(57)【要約】  発光強度の高いコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法を提供する。また、当該製造方法を用いて製造されたコア／シェル型半導体ナノ粒子集合体を提供する。当該コア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法は、逆ミセルを利用してマイクロエマルジョン法にてコア粒子形成をし、連続してシェルを形成するコア／シェル型半導体ナノ粒子製造方法において、コア形成時の形成場の分配係数対数値（ＬｏｇＰC）とシェル形成時の形成場の分配係数対数値（ＬｏｇＰS）の比ＬｏｇＰC／ＬｏｇＰSが下記一般式１で表される範囲にあることを特徴とする。一般式１：０．５≦ＬｏｇＰC／ＬｏｇＰS≦０．９【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆ミセルを利用してマイクロエマルジョン法にてコア粒子形成をし、連続してシェルを形成するコア／シェル型半導体ナノ粒子製造方法において、コア形成時の形成場の分配係数対数値（ＬｏｇＰC）とシェル形成時の形成場の分配係数対数値（ＬｏｇＰS）の比ＬｏｇＰC／ＬｏｇＰSが下記一般式１で表される範囲にあることを特徴とするコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法。
一般式１：０．５≦ＬｏｇＰC／ＬｏｇＰS≦０．９
【請求項２】
前記分配係数対数値の比が下記一般式２で表される範囲にあることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法。
一般式２：０．６≦ＬｏｇＰC／ＬｏｇＰS≦０．８
【請求項３】
シェル形成時に、アルコール類を添加することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載するコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法。
【請求項４】
コア部分がＳｉであることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか一項に記載のコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法。
【請求項５】
逆ミセルを形成する界面活性剤がテトラオクチルアンモニウムブロミドであることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか一項に記載のコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法。
【請求項６】
疎水性の有機溶媒がトルエンであることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか一項に記載のコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法。
【請求項７】
請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか一項に記載のコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法によって製造されたことを特徴とする半導体ナノ粒子集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法及びそれを用いて製造されたコア／シェル型半導体ナノ粒子集合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や金属などの超微細粒子のうち、電子の波長（１０ｎｍ程度）より小さい粒子径を有するナノサイズの粒子は、量子サイズ効果として電子の運動に対するサイズ有限性の影響が大きくなってくるために、バルク体とは異なる特異な物性を示すことが知られている（非特許文献１）。【０００３】
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、例えば半導体ナノ粒子は、「量子ドット」とも称されている。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、すなわち半導体ナノ粒子は、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】
ところで、コア／シェル型半導体ナノ粒子、すなわち半導体ナノ粒子のコア部とは異なる材料で被覆したコア／シェル構造を有する半導体ナノ粒子は、コアとなる粒子のサイズや形状を変化させることなく機能化でき、あるいはコアとシェルのいずれのバルク材料とも異なる特性の発現が期待できるために、新規な高活性触媒、光機能性材料、光学素子用材料として注目されている材料である。【０００６】
ナノ粒子の製造方法としては、金属塩の液中還元法がある。この液中添加法を用いると、粒子サイズ分布が良好な粒子が得られる。これまでに液中還元法により製造されたナノ粒子としては、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｆｅ，ＦｅＰｔなどの金属や合金がある。【０００７】
