(57)【要約】      （修正有）【課題】複製を不可能とさせる高度なセキュリティに不可欠な暗号化とステルス性を備えたナノビ−コン及びそれを用いた偽造防止技術を提供する。【解決手段】微小で視認困難な貴金属ナノ構造体からの暗号化された光信号を観察することによる偽造防止技術である。極めて微少量であっても強い表面増強ラマン散乱を発するナノビ−コンを用い、ナノビ−コンを構成する貴金属ナノ構造体の材質および形態、リポ−タ−分子の種類、認証に用いるレ−ザ−波長、認証に用いる測定器の光学部品の特性の組み合わせに依存した光信号を、物理的、化学的な暗号として用いる。極めて微少量であるので第三者に気づかれず、貴金属を原料としながら低コストであり、認証には数秒もかからず、物理的、化学的に多様な暗号なので、偽造複製が著しく困難な偽造防止技術が実現する。【選択図】図１
2015165193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造制御された貴金属ナノ粒子集合体とリポ−タ−分子と安定剤からなる、ナノビ−コンおよび認証方法。
【請求項２】
リポ−タ−分子が、ピリジン、４，４‘−ビピリジン、トリアゾ−ル、ロ−ダミン６Ｇなどの複素環化合物およびその安定同位体からなる群から少なくとも一種類の分子からなる請求項１に記載のナノビ−コンおよび認証方法。
【請求項３】
認証方法が、 ナノビ−コンを構成する貴金属ナノ構造体の材質および形態、リポ−タ−分子の種類、認証に用いるレ−ザ−波長、認証に用いる測定器の光学部品の特性の組み合わせに依存した光信号を、物理的、化学的な暗号として用いることを特徴とする請求項１に記載のナノビ−コンおよび認証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
医薬品や食品をはじめとする多様な商品がネット販売でグロ−バルに流通する社会環境のなかで、偽造品の増加による商品の正当性や安全性の維持が困難になっている。本発明は、偽造を防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に偽造医薬品は生命に係わる重要な問題であるので、偽造医薬品を代表例として説明する。D．Bansalらの総説「Anti−Counterfeit Technologie: A Pharmaceutical Industry Perspective」（ 非特許文献１）には、偽造防止技術の必要性、その特性、望ましい技術の要件について詳述されている。
【０００３】
この非特許文献１によれば、望ましい偽造防止技術の要件には、1）複製を不可能とさせる高度はセキュリティ、2）多様な製品に利用できること、3）認証のスピ−ド、4）保証された標準物質、5）除去あるいは再適用が困難なこと、6）簡便に確認できること、7）認証が自動でできること、8）消費者が活用できること、9）法律を遵守していること、があげられる。このような要件を満たす偽造防止技術の開発が急がれている。
【０００４】
近年のナノテクノロジ−の発達により、極微量の貴金属ナノ構造体がナノビ−コンとして有用であると考えられている。これらの技術では、良く制御された金ナノ粒子の集合体あるいは銀ナノ粒子の集合体には集合体表面近傍のラマン活性分子のラマン散乱強度を著しく増強させる表面増強ラマン散乱などの表面増強効果を利用している（特許文献１、特許文献２）。
【０００５】
貴金属ナノ構造体における局在プラズモン共鳴の状態が最適となるように、貴金属ナノ構造体が良く制御されていることが重要である。 非特許文献２および非特許文献３には、表面増強ラマン散乱において、レ−ザ−励起波長およびラマン活性分子のラマン散乱波長における局在プラズモン共鳴の強さが大きければ大きいほど、観察される表面増強ラマン散乱の強度が大きくなることが記述されている。
【０００６】
特許文献１および特許文献２においては、貴金属ナノ粒子の凝集過程の適したタイミングで凝集を停止させその状態を安定化し、良く制御された貴金属ナノ構造を得る技術が開示されている。
【０００７】
