２は、同一又は異なっていてもよく、それぞれが、水素、任意に置換されたアルキルラジカル、任意に置換されたアリールラジカル、ハロゲン、基−ＯＲ_１３又は基−ＳＲ_１３を表し、ここでＲ_１３は、Ｈ、任意に置換されたアルキル基又は任意に置換されたアリール基を表す）
の少なくとも１つの配位子との少なくとも１つの錯体を含むシリカ粒子に関する。

本発明の文脈にて、上記で定義される式（Ａ）の配位子と錯化するランタニドは、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）で構成される群から選択される。有利なことには、式（Ａ）の配位子と錯化する上記で定義されたランタニドは、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）で構成される群から選択される。こうしたランタニドは、式（Ａ）の配位子との錯体中では、３の酸化状態で存在する。

本発明の文脈にて、「アルキルラジカル」という用語は、１〜２０個の炭素原子、特に１〜１０個の炭素原子、とりわけ１〜８個の炭素原子、最も詳細には１〜６個の炭素原子を有する線状、分枝状又は環状の、任意に置換されたアルキル基を意味する。

本発明の文脈にて、「アリールラジカル」という用語は、６〜２０個の炭素原子、特に６〜１４個の炭素原子、とりわけ６〜８個の炭素原子を含有する単環式又は多環式の、任意に置換された芳香族基を意味する。

本発明の文脈にて、「任意に置換された」という用語は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン、ヒドロキシル、シアノ、トリフルオロメチル又はニトロから選択される１以上の基で置換されたラジカルを意味する。

本発明の文脈において、「アルコキシ基」という用語は、先に定義されたアルキルで置換された酸素原子を意味する。

本発明の文脈において、「ハロゲン」という用語は、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素を意味する。

本発明の文脈において使用される孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有する基は、金属イオン、特にランタニドイオンの錯化に関与する基である。

有利なことに、孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有するこうした基は、酸素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子及び炭素原子から選択される少なくとも１つの原子を有する。これらの原子は、ヒドロキシル機能、エステル機能、カルボン酸機能、アミン（一級、二級又は三級）機能、アミド機能、オキシム機能、イソシアネート機能、イソニトリル機能、ヒドラジン機能、ヒドラゾン機能、イミン機能、又はホスフィン機能のような官能基に含まれていてもよい。

特に、孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有する基は、前述の機能の少なくとも１つに加えて、飽和、不飽和又は芳香族環に含まれる、孤立電子対を保持する少なくとも１つの窒素原子を含む。こうした環は、３〜８個の炭素原子を含有するのが有利である。

第１の変形例において、本発明の文脈にて使用され得る孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有する少なくとも１つの基は、基−Ｒ_１４−ＣＯＯＲ_１５、−Ｒ_１４−Ｃ_５Ｈ_３Ｎ−ＣＯＯＲ_１５及び−Ｒ_１４−Ｐ（Ｏ）−ＯＣ（Ｒ_１５）_３で構成される群から選択され、ここでＲ_１４は、先に定義された任意に置換されたアルキルラジカルを表し、Ｒ_１５は、水素又は先に定義された任意に置換されたアルキルラジカルを表す。

第２の変形例において、本発明の文脈にて使用され得る孤立電子対及び／又は負電荷を保持する少なくとも１つの原子を有する少なくとも１つの基は、以下の式（Ｂ）：
（式中、
−Ｒ_２１は単結合を表すか、又はＲ_２１はラジカル＝ＣＲ_２３−を表すが、その場合Ｒ_１７は存在せず；
−Ｒ_２２は単結合を表すか、又はＲ_２２はラジカル−ＣＲ_２３＝を表すが、その場合Ｒ_１９は存在せず；
−Ｒ_１６、Ｒ_１７、Ｒ_１８、Ｒ_１９、Ｒ_２０及びＲ_２３は、同一又は異なっていてもよく、水素、任意に置換されたアルキルラジカル、任意に置換されたアリールラジカル、ハロゲン、ラジカル−ＳＯ_３Ｈ、ラジカル−ＳＯ_３ ⁻、基−ＯＲ_１３又は基−ＳＲ_１３を表し、ここでＲ_１３は、Ｈ、任意に置換されたアルキル基又は任意に置換されたアリール基を表す）
に対応する。

この変形例において、特に有利な基は：
−Ｒ_２２がラジカル−Ｃ（ＳＯ_３ ⁻）＝を表し、Ｒ_１６、Ｒ_１７、Ｒ_１８、及びＲ_２０が先に定義された通りである式（Ｂ）の基（Ｂ_１）；
−Ｒ_１６＝Ｒ_１８＝Ｒ_２０＝Ｈ；Ｒ_２１＝ラジカル＝ＣＨ−及びＲ_２２＝ラジカル−ＣＨ＝、Ｒ_１７及びＲ_１９は存在しない式（Ｂ）の基（Ｂ_２）；
−Ｒ_１６＝Ｒ_１８＝Ｒ_２０＝Ｈ；Ｒ_２１＝ラジカル＝ＣＨ−及びＲ_２２＝ラジカル−Ｃ（ＳＯ_３ ⁻）＝、Ｒ_１７及びＲ_１９は存在しない式（Ｂ）の基（Ｂ_３）
である。

第３の変形例において、本発明の文脈にて使用され得る孤立電子対及び／又は負電荷を保持する少なくとも１つの原子を有する少なくとも１つの基は、以下の式（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）及び（Ｈ）：
（式中、
−Ｇは、独立に水素、任意に置換されたアルキルラジカル又は任意に置換されたアリールラジカルで置換されたＯ、Ｎ、Ｐ、Ｓ又はＣを表し；
−ラジカルＲ_２４、Ｒ_２５、Ｒ_２６、Ｒ_２７、Ｒ_２８、Ｒ_２９、Ｒ_３０、Ｒ_３１、Ｒ_３２、Ｒ_３３、Ｒ_３４、Ｒ_３５、Ｒ_３６、Ｒ_３７及びＲ_３８は、同一又は異なっていてもよく、水素、任意に置換されたアルキルラジカル、任意に置換されたアリールラジカル、ハロゲン、ラジカル−ＳＯ_３Ｈ、ラジカル−ＳＯ_３ ⁻、基−ＯＲ_１３又は基−ＳＲ_１３を表し、ここでＲ_１３は、Ｈ、任意に置換されたアルキル基又は任意に置換されたアリール基を表す）
の基で構成される群から選択される。

有利なことには、ラジカルＲ_２４及びＲ_２５並びにラジカルＲ_２７及びＲ_２８は、対になって、任意に置換された架橋アルキル又はアリールラジカルである。さらに、Ｇは酸素を表すのが有利である。

当業者にとっては、本発明の文脈において使用され得る式（Ａ）の配位子、及び少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子とを含む錯体の様々な調製方法が既知である。例として、国際特許出願ＷＯ２００７／０８３０３６−Ａ１［１２］、クロス（Cross）及びサムズ（Sammes）による文献、２００３［１３］及びガトー（Gateau）らによる文献、２００３［１４］に記載されている調製方法を挙げることができる。

基Ｚ_１、Ｚ_２及びＺ_３は、互いに独立して、上記の基又は変形例のいずれかから選択されてもよい。

本発明のシリカ粒子に使用される式（Ａ）の配位子は、基Ｚ_１、Ｚ_２及びＺ_３が同一である配位子が有利である。故に、本発明の文脈において特に好ましい配位子は：
−以降、Ｈ_３ｔｈｑｔｃｎと呼ぶＺ_１＝Ｚ_２＝Ｚ_３＝Ｂ_２である配位子；
−以降、Ｈ_３ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３と呼ぶＺ_１＝Ｚ_２＝Ｚ_３＝Ｂ_３である配位子；
−以降、Ｈ_３ｔｐａｔｃｎと呼ぶＺ_１＝Ｚ_２＝Ｚ_３＝−ＣＨ_２−Ｃ_５Ｈ_３Ｎ−ＣＯＯＨである配位子；
である。

