(57)【要約】      （修正有）【課題】ナノ結晶で着色された植物の提供。【解決手段】光に曝された場合にそれを介して植物が特定の色又はいくつかの色を発する、少なくとも１種類のナノ結晶を含む植物。別の態様において、少なくとも１種類のナノ結晶で植物の外表面を着色する方法。また、少なくとも１種類のナノ結晶で植物の組織を着色する方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種類のナノ結晶を含む植物。
【請求項２】
少なくとも１種類のナノ結晶が、
化学式ＭｅＡｌ２Ｏ４：Ｒｅ又はＭｅ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｒの希土類金属ドープ金属酸化物、
化学式Ｍ１Ａ又はＭ１Ｏの２成分ナノ結晶、
化学式Ｍ１Ｍ２Ａ又はＭ１ＡＢ又はＭ１Ｍ２Ｏの３成分ナノ結晶、及び
化学式Ｍ１Ｍ２ＡＢの４成分ナノ結晶
からなるナノ結晶の種類の群から選択され、
２成分、３成分及び４成分ナノ結晶のＭ１及びＭ２は、独立して、ＰＳＥの第ＩＩ族、第ＩＩＩ族、第ＩＶ族及び第ＶＩＩＩ族のうちの１つから選択される金属であり、Ａ及びＢは、存在する場合、互いに独立して、ＰＳＥの第ＶＩ族又は第Ｖ族から選択される元素であり、
希土類金属ドープ金属酸化物のＭｅは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択され、
希土類金属ドープ金属酸化物のＲｅは、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｎｄ、Ｅｕ及びＴｍからなる群から選択される少なくとも１種の元素である、請求項１に記載の植物。
【請求項３】
少なくとも１種類のナノ結晶が、カドミウム（Ｃｄ）を含まない、請求項１又は２に記載の植物。
【請求項４】
少なくとも１種類のナノ結晶が、水溶性である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の植物。
【請求項５】
ナノ結晶の表面にキャッピング試薬が結合し、キャッピング試薬が水溶性分子とホスト−ゲスト錯体を形成する、請求項４に記載の植物。
【請求項６】
キャッピング試薬が、式：
ＨａＸ−Ｙ−Ｚ
（式中、
Ｘは、Ｓ、Ｎ、Ｐ、又はＯ＝Ｐから選択される末端基であり、
ａは、０から３までの整数であり、
Ｙは、少なくとも３個の主鎖原子を有する部分であり、
Ｚは、疎水性終端基である）を有する分子である、請求項５に記載の植物。
【請求項７】
水溶性分子が、溶媒に露出した極性基を含有する化合物である、請求項５に記載の植物。
【請求項８】
水溶性分子が、炭水化物、環状ポリアミン、環状ペプチド、カリックスアレーン、クラウンエーテル及びデンドリマーからなる群から選択される、請求項７に記載の植物。
【請求項９】
少なくとも１種のナノ結晶が、
第１の層を形成するナノ結晶の表面に結合したキャッピング試薬であって、少なくとも２個のカップリング基を有するキャッピング試薬と、
第２の層を形成し、コーティング試薬と共有カップリングした少なくとも２個のカップリング部分を有する、低分子量コーティング試薬と、
第２の層に水溶性を付与するための少なくとも１個の水溶性基とを含む、請求項４に記載の植物。
【請求項１０】
少なくとも１種のナノ結晶が、
第１の層を形成するナノ結晶の表面に結合したキャッピング試薬であって、少なくとも１個のカップリング基を有するキャッピング試薬と、
第２の層を形成し、キャッピング試薬の少なくとも１個のカップリング基に共有カップリングした少なくとも１個のカップリング部分を有するポリマーとを含む、請求項４に記載の植物。
【請求項１１】
キャッピング試薬が、式：
【化１】
2010150254.tif 000021
（式中、
Ｘは、Ｓ、Ｎ、Ｐ、又はＯ＝Ｐから選択される末端基であり、
Ｒａは、少なくとも２個の主鎖炭素原子を含む部分であり、
Ｙは、Ｎ、Ｃ、−ＣＯＯ−、又は−ＣＨ２Ｏ−から選択され、
Ｚは、極性官能基を含む部分であり、
ｋは、０又は１であり、
ｍは、１から３までの整数であり、
ｎは、０から３までの整数であり、
ｎ’は、０から２までの整数であり、ｎ’は、Ｙの価数要件を満たすように選択される）を有する分子である、請求項９又は１０に記載の植物。
【請求項１２】
ポリマーが、式：
【化２】
2010150254.tif 000022
（式中、
Ｊは、キャッピング試薬の少なくとも１個のカップリング基に対し反応性であるカップリング部分であり、
ｍは、少なくとも１の整数である）を有する、請求項１０に記載の植物。
【請求項１３】
第２の層に含まれる低分子量コーティング試薬が、一般式：
【化３】
2010150254.tif 000023
（式中、
Ｔは、親水性部分であり、
Ｒｃは、少なくとも２個の主鎖炭素原子を含む部分であり、
Ｇは、Ｎ、Ｐ若しくはＣ、又はＳｉから選択され、
Ｚ’は、カップリング部分であり、
ｍ’は、２又は３であり、
ｎは、１又は２であり、
ｎ’は、０又は１であり、ｎ’は、Ｇの価数要件を満たすように選択される）を有する水溶性分子を含む、請求項９に記載の植物。
【請求項１４】
少なくとも１種類のナノ結晶のうちの少なくとも１個が、非共有結合性又は共有結合性相互作用により、その表面上に一般式：
【化４】
2010150254.tif 000024
（式中、ｍ、ｏ及びｐのそれぞれは、約３から約４００から独立して選択される整数であり、ｍ＋ｏ＋ｐの和は、約１０から約１００００の範囲内で選択され、
Ｒ２は、約３個から約２０個の炭素原子の主鎖と、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＳｉの群から選択される０個から約３個のヘテロ原子とを有する第１の脂肪族部分であり、
Ｒ３は、約３個から約８０個の炭素原子の主鎖と、Ｎ及びＯから選択される０個から約４０個のヘテロ原子とを有する第２の脂肪族部分であり、
Ｒ３は、共重合性基を有する）の両親媒性ポリマーを備える、請求項４に記載の植物。
【請求項１５】
ナノ結晶が、植物の空中部分又は全外表面上に備えられている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の植物。
【請求項１６】
ナノ結晶が、植物の空中部分に備えられている、請求項１５に記載の植物。
【請求項１７】
植物の空中部分が、植物の花及び／又は葉である、請求項１５又は１６に記載の植物。
【請求項１８】
少なくとも１種のポリマー若しくは紙若しくは金属箔若しくは前記材料の混合物、又は乾燥植物で作られた人工植物である、請求項１〜１５のいずれか一項又は１７に記載の植物。
【請求項１９】
顕花植物である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の植物。
【請求項２０】
バラ科、アジサイ科、ラン科、アジサイ科、ヒヤシンス科、シュウカイドウ科、シソ科、キク科、フウロソウ科、ナス科、ユリ科、サクラソウ科、アカバナ科、スミレ科、イワタバコ科、アオイ科、パイナップル科、サトイモ科、ツツジ科、ツバキ科、及びオシロイバナ科からの植物からなる群から選択される、請求項１９に記載の植物。
【請求項２１】
バラ、ラン、アジサイ、ヒヤシンス、ベゴニア、ラベンダー、ダリア、ゼラニウム、ペチュニア、チューリップ、ユリ、サクラソウ、スミレ、ガーベラ、グロキシニア、ハイビスカス、アナナス、シクラメン、アンスリウム、アザレア、ブーゲンビリア、及びツバキからなる植物の群から選択される、請求項１９に記載の植物。
【請求項２２】
ランが、チドリソウ亜科（Ｏｒｃｈｉｄｏｉｄｅａｅ）、セッコク亜科（Ｅｐｉｄｅｎｄｒｏｉｄｅａｅ）、バニラ亜科（Ｖａｎｉｌｌｏｉｄｅａｅ）、アツモリソウ亜科（Ｃｙｐｒｉｐｅｄｉｏｉｄｅａｅ）、及びヤクシマラン亜科（Ａｐｏｓｔａｓｉｏｉｄｅａｅ）からなる群から選択される、ラン科の亜科から選択される、請求項２０に記載の植物。
【請求項２３】
有機染料をさらに含む、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の植物。
【請求項２４】
有機染料が、フルオロフォアである、請求項２３に記載の植物。
【請求項２５】
有機染料が、インク、発色団、例えばアゾ化合物、リコペン、β−カロテン、及びアントシアニン、フルオレセイン並びにルシフェリンからなる群から選択される、請求項２３に記載の植物。
【請求項２６】
少なくとも１種類のナノ結晶で植物を着色する方法であって、
それに溶解した少なくとも１種類のナノ結晶を含む溶液を提供するステップと、
植物を前記溶液と接触させるステップと
を含む方法。
【請求項２７】
植物の根を溶液に含浸するか、又は植物の茎を切断し、切断した茎の端部を溶液に含浸するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
空中部分又は植物全体を溶液に接触させるステップを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
接触させるステップが、植物の空中部分若しくは植物全体を溶液に浸漬するか、又は溶液を噴霧するステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
少なくとも１種類のナノ結晶が、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のナノ結晶、又はナノ結晶と請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の有機染料との混合物である、請求項２６又は２７に記載の方法。
【請求項３１】
溶液が、少なくとも１種類のナノ結晶が溶解した好適な溶媒又は溶媒混合物を含む、請求項２６〜３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
溶媒が、非プロトン性溶媒及び／若しくは非極性溶媒又はプロトン性溶媒である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
非極性溶媒が、鉱物油、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、ピリジン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、二硫化炭素、ジオキサン、ジエチルエーテル、１−オクタデセン、９−オクタデセン、ジイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、テトラヒドロフラン及び前記溶媒の混合物からなる群から選択される、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
少なくとも１種類のナノ結晶の濃度が、約０．００１ｍｏｌ／ｌから１ｍｏｌ／ｌの間である、請求項２６〜３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
溶液が、有機染料をさらに含む、請求項２６〜３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
有機染料が、フルオロフォアである、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
有機染料が、インク、発色団、例えばアゾ化合物、リコペン、β−カロテン、及びアントシアニン、フルオレセイン並びにルシフェリンからなる群から選択される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
溶媒が、高沸点を有する溶媒である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３９】
溶媒が、１−オクタデセン及び９−オクタデセンからなる群から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のナノ結晶、又はナノ結晶と請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の有機染料との混合物の、植物を染色するための使用。
【請求項４１】
植物の空中部分が染色される、請求項４０に記載の使用。
【請求項４２】
空中部分が、好適な溶媒に溶解したナノ結晶を含む溶液と植物を接触させることにより染色される、請求項４１に記載の使用。
【請求項４３】
接触させるステップが、植物の根を溶液に含浸するか、又は植物の茎を切断し、切断した茎の端部を溶液に含浸するステップを含む、請求項４２に記載の使用。
【請求項４４】
接触させるステップが、植物の空中部分若しくは植物全体を溶液に浸漬するか、又は溶液を噴霧するステップを含む、請求項４３に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、ある特定の波長の光に曝された場合にそれを介して植物が特定の色又はいくつかの色を発する、少なくとも１種類のナノ結晶を含む植物に関する。別の態様において、本発明は、少なくとも１種類のナノ結晶で植物の外表面を着色する方法に関する。本発明はまた、少なくとも１種類のナノ結晶で植物の組織を着色する方法に関する。
【背景】
【０００２】
[0002]半導体ナノ結晶（量子ドット）は、発光デバイス（Ｃｏｌｖｉｎら、Ｎａｔｕｒｅ  ３７０、３５４〜３５７頁、１９９４年；Ｔｅｓｓｌｅｒら、Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２９５、１５０６〜１５０８頁、２００２年）、レーザ（Ｋｌｉｍｏｖら、Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２９０、３１４〜３１７頁、２０００年）、太陽電池（Ｈｕｙｎｈら、Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２９５、２４２５〜２４２７頁、２００２年）、又は、細胞生物学等の生化学研究領域における蛍光生体標識等、様々な技術における使用に向け、非常に根本的及び技術的関心が持たれている。例えば、Ｂｒｕｃｈｅｚら、Ｓｃｉｅｎｃｅ、第２８１巻、２０１３〜２０１５頁、２００１年；Ｃｈａｎ＆Ｎｉｅ、Ｓｃｉｅｎｃｅ、第２８１巻、２０１６〜２０１８頁、２００１年；Ｋｌａｒｒｅｉｃｈ、Ｎａｔｕｒｅ、第４３巻、４５０〜４５２頁、２００１年に要約される、米国特許第６，２０７，３９２号明細書を参照されたい。また、Ｍｉｔｃｈｅｌｌ、Ｎａｔｕｒｅ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、１０１３〜１０１７頁、２００１年、及び米国特許第６，４２３，５５１号、第６，３０６，６１０号、及び第６，３２６，１４４号明細書を参照されたい。
【０００３】
[0003]量子ドットの驚くべきルミネセンス特性は、金属及び半導体コア粒子がその励起ボーア半径、約１ｎｍから５ｎｍよりも小さい場合に生じる、量子サイズ閉じ込めに起因する。（Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓ、Ｓｃｉｅｎｃｅ、２７１、９３３〜３７頁、１９９６年；Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓ、Ｊ．Ｐｌａｙｓ．Ｃｈｅｍ．１００、１３２２６〜３９頁、１９９６年；Ｂｒｕｓ、Ａｐｐｌ  Ｐｈｙｓ．、Ａ５３、４６５〜７４、１９９１年；Ｗｉｌｓｏｎら、Ｓｃｉｅｎｃｅ、２６２、１２４２〜４６頁、１９９３年。）
【０００４】
[0004]最も研究された半導体ナノ結晶材料の中に、カルコゲニドＩＩ〜ＶＩ材料及びＩＩＩ〜Ｖ材料がある。これらの半導体ナノ結晶材料における関心の主な理由は、可視領域全体にわたるそのサイズ調整可能な光ルミネセンス放出である。
【０００５】
[0005]上記を鑑み、ナノ結晶のさらなる用途を見出すことが望まれている。
【０００６】
[0006]本発明は、詳細な説明を参照して、非限定的な実施例及び添付の図面と併せて考えるとよりよく理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ＣｄＺｎＳｅナノ結晶を含む溶液に浸漬コーティングされたデンドロビウムホワイトフェアリーというランを示す図である。写真は、３０２／３４５ｎｍで励起されたＵＶランプの下でのランを示す。ランの花は、図１の左上の小さな写真に示されるその天然の白／紫色と比較して、溶液に浸漬された後は橙色に見える。
【図２】左上は、オクタデセンに溶解したＣｄＺｎＳｅナノ結晶を含む溶液を入れたバイアル瓶を示す写真である。右上は、植物の茎からのＣｄＺｎＳｅナノ結晶取込み前の白色の状態のラン、デンドロビウムホワイトフェアリーを示す写真である。下は、ＣｄＺｎＳｅナノ結晶の取込み後、３０２／３４５ｎｍで励起されたＵＶランプで照らされたランを示す写真である。着色されたランは、図１に示されるランと同じ色、すなわち橙色である。
【図３】左上は、フルオレセインを含む水溶液を入れたバイアル瓶を示す写真である。右上は、植物の根からのフルオレセイン取込み前の白色の状態のラン、デンドロビウムホワイトフェアリーを示す写真である。下は、フルオレセインの取込み後、３０２／３４５ｎｍで励起されたＵＶランプで照らされたランを示す写真である。着色されたランは緑色に見え、葉脈又は葉脈網とも呼ばれる維管束において色が濃縮している。
【図４】図４ａは、フルオレセイン及びＣｄＺｎＳｅナノ結晶の取込み後の、多色のデンドロビウムホワイトフェアリーを示す写真である。図４ａでは、子房領域に、また花弁及び萼片の基部に若干、ナノ結晶の橙色が見られるが、葉脈はフルオレセインの蛍光光源において緑色に見える。図４ｂは、茎の横断面図を示す写真である。図４ｂは、３２チャンネル／３２色範囲に基づいた実際のカラー画像である。切断された茎の中心を囲む６つのグレードット（図４ｃにより明瞭に示されている）は、フルオレセインの蛍光光源において緑色に見えるが、周囲の部分はＣｄＺｎＳｅナノ結晶からの発光により橙色に見える。図４ｃは、同じ茎の断面を示すが、フィルタを使用した写真であり、フルオレセインが発した光のみを示している（ｃ）。図４ｄは、ＣｄＺｎＳｅナノ結晶が放出した光のみを示す写真である。
【詳細な説明】
【０００８】
[0011]第１の態様において、本発明は、少なくとも１種類のナノ結晶（量子ドット）を含む又は組み込む植物に関する。半導体ナノ結晶材料を含む又は組み込む植物は、植物を着色するために使用されるナノ結晶（量子ドット）に依存して、特定波長の光を発する。
【０００９】
[0012]「植物」という用語は、その細胞が細胞核（二重核膜及びいくつかの染色体を含む）に加えて色素体も含む生物を含む。色素体は、葉緑体の形態で存在するか、又は好適な条件下でそれらに発達することができる。緑色植物は、動物及び他のすべての従属栄養生物とは対照的に、光栄養性である。本発明において使用される植物という用語は、時折植物に添加されることもあるシアノバクテリア等の単細胞生物、又は単細胞を含むことは考慮されない。植物に関する本発明はまた、苔、地衣類及び菌を含まず、菌は色素体を有さないにもかかわらず時折植物に区分されることもある。
【００１０】
