(57)【要約】  粒径が異なり、粒径分布が狭く、かつ３８０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長領域内における発光スペクトルの極大発光波長が異なる３種類以上の半導体ナノ粒子からなる半導体ナノ粒子集合体とその製造方法を提供すること、更には、当該半導体ナノ粒子集合体を利用した生体物質標識剤を提供することは、同一化学組成であって、１．８〜４ｎｍの粒径範囲で粒径が異なり、かつ３８０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長領域内における発光スペクトルの極大発光波長が異なる３種類以上の半導体ナノ粒子からなる半導体ナノ粒子集合体において、該半導体ナノ粒子集合体を構成する少なくとも３種類以上の半導体ナノ粒子の極大発光波長相互の差異が２０〜１００ｎｍの範囲内であることを特徴とする半導体ナノ粒子集合体とその製造方法、更には、当該半導体ナノ粒子集合体を利用した生体物質標識剤によって達成される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一化学組成であって、１．８〜４ｎｍの粒径範囲で粒径が異なり、かつ発光スペクトルにおける３８０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長領域内の極大発光波長が異なる３種類以上の半導体ナノ粒子からなる半導体ナノ粒子集合体において、該半導体ナノ粒子集合体を構成する少なくとも３種類以上の半導体ナノ粒子の極大発光波長相互の差異が２０〜１００ｎｍの範囲内であることを特徴とする半導体ナノ粒子集合体。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の半導体ナノ粒子集合体において、該半導体ナノ粒子集合体を構成する少なくとも１種類の半導体ナノ粒子が、バルク結晶のバンドギャップが１．３ｅＶ以下である化学組成の化合物で形成されたことを特徴とする半導体ナノ粒子集合体。
【請求項３】
請求の範囲第１項又は第２項に記載の半導体ナノ粒子集合体において、該半導体ナノ粒子集合体を構成する少なくとも１種類の半導体ナノ粒子の発光スペクトルにおける極大発光波長の発光帯の半値幅が５０ｎｍ以下であることを特徴とする半導体ナノ粒子集合体。
【請求項４】
請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の半導体ナノ粒子集合体において、該半導体ナノ粒子集合体を構成する少なくとも１種類の半導体ナノ粒子の発光スペクトルにおける極大発光波長の発光帯の半値幅が２０ｎｍ以下であることを特徴とする半導体ナノ粒子集合体。
【請求項５】
請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記載の半導体ナノ粒子集合体において、該半導体ナノ粒子集合体を構成する半導体ナノ粒子が分級された粒子であることを特徴とする半導体ナノ粒子集合体。
【請求項６】
前記分級が高速液体クロマトグラフィー法を用いてなされたことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の半導体ナノ粒子集合体。
【請求項７】
請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記載の半導体ナノ粒子集合体の製造方法であって、半導体ナノ粒子を分級する工程を含むことを特徴とする半導体ナノ粒子集合体の製造方法。
【請求項８】
前記分級する工程において高速液体クロマトグラフィー法を用いることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の半導体ナノ粒子集合体の製造方法。
【請求項９】
