(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）シリカ化合物とアンモニア水溶液との混合物を作製する工程；および
（ｂ）所定の温度条件下で該シリカ化合物と該アンモニア水溶液を反応させる工程；
を包含する、方法によって生成されるシリカ粒子であって、
ここで、該シリカ化合物は、メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）、メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＥＳ）、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（ＭＰＤＭＳ）、トリメトキシ［２−（７−オキサビシクロ［４．１．０］−ヘプト−３−イル）エチル］シラン（ＥｐｏＰＳ）、チオシアナトプロピルトリエトキシシラン（ＴＣＰＳ）およびアクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＡｃＰＳ）からなる群より選択される１種または数種のシリカ化合物であり、
［Ａ］工程（ａ）および（ｂ）は、アンモニア水溶液が高アンモニア濃度（最終濃度２５％以上）の条件を満たすように実施されるか、あるいは
［Ｂ］粒径が５ｎｍ〜４５ｎｍの範囲にあるものである、
シリカ粒子。
【請求項２】
前記アンモニア水溶液および温度条件は、
（ｉ）高温（８０〜１００℃の温度範囲）；および
（ｉｉ）高アンモニア濃度（最終濃度２５％以上）
の両方の条件を満たすように実施される、請求項１に記載のシリカ粒子。
【請求項３】
前記シリカ粒子は、
（１）無孔性であること；
（２）マクロポアを含まないこと；
（３）球状であること；
（４）２０ｎｍ以上のポアを含まないこと；および
（５）細孔容積が、０．１（ｍ3／ｇ）以下であること
からなる群より選択される１つ以上の特徴を有する、請求項１または２に記載のシリカ粒子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のシリカ粒子を含む、シリカ粒子群。
【請求項５】
（ａ）シリカ化合物とアンモニア水溶液との混合物を作製する工程；および
（ｂ）所定の温度条件下で該シリカ化合物と該アンモニア水溶液を反応させる工程；
を包含する、方法によって生成されるシリカ粒子群であって、
ここで、該シリカ化合物は、メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）、メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＥＳ）、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（ＭＰＤＭＳ）、トリメトキシ［２−（７−オキサビシクロ［４．１．０］−ヘプト−３−イル）エチル］シラン（ＥｐｏＰＳ）、チオシアナトプロピルトリエトキシシラン（ＴＣＰＳ）およびアクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＡｃＰＳ）からなる群より選択される１種または数種のシリカ化合物であり、
［Ａ］工程（ａ）および（ｂ）は、アンモニア水溶液が高アンモニア濃度（最終濃度２５％以上）の条件を満たすように実施されるか、あるいは
［Ｂ］粒径が５ｎｍ〜４５ｎｍの範囲にあるものである、
シリカ粒子群。
【請求項６】
前記アンモニア水溶液および温度条件は、
（ｉ）高温（８０〜１００℃の温度範囲）；および
（ｉｉ）高アンモニア濃度（最終濃度２５％以上）
の両方の条件を満たすように実施される、請求項５に記載のシリカ粒子群。
【請求項７】
前記シリカ粒子群は、粒径分布幅が平均粒径の±２５％以内にある狭域分布性であることとの特徴を有する、請求項４〜６のいずれか１項に記載のシリカ粒子群。
【請求項８】
機能性物質を表層または内部に含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシリカ粒子であって、該機能性物質が、蛍光性物質、蛋白質、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、糖鎖およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、シリカ粒子。
【請求項９】
該機能性物質が、蛍光性物質である場合、
該蛍光性物質は、ローダミンレッド、フルオロセイン、ヘキサン酸−６−（テトラメチルローダミン−５−カルボキサミド）、ヘキサン酸−５−（テトラメチルローダミン−５−カルボキサミド）およびトリスジクロロツテニウム（ＩＩ）ヘキサハイドレートからなる群より選択され、
該蛍光性物質は、単独、またはＮ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）、イソチオシアネート（ＩＴＣ）およびマレイミドから選択される化合物と結合している形態で内部に含まれるかまたは表層に存在する、請求項８に記載のシリカ粒子。
【請求項１０】
各シリカ粒子が機能性物質を表層または内部に含む、請求項４〜７のいずれか１項に記載のシリカ粒子群であって、該機能性物質が、蛍光性物質、蛋白質、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、糖鎖およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、シリカ粒子群。
【請求項１１】
該機能性物質が、蛍光性物質である場合、
該蛍光性物質は、ローダミンレッド、フルオロセイン、ヘキサン酸−６−（テトラメチルローダミン−５−カルボキサミド）、ヘキサン酸−５−（テトラメチルローダミン−５−カルボキサミド）およびトリスジクロロツテニウム（ＩＩ）ヘキサハイドレートからなる群より選択され、
該蛍光性物質は、単独、またはＮ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）、イソチオシアネート（ＩＴＣ）およびマレイミドから選択される化合物と結合している形態で内部に含まれるかまたは表層に存在する、請求項１０に記載のシリカ粒子群。
【請求項１２】
フローサイトメトリー、サイズマーカー、ビーズアッセイおよびプローブに使用される、請求項１〜３、または８〜９のいずれかに記載のシリカ粒子、または請求項４〜７または１０〜１１に記載のシリカ粒子群を含む、標準マーカー。
【請求項１３】
請求項１〜３、または８〜９のいずれかに記載のシリカ粒子、または請求項４〜７または１０〜１１に記載のシリカ粒子群を含む、核酸または蛋白質の合成または細胞培養の用途で使用される、支持体。
【請求項１４】
シリカ粒子またはシリカ粒子群の作製方法であって、
（ａ）シリカ化合物とアンモニア水溶液との混合物を作製する工程；および
（ｂ）所定の温度条件下で該シリカ化合物と該アンモニア水溶液を反応させる工程；
を包含する、方法であり、
ここで、該シリカ化合物は、メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）、メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＥＳ）、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（ＭＰＤＭＳ）、トリメトキシ［２−（７−オキサビシクロ［４．１．０］−ヘプト−３−イル）エチル］シラン（ＥｐｏＰＳ）、チオシアナトプロピルトリエトキシシラン（ＴＣＰＳ）およびアクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＡｃＰＳ）からなる群より選択される１種または数種のシリカ化合物であり、
工程（ａ）および（ｂ）は、アンモニア水溶液が高アンモニア濃度（最終濃度２５％以上）の条件を満たすように実施される、方法。
【請求項１５】
前記アンモニア水溶液および温度条件は、
（ｉ）高温（８０〜１００℃の温度範囲）；および
（ｉｉ）高アンモニア濃度（最終濃度２５％以上）
の両方の条件を満たすように実施される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記工程（ｂ）がイソプロパノール存在下で実施される、請求項１４〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、新規なナノシリカ粒子の製造方法と用途に関するものである。更に詳しくは、従来のシリカ粒子に比べ、著しく優れた特長を有するシリカ粒子ないしはシリカ球であるＭＰＳ粒子（ＭＰＳ：メルカプトプロピルトリメトキシシラン；３−ｍｅｒｃａｐｔｏ−ｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ、又はメルカプトプロピルトリエトキシシラン；３−ｍｅｒｃａｐｔｏ−ｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ；以下「ＭＰＳ」と略記する）に関するものである。また、本明細書において、ＭＰＳ以外にも種々のシリカ供給源による著しく優れた特長を有するシリカ粒子の作製についても記載するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリカ粒子ないしはシリカ球の製造方法と用途に関する技術は、世界各地で多種多様に
研究開発されており、これ等の一部は白熱ランプの改良、バイオアッセイ等において既に実用化されている。尚、その合成には、常套手段あるいは出発材料としてＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシラン；ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｓｉｌａｎｅ；以下「ＴＥＯＳ」と略記する）が常用され、従来のシリカ粒子はＴＥＯＳ粒子であった。しかし、かかるＴＥＯＳ粒子の表層は化学反応性（外来のタンパク質や核酸への結合能）が低いため、上記ＴＥＯＳとは別のシリカ化合物によるアクセプター基の導入による活性化が試みられていた（特許文献１）。例えば、シリカ化合物（括弧内は、導入される「アクセプター基」）として、テトラエトキシシラン（ＯＨ基）、メルカプトプロピルエトキシシラン（ＳＨ基）、アミノプロピルエトキシシラン（ＮＨ２基）等が知られている。換言すれば、従来の活性シリカ粒子は、ＴＥＯＳからなる内殻とアクセプター基からなる外殻あるいは表層の２重構造になっており、その製造に要する時間や労力等のコストは高価であった。上述のように、従来、シリカ粒子の作製は通常、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ)を用いて行われており、その他のシリカ化合物、例えばＭＰＳなどで粒子を作製するという報告は数少ない。この理由としてシリカネットワークを形成するための結合サイト(Ｓｉ−Ｏ)がＴＥＯＳでは４本あるのが、必然的にその結合部位３本以下となるようなその他のシリカ化合物を選択して粒子を作製することは容易ではないからであると考えられる。また実際に通常のＴＥＯＳを用いた粒子の作製条件にてＭＰＳなどで粒子の作製を試みても良好に粒子が作製できない。また、実際にＭＰＳなどを用いている場合においても、そのＭＰＳ粒子の製造では、ＭＰＳを塩酸単独（又は塩酸と塩化セチルメチルアンモニウムとの混合液）で前処理（室温で２〜５日間）の後、これにアンモニア水溶液を添加混合し、更に、室温で２日間、反応させ、ＭＰＳ粒子を得る技術（特許文献２）が知られているが、この技術は、製造コストに関し従来技術に比べ、進歩性を欠き、かつ、製造工程が煩雑なため、実用的でないうえに、その粒子の製造にかなりの日数を要することが問題である。また、作製された粒子のサイズ（粒径）の調整が困難であった。【０００３】
また、特許文献２の方法で得られるＭＰＳ粒子は、空洞形成性が高く、形成された空洞による表面積の拡大という点では利点があるものの、特許文献１に記載されるように機能性物質をシリカ化合物に結合さて粒子形成反応液に混合し、粒子の格子に組み込まれて、機能性物質を粒子内に高濃度に含有させる技術が開発されていることに鑑みると、空洞形成性が低い方が、一粒子当たりの機能性物質含有可能量が多くなり、その分有用であるので、空洞形成性が高い特許文献２に記載される方法は、機能性物質を取り込むことを目的とする場合には有用なものとはいえない。この空洞形成性に関して、その粒子において、空洞形成性が高いと、内部構造が減少し、内部に機能性物質を配置できるサイトの減少することに鑑みて、内部機能化の不利である(一粒子当りの蛍光強度は低い)。また、空洞形成性が高いと、表面積が増大する場合もあるが、空洞率の制御の問題あり、機能性物質を配置の制御に問題がある(定量的配置は困難である)ので、有効な実施例が無い限り有用とはいえない。他方、空洞形成性が低いと、内部構造が増大し、内部に機能性物質を配置できるサイトが増加するようになり、内部機能化にとって有利な結果となる(一粒子当りの蛍光強度は高い)。しかも、空洞形成性が低いと、表面積は単純表面積のみであり、その表面積は粒径に相関していることから、機能性物質を定量的に配置できるようになり、定量解析にとって有用である。したがって、サイズマーカーまたは蛍光マーカーとして利用する場合の「ポアの無い」粒子が有する優位性の１つは、内部機能化能の高さであるといえます。【０００４】
