(57)【要約】本発明は、ナノメートルサイズの蛍光性磁性粒子およびそれらの粒子の作製方法を提供する。このナノ粒子はある磁性物質およびある蛍光物質を含むコア粒子を有し、そしてその粒子のサイズは約１マイクロメートル未満である。そのナノ粒子は無機物の層または有機物の層で覆われ得、そして表面修飾され得る。そのナノ粒子は多くの生物学的アッセイで使用され得る。本発明は、ハイブリッドナノ粒子およびそれらの作製プロセスに関する。
2007506934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア粒子を含むナノ粒子であって、該コア粒子が、磁性物質および蛍光性物質を含み、そして該ナノ粒子が、約１マイクロメートル未満の粒子サイズを有する、ナノ粒子。
【請求項２】
請求項１に記載のナノ粒子であって、前記粒子サイズが、約７５０ナノメートル未満である、ナノ粒子。
【請求項３】
請求項１に記載のナノ粒子であって、前記粒子サイズが、約５００ナノメートル未満である、ナノ粒子。
【請求項４】
請求項１に記載のナノ粒子であって、前記粒子サイズが、約３００ナノメートル未満である、ナノ粒子。
【請求項５】
請求項１に記載のナノ粒子であって、前記粒子サイズが、約３５ナノメートルから約２００ナノメートルの範囲である、ナノ粒子。
【請求項６】
請求項１に記載のナノ粒子であって、前記粒子サイズが、約８０ナノメートルから約２００ナノメートルの範囲である、ナノ粒子。
【請求項７】
請求項１に記載の粒子であって、前記磁性物質が、超常磁性物質、常磁性物質または強磁性物質を含む、ナノ粒子。
【請求項８】
請求項１に記載の粒子であって、前記磁性物質が、金属酸化物を含む、ナノ粒子。
【請求項９】
請求項８に記載の粒子であって、前記金属酸化物が、コバルトの酸化物、ニッケルの酸化物、マンガンの酸化物および鉄の酸化物からなる群より選択される、ナノ粒子。
【請求項１０】
請求項８に記載のナノ粒子であって、前記鉄の酸化物がＦｅ３Ｏ４である、ナノ粒子。
【請求項１１】
請求項８に記載のナノ粒子であって、前記鉄の酸化物がγ−Ｆｅ２Ｏ３である、ナノ粒子。
【請求項１２】
請求項１に記載のナノ粒子であって、該ナノ粒子の飽和磁化が、約５ｅｍｕ／ｇから約６０ｅｍｕ／ｇまでの間である、ナノ粒子。
【請求項１３】
請求項１に記載のナノ粒子であって、前記蛍光性物質が、蛍光性色素、蛍光性有機金属化合物、アップコンバーティング蛍りん光体、ダウンコンバーティング蛍りん光体および蛍光性量子ドットからなる群より選択される、ナノ粒子。
【請求項１４】
請求項１３に記載のナノ粒子であって、前記アップコンバーティングの蛍光性物質が、りん光体フッ化物である、ナノ粒子。
【請求項１５】
請求項１４に記載のナノ粒子であって、前記りん光体フッ化物が、ＹＦ３：Ｙｂ，Ｅｒの式を有する、ナノ粒子。
【請求項１６】
請求項１４に記載のナノ粒子であって、前記りん光体フッ化物が、ＮａＹＦ４：Ｙｂ，Ｅｒの式を有する、ナノ粒子。
【請求項１７】
請求項１３に記載のナノ粒子であって、前記アップコンバーティングのりん光体が、モリブデンを含む、ナノ粒子。
【請求項１８】
請求項１３に記載のナノ粒子であって、前記ダウンコンバーティングのりん光体が、ＣａＳ：Ｅｕ３＋の式またはＳｉＡｌＯ２：Ｅｕ３＋の式を有する、ナノ粒子。
【請求項１９】
請求項１３に記載のナノ粒子であって、前記蛍光性量子ドットが、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＺｎＳ／ＣｄＳｅおよびＧａＡｓからなる群より選択される、ナノ粒子。
【請求項２０】
請求項１３に記載のナノ粒子であって、前記蛍光性物質が、蛍光性のナノメートルサイズにされた粒子である、ナノ粒子。
【請求項２１】
請求項２０に記載のナノ粒子であって、前記蛍光性のナノメートルサイズにされた粒子が、蛍光性物質を含むポリマーまたはシリカ粒子である、ナノ粒子。
【請求項２２】
請求項１に記載のナノ粒子であって、前記コア粒子が、前記蛍光性物質の層で覆われた磁性粒子を含む、ナノ粒子。
【請求項２３】
請求項１に記載のナノ粒子であって、前記コア粒子が、前記磁性物質の層で覆われた蛍光性粒子を含む、ナノ粒子。
【請求項２４】
請求項１に記載のナノ粒子であって、前記コア粒子が、前記磁性物質でドープした蛍光性粒子を含む、ナノ粒子。
【請求項２５】
請求項１に記載のナノ粒子であって、前記コア粒子が、前記蛍性物質でドープした磁性粒子を含む、ナノ粒子。
【請求項２６】
請求項１に記載のナノ粒子であって、前記コア粒子が、磁性粒子、蛍光性粒子および該磁性粒子と該蛍光性粒子とを共に結合するための物質を含む、ナノ粒子。
【請求項２７】
請求項２６に記載のナノ粒子であって、前記結合物質が、ＳｉＯ２を含む、ナノ粒子。
【請求項２８】
請求項１に記載のナノ粒子であって、前記コア粒子が、被膜層を有する、ナノ粒子。
【請求項２９】
請求項２８に記載のナノ粒子であって、前記被膜層が、ＳｉＯ２を含む、ナノ粒子。
【請求項３０】
請求項１に記載のナノ粒子であって、該ナノ粒子の表面が、官能基を含むように修飾されている、ナノ粒子。
【請求項３１】
請求項３０に記載のナノ粒子であって、前記官能基が、−ＣＯＯＨ、−ＣＨＯ、−ＮＨ２、−ＳＨ、−Ｓ−Ｓ−、エポキシ基およびトリメトキシシリル基からなる群より選択される、ナノ粒子。
【請求項３２】
請求項１に記載のナノ粒子であって、生体分子を含む、ナノ粒子。
【請求項３３】
請求項３２に記載のナノ粒子であって、前記生体分子が、該ナノ粒子に共有結合される、ナノ粒子。
【請求項３４】
請求項３２に記載のナノ粒子であって、前記生体分子が、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、単糖、オリゴ糖、炭水化物、脂質およびこれらの複合体からなる群より選択される、ナノ粒子。
【請求項３５】
りん光体フッ化物で覆われた磁性粒子を含むナノ粒子を調製するプロセスであって、該プロセスは以下：
ａ）ナノメートルサイズにされた磁性粒子および水性のフッ化物含有化合物を脱イオン水中に分散させる工程；
ｂ）工程ａ）の該混合物と、りん光体ホストの可溶塩、吸収体／エミッタ対および希土類金属キレート剤を含む水溶液とを、該磁性粒子の周りに被膜を形成するりん光体フッ化物の沈殿物の形成を可能にするために十分な時間攪拌することにより接触させる工程；および
ｃ）約３００℃から約４５０℃までの範囲の温度で、約１時間から約１０時間の範囲の時間にわたって工程ｂ）の該りん光体被膜を有する該磁性粒子を加熱し、長波長の光によって励起された場合に可視波長領域の光を放出する該りん光体フッ化物で覆われた磁性粒子を得る工程、
を包含する、プロセス。
【請求項３６】
請求項３５に記載のプロセスであって、前記ナノメートルサイズにされた磁性粒子および水性フッ化物含有化合物が、超音波処理によって前記脱イオン水中に分散される、プロセス。
【請求項３７】
請求項３５に記載のプロセスであって、前記工程ｃ）のりん光体フッ化物で被覆された磁性粒子を被膜層で被覆する工程をさらに包含する、プロセス。
【請求項３８】
請求項３７に記載のプロセスであって、前記被膜層が、ＳｉＯ２を含む、プロセス。
【請求項３９】
請求項３５に記載のプロセスであって、前記ナノ粒子の表面が、官能基を含むように修飾される、プロセス。
【請求項４０】
