(57)【要約】ナノメートルスケールの上方改変フッ化物燐光体粒子およびそれらを作製するプロセスが開示される。このプロセスにおいて、（イットリウム、ランタンまたはガドリニウム）：イッテルビウム：（エルビウム、ホルミウム、テルビウムまたはツリウム）＝（７０−９０）：（０−２９）：（０．００１−１５）のモル比での希土類金属イオンの可溶性の塩からなる水溶液が希土類金属キレート剤および可溶性のフッ化物塩と混合して沈澱が形成される。ついで、この沈澱を、高温でアニールして、ナノメートルスケールのアップコンバートフッ化物燐光体粒子を作製した。粒子径は、３５ｎｍと２００ｎｍとの間であり、そして金属キレート剤をその溶液に加える量によって制御され得る。このナノメートルサイズの粒子は、多くの生物学的アッセイに適用可能である。
2005526883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３５０ナノメートル未満の均一な粒子径を有する長波長光によって励起されるとき、可視波長の光を放射する、燐光体フッ化物素粒子。
【請求項２】
燐光体ホストと吸収体−放射体対とを含む、請求項１に記載の燐光体フッ化物粒子。
【請求項３】
前記燐光体ホストは、イットリウム、ランタンおよびガドリニウムからなる群より選択される、請求項２に記載の燐光体フッ化物粒子。
【請求項４】
前記吸収体は、イッテルビウムであり、前記放射体は、エルビウム、ホルミウム、テルビウムおよびツリウムからなる群より選択される、請求項２に記載の燐光体フッ化物粒子。
【請求項５】
前記粒子は、モル比で、（イットリウム、ランタンまたはガドリニウム）：イッテルビウム：（エルビウム、ホルミウム、テルビウムまたはツリウム）が、（７０−９０）：（０−２９）：（０．００１−１５）である、請求項１に記載の燐光体フッ化物粒子。
【請求項６】
ＹＦ３：Ｙｂ，Ｅｒの式を有する、請求項１に記載の燐光体フッ化物粒子。
【請求項７】
ＮａＹＦ４：Ｙｂ，Ｅｒの式を有する、請求項１に記載の燐光体フッ化物粒子。
【請求項８】
約３５ナノメートルから約２００ナノメートルまでの範囲の粒子径を有する、請求項１に記載の燐光体フッ化物粒子。
【請求項９】
透明コーティング層をさらに備える、請求項１に記載の燐光体フッ化物粒子。
【請求項１０】
前記透明コーティング層は、ＳｉＯ２である、請求項９に記載の燐光体フッ化物粒子。
【請求項１１】
前記コーティングされた粒子は、固定された生物学的部分の層をさらに備える、請求項９に記載の燐光体フッ化物粒子。
【請求項１２】
３５０ナノメートル未満の均一な粒子径を有する長波長光によって励起されるとき可視波長の光を放射する、燐光体フッ化物粒子を調製するプロセスであって、該プロセスは、
ａ）燐光体ホスト、吸収体／放射体対および希土類金属キレート剤の可溶性塩の水溶液を調製する工程；および
ｂ）該燐光体ホスト、吸収体／放射体対および希土類金属キレート剤の可溶性塩の水溶液に、約０℃〜約１００℃の範囲の温度で、燐光体フッ化物粒子の沈澱が得られるに十分な時間にわたり、フッ化物含有水溶性化合物と接触させる工程；および
ｃ）約１時間〜約１０時間の範囲の時間にわたり、約３００℃〜約４５０℃の範囲の温度へと該沈澱を加熱して、３５０ナノメートルの均一な粒子径を有する、長波長光によって励起されるとき可視波長の範囲の光を放射する、燐光体フッ化物粒子を得る工程、
を包含する、プロセス。
【請求項１３】
前記燐光体ホストは、イットリウム、ランタンおよびガドリニウムからなる群より選択される、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記吸収体は、イッテルビウムであり、前記放射体は、エルビウム、ホルミウム、テルビウムおよびツリウムからなる群より選択される、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記希土類金属キレート剤は、エチレンジアミン四酢酸、トリエチレンテトラアミン六酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、１，２−ジアミノシクロヘキサン四酢酸、エチレングリコールビス（ｂ−アミノエチルエーテル）四酢酸およびそれらの塩からなる群より選択される、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記フッ化物含有水溶性化合物は、ＮａＦ、ＫＦ、ＮＨ４ＦおよびＨＦからなる群より選択される、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記フッ化物含有水溶性化合物は、前記燐光体ホスト、吸収体／放射体対および希土類金属キレート剤の可溶性塩の水溶液と接触させる前または同時に、水溶液に含まれる、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記燐光体ホストおよび吸収体／放射体対の可溶性塩は、塩酸または硝酸中に対応する金属酸化物を溶解し、そして続いて残留する酸を除去することによって得られる、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記希土類金属キレート剤の量は、前記水溶液の希土類イオンの総量の約０−１倍である、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項２０】
透明層を用いて、前記調製された燐光体フッ化物粒子をコーティングする工程をさらに包含する、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記透明層は、ＳｉＯ２である、請求項２０に記載のプロセス。