これら３つの配位子の構造を以下に図示する：

本発明の文脈にて使用される少なくとも１つのランタニド及び／又は式（Ａ）の少なくとも１つの配位子の錯体は、一般式（Ｉ）
［Ｌｎ（Ｌ）（Ｈ_２Ｏ）_ｎ］ （Ｉ）
（式中、Ｌｎは先に定義されたランタニドを表し、Ｌは先に定義された式（Ａ）の配位子であり、ｎは０〜６の整数である）
の配位錯体の形態である。ｎは１であるのが有利である。

有利なことに、本発明で使用されるシリカ粒子は、ナノメートルからマイクロメートルの大きさの粒子である。故に、これらの粒子は、１ｎｍ〜２００μｍ、特に２ｎｍ〜３０μｍ、より詳細には２ｎｍ〜１μｍといった特徴的な大きさを有する。

本発明に従うシリカ粒子は、先に定義された少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との錯体をいくつか含んでいてもよい。数個の錯体が本発明に従うシリカ粒子に含まれる場合、これらの錯体に含まれる配位子は、これらの錯体に含まれるランタニドと同様に、同一又は異なっていてもよい。故に、本発明の文脈においては、同一の配位子と同一のランタニドとの数個の錯体、同一の配位子と異なるランタニドとの数個の錯体、異なる配位子と同一のランタニドとの数個の錯体、又は異なる配位子と異なるランタニドとの数個の錯体を含むシリカ粒子が想定できる。

第１の変更例において、シリカ粒子が保持する、先に定義された少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との錯体は、この粒子中に封入される。使用されるシリカ粒子は、特に、こうした錯体の存在下で調製された多孔質シリカビーズ又はシリカ粒子であってもよい。

この変更例において、この粒子中に封入される、先に定義された少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との錯体を含むシリカ粒子はまた、官能化されてもよい。

本発明の文脈にて、「官能化された」という用語は、特定の化学機能を保持する少なくとも１つの分子が、有利なことには共有結合によって、グラフトしたシリカ粒子を意味し、この化学機能は、アミンから、チオールを経て、カルボキシルに及ぶ［１５］、［１６］又は［１７］。

シリカ粒子の官能化は、先行技術にて周知である。こうした官能化に一般に使用される技術は、表面酸化物のＳｉ−ＯＨ基と、グラフトすべき分子の機能、特にクロロシラン機能とを反応させるシリカの表面反応性を利用することにある。グラフトすべき分子の他方の末端部は、特定の化学機能を含む。

この変更例により、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との錯体を、周囲媒質から保護できるだけでなく、シリカが自由自在に官能化できるので、親水性又は疎水性に拘わらず任意の溶媒にこの錯体を希釈できるようになる。つまり、この官能化は、本発明の主題であるナノ粒子を生物学に使用する場合に特に有利である。この官能化は、例えば、ゲノム認識のためのＤＮＡ配列、プロテオーム認識のためのタンパク質、生物学的緩衝液中への溶解のためのアミン機能などを含んでいてもよい。この官能化により、本発明に従うシリカ粒子の表面を様々な酵素に対して生体適合性にすることもできる。

本発明はまた、先に定義された少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との少なくとも１つの錯体を含むシリカ粒子を調製する方法、より詳細には、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との錯体を封入したシリカナノ粒子に対応する変更例に関し、ここでこのシリカ粒子は官能化されていてもよい。この方法は：
ａ）先に定義された少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子とを含む少なくとも１つの錯体を、シリカ粒子に封入する工程；及び
ｂ）工程（ａ）にて得られた前記シリカ粒子を任意に官能化する工程；
で構成される工程を含む。

この方法の第１の実施態様において、工程（ａ）は：
ｃ）以下に定義される方法（以下に定義される工程（ａ’）及び任意に工程（ｂ’））によって得ることができる、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子とを含む少なくとも１つの錯体がグラフトしたシリカ粒子を用いる工程；次いで
ｄ）この粒子をシリカの層でコーティングする工程
で構成される。

この方法の第２の実施態様において、工程（ａ）は：
ｅ）先に定義された少なくとも１つのランタニドと任意に錯化した先に定義された式（Ａ）の少なくとも１つの配位子と、多孔質シリカ粒子とを接触させる工程；
ｆ）工程（ｅ）にて得られたシリカ粒子を、先に定義された少なくとも１つのランタニドと任意に接触させる工程；
ｇ）工程（ｆ）にて得られた粒子をシリカの層で任意にコーティングする工程；
で構成される。

この第２の実施態様において、２つの場合が想定され得る。第１の場合は、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との錯体が工程（ｅ）にて使用される場合に対応し、そのとき工程（ｆ）は必要でない。

第２の場合について、工程（ｅ）の間、式（Ａ）の配位子だけが（すなわち、少なくとも１つのランタニドは存在しない）使用される場合は、工程（ｆ）が必要である。この場合、ランタニドは、オルガノランタニド錯体が形成可能となるように、多孔質シリカ粒子の孔を介して配位子まで移動する。工程（ｆ）は、式（Ａ）の配位子との錯体においてランタニド以外のイオンと、ランタニドとを置換することで構成され、ここでこのイオンは、一般にＮａ^＋イオンである。有利なことに、この置換は、工程（ｆ）が行われる反応媒質のｐＨを調節することによって行われる。この調節は、使用される配位子に応じたｐＨの低下又は上昇であってもよい。工程（ｆ）中に使用される反応媒質は水性媒質であるのが有利である。

この方法の第３の実施態様において、工程（ａ）は：
ｈ）先に定義された少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子とを含む少なくとも１つの錯体を、少なくとも１つのシリカ前駆体と、シリカ粒子を得るための条件下にて、接触させる工程；
ｉ）工程（ｈ）で得られた粒子をシリカの層で任意にコーティングする工程；
で構成される。

工程（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）及び（ｈ）の間、異なるランタニドの混合物及び／又は式（Ａ）の異なる配位子の混合物を使用してもよい。

工程（ｄ）、（ｇ）、（ｈ）及び（ｉ）は、シリカ粒子を製造する又はシリカコーティングされた材料を製造する当業者に周知の技術、例えばゾル−ゲル方法、特にストーバー方法［１８］である。これらの工程は、シリカ前駆体を含有する油中水型マイクロエマルションを形成することで構成でき、ここでシリカ層の成長が生じる。故に、先に定義された工程（ｈ）の間、水に溶解しているランタニド錯体は、シリカ前駆体内を移動し、構築過程のシリカマトリックス内に捕捉される。例示できるシリカ前駆体としては、ＴＥＯＳ、ＴＭＯＳ（テトラメチルオルトシリケート）、ＡＰＴＥＳ（アミノプロピルトリエトキシシラン）及びＡＰＴＭＳ（アミノプロピルトリメトキシシラン）が挙げられる。

第２の変更例において、シリカ粒子が保持する、先に定義された少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との錯体は、このシリカ粒子の表面に位置している。すなわち、この錯体は、シリカ粒子の表面上にグラフトする。

有利なことには、このグラフト化には、シリカ粒子の表面にある反応性基と、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との錯体によって保持される反応性基とが関与する。この錯体に保持される反応性基は、式（Ａ）の配位子のラジカルＲ_１−１２又はＺ_１−３によって保持されてもよい。シリカ粒子の表面にある反応性基は、シリカ粒子の表面に元から存在してもよく（直接グラフト化）、又は特に官能化によって表面にもたらされてもよい（間接グラフト化）。このグラフト化は、２つの反応性基間の共有結合を含むのが有利である。この変形例において、使用されるシリカ粒子は、非多孔質シリカビーズであってもよい。