請求項３９に記載のプロセスであって、前記官能基が、−ＣＯＯＨ、−ＣＨＯ、−ＮＨ２、−ＳＨ、−Ｓ−Ｓ−、エポキシ基およびトリメトキシシリル基からなる群より選択される、プロセス。
【請求項４１】
請求項３５に記載のプロセスであって、前記りん光体ホストがイットリウム、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、プロセス。
【請求項４２】
請求項３５に記載のプロセスであって、前記吸収体が、イッテルビウムであり、そして前記エミッタがエルビウム、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、プロセス。
【請求項４３】
請求項３５に記載のプロセスであって、前記希土類キレート剤が、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、プロセス。
【請求項４４】
請求項３５に記載のプロセスであって、化合物を含んでいる前記水性フッ化物化含有化合物が、ＮａＦ、ＫＦ、ＮＨ４ＦおよびＨＦからなる群より選択される、プロセス。
【請求項４５】
請求項３５に記載のプロセスであって、前記水性フッ化物含有化合物が、前記りん光体ホストの可溶塩、前記吸収体／エミッタ対および前記希土類金属キレート剤の可溶塩との水溶液との接触の前、または該接触と同時に、水溶液中に含まれる、プロセス。
【請求項４６】
請求項３５に記載のプロセスであって、前記りん光体ホスト可溶塩および前記吸収体／エミッタ対が、塩酸または硝酸中で対応する金属酸化物を溶解し、そして引き続き該残留酸を取り除くことによって得られる、プロセス。
【請求項４７】
請求項３５に記載のプロセスであって、前記希土類金属キレート剤の量が、前記水溶液中の希土類金属イオンの全量の約０−１倍である、プロセス。
【請求項４８】
シリカで被覆された蛍光性磁性粒子を含むナノ粒子を調製するプロセスであって、該プロセスは以下：
ａ）ナノメートルサイズにされた磁性粒子およびナノメートルサイズにされた蛍光性粒子をアルコール中に分散させる工程；
ｂ）脱イオン水および２８％の濃度を有するアンモニアを工程ａ）の該混合物に約２０℃から約８０℃までの範囲の温度で添加する工程；および、
ｃ）工程ｂ）の該混合物にケイ酸ｎ−エチル（ＴＥＯＳ）を加えた後、該混合物を約０．５時間から約８時間の範囲の時間にわたって攪拌し、該ナノ粒子を得る工程、
を包含する、プロセス。
【請求項４９】
請求項４８に記載のプロセスであって、前記磁性粒子が、超常磁性体、常磁性体および強磁性体のナノメートルサイズにされた粒子、ならびに、コバルト、ニッケルおよびマンガンのナノメートルサイズにされた磁性酸化物からなる群より選択される、プロセス。
【請求項５０】
請求項４８に記載のプロセスであって、前記蛍光性粒子が、ＹＦ３：Ｙｂ，Ｅｒの式を有する、プロセス。
【請求項５１】
請求項４８に記載のプロセスであって、前記蛍光性粒子が、ＮａＹＦ４：Ｙｂ，Ｅｒの式を有する、プロセス。
【請求項５２】
請求項４８に記載のプロセスであって、前記蛍光性粒子が、フルオレセインでドープされたシリカ粒子である、プロセス。
【請求項５３】
請求項４８に記載のプロセスであって、前記ナノ粒子の表面が、官能基を含むように修飾されている、プロセス。
【請求項５４】
請求項５３に記載のプロセスであって、前記官能基が、−ＣＯＯＨ、−ＣＨＯ、−ＮＨ２、−ＳＨ、−Ｓ−Ｓ−、エポキシ基およびトリメトキシシリル基からなる群から選択される、プロセス。
【請求項５５】
請求項４８に記載のプロセスであって、前記アルコールが、３−プロパノールである、プロセス。
【請求項５６】
請求項４８に記載のプロセスであって、前記ナノメートルサイズにされた磁性粒子および前記ナノメートルサイズにされた蛍光性粒子が、超音波処理によって約０．５時間から約１時間の範囲の時間にわたって前記アルコール中に分散される、プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、ハイブリッドナノ粒子およびそれらの作製プロセスに関する。より詳細に述べると、本発明はナノメートルサイズにされた磁気的に応答する蛍光性粒子およびそれらの作製プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
生体磁気粒子は、イムノアッセイ、遺伝子工学、細胞分離などに広く用いられている表面修飾された磁気的に応答する微小球である。Ｒｏｙ  Ａ．ＷｈｉｔｅｈｅａｄおよびＬｅｅ  Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎらは、広範な種々の分子が付着し得る磁性粒子の調製のプロセスを提供した。これらの粒子は、金属酸化物コアとして、強磁性、超常磁性または常磁性の鉄の酸化物、コバルトの酸化物またはニッケルの酸化物を含み、一般的にこのコアは、吸着により結合したかまたは共有結合したシースまたは被膜に囲まれている。このシースまたは被膜は有機官能基を有し、これらの官能基に生親和的吸着剤が共有結合され得る。磁性粒子は、放射免疫アッセイ、細胞分離、アフィニティークロマトグラフィー、固定化酵素系、核酸のハイブリダイゼーションおよび他の生物学的系における生物学的分類において有用である。特許文献１〜３を参照。
【０００３】
蛍光免疫測定法（ＦＩＡ）もまた生物工学において広く用いられている。蛍光標識として用いられ得る多くの蛍光材料があり、例えば有機蛍光性色素、量子ドット、ダウンコンバーティング希土類蛍りん光体ナノ粒子およびアップコンバーティング蛍りん光体ナノ粒子などがある。
【０００４】
Ｗａｎｇらは、１から１００ミクロン範囲のサイズを有する磁気的に応答する蛍光性ポリマー粒子を調製するプロセスを提供した。その蛍光性物質はこれらの粒子の数を求めるのに用いられた。これらのポリマー粒子はポリマーのコア粒子を含み、そのコアはポリマー層で一様に被覆され、このポリマー層は、生化学研究および免疫学研究のための高感度な定量試薬として、磁気的に応答する金属酸化物を含む。これらの磁気的応答するポリマー粒子の表面は、さらに官能基化されたポリマーの別の層で被覆され得る。これらの磁気的に応答する蛍光性ポリマー粒子は、生体物質（例えば抗原、抗体、酵素）の受動的付着または共有結合的付着に用い得られ、またはＤＮＡ／ＲＮＡハイブリダイゼーションに用い得られる。そしてこれらの蛍光性ポリマー粒子は、種々のタイプのイムノアッセイ、ＤＮＡ／ＲＮＡハイブリダイゼーションプローブアッセイ、アフィニティー精製法、細胞分離ならびに他の医学的応用、診断的応用、および工業的応用のための固相として用いられ得る。特許文献４を参照。
【０００５】
Ｃｈａｎｄｌｅｒらは、磁気的に応答する蛍光標識された粒子を調製するプロセスを提供した。これらのハブリッド微小球は、蛍光性微小球または発光性微小球および磁性ナノ粒子を用いて構成されている。その得られる粒子の表面上にある反応性部分は、生物学的に活性な分子の付着のために利用され得、このようにして選択的分離および分析学的アッセイが行われることを可能にする。識別可能な微小球の一部は、蛍光強度をもとに構成され得、そして分離は磁性含有量の可変の程度に基づき影響され得る。このように構成された複数の粒子集合は、多数の分野において有用性を見出し、この分野としては、臨床生物学的アッセイが挙げられる。米国特許出願第０９／８２６，９６０号を参照。
【特許文献１】米国特許第４，５５４，０８８号明細書