【請求項２２】
固定された生物学的部分の層を用いて、前記透明層でコーティングされた燐光体フッ化物粒子をコーティングする工程をさらに包含する、請求項２０に記載のプロセス。
【請求項２３】
請求項１２に記載のプロセスによって調製された、燐光体フッ化物粒子。
【請求項２４】
モル比で、（７０−９０）：（０−２９）：（０．００１−１５）の（イットリウム、ランタンまたはガドリニウム）：イッテルビウム：（エルビウム、ホルミウム、テルビウムまたはツリウム）を有する、請求項２３に記載の燐光体フッ化物粒子。
【請求項２５】
ＹＦ３：Ｙｂ，Ｅｒの式を有する、請求項２３に記載の燐光体フッ化物粒子。
【請求項２６】
ＮａＹＦ４：Ｙｂ，Ｅｒの式を有する、請求項２３に記載の燐光体フッ化物粒子。
【請求項２７】
約３５ナノメートルから約２００ナノメートルまでの範囲の粒子径を有する、請求項２３に記載の燐光体フッ化物粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノメートルサイズの蛍光粒子およびそれらの作製方法に関する。より詳細には、本発明は、希土類イオンでドーピングされたナノメートルサイズのアップコンバートされた燐光体フッ化物粒子およびその調製のプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
燐光体のアップコンバートは、長波長光によって励起されるとき、可視光を放射するタイプの材料である。イッテルビウム／エルビウムの共ドーピングされたフッ化物は、９４６ｎｍ−９７０ｎｍの赤外線によって励起されるとき、強い緑色の蛍光および比較的弱い蛍光を放射する高度に効率的なアップコンバート燐光体である。
【０００３】
それらの特有の特性に起因して、アップコンバート燐光体は、光放射ダイオード、固体レーザーの製造において、および生物学的検出において超高感度蛍光標識として使用されている（米国特許第５，６７４，６９８号）。
【０００４】
生物学的分子のための蛍光標識として、燐光体は、サイズが小さくなければならず、均一で高い程度に発光性でなければならず、そして水性環境において安定でなければならない。本発明者らは、ナノメートルサイズのモリブデンアップコンバート燐光体粒子の調製方法を開示した（特許番号ＣＮ０１１３４８６１．５）。この方法を用いると、５０−６０ｎｍの直径が調製された。これらは、作製が簡単であり、そして高度に発光性であった。しかし、粒子径の範囲は、５０−６０ｎｍに限定されていた。そして、アニール温度は、高い。Ｊａｍｅｓ  Ｋａｎｅは、米国特許第５，８９１，３６１号およびＷＯ９７／４６４８８号において、小さなアップコンバート燐光フッ化物粒子の調製のプロセスを開示した。このプロセスは、高い温度（７５０℃）での加熱を含み、このようにして得られた粒子のサイズ（約４００ｎｍ）は、多くの生物学的適用について大きすぎる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ナノメートルサイズの蛍光粒子およびそれらを作製するプロセスに関する。
【０００６】
本発明の目的は、ナノメートルサイズに設定されたアップコンバート燐光体フッ化物流氏およびそれを作製するプロセスを開示することである。燐光体粒子のサイズは、３５ｎｍから３５０ｎｍの範囲で制御された様式で変動し得る。これは、先行技術において開示されたものよりも、顕著に小さなものである。粒子は、サイズが均一であり、非常に発光性である。さらに、燐光体粒子は、アニール温度が、先行技術において用いられる温度よりもはるかに低い。従って、本出願において開示されたナノメートルで設定されたアップコンバート燐光体フッ化物粒子は、生物学的検出においてより適用可能である。
【０００７】
１つの局面において、本発明は、３５０ｎｍ未満の均一な粒子径を有する長波長の光によって励起される可視光波長の範囲において光を放射する燐光体フッ化物粒子に関する。
【０００８】
別の局面において、本発明は、３５０ナノメートル未満の均一な粒子径を有する長波長光によって励起されるとき可視波長の光を放射する、燐光体フッ化物粒子を調製するプロセスであって、該プロセスは、ａ）燐光体ホスト、吸収体／放射体対および希土類金属キレート剤の可溶性塩の水溶液を調製する工程；およびｂ）該燐光体ホスト、吸収体／放射体対および希土類金属キレート剤の可溶性塩の水溶液に、約０℃〜約１００℃の範囲の温度で、燐光体フッ化物粒子の沈澱が得られるに十分な時間にわたり、フッ化物含有水溶性化合物と接触させる工程；およびｃ）約１時間〜約１０時間の範囲の時間にわたり、約３００℃〜約４５０℃の範囲の温度へと該沈澱を加熱して、３５０ナノメートルの均一な粒子径を有する、長波長光によって励起されるとき可視波長の範囲の光を放射する、燐光体フッ化物粒子を得る工程を包含する、プロセスに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（本発明の実施の形態）
開示の明確さのために、かつ限定の目的ではなく、本発明の詳細な説明を、以下の亜節に分ける。
【００１０】
Ａ．定義
そうでないと定義されない限り、本明細書において使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する分野の当業者によって通常理解されるのと同じ意味を有する。本明細書において参照されるすべての特許、出願、公開された出願および他の刊行物は、本明細書においてその全体が参考として援用される。この節において示される定義は、本明細書において参考として援用される特許、出願、公開された出願および他の刊行物に示される定義と反対またはそうでなければ一致しない場合、この節に示される定義が、参考として本明細書に援用される定義よりも優先する。