また、ＤＮＡおよびタンパク質等に対するシリカの吸着能性能に関して、特許文献２の様な多くのポアを有する粒子ではＤＮＡや蛋白が付着する有効付着面積は粒子の直径に基づく表面積のみに依存せず、ポアのサイズや数、位置により付着表面積が変化するため付着面積のパラメーターが多様化し、定量性に問題が生じると考えられる。（作成ロット内並びに作成ロット間の差が生じやすいと考えられ、また特許文献２において実際に定量が行えたとする所見は示されてない。）。したがって、無孔性シリカ粒子が実現すれば、有効付着表面積は単純に粒子の粒径に依存するため、粒子サイズにより表面積が決定できることにより定量的な実験において有利であり、このような粒子の作製の必要性がある。
【特許文献１】国際公開第２００６／０７０５８２号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００３／００２６３３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような従来技術のおける課題を解決することが本願発明の目的である。具体的には、ＴＥＯＳ粒子を含めた上述した従来型のシリカ粒子の欠陥、即ち、高い製造コスト、低い化学反応性（外来のタンパク質や核酸への結合能）等であり、本発明の目的は、従来のシリカ粒子に比べ、機能性と品質に優れ、しかも、低コストでの量産が可能なシリカ粒子の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の要旨）
この発明は、「従来では通常、リガンド剤として使用のＭＰＳにアンモニア水溶液を添加
混合の後、加温すれば、迅速にＭＰＳ粒子が生成される」という実に驚くべき現象の発見
に基づき、更に、長年にわたる絶え間ない創意工夫と勤勉により完成された。【０００７】
したがって、本発明によって以下が提供される：
（Ａ１）メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）、メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＥＳ）、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（ＭＰＤＭＳ）、トリメトキシ［２−（７−オキサビシクロ［４．１．０］−ヘプト−３−イル）エチル］シラン（ＥｐｏＰＳ）、チオシアナトプロピルトリエトキシシラン（ＴＣＰＳ）およびアクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＡｃＰＳ）からなる群より選択される１種または数種のシリカ化合物を含む、シリカ粒子。
（Ａ２）機能性物質を表層または内部に含む、項目Ａ１に記載のシリカ粒子であって、
該機能性物質が、蛍光性物質、蛋白質、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、糖鎖およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、シリカ粒子。
（Ａ３）該機能性物質が、蛍光性物質である場合、
該蛍光性物質は、ローダミンレッド、フルオロセイン、ヘキサン酸−６−(テトラメチルローダミン-5-カルボキサミド）、ヘキサン酸−５−(テトラメチルローダミン-5-カルボキサミド）、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ６４７、ＤＹ６３５、ＤＹ４８５、ＤＹ４９５、ＤＹ５０５およびトリスジクロロツテニウム（ＩＩ）ヘキサハイドレートからなる群より選択され、
該蛍光性物質は、単独、またはＮ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）、イソチオシアネート（ＩＴＣ）およびマレイミドから選択される化合物と結合している形態で内部に含まれるかまたは表層に存在する、
項目Ａ２に記載のシリカ粒子。
（Ａ４）項目Ａ１〜３のいずれか１項に記載されたシリカ粒子を含む、シリカ粒子群。
（Ａ５）フローサイトメトリー、サイズマーカー、ビーズアッセイおよびプローブに使用される、項目Ａ１〜３のいずれかに記載のシリカ粒子、または項目Ａ４に記載のシリカ粒子群を含む、標準マーカー。
（Ａ６）項目Ａ１〜３のいずれかに記載のシリカ粒子、または項目Ａ４に記載のシリカ粒子群を含む、核酸または蛋白質の合成または細胞培養の用途で使用される、支持体。
（Ａ７）シリカ粒子またはシリカ粒子群の作製方法であって、
（ａ）シリカ化合物とアンモニア水溶液との混合物を作製する工程；および
（ｂ）所定の温度条件下で該シリカ化合物と該アンモニア水溶液を反応させる工程；
を包含する、方法であり、
ここで、該シリカ化合物は、メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）、メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＥＳ）、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（ＭＰＤＭＳ）、トリメトキシ［２−（７−オキサビシクロ［４．１．０］−ヘプト−３−イル）エチル］シラン（ＥｐｏＰＳ）、チオシアナトプロピルトリエトキシシラン（ＴＣＰＳ）およびアクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＡｃＰＳ）からなる群より選択される１種または数種のシリカ化合物であり、
工程（ａ）および（ｂ）における、アンモニア水溶液および温度条件は、
（ｉ）高温（８０〜１００℃の温度範囲）；または
（ｉｉ）高アンモニア濃度（最終濃度２５％以上）
のいずれかまたは両方の条件を満たすように実施される、方法。
（Ａ８）前記工程（ｂ）がイソプロパノール存在下で実施される、項目Ａ７に記載の方法。
（Ａ９）前記温度条件が室温であるか、またはアンモニア水溶液の濃度が、最終濃度２％以上
５％以下である低アンモニア濃度である、項目Ａ７に記載の方法。
（Ａ１０）シリカ粒子群であって、
（１）ナノサイズからミクロンサイズ範囲である５ｎｍ〜５μｍに調節された平均粒径を有することと
（２）粒径分布幅が平均粒径の±２５％以内にある狭域分布性であること
との特徴を有する、シリカ粒子群。
（Ａ１１）項目Ａ１〜３のいずれかに記載されるシリカ粒子を含む、項目Ａ１０に記載のシリカ粒子群。
（Ａ１２）項目Ａ１〜３のいずれかに記載されるシリカ粒子であって、
（１）無孔性であること；
（２）マクロポアを含まないこと；
（３）実質的に球状であること；
（４）２０ｎｍ以上のポアを含まないこと；
（５）細孔容積が、０．１（ｍ3／ｇ）以下である；および
（６）粒径が５ｎｍ〜５μｍの範囲であること
からなる群より選択される１つ以上の特徴を有する、シリカ粒子。
【０００８】
また、本発明によって、以下のようなものを提供される：
（Ｂ１）表層が無孔性であるシリカ粒子。
（Ｂ２）マクロポアを含まないシリカ粒子。
（Ｂ３）実質的に球状であるシリカ粒子。
（Ｂ４）２０ｎｍ以上のポアを含まない、項目Ｂ１〜３のいずれかに記載のシリカ粒子。
（Ｂ５）項目Ｂ１〜４いずれかに記載されるシリカ粒子であって、
（１）無孔性であること；
（２）マクロポアを含まないこと；
（３）実質的に球状であること；
（４）２０ｎｍ以上のポアを含まないこと；
（５）細孔容積が、０．１（ｍ3／ｇ）以下である；および
（６）粒径が５ｎｍ〜５μｍの範囲であること
からなる群より選択される１つ以上の特徴を有する、シリカ粒子。
（Ｂ６）粒径が５ｎｍ〜５μｍの範囲である、項目Ｂ１〜５のいずれかに記載のシリカ粒子。
（Ｂ７）メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）、メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＥＳ）、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（ＭＰＤＭＳ）、トリメトキシ［２−（７−オキサビシクロ［４．１．０］−ヘプト−３−イル）エチル］シラン（ＥｐｏＰＳ）、チオシアナトプロピルトリエトキシシラン（ＴＣＰＳ）およびアクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＡｃＰＳ）からなる群より選択されるシリカ化合物から生成される、項目Ｂ１〜６のいずれか１項に記載のシリカ粒子。
（Ｂ８）機能性物質を有する、項目Ｂ１〜７のいずれかに記載のシリカ粒子。
（Ｂ９）前記機能性物質を前記シリカ粒子の表層上に有する、項目Ｂ８に記載のシリカ粒子。
（Ｂ１０）前記機能性物質を前記シリカ粒子の内部に有する、項目Ｂ８に記載のシリカ粒子。
（Ｂ１１）前記機能性物質が、蛍光性物質、蛋白質、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、糖鎖およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、項目Ｂ８〜１０のいずれかに記載のシリカ粒子。
（Ｂ１２）前記機能性物質が、蛍光性物質である、項目Ｂ１１に記載のシリカ粒子。
（Ｂ１３）前記蛍光性物質が、ローダミンレッドまたはフルオロセインである、項目Ｂ１２に記載のシリカ粒子。
（Ｂ１４）ナノサイズからミクロンサイズ範囲で調節された平均粒径を有するシリカ粒子群であって、粒径分布幅が狭域分布性である、シリカ粒子群。
（Ｂ１５）前記平均粒径が５ｎｍ〜５μｍのいずれかで調節されている、項目Ｂ１４に記載のシリカ粒子群。
（Ｂ１６）前記狭域分布性が、粒径分布幅が平均粒径の±２５％以内であることにより特徴付けられる、項目Ｂ１４また１５に記載のシリカ粒子群。
（Ｂ１７）メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）、メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＥＳ）、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（ＭＰＤＭＳ）、トリメトキシ［２−（７−オキサビシクロ［４．１．０］−ヘプト−３−イル）エチル］シラン（ＥｐｏＰＳ）、チオシアナトプロピルトリエトキシシラン（ＴＣＰＳ）およびアクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＡｃＰＳ）からなる群より選択されるシリカ化合物から生成される、項目Ｂ１４〜１６のいずれか１項に記載のシリカ粒子群。
（Ｂ１８）機能性物質を有する、項目Ｂ１４〜１７のいずれかに記載のシリカ粒子群。
（Ｂ１９）前記機能性物質を前記粒子群におけるそれぞれの粒子の表層上に有する、項目Ｂ１８に記載のシリカ粒子群。
（Ｂ２０）前記機能性物質を前記粒子群におけるそれぞれの粒子の内部に有する、項目Ｂ１８に記載のシリカ粒子群。
（Ｂ２１）前記機能性物質が、蛍光性物質、蛋白質、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、糖鎖およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、項目Ｂ１８〜２０のいずれかに記載のシリカ粒子群。
（Ｂ２２）前記機能性物質が、蛍光性物質である、項目Ｂ２１に記載のシリカ粒子群。
（Ｂ２３）前記蛍光性物質が、ローダミンレッドまたはフルオロセインである、項目Ｂ２２に記載のシリカ粒子群。
（Ｂ２４）項目Ｂ１〜１３に記載されるシリカ粒子または項目Ｂ１４〜２３に記載のシリカ粒子群を含む、標準マーカー。
（Ｂ２５）フローサイトメトリーで使用されるための項目Ｂ２４に記載の標準マーカー。
（Ｂ２６）サイズマーカー用途ならびにビーズアッセイ用途で使用される、項目Ｂ２４に記載の標準マーカー。
（Ｂ２７）シリカ化合物とアンモニア水溶液とを混合して混合物を作製する工程；および
８０〜１００℃の温度範囲にある温度で２〜１２時間にわたり該混合物を反応させる工程
を包含する、
シリカ粒子またはシリカ粒子群の製造方法。
（Ｂ２８）前記シリカ化合物とアンモニア水溶液とを混合して混合物を作製する工程が、イソプロパノールの存在下で実施される、項目Ｂ２６に記載に製造方法。
（Ｂ２９）前記シリカ粒子の粒径または前記シリカ粒子群の平均粒径が、５ｎｍ〜５μｍのいずれかで調節されている、項目Ｂ２６または２７に記載の製造方法。
（Ｂ３０）前記シリカ化合物の濃度により粒径または平均粒径が制御される、項目Ｂ２８に記載される製造方法。