故に、本発明は、先に定義された少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との少なくとも１つの錯体を含むシリカ粒子の調製方法に関し、より詳細には、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との錯体がグラフトしたシリカナノ粒子に対応する変更例に関する。この方法は、次の工程：
ａ’）少なくとも１つのランタニドと任意に錯化した式（Ａ）の少なくとも１つの配位子を、シリカ粒子に直接又は間接的にグラフトする工程；
ｂ’）工程（ａ’）にて得られた前記グラフト化シリカ粒子を、少なくとも１つのランタニドと任意に接触させる工程
を含む。

有利なことに、工程（ａ’）が、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との錯体を用いて行われる場合、工程（ｂ’）は必要でない。一方、工程（ａ’）の間、式（Ａ）の配位子だけが（すなわち、少なくとも１つのランタニドは存在しない）使用される場合、工程（ｂ’）は必要である。後者の工程は、式（Ａ）の配位子との錯体中のランタニド以外のイオンと、ランタニドとを置換することで構成され、ここでこのイオンは、一般にＮａ^＋イオンである。有利なことには、この置換は、工程（ｂ’）が行われる反応媒質のｐＨを調節することによって行われる。この調節は、使用される配位子に応じたｐＨの低下又は上昇であってもよい。工程（ｂ’）中に使用される反応媒質は、水性媒質であるのが有利である。工程（ｂ’）において、本発明に従うシリカ粒子を様々な用途で使用可能にするコードを構築するために、規定の化学量論にて、異なるランタニドの混合物を使用してもよい。さらに、ランタニドイオンが式（Ａ）の配位子と錯化した後は、水溶液中であっても錯体から取り除くのは極めて困難であり、錯体が非常に安定になる。

本発明の文脈において使用される式（Ａ）の配位子、及び特に式（Ｂ）の配位子は、多数の利益と利点、すなわち：
−同じ種類の分子にランタニドイオン系列の全てを組み込むことができる可能性と、それにより様々な発光波長にアクセスできる可能性；
−酸化物の場合よりも非常に大きい約３９０ｎｍでの吸収。この利点により、相対的に長波長の励起でランタニドイオンの蛍光を得ることができる；
−錯化するランタニドイオンに無関係の同一化学挙動。結果として、ランタニドイオンを有するいくつかの分子の混合物は均質になる。このことにより、シリカ粒子の合成中に、分子を均一に分散させてコードを製造可能となる。この場合、コードの分布は、それぞれのシリカ粒子で同一である；
を有する。

さらに、ランタニド及び式（Ａ）の少なくとも１つの配位子、有利なことには式（Ｂ）の配位子を含む錯体は、溶液中で有利な光物理的特性：高い量子ルミネッセンス収率、水中での高い溶解性及び安定性を有する。特に、得られる量子ルミネッセンス収率は、当該技術分野においてこれまでに記載されたもののうち最大級である。さらに、これらの錯体は、初めて、こうした量子ルミネッセンス収率と水中での非常に高い安定性とを兼ね備えている。

最後に、記載されたような光物理的特性はシリカに含まれた後でも維持される。故に、こうした錯体により、近赤外領域で発光するこうしたランタニド錯体を組み込んだシリカ粒子を得ることができる。従って、これらの系は、生物学的用途や画像形成装置における用途に特に有利である。具体的には、本発明に従うシリカ粒子は、生物学的トレーサ又は抗偽造標識のトレーサを製造するために役立ち得る光学的コードを含む。故に、本発明は、本発明に従うシリカ粒子の、又は本発明に従う調製方法により調製可能なシリカ粒子の、生物学的トレーサ又は抗偽造標識のトレーサとしての使用に関する。

式（Ａ）の少なくとも１つの配位子とＹｂ、Ｅｒ又はＮｄイオンとを含有する錯体の使用により、赤外領域でのルミネッセンスを得ることができる。このルミネッセンスは、励起と発光との間に大きな波長ギャップが存在し、その波長は主に可視領域より外側にあるため、生物医学分野及び抗偽造分野における用途に非常に有利である。

さらに、本発明の文脈において使用される錯体中にＧｄイオンを使用することにより、ルミネッセンス特性に加えて、磁気特性を得ることができる。これにより、ルミネッセンス特性（光学コード）と磁気特性との両方を備えたシリカ粒子が得られる。この追加の特性は、偽造に対処するためのトレーサとして使用される場合に検出キー又は追加のコーディングパラメータとして作用し得る。偽造への対処に関して、本発明に従う官能化又は非官能化シリカ粒子の使用により、こうした粒子を、粒子の特性に応じて選択された様々な溶媒又はポリマーに導入することを想定できるようになる。こうした官能化又は非官能化粒子を、ワニスタイプの熱硬化性ポリマー等のようなポリマーに導入することが想定可能である。こうして得られたワニスは、任意の対象物、特に布地又は天然若しくは合成の硬質基材（ポリマー又は金属材料、酸化物など）に適用又はコーティングできる。本発明の主題である官能化又は非官能化シリカ粒子を、任意の種類の支持体上にコーティングするべきポリマーに導入することによって、それらの特性から、コーティングされた材料にルミネッセンス又は磁気特性を与えることができるようになる。

生物学的トレーサとしての用途に関しては、一般に、単純な光学的符号と磁気的符号とを有する必要がある。この場合、式（Ａ）の配位子及びＧｄイオンを有する錯体（磁気共鳴画像形成による検出、ＭＲＩ）と、式（Ａ）の配位子及び別の希土類金属、例えばＴｂ若しくはＥｕ（可視領域での発光）又はＹｂ若しくはＮｄ（赤外領域での発光）を有する別の錯体との両方をシリカ粒子に組み込むことができる。

本発明はまた、本発明に従うシリカ粒子に使用される一部の錯体に関する。

具体的には、三脚型９座配位子に８−ヒドロキシキノリネートユニット又は８−ヒドロキシキノリネートに類似のユニットを組み合わせて、１種類の明確な中性の単量体トリスヒドロキシキノリネート系ランタニド錯体を構築できる。さらに、最近では、３座２−カルボキサミド−８−ヒドロキシキノリンにより、異なる異性体形態（ｓｙｎ又はａｎｔｉ）のランタニド錯体が単離されているが、三脚型アンカーを使用して２座ヒドロキシキノリネートユニットを組織化すれば１種類のランタニド錯体が得られる。

故に、本発明は、少なくとも１つのランタニドと、式（Ａ）：
［式中、
−Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１及びＲ_１２は、同一又は異なっていてもよく、それぞれが、水素、任意に置換されたアルキルラジカル、任意に置換されたアリールラジカル、ハロゲン、基−ＯＲ_１３又は基−ＳＲ_１３を表し、ここでＲ_１３は、Ｈ、任意に置換されたアルキル基又は任意に置換されたアリール基を表し、
−Ｚ_１、Ｚ_２及びＺ_３は、同一又は異なっていてもよく、それぞれ以下の式（Ｂ）：
（式中、
−Ｒ_２１は単結合を表すか、又はＲ_２１はラジカル＝ＣＲ_２３−を表すが、その場合Ｒ_１７は存在せず；
−Ｒ_２２は単結合を表すか、又はＲ_２２はラジカル−ＣＲ_２３＝を表すが、その場合Ｒ_１９は存在せず；
−Ｒ_１６、Ｒ_１７、Ｒ_１８、Ｒ_１９、Ｒ_２０及びＲ_２３は、同一又は異なっていてもよく、水素、任意に置換されたアルキルラジカル、任意に置換されたアリールラジカル、ハロゲン、ラジカル−ＳＯ_３Ｈ、ラジカル−ＳＯ_３ ⁻、基−ＯＲ_１３又は基−ＳＲ_１３を表し、ここでＲ_１３は、Ｈ、任意に置換されたアルキル基又は任意に置換されたアリール基を表す）
の基を示す］
の少なくとも１つの配位子とを含む錯体に関する。