他方、界面活性剤を用いて油中で安定に分散した名のサイズの水滴を反応場として利用する、いわゆる逆ミセル法による金属塩の液中還元によってもサイズ分布の良い均一な粒子が得られる。この方法で製造したものとしてＡｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｏ，Ｃｕなどの金属ナノ粒子の報告がされている（例えば特許文献１参照）。【０００８】
また、溶液中で合成した半導体ナノ粒子は、合成した直後から次第に粒子の凝集などがおこり、発光特性が劣化し、非水溶液中で合成したナノ粒子は水分に弱く、微量の水分の共存によって蛍光が急速に衰えるため、逆ミセル法で作製した半導体ナノ粒子を透明なガラスなどのマトリックス中に分散固定する形で閉じ込め、種々の環境下で長期にわたって高輝度発光特性が得られている（例えば特許文献２参照）。【０００９】
また、作製したコア粒子をＯＨコートやアンモニア処理などの表面処理を施し有機溶媒中にて高発光特性を維持する方法や、ナノ粒子に有機物による被覆を行うことで外的要因に対する耐久性を付与する方法、更に、ヘキサメタリン酸により安定化された単分散ナノ粒子を精製するためにメルカプトプロピオン酸（ＭＰＡ）を加え数時間攪拌することにより表面修飾をおこなう手法が開示されている（例えば特許文献３参照）。【００１０】
これらいずれの手段においてもコア表面が不均一または不安定であるために十分な発光強度が得られていない。本発明は、これを表面処理やシェルなどの表面状態の形成法に起因する部分が大きいのではないかと考えた。
【特許文献１】特開２００３−２９７６１７号公報
【特許文献２】特開２００５−２８１０１９号公報
【特許文献３】特開２００５−１０３７４６号公報
【非特許文献１】「日経先端技術」、２００３．１．２７号、１〜４ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、発光強度の高いコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法を提供することである。また、当該製造方法を用いて製造されたコア／シェル型半導体ナノ粒子集合体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決すべく、逆ミセル合成法でのシェル形成に着目し、検討したところ分散体の極性値を変化させることで、ミセルの崩壊具合を制御し、シェルのつき方を制御することができることを見出し本発明に至った。【００１３】
すなわち、本発明に係る上記課題は下記手段により解決される。【００１４】
１．逆ミセルを利用してマイクロエマルジョン法にてコア粒子形成をし、連続してシェルを形成するコア／シェル型半導体ナノ粒子製造方法において、コア形成時の形成場の分配係数対数値（ＬｏｇＰC）とシェル形成時の形成場の分配係数対数値（ＬｏｇＰS）の比ＬｏｇＰC／ＬｏｇＰSが下記一般式１で表される範囲にあることを特徴とするコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法。
一般式１：０．５≦ＬｏｇＰC／ＬｏｇＰS≦０．９
２．前記分配係数対数値の比が下記一般式２で表される範囲にあることを特徴とする前記１に記載のコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法。
一般式２：０．６≦ＬｏｇＰC／ＬｏｇＰS≦０．８
３．シェル形成時に、アルコール類を添加することを特徴とする前記１又は２に記載するコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法。【００１５】
４．コア部分がＳｉであることを特徴とする前記１乃至３のいずれか一項に記載のコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法。【００１６】
５．逆ミセルを形成する界面活性剤がテトラオクチルアンモニウムブロミドであることを特徴とする前記１乃至４のいずれか一項に記載のコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法。【００１７】
６．疎水性の有機溶媒がトルエンであることを特徴とする前記１乃至５のいずれか一項に記載のコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法。【００１８】
７．前記１乃至６のいずれか一項に記載のコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法によって製造されたことを特徴とする半導体ナノ粒子集合体。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の上記手段により、発光強度の高いコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法を提供することができる。また、当該製造方法を用いて製造されたコア／シェル型半導体ナノ粒子を提供することができる。【００２０】