請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１項に記載の半導体ナノ粒子集合体と分子標識物質とを有機分子を介して結合させたことを特徴とする生体物質標識剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ナノ粒子集合体、その製造方法、及びそれを用いた生体物質標識剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノテクノロジーにおける最近の進歩は、ナノ粒子を、検出、診断、感知及びその他の用途に使用することの可能性を示唆している。また、生物系と相互作用するナノ粒子複合体は、最近生物及び医学の分野で広く関心を集めている。これらの複合体は、感知（例えば画像化）及び治療目的（例えば薬物送達）の両方にとって新規血管内プローブとして有望であると考えられている。【０００３】
ところで、一般に、ナノ・メートルサイズの半導体物質で量子閉じ込め（ｑｕａｎｔｕｍ  ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）効果を示す物質は「量子ドット」と称されている。このような量子ドットは、半導体原子が数百個から数千個集まった１０数ｎｍ程度以内の小さな塊であるが、励起源から光を吸収してエネルギー励起状態に達すると、量子ドットのエネルギーバンドギャップに相当するエネルギーを放出する。したがって、量子ドットの大きさまたは物質組成を調節すると、エネルギーバンドギャップを調節することができて様々な水準の波長帯のエネルギーを利用することができる。【０００４】
また、量子ドットは、同一組成で、粒径を変化させることで、発光波長をコントロールできるという特徴をもつ。従来技術である有機蛍光色素に比較して安定性、発光の明るさの点で優れており注目されている。【０００５】
現在、一般的に蛍光材料として用いられているのがＣｄＳｅ粒子であり、サイズ変化による多色化を実現しているが、可視光発光のサイズが５ｎｍ〜十数ｎｍと生体分子に比較して大きく、生体分子の動きを妨げることがあり、観察上好ましくなかった。４ｎｍ以下で多色化を実現できることが望まれていた。【０００６】
同一組成であることにより、量子ドットの比重が各色で揃うことが大きなメリットとなる。異なる組成のナノ粒子・蛍光色素分子との併用は染色液の中での分離につながり操作が非常に煩雑となることが問題であった（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【特許文献１】特表２００３−５２４１４７号公報
【特許文献２】特開２００５−１７２４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、粒径が異なり、粒径分布が狭く、かつ３８０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長領域内における発光スペクトルの極大発光波長が異なる３種類以上の半導体ナノ粒子からなる半導体ナノ粒子集合体とその製造方法を提供すること、更には、当該半導体ナノ粒子集合体を利用した生体物質標識剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る上記課題は下記の手段により解決される。【０００９】
１．同一化学組成であって、１．８〜４ｎｍの粒径範囲で粒径が異なり、かつ発光スペクトルにおける３８０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長領域内の極大発光波長が異なる３種類以上の半導体ナノ粒子からなる半導体ナノ粒子集合体において、該半導体ナノ粒子集合体を構成する少なくとも３種類以上の半導体ナノ粒子の極大発光波長相互の差異が２０〜１００ｎｍの範囲内であることを特徴とする半導体ナノ粒子集合体。【００１０】
２．前記１に記載の半導体ナノ粒子集合体において、該半導体ナノ粒子集合体を構成する少なくとも１種類の半導体ナノ粒子が、バルク結晶のバンドギャップが１．３ｅＶ以下である化学組成の化合物で形成されたことを特徴とする半導体ナノ粒子集合体。【００１１】
３．前記１又は２に記載の半導体ナノ粒子集合体において、該半導体ナノ粒子集合体を構成する少なくとも１種類の半導体ナノ粒子の発光スペクトルにおける極大発光波長の発光帯の半値幅が５０ｎｍ以下であることを特徴とする半導体ナノ粒子集合体。【００１２】