[0013]本発明の別の態様において、ナノ結晶はまた、乾燥植物又は人工植物の中又はその上に備えられることが可能である。これは、本明細書において使用される植物という用語が、生きた植物だけを示すのではなく、生きていない、又は死んだ植物をも示し得ることを意味する。これらの植物は、乾燥植物だけでなく人工植物も含む。乾燥植物は、以下にさらに示される植物又は同じく以下にさらに特定されるその一部から選択することができる。人工植物は、一般に装飾目的で使用され、ポリマー若しくはポリマー混合物、紙若しくは板（積層若しくは非積層板）、金属箔、又は前記材料の混合物から作製することができる。人工植物は、以下に列挙される植物のうちの１つの複製であってもよく、又は天然にはその形態で存在しない、新たに創作された新たな形態の植物であってもよい。
【００１１】
[0014]人工植物は、シルク；例えばレーヨン、シルケット綿、ポリエステル若しくはこれらの材料のブレンド若しくはレーヨンとシルクのブレンド等から作製された人工シルク；ポリマー改質シルク、例えばコラーゲン改質シルク；ポリマー改質綿、例えばシルケット綿；又は無加工ポリマー、例えばナイロン、ポリアミド若しくはポリエステルから作製することができる。
【００１２】
[0015]植物は、外面に多数発達し得るいくつかの器官を備える。そのような器官には、根、葉、及び花が含まれる。本発明の一態様において、ナノ結晶は、植物の空中部分、すなわち、茎、枝、花及び葉等、植物が成長している地面から上にある植物の部分に備えられるか又は組み込まれる。一実施例において、この空中部分は、植物の花（複数可）又は葉（複数可）を指す。
【００１３】
[0016]一実施例において、本発明の植物は、顕花植物、すなわち、少なくともその一生のある特定の段階で花を咲かす又は開花を迎える植物である。「顕花植物」という語句は、一般に、根、茎、葉、及び高度に発達した通道組織（木部及び師部）を有する、被子植物（マグノリオフィタ門）の２５０，０００を超える種のいずれかを指す。それらは多くの場合、花の中の閉じた房（子房）内における種子の発生により裸子植物と区別されるが、この識別は常に明確なわけではない。被子植物門は、単子葉植物と双子葉植物の２つの網からなる。単子葉植物は、３つの花部、茎に分散した道束、及び通常は葉に卓越した平行脈があり、形成層を有さない。双子葉植物は、４つ又は５つの花部、円筒状に配された道束、葉に網状脈パターンがあり、形成層を有する。顕花植物は、習性、サイズ、及び形態において非常に大きな多様性を示しており、南極大陸を含めてどの大陸上にも３００を超える科が生育している。顕花植物は、ほとんどどの生育環境にも適応している。大部分は、どの花にも存在する特殊な生殖器官を介して種子により有性生殖を行う。
【００１４】
[0017]本発明の一態様において、顕花植物は、バラ科、アジサイ科、ラン科、アジサイ科、ヒヤシンス科、シュウカイドウ科、例えばラベンダー属を含むシソ科、例えばダリア及びガーベラ属を含むキク科、例えばゼラニウム属を含むフクロソウ科、例えばペチュニア属を含むナス科、例えばチューリップ属を含むユリ科、例えばサクラソウ及びシクラメンを含むサクラソウ科、アカバナ科、スミレ科、イワタバコ科、例えばハイビスカス属を含むアオイ科、パイナップル科、例えばアンスリウム属を含むサトイモ科、例えばツツジ属（アザレアを含む）を含むツツジ科、例えばツバキ属を含むツバキ科、又は例えばブーゲンビリア属を含むオシロイバナ科からの植物を含むが、これらに限定されない。
【００１５】
[0018]一実施例において、植物は、バラ、ラン、アジサイ、ヒヤシンス、ベゴニア、ラベンダー、ダリア、ゼラニウム、ペチュニア、チューリップ、ユリ、サクラソウ、スミレ、ガーベラ、グロキシニア、ハイビスカス、アナナス、シクラメン、アンスリウム、アザレア、ブーゲンビリア、又はツバキを含むが、これらに限定されない。
【００１６】
[0019]ラン科は、チドリソウ亜科（Ｏｒｃｈｉｄｏｉｄｅａｅ）、セッコク亜科（Ｅｐｉｄｅｎｄｒｏｉｄｅａｅ）、バニラ亜科（Ｖａｎｉｌｌｏｉｄｅａｅ）、アツモリソウ亜科（Ｃｙｐｒｉｐｅｄｉｏｉｄｅａｅ）、及びヤクシマラン亜科（Ａｐｏｓｔａｓｉｏｉｄｅａｅ）を含む。アツモリソウ亜科（Ｃｙｐｒｉｐｅｄｉｏｉｄｅａｅ）は、例えば、アツモリソウ連（Ｃｙｐｒｉｐｅｄｉｅａｅ）、メキシペディウム連（Ｍｅｘｉｐｅｄｉｅａｅ）、フラグミペディウム連（Ｐｈｒａｇｍｉｐｅｄｉｅａｅ）、及びセレニペディウム連（Ｓｅｌｅｎｉｐｅｄｉｅａｅ）を含む。セッコク亜科（Ｅｐｉｄｅｎｄｒｏｉｄｅａｅ）は、例えば、アレサス連（Ａｒｅｔｈｕｓｅａｅ）、カリプソ連（Ｃａｌｙｐｓｏｅａｅ）、クリプタレナ連（Ｃｒｙｐｔａｒｒｈｅｎｅａｅ）、セロジネ連（Ｃｏｅｌｏｇｙｎｅａｅ）、エピデンドラム連（Ｅｐｉｄｅｎｄｒｅａｅ）、エピポギウム連（Ｅｐｉｐｏｇｉｅａｅ）、ガストロディア連（Ｇａｓｔｒｏｄｉｅａｅ）、マラキス連（Ｍａｌａｘｉｄｅａｅ）、ネオッティ連（Ｎｅｏｔｔｉｅａｅ）、ポドチラス連（Ｐｏｄｏｃｈｉｌａｅａｅ）、トロピディア連（Ｔｒｏｐｉｄｉｅａｅ）及びクセロルキス連（Ｘｅｒｏｒｃｈｉｄｅａｅ）を含む。バニラ亜科（Ｖａｎｉｌｌｏｉｄｅａｅ）は、例えば、ポゴニア連（Ｐｏｇｏｎｉｉｎａｅ）及びバニラ連（Ｖａｎｉｌｌｅａｅ）を含む。チドリソウ亜科（Ｏｒｃｈｉｄｏｉｄｅａｅ）は、例えば、ディセラトステレ連（Ｄｉｃｅｒａｔｏｓｔｅｌｅａｅ）、コドノルキス連（Ｃｏｄｏｎｏｒｃｈｉｄｅａｅ）、クラニチス連（Ｃｒａｎｉｃｈｉｄｅａｅ）、ディサ連（Ｄｉｓｅａｅ）、ディウリス連（Ｄｉｕｒｉｄｅａｅ）及びオルキス連（Ｏｒｃｈｉｄｅａｅ）を含む。
【００１７】
[0020]セッコク亜科（Ｅｐｉｄｅｎｄｒｏｉｄｅａｅ）のポドチラス連（Ｐｏｄｉｃｈｉｌｅａｅ）は、例えば、カデチア属（Ｃａｄｅｔｉａ）、デンドロビウム属（Ｄｅｎｄｒｏｂｉｕｍ）、ディプロカウロビウム属（Ｄｉｐｌｏｃａｕｌｏｂｉｕｍ）、エピゲネイウム属（Ｅｐｉｇｅｎｅｉｕｍ）、フリキンゲリア属（Ｆｌｉｃｋｉｎｇｅｒｉａ）、及びプセウデリア属（Ｐｓｅｕｄｅｒｉａ）等を含むデンドロビウム亜連（Ｄｅｎｄｒｏｂｉｉｎａａ）を含む。例えば、本発明の実施例において使用されるラン植物の一つ「デンドロビウムホワイトフェアリー」は、デンドロビウム属（Ｄｅｎｄｒｏｂｉｕｍ）に属する。
【００１８】
[0021]本発明において使用されるナノ結晶の種類は、３成分以上の系を含む半導体物質又は磁性酸化物、例えば金属フェライトを含むか、又はこれらからなることができる。これらのナノ結晶（量子ドット）の発光は、組成及び／又はサイズにより調整可能である。
【００１９】
[0022]植物の着色に使用される少なくとも１種類のナノ結晶は、
化学式ＭｅＡｌ２Ｏ４：Ｒｅ若しくはＭｅ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｒの希土類金属ドープ金属酸化物、又は
化学式Ｍ１Ａ若しくはＭ１Ｏの２成分ナノ結晶、又は
化学式Ｍ１Ｍ２Ａ若しくはＭ１ＡＢ若しくはＭ１Ｍ２Ｏの３成分ナノ結晶、又は
化学式Ｍ１Ｍ２ＡＢの４成分ナノ結晶
を含み得るがこれらに限定されず、２成分、３成分及び４成分ナノ結晶のＭ１及びＭ２は、独立して、ＰＳＥの第ＩＩ族、第ＩＩＩ族、第ＩＶ族及び第ＶＩＩＩ族のうちの１つ等の金属であり、Ａ及びＢは、存在する場合、互いに独立して、ＰＳＥの第ＶＩ族又は第Ｖ族から等の元素であり、
希土類金属ドープ金属酸化物のＭｅは、例えばＣａ、Ｓｒ又はＢａを含むことができ、
希土類金属ドープ金属酸化物のＲｅは、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｎｄ、Ｅｕ又はＴｍを含み得る少なくとも１種の元素である。
【００２０】
[0023]希土類金属ドープ金属酸化物は、当技術分野において知られており、例えば、米国特許第６，２６４，８５５号明細書、ＪＰ  Ｈ９−１４３，４６３、ＪＰ  ２５４３８５２、ＪＰ  ２６９７７３３、ＪＰ  ２６９７６８８、ＪＰ  Ｈ１０−２７３６５４、ＪＰ  ２９２９１６２に詳細に記載されている。簡潔には、上述のもの等の希土類金属ドープ金属酸化物は、耐水性であってもよく、例えば、出発材料としての発光顔料の、ｐＨ３以下の条件下での酸又は酸生成化合物であってもよい少なくとも１種の酸性化合物を用いた酸処理、続いて、ｐＨ４〜９の条件下でのアルカリ又はアルカリ生成化合物であってもよい少なくとも１種のアルカリ性化合物を用いたアルカリ処理により、調製することができる。
【００２１】
[0024]酸処理の対象としての発光顔料は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＺｎ等の少なくとも１種の元素、並びにＢ、Ａｌ、Ｐ又はＧａ等の少なくとも１種の元素を含む酸化物マトリックスが、少なくとも１種の希土類金属元素でドープされている発光顔料であれば、いかなる種類であってもよい。ドープされる希土類元素の量は、特に制限されないが、発光顔料の総量に対して０．０００１重量％から３０重量％、又は、一実施例においては０．１重量％から１０重量％で十分である。
発光顔料の例には、一般式ＭｅＡｌ２Ｏ４：Ｒｅ又はＭｅ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｒの化合物が含まれる。この式において、Ｍｅは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａであってもよく；希土類金属ドープ金属酸化物のＲｅは、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｎｄ、Ｅｕ及びＴｍ等の少なくとも１種の元素である。そのような希土類金属ドープ金属酸化物の製造は、例えば米国特許第６，２６４，８５５号明細書に詳細に記載されている。
【００２２】
[0025]化学式Ｍ１Ａ又はＭ１Ｏの２成分ナノ結晶の例は、当技術分野において知られている。この式におけるＭ１は、旧ＩＵＰＡＣ方式に従う元素の周期律（ＰＳＥ）の第ＩＩ族、第ＩＩＩ族、第ＩＶ族、第ＶＩＩ族又は第ＶＩＩＩ族の金属であってもよい。新ＩＵＰＡＣ方式によれば、対応する族（括弧内は旧方式）は、第２族／第１２族（第ＩＩ族）、第１３族（第ＩＩＩ族）、第１４族（第ＩＶ族）、第７族（第ＶＩＩ族）である。第ＩＩ族の好適な例は、（新ＩＵＰＡＣ方式の第１２族である）Ｃｄ、Ｚｎ、並びに（新ＩＵＰＡＣ方式の第２族である）Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、及びＢａである。第ＩＩＩ族の好適な例は、（新ＩＵＰＡＣ方式の第１３族である）Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎである。第ＩＶ族の好適な元素の２つの実例は、（新ＩＵＰＡＣ方式の第１４族である）Ｐｂ及びＳｎである。第ＶＩＩ族の好適な元素の実例は、（新ＩＵＰＡＣ方式の第７族である）Ｍｎである。第ＶＩＩＩ族の元素の好適な例は、（新ＩＵＰＡＣ方式の第８族である）Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、及びＩｒである。本発明の一実施例において、Ｐｂ及びＣｄは、２成分ナノ結晶の製造への使用から除外される。
【００２３】
[0026]一般に、Ｍ１、又は該当する場合はＭ１及びＭ２のそれぞれは、例えば、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、若しくはＢａ等の第ＩＩ族、Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎ等の第ＩＩＩ族、Ｐｂ、Ｓｎ等の第ＩＶ族、Ｍｎ等の第ＶＩＩ族、又は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ若しくはＩｒ等の第ＶＩＩＩ族であってもよい。
【００２４】
[0027]上記式中のＡは、カルコゲン又はニクトゲン、すなわち旧来のＩＵＰＡＣ命名法に従うＰＳＥの第ＶＩ族若しくは第Ｖ族、又は新ＩＵＰＡＣ命名法に従う第１６族若しくは第１５族の元素であってもよい。この場合、そのような２成分ナノ結晶の製造のための反応混合物は、金属Ｍ１を含有する金属前駆体及び元素Ａを含むことができる。金属前駆体は、ナノ結晶の形成において対応する金属を提供する塩を含むことができる。例えば、それは対応する金属の無機塩（例えば炭酸塩）又は有機塩（例えば酢酸塩、ステアリン酸塩若しくはオレイン酸塩）であってもよい。そのような２成分ナノ結晶系の製造に２種の金属又は金属前駆体、例えばカドミウム及び亜鉛又はそれらの酸化物が使用される場合、２種の金属／前駆体は、任意の所望の比で存在する。
【００２５】
[0028]元素Ａ、及び該当する場合には元素Ｂは、ＰＳＥの第ＶＩ族、例えばＳ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｏから、又はＰＳＥの第Ｖ族、例えばＰ、Ｂｉ若しくはＡｓから独立して選択され得る。
【００２６】
[0029]そのような２成分ナノ結晶の製造に使用される金属前駆体は、オレイン酸金属であってもよい。そのようなオレイン酸金属は、オレイン酸カドミウム、オレイン酸カドミウム亜鉛、オレイン酸鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸カドミウム鉛、オレイン酸マグネシウム第一鉄、オレイン酸マンガン第一鉄、オレイン酸カルシウム第一鉄、オレイン酸亜鉛第一鉄、オレイン酸ストロンチウム第一鉄、オレイン酸コバルト第一鉄、又はオレイン酸ニッケル第一鉄を含み得るが、これらに限定されない。
【００２７】
[0030]２成分ナノ結晶の例は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＰｂＳ、ＳｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、又はＺｎＴｅを含むが、これらに限定されない。一般式Ｍ１Ｏの２成分ナノ結晶は、例えば、式ＣｄＯ、ＰｂＯ、ＭｎＯ、ＣｏＯ、ＺｎＯ、又はＦｅＯの結晶であってもよい。この説明において、Ｍ１Ａ及びＭ１Ｏという表現は、このナノ結晶が２成分である、すなわちそれらが２種の元素を含むことを例示するものであるに過ぎないことに留意されたい。Ｍ１Ａ及びＭ１Ａという表現は、（例として２つのみを挙げると、ＣｄＳｅ又はＣｄＯの場合には、化学量を表現し得るとしても）必ずしもナノ結晶の化学量を表現するものではなく、化学量ＭＯ２（例えばＭｎＯ２）、Ｍ２Ｏ３（例えばＡｌ２Ｏ３）、又はＭ３Ｏ４（例えばＦｅ３Ｏ４）のナノ結晶もまた含み得る。
【００２８】
[0031]いくつかの研究では、サイズ調整可能なより低いバンドギャップのコア粒子を、より高いバンドギャップの無機材料シェルでキャッピングすることにより、ナノ結晶の改善されたルミネセンスを達成し得ることが示されている。例えば、ＺｎＳ層で不動態化されたＣｄＳｅ量子ドットは、室温で強いルミネセンスを示し、その発光波長は、粒径を変化させることにより青から赤に調整することができる。さらに、ＺｎＳキャッピング層は、表面の非発光性再結合部位を不動態化し、ナノ結晶（量子ドット）のより大きな安定性をもたらす。（Ｄａｂｂｏｕｓｉら、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ１０１、９４６３〜７５頁、１９９７年。Ｋｏｒｔａｎら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１２、１３２７〜１３３２頁、１９９０年。）
【００２９】
[0032]３成分ナノ結晶は、一般式Ｍ１Ｍ２Ａの結晶であり得る。この式において、Ｍ１及びＭ２は、独立して、ＰＳＥの第ＩＩ族、第ＩＩＩ族、第ＩＶ族、第ＶＩＩ族又は第ＶＩＩＩ族の金属であってもよい。Ａは、ＰＳＥの第ＶＩ族又は第Ｖ族からの元素であってもよい。他の実施例において、３成分ナノ結晶は、一般式Ｍ１ＡＢを有し得る。この式において、Ｍ１は、ＰＳＥの第ＩＩ族、第ＩＩＩ族、第ＩＶ族、第ＶＩＩ族又は第ＶＩＩＩ族の金属であってもよい。Ａ及びＢは、独立して、ＰＳＥの第Ｖ族又は第ＶＩ族の元素であってもよい。さらに別の実施例において、本発明の方法に従い形成される３成分ナノ結晶は、一般式Ｍ１Ｍ２Ｏの結晶であり得る。Ｍ１及びＭ２は、独立して、ＰＳＥの第ＩＩ族、第ＩＩＩ族、第ＩＶ族、第ＶＩＩ族又は第ＶＩＩＩ族の金属であってもよい。Ｏは酸素である。３成分ナノ結晶は、いかなる構造のものであってもよい。例えば、コア／シェル構造等の層状構造のものであってもよく、或いは、例えば均一な組成又は徐々に若しくは無段階で変化する組成の、均質なものであってもよい。
【００３０】
[0033]形成される４成分ナノ結晶は、一般式Ｍ１Ｍ２ＡＢの結晶であり得る。上に定義されるように、Ｍ１及びＭ２は、ＰＳＥの第ＩＩ族、第ＩＩＩ族、第ＩＶ族、第ＶＩＩ族又は第ＶＩＩＩ族の金属であってもよい。Ａ及びＢは、独立して、ＰＳＥの第Ｖ族又は第ＶＩ族の元素であってもよい。
【００３１】
[0034]一般式Ｍ１Ｍ２Ａの３成分ナノ結晶の実例は、式ＺｎＣｄＳｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＳｎＰｂＳ、ＳｎＰｂＳｅ、及びＳｎＰｂＴｅの３成分ナノ結晶を含むが、これらに限定されない。一般式Ｍ１ＡＢの３成分ナノ結晶の実例は、式ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＳｎＳｅＳ、ＳｎＳｅＴｅ、ＳｎＳＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、及びＰｂＳＴｅのナノ結晶を含み得る。式Ｍ１Ｍ２Ｏの３成分ナノ結晶の実例は、一般式Ｍ１Ｍ２２Ｏ４、例えばフェライトＭｇＦｅ２Ｏ４、ＣａＦｅ２Ｏ４、ＳｒＦｅ２Ｏ４、ＺｎＦｅ２Ｏ４、ＮｉＦｅ２Ｏ４、ＣｏＦｅ２Ｏ４、及びＭｎＦｅ２Ｏ４のナノ結晶を含み得る。この説明において、Ｍ１Ｍ２Ａ、Ｍ１ＡＢ、及びＭ１Ｍ２Ｏという表現もまた、これらのナノ結晶が３成分である、つまりそれらが３種の異なる元素を含むことを例示する役割を果たすに過ぎないことに留意されたい。したがって、いくつかの実施例においては偶然に、例えばＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＳｅＴｅ又はＭｇＦｅ２Ｏ４の実施形態において、一般式にナノ結晶の化学量を幾分正確に読み込むことができるが、Ｍ１Ｍ２Ａ、Ｍ１ＡＢ及びＭ１Ｍ２Ｏという表現からは、ナノ結晶の化学量に関しての結論を下すことはできない。したがって、上記一般式Ｍ１Ｍ２Ａ、Ｍ１ＡＢ、及びＭ１Ｍ２Ｏはまた、例えば化学量Ｍ１１−ｘＭ２ｘＡ（例えばＣｄ１−ｘＺｎｘＳｅ）、Ｍ１ｘＭ２１−ｘＡ（例えば、ＺｎｘＣｄ１−ｘＳｅ）、又はＭ１ｘＡｙＢ１−ｙ（例えばＣｄＳｅｙＳ１−ｙ）、Ｍ１ｘＡ１−ｙＢｙ（例えばＣｄＳｅ１−ｙＳｙ）又はＭ１１−ｘＭ２ｘＯ（例えばＭｇ１−ｘＦｅｘＯ）又はＭ１ｘＭ２１−ｘＯ（例えばＦｅｘＭｎ１−ｘＯ）のナノ結晶を含む。
【００３２】
[0035]一般式Ｍ１Ｍ２ＡＢの４成分ナノ結晶の実例は、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ及びＨｇＺｎＳＴｅのナノ結晶を含み得る。この説明において、Ｍ１Ｍ２ＡＢという表現も、このナノ結晶が４成分である、すなわちそれらが４種の元素を含むことを例示するものであるに過ぎないことに留意されたい。Ｍ１Ｍ２ＡＢという表現は、（例として１つのみを挙げると、ＣｄＺｎＳｅＳの場合には、化学量を表現し得るとしても）必ずしもナノ結晶の化学量を表現するものではなく、化学量Ｍ１１−ｘＭ２ｘＡｙＢ１−ｙ（例えばＣｄ１−ｘＺｎｘＳｅｙＳ１−ｙ）、又はＭ１１−ｘＭ２ｘＡ１−ｙＢｙ（例えばＣｄ１−ｘＺｎｘＳｅ１−ｙＳｙ）のナノ結晶もまた含む。