【００１１】
本明細書において用いられる「ａ」または「ａｎ」とは、「少なくとも一つ」または「１つ以上」を意味する。本明細書において用いられる「均一な粒子径」とは、１グループの粒子が２０％以下である粒子径の標準偏差を有することを意味する。好ましくは、このグループの粒子は、１５％以下、１０％以下、５％以下、２％以下、１％以下、または１％未満の粒子径の標準偏差を有する。
【００１２】
本明細書において「燐光体」とは、固体で、無機の、結晶材料であって、光学的励起によって発光を示す材料を意味する。
【００１３】
本明細書において「燐光体ホスト」とは、燐光体における３つの成分の１つ（および通常主要な１つ）であって、光吸収にも光放射のプロセスにも関与しないが、他の２つの成分のための構造環境を提供する成分をいう。
【００１４】
本明細書において、「吸収体／放射体対」とは、燐光体における２つの成分であって、それぞれ、より長い波長光を吸収し、そしてより短い波長光を放射してアップコンバートプロセスを完了する成分を意味する。
【００１５】
Ｂ．燐光体フッ化物粒子
１つの局面において、本発明は、３５０ナノメートル未満の均一な粒子径を有する、長波長によって励起されるとき可視光の範囲の光を放射する燐光体フッ化物粒子に関する。
【００１６】
好ましくは、この燐光体フッ化物粒子は、燐光体ホストおよび吸収体−放射体対を含む。任意の適切な燐光体ホスト（例えば、イットリウム、ランタンまたはガドリニウム）が、本発明の燐光体フッ化物粒子において使用され得る。任意の適切な吸収体（例えば、イッテルビウム）が、本発明の燐光体フッ化物粒子において使用され得る。任意の適切な放射体（例えば、エルビウム、ホルミウム、テルビウムまたはツリウム）が本発明の燐光体フッ化物粒子において使用され得る。
【００１７】
特定の実施形態において、吸収体は、イッテルビウムであり、そして放射体はエルビウム、ホルミウム、テルビウムまたはツリウムである。
【００１８】
別の特定の実施形態において、粒子は、イットリウム、ランタンまたはガドリニウム）：イッテルビウム：（エルビウム、ホルミウム、テルビウムまたはツリウム）が、（７０−９０）：（０−２９）：（０．００１−１５）であるモル比を有する。
【００１９】
なお別の特定の実施形態において、本発明の燐光体フッ化物粒子は、ＹＦ３：Ｙｂ，Ｅｒの式を有する。
【００２０】
なお別の特定の実施形態において、本発明の燐光体フッ化物粒子は、ＮａＹＦ４：Ｙｂ，Ｅｒの式を有する。
【００２１】
この燐光体フッ化物粒子は、３５０ナノメートル未満の任意の径を有し得る。
【００２２】
例えば、この燐光体フッ化物粒子は、約３５ナノメートルから約２００ナノメートルまでの範囲の粒子径を有し得る。
【００２３】
なお別の特定の実施形態において、この燐光体フッ化物粒子は、透明コーティング層をさらに備え得る。コーティングされたこの粒子は、固定された生物学的部分（例えば、生物学的分子）の層を含み得る。例示的な生物学的部分としては、細胞、細胞オルガネラ、ウイルス、分子およびそれらの凝集物または複合体が挙げられる。
【００２４】
この燐光体フッ化物粒子は、任意の適切な形状（例えば長方形、円、楕円または他の規則的もしくは不規則な形状）を有し得る。好ましくは、燐光体フッ化物粒子は、球状の形状を有する。
【００２５】
Ｃ．燐光体フッ化物粒子の調製プロセス
別の局面において、本発明は、３５０未満の均一な粒子径を有する、長波長光によって励起されるとき可視光波長の範囲の光を放射する燐光体フッ化物粒子を調製するプロセスに関する。このプロセスは、ａ）燐光体ホスト、吸収体／放射体対および希土類金属キレート剤の可溶性塩の水溶液を調製する工程；およびｂ）この燐光体ホスト、吸収体／放射体対および希土類金属キレート剤の可溶性塩の水溶液に、約０℃〜約１００℃の範囲の温度で、燐光体フッ化物粒子の沈澱が得られるに十分な時間にわたり、フッ化物含有水溶性化合物と接触させる工程；およびｃ）約１時間〜約１０時間の範囲の時間にわたり、約３００℃〜約４５０℃の範囲の温度へとこの沈澱を加熱して、３５０ナノメートルの均一な粒子径を有する、長波長光によって励起されるとき可視波長の範囲の光を放射する、燐光体フッ化物粒子を得る工程を包含する。
【００２６】
任意の適切な燐光体ホストが本プロセスにおいて使用され得る。例えば、イッテルビウムは、本プロセスにおいて吸収体として使用され得る。任意の適切な放射体が本プロセスにおいて使用され得る。特定の実施形態において、吸収体はイッテルビウムであり、そして放射体はエルビウム、ホルミウム、テルビウムまたはツリウムである。
【００２７】
任意の適切な希土類金属キレート剤が本プロセスにおいて使用され得る。例えば、エチレンジアミン四酢酸、トリエチレンテトラアミン六酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、１，２−ジアミノシクロヘキサン四酢酸、エチレングリコールビス（ｂ−アミノエチルエーテル）四酢酸およびそれらの塩が、本プロセスにおいて希土類金属キレート剤として使用され得る。
【００２８】
任意の適切なフッ化物含有水溶性化合物が本プロセスにおいて使用され得る。例えば、ＮａＦ、ＫＦ、ＮＨ４ＦおよびＨＦが、本プロセスにおいてフッ化物含有水溶性化合物として使用され得る。フッ化物含有水溶性化合物は、この燐光体ホスト、吸収体／放射体対および希土類金属キレート剤の可溶性塩の水溶液と接触させる前またはそれと同時に、水溶液に含まれ得る。希土類金属キレート剤の料および水溶液に含まれる希土類イオンの総量は、任意の適切な比率を有し得る。例えば、希土類金属キレート剤の料は、水溶液における希土類イオンの総量の約０−１倍であり得る。
