(57)【要約】【課題】バックグラウンドノイズを抑制した状態を維持し、目的物質を高感度で分析することができる蛍光ラベル化剤を提供する。【解決手段】蛍光ラベル化剤は、水不溶性の光で励起して所定の波長の領域において蛍光発光する有機蛍光色素が液剤中に粒子状に分散した分散粒子を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水不溶性の光で励起して所定の波長の領域において蛍光発光する有機蛍光色素が液剤中に粒子状に分散した分散粒子を含む蛍光ラベル化剤。
【請求項２】
前記光は近赤外光であり、前記領域は近赤外領域であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光ラベル化剤。
【請求項３】
７００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長の前記近赤外光で励起し、７５０ｎｍ〜２０００ｎｍの前記近赤外領域で蛍光発光する有機蛍光色素が前記液剤中に粒子状に分散した前記分散粒子を含む請求項２に記載の蛍光ラベル化剤。
【請求項４】
前記分散粒子のサイズが１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蛍光ラベル化剤。
【請求項５】
前記液剤は、水または生理食塩水であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蛍光ラベル化剤。
【請求項６】
ポリビニルアルコール、デキストリン、アミロース、アガロース、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、アルギニンから少なくとも１種以上選ばれる水溶性樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蛍光ラベル化剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光を発光する蛍光ラベル化剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バイオセンシング、バイオラベリング、バイオイメージングや環境検査などにおいて、サンプリング対象となる物質を標識（ラベル）化し、ラベル化された物質に関する様々な測定が行われている。
【０００３】
このような測定において、ラベル化された物質として蛍光物質が使用されることが多い。この場合、まず、ラベル化された蛍光物質を目的物質として反応させた後、非特異物質を洗浄、除去する。その後、洗浄等されたその目的物質に励起光を照射することによって励起状態とし、その状態で目的物質の蛍光波長や蛍光強度等の出力を測定している。
【０００４】
また、上述した蛍光物質としては、従来からＵＶ（UltraViolet  ray）励起可視発光の蛍光体が用いられてきた。しかし、生体試料の分析においては、多量の夾雑物質が存在することにより、バックグラウンドノイズが高くなってしまう場合があるという問題があった。
【０００５】
このような問題を回避する手法として、例えば、特許文献１に記載された技術のように、ＨＰＬＣ（High  Performance  Liquid  Chromatography）を検出するための物質としてポリメチン色素を利用したり、あるいは特許文献２に記載された技術のように、ＤＮＡ（DeoxyriboNucleic  Acid）を検出するための物質として有機近赤外蛍光色素を利用することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−１４５１４８号公報
【特許文献２】特開平０９−２３９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載された技術では、上述したバックグラウンドノイズを抑制して、一時的に目的物質の蛍光波長や蛍光強度等の出力を高めることはできても、安定してその状態を維持することができないという問題があった。特に、目的物質が水溶性の場合には、有機近赤外蛍光色素の特性上、溶液中では容易に溶解するため、通常は分子状態となっていることが多く、そのような安定した状態を維持することが困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バックグラウンドノイズを抑制した状態を維持し、目的物質を高感度で分析することができる蛍光ラベル化剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するために、本発明に係る蛍光ラベル化剤は、水不溶性の光で励起して所定の波長の領域において蛍光発光する有機蛍光色素が液剤中に粒子状に分散した分散粒子を含むことを特徴とする。好ましくは、前記光は近赤外光であり、前記領域は近赤外領域である。また、好ましくは、７００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長の前記近赤外光で励起し、７５０ｎｍ〜２０００ｎｍの前記近赤外領域で蛍光発光する有機蛍光色素が前記液剤中に粒子状に分散した前記分散粒子を含む蛍光ラベル化剤である。さらに、好ましくは、前記分散粒子のサイズが１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲である蛍光ラベル化剤である。また、好ましくは、前記液剤は、水または生理食塩水である蛍光ラベル化剤である。さらに、好ましくは、ポリビニルアルコール、デキストリン、アミロース、アガロース、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、アルギニンから少なくとも１種以上選ばれる水溶性樹脂を含む蛍光ラベル化剤である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バックグラウンドノイズを抑制した状態を維持し、目的物質を高感度で分析することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、この発明にかかる蛍光ラベル化剤の実施の形態を詳細に説明する。以下の説明では、一例として、蛍光ラベル化剤を有機蛍光色素に適用した場合について説明している。