【００３３】
[0036]均質な３成分（Ｍ１１−ｘＭ２ｘＡ）又は４成分（Ｍ１１−ｘＭ２ｘＡｙＢ１−ｙ）ナノ結晶の例は、例えば、Ｚｈｏｎｇら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ、２００３年１２５、８５９８〜８５９４頁、Ｚｈｏｎｇら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ、２００３年１２５、１３５５９〜１３５５３頁、又は国際特許出願国際公開第２００４／０５４９２３号パンフレットに記載されている。
【００３４】
[0037]２成分、３成分、又は４成分ナノ結晶が使用されるかどうかにかかわらず、それらのナノ結晶は、任意の所望の構造であり得ることにさらに留意されたい。ナノ結晶は、例えば、層状構造、例えばコア／シェル構造若しくはコア−マントル−シェル構造のもの（Ｈｉｎｅｓ，Ｍ．Ａ．及びＧｕｙｏｔ−Ｓｉｏｎｎｅｓｔ，Ｐ．、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．（１９９６年）１００、４６８頁；Ｄａｂｂｏｕｓｉ，Ｂ．Ｏ．ら、Ｊ  Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ（１９９７年）１０１、９４６３頁；Ｐｅｎｇ，Ｘ．ら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．（１９９７年）１１９、７０１９  １６〜１８頁）、又は任意の合金構造（例えば米国特許第７，０５６，４７１号明細書を参照）、例えば合金勾配構造（Ｆｏｌｅｙ，Ｊ．ら、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｆｏｒｕｍ、第２２５〜２２７巻（１９９６年）３２３〜３２８頁）、若しくは、同時係属ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＳＧ２００８／０００２９０「Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｏｆ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ａ  Ｃａｄｍｉｕｍ  Ａｎｄ  Ｓｅｌｅｎｉｕｍ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ａｎｄ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｏｂｔａｉｎｅｄ  Ｔｈｅｒｅｆｒｏｍ」に記載のような、比較的薄い合金層で囲まれたコア及びシェルを有する「マントル構造」等のものであってもよい。
【００３５】
[0038]それらのナノ結晶は、
（ｉ）金属Ｍ１、元素Ａ、及び低沸点の非極性溶媒を含有する金属前駆体を含む均質な反応混合物を形成するステップと、
（ｉｉ）該均質な反応混合物を、高圧下で、ナノ結晶の形成に好適な高温に上昇させるステップと
を含む方法を使用して製造することができる。
【００３６】
[0039]この方法において、低沸点の非極性溶媒は、大気圧下（１０１３ｍｂａｒ）で約１００℃又は８０℃未満の沸点を有する。そのような溶媒の例は、ヘキサン、クロロホルム、トルエン、ベンゼン、ヘプタン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、ピリジン、四塩化炭素、二硫化炭素、ジオキサン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、及びテトラヒドロフラン、並びにこれらの混合物を含むが、これらに限定されない。
【００３７】
[0040]この方法において、有機カルボン酸、有機ホスフェート、有機ホスホン酸、有機ホスフィンオキシド、有機アミン又はこれらの混合物等の界面活性剤を添加することも可能である。そのようなナノ結晶の製造の例は、実施例２に示されている。
【００３８】
[0041]水溶性ナノ結晶
【００３９】
[0042]本発明の一実施例において、使用されるナノ結晶は水溶性である。水溶性ナノ結晶は当技術分野において知られており、例えば国際公開第２００６／１１８５４３号、国際公開第２００６／１１８５４２号及び国際公開第２００６／０７５９７４号パンフレットに記載されている。
【００４０】
[0043]また、ＰＣＴ刊行物国際公開第００／１７６５６号パンフレットは、ナノ結晶を水溶性とするために、それぞれ式ＳＨ（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＨ及びＳＨ（ＣＨ２）ｎ−ＳＯ３Ｈのカルボキシル酸又はスルホン酸化合物でキャッピングされた、コア−シェルナノ結晶を開示している。同様に、ＰＣＴ出願国際公開第００／２９６１７号パンフレット及び英国特許出願第２３４２６５１号明細書は、メルカプト酢酸又はメルカプト−ウンデカン酸等の有機酸がナノ結晶の表面に結合してそれらを水溶性とし、タンパク質又は核酸等の生体分子の接合に好適なものとすることを記載している。英国特許出願第２３４２６５１号明細書はまた、ナノ結晶の水溶性を付与すべきキャッピング材料としての、トリオクチルホスフィンの使用を記載している。
【００４１】
[0044]別の文献において、ＰＣＴ刊行物国際公開第００／２７３６５号パンフレットは、ナノ結晶の水溶化剤としてのジアミノカルボン酸又はアミノ酸の使用を報告している。ＰＣＴ刊行物国際公開第００／１７６５５号パンフレットは、親水性部分及び疎水性部分を有する可溶化剤の使用により水溶性となったナノ結晶を開示している。可溶化剤は疎水基を介してナノ結晶に結合し、一方カルボン酸又はメタクリル酸等の親水基は、水溶性を提供する。さらなるＰＣＴ出願（国際公開第０２／０７３１５５号パンフレット）において、水溶性半導体ナノ結晶が記載されており、様々な分子、例えばトリオクチルホスフィンオキシドヒドロキサメート、ヒドロキサム酸の誘導体、又はエチレンジアミン等の多座錯化剤等がナノ結晶の表面に直接結合してそれらを水溶性としている。これらのナノ結晶は、次いでＥＤＣを介してタンパク質に連結し得る。別の手法において、ＰＣＴ出願国際公開第００／５８７３１号パンフレットは、血球数の分析に使用されるナノ結晶を開示しており、約３，０００から約３，０００，０００の分子量を有するアミノ誘導多糖類がナノ結晶に連結されている。
【００４２】
[0045]米国特許第６，６９９，７２３号明細書は、ビオチン及びストレプトアビジン等の生体分子の発光性ナノ結晶プローブへの結合を促進する連結剤としてのシラン系化合物の使用を開示している。米国特許出願公開第２００４／００７２３７３Ａ１号明細書は、シラン系化合物を使用した生体分子標識化の方法を記載している。シラン連結ナノ粒子は、分子インプリンティングによりテンプレート分子に結合し、次いで重合化されてマトリックスを形成する。その後、テンプレート分子がマトリックスから除去される。テンプレート分子の除去によりマトリックス中に生成された空洞は、標識化に使用可能な特性を有する。
【００４３】
[0046]最近、水溶性ナノ結晶を安定化するための合成ポリマーの使用が報告されている。米国特許出願公開第２００４／０１１５８１７Ａ１号明細書は、両親媒性ジブロックポリマーが、表面がトリオクチルホスフィン又はトリオクチルホスフィンオキシド等の物質でコーティングされたナノ結晶に、疎水性相互作用を介して非共有結合し得ることを記載している。同様に、Ｇａｏら（Ｎａｔｕｒｅ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、第２２巻、９６９〜９７６頁、２００４年８月）は、非共有結合性の疎水性相互作用を介して両親媒性トリブロックコポリマーでカプセル化された水溶性半導体ナノ結晶を開示している。
【００４４】
[0047]１．一実施例において、水溶性ナノ結晶を得るために、ナノ結晶の表面にキャッピング試薬が結合する。キャッピング試薬は、水溶性分子とホスト−ゲスト錯体を形成する。
【００４５】
[0048]本明細書において、コアナノ結晶（の表面）に対する親和性を有する（末端）基を有するキャッピング試薬と表面を反応させることができるあらゆるナノ結晶を使用して、水溶性ナノ結晶を得ることができる。したがって、キャッピング試薬は、典型的にはナノ結晶の表面と共有結合を形成する。コア−シェルナノ結晶の場合、共有結合は通常、キャッピング試薬とナノ結晶のシェルとの間に形成される。国際公開第２００４／０５４９２３号パンフレットに記載のような均質な３成分又は４成分ナノ結晶が使用される場合、共有結合は、均質なコアの表面とキャッピング試薬との間に形成される。キャッピング試薬は、例えば、ホスト分子の内部空洞の疎水性（又は親水性）に依存して、実質的に親水性又は実質的に疎水性の性質のものであり得る。この点で、「（実質的に）疎水性の分子」という用語の意味には、親水性部分が分子（すなわちキャッピング試薬）の疎水性部分によるホスト−ゲスト錯体（ホスト分子は疎水性の内部空洞を有する）の形成に干渉しない限り、疎水性部分だけでなくそれらの親水性部分も備えることができる分子もまた含まれることに留意されたい。同様に、「（実質的に）親水性の分子」という用語は、疎水性部分が分子（すなわちキャッピング試薬）の親水性部分によるホスト−ゲスト錯体（ホスト分子は親水性の内部空洞を有する）の形成に干渉しない限り、親水性部分だけでなくそれらの疎水性部分も備えることができる分子もまた含むことに留意されたい。
【００４６】
[0049]一実施例において、「表面キャッピング」に使用されるキャッピング試薬は、式
ＨＡＸ−Ｙ−Ｚ
（式中、Ｘは、Ｓ、Ｎ、Ｐ、又はＯ＝Ｐから選択される末端基であり、Ａは、０から３までの整数であり、Ｙは、少なくとも３個の主鎖原子を有する部分であり、Ｚは、好適なホスト分子とともにホスト−ゲスト含有錯体を形成し得る疎水性終端基である）を有する。
【００４７】
[0050]典型的には、キャッピング試薬のＹ部分は、３個から５０個の主鎖原子を含む。Ｙ部分は、この試薬に主に疎水性の特徴をもたらす任意の好適な部分を主として含み得る。Ｙに使用可能な好適な部分の例は、そのいくつかを挙げると、ＣＨ２−基等のアルキル部分、シクロヘキシル基等のシクロアルキル部分、−ＯＣＨ２ＣＨ２−基等のエーテル部分、又はベンゼン環若しくはナフタレン環等の芳香族部分を含む。Ｙ部分は、直鎖、分岐鎖であってもよく、また主鎖原子に置換を有していてもよい。Ｚは、いくつか例を挙げると、−ＣＨ３基、フェニル基（−Ｃ６Ｈ５）、−ＳＨ基、ヒドロキシル基（ＯＨ）、酸性基（例えば、−ＳＯ３Ｈ、ＰＯ３Ｈ又は−ＣＯＯＨ）、塩基性基（例えば、ＮＨ２又はＮＨＲ１（式中、Ｒ＝ＣＨ３若しくは−ＣＨ２−ＣＨ３である）、ハロゲン（−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−Ｆ）、−ＯＨ、−Ｃ≡ＣＨ、−ＣＨ＝Ｈ２、トリメチルシリル基（−Ｓｉ（Ｍｅ）３）、フェロセン基、或いはアダマンタン（ａｄａｍａｎｔｉｎｅ）基であってもよい。
【００４８】
[0051]いくつかの実施例において、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＣＨ２ＳＨ、ＣＨ３Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎＣＨ２ＳＨ、ＨＳＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２（ＳＨ）（ＣＨ２）ｎＣＨ３、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＣＨ２ＮＨ２、ＣＨ３Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎＣＨ２ＮＨ２、Ｐ（（ＣＨ２）ｎＣＨ３）３、Ｏ＝Ｐ（（ＣＨ２）ｎＣＨ３）３（式中、ｎは、３０≧ｎ≧６の整数である）等の化合物が、キャッピング剤として使用される。他の実施形態において、ｎは、３０≧ｎ≧８の整数である。
【００４９】
[0052]この点で、より疎水性又は実質的に疎水性の特性を提供するキャッピング試薬の例は、１−メルカプト−６−フェニルヘキサン酸（ＨＳ−（ＣＨ２）６−Ｐｈ）、１，１６−ジメルカプト−ヘキサデカン（ＨＳ−（ＣＨ２）１６−ＳＨ）、１８−メルカプト−オクタデシルアミン（ＨＳ−（ＣＨ２）１８−ＮＨ２）、トリオクチルホスフィン、又は６−メルカプト−ヘキサン（ＨＳ−（ＣＨ２）５−ＣＨ３）を含むが、これらに限定されないことに留意されたい。
【００５０】
[0053]より疎水性又は実質的に親水性の特性を提供する例示的キャッピング試薬は、６−メルカプト−ヘキサン酸（ＨＳ−（ＣＨ２）６−ＣＯＯＨ）、１６−メルカプト−ヘキサデカン酸（ＨＳ−（ＣＨ２）１６−ＣＯＯＨ）、１８−メルカプト−オクタデシルアミン（ＨＳ−（ＣＨ２）１８−ＮＨ２）、６−メルカプト−ヘキシルアミン（ＨＳ−（ＣＨ２）６−ＮＨ２）、又は８−ヒドロキシ−オクチルチオールＨＯ−（ＣＨ２）８−ＳＨを含むが、これらに限定されない。
【００５１】
[0054]キャッピング剤と反応することができ、キャッピングされたナノ結晶とホスト分子との間で形成される錯体に水溶性をもたらす限り、いかなるホスト分子でも使用可能である。典型的には、ホスト分子は、溶媒に露出した極性基、例えばヒドロキシル基、カルボキシレート基、スルホネート基、ホスフェート基、アミン基、カルボキサミド基等を含有する水溶性化合物である。
【００５２】
[0055]好適なホスト分子の例は、炭水化物、環状ポリアミン、環状ペプチド、クラウンエーテル、デンドリマー等を含むが、これらに限定されない。
【００５３】
[0056]ホスト分子として使用可能な環状ポリアミンの例は、例えば、テトラアザ大環状分子、例えば１，４，８，１１−テトラアザシクロテトラデカン（シクラムとしても知られる）及びその誘導体、例えば１，４，７，１１−テトラアザシクロテトラデカン（イソシクラム）、１−（２−アミノメチル）−１，４，８，１１−テトラアザシクロテトラデカン（スコーピアンド）、１，４，８，１１−テトラアザシクロテトラデカン−６，１３−ジカルボキシレート（Ｓｒｏｃｚｙｎｓｋｉ及びＧｒｚｅｊｄａｚｉａｋ、Ｊ．Ｉｎｃｌ．Ｐｈｅｎｏｍ．Ｍａｃｒｏｃｙｃｌｉｃ  Ｃｈｅｍ．３５、２５１〜２６０頁、１９９９年、又はＢｅｒｎｈａｒｄｔら、Ｊ．Ａｕｓ．Ｃｈｅｍ、５６、６７９〜６８４頁、２００３年に記載）、ヘキサザ大環状錯体（Ｈａｕｓｍａｎｎ，Ｊ．ら、Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ａ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ、２００４年、１０、１７１６頁；Ｐｉｏｔｒｏｗｓｋｉ，Ｔ．ら、Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｓｉｓ、２０００年、１２、１３９７頁）、又はオクタザ大環状化合物（Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，Ｋ．ら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９２年、１１４、１１０５頁）を含む。Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，Ｋ．ら（上記参照）が説明するオクタザ大環状化合物は、極性ゲスト分子（例えば、親水性キャッピング試薬）の収容に好適な化合物の一例でもある。限られた範囲内でのみ水溶性となり得る環状ポリアミン、例えば５，５，７，１２，１４，１４−ヘキサメチル−１，４，８，１１−テトラアザシクロテトラデカン（Ｍｅ６シクラム）を使用し、それをカルボキシレート又はスルホネート基等の極性基を提供する置換基で修飾することも可能である。ホスト分子として使用可能な大環状アミンの他の例は、Ｏｄａｓｈｉｍａ，Ｋ．、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ  ｐｈｅｎｏｍｅｎａ  ａｎｄ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ  ｉｎ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、１９９８年、３２、１６５頁に記載の化合物である。
【００５４】
[0057]好適なカリックスアレーンの例は、４−ｔｅｒｔ−ブチルカリックス［４］アレーンテトラ酢酸テトラエチルエステル、テトラガラクトシルカリックスアレーン（Ｄｏｎｄｏｎｉら、Ｃｈｅｍ．Ｅｕｒ．，Ｊ．３、１７７４頁、１９９７年に記載）、テトラガラクトシルカリックスアレーン（Ｄａｖｉｓ，ＡＰ．ら、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄｉｔ．、１９９９年、３８、２９７９頁）、オクタアミノアミドレゾルシン［４］−アレーン（Ｋａｚａｋｏｖ，Ｅ．Ｋら、Ｅｕｒ．Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．、２００４年、３３２３頁）、４−スルホニックカリックス［ｎ］−アレーン（Ｙａｎｇ，Ｗ．Ｚ．、Ｊ．Ｐｈａｒｍ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｙ、２００４年、５６、７０３頁）、スルホン化チアカリックス［４又は６］−アレーン（Ｋｕｎｓａｓｇｉ−Ｍａｔｅ  Ｓ．、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００４年、４５、１３８７頁）、Ｋｏｂａｙａｓｈｉら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１６、６０８１頁、１９９４年及びＹａｎａｇｉｈａｒａら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１４、１０３０７頁、１９９２年に記載のカリックスアレーンを含む。
【００５５】
[0058]本発明においてホスト分子として使用可能な環状ペプチドの例は、Ｇｕｏ，Ｗら、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００２年、４３、５６６５頁；又はＰｅｎｇ  Ｌｉら、Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２００２年、６に記載の、カリックスアレーンを備えるジシクロジペプチドを含むが、これに限定されない。
【００５６】
[0059]ホスト分子として使用可能なクラウンエーテルは、任意の環サイズを有することができ、例えば、８、９、１０、１２、１４、１５、１６、１８又は２０個の原子を含み、そのうちのいくつかは典型的にはＯ又はＳ等のヘテロ原子である環系を有することができる。本明細書において使用される典型的なクラウンエーテルは、水溶性８−クラウン−４化合物（４はヘテロ原子の数を示す）、９−クラウン−３化合物、１２−クラウン−４化合物、１５−クラウン−５化合物、１８−クラウン−６化合物、及び２０−クラウン−８化合物を含むが、これらに限定されない。そのような好適なクラウンエーテルの例は、ほんのいくつかを挙げると、（１８−クラウン−６）−２，３，１１，１２テトラカルボン酸又は１，４，７，１０−テトラアザシクロデカン−１，４，７，１０テトラカルボン酸を含む。
【００５７】