（Ｂ３１）前記シリカ化合物が、メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）、メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＥＳ）、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（ＭＰＤＭＳ）、トリメトキシ［２−（７−オキサビシクロ［４．１．０］−ヘプト−３−イル）エチル］シラン（ＥｐｏＰＳ）、チオシアナトプロピルトリエトキシシラン（ＴＣＰＳ）およびアクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＡｃＰＳ）からなる群より選択される、項目Ｂ２６〜２９のいずれか１項で記載される製造方法。
（Ｂ３２）前記温度が９０〜１００℃である、項目Ｂ２６〜３０のいずれかで記載される製造方法。
（Ｂ３３）機能性物質を表層または内部に有するシリカ粒子を生成するために機能性物質をシリカ粒子に提供する工程
をさらに包含する、項目Ｂ２５〜３０のいずれか１項に記載される製造方法。
（Ｂ３４）前記機能性物質が、蛍光性物質、蛋白質、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、糖鎖およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、項目Ｂ３１に記載の製造方法。
（Ｂ３５）前記機能性物質が、蛍光性物質である、項目Ｂ３２に記載の製造方法。
（Ｂ３６）前記機能性物質が、ローダミンレッドまたはフルオロセインである、項目Ｂ３３に記載の製造方法。
（Ｂ３７）項目Ｂ１〜１１のいずれかに記載のシリカ粒子または項目Ｂ１２〜２２のいずれかに記載のシリカ粒子群を含む、支持体。
（Ｂ３８）核酸もしくは蛋白質の合成あるいは細胞浮遊培養のために使用される、項目Ｂ３６に記載の支持体。
【０００９】
（本発明のシリカ粒子）
更に、本発明に係るシリカ粒子とその表層・表面、並びに製造方法には、効果に関し、従来にない次の特長ないしは特徴を有する。
（ａ）シリカ粒子の表層あるいは表面の特長は次の通りである：
（１）表層あるいは表面のアクセプター基により、タンパク質や核酸等の吸着能が高い；
（２）抗原、抗体、酵素等の変性（活性や機能の失活）を生じることなく、これ等の機能を保持した状態で効率良く、これ等を表面に結合させることができる；
（３）表層上で抗原抗体反応が可能である；
（４）シリカ粒子の表面上で高感度に物質を検出することができる；及び
（５）共役試薬によるタンパク質、核酸、色素等の化学物質の表層への結合が可能である。
（ｂ）シリカ粒子それ自体の特長は次の通りである：
（１）粒子の作製や表層修飾に起因する凝集が少ない；及び
（２）シリカ粒子の粒径は、ナノサイズからミクロンサイズまでの調整・調節が可能である。
（ｃ）製造方法の特徴は次の通りである：
（１）シリカ粒子の製造に要する日数が、従来の方法（数日間）に比べ、極めて短時間（１〜１２時間）である；
（２）収率は３０％を超える；ここで、収率は、反応開始前のシリカ化合物の重量を基準として最終的に得られた粒子群の乾燥重量を測定して決定した。例えば、ＭＰＳの重量が３０ｍｇ、作製した粒子の乾燥重量が１０ｍｇであれば、その収率は１０ｍｇ／３０ｍｇ＝０．３３、すなわち、３３．３％とした。【００１０】
（３）製造に要する試薬の種類が少なく（サーファクタントや塩酸等を使用しない）、製造プロセスが１段階ないしは１工程の反応で量産可能である；製造に要する容器、チューブ、フラスコ、タンク等は、生産規模に応じ１個である。例えば、本発明の蛍光色素含有シリカ粒子は、従来型の色素含有粒子と違い、一段階で反応が進みます。この反応の進み方の違いにおいては、（Ａ）従来型の通常法は、第一反応としてアミノ基をもつシリカ化合物アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＰＳ）（ａ）と、アミノ基と反応するＮＨＳと色素が結合したものＮＨＳ結合色素（ｂ）を反応させＡＰＳ−色素結合体（ｃ）を作製します。そして第二反応としてＴＥＯＳ（ｄ）を用いた粒子合成反応にＡＰＳ−色素結合体（ｃ）を加えてシリカ粒子中にＡＰＳを介して色素を組み込んでいた。しかし、このような従来法と違い、ＭＰＳなどチオール基をもつシリカ化合物による本発明の粒子形成の場合、通常法と違い一段階反応により、色素含有粒子が形成される。例えば、チオール基と反応するマレイミド基と色素が結合したＭＰＳ−色素結合体の形成とＭＰＳによる粒子形成反応が同時に行えることにより一段階で反応が可能である。
すなわち、模式的にあらわすと以下のようになる。
（Ａ）  従来法
１）  ＡＰＳ（ａ）＋ＮＨＳ−色素（ｂ）＝ＡＰＳ−色素（ｃ）
２）  ＡＰＳ−色素（ｃ）＋ＴＥＯＳ（ｄ）＝色素含有粒子
（Ｂ）  新法
１）  マイレイミド−色素＋ＭＰＳ（＝（ＭＰＳ−色素）＋ＭＰＳ）＝色素含有粒子
【発明の効果】
【００１１】
従来のシリカ粒子の製造コストの大幅な低減、更に、機能と品質の向上、用途の多様化と拡大等により、シリカ粒子の付加価値を高める。医療、環境保全等でのバイオアッセイ、
定性試験、定量試験、診断等での有力かつ強力な手段を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１において、（ａ）は、実施例１において得られた電子顕微鏡像である。（ｂ）は、実施例２において得られた電子顕微鏡像である。（ｃ）は、実施例４において得られた電子顕微鏡像である。（ｄ）は、実施例６−１において得られた電子顕微鏡像である。（ｅ）は、実施例７において得られた蛍光顕微鏡である。
【図２】図２において、（ａ）は、本発明の蛍光性シリカ粒子の蛍光顕微鏡像である。ここで、３．４Ｍの３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（３−Ｍｅｒｃａｐｔｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）１０μｌ、１０ｍＭＲｈｏｄａｍｉｎｅＲｅｄＴＭＣ２ｍａｌｅｉｍｉｄｅ５μｌ、イソプロパノール溶液２４５μｌ、および２８重量％アンモニア水溶液２４５μｌと混合して、１００℃で３時間反応させた。得られた溶液（反応終了液）を、合計６回、繰り返し行った。採取したペレット（シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌・分散の後、サンプリングして蛍光顕微鏡で観察し、粒子がローダミンの蛍光を発していることを確認した。（ｂ）は、実施例１２のフローサイトメトリーの結果を示す。
【図３】図３は、ＭＰＥＳ由来チオール含有粒子の電子顕微鏡像を示す。（Ａ）３−メルカプト−プロピルトリエトキシシラン１０μ１、および２８重量％アンモニア水溶液９９０μ１を混合して、１００℃で３時間反応させ、得られ溶液（反応終了液）を、高速遠心機（１０，０００×ｇ；５分間）にて遠沈させ、得られたペレットに対して７０％エタノールと蒸留水を使用した洗浄を数回繰り返して、遠沈させた粒子を超音波破砕機にて攪拌し、このシリカ球を電子顕微鏡で観察した結果である。平均粒径５１５ｎｍ、サイズ制御率約１６％粒子が作製された。（Ｂ）３−メルカプト−プロピルトリエトキシシラン１０μ１、およびイソプロパノール溶液４４５μ１、および２８重量％アンモニア水溶液４４５μ１を添加混合して、１００℃で３時間反応させ、得られ溶液（反応終了液）を、高速遠心機（１０，０００×ｇ；５分間）にて遠沈させ、得られたペレットに対して７０％エタノールと蒸留氷を使用した洗浄を数回繰り返し、遠沈させた粒子を超音波破砕機にて撹拌して、このシリカ球を電子顕微鏡で観察した結果である。平均粒径１１３０ｎｍ、サイズ制御率約１３％の粒子が作製できたことを確認した。
【図４】図４は、ＭＰＤＭＳ由来チオール含有粒子の電子顕微鏡像を示す。（３−メルカプトプロピル）メチルジメトキシシラン１０μ１に２８重量％アンモニア水溶液を加えて１ｍ１として混合して、２５℃で３日間反応させ、得られた溶液（反応終了液）を高速遠心機（１０，０００×ｇ；５分間）にて遠沈させ、得られたペレットに対して７０％エタノールと蒸留水を使用した洗浄を数回繰り返しして、遠沈させた粒子を超音波破砕機にて攪拌し、このシリカ球を電子顕微鏡で観察した結果である。平均粒径７５０ｎｍ、サイズ制御率約１６％の粒子が作製できたことを確認した。
【図５】図５は、ＭＰＤＭＳ由来チオール含有粒子の電子顕微鏡像ある（実施例３）。
【図６】図６は、ＥｐｏＰＳによるシリカ粒子の電子顕微鏡画像を示す。トリメトキシ［２−（７−オキサビシクロ［４．１．０］−ヘプト−３−イル）エチル］シラン（２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−エチルトリメトキシシラン）（Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ［２−（７−ｏｘａｂｉｃｙｃ１ｏ［４．１．０］−ｈｅｐｔｏ−３−ｙｌ）ｅｔｈｙ１］ｓｉｌａｎｅ；ＥｐｏＰＳ）７．５μ１、および２８重量％アンモニア水溶液６７５μ１と混合して、９５℃で３時間反応させた。得られた溶液（反応終了液）を、高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）にて遠沈させて得られたペレットに対して７０％エタノールと蒸留水を使用した洗浄を数回繰り返した。遠沈させた粒子を超音波破砕機にて撹拌し、このシリカ球を電子顕微鏡で観察した結果である。平均粒径１１６０ｎｍ、サイズ制御率約１０．３％の粒子が作製できたことを確認した。
【図７】図７は、ＴＣＰＳによるシリカ粒子の電子顕微鏡像を示す。３−チオシアナトプロピルトリエトキシシラン（３−Ｔｈｉｏｃｙａｎａｔｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ；ＴＣＰＳ）７．５μ１、および２８重量％アンモニア水溶液６７５μ１と混合して、９９℃で３時間反応させた。得られた溶液（反応終了液）を、高速遠心機（１０，０００ｘｇ、５分間）にて遠沈させペレットに対して７０％エタノールと蒸留水を使用した洗浄を数回繰り返した。遠沈させた粒子を超音波破砕機にて攪拌し、このシリカ球を電子顕微鏡で観察した結果である。粒子が作製できたことを確認した。平均粒径２９６ｎｍ、サイズ制御率３５．１％の粒子が作成できたことを確認した。
【図８】図８は、ＡｃＰＳ由来チオール含有粒子の電子顕微鏡画像を示す。３−アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（３−Ａｃｒｙｌｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ；ＡｃＰＳ）１０μ１に２８重量％アンモニア水溶液を加えて１ｍ１として混合して、２５℃で３日間反応させた。得られた溶液（反応終了液）を、高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）にて遠沈させペレットに対して７０％エタノールと蒸留水を使用した洗浄を数回繰り返した。遠沈させた粒子を超音波破砕機にて撹拌し、このシリカ球を電子顕微鏡で観察したところ、平均粒径５４０ｎｍ、サイズ制御率約１８．５％の粒子が作製できたことを確認した。
【図９】図９は、時間関数としての蛍光ナノシリカ粒子の透過型電子顕微鏡画像を示す。ＴＥＯＳＮＰ（ａ〜ｃ）およびＭＰＳＮＰ（ｄ〜ｆ）を、９時間後（ａ，ｄ）、１日後（ｂ，ｅ）および２日後（ｃ，ｆ）に観察した。スケールバーは、５００ｎｍを示す。
【図１０】図１０は、マレイミド−ローダミン結合体を表層上に有するナノシリカ粒子の蛍光顕微鏡像である。表層上のマレイミド−ローダミンレッド結合体で改変したＭＰＳＮＰ（ａ，ｂ）およびＴＥＯＳＮＰ（ｃ，ｄ）。明視野下（ａ，ｃ）、または５４０／１２ｎｍ（ｂ，ｄ）の励起状態で観察した。
【図１１】図１１は、表層蛍光調節ＭＰＳＮＰのフローサイトメトリー分析を示す。種々の濃度のマレイミド−ローダミンレッドで表層上で改変したＭＰＳＮＰを、同じ条件で分析した。
【図１２】図１２は、蛍光顕微鏡を、ＴＥＯＳＮＰ（白四角）およびＭＰＳＮＰ（黒丸）の光安定性を比較するために使用した。ここでこの両方のＮＰは、蛍光色素を含んでおり、ＭＰＳＮＰはローダミンレッドで表層改変されたもの（黒三角）でもある。
【図１３】図１３は、シリカ粒子が蛋白質に結合する能力についてのドットブロット分析を示す。ガラススライド上にドット処理したナノ粒子を、Ｃｙ３結合体化抗ヤギＩｇＧと反応させて、（ａ）蛍光画像分析機器で分析して、（ｂ）強度をプロットした。
【図１４】図１４は、蛋白質で表層改変したナノシリカ粒子のフローサイトメトリー分析を示す。ＭＰＳＮＰ（ａ，ｃ）およびＴＥＯＳＮＰ（ｂ，ｄ）を、ＧＦＰ（ａ，ｂ）またはフィコエリトリン結合体化ストレプトアビジン（ＰＣＳ）（ｃ，ｄ）で改変したものを分析した。