本発明はまた、先に定義され、こうした一般的な定義に対応する好ましい錯体に関する。

本発明はまた、本発明に従うシリカナノ粒子の文脈にて使用される一部の配位子に関する。故に、本発明は、式（Ａ）：
［式中、
−Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１及びＲ_１２は、同一又は異なっていてもよく、それぞれが、水素、任意に置換されたアルキルラジカル、任意に置換されたアリールラジカル、ハロゲン、基−ＯＲ_１３又は基−ＳＲ_１３を表し、ここでＲ_１３は、Ｈ、任意に置換されたアルキル基又は任意に置換されたアリール基を表し、
−Ｚ_１、Ｚ_２及びＺ_３は、同一又は異なっていてもよく、それぞれ以下の式（Ｃ）：
（式中、
−Ｒ_２１は単結合を表すか、又はＲ_２１はラジカル＝ＣＲ_２３−を表すが、その場合Ｒ_１７は存在せず；
−Ｒ_１６、Ｒ_１７、Ｒ_１８、Ｒ_２０及びＲ_２３は、同一又は異なっていてもよく、水素、任意に置換されたアルキルラジカル、任意に置換されたアリールラジカル、ハロゲン、ラジカル−ＳＯ_３Ｈ、ラジカル−ＳＯ_３ ⁻、基−ＯＲ_１３又は基−ＳＲ_１３を表し、ここでＲ_１３は、Ｈ、任意に置換されたアルキル基又は任意に置換されたアリール基を表す）
の基を示す］
の配位子に関する。

本発明はまた、本発明に記載され、上記の一般的な定義に対応する好ましい配位子に関する。

本発明の他の特性及び利点は、非限定的な例示として与えられる以下の実施例を読み、添付の図面を参照することによって当業者により明確になるであろう。

特定の実施形態の詳細な説明
Ｉ．配位子の合成及び特徴付け
Ｉ．１．Ｈ_３ｔｈｑｔｃｎ： １，４，７−トリス［２−（８−ヒドロキシキノリニル）メチル］−１，４，７−トリアザシクロノナンの合成
配位子Ｈ_３ｔｈｑｔｃｎは、４つの工程にて、市販の製品から、Ｊ．Ｐ．クロス（J.P. Cross）及びＰ．Ｇ．サムズ（P.G. Sammes）［１３］によって記載されるプロトコルをわずかに変更して合成したが、この変更により収率が大きく増加した（４％に対して１１％）。

脱気したＴＨＦ（３０ｍＬ）中の１，４，７−トリス［２−（８−（２，２−ジメチルプロパノイルオキシ）キノリニル）メチル］−１，４，７−トリアザシクロノナン（１．１７１ｇ、１．３７ｍｍｏｌ）のエステル溶液を、ミリＱ水（１０ｍＬ、１２．３５ｍｍｏｌ）中のＫＯＨの脱気溶液に添加した。こうして得られた溶液を室温で６日間混合し、次いで１ＭのＨＣｌ水溶液（約６ｍＬ）を添加することによって中和した（ｐＨ＝７）。粗生成物を酢酸エチル（７５ｍＬ）で抽出し、有機層を飽和ＮａＨＣＯ_３水溶液（５×１５ｍＬ）で洗浄し、次いで飽和ＮａＣｌ水溶液（５×１５ｍＬ）で洗浄し、最後に無水Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥した。溶媒をエバポレートした後、残渣をエーテルから粉砕し、Ｈ_３ｔｈｑｔｃｎ．０．５Ｈ_２Ｏ．０．２ＫＣｌを淡黄色固体として得た（０．６０８ｇ、７４％）。

¹H-NMR (D₂O, 400 MHz, 298 K, pD = 1.4): δ = 3.55 (s, 12H, N(CH₂)₂N), 4.0 (s, 6H, N(CH₂)qui), 6.81 (d, J = 8.0 Hz, 3H, H₁₀), 7.21 (d, J = 8.0 Hz, 3H, H₈), 7.26 (t, J = 8.0 Hz, 3H, H₉), 7.44, (d, J = 8.8 Hz, 3H, H₆), 8.15 (d, J = 8.8 Hz, 3H, H₇).

ES-MS m/z (%): 601.3 (100) [M + H]⁺, 623.3 (7) [M + Na]⁺.

H₃thqtcn; C 0.5H₂O. 0.2KCl; C₃₆H₃₇N₆O_3.5K_0.2Cl_0.2 (624.64)に関するAnal. Calc.: C 69.22, H 5.97, N 13.45; 検出： C 69.29, H 6.01, N 13.22%.

Ｉ．２．Ｈ_６ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３：１，４，７−トリス［２−（５−スルホ−８−ヒドロキシキノリニル）メチル］−１，４，７−トリアザシクロノナンの合成
配位子Ｈ_３ｔｈｑｔｃｎ（０，１０４ｇ、０，１７ｍｍｏｌ）を最少量の発煙硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４／ＳＯ_３ ２０％、１．５ｍＬ）で覆った。混合物を室温で一晩攪拌し、次いで氷に注いだ。溶液をエバポレートして乾燥させ、次いでＥｔＯＨに溶解させた。溶液を４℃で徐々にエバポレートすると、トリスプロトン化形態の配位子Ｈ_６ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３．６Ｈ_２Ｏ．０．３Ｈ_２ＳＯ_４（０．１３４ｇ、９２％）の黄色沈殿物が生成した。

¹H-NMR (D₂O, 400 MHz, 298 K, pD = 8.3): δ = 2.95 (s, 12H, N(CH₂)₂N), 3.85 (s, 6H, N(CH₂)qui), 6.66 (d, J = 7.6 Hz, 3H, H₁₀), 7.60 (d, J = 7.6 Hz, 3H, H₉), 7.72 (t, J = 7.6 Hz, 3H, H₇), 8.75, (d, J = 7.6 Hz, 3H, H₆).

ES-MS m/z (%): 641.2 (100) [M + H]⁺.

H₆thqtcn-SO₃. 6H₂O. 0.3H₂SO₄; C₃₆H₄₈.₆N₆O₁₃.₂S₃.₃ (978.40)に関するAnal. Calc.: C 44.23, H 4.95, N 8.60; 検出: C 44.07, H 4.99, N 8.63%.