[0060]原則として、（疎水性又は親水性キャッピング試薬が使用されるかどうかに依存して）親水性又は疎水性空洞を提供するあらゆる水溶性デンドリマーが、本明細書において使用されるキャッピング試薬を少なくとも部分的に収容することができる。好適なクラスのデンドリマーは、ポリプロピレンイミンデンドリマー、ポリアミドアミンデンドリマー、ポリアリールエーテルデンドリマー、ポリリジンデンドリマー、炭水化物デンドリマー及びケイ素デンドリマー（例えばＢｏａｓ及びＨｅｅｇａｒｄ、Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．３３、４３〜６３頁、２００４年において検討されている）を含むが、これらに限定されない。
【００５８】
[0061]一実施例において、ナノ結晶は、ホスト分子として炭水化物を含む。この炭水化物ホスト分子は、オリゴ糖、デンプン又はシクロデキストリン分子（Ｄａｖｉｓ及びＷａｒｅｈａｍ、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄｉｔ．３８、２９７９〜２９９６頁、１９９９年を参照）であってもよいが、これらに限定されない。
【００５９】
[0062]ホスト分子がオリゴ糖であるいくつかの実施例において、このオリゴ糖は、２個から、例えば６個から２０個の、モノマー単位を主鎖に含むことができる。これらのオリゴマーは、直鎖でも分岐鎖でもよい。好適なオリゴ糖の例は、１，３−（ジメチレン）ベンゼンジイル−６，６’−Ｏ−（２，２’−オキシジエチル）−ビス−（２，３，４−トリ−Ｏ−アセチル−β−Ｄ−ガラクトピラノシド）、１，３−（ジメチレン）ベンゼンジイル−６，６’−Ｏ−（２，２’−オキシジエチル）−ビス−（２，３，４−トリ−Ｏ−メチル−β−Ｄ−ガラクトピラノシド）（Ｓｈｉｚｕｍａら、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．２００２年、６７、４７９５頁）、シクロトリキス−（１，２，３，４，５，６）−［α−Ｄ−グルコピラノシル）−（１，２，３，４）−α−Ｄ−グルコピラノシル］（Ｃｅｓｃｕｔｔｉら、Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、２０００年、３２９、６４７頁）、アセチレノサッカリド（Ｂｕｒｌｉら、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄｉｔ．１９９７年、３６、１８５２頁）、又は環状フラクトオリゴ糖（Ｔａｋａｉら、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．、１９９３年、５３）を含むが、これらに限定されない。
【００６０】
[0063]ホスト分子としてデンプンが使用される場合、デンプンは、約１，０００から約６，０００Ｄａの分子量Ｍｗを有し得る。いくつかの実施例において、デンプンは、約４，０００Ｄａ≧Ｍｗ≧約２，０００Ｄａの分子量Ｍｗを有する。使用可能なデンプンはまた、アミロース、例えばα−アミロース又はβ−アミロースを含む。
【００６１】
[0064]ホスト分子として好適なシクロデキストリンの例は、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、ジメチル−α−シクロデキストリン、トリメチル−α−シクロデキストリン、ジメチル−β−シクロデキストリン、トリメチル−β−シクロデキストリン、ジメチル−γ−シクロデキストリン、及びトリメチル−γ−シクロデキストリンを含む。
【００６２】
[0065]そのような水溶性ナノ結晶を製造するためのプロセスは、当技術分野において知られており、例えば国際公開第２００６／０７５９７４号パンフレットに記載されている。簡潔には、そのような方法は、ナノ結晶コアを有するナノ結晶をキャッピング試薬と反応させ、それによりキャッピング剤をナノ結晶のコアの表面に結合させるステップと、次いでそのように得られたナノ結晶をホスト分子と接触させ、試薬と水溶性ホスト分子との間でホスト−ゲスト錯体を形成するステップとを含む。（キャッピング）試薬は、親水性又は疎水性の性質のものであり得る。純金属ナノ結晶又は均質な３成分若しくは４成分ナノ結晶が使用される場合、同じ反応を行ってそのようなナノ結晶を調製することができる。そのような水溶性ナノ結晶の調製の例は、実施例３に示されている。
【００６３】
[0066]２．別の実施例において、少なくとも１種のナノ結晶は、第１の層を形成するナノ結晶の表面に結合したキャッピング試薬を含み、キャッピング試薬は少なくとも１個のカップリング基を有する。さらに、第２の層を形成し、少なくとも１個のカップリング部分を有するポリマーが、キャッピング試薬の少なくとも１個のカップリング基に共有カップリングしている。
【００６４】
[0067]一実施例において、キャッピング試薬のカップリング基に対し反応性である少なくとも１個のカップリング部分を含むポリマーは、式：
【化１】
2010150254.tif 000002
（式中、Ｊは、キャッピング試薬の少なくとも１個のカップリング基に対し反応性であるカップリング部分であり、ｍは、少なくとも１の整数である）を有する。
【００６５】
[0068]この実施例を説明すると、例えば第１の層がアミノ終端基を有する場合、第２の層を形成するポリマーは、第１の層のアミノ基と共有カップリングするためのカルボキシル基を有し得る。実際には、存在するすべてのカップリング部分及びカップリング基が共有カップリングに関与するわけではないことが考えられる。例えば、５０％のカルボキシル基が第１の層のアミノ基と重合し得る。
【００６６】
[0069]別の実施例において、第１の層がカルボキシル終端表面を有する場合、第２の層のポリマーは、第１の層のカルボキシル基と共有カップリングするアミノ基を有し得る。この場合も、存在するすべてのカップリング部分及びカップリング基が共有カップリングに関与するわけではないことが考えられる。例えば、５０％のアミノ基が第１の層のアミノ基と重合し得る。
【００６７】
[0070]別の実施例において、ポリマーは、キャッピング試薬の少なくとも１個のカップリング基に対し反応性である少なくとも２個のカップリング部分を含む。この場合、ポリマーは、式：
【化２】
2010150254.tif 000003
（式中、Ｊ及びＫは、カップリング部分であり、該Ｊ及びＫは、同じでも異なってもよく、ｍ及びｎのそれぞれは、少なくとも１の整数である）を有し得る。
【００６８】
[0071]一般に、キャッピング試薬がまたＪ及びＫ終端基の両方を有している場合、ポリマーは、キャッピング試薬との共有カップリングのためにＫ及びＪ基の１つ又は両方を有することができる。例えば、第１の層がカルボキシル及びアミノ終端表面の両方を有している場合、第２の層のポリマーは、第１の層のカルボキシル基及びアミノ基との共有カップリングのために、それぞれアミノ基及びカルボキシル基の１つのみ、又はその両方を有し得る。カップリング部分のいくつかがカップリング基に共有カップリングすれば十分であり、カップリング部分がカップリング基に対し正確な化学量論比で存在する必要はない。
【００６９】
[0072]さらに別の実施例において、ポリマーは、キャッピング試薬の少なくとも１個のカップリング基に対し反応性である少なくとも３個のカップリング部分を含む。この場合、ポリマーは、式：
【化３】
2010150254.tif 000004
（式中、Ｊ、Ｋ及びＬは、カップリング部分であり、該Ｊ、Ｋ及びＬは、同じでも異なってもよく、ｍ、ｎ及びｐのそれぞれは、少なくとも１の整数である）を有し得る。さらなる実施形態において、ポリマーは、水溶性及び第１の層との表面カップリングを提供するために、３個以上の異なる官能基（ＮＨ２、ＣＯＯＨ、ＮＣＯ、ＣＨＯ等）を有することができる。
【００７０】
[0073]第２の層を形成するポリマーは、ナノ結晶が導入される溶媒と接触する。したがって、ナノ結晶が、例えば水を含み得る溶媒に可溶であるためには、前記カップリング部分Ｊ、Ｋ又はＬの少なくとも１つが、好ましくは、水溶性シェルに水溶性を付与する親水基を含む。この目的のために、ポリマーはまた、水溶性シェルに水溶性を付与する親水基を有する少なくとも１個の部分を含み得る。その部分は、カップリング部分とは別個に存在してもよく、又はカップリング部分自体に存在してもよい。
【００７１】
[0074]一実施例において、カップリング部分Ｊ、Ｋ及びＬは、それぞれ、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボニル基、カルボキシル基、ニトリル基、イソシアネート基及びハライド基から選択される官能基を含む。ホモ官能性ポリマーを有することが望ましい場合は、ポリマーのカップリング部分は、例えば、ヒドロキシル基、又はカルボキシル基、又はアミノ基のみで構成され得る。そのような場合、ポリマーは、それぞれ、ポリビニルアルコール、ポリカルボン酸、及びポリアミンである。
【００７２】
[0075]異なる特性（例えば水に対する溶解性等）を有するナノ結晶を得るために、２種類以上のモノマーを有する他の種類のポリマーを使用することができる。例えば、第２の層を形成するためのポリマーとして、ジブロックコポリマー、トリブロックコポリマー、又は混合ランダムポリマーを使用することができる。具体例は、ポリ（アクリル酸−ｂ−メチルメタクリレート）、ポリ（メチルメタクリレート−ｂ−アクリル酸ナトリウム）、ポリ（ｔ−ブチルメタクリレート−ｂ−エチレンオキシド）、ポリ（メチルメタクリレート−ｂ−メタクリル酸ナトリウム）、及びポリ（メチルメタクリレート−ｂ−Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド）を含む。
【００７３】
[0076]式（ＩＩＩ）のポリマーにおけるカップリング部分Ｊは、キャッピング試薬に存在するカップリング基に対し反応性である任意の好適な官能基を含み得る。親水性部分Ｋは、ポリマーに主に親水性の特徴を与える任意の官能基を含むことができ、それによりポリマーを水溶性とすることができる。好適な官能基の例は、例えば、カルボキシル、アミノ、ヒドロキシル、アミド、エステル、無水物、及びアルデヒド部分を含む。
【００７４】
[0077]一実施例において、ポリマーは、ポリアミン、ポリアセチル酸、又はポリオールからなる群から選択される。ポリマーの分子量は、約５００未満（約４００）から約１，０００，０００超の範囲となり得る。これらの実施形態の１つにおいて、分子量範囲は、約６００から約１，４００，０００、より好ましくは約２０００から約７５０，０００となり得る。生体内用途では、人体に対する潜在的毒性を最小限化するために、約２０００の下限値を選択することができる。
【００７５】
[0078]存在するキャッピング試薬がカップリング基として重合性不飽和基を含む場合、親水性シェルの第２の層を形成するために、ポリアセチレン、ポリアクリル酸、ポリエチレンイミンを含む不飽和ポリマーを使用することができる。
【００７６】
[0079]さらに別の実施例において、水溶性ナノ結晶を得るために、少なくとも１種のナノ結晶は、
第１の層を形成するナノ結晶の表面に結合したキャッピング試薬であって、少なくとも２個のカップリング基を有するキャッピング試薬と、
第２の層を形成し、コーティング試薬と共有カップリングした少なくとも２個のカップリング部分を有する、低分子量コーティング試薬と、
第２の層に水溶性を付与するための少なくとも１個の水溶性基と
を含む。
【００７７】
[0080]キャッピング試薬は、ナノ結晶のコアの表面に対する親和性を有する末端基を含み得る。末端基は、スルフヒドリル、アミノ、アミン−オキシド及びホスフィノ基を含み得るが、これらに限定されない。キャッピング試薬の少なくとも２個のカップリング基は、疎水性領域により末端基から隔てられていてもよい。少なくとも２個のカップリング基のそれぞれは、アミノ、ヒドロキシル、カルボニル、カルボキシル、ニトリル、ニトロ、イソシアネート、エポキシド、無水物及びハライド基から独立して選択される官能基を含み得る。
【００７８】
[0081]キャッピング試薬は、下記一般式に示されるように、疎水性領域により末端基から隔てられた２個のカップリング基を含み得る。
【化４】
2010150254.tif 000005
【００７９】
[0082]この式において、Ｘは、ナノ結晶の表面、又は時折呼ばれるようにナノ結晶コアに対する親和性を有する末端基を表す。Ｘは、Ｓ、Ｎ、Ｐ、又はＯ＝Ｐから選択され得る。Ｈｎ−Ｘ−部分の具体例は、例えば、Ｈ−Ｓ−、Ｏ＝Ｐ−、及びＨ２Ｎ−のうちのいずれか１つを含み得る。Ｒａは、少なくとも２個の主鎖炭素原子を含む部分であり、したがって疎水性の特徴を有する。Ｒａが主に疎水性の特徴を有する、例えば炭化水素である場合は、それはナノ結晶コアからＺ部分を隔てる疎水性領域を提供する。Ｙ部分は、Ｎ、Ｃ、−ＣＯＯ−、又は−ＣＨ２Ｏ−から選択される。Ｚは、後の重合のための少なくとも１個のカップリング部分を含む部分であり、したがってこれは親水性キャッピング試薬の一部に主に親水性の特徴を付与する。例示的な極性官能基は、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２、−ＣＨＯ、−ＣＯＮＨＲ、−ＣＮ、−ＮＣＯ、−ＣＯＲ及びハライドを含むが、これらに限定されない。式中の数詞は、ｋ、ｎ、ｎ’及びｍの記号で表される。ｋは、０又は１である。数詞ｎは、０から３の整数であり、ｎ’は、０から２の整数であり、両方とも、それぞれＸ及びＹの価数要件を満たすために選択される。数詞ｍは、１から３の整数である。数詞ｋは、０又は１である。ｋが０である場合、ＺはＲａに結合するという条件が成り立つ。ｋ＝０の値は、カップリング部分Ｚが直接Ｒａに結合しており、例えば、Ｒａは環状部分、例えば脂肪族シクロアルカン、芳香族炭化水素又は複素環等である場合を満たす。しかしながら、ｋ＝１の場合にＲａは環状部分、例えばベンゼン環に結合した第３アミノ基、又は環状炭化水素であることも可能である。この式において、Ｚは、アミノ、ヒドロキシル、カルボニル、カルボキシル、ニトリル、ニトロ、イソシアネート、エポキシド、無水物及びハライド基からなる群から選択される官能基である。Ｙ又はＺがカップリング基として機能し得る。Ｚがカップリング基として存在する場合、Ｙは、カップリング基Ｚを結合させる構造要素として機能し得る。Ｚが存在しない場合、Ｙはカップリング基の部分を形成し得る。
【００８０】
[0083]上記式中のＲａ部分は、数十個から数百個の主鎖原子を含み得る。具体的な一実施形態において、Ｒａ及びＺのそれぞれが、独立して、２個から５０個の主鎖原子を含む。Ｚは、１個又は複数のアミド又はエステル連結を含み得る。Ｒａに使用可能な好適な部分の例は、アルキル、アルケニル、アルコキシ、及びアリール部分を含む。
【００８１】
[0084]本明細書において使用される「アルキル」という用語は、概して２個から５０個の炭素原子を含む分岐又は非分岐の直鎖又は環状の飽和炭化水素基、例えばメチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、オクチル、デシル、テトラデシル、ヘキサデシル、エイコシル、テトラコシル等、及びシクロアルキル基、例えばシクロペンチル、シクロヘキシル等を指す。本明細書において使用される「アルケニル」という用語は、概して２個から５０個の炭素原子を含み、少なくとも１個の二重結合を含有する、典型的には１個から６個の二重結合、より典型的には１個又は２個の二重結合を含有する、分岐又は非分岐の炭化水素基、例えばエテニル、ｎ−プロペニル、ｎ−ブテニル、オクテニル、デセニル等、及びシクロアルケニル基、例えばシクロペンテニル、シクロヘキセニル等を指す。本明細書において使用される「アルコキシ」という用語は、置換基−Ｏ−Ｒを指し、式中、Ｒは、上に定義されるアルキルである。本明細書において使用される「アリール」という用語は、別段の指定がない限り、１個又は複数の芳香環を含有する芳香族部分を指す。アリール基は、芳香環上で１個又は複数の不活性な水素以外の置換基で任意選択で置換されていてもよく、好適な置換基は、例えば、ハロ、ハロアルキル（好ましくはハロ置換低級アルキル）、アルキル（好ましくは低級アルキル）、アルケニル（好ましくは低級アルケニル）、アルキニル（好ましくは低級アルキニル）、アルコキシ（好ましくは低級アルコキシ）、アルコキシカルボニル（好ましくは低級アルコキシカルボニル）、カルボキシ、ニトロ、シアノ及びスルホニルを含む。すべての実施形態において、Ｒａは、概して窒素、酸素、又は硫黄等のヘテロ原子を含むヘテロ芳香族部分を含み得る。
【００８２】
[0085]いくつかの実施例において、Ｒａは、エチル、プロピル、ブチル及びペンチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ベンジル、プリン、ピリジン、イミダゾール部分を含み得るが、これらに限定されない。
【００８３】
[0086]別の実施例において、キャッピング試薬の少なくとも２個のカップリング基は、ホモ二官能性又はヘテロ二官能性であってもよく、つまり、それぞれ、少なくとも２個の同一のカップリング基又は２個の異なるカップリング基を含み得る。２個又は３個のカップリング基を有するいくつかの好適なキャッピング試薬の実例は、以下のようなそれぞれの構造を有する。
【化５】
2010150254.tif 000006
【００８４】
[0087]コーティング試薬がヘテロ二官能性である、すなわち２個の異なるカップリング基が存在する例示的キャッピング試薬は、以下を含むがこれらに限定されない。
【化６】
2010150254.tif 000007
【００８５】
[0088]別の実施例において、キャッピング試薬は、Ｃ＝Ｃ二重結合等の重合性不飽和基を介して、任意のラジカル重合機構によりコーティング試薬とカップリングする。そのようなキャッピング試薬の具体例は、ω−チオール終端メチルメタクリレート、２−ブテンチオール、（Ｅ）−２−ブテン−１−チオール、Ｓ−（Ｅ）−２−ブテニルチオアセテート、Ｓ−３−メチルブテニルチオアセテート、２−キノリンメタンチオール、及びＳ−２−キノリンメチルチオアセテートを含むが、これらに限定されない。
【００８６】
[0089]ナノ結晶コアを囲む水溶性シェルの第２の成分は、水溶性基を備える低分子量コーティング試薬の、キャッピング試薬へのカップリングにより形成される。カップリング剤は、任意選択で、キャッピング試薬に存在するカップリング基を活性化するために使用されてもよい。カップリング剤及びカップリング部分を備えるコーティング試薬は順次添加されてもよく、すなわち、活性化が行われた後にコーティング試薬が添加されてもよく、或いは、カップリング剤と同時にコーティング試薬が添加されてもよい。
【００８７】
[0090]適切なカップリング剤の決定は、当技術分野における平均的な技術を有する者の知識の範囲内である。好適なカップリング試薬の一例は、スルホ−Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）と組み合わせて使用される１−エチル−３−［３−ジメチルアミノプロピル］カルボジイミド（ＥＤＣ）である。イミド及びアゾールを含むがこれらに限定されない、他の種類のカップリング試薬も使用可能である。使用可能なイミドのいくつかの例は、カルボジイミド、スクシンイミド及びフタルイミドである。イミドの明示的ないくつかの例は、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド又は任意の他の活性化分子と関連して使用される、１−エチル−３−［３−ジメチルアミノプロピル］カルボジイミド（ＥＤＣ）、スルホ−Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド、Ｎ−（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ’−エチルカルボジイミドを含む。