すなわち、逆ミセル合成で使用する溶媒をはじめとする原材料の分散体に対し、適正な極性を有する溶媒を入れることで極性値を変化させ、ミセル崩壊具合とシェル形成による制御をおこなうことにより、キャッピング・シェリングを均一かつ、適正に形成することができる。この様にシェル形成を改善し、目的となる発光強度を増大させることができる。還元剤の失活のために使用しているアルコール類を入れることでコア粒子を含む分散液の極性値が変化することを利用して、ミセル崩壊の度合い、シェル形成度合いを制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法は、逆ミセルを利用してマイクロエマルジョン法にてコア粒子形成をし、連続してシェルを形成する粒径１〜５０ｎｍのコア／シェル型半導体ナノ粒子製造方法において、コア形成時の形成場の分配係数対数値（ＬｏｇＰC）とシェル形成時の形成場の分配係数対数値（ＬｏｇＰS）の比ＬｏｇＰC／ＬｏｇＰSが上記一般式１で表される範囲にあることを特徴とする。この特徴は、請求の範囲第１項乃至第７項に係る発明に共通する技術的特徴である。【００２２】
ここで、「分配係数対数値（ＬｏｇＰ値）」とは、物質の疎水性の程度を表す指標として、その物質を水と混じりあわない有機溶媒に溶かして水と混ぜ合わせ平衡に達したときの双方での濃度の比（分配係数）を常用対数で表示したものである。【００２３】
当該分配係数対数値（ＬｏｇＰ値）は、通常ｎ−オクタノールと水への２つの溶媒系における物質の分配係数より求めることが出来るが、これらは化学領域増刊１２２号「薬物の構造活性相関」（南江堂）７３〜１０３頁に詳しく記載されている。近年ｌｏｇＰを計算により求める方法が提案されており、特に有用な方法として米国モレキュラーデザイン社（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｌｉｍｉｔｅｄ）のソフトウェア「ＣＨＥＭＬＡＢ−II  Ｒｅｖｉｓｉｏｎ１０．０２」を挙げることが出来る。本発明でいうところのｌｏｇＰとはこのソフトウェア「ＣＨＥＭＬＡＢ−II  Ｒｅｖｉｓｉｏｎ１０．０２」を用いて計算された値である。【００２４】
（コア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法）
本発明のコア／シェル型半導体ナノ粒子の製造方法は、上記の特徴を有する製造方法であるが、下記の少なくとも３つの工程を含む工程からなる。【００２５】
（１）半導体ナノ粒子の原料と界面活性剤を含む非極性溶媒に還元剤を添加し激しく攪拌し混合する工程
（２）混合により得られた分散液中にアルコール類を加えたのち、キャッピング剤またはシェル材料を加える工程
（３）界面活性剤を除去しナノ粒子を溶媒にて分散させる工程
なお、工程（１）での分散体は溶媒（例えばトルエン）、原料（例えば四塩化ケイ素）、界面活性剤（例えばテトラオクチルアンモニウムブロミド）を含めたものである。還元剤添加後は白濁した状態に保たれているように調整することが望ましい。激しい攪拌は、例えば超音波を照射する方法も使用できる。【００２６】
本発明に係る逆ミセルは、疎水性の有機溶媒中に界面活性剤を加えて攪拌することにより製造される。界面活性剤の使用量は、疎水性有機溶媒１ｍｏｌに対して０．００１〜０．１ｍｏｌ程度が好ましい。攪拌時の温度は、室温とする。均一な逆ミセルを生成するためには攪拌速度を激しくする必要がある。【００２７】
また、水の配合比率が低すぎるとマイクロエマルジョンが生成し難しくなり、一方、高すぎるとマイクロエマルジョンのサイズが大きくなりすぎ、１個の逆マイクロエマルジョン中に取り込まれる半導体ナノ粒子の数が過大となり、半導体ナノ粒子が凝集しやすくなり発光効率の低下を招いてしまう。【００２８】
なお、疎水性の有機溶媒の配合比率が高すぎると、海面活性剤の溶解に必要以上の疎水性の有機溶媒を用いることになるので好ましくない。疎水性有機溶媒の配合比率が低すぎると、添加した界面活性剤を完全に溶解することができず、逆ミセルを生成し難くなる。【００２９】
ここで、界面活性剤のモル数を［界面活性剤］、疎水性の有機溶媒のモル数を［疎水性有機溶媒］、そして半導体ナノ粒子原料のモル数を［原料］と表記するとした場合、好適な平均粒径を有する逆マイクロエマルジョンを得るためには、［原料］／［界面活性剤］のモル比、及び［原料］／［疎水性有機溶媒］のモル比を所定の範囲で選択することが有効である。【００３０】
特に、本発明においては、コア形成時の形成場の分配係数対数値（ＬｏｇＰC）とシェル形成時の形成場の分配係数対数値（ＬｏｇＰS）の比ＬｏｇＰC／ＬｏｇＰSが下記一般式１で表される範囲にあるように調整することを要する。【００３１】
一般式１：０．５≦ＬｏｇＰC／ＬｏｇＰS≦０．９
なお、当該分配係数対数値の比のより好ましい範囲は下記一般式２で表される範囲である。【００３２】
一般式２：０．６≦ＬｏｇＰC／ＬｏｇＰS≦０．８