【特許文献２】米国特許第４，６７２，０４０号明細書
【特許文献３】米国特許第４，６２８，０３７号明細書
【特許文献４】米国特許第６，０１３，５３１号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の簡単な要旨）
本発明は、ナノメートルサイズにされた蛍光性磁性粒子およびそのナノメートルサイズにされた蛍光性磁性粒子の調製プロセスを提供する。これらのナノ粒子は、無機層または有機層で被覆され得、そして表面修飾され得る。蛍光性色素、蛍光性量子ドット、ダウンコンバーティング希土類蛍りん光体、またはアップコンバーティング蛍りん光体のような蛍光性物質を用いてそれらのナノ粒子は構成され得る。これらのナノ粒子のためのその磁性物質は、Ｆｅ３Ｏ４、γ−Ｆｅ２Ｏ３、または他のコバルト、ニッケルもしくはマンガンの酸化物のような、超常磁性、常磁性または強磁性の金属酸化物ナノ粒子であり得る。これらのナノ粒子は、磁石によって操作され得る固相キャリアと、種々のタイプのイムノアッセイ、ＤＮＡ／ＲＮＡハイブリダイゼーション、アフィニティー精製法、細胞分離ならびに他の医学的応用、診断的応用および工業的応用のための蛍光標識との両方として使用され得る。
【０００７】
１つの局面において、本発明は、コア粒子を含むナノ粒子に関する。このコア粒子は、磁性物質および蛍光性物質を含み、そして、このナノ粒子は約１マイクロメートル未満の粒子サイズを有する。
【０００８】
別の局面において、本発明は、りん光体フッ化物で覆われた磁性粒子を含むナノ粒子を調製するプロセスに関する。そのプロセスは、以下：
ａ）ナノメートルサイズにされた磁性粒子および水性のフッ化物含有化合物を脱イオン化水中に分散させる工程；ｂ）工程ａ）の混合物とりん光体ホストの可溶塩、吸収体／エミッター対および希土類金属キレート剤を含む水溶液とを、この磁性粒子の周りに被膜を形成するりん光体フッ化物の沈殿物の形成を可能にするために十分な時間攪拌することによって接触させる工程；および、ｃ）約３００℃から約４５０℃までの範囲の温度で、約１時間から約１０時間の範囲の時間にわたって工程ｂ）のりん光体被膜を有する磁性粒子を加熱し、長波長の光によって励起された場合に、可視波長領域の光を放出するりん光体フッ化物で覆われた磁性粒子を得る工程、を含む。
【０００９】
別の局面において、本発明はシリカで被覆された蛍光性粒子および磁性粒子を含むナノ粒子を調製するプロセスに関する。そのプロセスは以下：
ａ）ナノメートルサイズにされた磁性粒子およびナノメートルサイズにされた蛍光性粒子をアルコール中に分散させる工程；ｂ）脱イオン水および約２８％（ｗ／ｗ）の濃度を有するアンモニアを工程ａ）の混合物に約２０℃から約８０℃までの範囲の温度で添加する工程；および、ｃ）工程ｂ）の混合物にケイ酸ｎ−エチル（ＴＥＯＳ）を加えた後、その混合物を約０．５時間から約８時間の範囲の時間にわたって攪拌し、ナノ粒子を得る工程、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（本発明の詳細な記述）
限定目的ではなく、記述の明瞭さのために、本発明の詳細な記述は、以下の小節に分類されている。
【００１１】
（Ａ．定義）
別な方法で定義されていない場合、本明細書中で使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書中で言及される全ての特許、出願、出願公開、およびその他の刊行物は、それら全体が参考として援用される。この節で述べられた定義が、本明細書中に参考として援用される特許、出願、出願公開、およびその他の刊行物で述べられる定義と反する、またはそうでなく不一致な場合、この節で述べられた定義が、参考によって本明細書中に援用された定義より優先する。
【００１２】
本明細書中で使用される場合、「ａ」または「ａｎ」は「少なくとも」または「一つまたはそれ以上」を意味する。
【００１３】
本明細書中で使用される場合、「りん光体」は、光学的な励起によって発光を示す固体の無機物の結晶性物質を意味する。
【００１４】
本明細書中で使用される場合、「りん光体ホスト」は、りん光体中の３つの構成成分の内の一つ（通常は主要なもの）であって、光の吸収または光の発生プロセスに関与しないが、構造上の環境を他の２つの成分に提供する、ものを意味する。
【００１５】
本明細書中で使用される場合、「吸収体／エミッター対」はりん光体中の２つの構成成分であって、一方が、より長い波長の光を吸収し、そして他方が、より短い波長の光を発して、アップコンバーティングプロセスを完了する、２つの構成成分を意味する。
【００１６】
（Ｂ．蛍光性磁性ナノ粒子）
本発明は、ナノメートルサイズにされたハイブリッド蛍光性磁性粒子およびこれらの作製プロセスに関する。これらの粒子はナノメートルスケールであり、そしてこれらの粒子は、光で励起された場合、蛍光を発し得る磁気的に応答するハイブリッド微小球体である。本発明は、多数の分野において有用性を見出し得、この分野としては、生物学的分離および生物学的検出を含む。
【００１７】
一つの局面において、本発明はコア粒子を含むナノ粒子を提供する。そのコア粒子は、磁性物質および蛍光性物質を含み、そしてそのナノ粒子は約１マイクロメートル未満のサイズを有する。
【００１８】
本発明のナノ粒子は、約７５０ナノメートル未満、約５００ナノメートル未満または約３００ナノメートル未満のサイズを有し得る。いくつかの実施形態において、粒子サイズは約３５ナノメートルから約２００ナノメートルまでにおよぶ。いくつかの実施形態において、粒子サイズは約８０ナノメートルから約２００ナノメートルまでにおよぶ。
【００１９】
例示的な磁性物質は、超常磁性物質、常磁性物質および強磁性物質を含む。いくつかの実施形態において、磁性物質は、コバルト、ニッケル、マンガン、および鉄の酸化物のような金属酸化物である。特定の実施形態において、金属酸化物はＦｅ３Ｏ４である。別の実施形態において、金属酸化物はγ−Ｆｅ２Ｏ３である。
【００２０】
いくつかの実施形態において、ナノ粒子の飽和磁化は、約５ｅｍｕ／ｇと約６０ｅｍｕ／ｇの間ある。
【００２１】
例示的な蛍光性物質としては、蛍光性色素、蛍光性有機金属化合物、アップコンバーティング蛍りん光体、ダウンコンバーティング蛍りん光体および蛍光性量子ドットが挙げられる。アップコンバーティング蛍光性物質はりん光体フッ化物であり得、例えばＹＦ３：Ｙｂ，Ｅｒ、またはＮａＹＦ４：Ｙｂ，Ｅｒの式を有するりん光体フッ化物である。いくつかの実施形態において、アップコンバーティングりん光体は、モリブデンを含む。ダウンコンバーティングりん光体は、ＣａＳ：Ｅｕ３＋  またはＳｉＡｌＯ２：Ｅｕ３＋  の式を有し得る。本発明の蛍光性量子ドットは、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＺｎＳ／ＣｄＳｅ、またはＧａＡｓであり得る。
【００２２】