【００８８】
[0091]水溶性シェルの第２の層を形成するために使用されるコーティング試薬は、キャッピング試薬上の活性化されたカップリング基と反応するカップリング部分を有する１個又は複数の好適なカップリング部分を含み得る。典型的には、好適なコーティング試薬は、少なくとも２個のカップリング部分を有し、すなわち、いくつかの実施例では、例えば２個、３個又は４個の官能基があり、それらはキャッピング試薬の活性化されたカップリング基に対し反応性である。コーティング試薬の少なくとも２個のカップリング部分がキャッピング試薬と反応する場合、コーティング試薬は、例えばエステル又はアミド連結の形成により、キャッピング試薬に共有カップリング（「架橋」）し、それによりナノ結晶コアを囲む水溶性シェルが形成される。
【００８９】
[0092]水溶性シェルの第２の層を形成するために使用される「低分子量コーティング試薬」という用語は、非ポリマー（「小」）分子を含む。コーティング試薬の分子量は、コーティング試薬分子に存在する基の種類に依存して、低くても高くてもよい。例えばコーティング試薬が小さい側鎖を有する場合、コーティング試薬の分子量は低くなる。大きい側鎖が存在するコーティング試薬の場合は、そのようなコーティング試薬分子の分子量はより高くなる。したがって、いくつかの実施形態において、コーティング試薬の分子量の上限は、約２００、約４００、約６００ダルトン又は約１０００となり得る。高分子量又は大きな空間体積のキャッピング試薬が使用される他の実施形態においては、例えば約１２００、又は約１５００、又は約２０００ダルトン等、上限はより高くなり得る。この定義に従い、「低分子量コーティング試薬」という用語はまた、例えば約２０００ダルトンまでの分子量を有するオリゴマー化合物を含む。「カップリング」及び「共有カップリング」という用語は、エステルを形成する酸とアルコールのカップリング、又はアミドを形成する酸とアミンのカップリング等、概して、２個の分子を互いに連結して単一のより大きな物質を形成するいかなる種類の反応をも指す。したがって、キャッピング試薬及びコーティング試薬に存在するカップリング基及びカップリング部分をカップリングし得るいかなる反応も、この用語の意味に含まれる。「カップリング」はまた、キャッピング試薬にカップリング基として存在する１個又は複数の不飽和基（例えば−Ｃ＝Ｃ−二重結合）を、コーティング試薬の対応するカップリング部分と、フリーラジカルカップリングにより反応させ、コーティング試薬をキャッピング試薬層に共有結合させることを含む。
【００９０】
[0093]キャッピング試薬及びコーティング試薬は、それぞれ、重合が行われるようにするために互いに反応性の官能基を有し得る。一実施例において、コーティング試薬は、キャッピング試薬上のカップリング基と反応し得る少なくとも１個の共重合性官能基をそれぞれ有する、少なくとも２個のカップリング部分を含む水溶性分子である。一実施例において、コーティング試薬は、式：
【化７】
2010150254.tif 000008
（式中、
Ｔは、溶解性を調節するための部分であり、
Ｒｃは、少なくとも３個の主鎖炭素原子を含む部分であり、
Ｇは、Ｎ又はＣから選択され、
Ｚ’は、共重合性部分であり、
ｎは、１又は２の整数であり、
ｎ’は、０又は１であり、ｎ’は、Ｇの価数要件を満たすように選択される）を有する水溶性分子であってもよい。
【００９１】
[0094]望ましい特性を有する水溶性シェルは、Ｒｃ部分が３０個未満、好ましくは２０個未満、又はより好ましくは１２個未満の主鎖炭素原子を有するキャッピング試薬で得ることができる。好ましい実施形態において、Ｒｃは、３個から１２個の主鎖炭素原子を含む。特定の実験条件下で、この範囲は、ナノ結晶の合成中に高いカップリング効率をもたらした。Ｔ部分は、それが導入される環境に対するナノ結晶の溶解性を調節するための極性／親水性官能基であり得る。したがって、それは、シェルに親水性又は疎水性の特徴をもたらすことができ、それによりナノ結晶を水性環境だけでなく非水性環境に対しても溶解性とすることができる。Ｔは、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボニル基、スルホネート基、ホスフェート基、アミノ基、カルボキサミド基等の極性基から選択され得る。Ｔ部分は、水性環境に不溶性のナノ結晶を得るために、任意の脂肪族若しくは芳香族炭化水素（例えば脂肪酸若しくはベンゼン誘導体）等の疎水性のもの、又は水に不溶性のその他の任意の有機部分であってもよい。Ｔが疎水性である場合、これは、コーティング試薬がキャッピング試薬と共重合した後の親水性部分の組込みにより修飾されてもよい。Ｚ’部分は、キャッピング試薬上のカップリング部分と共重合可能な官能基を有する共重合性部分である。好適な官能基は、例えば、−ＮＨ２、−ＣＯＯＨ又は−ＯＨ、−Ｂｒ、−Ｃ＝Ｃ−を含むが、これらに限定されない。Ｚ’は、好ましくは少なくとも２個の主鎖炭素原子を有する脂肪族又は環状炭素鎖を追加的に含んでもよい。
【００９２】
[0095]一実施例において、Ｔは、シクロデキストリン分子から得ることができる。シクロデキストリン分子は、得られるコポリマーの水溶性を向上させる多数のヒドロキシル基を有し、生体標識化目的のために生体分子に容易に接合することもできる。好適なシクロデキストリンの例は、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、ジメチル−α−シクロデキストリン、トリメチル−α−シクロデキストリン、ジメチル−β−シクロデキストリン、トリメチル−β−シクロデキストリン、ジメチル−γ−シクロデキストリン、及びトリメチル−γ−シクロデキストリンを含む。
【００９３】
[0096]さらに別の実施例において、コーティング試薬は、アミノ酸、好ましくはジアミノ酸又はジカルボキシルアミノ酸から選択される水溶性分子である。本発明において企図されるジアミノ酸の具体例は、ほんのいくつかを挙げると、２，４−ジアミノ酪酸、２，３−ジアミノプロピオン酸又は２，５−ジアミノペンタン酸を含む。本発明において企図されるジカルボン酸は、アスパラギン酸及びグルタミン酸を含むが、これらに限定されない。
【００９４】
[0097]他の実施例において、コーティング試薬は、
【化８】
2010150254.tif 000009
（式中、ＣＤは、シクロデキストリンである）、及び
【化９】
2010150254.tif 000010
からなる群から選択される水溶性分子である。
【００９５】
[0098]キャッピング試薬が不飽和基（例えばＣ＝Ｃ二重結合）を含む別の実施例において、カップリングに使用可能な好適なコーティング試薬は、１，４−ブタジエン、１，５−ペンタジエン、及び１，６−ヘキサジエン等のジエン及びトリエンを含む。
【００９６】
[0099]上述の水溶性ナノ結晶のうちの１つの製造のための方法（項目２）は、例えば、国際公開第２００６／１１８５４３号及び国際公開第２００６／１１８５４２号パンフレットに記載されている。そのような水溶性ナノ結晶の製造のためのいくつかの例は、実施例４及び５に記載されている。
【００９７】
[00100]水溶性ナノ結晶を得るための別の選択肢は、ＰＣＴ／ＳＧ２００８／０００３５６に記載されている。この出願に記載されているナノ結晶は、非共有結合性又は共有結合性相互作用によりその表面上に両親媒性ポリマーを含む。
【００９８】
[00101]両親媒性ポリマーは、下記一般式（Ｖ）のものであり得る。
【化１０】
2010150254.tif 000011
【００９９】
[00102]この式において、ｍ、ｏ及びｐのそれぞれは、１から約４００又は約２から約４００を含む０から約４００、例えば約０から約４００、約０から約３５０、約０から約３００、約３から約３００、約０から約２５０、約０から約２００、約２から約２００、約０から約１５０、約２から約１５０、約０から約２００、約１から約２００、約３から約１００、約２から約１００、約０から約１００、約３から約５０、約２から約５０、約１から約５０、又は約０から約５０等から独立して選択される整数である。さらなる例示として、ｍは、いくつかの実施例において、約５から約５０、例えば約１０から約４３を含む約１０から約４５等の範囲内で選択することができ、一方ｐは、約３から約４０、例えば約３から約３５又は約４から約３０等の範囲内で選択することができ、ｐは、０から約３０、例えば０から約２５又は０から約２０等の範囲内で選択することができる。ｍ＋ｏ＋ｐの和は、約１０から約８０００、約１０から約６０００、約１０から約５０００、約１０から約４０００、約１０から約２０００、約１０から約１０００、約１０から約７５０、約１０から約６００、約１０から約４００、約１０から約２５０、約１０から約１５０、約１０から約１００、約１５から約１５０、約２０から約１５０、約１５から約１００、又は約２０から約１００を含む、約１０から約１００００の範囲内で選択される。いくつかの実施例において、ｍ、ｏ及びｐのそれぞれは、約３から約３００、約３から約２５０、約３から約２００、約３から約１５０若しくは約２から約２００、約３から約１００、約２から約１００、約３から約８０、約２から約８０、約３から約４０又は約２から約４０を含む、約２から約３００から独立して選択される整数であり、（ｍ＋ｏ＋ｐ）の和は、約１０から約４００、約１０から約３５０、約１０から約３００、約１０から約２５０、約１０から約２００、約６から約２００、約１０から約１５０、約６から約１５０、約１０から約１００、約６から約１００、約１０から約５０、又は約６から約５０を含む、約６から約４００の範囲内で選択される。一実施形態において、（ｍ＋ｏ＋ｐ）の和は、３２である。別の実施例において、（ｍ＋ｏ＋ｐ）の和は、４８である。ｐ／（ｍ＋ｏ）の比は、０から約２０、０から約１５、０から約１２、０から約１０、０から約８、約０から約６、約４、約３、又は約２等の約０から約２５の範囲内で選択することができる。一実施例において、ｐ／（ｍ＋ｏ）の比は、約１である。
【０１００】
[00103]Ｒ２は、上述の第１の脂肪族部分であり、約３個から約２０個の炭素原子及び０個から約３個のヘテロ原子の主鎖を有する。ヘテロ原子は、基Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＳｉから選択される。Ｒ３は、上述の第２の脂肪族部分であり、約３個から約８０個の炭素原子及び０個から約４０個のヘテロ原子の主鎖を有する。ヘテロ原子は、Ｎ及びＯから選択される。第２の脂肪族部分Ｒ３は、共重合性基を有する。上記式に示される個々の単位は、ブロックの形態ではなく、ランダムを含む任意の順番で配置され得ることが理解される。したがって、上記一般式は、
【化１１】
2010150254.tif 000012
のｍ単位、
【化１２】
2010150254.tif 000013
のｏ単位、及び
【化１３】
2010150254.tif 000014
のｐ単位がポリマー中に存在することを定義するにすぎない。したがって、そのようなポリマーは、これらの単位の任意の順序を包含する。実例として、それぞれの順序は、以下の単位の配置を含み得る。
【化１４】
2010150254.tif 000015
【０１０１】
[00104]両親媒性ポリマーは、ＰＣＴ／ＳＧ２００８／０００３５６に記載のプロセスにより調製することができる。両親媒性ポリマーは、典型的には、少なくとも本質的に架橋を含まない。したがって、両親媒性ポリマーにおいて、第２の脂肪族部分Ｒ３の共重合性基（上記参照）は、任意の架橋又は共重合反応に利用可能である。
【０１０２】
[00105]例えば、両親媒性ポリマーでコーティングされたそのようなナノ結晶を製造するプロセスにおいて、両親媒性ポリマー上の親水性骨格を形成する無水マレイン酸ポリマーが反応物質として使用される。無水マレイン酸ポリマーは、イソブチレン−無水マレイン酸コポリマーとも呼ばれる、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｂｓｔｒａｃｔｓ番号２６４２６−８０−２の市販のポリ（イソブチレン−ａｌｔ−無水マレイン酸）であってもよい。とりわけ、ＢＭ３０ＡＥ２０、ファイバーゾルブ（Ｆｉｂｅｒｓｏｒｂ）（商標）ＳＡ７２００Ｈ、ＩＢ６、ＫＩゲル（ＫＩ  Ｇｅｌ）及びイソバム（Ｉｓｏｂａｍ）（登録商標）の商品名で入手可能である。また、例えばＳｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社（ミズーリ州セントルイス、米国）又はＳｉｎｏＣｈｅｍｅｘｐｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ（上海、中国）から入手可能である。無水マレイン酸ポリマーはまた、エチレン−無水マレイン酸交互コポリマーとも呼ばれる、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｂｓｔｒａｃｔｓ番号１０６９７３−２１−１のポリ（エチレン−ａｌｔ−無水マレイン酸）であってもよい。これは、例えば、Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社（ニュージャージー州ベイヨン）から、商品コード２７１０９Ｐで、またゼマック（ＺｅＭａｃ）（登録商標）Ｅ４００又はゼマック（登録商標）Ｅ６０の商品名で入手可能である。上記式（Ｖ）において、ｎは、約１０から約１００００、例えば約１０から約５０００、約１０から約２０００、約１０から約１０００、約２０から約１０００、約１０から約８００、約２０から約８００、例えば約１０から約４００等の任意の整数であり得る。一実施例において、ｎは３２である。無水マレイン酸ポリマーの上記例は、限定としてみなされるものではなく、あらゆる利用可能な無水マレイン酸ポリマー（及びまだ合成されていないもの）、具体的には、当技術分野において知られるような標準的手順に従い調製され得る無水マレイン酸ポリマーが、使用に好適である。それぞれの無水マレイン酸ポリマーは、例えば、米国特許第３８４６３８３号及び第６３１６５５４号明細書に記載の手順に従い形成することができる。当技術分野において使用される一般的な標準的手順はまた、Ｆｒａｎｋ，Ｈ．Ｐ．、Ｍａｋｒｏｍｏｌｅｋｕｌａｒｅ  Ｃｈｅｍｉｅ（１９６８年）１１４、１１３〜１２１頁の抄録に要約されており、例えば過酸化物の存在下での無水マレイン酸のオレフィンとのラジカル共重合を含む。
【０１０３】
[00106]さらなる反応物質として、単官能性化合物及び少なくとも二官能性の化合物が使用される。プロセスの間、単官能性化合物は、上述の第１の脂肪族部分Ｒ２に変換される。単官能性化合物の官能基は、無水物との連結を形成することができる。少なくとも二官能性の化合物は、第２の脂肪族部分Ｒ３（上記参照）に変換される。少なくとも二官能性の化合物は、２個、３個、４個、又はそれより多くの官能基を有し得る。官能基のうちの１つは、無水物との連結を形成することができる。少なくとも二官能性の化合物の官能基のうちの別の官能基は、共重合性である。無水物環の断片の単官能性化合物との反応は、本明細書に記載されるようなナノ結晶の疎水性表面と相互作用し得る疎水性側鎖の形成へとつながる。無水物環の別の断片は、少なくとも二官能性の化合物を骨格に連結するために使用される。ポリマー骨格中のカルボキシル基の数に対する疎水性単位の数の制御は、ポリ酸無水物鎖との反応に使用される求核反応物質の量を変化させることにより達成することができる。したがって、本発明の単官能性化合物は、利用可能な無水物環の少なくとも約２５％、例えば少なくとも約３５％、少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、又は少なくとも約７５％と反応することができる。本発明の少なくとも二官能性の化合物は、利用可能な無水物環の少なくとも約５％、例えば少なくとも約８％、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、又は少なくとも約２５％と反応することができる。
【０１０４】
[00107]単官能性化合物の官能基は、アミノ基、ヒドロキシル基、チオール基、セレノール基、ハロゲン基、エーテル基、チオエーテル基等から選択され得るが、これらに限定されない。単官能性化合物は、約２個から約２０個の炭素原子、例えば、約５個から約２０個の炭素原子、約５個から約１５個の炭素原子、約７個から約２０個の炭素原子を含む、約３個から約２０個の炭素原子、例えば２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、又は２０個の炭素原子を有する。さらに、単官能性化合物は、０個から約２個のヘテロ原子、例えば１個のヘテロ原子を有する。ヘテロ原子は、例えば、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ又はＳｉであってもよい。単官能性化合物の例は、アルキルアミン（アルキル基は上に定義される）であってもよいがこれに限定されない。一実施形態において、アルキルアミンは、ｎ−プロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｎ−ペンチルアミン、ｎ−ヘキシルアミン、ｎ−オクチルアミン又はｎ−ドデシルアミンであってもよい。
【０１０５】
[00108]一般に、少なくとも二官能性の基は、２個以上の異なる官能基を有する。少なくとも２個の官能基のそれぞれには、それらのうちの１個、典型的には１個だけが、無水物との連結を形成することができる限り、任意の官能基を選択することができる。無水マレイン酸部分と反応する１個の基は、アミノ基、ヒドロキシル基、チオール基、セレノール基、ハロゲン基、エーテル基、チオエーテル基等から選択され得るが、これらに限定されない。無水マレイン酸部分と反応しない第２の官能基は、共重合性基であってもよい。共重合性とは、この基が別の官能基と重合可能であることを意味する。好適な共重合性基の例は、アミノ基、ヒドロキシル基、アリルグリシジルエーテル基、エポキシド基、オキセタン基、及び、アリル基等のＣ＝Ｃ結合を含むが、これらに限定されない。
【０１０６】
[00109]少なくとも二官能性の化合物は、約３個から約７０個の炭素原子、約３個から約６０個の炭素原子、約３個から約４０個の炭素原子、約１０個から約８０個の炭素原子、約１０個から約６０個の炭素原子、約２５個から約６０個の炭素原子、約１０個から約４０個の炭素原子、約３個から約２０個の炭素原子、又は約３個から約１０個の炭素原子を含む、約３個から約８０個の炭素原子、例えば３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、２０個、２４個、２５個、２６個、２７個、２８個、２９個、３０個、３１個、３２個、３３個、３４個、３５個、３６個、３７個、３８個、３９個、４０個、４１個、４２個、４３個又は４４個の炭素原子のアルキル鎖を有する。さらに、少なくとも二官能性の化合物は、０個から約４０個のヘテロ原子、１個から約４０個のヘテロ原子、約２個から約４０個のヘテロ原子、約２個から約３０個のヘテロ原子又は約０個から約３個のヘテロ原子を含む、０個から約４５個のヘテロ原子、例えば１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、２０個、２１個、２２個、２５個、２６個、２７個、２８個、２９個、３０個、３１個、３２個、３３個、３４個、３５個、３６個、３７個、３８個、３９個、４０個、４１個、４２個又は４３個のヘテロ原子、例えばＮ又はＯを有する。