４．前記１〜３のいずれか１項に記載の半導体ナノ粒子集合体において、該半導体ナノ粒子集合体を構成する少なくとも１種類の半導体ナノ粒子の発光スペクトルにおける極大発光波長の発光帯の半値幅が２０ｎｍ以下であることを特徴とする半導体ナノ粒子集合体。【００１３】
５．前記１〜４のいずれか１項に記載の半導体ナノ粒子集合体において、該半導体ナノ粒子集合体を構成する半導体ナノ粒子が分級された粒子であることを特徴とする半導体ナノ粒子集合体。【００１４】
６．前記分級が高速液体クロマトグラフィー法を用いてなされたことを特徴とする前記５に記載の半導体ナノ粒子集合体。【００１５】
７．前記１〜４のいずれか１項に記載の半導体ナノ粒子集合体の製造方法であって、半導体ナノ粒子を分級する工程を含むことを特徴とする半導体ナノ粒子集合体の製造方法。【００１６】
８．前記分級する工程において高速液体クロマトグラフィー法を用いることを特徴とする前記７に記載の半導体ナノ粒子集合体の製造方法。【００１７】
９．前記１〜６のいずれか１項に記載の半導体ナノ粒子集合体と分子標識物質とを有機分子を介して結合させたことを特徴とする生体物質標識剤。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の上記手段により、粒径が異なり、粒径分布が狭く、かつ３８０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長領域内における発光スペクトルの極大発光波長が異なる３種類以上の半導体ナノ粒子からなる半導体ナノ粒子集合体とその製造方法を提供すること、更には、当該半導体ナノ粒子集合体を利用した生体物質標識剤を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
前記１〜６に係る発明において、半導体ナノ粒子集合体は、同一化学組成であって、１．８〜４ｎｍの粒径範囲で粒径が異なり、かつ３８０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長領域内における発光スペクトルの極大発光波長が異なる３種類以上の半導体ナノ粒子からなる半導体ナノ粒子集合体において、該半導体ナノ粒子集合体を構成する少なくとも３種類以上の半導体ナノ粒子の極大発光波長相互の差異が２０〜１００ｎｍの範囲内であることを共通の特徴とする。【００２０】
この半導体ナノ粒子集合体は、具体的には、標識化合物としての利用を目的としている。各々の発光波長の粒子に異なる抗体あるいは配列の異なるＤＮＡを結合させ、検査を行う対象と混合、あるいは、細胞中に注入する。このことにより、異なる対象を同時に検出することが可能となり、検査時間短縮につながる。細胞イメージングの際には、複数の対象に同時に染色が可能となり、観察の精度が高くなるというメリットがある。【００２１】
以下、本発明とその構成要素等について詳細な説明をする。【００２２】
（半導体ナノ粒子集合体）
本発明に係る「半導体ナノ粒子集合体」とは、ナノ粒子を含有する溶液、ナノ粒子が分散したシート、ナノ粒子からなる粉体などを指す。【００２３】
このような、ボーア半径が小さく、可視光発光サイズの小さな量子ドットでは、合成条件のコントロールによるサイズごとのつくりわけが難しいという問題点がある。【００２４】
本発明の半導体ナノ粒子集合体は、同一化学組成であって、１．８〜４ｎｍの粒径範囲で粒径が異なり、かつ３８０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長領域内における発光スペクトルの極大発光波長が異なる３種類以上の半導体ナノ粒子からなる半導体ナノ粒子集合体において、該半導体ナノ粒子集合体を構成する少なくとも３種類以上の半導体ナノ粒子の極大発光波長相互の差異が２０〜１００ｎｍの範囲内であることを特徴とする。【００２５】
また、本発明の半導体ナノ粒子集合体おいて、該半導体ナノ粒子集合体を構成する少なくとも１種類の半導体ナノ粒子が、バルク結晶のバンドギャップが１．３ｅＶ以下である化学組成の化合物で形成されたことが好ましい。【００２６】