貴金属ナノ粒子をラマン活性分子であるリポ−タ−分子とともに周辺をシリカ系物質で包んだマイクロカプセルにして、そのリポ−タ−分子の表面増強ラマン散乱を利用するナノタグがNatanらにより考案されている（特許文献３、特許文献４、特許文献５、非特許文献４、非特許文献５、非特許文献６、非特許文献７）。一連のナノタグの研究開発において、当初は単一の貴金属ナノ粒子を用いていたが、最近の研究では特許文献１および特許文献２と同じように、良く制御された貴金属ナノ構造（ 非特許文献４、非特許文献５）および適したリポ−タ−分子（特許文献４）についても言及されるようになった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許4772273 「物質の分析方法」
【特許文献２】U.S. Patent 7198957 Method for Analyzing Substance
【特許文献３】US 2011/0228264 A1 SERS NANOTAG WITH IMPROVED BUOYANCY IN LIQUID
【特許文献４】US 2012/0156491 A1 SERS REPORTER MOLECULES AND METHODS
【特許文献５】US 2013/635559 A1 WAVELENGTH SELECTIVE SERS NANOTAGS
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】D. Bansal, S. Malla, K. Gudala, and P. Tiwari,  “Anti−Counterfeit Technologie: A Pharmaceutical Industry Perspective”, Sci. Pharm. Mar., 81(1), 1−13(2013).
【非特許文献２】M. Inoue, and K. Ohtaka, “Surface Enhanced Raman Scattering by Metal Spheres . I. Cluster Effect,” J. Phys. Soc. Jpn., 52(11), 3853&#8211;3864 (1983).
【非特許文献３】K. Yoshida, T. Itoh, H. Tamaru, V. Biju, M. Ishikawa, Y. Ozaki, “Experimental evaluation of the twofold electromagnetic enhancement theory of surface−enhanced resonance Raman scattering”, Phys. Rev. B, 81, 115406 (2010).
【非特許文献４】K. L. Wustholz, A−I. Henry, J. M. McMahon, R. G. Freeman, N. Valley, M. E. Piotti, M. J. Natan, G. C. Schatz, and R. P. Van Duyne, "Structure−Activity Relationships in Gold Nanoparticle Dimers and Trimers for Surface−Enhanced Raman Spectroscopy", J. Am. Chem. Soc., 132, 10903−10910 (2010).
【非特許文献５】A−I. Henry, J. M. Bingham, E. Ringe, L. D. Marks, G. C. Schatz, and R. P. Van Duyne, "Correlated Structure and Optical Property Studies of Plasmonic Nanoparticles", J. Phys. Chem. C, 115, 9291−9305(2011).
【非特許文献６】S. L. Kleinman, B. Sharma, M. G. Blaber, A−I. Henry, N. Valley, R. G. Freeman, M. J. Natan, G. C. Schatz, and R. P. Van Duyne, "Structure enhancement factor relationships in single gold nanoantennas by surface−enhanced Raman excitation spectroscopy", J. Am. Chem. Soc., 135, 301−308 (2013).