【０１０７】
[00110]上述のような両親媒性ポリマーを形成するプロセスにおいて、式（Ｖ）（上記参照）の無水マレイン酸ポリマー、単官能性化合物及び少なくとも二官能性の化合物の間の反応は、塩基の存在下で行うことができる。一般に、意図される目的に好適な任意の塩基を使用することができる。一実施形態において、塩基は、求核性塩基である。求核性塩基は、塩基性だけでなく求核性も有する塩基である。実例は、リチウムジイソプロピルアミド、リチウムテトラメチルピペリジド、ジイソプロピルエチルアミン（Ｈｕｎｉｇ塩基）、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−ノン−５−エン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン、ビス（トリメチルシリル）アミド、ヘキサメチルジシラザン又はビスメシチルマグネシウムを含むが、これらに限定されない。
【０１０８】
[00111]両親媒性ポリマーの形成プロセス中、典型的には、無水マレイン酸ポリマーの無水物基の反応により、アミド又はエステル基が形成され、それにより非極性側鎖が提供される。この側鎖は、単官能性化合物から形成される部分、例えばアルキル鎖と、単官能性化合物から形成される部分が結合するエステル又はアミド基のそれぞれの原子である、少なくとも１個のヘテロ原子とを含む。したがって、第１の脂肪族部分は、単官能性化合物から形成される部分及び基ＣＯＯ−、ＣＯ−ＮＨ−又はＣＯ−Ｎ−を含む。基がＣＯ−Ｎ−である実施形態においては、二級アミドが形成され、したがって第１の脂肪族部分は、単官能性化合物から形成される２個の部分を含む。
【０１０９】
[00112]この点で、二級アミドが形成される実施例において、第１の脂肪族部分は、単官能性化合物から形成される１個の部分、及び少なくとも二官能性の化合物から形成される１個の部分もまた含むことができる。明確性のために、少なくとも二官能性の化合物から形成される部分を含む任意の脂肪族部分が、第２の脂肪族部分とみなされるものとする。したがって、単官能性化合物から形成される部分と少なくとも二官能性の化合物から形成される部分の両方を含む脂肪族部分は、分岐した第２の脂肪族部分とみなされるものとする。
【０１１０】
[00113]さらに、無水マレイン酸ポリマーの各無水物基は、１個若しくは２個の単官能性化合物と、又は１個若しくは２個の少なくとも二官能性の化合物と反応し得る（以下も参照されたい）。典型的には、無水物基は、単官能性化合物か少なくとも二官能性の化合物かにかかわらず、最大１個の反応物質と反応する。結果として、カルボン酸基が形成され、これは典型的には溶液中で負電荷を提供する。さらに、多くの無水物基は反応しない。これらの無水物基は、一般に本発明のプロセスの間に加水分解し、それによりさらなるカルボン酸基を提供する。両親媒性ポリマーを形成する本発明のプロセスが、架橋剤等のいかなるカップリング剤の使用も必要としないことが、当業者には理解される。
【０１１１】
[00114]ポリ（イソブチレン−ａｌｔ−無水マレイン酸）が脂肪族アミンと反応することができることは以前に示されているが（日本国特許出願ＪＰ５７０１６００４、Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ−Ａｒｇｕｅｌｌｅｓ，Ｍ．Ｔ．ら、Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ（２００８年）７、９、２６１３〜２６１７頁）、さらに二官能化、三官能化、及びより高官能化された化合物がワンポット合成における追加的な反応物質として使用可能であることが見出されている。一般に、二官能化又はより高官能化された化合物を１つだけの反応に供し、それによりポリマーの炭化水素骨格への１つだけの連結を形成するように、反応条件を制御することが可能である。二官能化又はより高官能化された化合物の残りの官能基は、後にカップリング及び架橋反応に利用可能である。この点で、両親媒性ポリマーの炭化水素骨格が、約３個から約８０個の炭素原子のアルキル鎖並びに０個から約４０個のＮ及びＯから選択されるヘテロ原子を有する極性側基及び側鎖を有することができ、側鎖は共重合性基を有することに留意されたい。上述のように、共重合性基はアミノ基、ヒドロキシル基、又は、末端若しくは内部Ｃ＝Ｃ若しくはＣ≡Ｃ結合を含有する基、例えば末端基−ＣＨ＝ＣＨ２、末端基−Ｃ≡ＣＨ、内部−ＣＨ＝ＣＨ−若しくは内部基−Ｃ≡Ｃ−等であってもよい。上述のように、共重合性基はまた、末端若しくは内部Ｃ＝Ｃ若しくはＣ≡Ｃ結合、及び追加の官能基又はビシナル若しくはジェミナルへテロ原子を含んでもよく、例えば一般構造−Ｇ−ＣＨ＝ＣＨ−又はＧ−Ｃ≡Ｃ−（Ｇは例えばＮ、Ｏ、又は基−ＣＨ＝ＣＨ−若しくは−Ｃ≡Ｃ−である）のものである。
【０１１２】
[00115]共重合性基は、少なくとも二官能性の化合物の残りの基と同じであっても異なっていてもよい。官能基が同じである実施例において、無水マレイン酸ポリマーと反応させないそれらの官能基を、重合プロセスに関与しないように遮蔽することができる。当業者には周知である多数の保護基が、様々な官能基に対し利用可能である。実例として、ヒドロキシル基は、イソプロピリデン基により保護され得る。そのような保護基は、重合の後に除去することができ、このようにもはや遮蔽されていない官能基（複数可）は、カップリング、架橋又は共重合反応に利用可能である。例えば、ヒドロキシル基を遮蔽しているイソプロピリデン保護基は、酸処理により除去することができる。それぞれの少なくとも二官能性の化合物の合成の間、十分先立ってそのような保護基が導入されなければならない可能性があることが、当業者にはさらに認識される。
【０１１３】
[00116]そのような両親媒性ポリマー、及びそれらでコーティングされたナノ結晶の製造の例は、ＰＣＴ／ＳＧ２００８／０００３５６に記載されている。いくつかの例は、実施例６にも列挙されている。本発明において使用可能なその他の両親媒性ナノ結晶は、例えば、Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ−Ａｒｇｕｅｌｌｅｓ，Ｍ．Ｔ．、Ｙａｋｏｖｌｅｖ，Ａ．ら（２００７年、Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．、第７巻、第９号、２６１３頁）、及びＣｈｅｎｇ−Ａｎ，Ｊ．Ｌ．、Ｒａｌｐｈ，Ａ．ら（２００８年、ｓｍａｌｌ、第４巻、第３号、３３４頁）の論文に記載されている。Ｃｈｅｎｇ−Ａｎ，Ｊ．Ｌ．、Ｒａｌｐｈ，Ａ．らが説明する両親媒性ナノ結晶は、ポリ（無水マレイン酸）骨格に基づいている。無水物環の断片のアルキルアミンとの反応は、ナノ粒子表面上の疎水性界面活性剤層とのインターカレーションに必要な疎水性側鎖の形成へとつながる。無水物環の別の断片は、官能性有機分子を骨格に連結するために使用される。Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ−Ａｒｇｕｅｌｌｅｓ，Ｍ．Ｔ．、Ｙａｋｏｖｌｅｖ，Ａ．らが説明する両親媒性ナノ結晶は、ポリマー骨格の無水物環の反応の下で、アミノ官能化疎水性炭化水素鎖（ドデシルアミン）を極性骨格（ポリ（イソブチレン−ａｌｔ−無水マレイン酸）に連結することにより合成される、両親媒性ポリマーを含む。
【０１１４】
[00117]さらなる水溶性ナノ結晶が、Ｄｕｂｅｒｔｒｅｔら（Ｓｃｉｅｎｃｅ（２００２年）２９８、１７５９頁）により説明されている。Ｄｕｂｅｒｔｒｅｔのグループは、４０％の１，２−ジパルミトイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン−Ｎ−［メトキシ（ポリエチレングリコール）−２０００］及び６０％の１，２−ジパルミトイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリンの混合物で構成されるミセルの疎水性コア内に、ナノ結晶をカプセル化した。ミセルは、ナノ粒子に疎水性界面を提供し、高いコロイド安定性を維持した。ＰＥＧ層の存在が、ナノ結晶を可溶化するための必要条件であった。
【０１１５】
[00118]その他の著者は、Ｄｕｂｅｒｔｒｅｔのグループの方法のようなポリマーミセル形成ではなく、両親媒性ポリマーによるナノ結晶の直接コーティングに依存するさらなる可能性に関して報告した。両親媒性アルキル変性（オクチルアミン又はイソプロピルアミン）低分子量ポリアクリル酸が、ＴＯＰＯ保護ナノ結晶をコーティングし、ナノ結晶を水に可溶化することの実証が成功している（Ｗｕ，Ｘ．ら、Ｎａｔ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．（２００３年）２１、４１頁；Ｍａｔｔｈｅａｋｉｓ，Ｌ．Ｃ．ら、Ａｎａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．（２００４年）３２７、２００頁；Ｌｕｃｃａｒｄｉｎｉ  Ｃ．ら、Ｌａｎｇｍｕｉｒ（２００６年）２２、２３０４頁）。ある研究において、Ｌｕｃｃａｒｄｉｎｉら（同書）は、コーティングされたナノ結晶の脂質膜とのｐＨ依存性相互作用について報告している。彼らは、生物学的緩衝液中で、ポリマーコーティングされたナノ結晶と膜との間の相互作用が、緩衝液のｐＨにより制御可能であることを見出した。Ｇａｏらの研究では、ポリブチルアクリレート部分（疎水性）、ポリエチルアクリレート部分（疎水性）、及びポリメタクリル酸部分（親水性）からなる高分子量両親媒性ＡＢＣトリブロックコポリマーを使用して、ＱＤが直接カプセル化された（Ｇａｏ  Ｘ．ら、Ｎａｔ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．（２００４年）２２、９６９頁）。
【０１１６】
[00119]疎水性ＱＤを直接水に移すために使用される異なるクラスのポリマーは、ポリ（無水マレイン酸ａｌｔ−１−テトラデセン）である（Ｐｅｌｌｅｇｒｉｎｏ，Ｔ．ら、Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．（２００４年）４、７０３頁；Ｙｕ，Ｗ．Ｗ．ら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．（２００７年）１２９、２８７１頁）。ポリマーシェルの安定性は、ビス（６−アミノヘキシル）アミン架橋剤の添加により増加した。
【０１１７】
[00120]ナノ結晶に加え、本発明の植物はまた、フルオロフォア等の有機染料を含むことができる。フルオロフォアの例は、ほんのいくつかを挙げると、ヒドロキシクマリン（青色）、例えば７−ヒドロキシクマリン−３−カルボン酸；メトキシクマリン（青色）、例えば７−メトキシクマリン−４−酢酸；シアニン染料、例えばシアニン（Ｃｙ２、濃緑）、インドカルボシアニン（Ｃｙ３）、インドジカルボシアニン（Ｃｙ５）；アミノクマリン（青色）、例えば７−アミノクマリン；ＦＡＭ（濃緑色）、例えば５−カルボキシフルオレセイン（５−ＦＡＭ）；アレクサフルオル、例えばアレクサフルオル３５０、４０５、４３０、４８８、５００、５１４、５３２、５４６、５５５、５６８、５９４、６１０、６３３、６４７、６６０、６８０、７００及び７５０；フルオレセイン（ＦＩＴＣ；ＣＡＳ番号：２３２１−０７−５）（薄緑色）；ＨＥＸフルオロフォア（薄緑色）、例えば６−カルボキシ−２’，４，４’，５’，７，７’−ヘキサクロロフルオレセイン；ＴＲＩＴＣ（黄色）、例えばテトラメチルローダミン６−イソチオシアネートクロリド（６−ＴＲＩＴＣ）；Ｒ−フィコエリトリン（ＰＥ）（黄色）；テキサスレッド（Ｃ３１Ｈ２９Ｓ２Ｎ２Ｏ６Ｃｌ１；ＣＡＳ番号：８２３５４−１９−６）（橙色）；カルボキシテトラメチルローダミン（ＴＡＭＡＲＡ）（赤色）；６−カルボキシル−Ｘ−ローダミン（６−Ｒｏｘ）（赤色）；又はアロフィコシアニン（Ａ−ＰＣ）（赤色）を含むが、これらに限定されない。一実施例において、ナノ結晶と混合することができるフルオロフォアとして、フルオレセインが使用されている（図４を参照）。
【０１１８】
[00121]有機染料はまた、発色団、例えばアゾ化合物、リコペン、β−カロテン、アントシアニン、フルオレセイン及びルシフェリンを含み得るが、これらに限定されない。
【０１１９】
[00122]ナノ結晶及び有機染料のそのような混合物は、少なくとも１種類のナノ結晶及び少なくとも１種類の有機染料のそのような混合物を含む植物の異なる色をもたらすことができる。
【０１２０】
[00123]別の態様において、本発明は、少なくとも１種類のナノ結晶で植物を着色する方法であって、
それに溶解した少なくとも１種類のナノ結晶を含む溶液を提供するステップと、
植物を前記溶液と接触させるステップと
を含む方法に関する。
【０１２１】
[00124]本発明の上記方法において、まず、ナノ結晶は、好適な溶媒又はそのような溶媒の混合物中に提供され、すなわち溶液は溶媒と少なくとも１種類のナノ結晶との混合物であり、ナノ結晶は溶媒に溶解している。
【０１２２】
[00125]この点で、好適とは、ナノ結晶がそれぞれの溶媒に可溶であるべきであることを意味する。そのような溶媒の例は、非プロトン性溶媒及び／又は非極性溶媒、例えば非プロトン性非極性溶媒であるが、これに限定されない。後者は、鉱物油、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、ピリジン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、二硫化炭素、ジオキサン、ジエチルエーテル、１−オクタデセン、９−オクタデセン、ジイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、テトラヒドロフラン又はこれらの混合物を含み得るが、これらに限定されない。一実施例において、１−オクタデセンを使用してナノ結晶を溶解している。
【０１２３】
[00126]別の実施例において、プロトン性溶媒が使用される。プロトン性溶媒は、例えば、ヒドロキシル基中等の酸素又はアミノ基中等の窒素に結合した水素原子を有する溶媒である。より一般的には、フッ化水素等の解離性Ｈ＋を含有する任意の分子溶媒が、プロトン性溶媒と呼ばれる。そのような溶媒の分子は、Ｈ＋（プロトン）を供与することができる。極性プロトン性溶媒の例は、水、メタノール、エタノール、ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、ギ酸、酢酸、ジメチルアルシン酸［（ＣＨ３）２ＡｓＯ（ＯＨ）］、アニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、又はクロロフェノールを含むが、これらに限定されない。具体的には、水溶性ナノ結晶が使用される場合、水等のプロトン性溶媒を使用することができる。
【０１２４】
[00127]好適な非極性溶媒のさらなる例は、非極性イオン液体である。非極性イオン液体の例は、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス［（トリフルオロメチル）スルホニル］アミドビス（トリフリル）アミド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス［（トリフルオロメチル）スルホニル］アミドトリフルオロアセテート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、トリヘキシル（テトラデシル）ホスホニウムビス［オキサラト（２−）］ボレート、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムトリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスフェート、１−ブチル−３−メチル−イミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスフェート、トリヘキシル（テトラデシル）ホスホニウム、Ｎ”−エチル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルグアニジニウム、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムトリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスフェート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド及び１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウムを含むが、これらに限定されない。極性非プロトン性溶媒の例は、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン、エチルアセテート、イソブチルイソブチレート、エチレングリコールジアセテート、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ニトロメタン、アセトニトリル、Ｎ−メチルピロリドン、及びジメチルスルホキシドを含むが、これらに限定されない。
【０１２５】
[00128]一実施例において、溶媒は、高沸点を有する溶媒である。そのような溶媒の例は、１−オクタデセン又は９−オクタデセンを含む。それらの沸点は２５０℃を超える。他の例は、２種の非常に安定な化合物、ビフェニル（Ｃ１２Ｈ１０）及びジフェニルオキシド（Ｃ１２Ｈ１０Ｏ）の共融混合物である、沸点が２７５．１℃のダウサムＡ、又は、一般式Ｃ１２Ｈ１０−ｘＣｌｘのポリ塩化ビフェニル、例えば沸点が３５９℃のサーミノール６６を含むが、これらに限定されない。別の実施形態において、ヘキサン、シクロヘキサン、クロロホルム等の低沸点溶媒を使用することができる。
【０１２６】
[00129]水溶性ナノ結晶は、水溶液中に容易に混合又は溶解することができる。そのような水溶液は、植物が根又は切断された茎から取り込むのに好適である。非水溶性、すなわち疎水性のナノ結晶が使用される場合、それらは、植物が根又は切断された茎から取り込むことができる好適な溶媒、例えば疎水性又は両親媒性溶媒に溶解させる必要がある。本明細書に記載の実施例の１つ（実施例１を参照）において使用されたオクタデセンに加え、その他の疎水性溶媒を使用することができる。例としては、ほんのいくつかを挙げると、大豆油、菜種油、ひまわり油、オリーブ油等の植物油が含まれる。疎水性ナノ結晶は、植物が根又は切断された茎から取り込む前に、まずそのような油に溶解させることができる。
【０１２７】
[00130]また、疎水性ナノ粒子を非疎水性溶媒中に分散させることも可能である。例えば、上述のような極性又は水性溶媒中に疎水性ナノ結晶を分散させることにより、水−油エマルジョンを生成することができる。