配位子Ｈ_６ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３の高い溶解性により、この配位子のプロトン化形態Ｈ_Ｘｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３を、２９８Ｋにて０．１ＭのＫＣｌ中のＫＯＨを用いて電位差滴定することによって脱プロトン化定数を測定することができた。配位子の完全にプロトン化した形態Ｈ_１２ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３は、１２個の脱プロトン化部位、３個のピリジニウム基、３個の三級窒素、３個のヒドロキシル酸素、及び３個のスルホン酸基を有する。３個のスルホネートは、使用される実験条件にて完全に脱プロトン化されている。Ｈ_９ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３ ^３＋の脱プロトン化定数は、Ｋ_ａｉ＝［Ｈ_９−ｉＬ］^{（１−ｉ）}［Ｈ］^＋／［Ｈ_８−ｉＬ］^{（２−ｉ）＋}として定義される。電位差曲線の分析により、６個の脱プロトン化定数を正確に決定できたが（ｐＫａ_８＝２．９（２）、ｐＫａ_７＝５．３４（５）、ｐＫａ_６＝８．０１（８）、ｐＫａ_５＝８．７８（１）、ｐＫａ_４＝８．９８（４）、ｐＫａ_３＝１０．２５（２））、ｐＫａ_１及びｐＫａ_２はその和（２２．５１（３））だけ得ることができた。

Ｉ．３．Ｈ_３ｔｐａｔｃｎ：１，４，７−トリス［（６−（カルボキシピリジ−２−イル）メチル）−１，４，７−トリアザシクロノナンの合成
この合成は、ガトー（Gateau）ら、２００３年［１４］に記載されるプロトコルに従って行った。

ＩＩ．ランタニド錯体の合成及び特徴付け
ＩＩ．１．Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｅｒ、Ｙｂである錯体［Ｌｎ（ｔｈｑｔｃｎ）］。
メタノール（４ｍＬ）中のＬｎ（ＯＴｆ）_３（Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｅｒ、Ｙｂ）（０，０９ｍｍｏｌ）の溶液を、メタノール（４ｍＬ）中のＨ_３ｔｈｑｔｃｎ（０．０９ｍｍｏｌ）の溶液に添加した。０．８５当量の１Ｍ ＫＯＨ水溶液を添加することにより、透明な黄色溶液が得られ、それを４℃にて一晩冷蔵した。ろ過によりＫＯＴｆを除去した。４℃にて、得られた溶液中へＫＯＨ溶液（さらに３．３当量）を徐々に拡散させると、微結晶の黄色固体が形成し、それをろ過によって分離し、メタノール及びミリＱ水で洗浄し、高真空下で２日間乾燥すると、錯体［Ｌｎ（ｔｈｑｔｃｎ）］（４８〜７９％）が得られた。

[Nd(thqtcn)], C₃₆H₃₃N₆O₃Ndに関するAnal. Calc.: C 58.28, H 4.48, N 11.33; 検出: C 58.89, H 4.52, N 11.14%． [Er(thqtcn)], C₃₆H₃₃N₆O₃Erに関するAnal. Calc.: C 56.53, H 4.35, N 10.99; 検出: C 56.98, H 4.22, N 10.73%． [Yb(thqtcn)], C₃₆H₃₃N₆O₃Ybに関するAnal. Calc.: C 56.10, H 4.32, N 10.90; 検出: C 55.81, H 4.06, N 10.65%.

全ての錯体の元素分析は、分析学的に純粋な［Ｌｎ（ｔｈｑｔｃｎ）］種の存在と一致する。これらの錯体は、一般に使用されるあらゆる実験室用溶媒に不溶性である。

Ｘ線回折に使用可能な［Ｎｄ（ｔｈｑｔｃｎ）］単結晶は、１ｍＭのＫＯＨ溶液を、１：１：０．８５ Ｎｄ：Ｈ_３ｔｈｑｔｃｎ：ＫＯＨの４ｍＭのメタノール溶液へ徐々に拡散させることによって得られた。また、錯体［Ｅｕ（ｔｈｑｔｃｎ）］（錯体２）については、熱アセトニトリルで抽出することによりＸ線回折に使用可能な結晶を得た。錯体［Ｎｄ（ｔｈｑｔｃｎ）］（錯体１）を図１に示す。錯体１に関して選択された距離及び角度を以下の表１に提示する。

２つの錯体において、金属イオンは、配位子の９個のドナー原子：１，４，７−トリアザシクロノナン環の３個の窒素、ヒドロキシキノリンユニットの３個の窒素及び３個の酸素と、９箇所で配位する。ヒドロキシキノリンペンダントアームは、螺旋様式で金属と結合し、Ｎｄ錯体の結晶学的構造には２つのＬ及びＤエナンチオマーが見られ、対称中心が存在する空間群Ｐ２（１）／ｃを生じる。Ｅｕ錯体の結晶学的構造は、Ｌエナンチオマーのみを示し、キラルな空間群（Ｒ３２）を生じる。同様の構造は、ｔｐａｔｃｎＨ_３＝１，４，７−トリス［（６−カルボキシピリジ−２−イル）メチル］−１，４，７−トリアザシクロノナン及びＬｎ＝Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ又はＬｕのノナ配位した錯体［Ｌｎ（ｔｐａｔｃｎ）］にて既に観測されている［１８］。

［Ｎｄ（ｔｈｑｔｃｎ）］の配位多面体は、Ｃ_３擬似対称を有する、わずかに歪んだトリキャップ三角柱として記載できる（図２）。錯体［Ｅｕ（ｔｈｑｔｃｎ）］も、トリキャップ三角柱形状を採用し、Ｃ_３結晶軸を有する。２つの錯体において、三角面は、１，４，７−トリアザシクロノナン大員環の３個の窒素によって形成され、３個のキノリネート酸素によって別の三角面が形成される。ヒドロキシキノレート基の３個の窒素は、キャップ位置を占める。酸素系の三角面は、窒素系面の軸に関してわずかにねじれている。長方形面の原子によって形成されるねじれ角の平均値は、Ｎｄに関して２２．（２）及びＥｕに関して１９．２（３）であるが、正三角形状からのわずかに高い歪みが錯体［Ｎｄ（ｔｐａｔｃｎ）］（２４．２（８））及び［Ｅｕ（ｔｐａｔｃｎ）］２２．０（３）について見られた。２つの三角面によって規定される平面は、２つの錯体中で実質的に平行である（平面間の角度はＥｕに関して０°、Ｎｄに関して２°）。

ＩＩ．２ Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｙｂである錯体［Ｌｎ（Ｈ_ｎｔｈｑｔｃｎ）］^ｎ＋。
部分的にプロトン化された種は、ＭｅＯＤ中の等モル量の配位子と等モル量の適切な塩Ｌｎ（ＯＴｆ_３）を混合することによってその場で調製した。Ｄ_２Ｏ中のＫＯＤの１Ｍ溶液のアリコートを続けて添加し、錯体の形成を^１Ｈ−ＮＭＲでモニターした。配位子の完全な錯化には、０．８５当量の塩基の添加が必要である。しかし、０．８５当量を超えると、黄色粉末の沈殿が生じた。

[Nd(H_nthqtcn)]ⁿ⁺. ¹H NMR (CD₃OD, 400 MHz, 25°C): δ = -1.50 (s, 1H, H_5a/H_5b), -0.12 (s, 1H, (CH₂)tcn), 5.09 (s, 1H, H_5a/H_5b), 6.68 (s, 1H, H₉), 6.83 (s, 1H, (CH₂)tcn), 6.83 (s, 1H, H₁₀), 7.47 (d, J = 8.0 Hz, 1H, H₈), 8.40 (d, J = 8.0 Hz, 1H, H₆), 8.62 (d, J = 8.0 Hz, 1H, H₇), 9.10 (s, 1H, (CH₂)tcn), 9.91 (s, 1H, (CH₂)tcn). ¹H NMR (CD₃OD, 400 MHz, 40°C): δ = -1.08 (s, 1H, H_5a/H_5b), -0.01 (s, 1H, (CH₂)tcn), 5.03 (s, 1H, H_5a/H_5b), 6.53 (s, 1H, H₉), 6.73 (s, 1H, H₁₀), 6.84 (s, 1H, (CH₂)tcn), 7.50 (d, J = 8.0 Hz, 1H, H₈), 8.41 (d, J = 8.0 Hz, 1H, H₆), 8.67 (d, J = 8.0 Hz, 1H, H₇), 8.72 (s, 1H, (CH₂)tcn), 8.43 (s, 1H, (CH₂)tcn).