【図１５】図１５は、ＧＦＰで改変されたＭＰＳＮＰの蛍光顕微鏡画像をしめす。ＧＦＰで改変されたＭＰＳＮＰは、蛍光顕微鏡において検出され得る。この粒子は、蛍光発光性であり、分散性であった。
【図１６】図１６は、短時間でＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液が濃度依存的に粒子に結合していることを示し、上段のグラフは、ＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液の濃度とその結合により粒子より検出された蛍光強度の相関であって、その縦軸は、蛍光強度であり、横軸は、ＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液の濃度である。また、下段のグラフは、チャートであり、抗体濃度により各ピークが濃度依存的に変化していることを示す。測定対象溶液が５μｌと微量の資料に対して数十ｎｇ／ｍｌから数μｇ／ｍｌまで濃度依存的に迅速に測定することができた。
【図１７】図１７は、ＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液が濃度依存的に粒子に結合していること、特にｎｇ／ｍｌ以下の濃度においてもその結合が検出できていることを示し、上段のグラフは、ＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液の濃度とその結合により粒子より検出された蛍光強度の相関であって、その縦軸は、蛍光強度であり、横軸は、ＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液の濃度である。また、下段のグラフは、チャートであり、抗体濃度により各ピークが濃度依存的に変化しているであることを示す。
【図１８】図１８は、短時間でＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液が抗原であるヒツジ抗グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ抗体溶液の濃度依存的に粒子に結合していることを示し、上段のグラフは、ヒツジ抗グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ抗体溶液の濃度とその結合により粒子より検出された蛍光強度の相関であって、その縦軸は、蛍光強度であり、横軸は、ヒツジ抗グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ抗体溶液の濃度である。また、下段のグラフは、チャートであり、抗体濃度により各ピークが濃度依存的に変化しているであることを示す。この実験結果は粒子上にて多段階の結合反応が量依存的に起こり、検出できたことを示している。
【図１９】図１９おける最下段の表にて、（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ社Ｆｌｕｏｒｅｓｂｒｉｔｅについて、フローサイトメトリーによる測定結果（平均値ＦＣＭ−ＧｅｏＭｅａｎ，変動係数ＦＣＭ−ＣＶ）の電子顕微鏡所見（粒子直径の最小値ＥＭ−ｍｉｎと最大値ＥＭ−ｍａｘ、平均値ＥＭ−ｍｅａｎ、サイズ収率ＥＭ−％，サイズ幅ｓｉｚｅ）の結果をまとめた。また、上段は、フローサイトメトリーの結果を示す。この結果は、粒子のＳＳＣがそれぞれ検出されシグナルの分布がピークとして確認できること示す。（図１９；緑；ＹＧ１，ピンク：ＹＧ−０．７５，水色；ＹＧ−０．５，橙色；ＹＧ−０．２）。さらに、中段は、各粒子の電子顕微鏡像を示す。（図１９；左上；ＹＧ１，右上：ＹＧ−０．７５，左下；ＹＧ−０．５，右下；ＹＧ−０．２。図２０；左上；３３−２８９４−６，右上：３３−２８９９−１，左下；３３−２８９９−２，右下；３３−２９０９−３。）。この顕微鏡像から、各粒子ともサイズが良好に制御されているであることがわかる。
【図２０】図２０における最下段の表にて、本発明の粒子を用いたフローサイトメトリーによる測定結果（平均値ＦＣＭ−ＧｅｏＭｅａｎ，変動係数ＦＣＭ−ＣＶ）の電子顕微鏡所見（粒子直径の最小値ＥＭ−ｍｉｎと最大値ＥＭ−ｍａｘ、平均値ＥＭ−ｍｅａｎ、サイズ収率ＥＭ−％，サイズ幅ｓｉｚｅ）の結果をまとめた。また、上段は、フローサイトメトリーの結果を示す。この結果は、粒子のＳＳＣがそれぞれ検出されシグナルの分布がピークとして確認できること示す。（図２０；緑；３３−２８９４−６，ピンク：３３−２８９９−１，水色；３３−２８９９−２，橙色；３３−２９０９−３。）さらに、中段は、各粒子の電子顕微鏡像を示す。（図２０；左上；３３−２８９４−６，右上：３３−２８９９−１，左下；３３−２８９９−２，右下；３３−２９０９−３。）。この顕微鏡像から、各粒子ともサイズが良好に制御されているであることがわかる。
【図２１】図２１は、０．２５μｍから６μｍのビーズの直径とＦＳＣ並びにＳＳＣの値をプロット（図２１左）すると３μｍ以上ではＦＳＣ、ＳＳＣ共サイズと相関するのに対して２μｍ以下（図２１右）ではＦＳＣよりむしろＳＳＣがサイズがよく相関することを示すグラフである。
【図２２】実施例２５で得られたフローサイトメトリー像（色素あり）である。
【図２３】実施例２５で得られたフローサイトメトリー像（色素なし）である。
【図２４】図２４は、実施例２８の電子顕微鏡像である。
【図２５】図２５は、実施例２９の電子顕微鏡像である。
【図２６】図２６は、実施例３０の電子顕微鏡像である。
【図２７】図２７は、実施例３１に記載の蛍光顕微鏡像（ａ）および電子顕微鏡像（ｂ）である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（用語の定義）
「ナノ材料」、「ナノスケール物質」または「ナノ物質」とは、ナノメートルスケールでの超微細な物質をいい、一般的には、外部刺激（熱・光・電圧など）に対する反応などにおいてバルク性を示す物質とは異なる特徴的な性質を示す。このナノスケール物質の形態は、一般的には、０次元構造（球状）、１次元構造（針状、線状）、２次元構造（膜状、板状）、３次元構造（バルク状）が挙げられる。この０次元構造として、例えば、クラスター、超微粒子、量子ドット、デンドリマーなどが挙げられる。１次元構造としては、ナノチューブ、ナノワイヤ、量子細線が挙げられる。２次元構造としては、ナノシート、ナノベルト、ナノ薄膜、ヘテロ接合、量子井戸が挙げられる。３次元構造として、ナノセラミックス、ナノメタル、ナノ構造フィルターなどが挙げられる。ナノ材料の微粒子の形態として「ナノ粒子」がある。【００１４】
「ナノ粒子」とは、直径が数ナノメートルオーダーの粒子であり、これの粒子は、原子・分子が集合・反応・成長して、安定化・配列した結果、クラスターとなり、そのクラスターがさらに成長した結果得られる。本明細書において、「シリカ粒子」、「シリカ球」、「ナノシリカ粒子」または「ＮＰ」との用語は、交換可能に使用され、「シリカ化合物」から生成される粒子状物質をいう。【００１５】
本明細書で使用される場合に、「シリカ化合物」、「シラン化合物」、「シラン誘導体」、「ケイ素化合物」は、交換可能に使用され、ケイ素Ｓｉを原子その中心とする化合物を指し、ナノ粒子を生成するに当たり、ケイ素をその粒子に提供する供給源としての役割を果たすものを意図するものであり、例えば、ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ、任意の有機基）などの形態で提供される化合物であり、より好ましくは、メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）、メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＥＳ）、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（ＭＰＤＭＳ）、トリメトキシ［２−（７−オキサビシクロ［４．１．０］−ヘプト−３−イル）エチル］シラン（ＥｐｏＰＳ）、チオシアナトプロピルトリエトキシシラン（ＴＣＰＳ）およびアクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＡｃＰＳ）などならびにこれらの物理的・化学的特性と等価な特性を有する化合物をいう。本願明細書で使用される場合、「チオールシリカ粒子」とは、ＭＰＳナノ粒子、ＭＰＥＳナノ粒子またはＭＰＤＭＳナノ粒子をいう。
【００１６】
ナノスケール物質の創製方法は、一般に、ボトムアップ法およびトップダウン法に分類される。この前者、すなわち、ボトムアップ法は、原子または分子を物理的または化学的な方法で相互作用させ反応させながらそのスケールを大きくする方法である。原子・分子オーダーでの制御が可能である。このボトムアップ法としては、例えば、レーザー照射法（薄膜成長法）、自己組織化法、化学気相蒸着法、ゾルゲル法、凝集沈殿法、コンビナトリアルケミストリー法など挙げられる。トップダウン法は、バルクの物質を破壊すること、または加工することにより微細化していく方法であり、そのリソグラフィー法、エッチング法などが挙げられる。ナノ粒子合成では、ゾルゲル法、気相法、噴霧法などが行われている。このうち、ゾルゲル法は、ゾル状の液体を乾燥させてゲル化して固体を合成する方法である（Ｓｔｏｂｅｒ，Ｗ．；Ｆｉｎｋ，Ａ．；Ｂｏｈｎ，Ｅ．Ｊ．Ｃｏｌｌｏｉｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉ．１９６８，２６，６２〜６９）。本発明のナノ粒子を合成するために、ゾルゲル法（ストーバー法；Ｓｔｏｂｅｒ法）を利用する。このゾルゲル法においては、その粒子製造過程においては、従来技術においては、室温にて製造される。本発明のシリカ粒子またはシリカ粒子群の生成方法における、「高温条件」とは、７０〜１００℃の温度範囲の反応条件をいい、好ましくは、８０℃〜１００℃、さらに好ましくは、９０℃〜１００℃である。【００１７】
本発明のシリカ粒子またはシリカ粒子群の生成方法における、「高アンモニア条件」とは、調製したアンモニア水溶液の濃度が、最終濃度にして最終濃度２０％以上をいい、好ましくは、２０％〜３０％、２５％〜３０％、２６％〜２８％、また、より好ましい濃度条件としては、２７％である。また、上記方法において、中アンモニア濃度とは、調製したアンモニア水溶液の濃度が、最終濃度１０％以上２０％未満をいう。低アンモニア濃度とは、調製したアンモニア水溶液の濃度が、最終濃度２％以上５％未満をいう。「高アンモニア条件」については、ゾルゲル法においてアンモニアが使用される場合、従来の方法は、数パーセントのアンモニア濃度が利用されており、上述のような本発明において使用される「高アンモニア条件」は利用されない。これは、ナノ粒子を生成するのにこれまで使用されてきたＴＥＯＳが、粒子形成においてＴＥＯＳは高アンモニアを嫌う傾向があることが１つの原因であると理解される。実際、発明者らの自身の検証結果からも、粒子形成においてＴＥＯＳは高アンモニアを嫌う傾向があるものと判断され、粒子が完全に形成しない、もしくは凝集が起こる、などの不良な結果を得ている（未発表）。したがって、本発明のシリカ粒子の製造方法において、これらの条件を使用して、これまでにない優れた特性のナノ粒子を迅速に合成し得たことは、技術常識からは驚くべき結果である。【００１８】
本明細書において使用される場合、本発明のナノ粒子における「格子」および「シリカネットワーク」は、交換可能に使用され、その粒子の格子は一次粒子としての内部構造を示すものであり、Ｓｉ−Ｏ−、Ｓｉ−Ｃ−等に代表される化学結合を介した網目状の立体的な構造を意図するものである。【００１９】
１つの局面において、本発明は、「無孔性」シリカ粒子または「細孔（ポア）の無い」シリカ粒子である。１つの実施形態において、この「無孔性」または「ポアの無い」との特徴は、例えば、「マクロポア」がないことであり、２０μｍ以上の細孔（ポア）が存在しないことであり、また、別の実施形態においては、本発明の無孔性シリカ粒子は、例えば、平均粒径が約９００ｎｍの粒子においてその粒子の比表面積が、４．８１６（ｍ２／ｇ）であり、細孔容積が、０．０１５９（ｍ３／ｇ）である。「細孔」とは、多孔性構造を示す語であり、その細孔は、ミクロ細孔（マイクロポア）、メソ細孔（メソポア）およびマクロ細孔（マクロポア）に大別される。「マイクロ細孔」または「マイクロポア」とは、直径２ナノメートル（ｎｍ）以下の細孔をいう。「メソ細孔」または「メソポア」とは、直径２〜５０ナノメートル（ｎｍ）の細孔をいう。また、「マクロ細孔」または「マクロポア」とは、直径５０ナノメートル（ｎｍ）の細孔をいう。【００２０】
粒子について、「実質的に球状である」は、ポアがないことにより、不規則な構造をとることなく、球状である粒子についていう。【００２１】
「気体吸着法（ガス吸着法）」とは、細孔分布および比表面積などを求めるための最も一般的な手法の一つである。ベックマン・コールタ社製比表面積細孔分布測定装置などにより、実施される。本方法は、ＢＥＴ理論に基づき、細孔分布および比表面積を測定し得る。【００２２】