本発明のナノ粒子は、コア粒子に対して種々の構造を有し得る。例えば、本発明のコア粒子は、磁性物質の層で覆われたナノメートルサイズにされた蛍光性粒子を含み得る。ナノメートルサイズにされた蛍光性粒子は、蛍光性物質を含むポリマー粒子またはシリカ粒子であり得る。あるいは、コア粒子は、蛍光性物質の層で覆われた磁性粒子を含み得る。別の構造として、このコア粒子は磁性物質でドープされた蛍光性粒子、または蛍光性物質でドープされた磁性粒子を含み得る。別の構造として、コア粒子は、磁性粒子、蛍光性粒子、およびこの磁性粒子とこの蛍光性粒子とを結合するための物質を含む。その結合物質はＳｉＯ２であり得る。いくつかの実施形態において、コア粒子は被覆層を有する。例えば、そのコア粒子はＳｉＯ２で覆われ得る。被覆層の厚さは変化し得、そしてナノ粒子および飽和磁化の大きさは、この被覆層の厚さによって決まる。
【００２３】
いくつかの実施形態において、ナノ粒子の表面は官能基を含むように修飾され得る。例示的な官能基としては、−ＣＯＯＨ、−ＣＨＯ、−ＮＨ２、−ＳＨ、−Ｓ−Ｓ−、エポキシ基およびトリメトキシシリル基が挙げられる。いくつかの実施形態において、この官能基はナノ粒子の表面に固定化されている。
【００２４】
いくつかの実施形態において、生体分子は、共有結合または非共有結合で、ナノ粒子に結合または結合体化され得る。例示的な生体分子として、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、単糖、オリゴ糖、炭水化物、脂質およびこれらの複合体が挙げられる。これらの生体分子は、化学的な官能基を介して、またはナノ粒子の表面に含まれる別の生体分子（例えば、ビオチン、ストレプトアビジンおよびプロテインＡ）と結合することによって、ナノ粒子に結合体化し得る。
【００２５】
ナノ粒子は、任意の適切な形状でも有し得、例えば四角形、円、楕円もしくは他の規則的な形状または不規則な形状が挙げられる。好ましくは、このナノ粒子は球の形状を有する。
【００２６】
（Ｃ．蛍光性磁性ナノ粒子の調製プロセス）
別の局面において、本発明はりん光体フッ化物で覆われた磁性粒子を含むナノ粒子を調製するプロセスに関する。このプロセスは以下：ａ）ナノメートルサイズにされた磁性粒子および水性のフッ化物含有化合物を脱イオン水中に分散させる工程：ｂ）工程ａ）の混合物と、りん光体ホストの可溶塩、吸収体／エミッタ対および希土類金属キレート剤の可溶塩を含む水溶液とを、磁性粒子の周りに被膜を形成するりん光体フッ化物の沈殿物の形成を可能にするために十分な時間攪拌することにより接触させる工程：およびｃ）約３００℃から約４５０℃までの範囲の温度で、約１時間から約１０時間の範囲の時間にわたって工程ｂ）のりん光体被膜を有する磁性粒子を加熱し、長波長の光によって励起された場合に可視波長領域の光を放出するりん光体フッ化物で覆われた磁性粒子を得る工程、を含む。
【００２７】
ナノメートルサイズにされた磁性粒子および水性フッ化物含有化合物は、任意の適切な方法、例えば超音波処理によって脱イオン水中に分散され得る。
【００２８】
本プロセスは、工程ｃ）のりん光体フッ化物で被覆された磁性粒子を、例えばＳｉＯ２層のような被覆層で被覆する工程をさらに含み得る。ナノ粒子の表面は、官能基を含むようにさらに修飾され得る。例示的な官能基としては、−ＣＯＯＨ、−ＣＨＯ、−ＮＨ２、−ＳＨ、−Ｓ−Ｓ−、エポキシ基およびトリメトキシシリル基が挙げられる。
【００２９】
本プロセスは、例えば生体分子のような任意の望ましい部分を、りん光体フッ化物粒子に固定化する工程をさらに包含し得る。例えば、本プロセスは、ＳｉＯ２で保護された粒子に生体分子を固定化する工程をさらに含み得る。任意の適切な生体分子が、用いられ得る。例示的な生体分子として、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、単糖、オリゴ糖、炭水化物、脂質およびこれらの複合体が挙げられる。
【００３０】
本プロセスにおいて、任意の適切なりん光体ホストが用いられ得る。例えば、本プロセスにおいて、イットリウム、ランタン、またはガドリニウムがりん光体ホストとして用いられ得る。本プロセスにおいて、任意の適切な吸収体が用いられ得る。例えば、本プロセスにおいてイッテルビウムは吸収体として用いられ得る。本プロセスにおいて、任意の適切なエミッタが用いられ得る。例えば、本プロセスにおいて、エルビウム、ホルミウム、テルビウムまたはツリウムがエミッタとして用いられ得る。特別な実施形態において、吸収体がイッテルビウムであり、そしてエミッタがエルビウム、ホルミウム、テルビウムまたはツリウムである。
【００３１】
本プロセスにおいて、任意の適切な希土類金属キレート剤が用いられ得る。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用いられ得る。
【００３２】
本プロセスにおいて、任意の適切な水性フッ化物含有化合物が用いられ得る。例えば、本プロセスにおいて、ＮａＦ、ＫＦ、ＮＨ４ＦおよびＨＦが、水性フッ化物含有化合物として用いられ得る。水性フッ化物含有化合物は、りん光体ホストの可溶塩、吸収体／エミッター対および希土類金属キレート剤の可溶塩の調製された水溶液との接触の前、または接触と同時に、水溶液中に含まれ得る。この水溶液中における、希土類金属キレート剤の量と全希土類イオンの量は、任意の適切な比を有し得る。例えば、この希土類金属キレート剤の量は、水溶液中における全希土類イオンの量の約０−１倍であり得る。
【００３３】
りん光体ホストおよび吸収体／エミッター対の可溶塩は任意の適切な方法で調製され得る。例えば、りん光体ホストおよび吸収体／エミッター対の可溶塩は、塩酸または硝酸中に対応する金属酸化物を溶解し、そして引き続きこの残留酸を取り除くことによって得られる。
【００３４】
別の局面において、本発明はシリカで被覆された蛍光性粒子および磁性粒子を含むナノ粒子を調製するプロセスに関する。このプロセスは以下：ａ）ナノメートルサイズにされた磁性粒子およびナノメートルサイズにされた蛍光性粒子をアルコール中に分散させる工程；ｂ）脱イオン水および約２８％（ｗ／ｗ）の濃度を有するアンモニアを工程ａ）の混合物に約２０℃から約８０℃までの範囲の温度で添加する工程；および、ｃ）工程ｂ）の混合物にケイ酸ｎ−エチル（ＴＥＯＳ）を加えた後、混合物を約０．５時間から約８時間の範囲の時間にわたって攪拌し、ナノ粒子を得る工程、を含む。
【００３５】
任意のナノメートルサイズにされた磁性粒子が、本プロセスに用いられ得る。例示的な磁性粒子として、超常磁性体、常磁性体および強磁性体のナノメートルサイズにされた粒子、ならびにコバルト、ニッケルおよびマンガンのナノメートルサイズにされた磁性酸化物が挙げられる。
【００３６】
本発明の蛍光性粒子は、ＹＦ３：Ｙｂ，Ｅｒの式を有し得る。この蛍光性粒子はまた、ＮａＹＦ４：Ｙｂ，Ｅｒの式を有し得る。この蛍光性粒子は、フルオレセインでドープされたシリカ粒子であり得る。
【００３７】
ナノ粒子の表面は、官能基を含むために修飾され得る。例示的な官能基として、−ＣＯＯＨ、−ＣＨＯ、−ＮＨ２、−ＳＨ、−Ｓ−Ｓ−、エポキシ基およびトリメトキシシリル基が挙げられる。
【００３８】
本プロセスは、例えば生物学的分子のような任意の望ましい部分を、りん光体フッ化物粒子に固定化することをさらに含み得る。例えば、本プロセスは、ＳｉＯ２で保護された粒子に生物学的分子を固定化する工程をさらに含み得る。任意の適切な生物学的分子が、用いられ得る。例示的な生物学的分子として、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、単糖、オリゴ糖、炭水化物、脂質およびこれらの複合体が挙げられる。
【００３９】
いくつかの実施形態において、本プロセスで用いられるアルコールは、３−プロパノールである。