【００２９】
燐光体ホストおよび吸収体／放射体対の可溶性塩は、任意の適切な方法によって調製され得る。例えば、燐光体ホストおよび吸収体／放射体対の可溶性塩は、塩酸または硝酸中に対応する金属酸化物を溶解し、そして続いて残留する酸を除去することによって得られ得る。
【００３０】
本発明のプロセスは、透明層（例えば、ＳｉＯ２層）で、調製された燐光体フッ化物粒子をコーティングする工程をさらに包含し得る。本プロセスは、任意の所望の部分（例えば、生物学的分子）をこの燐光体フッ化物粒子に固定する工程をさらに包含し得る。例えば、本プロセスは、生物学的分子をＳｉＯ２保護粒子に固定する工程をさらに包含し得る。任意の適切な生物学的分子が使用され得る。例示的な生物学的分子としては、例えば、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、ビタミン、モノサッカリド、オリゴサッカリド、炭水化物、脂質、およびそれらの複合体が挙げられる。
【００３１】
なお別の局面において、本発明は、上記のプロセスによって調製される燐光体フッ化物粒子に関する。好ましくは、この燐光体フッ化物粒子は、（７０−９０）：（０−２９）：（０．００１−１５）の（イットリウム、ランタンまたはガドリニウム）：イッテルビウム：（エルビウム、ホルミウム、テルビウムまたはツリウム）のモル比を有する。好ましくは、燐光体フッ化物粒子は、ＹＦ３：Ｙｂ，Ｅｒの式を有する。また好ましくは、燐光体フッ化物粒子は、ＮａＹＦ４：Ｙｂ，Ｅｒの式を有する。なお好ましくは、燐光体フッ化物粒子は、約３５ナノメートルから約２００ナノメートルまでの範囲の粒子径を有する。
【実施例】
【００３２】
Ｄ．実施例
本発明において開示されるプロセスにおいて調製されるナノメートル設定されたアップコンバートフッ化物燐光体粒子は、以下の特徴を有する：（ａ）粒子径は、ナノメートルスケールであり、そして３７ｎｍほどの小さい。（ｂ）粒子径は、希土類金属キレート剤の料を制御することによって３７ｎｍと１６６ｎｍとの間で変動し得る。（ｃ）フッ化物燐光体のアップコンバート蛍光は、モリブデン燐光体のものよりも４倍高い。（ｄ）粒子は、遙かに低い温度で調製される。（ｅ）プロセスは、非常に再現性が高い。２つの調製物の間の粒子径の偏差は、５％未満である。
【００３３】
（実施例１：３７ｎｍのアップコンバートフッ化物燐光体の調製）
（１）塩化イットリウム（ＹＣｌ３）は、１１．２９０５ｇの酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を塩酸（ＨＣｌ）または硝酸（ＨＮＯ３）中に溶解することによって得た。混合物を加熱し、そして溶媒をエバポレートさせた。ついで、５００ｍｌの脱イオン水を加えて固体を再溶解させて０．２Ｍ  ＹＣｌ３のストック溶液を得た。塩化ガドリニウム（ＧｌＣｌ３）、塩化ランタン（ＬａＣｌ３）、塩化イッテルビウム（ＹｂＣｌ３）、塩化エルビウム（ＥｒＣｌ３）、塩化ツリウム（ＴｍＣｌ３）および塩化ホルミウム（ＨｏＣｌ３）の５００ｍｌの０．２Ｍのストック溶液を、同じように、それぞれ、１８．１２５ｇのＧｄ２Ｏ３、１６．３ｇのＬａ２Ｏ３、１９．７ｇのＹｂ２Ｏ３、１９．１ｇのＥｒ２Ｏ３、１９．３ｇのＴｍ２Ｏ３および１８．９ｇのＨｏ２Ｏ３から調製した。ＹＣｌ３、ＹｂＣｌ３およびＥｒＣｌ３のストック溶液を、６ｍＬ：３．４ｍＬ：０．６ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝８０：１７：３であった。
【００３４】
（２）２０ｍＬの０．２Ｍエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）溶液を、（１）で調製した溶液中に導入した。
【００３５】
（３）フッ化ナトリウム（ＮａＦ）溶液を、２．１ｇのＮａＦを６０ｍＬの脱イオン水中に溶解することによって調製した。（２）において調製された溶液を、このＮａＦ溶液中に注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【００３６】
（４）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。
【００３７】
（５）（４）において得られた前駆体を、４００℃で４時間加熱した。ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が３７ｎｍの平均直径を伴って得られた。
【００３８】
（実施例２：４３ｎｍのアップコンバートフッ化物燐光体の調製）
（１）ＹＣｌ３、ＹｂＣｌ３およびＴｍＣｌ３のストック溶液を、１７．４ｍＬ：２．６ｍＬ：０．０２ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝８７：１３：０．１であった。
【００３９】
（２）１５ｍＬの０．２Ｍ  ＥＤＴＡ溶液を、（１）で調製した溶液中に導入した。
【００４０】
（３）ＮａＦ溶液を、２．１ｇのＮａＦを６５ｍｌの脱イオン水中に溶解することによって調製した。（２）において調製された溶液を、このＮａＦ溶液中に注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【００４１】
（４）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。
【００４２】
（５）（４）において得られた前駆体を、４００℃で４時間加熱した。ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が４３ｎｍの平均直径を伴って得られた。