本発明の製造方法においては、上記ナノ粒子分散溶液中で粒子表面は界面活性剤が吸着しており、粒子同士の凝集を防いでいる。一方で、分散溶媒中に余分な界面活性剤が漂っている。余分な界面活性剤の除去は、キャッピングまたはシェル形成後にロータリーエバポレータで非極性溶媒を飛ばしたのち、水などの溶媒に分散させフィルタを通して除去をすることができる。【００３３】
（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は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。【００３４】
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。【００３５】
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。【００３６】
ＩＶ族の半導体の中では、Ｇｅ、Ｐｂ及びＳｉは特に適している。【００３７】
本発明においては、蛍光半導体微粒子をコア／シェル構造を有する粒子にすることを要する。この場合、半導体ナノ粒子は半導体微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／シェル構造を有する半導体ナノ微粒子であって、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。【００３８】
以下、コア粒子とシェル層について説明する。【００３９】
〈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。【００４０】
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。【００４１】
本発明に係るコアの平均粒径に関しては、１〜１０ｎｍであることが好ましい。【００４２】
なお、本発明に係るコアの「平均粒径」とは、レーザー散乱法により測定される累積５０％体積粒径をいう。【００４３】
〈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。【００４４】
本発明において、特に好ましい半導体材料は、ＳｉＯ2、ＺｎＳである。【００４５】
なお、本発明に係るシェル層は、コア粒子が部分的に露出して弊害を生じない限り、コア粒子の全表面を完全に被覆するものでなくてもよい。【００４６】
（還元剤）
本発明に係る還元剤としては、従来周知の種々の還元剤を反応条件に応じて選択し用いることができる。本発明においては、還元力の強さの観点から、水素化アルミニウムリチウム（ＬｉＡｌＨ4）、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ4）、水素化ビス（２−メトキシエトキシ）アルミニウムナトリウム、水素化トリ（ｓｅｃ−ブチル）ホウ素リチウム（ＬｉＢＨ（ｓｅｃ−Ｃ4Ｈ9）3）及び水素化トリ（ｓｅｃ−ブチル）ホウ素カリウム、水素化トリエチルホウ素リチウムなどの還元剤が好ましい。特に、還元力の強さから水素化アルミニウムリチウム（ＬｉＡｌＨ4）が好ましい。【００４７】
（溶媒）
本発明に係る分散用溶媒としては、従来周知の種々の溶媒を使用できるが、アルコール類、トルエンなどの第１石油類、デカンなどの第２石油類、ヘキサンなどの炭化水素溶媒を使用することが好ましい。本発明においては、特に、トルエン等の疎水性の溶媒が分散用溶媒として好ましい。【００４８】
（界面活性剤）
本発明に係る界面活性剤としては、従来周知の種々の界面活性剤を使用でき、陰イオン、非イオン、陽イオン、両性界面活性剤が含まれる。なかでも第四級アンモニウム塩系である、テトラブチルアンモニウムクロリド、ブロミドまたはヘキサフルオロホスフェート、テトラオクチルアンモニウムブロミド、またはトリブチルヘキサデシルホスホニウムブロミドが好ましい。特に、テトラオクチルアンモニウムブロミドが好ましい。なお、適切な界面活性剤は溶媒との組み合わせが必要となる。【００４９】
（キャッピング剤）
本願において、「キャッピング剤」とは、末端に生体親和性をもつ官能基を持つ二重結合含有化合物をいう。本発明においては、従来周知の種々のキャッピング剤を使用できるが、例えば、アリルアミン、ジアリルアミン、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルピロリジン、ビニルカルバゾールビニルイミダゾール、Ｎ−ビニルアセタミドなどが好ましい。【００５０】
（半導体ナノ粒子集合体）
本発明の半導体ナノ粒子の製造方法は、平均粒径が１〜５０ｎｍの半導体ナノ粒子の製造に適した方法である。特に生体物質標識剤としての適応性の観点から、平均粒径が１〜３０ｎｍ、更に平均粒径が１〜１０ｎｍの導体ナノ粒子の製造法として適している。なお、本発明の半導体ナノ粒子の製造方法により半導体ナノ粒子を製造した場合、当該粒子は半導体ナノ粒子の集合体、例えば、半導体ナノ粒子の分散液（溶液、懸濁液を含む。）又は粉体等として得られる。従って、当該集合体中には、種々の粒径の粒子が含有されているが、当該粒子の粒径分布が２０％以下になるように製造条件を調整することが、発光色の均一性の観点から好ましい。【００５１】