【００４０】
他の実施形態において、ナノメートルサイズにされた磁性粒子およびナノメートルサイズにされた蛍光性粒子は、超音波処理によって約０．５時間から約１時間までの範囲の時間にわたってアルコール中に分散される。
【００４１】
（Ｄ．例示的な実施形態）
本発明は、ナノメートルサイズにされたハイブリッドな蛍光性磁性粒子およびそれらの作製プロセスに関する。本発明のナノ粒子およびそれらの作製プロセスのいくつかの実施形態は、下部において、および実施例において、より詳細に記述されている。
【００４２】
いくつかの実施形態において、本発明のナノ粒子は、図１に示される３層構造を有する。この図における黒色領域は、ナノメートルサイズにされた磁性粒子である。この図における灰色領域は、ナノメートルの厚さの蛍光性物質層であり、この物質として例えば無機蛍光性物質、有機蛍光性物質またはポリマーの蛍光性物質が挙げられる。外部シェルは、シリカのような無機物質またはポリマーの有機化合物であり得る。
【００４３】
あるいは、黒色領域はナノメートルサイズにされた蛍光性粒子であり、そしてこの蛍光粒子としては、無機蛍光性物質、有機蛍光性物質、またはポリマーの蛍光物質粒子が挙げられる。灰色領域は、ナノメートルの厚さの磁性物質層である。磁性物質は、磁性物質、およびポリマー物質またはいくつかの他の物質から作られるハイブリッド物質であり得る。外部シェルは、シリカのような無機物質、またはポリマーの有機化合物であり得る。
【００４４】
磁性物質は、超常磁性物質の、常磁性物質のまたは強磁性物質のナノメートルにされた粒子、もしくは鉄の酸化物、コバルトの酸化物、ニッケルの酸化物、またはマンガンなどの酸化物のような他のナノメートルにされた磁性酸化物であり得る。
【００４５】
蛍光性物質は、アップコンバーティング蛍光性物質（例えばりん光体フッ化物ナノ粒子（Ｙｉ  Ｇｕａｎｇｓｈｕｎら，ＣＮ：０２１１６６７９．Ｘ）、モリブデンのアップコンバーティングのりん光体ナノ粒子（Ｙｉ  Ｇｕａｎｇｓｈｕｎら，ＣＮ：０１１３４８６１．５）など）；ナノメートルサイズにされたダウンコンバーティング希土類金属物質（例えばＣａＳ：Ｅｕ３＋，ＳｉＡｌＯ２：Ｅｕ３＋など）；蛍光性量子ドット（例えばＣｄＳｅ／ＣｄＳ，ＺｎＳ／ＣｄＳｅ，ＧａＡｓなど）；および、蛍光性のナノメートルサイズにされた粒子（例えば蛍光性物質を含むナノメートルサイズにされたポリマー粒子（Ｔａｙｌｏｒ  Ｊ  Ｒら  Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，２０００，７２：１９７９−１９８６）および発光団をドープしたシリカのナノ粒子（Ｓａｎｔｒａ  Ｓら，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，２００１，７３：４９８８−４９９３）など）であり得る。
【００４６】
Ｙｉの特許（ＣＮ：０２１１６６７９．Ｘ）を参照すると、ある型の３層のアップコンバーティングの蛍光性磁性ナノ粒子は以下の方法で調製され得る。ナノメートルサイズにされた磁性粒子および水性フッ化物含有化合物は、超音波処理によって脱イオン水中に分散される。りん光体ホストの可溶塩、吸収体／エミッター対および希土類金属キレート剤の水溶液が、この溶液中に加えられる。十分な時間の激しい攪拌の後、りん光体フッ化物の沈殿物が磁性粒子の周りに被覆層として形成される。２層構造が形成される。そして、約３００℃から４５０℃までの範囲の温度で約１時間から約１０時間の範囲の時間にわたって、りん光体フッ化物層の沈殿の付着した粒子は加熱され、赤外線によって励起された場合に可視波長領域の光を放出するりん光体フッ化物物質のシェルを有する２層の磁性粒子を得る。これらの均一な粒子は、１５０ｎｍ未満のサイズを有する。この２層の蛍光性磁性粒子の周りにシリカ層またはポリマー層を被覆する工程によって、３層構造が形成され得る。さらに、これらの３層の粒子は、種々の基で表面修飾され得る。これらの粒子は３００ｎｍ未満のサイズを有する。プロセスは、実施例８において詳細にさらに記述されている。
【００４７】
それらの蛍光性磁性粒子は、アミノ基、エポキシ基、トリメトキシシリル基、スルフヒドリル基および他の官能基による表面修飾を有し、これらの表面修飾を有する粒子は３−アミノプロピル−トリメトキシシラン（ＡＰＳ）、３−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン（ＧＰＭＳ）、ｇ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシ−シラン（ＭＰＳ）、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＳ）および他の官能性のシラン試薬とそれぞれ反応させことによって得られ得る。それからエポキシ修飾された粒子は、アルデヒドで修飾された粒子を得るために、０．０１ｍｏｌ／Ｌ塩酸および０．２ｍｏｌ／Ｌ過ヨウ素酸ナトリウム溶液で引き続き処理され得る。
【００４８】
いくつかの実施形態において、本発明のナノ粒子は、コア−シェル構造（図２）を有するナノメートルスケールにされた球体であり、そしてこのコアは磁性物質および蛍光性物質から構成される一様な組成を有する。このシェルは、表面活性官能基を有する無機物質またはポリマー物質の保護被膜である。
【００４９】
このコアは、磁性物質でドープされた蛍光性物質または蛍光性物質でドープされた磁性物質であり得る。
【００５０】
この磁性物質は、超常磁性、常磁性、強磁性の、ナノメートルサイズにされた物質、あるいは鉄、コバルト、ニッケル、またはマンガンの、他のナノメートルサイズにされた磁性酸化物であり得る。
【００５１】
蛍光性物質は、アップコンバーティング蛍光性物質（例えばりん光体フッ化物ナノ粒子（Ｙｉ  Ｇｕａｎｇｓｈｕｎら，ＣＮ：０２１１６６７９．Ｘ）、モリブデンのアップコンバーティングのりん光体ナノ粒子（Ｙｉ  Ｇｕａｎｇｓｈｕｎら，ＣＮ：０１１３４８６１．５）など）；ナノメートルサイズにされたダウンコンバーティング希土類金属物質（例えばＣａＳ：Ｅｕ３＋，ＳｉＡｌＯ２：Ｅｕ３＋など）；蛍光性量子ドット（例えばＣｄＳｅ／ＣｄＳ，ＺｎＳ／ＣｄＳｅ，ＧａＡｓなど）；および、蛍光性のナノメートルサイズにされた粒子（例えば蛍光性物質を含むナノメートルサイズにされたポリマー粒子（Ｔａｙｌｏｒ  Ｊ  Ｒら  Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，２０００，７２：１９７９−１９８６）および発光団をドープしたシリカのナノ粒子（Ｓａｎｔｒａ  Ｓら，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，２００１，７３：４９８８−４９９３）など）であり得る。
【００５２】
それらの蛍光性磁性粒子は、アミノ基、エポキシ基、トリメトキシシリル基、スルフヒドリル基および他の官能基による表面修飾を有し、これらの表面修飾を有する粒子は３−アミノプロピル−トリメトキシシラン（ＡＰＳ）、３−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン（ＧＰＭＳ）、ｇ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシ−シラン（ＭＰＳ）、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＳ）および他の官能性のシラン試薬とそれぞれ反応させことによって得られ得る。それからエポキシ修飾された粒子は、アルデヒドで修飾された粒子を得るために、０．０１ｍｏｌ／Ｌ塩酸および０．２ｍｏｌ／Ｌ過ヨウ素酸ナトリウム溶液で引き続き処理され得る。