【００４３】
（実施例３：７７ｎｍのアップコンバートフッ化物燐光体の調製）
（１）ＹＣｌ３、ＹｂＣｌ３およびＨｏＣｌ３のストック溶液を、１６ｍＬ：３．８６ｍＬ：０．０４ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝８０：１９．８：０．２であった。
【００４４】
（２）１０ｍＬの０．２Ｍ  ＥＤＴＡ溶液を、（１）で調製した溶液中に導入した。
【００４５】
（３）ＮａＦ溶液を、２．１ｇのＮａＦを７０ｍｌの脱イオン水中に溶解することによって調製した。（２）において調製された溶液を、このＮａＦ溶液中に注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【００４６】
（４）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。
【００４７】
（５）（４）において得られた前駆体を、４００℃で５時間加熱した。ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が７７ｎｍの平均直径を伴って得られた。
【００４８】
（実施例４：９６ｎｍのアップコンバートフッ化物燐光体の調製）
（１）ＧｄＣｌ３、ＹｂＣｌ３およびＥｒＣｌ３のストック溶液を、１４ｍＬ：５．８ｍＬ：０．２ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝７０：２９：１であった。
【００４９】
（２）５ｍＬの０．２Ｍ  ＥＤＴＡ溶液を、（１）で調製した溶液中に導入した。
【００５０】
（３）フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）溶液を、２．１ｇのＮＨ４Ｆを７５ｍｌの脱イオン水中に溶解することによって調製した。（２）において調製された溶液を、このＮＨ４Ｆ溶液中に注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【００５１】
（４）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。
【００５２】
（５）（４）において得られた前駆体を、３５０℃で５時間加熱した。ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が９６ｎｍの平均直径を伴って得られた。
【００５３】
（実施例５：１６６ｎｍのアップコンバートフッ化物燐光体の調製）
（１）ＬａＣｌ３およびＥｒＣｌ３のストック溶液を、１８ｍＬ：２ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｌａ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝９０：０：１０であった。
【００５４】
（２）フッ化カリウム（ＫＦ）溶液を、２．１ｇのＫＦを７５ｍｌの脱イオン水中に溶解することによって調製した。（２）で調製した溶液を、ＫＦ溶液に注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【００５５】
（３）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。
【００５６】
（４）（４）において得られた前駆体を、４００℃で５時間加熱した。ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が１６６ｎｍの平均直径を伴って得られた。
【００５７】
（実施例６：ＴＴＨＡを用いた４３ｎｍのアップコンバートフッ化物燐光体の調製）
ＹＣｌ３、ＹｂＣｌ３およびＥｒＣｌ３のストック溶液を、１６ｍＬ：３．６ｍＬ：０．４ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝８０：１８：２であった。
【００５８】
（２）５ｍＬの０．２Ｍトリエチレンジアミン六酢酸（ＴＨＨＡ）溶液を、（１）で調製した溶液中に導入した。
【００５９】
（３）ＮａＦ溶液を、２．１ｇのＮａＦを７５ｍｌの脱イオン水中に溶解することによって調製した。（２）において調製された溶液を、５０℃でこのＮａＦ溶液中に注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【００６０】
（４）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。前駆体粒子の平均直径は、４３ｎｍであった。
【００６１】
（５）（４）において得られた前駆体を、３５０℃で５時間加熱した。ついで、ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が得られた。
【００６２】
（実施例７：ＤＴＰＡキレート剤を用いたアップコンバートフッ化物燐光体の調製）
（１）ＧｄＣｌ３、ＹｂＣｌ３およびＥｒＣｌ３のストック溶液を、１６ｍＬ：３．９ｍＬ：０．０２ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝８０：１９．５：０．５であった。
【００６３】
（２）２０ｍＬの０．２Ｍ  ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）溶液を、（１）で調製した溶液中に導入した。
【００６４】
（３）ＮａＦ溶液を、２．１ｇのＮａＦを６０ｍｌの脱イオン水中に溶解し、ついで２０ｍＬの０．２ＭＥＤＴＡ溶液を加えることによって調製した。（２）において調製された溶液を、このＮａＦ溶液中に注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【００６５】