また、該半導体ナノ粒子集合体を構成する少なくとも１種類の半導体ナノ粒子の発光スペクトルにおける極大発光波長の発光帯の半値幅が５０ｎｍ以下であることが好ましい。更に、当該半値巾が２０ｎｍ以下であることが好ましい。【００２７】
なお、上記半値巾を実現するために、本発明の半導体ナノ粒子集合体を構成する半導体ナノ粒子は分級された粒子であることが好ましい。ここで、「分級」とは、粒子粉体を粒子径・密度・形状などによって区別する操作をいう。本発明では、特に粒径（サイズ）によって区別する操作をいう。【００２８】
分級の方法としては、種々の公知の方法を使用することができるが、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）法により、例えば、当該方法の一態様であるサイズ排除クロマトグラフィー法により分級することが好ましい。当該方法の具体的説明は、後述する実施例において説明する。【００２９】
（半導体ナノ粒子）
本発明の半導体ナノ粒子集合体を構成する半導体ナノ粒子については、本発明者らが、鋭意検討の結果、本発明に係る半導体ナノ粒子（以下「量子ドット」ともいう。）のサイズを小さくするためにはエキシトン−ボーア半径を小さくすることが必要であり、そのためには、半導体ナノ粒子（量子ドット）を形成する半導体組成のバルクのバンドギャップ値が１．３ｅＶ以下であることが実現の条件になっていることを見出した。【００３０】
この条件が満たされる組成で量子ドットを作製することで５ｎｍ以下で可視光域を網羅することが可能となる。【００３１】
この範囲に入る半導体の組成は、たとえばＳｉ，Ｇｅ，ＧａＳｂ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂなどが挙げられる。【００３２】
また、III−Ｖ族の半導体ではＡxＢ(1-x)Ｃ（Ａ，ＢはＡｌ，Ｇａ，Ｉｎより選ばれる１種、ＣはＮ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂより選ばれる１種）の中で、組み合わせによりバンドギャップ値が１．３ｅＶ以下になるようにｘの値を調整したものも、好ましく用いることが出来る。【００３３】
粒径は１．８ｎｍよりも小さくなると結晶構造を持ち得なくなり、量子ドットとしての機能を果たさなくなる。【００３４】
〈半導体ナノ粒子の形成材料〉
本発明に係る半導体ナノ粒子の形成材料としては、上述の条件を満たすものであることが好ましいが、種々の半導体材料を用いて形成することができる。例えば、元素の周期表のIV族、II−VI族、及びIII−Ｖ族の半導体化合物を用いることができる。【００３５】
II−VI族の半導体の中では、特に、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ及びＨｇＴｅを挙げることができる。【００３６】
III−Ｖ族の半導体の中では、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰＧａＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ及びＡｌＳが好ましい。【００３７】
IV族の半導体の中では、Ｇｅ、Ｐｂ及びＳｉは特に適している。【００３８】
本発明においては、半導体ナノ粒子集合体を生体物質標識剤に適用するためには、半導体ナノ粒子をコア／シェル構造を有する粒子にすることが好ましい。この場合、半導体ナノ粒子は半導体ナノ粒子からなるコア粒子と該コア粒子を被覆するシェル層とで構成されるコア／シエル構造を有する所謂コア／シェル型半導体粒子であって、該コア粒子とシェル層の化学組成が相異するものであることが好ましい。【００３９】
また、コア粒子の平均粒径は、１〜４ｎｍとすることが好ましい。更には、１．８〜４ｎｍにすることが、量子サイズ効果発現の観点から好ましい。なお、シェルを加えたコア／シェル型半導体粒子の平均粒径としても、４ｎｍ以下にすることが好ましい。生体１分子に対する標識並びに動態イメージングが可能となるからである。【００４０】