【００５３】
他の実施形態において、本発明のナノ粒子は、蛍光性ナノ微小球体、磁性ナノ微小球体およびそれらを共に結合する物質を含む（図３）。
【００５４】
ナノメートルサイズにされた磁性粒子および蛍光性ナノ粒子は、約０．５時間から約１時間の範囲の時間にわたり超音波処理によって３−プロパノール中に分散され得る。脱イオン水と２８％アンモニア（ＮＨ３・Ｈ２Ｏ）は、約２０℃から８０℃までの範囲の温度で添加される。それから、ケイ酸ｎ−エチル（ＴＥＯＳ）が加えられ、そしてこの混合物は約０．５時間から８時間の範囲の時間にわたって攪拌される。シリカで被覆された蛍光性磁性粒子が得られる。
【００５５】
表面修飾されたナノ粒子を得るために、種々のシランが、上記の反応混合物に添加され得、ある時間にわたって反応され得る。これらのナノ粒子はマグネティックコンセントレーター（ＰｒｏＭｅｇａ  Ｃｏ．  より購入された）を用いて分離され、そしてこれらのナノ粒子は３−プロパノール、蒸留水およびエタノールで洗浄される。それから、これらのナノ粒子は４０℃から１１０℃までの温度で乾燥される。種々の基の表面修飾を有するナノ粒子が、得られる。
【００５６】
磁性物質は、超常磁性、常磁性、または強磁性の、ナノメートルサイズにされた粒子、あるいは鉄、コバルト、ニッケルまたはマンガンなどの、他のナノメートルサイズにされた磁性酸化物であり得る。
【００５７】
蛍光性物質は、アップコンバーティング蛍光性物質（例えばりん光体フッ化物ナノ粒子（Ｙｉ  Ｇｕａｎｇｓｈｕｎら，ＣＮ：０２１１６６７９．Ｘ）、モリブデンのアップコンバーティングのりん光体ナノ粒子（Ｙｉ  Ｇｕａｎｇｓｈｕｎら，ＣＮ：０１１３４８６１．５）など）；ナノメートルサイズにされたダウンコンバーティング希土類金属物質（例えばＣａＳ：Ｅｕ３＋，ＳｉＡｌＯ２：Ｅｕ３＋など）；蛍光性量子ドット（例えばＣｄＳｅ／ＣｄＳ，ＺｎＳ／ＣｄＳｅ，ＧａＡｓなど）；および、蛍光性のナノメートルサイズにされた粒子（例えば蛍光性物質を含むナノメートルサイズにされたポリマー粒子（Ｔａｙｌｏｒ  Ｊ  Ｒら  Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，２０００，７２：１９７９−１９８６）および発光団をドープしたシリカのナノ粒子（Ｓａｎｔｒａ  Ｓら，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，２００１，７３：４９８８−４９９３）など）であり得る。
【００５８】
蛍光性物質と磁性物質とを共に結合する物質はまた、上記のシリカの代わりにポリマーの有機化合物であり得る。
【００５９】
蛍光性磁性粒子は、アミノ基、エポキシ基、トリメトキシシリル基、スルフヒドリル基および他の官能基による表面修飾を有し、これらの表面修飾を有する粒子は３−アミノプロピル−トリメトキシシラン（ＡＰＳ）、３−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン（ＧＰＭＳ）、ｇ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシ−シラン（ＭＰＳ）、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＳ）および他の官能性のシラン試薬とそれぞれ反応させことによって得られ得る。それからエポキシ修飾された粒子は、アルデヒドで修飾された粒子を得るために、０．０１ｍｏｌ／Ｌ塩酸および０．２ｍｏｌ／Ｌ過ヨウ素酸ナトリウム溶液で引き続き処理され得る。
【００６０】
上記の本プロセスにおいて調製された、ナノメートルサイズにされた蛍光性磁性粒子は、以下の特性を有し得る：
１）この粒子のサイズは、ナノメートルスケールであり、約５０ｎｍから約２００ｎｍまでの範囲であり得る。この粒子のサイズは、コアのサイズおよび被覆層の厚さに依存する。
２）これらの粒子は、約５ｅｍｕ／ｇから約６０ｅｍｕ／ｇまでの範囲の飽和磁化を有し得る。この飽和磁化は、被覆層の厚さに従って変化し得る。これらの粒子は、非常に低い保磁力（例えば２０Ｇ未満）を有し得る。全てのこれらの特色は、生物学的分離に対する条件を満たす。
３）ナノメートルサイズにされた無機蛍光性物質（例えば量子ドットまたはアップコンバーティング蛍光性物質）を埋め込んだこれらの粒子は、蛍光性色素を用いる場合と比べ、より十分な蛍光特性、より大きなストークスシフト、より低いバックグラウンドおよびより大きな信号雑音比を有する。
４）これらの粒子は、アミノ基、エポキシ基、アルデヒド基、または、タンパク質、核酸および他の生体分子をこれらの粒子表面に結合することに使用され得る他の官能基で被覆され得る。
５）これらのナノ粒子は、分離における固相キャリアとしてと、種々のタイプのイムノアッセイ、ＤＮＡ／ＲＮＡハイブリダイゼーションおよび検出、アフィニティー精製法、細胞分離、ならびに他の医学的応用、診断的応用および工業的応用のための蛍光標識との両方に使用され得る。
【実施例】
【００６１】
（Ｅ．実施例）
（実施例１：蛍光性磁性ナノ粒子の調製）
１）ナノメートルサイズにされた磁性粒子を調製するために、１．６２２ｇの塩化鉄（ＩＩＩ）（ＦｅＣｌ３）と５．５６０ｇの硫酸鉄（ＩＩ）（ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）を、一晩窒素の泡で脱酸素した２００ｍｌの脱イオン水中に溶解した。この鉄（ＩＩＩ）イオンの濃度（［Ｆｅ３＋］）は０．０５ｍｏｌ／Ｌで、この鉄（ＩＩ）イオンの濃度（［Ｆｅ２＋］）は０．１０ｍｏｌ／Ｌであった。１．０ｇのポリグリコール−４０００をこの混合物中に加え、超音波処理によって３０分間分散させた。この混合物を、６０℃の温度で急速に攪拌した。次いで１０ｍｌの２８％アンモニアを、この混合物に急速に加えた。この混合物を、常に窒素雰囲気下で３０分間急速に攪拌した。この超常磁性粒子を、マグネティックコンセントレーターを用いて分離し、脱イオン水とアルコールで数回洗浄した。これらの粒子を、６０℃の温度で一晩真空乾燥した。濃い茶色のナノメートルサイズにされた磁性粒子を、すりつぶした後に得た。
【００６２】
２）工程１）において調製された１５ｍｇの磁性粒子とＣＮ：０２１１６６７９．Ｘに従い調製した１５ｍｇのＹＦ３：Ｙｂ，Ｅｒを、１００ｍｌの３−プロパノール中へ超音波処理によって３０分間より長時間分散させた。その結果これら２種類の粒子は、この溶液中へ十分に分散した。それから、８．９４ｍｌの２８％アンモニアを触媒として混合物に加え、そして７．５ｍｌの脱イオン水を加水分解試薬として加えた。この混合物を油浴中において４０℃の温度で温めた。それから、０．２ｍｌのケイ酸ｎ−エチル（ＴＥＯＳ）を混合物に加え、その後３時間攪拌した。これらの粒子をマグネティックコンセントレーターで分離し、そして３−プロパノール、脱イオン水、およびアルコールで数回洗浄した。この蛍光性磁性粒子を、１１０℃の温度で６時間真空乾燥した。