（４）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。
【００６６】
（５）（４）において得られた前駆体を、３８０℃で８時間加熱した。ついで、ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が得られた。
【００６７】
（実施例８：ＨＥＤＴＡキレート剤を用いたアップコンバートフッ化物燐光体の調製）
（１）ＹＣｌ３、ＹｂＣｌ３およびＥｒＣｌ３のストック溶液を、１５．４ｍＬ：４ｍＬ：０．６ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝７７：２０：３であった。
【００６８】
（２）２０ｍＬの０．２Ｍ  ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸（ＨＤＥＴＡ）溶液を、（１）で調製した溶液中に導入した。
【００６９】
（３）ＮａＦ溶液を、２．１ｇのＮａＦを７５ｍｌの脱イオン水中に溶解した。（２）において調製された溶液を、１００℃でこのＮａＦ溶液中に注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【００７０】
（４）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。この前駆体粒子の平均直径は、６０ｎｍであった。
【００７１】
（５）（４）において得られた前駆体を、４５０℃で１時間加熱した。ついで、ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が得られた。
【００７２】
（実施例９：ＤＣＴＡキレート剤を用いたアップコンバートフッ化物燐光体の調製）
（１）ＹＣｌ３、ＹｂＣｌ３およびＥｒＣｌ３のストック溶液を、１５．４ｍＬ：４ｍＬ：０．６ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝７７：２０：３であった。
【００７３】
（２）２０ｍＬの０．２Ｍ  １，２−ジアミノシクロヘキサン四酢酸（ＤＣＴＡ）溶液を、（１）で調製した溶液中に導入した。
【００７４】
（３）ＮａＦ溶液を、２．１ｇのＮａＦを６０ｍｌの脱イオン水中に溶解することによって調製した。（２）において調製された溶液を、１００℃でこのＮａＦ溶液中に注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【００７５】
（４）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。この前駆体粒子の平均直径は、６０ｎｍであった。
【００７６】
（５）（４）において得られた前駆体を、４５０℃で１時間加熱した。ついで、ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が得られた。
【００７７】
（実施例１０：ＥＧＴＡキレート剤を用いたアップコンバートフッ化物燐光体の調製）
（１）ＹＣｌ３、ＹｂＣｌ３およびＥｒＣｌ３のストック溶液を、１５．４ｍＬ：４ｍＬ：０．６ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝７７：２０：３であった。
【００７８】
（２）２０ｍＬの０．２Ｍ  エチレングリコールビス（ｂ−アミノエチルエーテル）四酢酸（ＥＧＴＡ）溶液を、（１）で調製した溶液中に導入した。
【００７９】
（３）ＫＦ溶液を、２．１ｇのＫＦを６０ｍｌの脱イオン水中に溶解することによって調製した。（２）において調製された溶液を、１００℃でこのＫＦ溶液中に注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【００８０】
（４）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。この前駆体粒子の平均直径は、６０ｎｍであった。
【００８１】
（５）（４）において得られた前駆体を、４１０℃で１時間加熱した。ついで、ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が得られた。
【００８２】
（実施例１１：ＴＴＨＡキレート剤（ＩＩ）を用いたアップコンバートフッ化物燐光体の調製）
（１）ＹＣｌ３、ＹｂＣｌ３およびＥｒＣｌ３のストック溶液を、１５．４ｍＬ：４ｍＬ：０．６ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝７７：２０：３であった。
【００８３】
（２）２０ｍＬの０．２Ｍ  ＴＴＨＡ溶液を、（１）で調製した溶液中に導入した。
【００８４】
（３）ＮＨ４Ｆ溶液を、２．１ｇのＮＨ４Ｆを６０ｍｌの脱イオン水中に溶解することによって調製した。（２）において調製された溶液を、１００℃でこのＮＨ４Ｆ溶液中に注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【００８５】
（４）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。この前駆体粒子の平均直径は、６０ｎｍであった。
【００８６】
（５）（４）において得られた前駆体を、４１０℃で１時間加熱した。ついで、ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が得られた。
【００８７】
（実施例１２：ＤＴＰＡキレート剤を用いたアップコンバートフッ化物燐光体の調製）