【００１２】
有機蛍光色素は、近赤外線（波長７８０ｎｍ以上）により励起されて赤外光領域に発光中心波長を有するものである。有機蛍光色素の代表的なものとしては、ポリメチン系色素、アントラキノン系色素、ジチオ―ル金属塩系色素、フタロシアニン系色素、インドフエノ―ル系色素、シアニン系色素、アミニウム系色素、ジイモニウム系色素、アゾ系色素などが好ましく用いられる。
【００１３】
具体的には、ポリメチン系色素として旧コダックラボラトリ―ケミカル社製の「ＩＲ−１４０」、日本化薬社製の「ＩＲ−８２０Ｂ」などが存在し、アントラキノン系色素として日本化薬社製の「ＩＲ−７５０」などが存在する。また、シアニン系色素の具体例としては、日本感光色素社製ＮＫ−１１４４、ＮＫ−１２３、ＮＫ−７８などが存在し、ジチオ―ル金属塩系色素として三井化学社製の「テトラブチルホソホニウム（１，２−ベンゼンチオラ―ト）ニコレ―トなど、フタロシアニン系色素としてＺｎ−フタロシアニンなどが挙げられる。
【００１４】
上述したように、このような有機蛍光色素は耐候性に劣っている。特に、目的物質が液体状態である場合や、ラベル化された状態で外部から近赤外光等の光を照射した場合、その光の発光強度は、時間が経過する程容易に低下してしまう。この現象は、特に、目的物質がラベル化された状態において著しい。
【００１５】
すなわち、液体状態では、色素と外気との間に溶媒が介在し、色素と外気との直接の接触を防ぐことができる。しかし、目的物質がラベル化された状態では、溶媒などの介在物が存在せず、色素の分解性がラベル化の安定性に直接影響してしまう。この現象は、無機質や有機質の粒子表面に色素を吸着させたときでも同様であり、上記粒子表面では色素が溶媒中での溶解状態と同様に分子状態で存在している。したがって、このようなラベル化された目的物質では、色素が外気と直接接触することによって、有機蛍光色素の分解による劣化を抑制できない。また、目的物質の種類によっては表面に種々の官能基を持つものがあり、この官能基が有機蛍光色素の分解を促進して、室温で放置した場合でも発光出力の顕著な低下をもたらしやすい。
【００１６】
そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、有機蛍光色素の外気からの影響を低減するとともに、目的物質をラベル化した場合に官能基による作用を低減して有機蛍光色素の分解性を抑制するために、有機蛍光色素をバルク状態とすることによって、目的物質が液体状態の場合だけでなく、そのような目的物質をラベル化とした場合でも、高い発光出力を維持できることを見出した。
【００１７】
なお、ラベル化とは、ある物質の場所を同定するための物質を目的物質に備えさせることを意味している。ラベル化には、上述した蛍光物質のほか、放射能や酵素等が利用されるが、ここでは蛍光物質の中の有機蛍光色素を利用している。このようにラベル化された物質を用いることにより、目的物質に含まれる物質（検査対象となる物質）の定性的、定量的な検出を行うことができる。
【００１８】
すなわち、以下の説明では、上記の有機蛍光色素を使用するにあたり、この色素を水または生理食塩水中に粒径１０〜４５０ｎｍの粒状物として存在させることにより、液体状態のみならず、ラベル化とした場合でも、優れた保存安定性が得られることを見出したものである。なお、溶媒中の粒径は動的光散乱光度計により測定可能である。
【００１９】
このような保存安定性が得られる理由は、以下のように考えられる。有機蛍光色素を粒径１０〜４５０ｎｍ（より効果的には１０ｎｍ〜２００ｎｍ）のバルク状態の粒状物とすると、これを用いて目的物質をラベル化した場合に、上記色素が外気またはサンプルの官能基と接触しても、粒状物の表面のみが劣化するに止まり、内部では活性な色素が存在し、これにより長期保存後でも発光出力の低下が抑制されるものと思われる。
【００２０】
以下に示す実施例では、近赤外光の励起波長を８２０ｎｍとしているが、励起波長が７００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の間であって、有機蛍光色素が７５０ｎｍ〜２０００ｎｍ程度の間の近赤外領域で蛍光発光するものであればよい。
【実施例】
【００２１】
（実施例１）  水９０部に、バインダ（結合剤）としてポリビニルアルコ―ル（クラレ社製のＰＶＡ）５部を溶解し、これに、近赤外線によって励起されて発光する色素（日本化薬社製の商品名「ＩＲ−８２０Ｂ」、励起波長：８２０ｎｍ、発光波長：９００ｎｍ）０．５部を加え、遊星ボ―ルミルにより４時間分散処理して、上記色素が粒径２８０〜３２０ｎｍの粒状物として存在する近赤外線励起型の組成物を調製した。
【００２２】