上記「平均粒径」は、高分解能透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真観察による方法やレーザー散乱法により測定できる。【００４１】
以下、コア粒子とシェル層について説明する。【００４２】
〈コア粒子〉
コア粒子に用いられる半導体材料としては、種々の半導体材料を用いることができる。具体例としては、例えば、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＡｌＳ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、又はこれらの混合物等が挙げられる。本発明において、特に好ましい半導体材料は、Ｓｉである。【００４３】
なお、必要があればＧａなどのドープ材料を極微量含んでもよい。【００４４】
〈シェル層〉
シェルに用いられる半導体材料としては、種々の半導体材料を用いることができる。具体例としては、例えば、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＧａＳ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、又はこれらの混合物等が挙げられる。【００４５】
なお、好ましいシェルの材料としては、半導性ナノ結晶コアより高いバンドギャップエネルギーを有する半導性材料が挙げられる。
半導性微粒子結晶コアより高いバンドギャップエネルギーを有することに加えて、シェルに適切な材料は、コア半導性ナノ結晶に関して、良好な伝導性および原子価バンドオフセットを有するべきである。従って、伝導性バンドは、コア半導性ナノ結晶の伝導性バンドよりも望ましくは高く、そして原子価バンドは、コア半導性ナノ結晶の原子価バンドよりも望ましくは低い。可視で（例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＰ、）または近赤外で（例えば、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ）エネルギーを放出する半導性ナノ結晶コアについて、紫外線領域でバンドギャップエネルギーを有する材料が使用され得る。具体例としては、例えば、ＺｎＳ、ＧａＮおよびマグネシウムカルコゲニド（例えば、ＭｇＳ、ＭｇＳｅおよびＭｇＴｅ）が挙げられる。【００４６】
本発明において、特に好ましい半導体材料は、ＳｉＯ2、ＺｎＳである。【００４７】
〈半導体ナノ粒子の製造方法〉
本発明の半導体ナノ粒子の製造については、従来公知の種々の方法を用いることができる。【００４８】
液相法の製造方法としては、沈殿法である、共沈法、ゾル−ゲル法、均一沈殿法、還元法などがある。そのほかに、逆ミセル法、超臨界水熱合成法、などもナノ粒子を作製する上で優れた方法である（例えば、特開２００２−３２２４６８号、特開２００５−２３９７７５号、特開平１０−３１０７７０号、特開２０００−１０４０５８号公報等を参照。）。【００４９】
気相法の製造方法としては、（１）対向する原料半導体を電極間で発生させた第一の高温プラズマによって蒸発させ、減圧雰囲気中において無電極放電で発生させた第二の高温プラズマ中に通過させる方法（例えば特開平６−２７９０１５号公報参照。）、（２）電気化学的エッチングによって、原料半導体からなる陽極からナノ粒子を分離・除去する方法（例えば特表２００３−５１５４５９号公報参照。）、レーザーアブレーション法（例えば特開２００４−３５６１６３号参照。）などが用いられる。また、原料ガスを低圧状態で気相反応させて、粒子を含む粉末を合成する方法も、好ましく用いられる。【００５０】
本発明の半導体ナノ粒子の製造方法としては、特に液相法による製造方法が好ましい。【００５１】
なお、本発明に係る半導体ナノ粒子の粒径や発光強度の均一性を実現するために、原材料の純度、合成濃度、合成温度と時間、粒子形成後のアニール温度・時間等の条件を最適化して、格子欠陥が少なく結晶性の高い半導体ナノ粒子とすることを要する。【００５２】
（生体物質標識剤とバイオイメージング）