本明細書中で使用される場合、「粒径」は、測定対象としている粒子の大きさを示す指標であって、その粒子の直径により表現され得る。この「粒径」は、種々の技術により測定・決定され得る。例えば、透過型電子顕微鏡を使用することによっても粒径は決定され得る。【００２３】
本明細書中で使用される場合、「サイズ分布」または「粒度分布」は、交換可能に使用され、この「サイズ分布」とは、測定対象とする粒子群における「粒径」の分布の様式を示す。「サイズ分布」は、種々技術によって測定されるが、フローサイトメトリーなどを用いて粒子のサイズ分布を評価することが可能である。【００２４】
本明細書において、「粒径分布幅」とは、「サイズ分布」における「粒径」の分散性の程度を示す指標であり、対象としている粒子の粒径が存在している幅を示す。本発明において、その１つの実施形態において、その粒径分布幅は、対象粒子群においける粒径分布幅が平均粒径の±２５％以内にある狭域分布性であることことを１つの特徴とする。【００２５】
「フローサイトメトリー」は、微細な粒子（例えば、浮遊細胞をシース液中での単一細胞）を流体中に分散させ、その流体を細く流して、個々の粒子を光学的に分析する手法である。一定波長の光線（通常はレーザー光）を流体に当て、通常は光線に沿った方向の前方散乱（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｓｃａｔｔｅｒ＝ＦＳＣ）と、光線と直角の方向の側方散乱ＳＳＣ（Ｓｉｄｅ  Ｓｃａｔｔｅｒ）を検出する。一般には、この前方散乱光は、その強度は測定対象とする粒子の表面積に比例することからその微粒子の大記載を示す指標として使用され、側方散乱光は、測定対象の屈折や散乱により生じるので内部構造の複雑さなどの指標として使用され得る。本発明おいては、用いた粒子系の粒径と側方散乱光が正の相関がすることが見出された場合においては、側方散乱光を利用した。【００２６】
本明細書において使用される場合、「サイズマーカー」は、測定対象系に対してのそのサイズの定量のための指標を与える役割を果たす物質をいう。【００２７】
本明細書において使用される場合、電子顕微鏡におけるサイズ制御評価法において、「サイズ収率」または「サイズ制御率」は、交換可能に使用され、これは、以下の式で定義される。すなわち、
「サイズ収率」＝｛(最大粒径）−（最小粒径)｝／｛２×(平均粒径)｝×100(%)
ここで、「平均粒径」＝｛(最大粒径）+（最小粒径)｝／２である。
これら値は、例えば、透過型電子顕微鏡によって測定され、またはその測定値に基づいて計算される。【００２８】
本明細書において、「アクセプター基」とは、シリカ粒子またはシリカ球上に導入される官能基をいう。シリカ粒子を形成するために使用されるシリカ化合物と、導入されるアクセプター基との関係は、例えば、以下の表に記載される対応関係がある。【００２９】
【表１Ａ】
0005311340.tif 000002
【００３０】
本明細書で使用される場合に、「機能性物質」とは、物理的、化学的、または生物学的な作用を担う物質をいい、作用する対象と相互作用する部位を有する物質であればその形態は任意である。機能性物質としては、薬剤、蛍光性物質、蛋白質、ペプチド、ヌクレオチド、ヌクレオチドアナログ、オリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオチドアナログ、糖鎖などが挙げられるがこれらに限定されない。【００３１】
本明細書で使用される場合に、「蛍光性物質」は、電磁波（例えば、紫外線、Ｘ線、電子線など）等の外部刺激によって励起したときに、蛍光を発する物質をいう。この「蛍光性物質」としては、例えば、ローダミンレッド、フルオロセイン、ヘキサン酸−６−(テトラメチルローダミン-5-カルボキサミド）、ヘキサン酸−５−(テトラメチルローダミン-5-カルボキサミド）、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ  ６４７、ＤＹ  ６３５、ＤＹ  ４８５、ＤＹ  ４９５、ＤＹ  ５０５、トリスジクロロツテニウム（ＩＩ）ヘキサハイドレート（Ｔｒｉｓ  ｄｉｃｈｌｏｒｏｒｕｔｈｅｎｉｕｍ  （ＩＩ）  ｈｅｘａｈｙｄｒａｔｅ）が挙げられるが、これらに限定されない。この蛍光性物質は、例えば、以下（１）〜（４）のような態様でシリカ粒子中に存在するが、これらの態様に限定されない。すなわち、（１)単独で内部に含まれる；（２）蛍光性物質とＮ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）、イソチオシアネート（ＩＴＣ）から選択される化合物と結合したものと３−（アミノプロピル）トリエトキシシラン［３−（ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ］との反応産物がシリカネットワークに結合する形態で内部に含まれるかまたは表層に存在する；（３）またはマレイミドと結合したものとＭＰＳとの反応産物がシリカネットワークに結合する形態で内部に含まれるかまたは表層に存在する；（４）または蛍光性物質とマレイミドと結合したものがチオールを持つシリカ化合物を含むシリカ粒子との反応により表層に存在する。【００３２】
本明細書で使用される場合、「表層機能化」とは、本発明のシリカ粒子の表層に機能製物質を配置しかつ安定化させることをいう。また、この表層機能化を行うことができる対象粒子の性質を、内部機能化能と表現する。本明細書において、「安定化」させるとは、例えば、シリカ粒子中において、その機能性物質がその使用環境下で所望する機能を再現性をもって実現するのに必要な物理的・化学的な安定化状態を提供することである。【００３３】
本明細書で使用される場合に、「内部機能化」とは、本発明のシリカ粒子の内部に機能性物質を含みかつ安定化させることをいう。また、この内部機能化を行うことができる対象粒子の性質を、内部機能化能と表現する。【００３４】
本明細書において使用される用語「蛋白質」、「タンパク質」、「ポリペプチド」、「オリゴペプチド」および「ペプチド」は、本明細書において同じ意味で使用され、任意の長さのアミノ酸のポリマーおよびその改変体をいう。このポリマーは、直鎖であっても分岐していてもよく、環状であってもよい。アミノ酸は、天然のものであっても非天然のものであってもよく、改変されたアミノ酸であってもよい。この用語はまた、複数のポリペプチド鎖の複合体へとアセンブルされ得るものを包含する。この用語はまた、天然または人工的に改変されたアミノ酸ポリマーも包含する。そのような改変としては、例えば、ジスルフィド結合形成、グリコシル化、脂質化、アセチル化、リン酸化または任意の他の操作もしくは改変（例えば、標識成分との結合体化）。この定義にはまた、例えば、アミノ酸の１または２以上のアナログを含むポリペプチド（例えば、非天然のアミノ酸などを含む）、ペプチド様化合物（例えば、ペプトイド）および当該分野において公知の他の改変が包含される。本発明の組成物において使用される場合は、「タンパク質」は、その組成物が使用されるべき宿主において適合性のあるタンパク質であることが好ましいが、その宿主において適合するように処置され得る限り、どのようなタンパク質を用いてもよい。あるタンパク質が宿主に適合性があるかどうか、または宿主において適合するように処置され得るかどうかは、そのタンパク質をその宿主に移植して、必要に応じて免疫拒絶反応などの副反応を抑制することによりその宿主に定着するかどうかを観察することによって、判定することができる。代表的には、上述の適合性があるようなタンパク質としては、その宿主に由来するタンパク質を挙げることができるがそれに限定されない。【００３５】
本明細書において「ヌクレオチド」は、糖部分がリン酸エステルになっているヌクレオシドをいい、ＤＮＡ、ＲＮＡなどを含み、天然のものでも非天然のものでもよい。ここで、ヌクレオシドは、塩基と糖とがＮ−グリコシド結合をした化合物をいう。「ヌクレオチド誘導体」または「ヌクレオチドアナログ」とは、天然に存在するヌクレオチドとは異なるがもとのヌクレオチドと同様の機能を有するものをいう。そのような誘導体ヌクレオチドおよびヌクレオチドアナログは、当該分野において周知である。そのような誘導体ヌクレオチドおよびヌクレオチドアナログの例としては、ホスホロチオエート、ホスホルアミデート、メチルホスホネート、キラルメチルホスホネート、２−Ｏ−メチルリボヌクレオチド、ペプチド−核酸（ＰＮＡ）が含まれるが、これらに限定されない。ＤＮＡは、ｃＤＮＡ、ゲノムＤＮＡ、合成ＤＮＡを含む。【００３６】
本明細書において、「支持体」は、対象とする物質を固定することができる材料（ｍａｔｅｒｉａｌ）をいう。支持体の材料としては、共有結合かまたは非共有結合のいずれかで、本発明において使用される生体分子のような物質に結合する特性を有するかまたはそのような特性を有するように誘導体化され得る、任意の固体材料である。本発明のシリカ粒子は、この支持体として利用することが可能である。【００３７】
この発明の実施の形態に関し、以下、詳述する。先ず、ＭＰＳ粒子の生成あるいは作製
につき説明する。【００３８】
（ＭＰＳ粒子）
（ａ）ＭＰＳとアンモニアとを用いるＭＰＳ粒子の作製：
ＭＰＳと２８重量％アンモニア水溶液とを混合した後、温度８０〜１００℃、好ましくは９５±５℃にて、１〜１２時間、好ましくは７±５時間、攪拌・保温し、反応させ、ＭＰＳ粒子を生成させる。生成ＭＰＳ粒子は、高速遠心によるペレットのかたちで採取し、これを７０％エタノール水溶液と蒸留水とで交互に計４〜８回、遠心により洗浄する。採取したペレット（ＭＰＳ粒子）は高速ホモジナイザーや超音波処理等により分散させた後、使用に供する。ＭＰＳ粒子の粒径はナノサイズからミクロンサイズまで、生成に用いるＭＰＳ濃度の変量により、調整・調節できる。例えば、２８重量％アンモニア水溶液（一定量）に対するＭＰＳの添加量を、所望の粒径が得られるよう調節し、適宜、変量できる。２８重量％アンモニア水溶液６７５μｌ（一定量）に対するＭＰＳ濃度、平均粒径、及びサイズ収率（％）の３者の相互関係は、後述の実施例３の表１に例示されている。
（ｂ）ＭＰＳ、イソプロパノール、及びアンモニアによるＭＰＳ粒子の生成：
ＭＰＳ、イソプロパノール、及び２８重量％アンモニア水溶液を混合した後、温度８０〜１００℃、好ましくは９５±５℃にて、１〜１２時間、好ましくは７±５時間、攪拌・保温し、反応させることにより、ＭＰＳ粒子を生成させることができる。生成ＰＭＳ粒子の採取、洗浄、分散は、上述（ａ）の通りである。ＭＰＳ粒子の粒径は、生成に用いるＭＰＳ濃度の変量と、Ｉ／Ｎ容量比［イソプロパノール溶液の容量（Ｉ）：２８重量％アンモニア水溶液の容量（Ｎ）］の変更により、調整・調節できる。２８重量％アンモニア水溶液（一定量）に対するＭＰＳ濃度及びＩ／Ｎ比は、所望の粒径が得られるよう調整し、適宜、変更できる。２８重量％アンモニア水溶液３３７．５μｌ（一定量）に対するＭＰＳ濃度、Ｉ／Ｎ比、及び平均粒径の３者の相互関係は、後述の実施例５の表２に例示されている。【００３９】
（ｃ）標識分子を含有のＭＰＳ粒子の生成：
チオール基と反応する物質、例えば、マレイミド化合物と、標識分子、例えば、ローダミンとの結合物と、ＭＰＳのチオール基とを反応させることによりＭＰＳ−標識分子共役体を事前に調製する。次いで、該共役体、ＭＰＳ及びアンモニア水溶液を混合の後、又は該共役体、ＭＰＳ、アンモニア水溶液及びイソプロパノールを混合の後、上記（ａ）と同様にして、攪拌・保温することにより、標識分子含有ＭＰＳ粒子を生成させる。尚、標識分子は一種以上を含有させることができる。また、ＭＰＳに限らず、他種のシリカ化合物を用い、他種のシリカ化合物−標識分子共役体を調製することも可能である。粒径は上述の通りＭＰＳ濃度により調節できる。生成ＭＰＳ粒子は、採取、洗浄、及び分散の後、使用に供する。具体例は後述する実施例７に記載されている。【００４０】
次いで、本発明のシリカ粒子の用途につき説明する。
（ｄ）定性試験、定量試験及び診断用の標識体：ここでいう標識体とは、ＭＰＳ粒子あるいは本明細書中で記載されるその他のシリカ粒子内、表層、表面等に標識物質を包埋、包接、含有、吸着、あるいは結合させた状態のシリカ粒子を意味する。標識物質としては、定性試験、定量試験、診断、バイオアッセイ等での検出や反応のマーカーとして使用される物質、例えば、蛍光物質、発光物質、生理活性物質、機能物質、免疫学的反応物質、遺伝子等々、公知の物質を用いることができる。更に具体的には、ＦＩＴＣ、酵素、ホルモン、ＴＮＦ、抗原、抗体、サイトカイン、リガンド、レセプター、毒素、ＴＬＲ、ＤＮＡ、ＲＮＡ等々を挙げることができる。尚、単一物質で標識されたＭＰＳ粒子はモノ標識体、また、複数物質で標識されたＭＰＳ粒子はポリ標識体あるいはバーコード体として用いることができる。
（ｅ）定性試験、定量試験及び診断用の用具：ここでいう用具とは、その基板の表面が、固定化されたＭＰＳ粒子からなるスライドガラス、マイクロチップ、トレイ等を意味し、使用に際しては、固定化ＭＰＳ粒子を介して上記（ｄ）に例示の種々の標識物質で標識することができる。