[Yb(H_nthqtcn)]ⁿ⁺. ¹H NMR (CD₃OD, 400 MHz, 25°C): δ = -12.11 (s, 1H, (CH₂)tcn), -4.88 (s, 1H, (CH₂)tcn), -3.70 (s, 1H, H_5a/H_5b), 2.77 (s, 1H, (CH₂)tcn), 4.59 (s, 1H, H_5a/H_5b), 4.59 (s, 1H, H₁₀), 7.87 (s, 1H, H₉), 8.25 (d, J = 8.0 Hz, 1H, H₈), 9.23 (s, 1H, H₆), 9.95 (s, 1H, H₇), 15.16 (s, 1H, (CH₂)tcn). ¹H NMR (CD₃OD, 400 MHz, 15°C): δ = -13.16 (s, 1H, (CH₂)tcn), -5.41 (s, 1H, (CH₂)tcn), -4.18 (s, 1H, H_5a/H_5b), 3.60 (s, 1H, (CH₂)tcn), 4.47 (s, 1H, H₁₀), 5.55 (s, 1H, H_5a/H_5b), 7.89 (s, 1H, H₉), 8.27 (d, J = 8.0 Hz, 1H, H₈), 9.25 (d, J = 8.0 Hz, 1H, H₆), 9.99 (d, J = 8.0 Hz, 1H, H₇), 15.80 (s, 1H, (CH₂)tcn).

上記の溶液にイソプロピルエーテルを徐々に拡散させることにより、Ｘ線回折に使用可能な黄色結晶を得ることができた。

ＩＩ．３ Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｅｒ、Ｙｂである錯体［Ｌｎ（ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３）］^３−。
水中での溶解性は、生物医学的画像形成用のルミネッセンスプローブとしてランタニド錯体を使用するために必須である。特徴的なスルホニル基は、負に帯電した種を形成することによって疎水性種の水への溶解を助けることが知られている。故に、Ｈ_３ｔｈｑｔｃｎの類縁体であるＨ_３ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３を調製した。

化学量論量の配位子Ｈ_６ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３及び化学量論量の適切なＬｎ（ＯＴｆ）_３を混合することによって、^１Ｈ ＮＭＲ及びルミネッセンス測定のための錯体をその場で調製した。ＫＯＤ溶液でｐＤ値を調節した後、^１Ｈ ＮＭＲをＤ_２Ｏ中で行った。０．１Ｍ（ｐＨ＝７．４）のＴＢＳ中の［Ｌｎ（ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３）］^３−錯体の１ｍＭ溶液を、ルミネッセンス調査のために使用した。

[Nd(thqtcn-SO₃)]^3-. ¹H NMR (D₂O, 400 MHz, 25°C, pD 7.7): δ = 0.46 (s, 1H, (CH₂)tcn), 0.78 (s, 1H, (CH₂)tcn), 1.68 (s, 1H, (CH₂)tcn), 4.82 (s, 1H, (CH₂)tcn), 5.46 (s, 1H, H_5a/H_5b), 5.97 (s, 1H, H_5a/H_5b), 6.87 (d, J = 7.0 Hz, 1H, H₁₀), 8.89 (d, J = 7.0 Hz, 1H, H₉), 9.83 (d, J = 8.0 Hz, 1H, H₆), 10.32 (d, J = 8.0 Hz, 1H, H₇). ¹H NMR (D₂O, 400 MHz, 70°C, pD 7.7): δ = 0.62 (s, 1H, (CH₂)tcn), 1.30 (s, 1H, (CH₂)tcn), 1.75 (s, 1H, (CH₂)tcn), 4.50 (s, 1H, (CH₂)tcn), 5.16 (s, 1H, H_5a/H_5b), 5.54 (s, 1H, H_5a/H_5b), 6.81 (d, J = 7.0 Hz, 1H, H₁₀), 8.75 (d, J = 7.0 Hz, 1H, H₉), 9.46 (d, J = 8.0 Hz, 1H, H₆), 10.52 (d, J = 8.0 Hz, 1H, H₇).

所望の通り、この配位子は、生理学的ｐＨにて水溶性のＬｎ（ＩＩＩ）錯体を生じる。７０℃及びｐＤ＝７．７におけるＤ_２Ｏ中のＮｄ：ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３（１：１）溶液のスペクトルは、１，４，７−トリアザシクロノナン大員環の１２個のプロトンに割り当てられた４つのシグナル（ｄ＝０．６２、１．３０、１．７５及び４．５０ｐｐｍ）、配位子アームの６個のメチレン部分のプロトンに割り当てられた２個のシグナル（ｄ＝５．１６及び５５４ｐｐｍ）及びヒドロキシキノリンの５個の芳香族プロトンに対応する４つのシグナル（ｄ＝６．８１、８．７５、９．４６及び１０．５２ｐｐｍ）の存在を示す（図３）。

生理学的ｐＨにおける水中での熱力学的及び動力学的安定性は、ランタニド錯体の、生物学的系におけるルミネッセンスタグとしての用途に重大な特性である。ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３ ^６−錯体の高い水溶性に関連して、本発明者らは、それらの用途の可能性を評価するために、それらの安定性について調査した。

目に見えるように、ランタニドイオンと配位子との相互作用を、中間的な大きさの代表的なイオン、すなわちＧｄについて、ｐＨ７．４にてＨＥＰＥＳで緩衝した希釈水溶液中でＵＶ−可視分光光度法によりモニターした。ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３ ^６−に関して得られたｐＧｄの値（１９）（ｐＨ７．４でのｐＭ＝−ｌｏｇ［Ｍ］_ｆｒｅｅ、［Ｍ］_{ｔｏｔａｌ}＝１ｍＭ、及び［ｂｐａｔｃｎ］_{ｔｏｔａｌ}＝１０ｍＭ）は、生理学的条件下にて錯体の安定性を簡単且つ直接的に比較可能であり、それは非毒性として広く認識されているジエチレントリアミンペンタ酢酸（ｄｔｐａ）のガドリニウム錯体について報告されている値（ｐＧｄ＝１９．６）と同様である。生理学的ｐＨにおける高い安定性及びｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３ ^６−配位子を有するガドリニウム錯体の高い動力学的安定性は、ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３ ^６−配位子を有するランタニド錯体が、生物医学画像形成におけるプローブとしての用途に特に好適であることを示す。

さらに、使用される濃度及びｐＨにて、ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３錯体は、水中で解離せず、配位水分子も含まず、厳格な、さらには明確な内部配位圏を有することを示していた。

ＩＩ．４ 配位子Ｈ_３ｔｐａｔｃｎを有するランタニド錯体の合成。
この合成は、ガトー（Gateau）ら、２００３年［１８］に記載されるプロトコルに従って行った。

ＩＩＩ．ランタニド錯体のシリカビーズへの組み込み
この組み込みに使用されるプロトコルは次の通りである：
−１．６５ｍＬのトリトン（Triton）Ｘ−１００(非イオン性界面活性剤)、１．６ｍＬのヘキサノール、７．５ｍＬのシクロヘキサン、８０μＬのランタニド錯体の水溶液、すなわち０．１ＭにおけるＥｕ（ｔｐａｔｃｎ）、１００μＬの含水アンモニウム（３０質量％）及び４００μＬの水を含む溶液の調製；
−この溶液の室温での３０分間の攪拌；
−１００μＬのＴＥＯＳの添加；
−室温での２４時間の攪拌。

このプロトコルは、ナノ反応体を含有する油中水型マイクロエマルションを形成することで構成され、そこで、シリカ層の成長が生じる。故に、水に溶解しているランタニド錯体は、ナノ反応体内を移動し、構築過程のシリカマトリックスに捕捉される。