【００６３】
（実施例２：赤色蛍光を有する磁性粒子の調製）
１）赤色蛍光を有する磁性ナノ粒子を調製するために、実施例１で調製した３０ｍｇの磁性粒子と、３０ｍｇのナノメートルサイズにされた希土類粒子ＣａＳ：Ｅｕ３＋  とを、８０ｍｌの３−プロパノール中へ超音波処理によって３０分間より長時間分散させた。十分な超音波処理の後、この混合物は、十分に分散した溶液となった。８．９４ｍｌの２８％アンモニアを触媒として混合物中に加え、そして７．５ｍｌの脱イオン水を加水分解試薬として加えた。この混合物を油浴中において４０℃の温度で温めた。それから０．１５ｍｌのケイ酸ｎ−エチル（ＴＥＯＳ）を混合物中に加え、約３時間攪拌した後に、この反応を止めた。
【００６４】
２）それからこれらの粒子をマグネティックコンセントレーターで分離し、そして３−プロパノール、脱イオン水、およびアルコールで数度洗浄した。それからこれらの粒子を、６０℃の温度で５時間真空乾燥した。赤色蛍光を有する磁性粒子を得た。
【００６５】
（実施例３：表面にアミノ基を有する蛍光性磁性ナノ粒子の調製）
１）表面にアミノ基を有する蛍光性磁性ナノ粒子を得るために、実施例１において調製された３０ｍｇの磁性粒子と、ＣＮ：０２１１６６７９．Ｘに従って調製された２０ｍｇのＹＦ３：Ｙｂ，Ｅｒとを、３０分間より長い時間の超音波処理によって８０ｍｌの３−プロパノール中に分散した。その結果これらの粒子は、この溶液中に十分に分散された。８．９４ｍｌの２８％アンモニアを触媒としてこの混合物中に加え、そして７．５ｍｌの脱イオン水を加水分解試薬として加えた。この混合物を油浴中において４０℃の温度で温める。次いで０．１ｍｌのケイ酸ｎ−エチル（ＴＥＯＳ）をこの混合物中に加え、そしてこの混合物を約２時間攪拌した。次いで０．１ｍｌの３−アミノプロピル−トリメトキシシラン（ＡＰＳ）をこの混合物中に加えた。この反応をさらに１時間続けた。
【００６６】
２）それから、これらの粒子をマグネティックコンセントレーターで分離し、そして３−プロパノール、脱イオン水およびアルコールで数度洗浄した。次いでこの蛍光性磁性粒子を５０℃の温度で６時間真空乾燥した。表面にアミノ基を有する蛍光性磁性ナノ粒子を得た。
【００６７】
（実施例４：表面にアルデヒド基を有する蛍光性磁性ナノ粒子の調製）
１）表面にアルデヒド基を有する蛍光性磁性ナノ粒子を得るために、実施例１において調製された３０ｍｇの磁性粒子と、ＣＮ：０２１１６６７９．Ｘに従って調製された３０ｍｇのＹＦ３：Ｙｂ，Ｅｒとを、３０から４０分間の超音波処理によって１６０ｍｌの３−プロパノール中に分散した。その結果これらの粒子は、この溶液中に十分に分散された。１７．８ｍｌの２８％アンモニア水を触媒としてこの混合物に加え、そして１５．０ｍｌの脱イオン水を加水分解試薬として加えた。この混合物を油浴中において４０℃の温度で温めた。次いで０．１ｍｌのケイ酸ｎ−エチル（ＴＥＯＳ）をこの混合物中に加えた。約２時間攪拌した後、この反応を止めた。
【００６８】
２）それから、これらの粒子をマグネティックコンセントレーターで分離し、そして３−プロパノール、脱イオン水およびアルコールで数度洗浄した。アセトンで洗浄した後、１０％  ３−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン（ＧＰＭＳ）を含む３ｍｌトルエン溶液をこれらの粒子と混合し、そしてこの反応を振とう台の上で一晩行った。次いでこれらの粒子をマグネティックコンセントレーターで分離し、そしてトルエンとアセトンで数回洗浄した。次いでこれらの粒子を、１１０℃の温度で２時間真空乾燥した。
【００６９】
３）これらの乾燥された粒子を、４ｍｌの０．０１ｍｏｌ／Ｌの塩酸で酸性にし、そしてこの混合物を振とう台の上で０．５時間攪拌した。次いでこれらの粒子を、脱イオン化水で数回洗浄した。これらの粒子を、０．２ｍｏｌ／Ｌの濃度の４ｍｌ過ヨウ素酸ナトリウム溶液で１時間酸化した。次いでこれらの粒子をマグネティックコンセントレーターで分離し、脱イオン水で洗浄した。これらの粒子を、６０℃の温度で６時間真空乾燥した。表面にアルデヒド基を有する蛍光性磁性ナノ粒子を得た。
【００７０】
（実施例５：表面にエポキシ基を有する蛍光性磁性ナノ粒子の調製）
１）表面にエポキシ基を有する蛍光性磁性ナノ粒子を得るために、実施例１において調製された３０ｍｇの磁性粒子と、ＣＮ：０２１１６６７９．Ｘに従い調製された３０ｍｇのＹＦ３：Ｙｂ，Ｅｒとを、３０分より長い時間の超音波処理によって１６０ｍｌの３−プロパノール中に分散した。その結果これらの粒子は、この溶液中に十分に分散された。１７．８ｍｌの２８％アンモニアを触媒として混合物中に加え、そして１５．０ｍｌの脱イオン水を加水分解試薬として加えた。この混合物を油浴中において４０℃の温度に温めた。０．１ｍｌのケイ酸ｎ−エチル（ＴＥＯＳ）をこの混合物中に加えた。約２時間攪拌した後、０．１ｍｌの３−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン（ＧＰＭＳ）をこの混合物中に加えた。この反応をさらに１時間続け、それからこの反応を止めた。
【００７１】
２）それから、これらの粒子をマグネティックコンセントレーターで分離し、そして３−プロパノール、脱イオン水およびアルコールで数度洗浄した。次いでこれらの蛍光性磁性粒子を６０℃の温度で６時間真空乾燥した。表面にエポキシ基を有する蛍光性磁性粒子を得た。
【００７２】
（実施例６：薄い被膜層を有する蛍光性磁性ナノ粒子の調製）
１）薄い被覆層を有する蛍光性磁性ナノ粒子を得るために、実施例１において調製された３０ｍｇの磁性粒子と、ＣＮ：０２１１６６７９．Ｘに従って調製された３０ｍｇのＹＦ３：Ｙｂ，Ｅｒとを、３０分より長い時間の超音波処理によって１６０ｍｌの３−プロパノール中に分散した。その結果これらの粒子は、この溶液中に十分に分散された。１７．８ｍｌの２８％のアンモニア水を触媒としてこの混合物中に加え、そして１５．０ｍｌの脱イオン水を加水分解試薬としてこの混合物中に加えた。この混合物を油浴中で４０℃の温度で温めた。０．０５ｍｌのケイ酸ｎ−エチル（ＴＥＯＳ）をこの混合物中に加えた。約２時間攪拌した後、この反応を止めた。
【００７３】
２）それから、これらの粒子をマグネティックコンセントレーターで分離し、そして３−プロパノール、脱イオン水およびアルコールで数度洗浄した。これらの粒子を、６０℃の温度で６時間真空乾燥した。薄い被膜層を有する蛍光性磁性ナノ粒子を得た。
【００７４】
（実施例７：厚い被膜層を有する蛍光性磁性ナノ粒子の調製）
１）厚い被膜層を有する蛍光性磁性ナノ粒子を得るために、実施例１において調製された３０ｍｇの磁性粒子と、ＣＮ：０２１１６６７９．Ｘに従って調製された３０ｍｇのＹＦ３：Ｙｂ，Ｅｒとを、３０分より長い時間の超音波処理によって１６０ｍｌの３−プロパノール中に分散した。その結果これら粒子は、この溶液中に十分に分散された。１７．８ｍｌの２８％のアンモニア水を触媒としてこの混合物に加え、そして１５．０ｍｌの脱イオン水を加水分解試薬として混合物に加えた。この混合物を油浴中で４０℃の温度で温めた。この混合物を攪拌している間に、０．２ｍｌのケイ酸ｎ−エチル（ＴＥＯＳ）をこの混合物中に加え、そしてこの反応を約２時間続けた。
【００７５】