（ｆ）タンパク質、核酸、酵素の合成・修飾の支持体：この発明でいう支持体とは、ペプチド鎖、ＤＮＡやＲＮＡの断片、酵素の活性中心、エピトープ等をＭＰＳ粒子表面に吸着あるいは結合させた状態で、これ等の修飾、伸長、合成、ＰＣＲ等を行なうこと（ＭＰＳ粒子を支持体として用いること）ができる。
（ｇ）精製用の混合物質の吸着及び／又は溶出の媒体：この発明でいう媒体とは、例えば、ＭＰＳ粒子表面のチオール基を介して不純物を結合あるいは吸着させ除去する精製用手段を意味する。また、例えば、ＭＰＳ粒子表面に抗原を結合させれば、抗体精製用の媒体として用いることができる。
（ｈ）ドラツグデリバリーシステム（ＤＤＳ）の徐放体・担体例えば、ＭＰＳ粒子内に薬物を含有させれば薬物徐放体として機能し、更に該徐放体ＭＰＳ粒子の表面に臓器特異抗体を結合させれば、臓器特異的な（ミサイル療法用）薬物徐放体として用いることができる。
（ｉ）非感染粒子  トレーサー  シンチレーター
例えば、ＭＰＳ粒子表面に感染因子の抗原を結合させれば、核酸を有しない非感染因子と
して研究に供することができる。また、ＭＰＳ粒子内部に蛍光色素やＲＩ化合物等を含有
させれば、トレーサーやシンチレーターとして使用できる。更に、これに前述のＤＤＳの
除放体・担体機能を付加させることにより、デリバリーの評価・確認と治療を同時に行う
ことのできる治療剤、或いは診断治療両用剤として用いることができる。
（ｊ）フローサイトメトリーの蛍光標準マーカー
例えば、ＭＰＳ粒子内部への蛍光物質の取り込み、粒子表面への発光物質の結合等により
、フローサイトメトリーのビーズアッセイ用粒子又は蛍光標準マーカーとして供すること
ができる。
（ｋ）細胞の浮遊培養の支持体
例えば、ＭＰＳ粒子は、浮遊細胞培養において細胞がアンカレッジするための支持体として使用することができる。【００４１】
上述のように、本発明のメルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）粒子は、有用な特性を有し、その特徴ゆえに従来のシリカ粒子に比して顕著な効果を有するものであるが、このような本発明の特徴を有するシリカ粒子は、メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＥＳ）、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（ＭＰＤＭＳ）、トリメトキシ［２−（７−オキサビシクロ［４．１．０］−ヘプト−３−イル）エチル］シラン（ＥｐｏＰＳ）、チオシアナトプロピルトリエトキシシラン（ＴＣＰＳ）およびアクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＡｃＰＳ）からなる群より選択される１種または数種のシリカ化合物からも作製され得る。
【００４２】
以下、比較例及び実施例を挙げ、この発明の構成と効果を具体的に説明する。但し、この発明は、これ等の参考例及び実施例にのみに制限される分けではない。【００４３】
（比較例１）
（ＴＥＯＳ粒子の作製）
水１２５μｌに、エタノール５００μl、ＴＥＯＳ  ７．５μl、及び２７重量％アンモニア水溶液５０μlを添加混合して、室温で２４時間、攪拌・反応させた。次いで、反応終了液を高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）にかけ、そのペレットを採取した。得られたペレットは、７０容量％エタノールと蒸留水とを用い、それぞれ交互に３回、合計６回、遠心による洗浄を繰返した。次に、洗浄済みペレット（生成シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌の後、分散性ＴＥＯＳ粒子を得た。
参考例１
【００４４】
（ＭＰＳによるシリカ粒子の作製）
水１２５μｌに、エタノール５００μｌ、ＭＰＳ７．５μｌ及び２８重量％アンモニア水溶液５０μｌをそれぞれ添加混合し、室温で４８時間反応させた。次いで、反応終了液を高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）にかけ、そのペレットを採取した。得られたペレットは、７０容量％エタノールと蒸留水とを用い、それぞれ交互に３回、合計６回、遠心による洗浄を繰返した。次に、洗浄済みペレット（シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌の後、サンプリングし電子顕微鏡で観察した。その結果、ナノシリカ粒子の形成が確認された。
【実施例２】
【００４５】
（平均粒径が５００ｎｍ以下（サイズ制御率±２０％以下）のシリカ粒子の作製）
ＭＰＳ７．５μｌに、２８重量％アンモニア水溶液６７５μｌを添加混合し、９０℃で９時間反応させた。次いで、反応終了液を高速遠心機（１０，０００ｘｇ、５分間）にかけ、そのペレットを採取した。得られたペレットは、７０容量％エタノールと蒸留水とを用い、それぞれ交互に３回、合計６回、遠心による洗浄を繰返した。次に、洗浄済みペレット（シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌の後、サンプリングし、電子顕微鏡で観察した。その結果、シリカ粒子の平均粒径は３６０ｎｍ、そのサイズ制御率は約１９％であり、良好なサイズ制御下でのシリカ粒子の作製が確認された。
【実施例３】
【００４６】
（ＭＰＳ変量によるシリカ粒子の粒径の調節）
２８重量％アンモニア水溶液６７５μｌ（一定量）に対し、用いるＭＰＳ量を変量させることにより、シリカ粒子の粒径の調整・調節を行った。尚、上記のＭＰＳ量の変量以外は、実施例２の記載と全く同様にして、シリカ粒子（ＭＰＳ粒子）を生成させた。その結果を表１に示す。ＭＰＳ濃度の増加に伴い、粒径が増大した。即ち、ＭＰＳ濃度と粒径との間には、正の相関があった。【００４７】
【表１】
0005311340.tif 000003
【実施例４】
【００４８】
（平均粒径が４００ｎｍ以上（サイズ制御率±２０％以下)のシリカ粒子の作製）
ＭＰＳ１５μｌに、イソプロパノール溶液３３７．５μｌ及び２８重量％アンモニア水溶液３３７．５μｌを添加混合し、９５℃で３．５時間反応させた。次いで、反応終了液を高速遠心機（１０，０００ｘｇ、５分間）にかけ、そのペレットを採取した。得られたペレットは、７０容量％エタノールと蒸留水とを用い、それぞれ交互に３回、合計６回、遠心による洗浄を繰返した。次に、洗浄済みペレット（シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌の後、サンプリングし、電子顕微鏡で観察した。その結果、シリカ粒子の平均粒径は７５０ｎｍ、そのサイズ制御率は約１６％であり、良好なサイズ制御下でのシリカ粒子の作製が確認された。
【実施例５】
【００４９】
ＭＰＳ変量とＩ／Ｎ比の変化によるシリカ粒子の粒径の調節
アンモニア水溶液（一定量）に対し、用いたＭＰＳ量の変量と、Ｉ／Ｎ容量比［イソプロパノール溶液の容量（Ｉ）：２８重量％アンモニア水溶液の容量（Ｎ）］変更以外は、実施例４の記載と全く同様にしてシリカ粒子を作製した。その結果を表２に示す。アンモニア水溶液（一定量）に対し、用いたＭＰＳ量（濃度）と粒径との間には、正の相関があった。尚、Ｉ／Ｎ比と粒径との間には、明確な相関が見られなかった。【００５０】
【表２】
0005311340.tif 000004
【実施例６】
【００５１】
（実施例６−１）
（ローダミン含有シリカ粒子の調製）
次の通り、（ａ）ローダミン（標識分子）含有シリカ化合物を事前に調製し、得られた該シリカ化合物を用いて（ｂ）ローダミン（標識分子）含有シリカ球を調製した。
（（ａ）ローダミン（標識分子）含有シリカ化合物の調製）
マレイミド化合物として、Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ  ＲｅｄＴＭ  Ｃ２  ｍａｌｅｉｍｉｄｅ（約５ｍｇ）を５０μｌのＤＭＳＯ溶液に溶解した後、チオール基を有する（３−メルカプトプロピル）−トリメトキシシラン（（３−Ｍｅｒｃａｐｔｏｐｒｏｐｙｌ）−ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎ）を、上記Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ  ＲｅｄＴＭ  Ｃ２  ｍａｌｅｉｍｉｄｅと等モルになるように添加混合し、２時間、チューブミキサーを用いて遮光下にて攪拌し反応させることにより、ローダミン（標識分子）含有シリカ化合物を調製し、次（（ｂ）のシリカ球の調製に供した。）
（ｂ）ローダミン標識分子含有シリカ球の調製
上記（ａ）で得たローダミン（標識分子）含有シリカ化合物を含む反応溶液に７μｌに、ＭＰＳ  ７．５μｌ、及び２７重量％のアンモニア水溶液を約６７５μｌを添加混合の後、１００℃で約１１時間、反応させた。次いで、反応終了液を高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）かけ、そのペレットを採取した。該ペレットは、７０％エタノールと蒸留水とを交互に使用し洗浄した。洗浄は遠心にて、合計６回、繰り返し行った。採取したペレット（シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌・分散の後、サンプリングして蛍光顕微鏡で観察し、粒子がローダミンの蛍光を発していることを確認した。【００５２】
この確認は従来技術と比較して非常に有益な特性を本発明が有することを意味する。すなわち、アミノ基と反応するＮ−ヒドロキシスクシンイミドエステルと蛍光色素が結合したものとＡＰＳのアミノ基を反応させることによりＡＰＳ−蛍光色素共役体を形成させ、それとＴＥＯＳなどを用いたシリカ粒子作成の際に混ぜ込むことにより蛍光色素を含有したシリカ粒子などの場合には、未反応のＡＰＳのアミノ基（正電荷）がシリカのＳｉ−Ｏ−（負電荷）と中和してしまい粒子の表面電荷の低下により粒子凝集が起っていたが、本実施例においては、チオール基と反応するマレイミドと蛍光色素が結合したものとＭＰＳのチオール基を反応させることによりＭＰＳ−蛍光色素共役体を形成させ、それとＭＰＳを用いたシリカ粒子作製の際に混ぜ込むことにより蛍光色素を含有したＭＰＳシリカ粒子を凝集を引き起こすことなく作製することできた。
（実施例６−２）【００５３】
（一段階反応による色素を含有するシリカ粒子を作製方法）
３．４Ｍの３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（３−Ｍｅｒｃａｐｔｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）１０μl、１０ｍＭ  Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ  ＲｅｄＴＭ  Ｃ２  ｍａｌｅｉｍｉｄｅ  ５μｌ、イソプロパノール溶液  ２４５μｌ、および２８重量％アンモニア水溶液  ２４５μｌと混合して、１００℃で３時間反応させた。得られた溶液（反応終了液）を、合計６回、繰り返し行った。採取したペレット（シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌・分散の後、サンプリングして蛍光顕微鏡で観察し、粒子がローダミンの蛍光を発していることを確認した。
【実施例７】
【００５４】
（ＭＰＳ粒子の蛍光色素標識による表層機能化）
（１）ＭＰＳ粒子の作製
ＭＰＳ１０μｌに、イソプロパノール溶液４０５μｌ、及び２８重量％アンモニア水溶液２９０μｌを添加混合し、９５℃で２時間、反応させた。次いで、反応終了液を、高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）にかけ、そのペレットを採取した。該ペレットは、７０％エタノールと蒸留水とを交互に使用し洗浄した。洗浄は遠心にて、合計６回、繰り返し行った。採取したペレット（シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌・分散の後、サンプリングして蛍光顕微鏡で観察したところ、平均粒径６９０ｎｍ、サイズ制御率約１５％であり、良好なサイズ制御下での粒子の作製が確認された。
（２）ローダミン（標識分子）の表層標識による機能化
マレイミド化合物として、Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ  ＲｅｄＴＭ  Ｃ２  ｍａｌｅｉｍｉｄｅ（５ｍｇ）を、７３．５μｌのＤＭＳＯ溶液に溶解の後、上記（１）で作成のＭＰＳ粒子溶液３μｌ加え、約２時間、チューブミキサーを用いて遮光下にて攪拌し反応させた。次いで、反応終了液を、高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）にかけ、そのペレットを採取した。該ペレットは、７０％エタノールと蒸留水とを交互に使用し洗浄した。洗浄は遠心にて、合計６回、繰り返し行った。採取したペレット（シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌・分散の後、サンプリングして蛍光顕微鏡で観察し、粒子がローダミンの蛍光を発していることを確認した。即ち、ローダミン（標識分子）表層標識による表層機能化ＭＰＳ粒子の作製に成功した。