この合成により、エタノールのような溶媒に完全に分散した、大きさ４０ｎｍの球状ルミネッセンスナノ粒子を得ることができる。ＴＥＭ画像は、その証拠である（図４）。

ＩＶ．本発明に従うランタニド錯体を含むシリカナノ粒子の光物理的特性。
ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３ ^６−配位子のＥｕ^ＩＩＩ及びＹｂ^ＩＩＩキレートは全て、溶液中でも、シリカに挿入されていても、緩衝水溶液（ｐＨ７．４）中にて金属を中心とするＮＩＲルミネッセンス生成物を生じ、配位子の残留発光が事実上全くなく、それが効率の良いエネルギー移動を示している。

こうした錯体では、高い励起エネルギーを必要とするランタニド酸化物を含有するナノ粒子と比較して、Ｙｂ^ＩＩＩ錯体に関しては低エネルギーの励起波長に関連する大きな「アンテナ」効果が可能となる。

さらに、溶液中又はシリカナノ粒子に挿入されたキレートの発光は、完全に一致した発光スペクトルを示し、それはキレートの対称性がナノ粒子中で保持されていることを示す。つまり、ランタニドイオンとシリカ格子との間に相互作用はない。

水中に溶解した又はシリカに封入された［Ｅｕ（ｔｐａｔｃｎ）］錯体に関してそれぞれ１．０８及び１．２３ｍｓとして観測された寿命は、そのポダンド型錯体（podate）に関して測定された値と同程度であり、そのことは、シリカが、環境及び無放射失活プロセスに関してＬｎ^ＩＩＩイオンを良好に保護していることを示している。

水溶液中で測定された［Ｙｂ（ｔｈｑｔｃｎ−ＳＯ_３）］キレートの寿命は、溶液中及び封入された状態でそれぞれ２．０５及び４．１７ｍｓという同様の結果を示す。さらに、その増大分は、Ｙｂ^ＩＩＩイオンが高エネルギー振動によるルミネッセンス消光に対してはるかに感受性であるという事実のため、［Ｅｕ（ｔｐａｔｃｎ）］錯体の寿命の２倍程度高い。

Ｅｕ^ＩＩＩ及びＹｂ^ＩＩＩキレートに関する量子収率は、ｐＨ７．４にて室温で測定した。いずれの場合も、１：１Ｌｎ^ＩＩＩキレートの可視及びＮＩＲルミネッセンスが水溶液中でも十分強いので量子収率を測定できる。これらのキレートは、文献に公開されているデータと比較した場合、特にＹｂ^ＩＩＩに関して及びそれらの水溶液に関して相対的に高い量子収率を示す。０．１１％程度の高さの量子収率が、シリカナノ粒子に挿入されたＹｂ^ＩＩＩキレート（溶液中０．１４％）に関して得られ、Ｅｕ^ＩＩＩキレート（溶液中９．０％）に関しては１．６％であった。特に、近赤外領域にて発光するＬｎ^ＩＩＩイオンは、それらの小さい禁制帯のために、Ｏ−Ｈ、Ｎ−Ｈ、又はさらにＣ−Ｈのような即時振動子（ｉｍｍｅｄｉａｔｅ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）による光退色に非常に感受性であることは周知である。０．１１％という量子収率は、水溶液中で観測される量子収率のうち最も高い部類である。

溶液中及びシリカナノ粒子に挿入されたキレートのこうしたルミネッセンス量子収率は、シリカの吸収を考慮に入れると、より近くなる。計算することによって、及び寿命測定中のキレート間で他の失活経路が変化しないことを考慮することによって、本発明者らは、量子収率の低下はシリカの吸収の結果であると推定できる。実際、純粋なシリカは、２００ｎｍと５００ｎｍの間に吸収及び励起波長を有する。積分球を用いる絶対方法から得られた量子収率の測定と同様に、ナノ粒子による光子の吸収はランタニドイオンによる光子の放出と相関しない。励起エネルギーの一部は、シリカによって吸収され、錯体に移動することなく無放射失活プロセスによって放出される。

この吸収の寄与は、Ｅｕ^ＩＩＩ及びＹｂ^ＩＩＩ錯体を比較することによって推定できる。Ｅｕ^ＩＩＩナノ粒子の場合、励起波長は２７０ｎｍであり、シリカによるエネルギー吸収は約８０％である一方で、失活プロセスに対してより感受性のＹｂ^ＩＩＩ錯体ではこの吸収が約２０％に過ぎない。このことは、３００ｎｍ(Ｅｕ^ＩＩＩナノ粒子の励起)では、純粋なシリカの吸収が３９０ｎｍ（Ｙｂ^ＩＩＩナノ粒子の励起）の場合よりもかなり高いと説明される。

故に、シリカはＬｎ^ＩＩＩキレートに関して効率の良いホストとして作用し、それが溶液中よりも長い寿命をもたらすことを示している。これらのルミネッセンスの測定は、観測可能な消光作用もなく、ナノ粒子中でのシリカ格子とランタニドキレートとの相互作用もないことを示している。さらに、キレートのシリカへの挿入は、事実上、キレートの光物理的特性（寿命、量子収率、及びルミネッセンススペクトル）に影響しない。

Ｖ．保護シリカシェル及びシリカの表面官能化
次のプロトコルは、少なくとも１つのランタニド錯体を含み、その表面がアミン機能でグラフトされているシリカナノ粒子を得るために使用した。
−１．６５ｍＬのトリトン（Triton）Ｘ−１００（非イオン性界面活性剤）、１．６ｍＬのヘキサノール、７．５ｍＬのシクロヘキサン、８０μＬのランタニド錯体水溶液、すなわち０．１ＭのＥｕ（ｔｐａｔｃｎ）、１００μＬの含水アンモニウム（３０質量％）及び４００μＬの水を含む溶液の調製；
−この溶液の室温での３０分間の攪拌；
−１００μＬのＴＥＯＳの添加；
−室温での２４時間の攪拌；
−グラフト化アミン機能を得るために使用される１５μＬのＴＥＯＳ及び１５μＬのＡＰＴＥＳの室温での添加；
−室温での２４時間の攪拌。

こうして得られたナノ粒子のゼータ電位を測定すれば、表面の変更状態を特徴付けることができる。図５に示される曲線は、表面電荷の変更、すなわち表面の官能化としてナノ粒子の表面に実際グラフトしている親水性アミン機能を示す。

ＴＥＯＳの添加により、最初に形成されたマトリックスの周りにシリカシェルを生成可能となることに留意すべきである。このシェルにより、シリカの表面を再び中性状態にすることができる。特に、ゼータ電位測定からは、錯化分子の組み込みがシリカマトリックス内だけで生じるのではなく、表面でも生じていることがわかる。この新しいシリカ層の成長によって、表面にあるランタニド錯体の存在がなくなり、結果として中性シリカの表面状態が取り戻される。故に、ランタニド錯体はもはや外部媒質と接触しない。

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Claims (18)