【０１２８】
[00131]本発明の別の態様において、植物の根が溶液中に含浸される。別の態様において、植物の茎が切断され、切断された茎を有する植物が溶液中に入れられる。そのような場合、植物の細胞壁及び表皮物質は主として長鎖脂肪酸で構成されるため、発光性ナノ結晶は、長鎖炭化水素、例えば２つだけ例を挙げると、１−オクタデセン又は９−オクタデセン等に分散される。
【０１２９】
[00132]一実施例において、デンドロビウムホワイトフェアリーというランに、オクタデセンに溶解したナノ結晶を取り込ませた。植物に有機媒体の特殊な輸送チャネルがないため、ナノ結晶の花への拡散は非常に低速度で生じる。ナノ結晶を含む有機溶媒溶液に植物の切断された茎を含浸することにより着色された植物の例を、図２に示す。別の実施例において、ナノ結晶とフルオロフォアの混合物が、有機染料に溶解された。後に、植物の切断された茎がこの溶液に含浸されたが、植物への取込み後、示された植物は多色であった（例えば図４ａを参照）。
【０１３０】
[00133]本発明の別の態様において、空中部分又は植物全体を、好適な溶媒に溶解した少なくとも１種類のナノ結晶又はナノ結晶と有機染料の混合物を含む溶液と接触させた。
【０１３１】
[00134]植物のこの溶液との接触は、植物の空中部分若しくは植物全体を溶液に浸漬するか、又は溶液を噴霧することにより行うことができる。図１は、溶液で浸漬コーティングされたデンドロビウムホワイトフェアリーというランの例を示す。ナノ結晶、又はナノ結晶と有機染料の混合物は、植物の表面に吸着され、また、表皮／クチクラの植物細胞により部分的に取り込まれる。
【０１３２】
[00135]少なくとも１種類のナノ結晶の濃度は、約０．００１ｍｍｏｌ／ｌから１ｍｍｏｌ／ｌ、又は約０．０１ｍｍｏｌ／ｌから１ｍｍｏｌ／ｌ、又は約０．１ｍｍｏｌ／ｌから０．５ｍｍｏｌ／ｌである。使用可能な有機染料の濃度は、０．００１〜１．０ｍｏｌ／Ｌ、又は約０．０１ｍｍｏｌ／ｌから１ｍｍｏｌ／ｌ、又は約０．１ｍｍｏｌ／ｌから０．５ｍｍｏｌ／ｌの範囲内である。
【０１３３】
[00136]本発明の植物は、ある特定の波長の光に曝露されている際に、少なくとも１種類のナノ結晶の取込み又はそれとの接触により付与される色で観察され得る。これは、可視領域及びＵＶ光の下で可能である。ほとんどのナノ結晶は、ＵＶ光に曝露されると、特定の色を発する。
【０１３４】
[00137]本明細書で例示的に説明される発明は、本明細書で具体的に開示されていない要素（複数を含む）、制限（複数を含む）がない場合に好適に実践することができる。したがって、例えば、「備える」、「含む」、「含有する」等の用語は、広範に、また制限なく解釈されるものとする。さらに、本明細書において使用されている用語及び表現は、説明のために用いられており、制限を目的とせず、そのような用語及び表現の使用において、示され説明される特徴又はその一部のいかなる等価物をも除外する意図はなく、請求される本発明の範囲内で様々な修正が可能であることが理解される。したがって、本発明は好ましい実施形態及び任意選択の特徴により具体的に開示されているが、本明細書において開示される、具現化された本発明の修正及び変型が当業者により成されてもよく、またそのような修正及び変型は、本発明の範囲内とみなされることが理解されるべきである。
【０１３５】
[00138]本発明は、本明細書において、広義に、及び包括的に説明されている。包括的な開示に含まれる下位種及び亜属の分類もまたそれぞれ、本発明の一部を形成する。これは、削除された材料が本明細書に具体的に列挙されているかどうかにかかわらず、任意の主題を属から除く条件又は消極的な限定を伴う本発明の包括的説明を含む。
【０１３６】
[00139]その他の実施形態は、以下の請求項及び非制限的実施例の範囲内である。さらに、本発明の特徴又は態様がマーカッシュ群に関して説明されている場合、当業者には、本発明が、マーカッシュ群の任意の個々のメンバー又はメンバーの部分群に関しても説明されていることが認識される。
【実施例】
【０１３７】
[00140]１．１  発光性ナノ結晶の表面吸着／取込み
植物及び枝葉の色の改良を達成する様々な方法がある。簡便な技法であることから、物理的方法が遺伝子組み換えに比べ魅力的である。ラン、例えばデンドロビウムホワイトフェアリーをＣｄＺｎＳｅナノ結晶の溶液中に浸漬コーティングすることによる発光性ナノ結晶の表面吸着／取込みは、３０２／３４５ｎｍ励起によるＵＶ励起の下で極めて発光性の花を示した（図１）。
【０１３８】
[00141]オクタデセン中の発光性ナノ結晶の根からの取込み
【０１３９】
[00142]植物の細胞壁及び表皮物質は主として長鎖脂肪酸で構成されるため、オクタデセン等の長鎖炭化水素中に分散した発光性ナノ結晶を設計した。次いで、ランであるデンドロビウムホワイトフェアリーを、オクタデセンに溶解したＣｄＺｎＳｅナノ結晶（量子ドット）を同様に取り込ませた。有機媒体の特殊な輸送チャネルがないため、量子ドットの花への拡散は非常に低速度で生じた。観察可能な輝きを有するためには、ＵＶ励起の下で最低１時間の取込みが、また実質的な取込みには３時間が必要であった。葉脈状のフルオレセイン拡散とは対照的に、ナノ結晶の取込みは、萼片の外周に沿ってより速い速度で生じることが観察された。後に、中央部からの拡散が、花弁及び萼片の端部に向かって、より指向性を持たずに生じた。これは、オクタデセンが、植物のクチクラ及び細胞壁の化学と適合性が高いことにより解釈することができる。１５時間の取込みの結果、花の完全な発色が得られた（図２、下の写真）。
【０１４０】
[00143]一般に、植物の着色は、異なる種類のナノ結晶又は別の有機染料又はその両方の混合物等の着色剤の取込み時間を変えることにより制御可能であると言うこともできる。一実施例においては、ＣｄＺｎＳｅナノ結晶とフルオレセインの混合物を使用した。両方の着色剤を含む溶液の短い取込み時間の結果、フルオレセインが葉脈を着色し、ＣｄＺｎＳｅナノ結晶が子房領域、花弁及び萼片の基部及び外周を着色することになる。
【０１４１】
[00144]発光性量子ドット及び染料の順次的な根からの取込み
【０１４２】
[00145]さらに一歩進んで、オクタデセンに溶解したＣｄＺｎＳｅナノ結晶及び水性フルオレセイン染料の順次的取込みを示す。ナノ結晶及び有機染料の順次的取込みにより、多色の改良を行うことができる。切断した茎からのナノ結晶の４時間の取込みの後、フルオレセインの１５分間の花への（及び切断した茎からの）取込みを行った。その結果、子房領域においてフルオレセイン−ナノ結晶の組み合わされた発光が得られ、花弁及び萼片において明確な発光コントラストへと広がっていた（図４ａ）が、花の明視野の外見の変化は僅かであった。
【０１４３】
[00146]上述の取込みに対応する茎の横断面を、共焦点顕微鏡で観察した（図４ｂ）。標準共焦点像に加え、スペクトル共焦点像を使用して、ＣｄＺｎＳｅナノ結晶（量子ドット）及びフルオレセインの存在を確認した。適切な波長のサンプリング増分を選択することによりクロストーク情報がないことを確実とし、また自己蛍光を最小化しながら、共焦点像を分光学的に分離した。
【０１４４】
[00147]細胞壁上の染料及びナノ結晶の特異的吸着を、茎の縦断面上でさらに検討した。一貫して、維管束及びそれらの維管束を囲む疎水性領域に沿って、明確な水性領域が観察された。断面の異なる領域の分光分析により、フルオレセイン及びナノ結晶の発光のデータを比較した。染料及びナノ結晶の発光挙動に基づき、共焦点ソフトウェアを使用して、拡大部分を対応する疎水性及び親水性セル表示にデジタル処理で再構成した。
【０１４５】
[00148]染料及びナノ結晶の取込みは、商業的に得た白色のデンドロビウムを使用して行った。茎を切断し、０．００１〜１．０ｍｍｏｌ／Ｌ、若しくはこの特定の実施例の場合のように０．０３ｍｏｌ／ｌのオクタデセ−１−エン中ＣｄＺｎＳｅナノ結晶、又は、０．００１〜１．０ｍｏｌ／Ｌ若しくはこの特定の実施例のように０．０３ｍｏｌ／ｌの水中フルオレセインナトリウム（Ｆｌｕｋａ４６９６０）に浸漬した。植物全体の可視着色が望ましい場合、ＣｄＺｎＳｅナノ結晶を含む溶液中に茎を約４時間浸漬した後、フルオレセインを含む溶液中に１５分間浸漬した。次に、茎をそれぞれオクタデセン又は水で洗浄してから、キムワイプクレンジングティッシュで拭き取って乾燥させた。次いで、デジタルカメラＳｏｎｙ  Ｃｙｂｅｒｓｈｏｔ  ＤＳＣ−Ｔ１を使用して、ＵＶ下での画像を撮像した。
【０１４６】
[00149]共焦点画像用に、手術用の刃を用いて茎の断面を慎重にスライスした。次いで、スライスした茎の個々の断面を慎重に顕微鏡用ガラスカバースリップ上に移した。試料を対物レンズに向けて設置し、スペクトル画像分析及び蛍光プローブ分離を備えたＮｉｋｏｎ  Ｃ１ｓｉレーザー走査共焦点顕微鏡を使用して画像化を行った。
【０１４７】
[00150]ＣｄＺｎＳｅナノ結晶の製造は、以下のように行った。
【０１４８】
[00151]発光性又は磁性ナノ結晶を調製するために、液体オレイン酸及び液体オクタデセンを使用してナノ結晶を製造した。発光性ナノ結晶の調製手順を、一例として以下に示す。３．１ｍｍｏｌのオレイン酸及び１０ｍＬのオクタデセンを含有するフラスコに、１．０ｍｍｏｌの酸化カドミウム、０．５ｍｍｏｌの酸化亜鉛、３．１ｍｍｏｌのセレンを投入した後、脱ガスし、透明溶液が形成されるまで撹拌しながら３００℃まで加熱した。反応を３０分間続け、反応物質を自然に室温まで冷却した。得られたナノ結晶は、植物への取込みに直接使用することができる。
【０１４９】
[00152]オレイン酸の代わりに、大豆油を使用することもできる。前項又は上記実施例１で説明したように、ナノ結晶はこれらの媒体中で形成し得る。また、他の方法で生成されたナノ結晶を精製した後の既製のナノ結晶を溶液中に分散させることも可能である。
【０１５０】
[00153]２．低沸点の非極性溶媒を使用した均質混合物中の２成分金属酸化物の合成
【０１５１】
[00154]２．１  ２成分金属酸化物ＺｎＯの合成
【０１５２】
[00155]３．０ｍｍｏｌのＺｎＯを７．５ｍｍｏｌのオレイン酸に２６０℃で溶解し、透明溶液を形成した。室温まで冷却した後、１８ｍｌのヘキサン及び６ｍｍｏｌのオレイルアミンを添加し、次いで１００ｍＬ  Ｐａｒｒ反応器４９５０に移し、Ｎ２ガスでパージした。混合物を撹拌しながら迅速に３２０℃に加熱し、３０分間同じ温度に維持した。次いで、単に熱を取り除いて冷却することにより、反応を停止させた。最終生成物を単純な遠心分離−分散プロセスにより精製した。すなわち、沈殿したナノ結晶を回収して乾燥させるか、又は保存のためにヘキサン等の有機溶媒中に再溶解することができる。
【０１５３】
[00156]２．２  ３成分量子ドットＺｎＣｄＳｅの合成
【０１５４】
[00157]０．３ｍｍｏｌのＺｎＯ及び０．３ｍｍｏｌのＣｄＯを、２．４ｍｍｏｌのオレイン酸に３２０℃で溶解し、透明な均質溶液を形成した。６０℃まで冷却した後、２．４ｍＬのＳｅ溶液（１Ｍ  ＴＯＰ−Ｓｅ溶液）及び５ｇのヘキサデシルアミン（ＨＤＡ）を、２ｇのトリオクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）及び２０ｍＬのヘキサンとともに添加し、次いで１００ｍＬ  Ｐａｒｒ反応器４９５０に移し、Ｎ２ガスでパージした。混合物を撹拌しながら迅速に３２０℃に加熱し、３０分から３時間同じ温度に維持した。熱を取り除いて冷却することにより、反応を停止させた。得られたナノ結晶を単純な遠心分離／分散プロセスにより精製した。すなわち、沈殿したナノ結晶を回収して乾燥させるか、又は沈殿した生成物を保存のためにヘキサン等の有機溶媒中に再溶解することができる。
【０１５５】
[00158]２．３  ３成分量子ドットＭｇＦｅ２Ｏ４の合成
【０１５６】
[00159]０．４ｍｍｏｌの炭酸マグネシウム及び０．４ｍｍｏｌの酢酸第一鉄を、３．０ｍｍｏｌのオレイン酸に３２０℃で溶解し、透明な均質溶液を形成した。６０℃まで冷却した後、５ｇのオレイルアミン及び２０ｍＬのヘキサンを添加し、次いで１００ｍＬ  Ｐａｒｒ反応器４９５０に移し、Ｎ２ガスでパージした。混合物を撹拌しながら迅速に３２０℃に加熱し、３０分から３時間同じ温度に維持した。熱を取り除いて冷却することにより、反応を停止させた。遠心分離後、沈殿した生成物を回収及び乾燥させるか、又は保存のためにヘキサン等の有機溶媒中に再溶解した。
【０１５７】
[00160]２．４  ＮｉＦｅ２Ｏ４ナノ結晶の合成
【０１５８】
[00161]１．０ｍｍｏｌの酢酸ニッケル及び２．０ｍｍｏｌの鉄（ＩＩＩ）アセチルアセトネートを、９．０ｍｍｏｌのオレイン酸に１５０℃で溶解し、均質溶液を形成した。６０℃まで冷却した後、５ｍＬのトリオクチルアミン及び２０ｍＬのヘキサンを添加し、次いで１００ｍＬ  Ｐａｒｒ反応器４９５０に移し、Ｎ２ガスでパージした。混合物を撹拌しながら迅速に３２０℃に加熱し、３０分から１時間同じ温度に維持した。熱を取り除いて冷却することにより、反応を停止させた。ここで、１．０ｍｍｏｌの酢酸ニッケル及び２．０ｍｍｏｌの鉄（ＩＩＩ）アセチルアセトネートを、５ｍＬのトリオクチルアミン及び５ｍＬのＯＤＥとともに、９．０ｍｍｏｌのオレイン酸に１５０℃で溶解し、均質溶液を形成した。次いでこれを撹拌しながら、１気圧で迅速に３２０℃に加熱し、３０分から１時間同じ温度に維持した。熱を取り除いて冷却することにより、反応を停止させた。得られた混合物に遠心分離を施し、得られたナノ結晶を回収及び乾燥させるか、又は保存目的でヘキサン等の有機溶媒中に再溶解した。
【０１５９】
[00162]３．１  ＴＯＰＯキャップ（ＣｄＳｅ）−ＺｎＳナノ結晶（量子ドット、ＱＤ）の調製
【０１６０】
[00163]トリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）／トリオクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）キャップＣｄＳｅナノ結晶を、以下のように調製した。ＴＯＰＯ（３０ｇ）をフラスコに入れ、真空下（約１トル）、１８０℃で１時間乾燥させた。次いでフラスコを窒素で満たし、３５０℃に加熱した。不活性雰囲気のドライボックス内で、ＣｄＭｅ２（２００ｍｌ）、１Ｍ  ＴＯＰＳｅ溶液（４．０ｍｌ）、及びＴＯＰ（１６ｍｌ）の注入溶液を調製した。注入溶液を完全に混合し、シリンジに装填してドライボックスから取り出した。
【０１６１】
[00164]反応から熱を取り除き、激しく撹拌しているＴＯＰＯに反応混合物を単回の連続注入で移した。反応フラスコを再び加熱し、温度を２６０〜２８０℃まで徐々に上げた。反応後、反応フラスコを約６０℃に冷却し、ＴＯＰＯの固化を防ぐために２０ｍｌのブタノールを添加した。大量のメタノールを過剰に添加すると、粒子が凝集する。遠心分離により凝集物を上澄液から分離した。得られた粉末は様々な有機溶媒に分散させて光学的に透明な溶液を生成することができる。
【０１６２】
[00165]５ｇのＴＯＰＯを含有するフラスコを真空下で数時間１９０℃に加熱した後、６０℃に冷却し、その後０．５ｍｌのトリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）を添加した。ヘキサン中に分散した約０．１〜０．４μｍｏｌのＣｄＳｅドットを、シリンジにより反応槽に移し、溶媒をポンプで取り除いた。ジエチル亜鉛（ＺｎＥｔ２）及びヘキサメチルジシラチアン（（ＴＭＳ）２Ｓ）を、それぞれＺｎ及びＳの前駆体として使用した。不活性雰囲気グローブボックス内で、等モル量の前駆体を２〜４ｍｌのＴＯＰに溶解した。前駆体溶液をシリンジに装填し、反応フラスコに取り付けられた添加用漏斗に移した。添加が完了した後、混合物を９０℃に冷却し、数時間撹拌を続けた。室温への冷却時のＴＯＰＯの固化を防ぐために、ブタノールを混合物に添加した。
【０１６３】
[00166]３．２  γ−シクロデキストリンとのホスト−ゲスト錯体形成による水溶性ナノ結晶の調製
【０１６４】
[00167]３．１において得られた、ＴＯＰ／ＴＯＰＯによる疎水性キャッピングを有するナノ結晶を、２００μｌのクロロホルム／ヘキサン（１：１）混合物に溶解した。約０．５ｇのγ−シクロデキストリン及びナノ結晶溶液を、２０ｍｌの脱イオン水の溶液に添加した。濁った溶液が形成されるまで、混合物を約８時間還流した。ロータリーエバポレータを使用して水のほとんどを除去し、次いで、形成されたホスト−ゲスト含有錯体を遠心分離により単離した。回収された固体をさらに水で洗浄して、遊離シクロデキストリン分子を除去した。ＴＯＰ／ＴＯＰＯを介してシクロデキストリンとホスト−ゲスト錯体を形成した、そのようにして得られたナノ結晶を、固体状態で保存した。これは、超音波処理を用いて水中に溶解させることにより、容易に水中に移すことができる。ホスト／ゲスト錯体により保護されたナノ結晶は、比較的長時間、固体状態で安定であることが判明した。
【０１６５】
[00168]ホスト−ゲスト錯体の形成による水溶性γ−ＣＤ改質量子ドットの形成を光学的に追跡することができた。ＴＯＰ／ＴＯＰＯキャップＣｄＳｅ／ＺｎＳコアシェルナノ結晶を含有するクロロホルム溶液にγ−シクロデキストリンを添加すると、形成されたナノ結晶が有機クロロホルム相から水溶液に移動した。γ−ＣＤ改質量子ドットはまた、１Ｈ−ＮＭＲ、ＦＴ−ＩＲ分光法及びＸＲＤ測定（データは示されていない）により確認された。透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ）及び蛍光画像は、γ−シクロデキストリンとホスト−ゲスト錯体を形成した量子ドットが、極めて単分散性の粒子を形成することを示している。ＣｄＳｅ／ＺｎＳコアシェルナノ結晶が、ホスト錯体の形成後、非改質ＴＯＰ／ＴＯＰＯキャップコアシェルナノ結晶（ＣＨＣｌ３中で測定）よりも高い蛍光強度を有し（水中で測定）、一方最大発光の波長は変化しなかったことが示された。光ルミネセンス測定では、γ−シクロデキストリンとホスト−ゲスト錯体を形成したＣｄＳｅ／ＺｎＳコアシェルナノ結晶が、ｐＨ７．４のＰＢＳ緩衝液中（すなわち生理学的条件下）で非常に安定であり、ｐＨ５．０（上向きの三角形）及びｐＨ３．０（下向きの三角形）の水溶液中でも、それぞれ満足し得る安定性を示すことが示された。最後に、γ−シクロデキストリンとホスト−ゲスト錯体を形成した後のＣｄＳｅ／ＺｎＳコアシェルナノ結晶は、５０℃に加熱された場合でも水溶液中で良好な熱安定性を示す。
【０１６６】
[00169]４．１  水溶液中におけるポリマーがカップリングした水溶性ナノ結晶の調製
【０１６７】
[00170]ＴＯＰＯコーティング量子ドットを、３．１に記載のように製造する。その後、大量のアミノエチルチオールとともにＴＯＰＯコーティング量子ドットをクロロホルムに溶解した。混合物を２時間超音波処理してから、沈殿物の形成が完了するまで室温で静置した。得られた固体をクロロホルムで数回洗浄し、遠心分離により回収した。次いで、アミノキャップ量子ドットをｐＨ値が８の緩衝溶液に溶解してから、キャッピング試薬上のカップリング基を活性化するためのカップリング剤としてＥＤＣ及びスルホ−ＮＨＳが存在するポリ（アクリル酸）ポリマー（ＧＰＣに基づく平均分子量：２，０００）の溶液に滴下により添加し、室温で３０分間撹拌した。
【０１６８】