本発明の半導体ナノ粒子集合体は、生体物質蛍光標識剤に適応することができる。また、標的（追跡）物質を有する生細胞もしくは生体に本発明に係る生体物質標識剤を添加することで、標的物質と結合もしくは吸着し、該結合体もしくは吸着体に所定の波長の励起光を照射し、当該励起光に応じて蛍光半導体微粒子から発生する所定の波長の蛍光を検出することにより、上記標的（追跡）物質の蛍光動態イメージングを行うことができる。すなわち、本発明に係る生体物質標識剤は、バイオイメージング法（生体物質を構成する生体分子やその動的現象を可視化する技術手段）に利用することができる。【００５３】
〔半導体ナノ粒子集合体の親水化処理〕
上述した半導体ナノ粒子集合体表面は、一般的には、疎水性であるため、例えば生体物質標識剤として使用する場合は、このままでは水分散性が悪く、粒子が凝集してしまう等の問題があるため、コア／シェル型半導体ナノ粒子のシェルの表面を親水化処理することが好ましい。【００５４】
親水化処理の方法としては例えば、表面の親油性基をピリジン等で除去した後に粒子表面に表面修飾剤を化学的および／または物理的に結合させる方法がある。表面修飾剤としては、親水基として、カルボキシル基・アミノ基を持つものが好ましく用いられ、具体的にはメルカプトプロピオン酸、メルカプトウンデカン酸、アミノプロパンチオールなどがあげられる。具体的には、例えば、Ｇｅ／ＧｅＯ2型ナノ粒子１０-5ｇをメルカプトウンデカン酸０．２ｇが溶解した純水１０ｍｌ中に分散させて、４０℃、１０分間攪拌し、シェルの表面を処理することで無機ナノ粒子のシェルの表面をカルボキシル基で修飾することができる。【００５５】
〔生体物質標識剤〕
本発明に係る生体物質標識剤は、上述した親水化処理された半導体ナノ粒子と、分子標識物質と有機分子を介して結合させて得られる。【００５６】
〈分子標識物質〉
本発明に係る生体物質標識剤は分子標識物質が目的とする生体物質と特異的に結合および／または反応することにより、生体物質の標識が可能となる。【００５７】
該分子標識物質としては例えば、ヌクレオチド鎖、抗体、抗原およびシクロデキストリン等が挙げられる。【００５８】
〈有機分子〉
本発明に係る生体物質標識剤は、親水化処理された半導体ナノ粒子と、分子標識物質とが有機分子により結合されている。該有機分子としては半導体ナノ粒子と分子標識物質とを結合できる有機分子であれば特に制限はないが、例えば、タンパク質中でも、アルブミン、ミオグロビンおよびカゼイン等、またタンパク質の一種であるアビジンをビオチンと共に用いることも好適に用いられる。上記結合の態様としては特に限定されず、共有結合、イオン結合、水素結合、配位結合、物理吸着および化学吸着等が挙げられる。結合の安定性から共有結合などの結合力の強い結合が好ましい。【００５９】
具体的には、半導体ナノ粒子をメルカプトウンデカン酸で親水化処理した場合は、有機分子としてアビジンおよびビオチンを用いることができる。この場合親水化処理されたナノ粒子のカルボキシル基はアビジンと好適に共有結合し、アビジンがさらにビオチンと選択的に結合し、ビオチンがさらに生体物質標識剤と結合することにより生体物質標識剤となる。
【実施例】
【００６０】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。【００６１】
実施例１
モノシランガス０．７ｌ／ｍｉｎ，アルゴンガス１９．３ｌ／ｍｉｎの混合ガスを温度８２０℃圧力５０ＫＰａで保持した石英ガラス製の反応管に導入し０．５時間反応させた。このとき反応管の下部に粉末が形成した。反応管を冷却後、粉末１ｍｇに対して１００ｍｌのデカンを混合し、超音波分散を行いデカン中にＳｉ半導体ナノ粒子を分散した。この溶液をサンプル１とする。【００６２】
このナノ粒子をサイズ排除クロマトグラフィーにより分級を行い、カラムには、逆相ＯＤＳ（オクタデシルシリル基  Ｃ−１８）カラムを用いて、アセトニトリルを移動相とし、０．１ｍｌ／ｍｉｎの流速でカラムを通過させ、３６５ｎｍの吸収スペクトルを経時で測定したところ、３ｍｉｎから３０ｍｉｎの範囲で吸収が確認された。【００６３】
６ｍｉｎ、１０ｍｉｎ、１５ｍｉｎ、２０ｍｉ、２５ｍｉｎ、３０ｍｉｎ、の６点で３０秒ずつサンプリングを行い、サンプル１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６を作製した。【００６４】