1. 少なくとも１つのランタニドと、式（Ａ）：
   （式中、
   −Ｚ_１、Ｚ_２及びＺ_３は、同一又は異なっていてもよく、それぞれが、孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有する基を表し、
   −Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１及びＲ_１２は、同一又は異なっていてもよく、それぞれが、水素、置換若しくは無置換のアルキルラジカル、置換若しくは無置換のアリールラジカル、ハロゲン、基−ＯＲ_１３又は基−ＳＲ_１３を表し、ここでＲ_１３は、Ｈ、置換若しくは無置換のアルキル基又は置換若しくは無置換のアリール基を表す）
   の少なくとも１つの配位子との少なくとも１つの錯体を含み、
   該孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有するそれぞれの基が、以下の式（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）及び（Ｈ）の基で構成される群から選択される、シリカ粒子：
   （式中、
   −Ｒ _２１ は単結合を表すか、又はＲ _２１ はラジカル＝ＣＲ _２３ −を表すが、その場合Ｒ _１７ は存在せず；
   −Ｒ _２２ は単結合を表すか、又はＲ _２２ はラジカル−ＣＲ _２３ ＝を表すが、その場合Ｒ _１９ は存在せず；
   −Ｇは、独立に水素、置換若しくは無置換のアルキルラジカル又は置換若しくは無置換のアリールラジカルで置換されたＯ、Ｎ、Ｐ、Ｓ又はＣを表し；
   −ラジカルＲ _１６ 、Ｒ _１７ 、Ｒ _１８ 、Ｒ _１９ 、Ｒ _２０ 、Ｒ _２３ 、Ｒ _２４ 、Ｒ _２５ 、Ｒ _２６ 、Ｒ _２７ 、Ｒ _２８ 、Ｒ _２９ 、Ｒ _３０ 、Ｒ _３１ 、Ｒ _３２ 、Ｒ _３３ 、Ｒ _３４ 、Ｒ _３５ 、Ｒ _３６ 、Ｒ _３７ 及びＲ _３８ は、同一又は異なっていてもよく、水素、置換若しくは無置換のアルキルラジカル、置換若しくは無置換のアリールラジカル、ハロゲン、ラジカル−ＳＯ _３ Ｈ、ラジカル−ＳＯ _３ ⁻ 、基−ＯＲ _１３ 又は基−ＳＲ _１３ を表し、ここでＲ _１３ は、Ｈ、置換若しくは無置換のアルキル基又は置換若しくは無置換のアリール基を表す）。
2. 前記ランタニドが、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）で構成される群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載のシリカ粒子。
3. 孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有する前記基が、酸素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子及び炭素原子から選択される少なくとも１つの原子を有することを特徴とする、請求項１及び２のいずれか１項に記載のシリカ粒子。
4. 孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有する前記基が、ヒドロキシル機能、エステル機能、カルボン酸機能、アミン機能、アミド機能、オキシム機能、イソシアネート機能、イソニトリル機能、ヒドラジン機能、ヒドラゾン機能、イミン機能、及びホスフィン機能で構成される群から選択される少なくとも１つの機能を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシリカ粒子。
5. 孤立電子対及び／又は負電荷を保持する原子を有する前記基が、飽和、不飽和又は芳香族環に含まれる、孤立電子対を保持する少なくとも１つの窒素原子を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシリカ粒子。
6. 式（Ｂ）の前記基が：
   −Ｒ_２２がラジカル−Ｃ（ＳＯ_３ ⁻）＝を表し、Ｒ_１６、Ｒ_１７、Ｒ_１８、及びＲ_２０が請求項１に規定される通りである式（Ｂ）の基（Ｂ_１）；
   −Ｒ_１６＝Ｒ_１８＝Ｒ_２０＝Ｈ；Ｒ_２１＝ラジカル＝ＣＨ−及びＲ_２２＝ラジカル−ＣＨ＝、Ｒ_１７及びＲ_１９が存在しない式（Ｂ）の基（Ｂ_２）；
   −Ｒ_１６＝Ｒ_１８＝Ｒ_２０＝Ｈ；Ｒ_２１＝ラジカル＝ＣＨ−及びＲ_２２＝ラジカル−Ｃ（ＳＯ_３ ⁻）＝、Ｒ_１７及びＲ_１９が存在しない式（Ｂ）の基（Ｂ_３）；
   から選択されることを特徴とする、請求項１に記載のシリカ粒子。
7. 前記錯体が、一般式（Ｉ）
   ［Ｌｎ（Ｌ）（Ｈ_２Ｏ）_ｎ］ （Ｉ）
   （式中、Ｌｎは、請求項１及び２のいずれか１項に規定されるランタニドを表し、Ｌは、請求項１又は３〜６のいずれか１項に規定される式（Ａ）の配位子であり、ｎは０〜６の整数である）
   の配位錯体の形態であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシリカ粒子。
8. 前記粒子が、ナノメートルからマイクロメートルの大きさを有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシリカ粒子。
9. 前記錯体が、前記シリカ粒子に封入されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシリカ粒子。
10. 前記シリカ粒子が官能化されていることを特徴とする、請求項９に記載のシリカ粒子。
11. 前記錯体が前記粒子の表面にあることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシリカ粒子。
12. 請求項１１に規定される、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との少なくとも１つの錯体を含むシリカ粒子を調製する方法であって、次の工程（ａ’’）；又は工程（ａ’）と（ｂ’）；を含む、方法：
    ａ’）いずれのランタニドとも錯化していない請求項１又は３〜６のいずれか１項に規定される式（Ａ）の少なくとも１つの配位子を、シリカ粒子に直接又は間接的にグラフトする工程；
    ｂ’）工程（ａ’）にて得られた前記グラフト化シリカ粒子を、請求項１及び２のいずれか１項に規定される少なくとも１つのランタニドと接触させる工程；
    ａ’’）請求項１及び２のいずれか１項に規定される少なくとも１つのランタニドと錯化した請求項１又は３〜６のいずれか１項に規定される式（Ａ）の少なくとも１つの配位子を、シリカ粒子に直接又は間接的にグラフトする工程。
13. 請求項９及び１０のいずれか１項に規定される、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子との少なくとも１つの錯体を含むシリカ粒子を調製する方法であって、前記方法が工程（ａ）；又は工程（ａ）と（ｂ）；を含むことを特徴とする方法：
    ａ）請求項１〜７のいずれか１項に規定される、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子とを含む少なくとも１つの錯体を、シリカ粒子に封入する工程；
    ｂ）工程（ａ）にて得られた前記シリカ粒子を官能化する工程。
14. 前記工程（ａ）が：
    ｃ）請求項１２に規定される方法によって得ることができる、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子とを含む少なくとも１つの錯体がグラフトしたシリカ粒子を用いる工程；次いで
    ｄ）前記粒子をシリカの層でコーティングする工程
    で構成されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 前記工程（ａ）が、工程（ｅ）と（ｆ）；工程（ｅ）と（ｆ）と（ｇ）；工程（ｅ’）；又は工程（ｅ’）と（ｇ）；で構成されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法：
    ｅ）いずれのランタニドとも錯化していない、請求項１又は３〜６のいずれか１項に規定される式（Ａ）の少なくとも１つの配位子と、多孔質シリカ粒子とを接触させる工程；
    ｆ）工程（ｅ）にて得られた前記シリカ粒子を、請求項１及び２のいずれか１項に規定される少なくとも１つのランタニドと接触させる工程；
    ｅ’）請求項１及び２のいずれか１項に規定される少なくとも１つのランタニドと錯化した、請求項１又は３〜６のいずれか１項に規定される式（Ａ）の少なくとも１つの配位子と、多孔質シリカ粒子とを接触させる工程；
    ｇ）工程（ｅ’）又は（ｆ）にて得られた前記粒子をシリカの層でコーティングする工程。
16. 前記工程（ａ）が、工程（ｈ）；又は工程（ｈ）と（ｉ）；で構成されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法：
    ｈ）請求項１〜７のいずれか１項に規定される、少なくとも１つのランタニドと式（Ａ）の少なくとも１つの配位子とを含む少なくとも１つの錯体と、少なくとも１つのシリカ前駆体とを、シリカ粒子を得るための条件下にて、接触させる工程；
    ｉ）工程（ｈ）で得られた前記粒子をシリカの層でコーティングする工程。
17. 請求項１〜１１のいずれか１項に規定されるシリカ粒子又は請求項１２〜１６のいずれか１項に規定される方法によって調製できるシリカ粒子の、生物学的トレーサとしての使用。
18. 請求項１〜１１のいずれか１項に規定されるシリカ粒子又は請求項１２〜１６のいずれか１項に規定される方法によって調製できるシリカ粒子の、抗偽造標識のためのトレーサとしての使用。