【実施例８】
【００５５】
＜目的＞ＭＰＳナノシリカ粒子のガラス基板上での蛋白吸着能を評価する。
＜方法＞
（ａ）ガラス基板上にＭＰＳシリカ粒子、及びＴＥＯＳシリカ粒子をそれぞれ０．２μｌ、スポットし乾燥させた；
（ｂ）７．５μｇ／ｍｌ  Ｃｙ３標識抗ヤギ抗体ＩｇＧ（Ｊａｃｋｓｏｎ社製）を２μｌ滴下し、モイストチャンバー内で室温にて５分間、反応させた後、洗浄を行った；
（ｃ）蛍光イメージアナライザー（ＴＡＫＡＲＡ  ＦＭ  ＢＩＯ  ＩＩ）にて各スポットの蛍光強度を測定した。
＜結果＞粒子スポットなし（−）、ＭＰＳナノシリカ粒子、及びＴＥＯＳナノシリカ粒子の蛍光強度はそれぞれ、８，８７１、３２，４７３、及び１２，７５１であり、ＭＰＳナノシリカ粒子は蛋白を吸着、保持し、有意に蛋白を固定できることが証明された。
【実施例９】
【００５６】
＜目的＞ナノシリカ粒子仲介法を用いてガラス板上でのバイオアッセイを行う。
＜方法＞（ａ）ガラス基板上にＭＰＳシリカ粒子０．２μｌをスポットし乾燥させた；（ｂ）シリカ粒子のスポットに種々の濃度（１０ｎｇ／ｍｌ〜３０μｇ／ｍｌ）のヤギ抗ＧＳＴ抗体（Ａｍｅｒｓｈａｍ社製）を２μｌ滴下し、モイストチャンバー内で室温にて５分間反応させた後、洗浄した；（ｃ）１％ＢＳＡを含むＰＢＳ溶液を用い、モイストチャンバー内で室温にて１０分間、ブロッキング反応を行った後、洗浄した；（ｄ）７．５μｇ／ｍｌ  Ｃｙ３標識抗ヤギ抗体ＩｇＧ（Ｊａｋｓｏｎ社製）を用い、モイストチャンバー内で室温にて１時間、反応を行った後、洗浄した；（ｅ）蛍光イメージアナライザー（ＴＡＫＡＲＡ  ＦＭ  ＢＩＯ  ＩＩ）にて各スポットの蛍光強度を測定した。
＜結果＞ヤギ抗ＧＳＴ抗体、３０ｎｇ／ｍｌ〜３０μｇ／ｍｌにおいて蛍光強度の濃度依存性が確認できた。ナノシリカ粒子仲介法により、ヤギ抗体の抗原性を保持した状態でガラス板上に固定し、広範囲の濃度域において、ヤギ抗体を検出することができた。
【実施例１０】
【００５７】
＜目的＞ナノシリカ粒子仲介法を用いてガラス板上でのバイオアッセイを行う。
＜方法＞
（ａ）ガラス基板上にＭＰＳシリカ粒子０．２μｌをスポットし乾燥させた；（ｂ）シリカ粒子のスポットに精製酵素ＧＳＴを１μｌ滴下しモイストチャンバー内で室温にて５分間、反応を行った後、洗浄した；（ｃ）１％  ＢＳＡを含むＰＢＳ溶液でモイストチャンバー内で室温にて１０分間、ブロッキング反応を行った後、洗浄した；（ｄ）種々の濃度（１０ｎｇ／ｍｌ〜３０μｇ／ｍｌ）のヤギ抗ＧＳＴ抗体（Ａｍｅｒｓｈａｍ社製）を２μｌ滴下し、モイストチャンバー内で室温にて１時間反応を行った後、洗浄した；（ｅ）Ｃｙ３標識抗ヤギ抗体ＩｇＧ（７．５μｇ／ｍｌ）でモイストチャンバー内で室温にて１時間反応を行った後、洗浄した；（ｆ）蛍光イメージアナライザー（ＴＡＫＡＲＡ  ＦＭ  ＢＩＯ  ＩＩ）にて各スポットの蛍光強度を測定した。
＜結果＞ヤギ抗ＧＳＴ抗体、３００ｎｇ／ｍｌ〜３０μｇ／ｍｌにおいて蛍光強度の濃度依存性が確認できた。ナノシリカ粒子仲介法によりＧＳＴの抗原性を保持した状態でガラス板上に固定し、種々の濃度下における抗ＧＳＴ抗体の結合を検出することができた。
【実施例１１】
【００５８】
＜目的＞ナノシリカ粒子仲介法を用いてガラス板上でのバイオアッセイを行う。
＜方法＞（ａ）ガラス基板上にＭＰＳシリカ粒子０．２μｌをスポットし乾燥させた；（ｂ）シリカ粒子のスポットに種々の濃度（１０ｎｇ／ｍｌ〜３０μｇ／ｍｌ）のヤギ抗ＧＳＴ抗体（Ａｍｅｒｓｈａｍ社製）を２μｌ滴下し、モイストチャンバー内で室温にて５分間反応を行った後、洗浄した；（ｃ）２％  Ｓｋｉｍ  ｍｉｌｋを含むＰＢＳ溶液でモイストチャンバー内で室温にて１０分間、ブロッキング反応を行った後、洗浄した；（ｄ）ローダミン標識精製酵素ＧＳＴでモイストチャンバー内で室温にて１時間反応を行った後、洗浄した；及び（ｅ）蛍光イメージアナライザー（ＴＡＫＡＲＡ  ＦＭ  ＢＩＯ  ＩＩ）にて各スポットの蛍光強度を測定した。
＜結果＞ヤギ抗ＧＳＴ抗体、３〜３０μｇ／ｍｌにおいてローダミン標識ＧＳＴによる蛍光強度の濃度依存性が確認できた。ナノシリカ粒子仲介法によりＧＳＴ抗体の抗原への結合活性を保持した状態でガラス板上に固定し、抗原を検出することができた。
【実施例１２】
【００５９】
（ＭＰＳ粒子の蛍光標準ビーズとしての利用）
５ｍＭ  フルオレスセイン（標識分子）含有シリカ化合物（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ−ＡＰＳ）を含む反応溶液２．７μｌに、ＭＰＳ１μｌ、及び２７重量％のアンモニア水溶液を約６７５μｌ添加混合の後、１００℃で約１０時間、反応させた。次いで、反応終了液を、高速遠心機（１０，０００ｘｇ、５分間）にかけ、そのペレットを採取した。該ペレットは、７０％エタノールと蒸留水とを交互に使用し洗浄した。洗浄は遠心にて、合計６回、繰り返し行った。採取したペレット（シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌・分散の後、粒子（平均粒径９６ｎｍ）を得た。このシリカ球をフローサイトメトリーＦＡＣＳ  ＣａｌｉｂｕｒＨＧにて測定・評価した。その結果、ＭＰＳ粒子による蛍光は明確な集団及びピーク(紫色(左下図)と薄緑色(右下図): 図の位置はいずれも図２（ｂ）の左を上に正した場合)として確認された。サイズマーカーとしてＰｏｌｙｓｃ  ｅｎｃｅ社Ｆｌｕｏｒｅｓｂｒｉｔｅを使用。図（右下）中Ｍ１のピークはサイズＲ１＝６．０  μｍに対応。本実施例において平均粒径約１００ｎｍという極めて小さい蛍光ナノシリカ粒子の蛍光検出に成功した。また蛍光強度に関してはピークがＦｌｕｏｒｅｓｂｒｉｔｅのＭ４とＭ３の間、すなわち１．０μｍと２．０μｍの粒子の蛍光ピークの間に位置し、本粒子は約１０倍のサイズのＦｌｕｏｒｅｓｂｒｉｔｅと同等の蛍光強度を発していることを示している。この結果はポアの無い粒子にて高密度に色素が組み込まれた結果得られるものであると考えられる。
【実施例１３】
【００６０】
（ＭＰＥＳ由来チオール含有粒子の作製）
（Ａ）３−メルカプト−プロピルトリエトキシシラン（３−ｍｅｒｃａｐｔｏ−ｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ；ＭＰＥＳ）１０μ１、および２８重量％アンモニア水溶液９９０μ１を混合して、１００℃で３時間反応させた。得られ溶液（反応終了液）を、高速遠心機（１０，０００×ｇ；５分間）にて遠沈させ、得られたペレットに対して７０％エタノールと蒸留水を使用した洗浄を数回繰り返した。遠沈させた粒子を超音波破砕機にて攪拌して、このシリカ球を電子顕微鏡で観察したところ、平均粒径５１５ｎｍ、サイズ制御率約１６％粒子が作製されたことを確認した。【００６１】
（Ｂ）３−メルカプト−プロピルトリエトキシシラン（３−ｍｅｒｃａｐｔｏ−ｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ；ＭＰＥＳ）１０μ１、およびイソプロパノール溶液４４５μ１、および２８重量％アンモニア水溶液４４５μ１を添加混合して、１００℃で３時間反応させた。得られた溶液（反応終了液）を、高速遠心機（１０，０００×ｇ；５分間）にて遠沈させ、得られたペレットに対して７０％エタノールと蒸留氷を使用した洗浄を数回繰り返した。遠沈させた粒子を超音波破砕機にて撹拌して、このシリカ球を電子顕微鏡で観察したところ、平均粒径１１３０ｎｍ、サイズ制御率約１３％の粒子が作製できたことを確認した。
参考例１４
【００６２】
（ＭＰＤＭＳ由来チオール含有粒子の作製）
（Ａ）（３−メルカプトプロピル）メチルジメトキシシラン（３−Ｍｅｒｃａｐｔｏｐｒｏｐｙｌ）ｍｅｔｈｙｌｄｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ；ＭＰＤＭＳ）１０μ１に２８重量％アンモニア水溶液を加えて１ｍ１として混合して、２５℃で３日間反応させた。得られた溶液（反応終了液）を高速遠心機（１０，０００×ｇ；５分間）にて遠沈させ、得られたペレットに対して７０％エタノールと蒸留水を使用した洗浄を数回繰り返した。遠沈させた粒子を超音波破砕機にて攪拌して、このシリカ球を電子顕微鏡で観察したところ、平均粒径７５０ｎｍ、サイズ制御率約１６％の粒子が作製できたことを確認した。
【実施例１５】
【００６３】
（ＥｐｏＰＳによるシリカ粒子の作製）
トリメトキシ［２−（７−オキサビシクロ［４．１．０］−ヘプト−３−イル）エチル］シラン（２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−エチルトリメトキシシラン）（Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ［２−（７−ｏｘａｂｉｃｙｃ１ｏ［４．１．０］−ｈｅｐｔｏ−３−ｙｌ）ｅｔｈｙ１］ｓｉｌａｎｅ；ＥｐｏＰＳ）７．５μ１、および２８重量％アンモニア水溶液６７５μ１と混合して、９５℃で３時間反応させた。得られた溶液（反応終了液）を、高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）にて遠沈させて得られたペレットに対して７０％エタノールと蒸留水を使用した洗浄を数回繰り返した。遠沈させた粒子を超音波破砕機にて撹拌し、このシリカ球を電子顕微鏡で観察したところ、平均粒径１１６０ｎｍ、サイズ制御率約１０．３％の粒子が作製できたことを確認した。
【実施例１６】
【００６４】
（ＴＣＰＳによるシリカ粒子の作製）
３−チオシアナトプロピルトリエトキシシラン（３−Ｔｈｉｏｃｙａｎａｔｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ；ＴＣＰＳ）７．５μ１、および２８重量％アンモニア水溶液６７５μ１と混合して、９９℃で３時間反応させた。得られた溶液（反応終了液）を、高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）にて遠沈させペレットに対して７０％エタノールと蒸留水を使用した洗浄を数回繰り返した。遠沈させた粒子を超音波破砕機にて攪拌し、このシリカ球を電子顕微鏡で観察し粒子が作製できたことを確認した。平均粒径２９６ｎｍ、サイズ制御率３５．１％の粒子が作成できたことを確認した。
【００６５】
（ＡｃＰＳ由来チオール含有粒子の作製）
３−アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（３−Ａｃｒｙｌｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ；ＡｃＰＳ）１０μ１に２８重量％アンモニア水溶液を加えて１ｍ１として混合して、２５℃で３日間反応させた。得られた溶液（反応終了液）を、高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）にて遠沈させペレットに対して７０％エタノールと蒸留水を使用した洗浄を数回繰り返した。遠沈させた粒子を超音波破砕機にて撹拌し、このシリカ球を電子顕微鏡で観察したところ、平均粒径５４０ｎｍ、サイズ制御率約１８．５％の粒子が作製できたことを確認した。
【００６６】
（比較例２）
（比較例−特許文献２に記載の方法の条件に従い粒子形成を試みた場合）
特許文献２のＴｒａｕらの方法の条件に従い、本願において粒子の作製に成功している６つの新規シリカ粒子の作製を試みた。酸処理（シリカ化合物（ＭＰＳ、ＡｃＰＳなど）１００μ１、蒸留水８００μ１、０．１Ｍ  ＨＣｌと混合して、２５℃で１２００ｒｐｍの攪拌下にて反応）を２日間行った後、アンモニアによる塩基処理を行った。塩基処理（酸処理を行ったシリカ溶液  ９０μ１に蒸留水１００μ１、２８重量％アンモニア水溶液０．７５μ１と混合して反応）の開始後１５分間、３０分間、８時間経過したサンプルを電子顕微鏡で観察を行った。
【００６７】
以下の表は、特許文献２において記載された方法の条件により本発明の粒子（ＭＰＳ、ＭＰＥＳ、ＭＰＤＭＳ、ＡｃＰＳ、ＥｐｏＳ、ＴｃＰＳ）を試みた場合の粒子作製結果である。粒子形成あり(○)、なし(×)、未成熟粒子あり(△)を示すものである。ここで示した時間は、酸処理(２日間）の後に行った、塩基処理開始後の経過時間（１５分間、３０分間、８時間）である。
【００６８】
【表２Ａ】
0005311340.tif 000005
【００６９】