【非特許文献７】T. P. Tyler, A−I. Henry, R. P. Van Duyne, and G. C. Schatz, "Improved Monodispersity of Plasmonic Nanoantennas via Centrifugal Processing", J. Phys. Chem. Lett., 2, 218−222(2011).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらの先行技術は、表面増強ラマン散乱を発する極微量の貴金属ナノ構造体とラマン活性分子（リポ−タ−分子リポ−タ−分子）からなるナノビ−コンが、偽造防止技術に応用できる可能性を予見させるものである。しかしながら、非特許文献１に記述された要件を十分に満たす技術はまだ達成されていない。特に、複製を不可能とさせる高度なセキュリティには暗号化とステルス性が不可欠だが、まだ実現されていない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
微小で視認困難な貴金属ナノ構造体からの暗号化された光信号を観察することによる偽造防止技術を提案する。
【００１２】
極めて微少量であっても強い表面増強ラマン散乱を発するナノビ−コンを用い、ナノビ−コンを構成する貴金属ナノ構造体の材質および形態、リポ−タ−分子の種類、認証に用いるレ−ザ−波長、認証に用いる測定器の光学部品の特性の組み合わせに依存した光信号を、物理的、化学的な暗号として用いる。
【発明の効果】
【００１３】
極めて微少量であるので第三者に気づかれず、貴金属を原料としながら低コストであり、認証には数秒もかからず、物理的、化学的に多様な暗号なので、偽造複製が著しく困難な偽造防止技術が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１はナノビ−コンのあるなしによって医薬品錠剤を認証した実例のスペクトルである。（実施例１）
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、構造制御された貴金属ナノ粒子集合体とリポ−タ−分子と安定剤からなる、ナノビ−コンを合成する。説明の簡略化のため、貴金属ナノ粒子として金ナノ粒子について記すが金ナノ粒子に限定されるものではない。
【００１６】
最適な金ナノ粒子の粒子径と個数濃度は、金ナノ粒子を適切な手段で凝集させたときに、近赤外領域に新たな局在プラズモン共鳴による吸収が現れることなどで実験的に決定すればよい。この局在プラズモン共鳴波長が６００ ｎｍよりも長波長にあることが特に望ましい。したがって粒子径の分布が多分散であっても問題はない。また粒子個数濃度が正確にわからなくても問題はない。
【００１７】
金ナノ粒子を凝集させる適切な手段としては、公知の拡散律速凝集が上げられる。またリポ−タ−分子によって起こされる凝集であってもよい。
【００１８】
構造制御された貴金属ナノ粒子集合体を得る手段としては、特許文献１および特許文献２に開示の、貴金属ナノ粒子の凝集過程の適したタイミングで凝集を停止させその状態を安定化し、良く制御された貴金属ナノ構造を得る技術が利用できる。ただし、特許文献１および特許文献２に未記載の要件としては次の二点がある。少なくとも３個以上の金ナノ粒子が鎖状に結合していることが特に望ましい。リポ−タ−分子の存在下で凝集を行わせしめることが特に望ましい。また、異なる材質、異なる凝集状態の貴金属ナノ粒子集合体を同時に組み合わせて利用することができる。
【００１９】
貴金属ナノ粒子集合体は必ずしも直線状に結合している必要はなく、分岐や曲がりがあっても良い。なぜならば集合体のフラクタル次元Dを測定することにより、N個の金ナノ粒子が連結した集合体の見かけのアスペクト比は、直線状の場合のN に対してN の２／（D−１）乗と補正できるのであり、近似的にはこのアスペクト比に応じた局在プラズモン共鳴が生じるからである。
【００２０】
リポ−タ−分子はラマン活性で金ナノ粒子に吸着しやすい分子であれば特に限定されない。このような分子はピリジン、４，４‘−ビピリジン、トリアゾ−ル、ロ−ダミン６Ｇなどの複素環化合物が良く知られている。特許文献４にリポ−タ−分子の例が開示されている。またこれら分子の安定同位体を単一であるいは混合して用いることができる。混合比によって単一種類と違ったスペクトルを示すので、本発明の目的にかなった暗号方式になる。
【００２１】