２）それから、これらの粒子をマグネティックコンセントレーターで分離し、そして３−プロパノール、脱イオン水およびアルコールで数度洗浄した。これらの粒子を、６０℃の温度で６時間真空乾燥した。比較的厚い被膜層を有する蛍光性磁性ナノ粒子を得た。
【００７６】
（実施例８：３層構造を有する蛍光性磁性ナノ粒子の調製）
１）実施例１において調製された１００ｍｇの磁性粒子と、２．１ｇのフッ化ナトリウムとを１２０ｍｌの脱イオン水中に溶解し、そして４０分より長い時間の超音波処理によって十分に分散されたコロイド溶液を調製した。
【００７７】
２）ＹＣｌ３（０．２ｍｏｌ／Ｌ），ＹｂＣｌ３（０．２ｍｏｌ／Ｌ）およびＥｒＣｌ３（０．２ｍｏｌ／Ｌ）の原液を、１００ｍＬのビーカー中に１６．０ｍＬ：３．４０ｍＬ：０．６０ｍＬの体積比で混合した。この混合物中におけるランタニドのイオンのモル比は、Ｙ３＋：Ｙｂ３＋：Ｅｒ３＋＝８０：１７：３であった。
【００７８】
３）２０ｍｌの０．２Ｍ  ＥＤＴＡ溶液を、工程２）で調製された溶液中に導入した。次いでこの混合溶液を、１時間にわたって急速に攪拌しながら、工程１）で調製した溶液中に導入した。
【００７９】
４）これらの磁性粒子をマグネティックコンセントレーターで分離し、そして磁性粒子でない粒子を洗浄溶液が澄むまで脱イオン水で洗浄により除去した。次いでこれらの磁性粒子をマッフル炉で常時水素雰囲気の下で５時間加熱した。そして、２層構造を有する磁性粒子を得た。
【００８０】
５）工程４）で調製された３０ｍｇの粒子を、３０分より長い時間の超音波処理によって８０ｍｌの３−プロパノール中に分散した。その結果これらの粒子は、この溶液中に十分に分散された。８．９４ｍｌの２８％アンモニア水をこの混合物中に触媒として加え、そして７．５ｍｌの脱イオン水を加水分解試薬として加えた。この混合物を油浴中において４０℃の温度で加熱した。０．１ｍｌのケイ酸ｎ−エチル（ＴＥＯＳ）を、この混合物中に加えた。約３時間攪拌した後、この反応を止めた。
【００８１】
６）それから、これらの粒子をマグネティックコンセントレーターで分離し、そして３−プロパノール、脱イオン水およびアルコールで数回洗浄した。これらの粒子を、１１０℃の温度で６時間真空乾燥した。約８０から約２００ｎｍの範囲のサイズを有する３層構造の蛍光性磁性ナノ粒子を得た。
【００８２】
（実施例９：表面にアルデヒド基を有するＦＩＴＣ蛍光性磁性粒子の調製）
１）実施例１において調製された３０ｍｇの磁性粒子と、２０ｍｇのＦＩＴＣでドープされたシリカのナノ粒子とを、３０分より長い時間の超音波処理によって１６０ｍｌの３−プロパノール中に分散した。その結果これらの粒子はこの溶液中に十分に分散された。１７．８ｍｇの２８％アンモニア水を触媒としてこの混合物中に加え、そして１５．０ｍｌの脱イオンを加水分解試薬として加えた。この混合物を、油浴中で４０℃の温度で加熱した。０．１ｍｌのケイ酸ｎ−エチル（ＴＥＯＳ）をこの溶液中に加えた。約２時間の攪拌の後、０．１ｍｌの３−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン（ＧＰＭＳ）を、この混合物中に加えた。この反応をさらに１時間続け、そしてこの反応を止めた。
【００８３】
２）それから、これらの粒子をマグネティックコンセントレーターで分離し、そして３−プロパノール、脱イオン水およびアルコールで数度洗浄した。次いでこれらの粒子を６０℃の温度で６時間真空乾燥した。表面にエポキシ基を有するＦＩＴＣ蛍光性磁性ナノ粒子を得た。
【００８４】
３）乾燥されたこれらの粒子を、０．０１ｍｏｌ／Ｌの濃度の４ｍｌの塩酸で酸性化し、この混合物を振とう台の上で０．５時間攪拌した。次いでこれら粒子を、脱イオン水で数度洗浄した。これらの粒子は０．２ｍｏｌ／Ｌの濃度の４ｍｌの過ヨウ素酸ナトリウム溶液で１時間酸化した。次いでこれらの粒子をマグネティックコンセントレーターで分離し、そして脱イオン水で洗浄した。次いで、これらの粒子を６０℃の温度で６時間真空乾燥した。表面にアルデヒド基を有するＦＩＴＣ蛍光性磁性ナノ粒子を得た。
【００８５】
上記の実施例は、例証となる目的のためだけに含まれたのであって、本発明の範囲を限定することを意図されていない。上記の実施例に対する多くの変化があり得る。上記の実施例に対する修飾や変化が当業者に明らかであるので、本発明は添付の特許請求の範囲の範囲のみによって限定されることを意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】図１は、３層構造を有するナノメートルサイズにされた粒子を図示する。黒色領域は、ナノメートルサイズにされた磁性粒子または蛍光性粒子であり得る。灰色領域は、蛍光性物質層または磁性物質層であり得る。斜線部領域は外部シェルである。
【図２】図２は、磁性物質および蛍光性物質から構成されるコア、ならびにシェル（斜線部）を有するナノメートルサイズにされた粒子を図示する。そのコアは磁性物質（灰色）でドープされた蛍光性物質（黒色）、または蛍光性物質（灰色）でドープされた磁性物質（黒色）であり得る。
【図３】図３は、蛍光性ナノ球体（黒色）、磁性ナノ球体（灰色）、およびそれらを付着させる物質（斜線部）を含むナノメートルサイズにされた粒子を図示する。
【図４】図４は、実施例１で記述されたプロセスによって調製された蛍光性磁性粒子の２００，０００倍の透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）を示す。
【図５】図５は、実施例１で記述されたプロセスによって調製された蛍光性磁性粒子の８０，０００倍の透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）を示す。
【図６】図６は、実施例１で記述されたプロセスによって調製された蛍光性磁性粒子の８０，０００倍の別の透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）を示す。
【図７】図７は、実施例１で記述されたプロセスによって調製された蛍光性磁性粒子の磁性ヒステリシスループを示す。
【図８】図８は、実施例１で記述されたプロセスで調製された蛍光性磁性粒子のアップコンバーティング蛍光（９８０ｎｍで励起）の発光曲線を示す。
【図９】図９は、実施例２で記述されたプロセスで調製されたカゼイン＋  蛍光性磁性粒子のダウンコンバーティング蛍光の発光曲線を示す。
【図１０】図１０は、実施例８で記述されたプロセスによって調製された３層の蛍光性磁性粒子の５０，０００倍の透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）を示す。
【図１１】図１１は、実施例８で記述されたプロセスによって調製された３層の蛍光性磁性粒子の１００，０００倍の透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）を示す。
【図１２】図１２は、実施例８で記述されたプロセスで調製された３層の蛍光性磁性粒子のアップコンバーティング蛍光（９８０ｎｍで励起）の発光曲線を示す。
【図１３】図１３は、実施例８で記述されたプロセスによって調製された３層の蛍光性磁性粒子の磁性ヒステリシスループを示す。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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