高分解能透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真より、半導体ナノ粒子１００個について平均粒径及び粒径分布を測定した。【００６５】
ここで、平均粒径分布＝平均粒径の±５０％以内に入っている粒子の個数％と定義する。【００６６】
日立分光光度計Ｆ７０００を用いて上記６種類の半導体ナノ粒子それぞれについて、励起波長３６５ｎｍでの発光スペクトルの測定を行い、極大発光波長強度の比較を行った。【００６７】
ＸＰＳにより組成を確認したところ、Ｓｉであることがわかった。バルクＳｉのバンドギャップ値は、１．１２ｅＶである。【００６８】
【表１】
2008032599.tif 000002
【００６９】
以上のサンプル１−１〜１−６の中から３種類以上を選択し、混合したものが本発明の半導体ナノ粒子集合体となる。【００７０】
比較例１
セレン化トリオクチルホスフィン（６．１５ｇ、７．５ｍＭ）および酸化トリオクチルホスフィン（１９．３３ｇ、５０ｍＭ）を、三口フラスコ中に３００℃に調整した。激しく攪拌を行った状態で、酢酸カドミウム二水和物（１．９７ｇ、７．５ｍＭ）を速やかに注入し、その後、温度を２５０℃にたもったまま、５時間攪拌を行った。【００７１】
室温まで冷却した後、エタノールを加えて遠心分離を行い、上澄みを除去した後沈殿物をデカンに再分散し、ＣｄＳｅナノ粒子溶液であるサンプル２を得た。【００７２】
サンプル２をサイズ排除クロマトグラフィーにより分級を行い、カラムには、逆相ＯＤＳ（オクタデシルシリル基Ｃ−１８）カラムを用いて、アセトニトリルを移動相とし、０．０５ｍｌ／ｍｉｎの流速でカラムを通過させ、３６５ｎｍの吸収スペクトルを経時で測定したところ、１ｍｉｎから２０ｍｉｎの範囲で吸収が確認された。【００７３】
１０ｍｉｎ、１５ｍｉｎ、２０ｍｉｎ、の３点で１５秒ずつサンプリングを行い、サンプル２−１、２−２、２−３を作製した。【００７４】
高分解能ＴＥＭ写真より、ナノ粒子１００個について平均粒径及び粒径分布を測定した。【００７５】
ここで、平均粒径分布＝平均粒径の±５０％以内に入っている粒子の個数％と定義する。【００７６】
日立分光光度計Ｆ７０００を用いて上記３種類のナノ粒子それぞれについて、励起波長３６５ｎｍでの発光スペクトルの測定を行い、極大発光波長における発光強度の比較を行った。【００７７】
ＸＰＳにより組成を確認したところ、ＣｄＳｅであることがわかった。バルクＣｄＳｅのバンドギャップ値は、１．７４ｅＶである。【００７８】
【表２】
2008032599.tif 000003
【００７９】
このようにバンドギャップが、本発明範囲外のＣｄＳｅでは、４ｎｍ以下のサイズで可視光域発光を得ることが出来ないことがわかる。【００８０】
実施例２
実施例１において作製した各種Ｓｉ半導体ナノ粒子をメルカプトウンデカン酸０．２ｇを溶解した１０ｍｌ純水中に１×１０-5ｇを再分散させ、４０℃、１０分間攪拌することで表面が親水化処理された各種ナノ粒子を得た。【００８１】
その後、表面が親水化処理された各種ナノ粒子の水溶液それぞれにアビジン２５ｍｇを添加し４０℃で１０分間攪拌を行い、アビジンコンジュゲートナノ粒子を作製した。【００８２】
得られたアビジンコンジュゲートナノ粒子溶液にビオチン化された塩基配列が既知であるオリゴヌクレオチドを混合攪拌し、ナノ粒子でラベリングされたオリゴヌクレオチドを作製した。【００８３】
さまざまな塩基配列を持つオリゴヌクレオチドを固定化したＤＮＡチップ上に上記のラベリングしたオリゴヌクレオチドを滴下・洗浄したところ、ラベリングされたオリゴヌクレオチドと相補的な塩基配列をもつオリゴヌクレオチドのスポットのみが紫外線照射により半導体ナノ粒子の粒径依存して異なる色の発光をすることが確認された。【００８４】
このことより、本発明に係る半導体ナノ粒子でのオリゴヌクレオチドのラベリングが可能なことを確認することができた。
【国際調査報告】
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