（実施例２）  遊星ボ―ルミルによる分散処理時間を８時間とした以外は、実施例１と同様にして、色素が粒径１１０〜２５０ｎｍの粒状物として存在する近赤外線励起型の組成物を調製した。
【００２３】
（実施例３）  水９０部に、バインダ（結合剤）としてアミロース５部を溶解し、これに、近赤外線によって励起されて発光する色素（日本化薬社製の商品名「ＩＲ−８２０Ｂ」、励起波長：８２０ｎｍ、発光波長：９００ｎｍ）０．５部を加え、遊星ボ―ルミルにより４時間分散処理して、上記色素が粒径２８０〜３２０ｎｍの粒状物として存在する近赤外線励起型の組成物を調製した。
【００２４】
（実施例４）  水９０部に、バインダ（結合剤）としてアガロース５部を溶解し、これに、近赤外線によって励起されて発光する色素（日本化薬社製の商品名「ＩＲ−８２０Ｂ」、励起波長：８２０ｎｍ、発光波長：９００ｎｍ）０．５部を加え、遊星ボ―ルミルにより４時間分散処理して、上記色素が粒径２８０〜３２０ｎｍの粒状物として存在する近赤外線励起型の組成物を調製した。
【００２５】
（実施例５）  生理食塩水９０部に、バインダ（結合剤）としてアミロース５部を溶解し、これに、近赤外線によって励起されて発光する色素（日本化薬社製の商品名「ＩＲ−８２０Ｂ」、励起波長：８２０ｎｍ、発光波長：９００ｎｍ）０．５部を加え、遊星ボ―ルミルにより４時間分散処理して、上記色素が粒径２８０〜３２０ｎｍの粒状物として存在する近赤外線励起型の組成物を調製した。
【００２６】
（比較例１）  メチルエチルケトン９０部に、実施例１と同じ色素０．５部を溶解し、これにさらにバインダ（結合剤）としてアクリル系樹脂（三菱レ―ヨン製の商品名「ダイヤナ―ルＢＲ−１０６」）９．５部を加えて、よく撹拌混合して溶解し、近赤外線励起型の組成物を調製した。
【００２７】
（比較例２）  遊星ボ―ルミルによる分散処理時間を１時間とした以外は、実施例１と同様にして、近赤外線励起型の組成物を調製した。動的光錯乱法によって測定した色素の粒径は４８０〜５５０ｎｍであつた。
【００２８】
（比較例３）  メチルエチルケトン３部に実施例１と同じ色素０．５部を溶解した。つぎに、この色素溶解液を、水７７部に無機質粒子として平均粒径１００ｎｍのシリカ粒子１０部、バインダ（結合剤）としてポリビニルアルコ―ル（クラレ社製のＰＶＡ）９．５部を混合してなるスラリ―中に、配合し、これをよく撹拌混合して、近赤外線励起型の組成物を調製した。
【００２９】
このように、各実施例で説明した方法により組成物を調製した場合の蛍光発光強度、およびその維持率を各比較例と対比した結果は以下のとおりである。なお、以下に示す維持率は、励起レーザを目的物質に照射した後、さらにその１時間後に測定した発光強度の割合として示している。また、蛍光発光強度は、比較例１の場合を基準（１００）とした場合の数値となっている。
【００３０】
蛍光発光強度      励起レーザ照射後の出力維持率（％）
実施例１                  １８０                      ８５
実施例２                  １７５                      ９０
実施例３                  １７０                      ８５
実施例４                  １６５                      ８５
実施例５                  １７０                      ８５
比較例１有機蛍光体        １００                         ４
比較例２無機蛍光体            ５                     １００
比較例３有機蛍光体        １２０                        １６
以上のように、赤外線の励起により赤外光を発光する有機蛍光色素を本質的に溶解しない溶媒に、この溶媒に溶解する樹脂をあらかじめ溶解して、溶液組成物中にバルク状態で存在させる（例えば、水または生理食塩水中に微細に分散させて水溶液中にバルク状態で存在させる）ことにより、蛍光色素として安定に存在することが可能となる。
【００３１】
さらには、赤外線の励起による赤外光領域での発光出力が向上し、かつ耐候性が改善され、目的物質が液体状態である場合やラベル化された場合であっても、バックグラウンドノイズを抑制した状態を維持し、継続して目的物質を高感度で分析することができる。例えば、高い検出感度を必要とし、多量の夾雑物質が存在する血漿においても高感度で分析することができる。
【００３２】
なお、上述した実施の形態においては、近赤外光を照射して有機蛍光色素が粒径１１０〜３２０ｎｍの粒状物として存在する近赤外線励起型の組成物を調製した。しかし、例えば、一般に毛細血管の太さが１０μｍ程度であり、毛細血管の細胞壁の大きさが５０ｎｍ程度であることから、このような粒状物のサイズを、５０ｎｍ〜１０μｍの大きさの組成物として調整することによって、調整した組成物をヒトの生体（例えば、静脈）に適用して、例えば、一般的な８０ｎｍ以上の大きさの癌細胞の有無等を検出することができる。
【００３３】
また、上述した実施の形態においては、励起光として近赤外光を用いたが、このような特定の波長に限らず、例えば、紫外光や短波長の可視光を用いることによって、これらの光の波長領域で有機蛍光色素を蛍光発光させることとしてもよい。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。