[00171]反応混合物をまず０℃で４時間撹拌し、次いで室温で一晩反応させた。得られた溶液を一晩透析し、窒素で脱ガスした後に保存した。まず反応溶液をエーテルで２回洗浄し、また酸性（ｐＨを約４〜５に調節）ポリマーコーティングナノ結晶溶液を遠心分離することにより、さらなる精製を行った。次いで、回収されたナノ結晶を、ｐＨ値の（７〜８への）調節により、水中に再溶解した。
【０１６９】
[00172]以下のように、本発明のポリマーシェルナノ結晶の物理的−化学的特性を、メルカプトプロピオン酸（ＭＣＡ）又はアミノエタンチオール（ＡＥＴ）のみでキャッピングされた（ＣｄＳｅ）−ＺｎＳコアシェルナノ粒子の特性と比較した。ナノ結晶の水溶液に、最終濃度０．１５ｍｏｌ／ｌでＨ２Ｏ２を添加し、化学的挙動を分光学的に追跡した。ＭＣＡ又はＡＥＴのみでコーティングされたナノ結晶の場合、ナノ結晶の酸化がすぐに検出され、ナノ結晶は３０分以内に沈殿した。一方、シェル状ナノ結晶は、化学酸化に対して極めてより安定であり、酸化はごく緩やかに生じた。
【０１７０】
[00173]４．２  有機溶液中におけるポリマーがカップリングした水溶性ナノ結晶の調製
【０１７１】
[00174]ＴＯＰＯキャップナノ結晶を、実施例４．１に従い調製し、過剰の３−メルカプトプロピオン酸とともにクロロホルムに溶解した。混合物をまず１時間超音波処理してから、溶液中に大量の沈殿物が形成されるまで、一晩室温で静置した。沈殿物を遠心分離により回収し、アセトンで数回洗浄することにより遊離３−メルカプトプロピオン酸を除去した。得られた３−メルカプトプロピオン酸キャップ量子ドットをアルゴンガスで簡単に乾燥させてから、無水ＤＭＦに溶解した。この溶液に、過剰のＥＤＣ及びＮＨＳを添加してから、架橋界面の活性化及び形成のために約３０分間室温で撹拌した。添加用漏斗から、無水ＤＭＦに溶解した分子量が１２００（４００から６０，０００のＭＷが一般に好適である）のポリエチレンイミン（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｐｔｅ  Ｌｔｄ）を滴下により添加し、激しく撹拌した。すべてのポリエチレンイミン溶液を添加した後、ポリマーの第２の層のキャッピング試薬へのカップリングのために、反応を室温で一晩継続した。次いで、減圧下でのロータリーエバポレーションによりＤＭＦ溶媒を除去してから、水に溶解した。エーテルで２回洗浄することにより、ポリマーコーティング量子ドットのさらなる精製を行った。
【０１７２】
[00175]５．１  水溶液中におけるシェルが架橋した水溶性ナノ結晶の調製
【０１７３】
[00176]ＴＯＰＯコーティング量子ドットを、２．１に記載のように製造する。そのように形成された（ＣｄＳｅ）−ＺｎＳコアシェルナノ結晶を、大量の過剰３−メルカプトプロピオン酸及び数滴のピリジンとともにクロロホルムに溶解した。混合物に２時間超音波処理を施し、一晩室温で撹拌し続けた。形成された沈殿物を遠心分離により回収し、アセトンで洗浄して過剰の酸を除去した。アルゴンの気流で残渣を簡単に乾燥させた。ナノ結晶コアを覆う／囲む第１の層を形成するカルボン酸の分子でコーティングされた得られるナノ結晶を、次いで水又は緩衝溶液に溶解した。水溶液中のナノ結晶をもう一度遠心分離し、０．２μｍフィルタで濾過し、アルゴンで脱ガスし、使用まで２５℃で保存した。
【０１７４】
[00177]架橋界面の形成、及び続く第２の層に含まれるコーティング試薬層との重合のために、カルボン酸キャップナノ結晶を水性緩衝液系に溶解した。架橋剤として、ＥＤＣ（１−エチル−３−［３−ジメチルアミノプロピル］カルボジイミド）及びスルホＮＨＳ（スルホ−Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド）を、５００〜１０００倍過剰にナノ結晶溶液に添加した。架橋界面の形成に関与する官能基の活性化のために、得られる溶液を室温で３０分間撹拌した。カルボン酸キャップナノ結晶、ＥＤＣ及びスルホＮＨＳを含有する混合物を、ジアミノ−カルボキシルメチルエステルの同じ緩衝液中の溶液に、撹拌しながら滴下により添加した。混合物を室温で２時間撹拌してから、架橋界面の形成、及び第２の層に含まれるコーティング試薬の第１の層への共有カップリングのために、４℃で一晩静置した。次いで、ジアミノ−カルボキシルエステルの水溶性カルボキシル基の遊離（すなわちメチルエステル結合の加水分解）、ひいては第２の水溶性層の形成のために、０．１Ｎ  ＮａＯＨ及びエタノールを添加し、溶液を室温でさらに６時間撹拌し続けた。溶液を遠心分離していかなる固体も除去し、原液として水溶液中に４℃で保存した。
【０１７５】
[00178]得られる量子ドットは、有機溶媒抽出によって精製することもできる。反応（架橋界面の形成、及び第２の層に含まれるコーティング試薬の第１の層への共有カップリング）が完了した後、有機溶媒からエステル表面を有するポリマーシェル量子ドットを抽出するために、溶液をエチルアセテートで抽出した。このようにして得られた有機溶媒を組み合わせて乾燥させてから、ロータリーエバポレータで除去し、エステル結合の加水分解及び水溶性ナノ結晶の形成のために、エタノール及び０．１Ｎ  ＮａＯＨに溶解した。溶液を室温で４時間継続的に撹拌し続けてから、中和した。得られた透明溶液を遠心分離していかなる微量固体も除去し、脱ガスした後、水溶液中に室温で保存した。
【０１７６】
[00179]以下のように、得られた本発明の架橋水溶性シェル状ナノ結晶の物理的−化学的特性を、メルカプトプロピオン酸（ＭＣＡ）又はアミノエタンチオール（ＡＥＴ）のみでキャッピングされた（ＣｄＳｅ）−ＺｎＳコアシェルナノ粒子の特性と比較した。ナノ結晶の水溶液に、最終濃度０．１５ｍｏｌ／ｌでＨ２Ｏ２を添加し、化学的挙動を分光学的に追跡した。ＭＣＡ又はＡＥＴのみでコーティングされたナノ結晶の場合、ナノ結晶の酸化がすぐに検出され、ナノ結晶は３０分以内に沈殿した。一方、本発明のシェル状ナノ結晶は、化学酸化に対して極めてより安定であり、酸化はごく緩やかに生じた。
【０１７７】
[00180]さらなる実験において（データは示されていない）、０．１Ｍ  ＣｄＳＯ４溶液を、ＭＣＡのみでキャッピングされた（ＣｄＳｅ）−ＺｎＳコアシェルナノ結晶、又は本発明のシェル状ナノ結晶に添加すると、ＭＣＡキャップナノ結晶が速やかに溶液から沈殿した。対照的に、本発明のナノ結晶は、溶液中での安定性を維持したが、これはカドミウムイオンの添加がその安定性に大きく影響しないことを意味する。
【０１７８】
[00181]同様に、シェル状ナノ結晶の光化学的安定性もまた、ＭＣＡキャップナノ結晶と比較して大きく改善された（データは示されていない）。２５４ｎｍの波長を有するＵＶ光に曝露されると、ＭＣＡキャップナノ結晶は、４８時間で溶液から沈殿することが判明し、一方本発明のシェル状ナノ結晶は、４日間安定であった。蛍光強度もまた長時間安定であることが判明した。
【０１７９】
[00182]５．２  有機溶液中におけるシェルが架橋した水溶性ナノ結晶の調製
【０１８０】
[00183]ＴＯＰＯキャップナノ結晶を実施例４．１に従い調製し、第１の層の形成のために過剰量のペンタン−（３−Ｎ−エチルチオール）−１，５−ジアミンとともにクロロホルムに溶解した。混合物を室温で一晩静置した。形成された沈殿物を遠心分離により回収してから、メタノールで洗浄し、アルゴンガスで簡単に乾燥させた。得られたナノ結晶を無水ＤＭＦ（５０ｍｌ）に溶解した。
【０１８１】
[00184]別のフラスコ内で、ペンタン−３，３−ジエチル−カルボン酸エステル−１，５−ジカルボン酸（第２の層に含まれるコーティング剤として）を５当量のＥＤＣ及びＮＨＳとともにＤＭＦに溶解し、窒素保護の下で、室温で２０分間撹拌した。コーティング剤との共有カップリングのために、溶液をナノ結晶溶液に徐々に添加した。得られる溶液を室温で２時間撹拌した後、ロータリーエバポレータシステムを使用して、減圧下でＤＭＦ溶媒を留去した。得られるスラリーを水５ｍｌに溶解し、次いで１Ｍ  ＥｔＯＮａ／ＥｔＯＨ溶液５ｍｌを添加して室温でさらに２時間撹拌し、溶媒に露出した水溶性結合を第２の層に形成した。得られる溶液をエーテルで２回（５ｍｌ×２）洗浄し、いかなる微量の添加剤又は未反応の出発材料も除去した。次いで、保存のために０．１Ｎ  ＨＣｌ水溶液で中和した。酸性溶液中でのポリマーコーティングナノ結晶の遠心分離、及び溶液のｐＨ値の調節によるナノ結晶の水への再溶解によって、さらなる精製を行った。
【０１８２】
[00185]６．１  両親媒性ポリマーの製造
【０１８３】
[00186]１ｇのポリ（イソブチレン−ａｌｔ−無水マレイン酸）の３００ｍＬの乾燥ＣＨＣｌ３中溶液に、各アミン、次いでＤＩＰＥＡ（１ｍＬ）を添加し、混合物を５０℃で１６時間撹拌した。ＣＨＣｌ３の留去後、ポリマー骨格中のカルボン酸基に対しやや過剰のＮａＯＨを用い、材料を水中に懸濁させた。水及びＤＩＰＥＡの留去後、残留物を水に溶解し、数日間水に対し透析した。溶液の１Ｍ  ＮａＯＨを用いたｐＨ１１へのアルカリ化、及び続く留去の後、生成物が得られた。ポリ（イソブチレン−ａｌｔ−無水マレイン酸）は、高収率で、単官能性化合物及び少なくとも二官能性の化合物（ここでは第２の成分）の両方と自発的に反応する。
【０１８４】
[00187]対象となる一連の両親媒性ポリマー１〜５の形成に関する例示的データを以下に示す。上記のプロトコルに従い、これらの両親媒性ポリマーは、ｎ−オクチルアミンをポリ（イソブチレン−ａｌｔ−無水マレイン酸）に異なるモル比でグラフトすることにより合成された。
ポリマー１
【化１５】
2010150254.tif 000016
【０１８５】
[00188]ポリ（イソブチレン−ａｌｔ−無水マレイン酸）６０００のオクチルアミン（０．０５ｇ、０．４ｍｍｏｌ）との反応により、結晶性生成物１（０．８６ｇ、５９％）が得られた。１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，Ｄ２Ｏ）δ：３．２５〜２．９０（ｍ，９Ｈ）、２．５９（ｂｓ，３９Ｈ）、２．０８（ｂｓ  ３９Ｈ）、１．９５〜１．３５（ｍ，８１Ｈ）、１．３４（ｂｓ，６２Ｈ）、１．１３〜０．６５（ｍ，２３８Ｈ）。目標組成物：カルボキシリック９７％、オクチルアミド３％；実測値：カルボキシリック９６％、オクチルアミド４％。
ポリマー２
【化１６】
2010150254.tif 000017
【０１８６】
[00189]ポリ（イソブチレン−ａｌｔ−無水マレイン酸）６０００のオクチルアミン（０．１５ｇ、１．２ｍｍｏｌ）との反応により、結晶性生成物２（０．９７ｇ、６４％）が得られた。１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，Ｄ２Ｏ）δ：３．３０〜２．９０（ｍ，２３Ｈ）、２．５９（ｂｓ，３８Ｈ）、２．４２〜１．４０（ｍ，１５２Ｈ）、１．２３（ｂｓ，１１６Ｈ）、１．１５〜０．７０（ｍ，２３８Ｈ）。目標組成物：カルボキシリック９１％、オクチルアミド９％；実測値：カルボキシリック８９％、オクチルアミド１１％。
ポリマー３
【化１７】
2010150254.tif 000018
【０１８７】
[00190]ポリ（イソブチレン−ａｌｔ−無水マレイン酸）６０００のオクチルアミン（０．４２ｇ、３．２ｍｍｏｌ）との反応により、結晶性生成物３（１．０６ｇ、６３％）が得られた。１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，Ｄ２Ｏ）δ：３．２８〜２．８５（ｍ，４７Ｈ）、２．６０（ｂｓ，３７Ｈ）、２．４１〜１．６０（ｍ，８１Ｈ）、１．４７（ｂｓ，６８Ｈ）、１．２４（ｂｓ，２５３Ｈ）、１．１２〜０．７５（ｍ，２８６Ｈ）。目標組成物：カルボキシリック７５％、オクチルアミド２５％；実測値：カルボキシリック７５％、オクチルアミド２５％。
ポリマー４
【化１８】
2010150254.tif 000019
【０１８８】
[00191]ポリ（イソブチレン−ａｌｔ−無水マレイン酸）６０００のオクチルアミン（０．８４ｇ、６．５ｍｍｏｌ）との反応により、結晶性生成物４（１．６３ｇ、８８％）が得られた。１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，Ｄ２Ｏ）δ：３．２５〜２．８５（ｍ，７２Ｈ）、２．６０（ｂｓ，３４Ｈ）、２．４０〜１．６５（ｍ，７３Ｈ）、１．４８（ｂｓ，８７Ｈ）、１．２４（ｂｓ，３７９Ｈ）、１．１２〜０．６５（ｍ，３１７Ｈ）。目標組成物：カルボキシリック５０％、オクチルアミド５０％；実測値：カルボキシリック６１％、オクチルアミド３９％。
ポリマー５
【化１９】
2010150254.tif 000020
【０１８９】
[00192]６．２  ナノ結晶（量子ドット（ＱＤ））／ポリマー会合体の合成
【０１９０】
[00193]２ｍｇの精製ＱＤをＴＨＦ（２ｍＬ）に溶解し、０．５ｍＬの１．４ｍＭポリマー溶液を添加した後、５ｍＬの水を添加した。混合物をロータリーエバポレータで１ｍＬまで濃縮した。不透明な水懸濁液を０．８μｍフィルタで濾過し、フィルタを５ｍＬの純水で洗浄した。同じ手順に従い、親水性フィルタ（０．２μｍ）で上澄みを再び濾過したところ、透明なＱＤ水溶液が得られた。ロータリーエバポレータで過剰の水を除去し、所望の濃度を達成することができる。
【０１９１】
[00194]上述のポリマー１〜５を使用して、ナノ結晶を水中に移した。ＱＤ／ポリマー会合体の吸収に基づき、ドットの１０％から８０％が懸濁手順をパスすると予測される。しかし、この収率は、使用されるポリマーに大きく依存し、またＱＤの純度にさらに大きく依存する（過剰の疎水性リガンドは凝集体の形成へとつながる）。続いてポリマー１〜５の懸濁効率を試験した。ＴＨＦ中の同じ初期量のＱＤで開始し、同じ水中濃度のポリマー１〜５を適用したが、異なる水中濃度のＱＤが得られた（光吸収から計算）。ＱＤの最終水中濃度は、水中にＱＤを懸濁させる所与のポリマーの能力に依存する。ポリマー骨格により多数のｎ−オクチル基が結合したポリマーがより好ましいことが判明しており、これは、より多数のアンカー点（この場合疎水性ｎ−オクチル鎖）が、疎水性−疎水性相互作用に基づき、会合体により高い安定性を与えるという一般的観察に従っている。１〜４よりも１０倍高いモル質量値を有するポリマー５の場合、最終水溶液中のＱＤの濃度が低いのは、凝集体の形成（同ポリマー鎖にほとんどドットが結合していない）、及び濾過ステップに関連した問題に起因すると考えることができる。ＱＤ溶液中のＴＯＰＯ、ＴＯＰ及びヘキサデシルアミンを除去するための慎重な精製が、安定なＱＤ／ポリマー会合体の効果的な形成に重要である。おそらく、残留したアルキルリガンドが、単分散ミセルの形成を妨げるとともに、凝集を促進すると考えられる。ポリマーによるＱＤのコーティング及びそれらの水への移行は、その基本的ルミネセンス特性に対し大きな影響を全く示さない。吸収スペクトルは僅かな変化を示しているが、最大発光の波長及び発光スペクトルの幅は本質的に変化していない。
【０１９２】
[00195]６．２．１  ナノ結晶コーティング
【０１９３】
[00196]疎水性ナノ結晶（量子ドット（ＱＤ））の被覆（例えばＴＯＰＯコーティングＣｄＳｅ／ＺｎＳ量子ドット）は、それらをＴＨＦに懸濁させ、続いてポリマー水溶液を添加することにより行う。留去によるＴＨＦの除去により、ポリマーコーティング量子ドットの安定したコロイド溶液が得られる。得られる溶液は透明で清澄であり、長期間の光学的及びコロイド安定性を示す。コーティングプロセスは、一般に、その表面に関係なく、いかなるナノ粒子物質に対しても行うことができることに留意されたい。
【０１９４】
[00197]６．３  実施例４：ＮＩＰＡＭ量子ドット共重合
【０１９５】
[00198]重合は、アクリルモノマーと、ポリマーでコーティングされたＱＤとの水中での直接混合により、又は、適切な開始剤の存在下で成分の１つをその他の成分の溶液に投入することにより行う。使用されるポリマー及び反応条件（例えば、温度、開始剤、成分の濃度等）に依存して、ポリマー鎖に共有結合した組み込みＱＤの数が異なる、様々なサイズのミクロスフェアを得ることができる。
【０１９６】
[00199]代表的重合手順：
【０１９７】
[00200]５０ｍＬの三口フラスコ内で、ＮＩＰＡＭ（０．０５０３ｇ）、アクリルエステルポリマーでコーティングされたＱＤ（アンモニウム塩形態）（８ｍｇ）の溶液、及び２０ｍＬの水を、１５回の真空／アルゴン排気により脱酸素した。温度を７０℃に上げ、開始剤Ｋ２Ｓ２Ｏ８（Ｈ２Ｏ１ｍＬ中０．０３１９ｇ）を添加した。続いて、架橋剤ＭＢＡＡＭ（０．０２８５ｇ）及びＮＩＰＡＭ（０．２５２６ｇ）のＨ２Ｏ４ｍＬ中溶液を７５分以内に投入した。投入後、混合物をさらに４時間７１℃に維持し、室温まで冷却した。透析（５０ｋＤ膜）により精製を行い、遠心分離してより大きな粒子を除去した。結果として、ＱＤを備えるＰＮＩＰＡＭのサブミクロン粒子の水溶液が得られた。
【０１９８】
[00201]量子ドットの直接架橋重合
【０１９９】
[00202]重合性両親媒性ポリマーでコーティングされたドットの水溶液に開始剤（Ｋ２Ｓ２Ｏ８等）を添加することにより、重合を行う。粗反応混合物の透析により、水処理可能で懸濁可能な高含有量のＱＤを有する固体ポリマーフィルムが得られる。
【０２００】
[00203]代表的重合手順：
【０２０１】
[00204]５０ｍＬのフラスコ内で、アクリルアミドポリマーでコーティングされたＱＤ（ナトリウム塩形態）（８ｍｇ）の溶液、及び２０ｍＬの水を、１５回の真空／アルゴン排気により脱酸素した。温度を７０℃に上げ、開始剤Ｋ２Ｓ２Ｏ８（Ｈ２Ｏ１ｍＬ中０．０３１９ｇ）を添加した。反応温度を６時間維持した。透析（５０ｋＤ膜）により精製を行った。精製により、高濃度のＱＤを備える水溶性ポリマーネットワークが得られた。
【０２０２】
[00205]６．４  ＱＤのマイクロエマルジョン重合及び共重合
【０２０３】
[00206]重合性官能基（実施例５．３に記載のもの等）を有するコーティングされたＱＤ（実施例５．１から５．２に記載のもの等）を備えたポリマー材料を使用して、逆マイクロエマルジョンプロセスにおいて自己重合及びその他の水溶性モノマーとの共重合を行う。４００ｎｍから１０μｍの範囲の制御可能な直径を有するミクロスフェアが得られる。ミクロスフェアは長期間にわたりルミネセンスを示す。
【０２０４】
[00207]マイクロエマルジョン重合の代表的重合手順：
【０２０５】
[00208]ソルビタンモノオレエート（Ｓｐａｎ８０、０．２３ｇ）のパラフィンオイル１０ｍＬ中溶液に１時間、アルゴンを通過させる。ＮＩＰＡＭ（０．１５ｇ、１．３２ｍｍｏｌ）、Ｎ，Ｎ’メチレンビスアクリルアミド（０．０１３ｇ、０．０６ｍｍｏｌ）、ＱＤ８ｍｇ及びポリマー１０ｍｇ（１．３．２等）を含有する体積１ｍＬの水溶液を油相に添加し、アルゴンのバブリングをそれから１時間継続した。エマルジョンを４０℃で１分間超音波処理してから、実験用ボルテックスシェーカーで室温で１時間振盪した。安定な均質エマルジョンをペトリ皿に流し込み、窒素気流下の架橋デバイスにおいて、５℃から１５℃の温度で４時間ＵＶランプで照射し、続いて不活性雰囲気下で１６時間、照射せずに静置した。ヘキサンによる数回の洗浄ステップ及び遠心分離、続いて水による数回の洗浄ステップ及び遠心分離により、ＰＮＩＰＡＭラテックスの精製を行った。
【図１】
2010150254.tif 000025
【図２】
2010150254.tif 000026
【図３】
2010150254.tif 000027
【図４】
2010150254.tif 000028
【外国語明細書】
2010150254000001.pdf