（１）ＹＣｌ３、ＹｂＣｌ３およびＨｏＣｌ３のストック溶液を、１４ｍＬ：６ｍＬ：０．０００２ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝７７：２０：３であった。
【００８８】
（２）２０ｍＬの０．２Ｍ  ＤＴＰＡ溶液を、（１）で調製した溶液中に導入した。
【００８９】
（３）ＮａＦ溶液を、２．１ｇのＮａＦを６０ｍＬの脱イオン水中に溶解することによって調製した。（２）において調製された溶液を、８０℃でこのＮａＦ溶液中に注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【００９０】
（４）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。この前駆体粒子の平均直径は、５０ｎｍであった。
【００９１】
（５）（４）において得られた前駆体を、３６０℃で１時間加熱した。ついで、ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が得られた。
【００９２】
（実施例１３：ＨＥＤＴＡキレート（ＩＩ）を用いたアップコンバートフッ化物燐光体の調製）
（１）ＹＣｌ３、ＹｂＣｌ３およびＴｍＣｌ３のストック溶液を、１４ｍＬ：５．９６ｍＬ：０．０４ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｔｍ３＋＝７０：２９．８：０．２であった。
【００９３】
（２）２０ｍＬの０．２Ｍ  ＨＥＤＴＡ溶液を、（１）で調製した溶液中に導入した。
【００９４】
（３）ＮａＦ溶液を、２．１ｇのＮａＦを６０ｍｌの脱イオン水中に溶解することによって調製した。（２）において調製された溶液を、このＮａＦ溶液中に注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【００９５】
（４）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。この前駆体粒子の平均粒径は、６０ｎｍであった。
【００９６】
（５）（４）において得られた前駆体を、４００℃で３時間加熱した。ついで、ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が得られた。  
【００９７】
（実施例１４：ＤＣＴＡキレート剤を用いたアップコンバートフッ化物燐光体の調製）
（１）ＹＣｌ３、ＹｂＣｌ３およびＥｒＣｌ３のストック溶液を、１４ｍＬ：６ｍＬ：０．００１ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝７０：３０：０．００５であった。
【００９８】
（２）２０ｍＬの０．２Ｍ  ＤＣＴＡ溶液を、（１）で調製した溶液中に導入した。
【００９９】
（３）ＮＨ４Ｆ溶液を、２．１ｇのＮＨ４Ｆを６０ｍＬの脱イオン水中に溶解することによって調製した。（２）において調製された溶液を、このＮＨ４Ｆ溶液中に８０℃で注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【０１００】
（４）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。
【０１０１】
（５）（４）において得られた前駆体を、４００℃で４時間加熱した。ついで、ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が得られた。
【０１０２】
（実施例１５：ＥＧＴＡキレート剤を用いたアップコンバートフッ化物燐光体の調製（ＩＩ））
（１）ＹＣｌ３、ＹｂＣｌ３およびＥｒＣｌ３のストック溶液を、１７．４ｍＬ：２ｍＬ：０．６ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝８７：１０：３であった。
【０１０３】
（２）２０ｍＬの０．２Ｍ  ＥＧＴＡ溶液を、（１）で調製した溶液中に導入した。
【０１０４】
（３）ＮａＦ溶液を、２．１ｇのＮａＦを５０ｍｌの脱イオン水中に溶解し、ついで０．２Ｍ  ＥＧＴＡ溶液１０ｍｌを添加することによって調製した。（２）において調製された溶液を、このＮａＦ溶液中に８０℃で注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【０１０５】
（４）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。
【０１０６】
（５）（４）において得られた前駆体を、４００℃で３時間加熱した。ついで、ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が得られた。
【０１０７】
（実施例１６：ＴＴＨＡキレート剤を用いたアップコンバートフッ化物燐光体の調製（ＩＩ））
（１）ＹＣｌ３、ＹｂＣｌ３およびＥｒＣｌ３のストック溶液を、１５ｍＬ：２ｍＬ：３ｍＬの容積比率で混合し、そして１００ｍＬの三首エルレンマイヤーフラスコに加えた。この混合物におけるランタニドイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝７５：１０：１５であった。
【０１０８】
（２）２０ｍＬの０．２Ｍ  ＴＴＨＡ溶液を、（１）で調製した溶液中に導入した。
【０１０９】
（３）ＮＨ４Ｆ溶液を、２．１ｇのＮＨ４Ｆを６０ｍｌの脱イオン水中に溶解することによって調製した。（２）において調製された溶液を、このＮＨ４Ｆ溶液中に室温で注入した。この混合物を、１時間室温で激しく攪拌した。
【０１１０】
（４）得られた沈澱を遠心分離し、３回脱イオン水で洗浄し、そして乾燥させた。