なお、半導体ナノ粒子の発光色は粒径によって決まり、平均粒径が小さいほど短波長の発光を示す。【００５２】
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、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。【００５３】
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。【００５４】
《応用例》
本発明の半導体ナノ粒子集合体は、種々の技術分野における分析に応用できる。例えば、上異なる発光スペクトルをもつ半導体ナノ粒子蛍光体で複数種類の分子をそれぞれ標識し、当該分子に励起光を照射することによって、同時に複数種類の分子の同定を行うこともできる。なお、適用可能な複数種類の分子としては、化学組成は同じであるが化学構造の異なる構造異性体等も含む。【００５５】
以下において、代表的な応用例について説明する。【００５６】
（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蛍光体の集合体は、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、当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。【００５７】
〔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。【００５８】
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。【００５９】
〔生体物質標識剤〕
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。【００６０】
〈分子標識物質〉
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。【００６１】
当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。【００６２】
〈有機分子〉
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。当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。【００６３】
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、ビオチンがさらに分子標識物質と結合することにより生体物質標識剤となる。
【実施例】
【００６４】
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。【００６５】
表１に記載のＬｏｇＰC／ＬｏｇＰSになるようにメタノールを添加し調整することにより、下記実施例１と同様の方法で、表に示した各種試料を調整した。【００６６】
実施例１
Ｔｉｌｌｙ（Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ，２００５，４４，４４５０−４５５４）による方法によってアリルアミンでキャッピングされたＳｉナノ粒子を合成した。【００６７】
すなわち、Ａｒ雰囲気下、原料を四塩化ケイ素、界面活性剤としてＴＯＡＢ（Ｔｅｔｒａｏｃｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｂｒｏｍｉｄｅ：テトラオクチルアンモニウムブロミド）を［ＳｉＣｌ４］／［ＴＯＡＢ］＝０．４、［ＴＯＡＢ］／［トルエン］＝０．００２に調整した液を攪拌したのち、原料である四塩化ケイ素の２倍モル以上を添加してさらに激しく攪拌する。これによりミセル内には還元反応により生成されたＳｉナノ粒子が存在する。このときにメタノールを表１に示す割合に混合し調整をする。尚、ＬｏｇＰｓはキャッピング剤としてアリルアミン２ｍｌ、塩化白金酸六水和物触媒を添加した分散体を表す。溶媒をロータリーエバポレータ（７０度設定）で除去したのち、純水でろ過して界面活性剤を除去することで、キャッピングされ、かつ表面にＳｉＯ2シェルをもつＳｉナノ粒子分散液を得る。【００６８】
次に、日立Ｆ−７０００にて蛍光強度を測定し、発光強度は発光スペクトルのλｍａｘのピーク強度を求め、比較例１を基準として１００とした相対値で表した。粒子径はＴＥＭ観察により粒子１００個を測定した平均を算出した。発光強度のは比較例を１としたときの比率である。【００６９】
【表１】
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【００７０】
表１から分かるように、本発明はシェル形成時にＬｏｇＰC／ＬｏｇＰSを０．５〜０．９に調整することにより、高い発光強度を得た。さらに、ＮＯ．３〜６を比較して分かるように、０．６≦ＬｏｇＰC／ＬｏｇＰS≦０．８の範囲にすることにより、本発明の効果が顕著に発揮されることが分かった。
【国際調査報告】
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