リポ−タ−分子は複数種用いても良い。例えば、７８５ｎｍに強い局在プラズモン共鳴をもつ金ナノ構造体と１０６４ｎｍに強い局在プラズモン共鳴をもつ金ナノ構造体を特許文献１に開示の手段に準じた方法で用意しておき、７８５ｎｍに応答する金ナノ構造体には ４，４‘−ビピリジンを吸着させておき、１０６４ｎｍのレ−ザ&#8722;に応答する金ナノ構造体にはロ−ダミン６Ｇを吸着させておけば、定められたレ−ザ−波長を選択しなければ正しい光信号が得られないという暗号方式になる。
【００２２】
リポ−タ−分子の量は、一分子レベル計測が可能である公知の科学的事実を踏まえて金ナノ粒子１個に対して１０分子から１００万分子あれば十分であり特に限定されない。
【００２３】
安定剤には、親水性ポリマ−、有機酸、糖類、特許文献１に開示の分散性微粒子が利用できる。クエン酸や酒石酸などの低分子水溶性有機酸、ショ糖やトレハロ−スなどの分子量の大きくない糖類、および分散性微粒子は単独あるいは複数で利用できる。特に分散性微粒子で凝集状態を保持安定化したのちに糖類を添加するのが効果的である。
【００２４】
こうして得られたナノビ−コンの極微量を製品に点着あるいは塗布する。一例として金ナノ粒子の約１０ｎｇを含む２００ｎLあるいは約３０ｎｇを含む５００ｎLを塗布すれば十分である。点着または塗布の方法は限定されないが、滴下して乾燥する、表面に含浸させる、針で表面近傍に注入するなどによっても良い。
【００２５】
認証には、あらかじめ定められたレ−ザ−波長で、測定器を用いて増感されたラマン散乱光を観察する。ゆえに測定器にはラマン分光器が利用できる。このとき、増感されたラマン散乱光のスペクトルは、貴金属ナノ構造体の材質および形態、リポ−タ−分子の種類、認証に用いるレ−ザ−波長、認証に用いる測定器の光学部品の特性に依存する。
したがって、これらの要因を組み合わせることで、偽造による複製が困難な物理的、化学的な暗号化ができるので、あらかじめ記録された標準スペクトルと比較することにより認証を行う。
【実施例１】
【００２６】
田中貴金属工業製の金ナノ粒子（粒子径４０nm）の４４μL、リポ−タ−分子として１μＭの４，４‘−ビピリジン水溶液３μＬ、１Ｍ塩化ナトリウム水溶液３μＬを混合し、安定化剤としてスメクタイトを特許文献１の手法に準じて添加して凝集を停止させた。その２００ｎＬ、５００ｎＬをムコダイン錠剤に滴下して乾燥させた。７８５ｎｍ（１００ｍＷ）のレ−ザ−を備えたラムダビジョン製RAM100Sで点着部位周辺からのラマン散乱スペクトルを１００ｍｓ測定した。対比として、錠剤そのもの（control）およびリポ−タ−分子を加えない金ナノ粒子凝集（free）を滴下したものも測定した。図１から本ナノビ−コンによる識別認証が可能であることがわかった。また認証に要する時間は一秒かからなかった。
【実施例２】
【００２７】
実施例１のように調製し、２００ｎＬ、５００ｎＬ、１μLを錠剤に点着し目視での観察を行った。それぞれの金ナノ粒子の量は、約１０ｎｇ，約３０ｎｇ、約５０ｎｇである。白色のムコダイン錠剤は注意深く見ると５００ｎＬ、１μLでは点着されていることがかろうじてわかった。２００ｎＬでは視認が難しかった。一方、着色されているフィッシャ−マンズフレンドのような錠剤では５００ｎＬでも視認できなかった。本ナノビ−コンのステルス性が確認できた。
【実施例３】
【００２８】
実施例１で作成したムコダイン錠剤に滴下して乾燥させた試料を、室温で3週間保管したのちに、 ７８５ｎｍ（１０ｍＷ）のレ−ザ−を備えたラムダビジョン製RAM２００／７８５で点着部位周辺からのラマン散乱スペクトルを１００ｍｓ測定した。図２から時間経過しても本ナノビ−コンによる識別認証が可能であることがわかった。また分光器の特性が異なると同じリポ−タ−分子でのスペクトルのパタ−ンが異なることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
極めて微少量であるので第三者に気づかれず、貴金属を原料としながら低コストであり、認証には数秒もかからず、物理的、化学的に多様な暗号なので、偽造複製が著しく困難な偽造防止技術が実現する。
【図１】
2015165193.tif 000003
【図２】
2015165193.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月28日(2014.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
【図１】図１はナノビーコンのあるなしによって医薬品錠剤を認証した実例のスペクトルである。（実施例１）
【図２】図２はナノビーコン点着後の医薬品錠剤を室温で3週間保管したのちに ナノビーコンのあるなしによって医薬品錠剤を認証した実例のスペクトルである。（実施例３）