【０１１１】
（５）（４）において得られた前駆体を、４００℃で２時間加熱した。ついで、ナノメートルサイズのアップコンバートした蛍光粒子が得られた。
【０１１２】
（実施例１７：ナノメートルスケールのアップコンバート燐光体の表面改変）
２０ｍｇのナノメートルスケールのフッ化物燐光体粒子を含む１０ｍＬのイソプロパノールのアリコートを、懸濁物が均質なコロイド状の状態に到達するまで完全に超音波処理した。少量の大きなサイズの粒子が底に沈んだのでこれを捨てた。
【０１１３】
約７４ｍｌのイソプロパノールを１００ｍＬエルレンマイヤーフラスコに加えた。これを、磁石で攪拌し、そして４０℃にオイルバスで加熱した。次いで、コロイド様の均質なアップコンバート燐光体懸濁物をフラスコに加え、ついで、６．７５ｍＬの脱イオン水および８．２５ｍＬの２５％水酸化アンモニウムを加えた。ついで、このフラスコを封入した。混合物を磁石で１０分間攪拌した後、０．０８ｍｍｏｌのテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）をこのフラスコに加え、反応を１時間続けた。次いで、０．０７ｍｍｏｌの３−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）をこの反応系に加え、そして懸濁物を４０℃でさらに３時間攪拌した。この混合物を遠心分離管に移し、そして１２，０００ｒｐｍで遠心分離した。上清を捨て、そしてペレットを２回脱イオン水で洗浄した。得られた白色粉末を、６０℃にてオーブンで乾燥した。
【０１１４】
ＡＰＴＥＳ改変された乾燥粉末（４ｍｇ）を２ｍＬの１×リン酸緩衝化生理食塩水（ＰＢＳ緩衝液、５００ｍＬのＭｉｌｌｉＱ  Ｈ２Ｏ，ｐＨ７．４中の４ｇ塩化ナトリウム、０．１ｇ塩化カリウム、１．５６ｇリン酸水素ナトリウム、０．１ｇリン酸二水素カリウム）に再懸濁した。３０分間の超音波処理の後、この懸濁液に、５０μｌの５０％グルタルアルデヒド水溶液および１５ｍｇのナトリウムシアノブロモヒドリド（ＮａＣＮＢＨ３）を添加し、アルデヒド基をシラン化（ｓｉｌａｎｉｚｅｄ）粒子表面に導入した。この懸濁物を遠心分離し、そしてペレットを１×ＰＢＳ緩衝液で３回洗浄した。ついで、このペレットを１ｍＬの１×ＰＢＳ緩衝液（ＣＨＯ改変したアップコンバート燐光体粒子ストック、約４ｍｇ／ｍＬ）中に再懸濁した。
【０１１５】
（実施例１８：アップコンバート燐光体を用いるニュートラビジン（ＮｅｕｔｒＡｖｉｄｉｎ）の共有結合体）
ＮｅｕｔｒＡｖｉｄｉｎ（２ｍｇ，Ｐｉｅｒｃｅ）を、０．１ｍＬのＭｉｌｌｉＱ  Ｈ２Ｏ中に溶解した。さらなる１×ＰＢＳ緩衝液を加えて容量を２５０ｍＬに調整した。
【０１１６】
実施例１７において調製される０．２５ｍＬの４ｍｇ／ｍＬのＣＨＯ改変した上方改変燐光体粒子のストックの懸濁液を、１０分間超音波処理し、ついで、２ｍｇ／ｍＬのＮｅｕｔｒＡｖｉｄｉｎ溶液を加えた。１×ＰＢＳ緩衝液を用いて最終容量を１ｍＬに調整した。
【０１１７】
この反応液を、１時間室温にて振動ステーション上で維持して、アルデヒドアミノ基反応を介してタンパク質分子にその粒子の共有結合の結合体化を完了した。５μＬの５Ｍ  ＮａＣＮＢＨ３溶液のアリコートを、この混合物に加え、そしてアルデヒドアミノ基反応から得られたシッフ塩基産物を還元させた。１時間のインキュベーション後、２０μＬの３Ｍ  トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン（Ｔｒｉｓ）溶液を、この系に加えて、粒子表面上の過剰アルデヒド基をブロックした。
【０１１８】
得られた懸濁物を遠心分離し、そして１×ＰＢＳ緩衝液で３回洗浄した。ペレットを１×ＰＢＳ緩衝液中に再懸濁し、そして生体分子アッセイにおける続きの使用のために用意ができた。
【０１１９】
上記実施例は、例示の目的にのみ含まれ、そして本発明の限定を意図しない。上記記載される多くの改変が可能である。上記実施例に対して改変および変更は、当業者に明らかであることから、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】図１は、実施例１に記載されるプロセスによって調製された約３７ナノメートルの均一な粒子径を有する燐光体フッ化物粒子の透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）を例示する。
【図２】図２は、実施例２に記載されるプロセスによって調製された約４３ナノメートルの均一な粒子径を有する燐光体フッ化物粒子のＴＥＭを例示する。
【図３】図３は、実施例３に記載されるプロセスによって調製された約７７ナノメートルの均一な粒子径を有する燐光体フッ化物粒子のＴＥＭを例示する。
【図４】図４は、実施例４に記載されるプロセスによって調製された約９６ナノメートルの均一な粒子径を有する燐光体フッ化物粒子のＴＥＭを例示する。
【図５】図５は、実施例５に記載されるプロセスによって調製された約１６６ナノメートルの均一な粒子径を有する燐光体フッ化物粒子のＴＥＭを例示する。
【図６】図６は、実施例１に記載されるプロセスによって調製された約３７ナノメートルの均一な粒子径を有する燐光体フッ化物粒子のアップコンバート蛍光スペクトルを例示する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005526883.tif 000007
【図６】
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【国際調査報告】
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