特許文献２では酸処理の時間は１〜３日であり、かつ、塩基処理では５分もしくは直後にエタノールを加えるとなっている。加えたエタノールは塩基処理による反応を停止させるものとして使用されているものと解釈される。すなわち、特許文献2の方法は酸処理でミセル形成ならびに緩やかな粒子固化、塩基処理にて完全な粒子固化を行っていると解釈される。よって、塩基処理の時間が短く、エタノール処理を行う理由は粒子固化の反応を不均一なものとし、固化が不十分な部位はポアになると考えられる。
【実施例１８】
【００７０】
（スクシンイミジルエステルを用いたローダミン（標識分子）含有ＡＰＳシリ力化合物の調製、およびこれを用いたシリカ球（ローダミン含有シリカ粒子））の調製）
（１）スクシンイミジルエステル化合物として、Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ  ＲｅｄＴＭ＊（約５ｍｇ）を５０μｌのＤＭＳＯ溶液に溶解した後、アミノ基を有する３−アミノプロピル−トリメトキシシラン（ＡＰＳ）を上記Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ  ＲｅｄＴＭ  Ｃ２  ｍａｌｅｉｍｉｄｅと等モルになるように加え、約２時間、チューブミキサーを用いて遮光下にて攪拌して反応させて、ローダミン（標識分子）含有シリカ化合物を調製した。【００７１】
（２）標識含有シリカ球の調製
次いで、ローダミン（標識分子）含有シリカ化合物からローダミン（標識分子）含有シリカ球を調製した。具体的には、上記で得られたローダミン（標識分子）含有シリカ化合物を含む反応溶液から７μｌとＭＰＳ７．５μｌ、および２７重量％アンモニア水溶液を約６７５μｌ加えて、１００℃で約１１時間反応した。得られた溶液（反応終了液）を、高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）にて遠沈させペレットに対して７０％エタノールと蒸留水を使用した洗浄を数回繰り返した。遠沈させた粒子を超音波破砕機にて攪拌し、このシリカ球を蛍光顕微鏡で観察し粒子がローダミンの蛍光を発していることを確認した。
【実施例１９】
【００７２】
（イソチオシアネート（ＩＴＣ）を用いたローダミン（標識分子）含有ＡＰＳシリカ化合物の調製、およびこれを用いたシリカ球（ローダミン含有シリカ粒子）の調製）
（１）イソチオシアネートを用いたローダミン（標識分子）含有シリカ化合物の調製
イソチオシアネートとして、Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ  ＲｅｄＴＭ＊（約５ｍｇ）を５０μｌのＤＭＳＯ溶液に溶解した後、アミノ基を有する３−アミノプロピル−トリメトキシシラン（ＡＰＳ）を上記Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ  ＲｅｄＴＭ  Ｃ２  ｍａｌｅｉｍｉｄｅと等モルになるように加え、約２時間、チューブミキサーを用いて遮光下にて攪拌して反応させて、ローダミン（標識分子）含有シリカ化合物を調製した。【００７３】
（２）標識含有シリカ球の調製
次いで、ローダミン（標識分子）含有シリカ化合物からローダミン（標識分子）含有シリカ球を調製した。【００７４】
具体的には、上記で得られたローダミン（標識分子）含有シリカ化合物を含む反応溶液から７μｌとＭＰＳ７．５μｌ、および２７重量％アンモニア水溶液を約６７５μｌ加えて、１００℃で約１１時間反応した。得られた溶液（反応終了液）を、高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）にて遠沈させペレットに対して７０％エタノールと蒸留水を使用した洗浄を数回繰り返した。遠沈させた粒子を超音波破砕機にて攪拌し、このシリカ粒子を蛍光顕微鏡（ＴＥ  ２０００  （１００−Ｗ  ｍｅｒｃｕｒｙ  ｌａｍｐ装着）とＣＣＤ  カメラ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｈｔ  ＤＳ−Ｌ１，Ｎｉｋｏｎ））で観察し粒子がローダミンの蛍光を発していることを確認した。
【実施例２０】
【００７５】
（ＴＡＭＲＡ含有シリカ粒子の調製）
次の通り、（ａ）  ５−カルボキシテトラメチルローダミン（５−ｃａｒｂｏｘｙｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｒｈｏｄａｍｉｎｅ；ＴＡＭＲＡ）（標識分子）含有シリカ化合物を事前に調製し、得られた該シリカ化合物を用いて（ｂ）  ＴＡＭＲＡ（標識分子）含有シリカ球を調製した。
（ａ）ＴＡＭＲＡ（標識分子）含有シリカ化合物の調製
スクシンイミジルエステル化合物として、５−カルボキシテトラメチルローダミンスクシンイミジルエステル（５−ｃａｒｂｏｘｙｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｒｈｏｄａｍｉｎｅ  ｓｙｃｃｉｎｉｍｉｄｙｌ  ｅｓｔｅｒ；５−ＴＡＭＲＡ−ＳＥ）（約１．７ｍｇ）を８５μｌのＤＭＳＯ溶液に溶解した後、アミノ基を有するシリカ化合物として３−（アミノプロピル）トリエトキシシラン［３−（ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ］（ＡＰＳ）を、上記５−ＴＡＭＲＡ−ＳＥと等モルになるように添加混合し、２時間、チューブミキサーを用いて遮光下にて攪拌し反応させることにより、ＴＡＭＲＡ（標識分子）含有シリカ化合物を調製し、次（ｂ）のシリカ球の調製に供した。【００７６】
（ｂ）ＴＡＭＲＡ標識分子含有シリカ球の調製
上記（ａ）で得たＴＡＭＲＡ（標識分子）含有シリカ化合物を含む反応溶液に３０μｌに、ＭＰＳ  ３０μｌ、及び２７重量％のアンモニア水溶液を約６７５μｌを添加混合の後、９５℃で約１０時間、反応させた。次いで、反応終了液を高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）かけ、そのペレットを採取した。該ペレットは、７０％エタノールと蒸留水とを交互に使用し洗浄した。洗浄は遠心にて、合計６回、繰り返し行った。採取したペレット（シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌・分散の後、サンプリングして蛍光顕微鏡で観察し、粒子がＴＡＭＲＡの蛍光を発していることを確認した。
（２７−２４８７−２）
【実施例２１】
【００７７】
（Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ  ６４７含有シリカ粒子の調製）
次の通り、（ａ）Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ  ６４７（標識分子）含有シリカ化合物を事前に調製し、得られた該シリカ化合物を用いて（ｂ）Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ  ６４７（標識分子）含有シリカ球を調製した。
（ａ）Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ  ６４７（標識分子）含有シリカ化合物の調製
マレイミド化合物として、  Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ  ６４７  Ｃ２−ｍａｌｅｉｍｉｄｅ（約１ｍｇ）を５０μｌのＤＭＳＯ溶液に溶解した後、チオール基を有する（３−メルカプトプロピル）−トリメトキシシラン（（３−Ｍｅｒｃａｐｔｏｐｒｏｐｙｌ）−ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎ）を、上記  Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ  ６４７  Ｃ２−ｍａｌｅｉｍｉｄｅと等モルになるように添加混合し、２時間、チューブミキサーを用いて遮光下にて攪拌し反応させることにより、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ  ６４７（標識分子）含有シリカ化合物を調製し、次（ｂ）のシリカ球の調製に供した。【００７８】
（ｂ）Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ  ６４７標識分子含有シリカ球の調製
上記（ａ）で得たＡｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ  ６４７（標識分子）含有シリカ化合物を含む反応溶液３μｌに、ＭＰＳ  １０μｌ、２−プロパノロール  約３３７．５μｌ及び２７重量％のアンモニア水溶液を約３３７．５μｌを添加混合の後、１００℃で約２時間、反応させた。次いで、反応終了液を高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）かけ、そのペレットを採取した。該ペレットは、７０％エタノールと蒸留水とを交互に使用し洗浄した。洗浄は遠心にて、合計６回、繰り返し行った。採取したペレット（シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌・分散の後、サンプリングして蛍光顕微鏡で観察し、粒子がＡｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ  ６４７の蛍光を発していることを確認した。
（３２−２８３８−Ｂ）
【実施例２２】
【００７９】
（ＤＹ  ６３５含有シリカ粒子の調製）
次の通り、（ａ）  ＤＹ  ６３５（標識分子）含有シリカ化合物を事前に調製し、得られた該シリカ化合物を用いて（ｂ）ＤＹ  ６３５（標識分子）含有シリカ球を調製した。
（ａ）ＤＹ  ６３５（標識分子）含有シリカ化合物の調製
スクシンイミジルエステル化合物として、ＤＹ  ６３５  Ｎ−ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ  ｅｓｔｅｒ（約１ｍｇ）を２５μｌのＤＭＳＯ溶液に溶解した後、アミノ基を有するシリカ化合物として３−（アミノプロピル）トリエトキシシラン［３−（ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ（ＡＰＳ）］を、上記ＤＹ  ６３５と等モルになるように添加混合し、２時間、チューブミキサーを用いて遮光下にて攪拌し反応させることにより、ＤＹ  ６３５（標識分子）含有シリカ化合物を調製し、次（ｂ）のシリカ球の調製に供した。【００８０】
（ｂ）ＤＹ  ６３５標識分子含有シリカ球の調製
上記（ａ）で得たＤＹ  ６３５（標識分子）含有シリカ化合物を含む反応溶液に５μｌに、ＭＰＳ  ７．５μｌ、及び２７重量％のアンモニア水溶液を約６７５μｌを添加混合の後、１００℃で約１２時間、反応させた。次いで、反応終了液を高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）かけ、そのペレットを採取した。該ペレットは、７０％エタノールと蒸留水とを交互に使用し洗浄した。洗浄は遠心にて、合計６回、繰り返し行った。採取したペレット（シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌・分散の後、サンプリングして蛍光顕微鏡で観察し、粒子がＤＹ  ６３５の蛍光を発していることを確認した。
（２８−２５６０−１）
【実施例２３】
【００８１】
（ＤＹ  ４９５含有シリカ粒子の調製）
次の通り、（ａ）  ＤＹ  ４９５（標識分子）含有シリカ化合物を事前に調製し、得られた該シリカ化合物を用いて（ｂ）ＤＹ  ４９５（標識分子）含有シリカ球を調製した。
（ａ）ＤＹ  ４９５（標識分子）含有シリカ化合物の調製
スクシンイミジルエステル化合物として、  ＤＹ  ４９５−Ｘ／５−Ｎ−ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ  ｅｓｔｅｒ（約５ｍｇ）を２５μｌのＤＭＳＯ溶液に溶解した後、アミノ基を有するシリカ化合物として３−（アミノプロピル）トリエトキシシラン［３−（ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ  （ＡＰＳ）を、上記ＤＹ  ４９５と等モルになるように添加混合し、２時間、チューブミキサーを用いて遮光下にて攪拌し反応させることにより、ＤＹ  ４９５（標識分子）含有シリカ化合物を調製し、次（ｂ）のシリカ球の調製に供した。【００８２】
（ｂ）ＤＹ  ４９５標識分子含有シリカ球の調製
上記（ａ）で得たＤＹ  ４９５（標識分子）含有シリカ化合物を含む反応溶液に１０μｌに、ＭＰＳ  １０μｌ、２−プロパノロール  約３３７．５μｌ及び２７重量％のアンモニア水溶液を約３３７．５μｌを約６７５μｌを添加混合の後、１００℃で約１１時間、反応させた。次いで、反応終了液を高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）かけ、そのペレットを採取した。該ペレットは、７０％エタノールと蒸留水とを交互に使用し洗浄した。洗浄は遠心にて、合計６回、繰り返し行った。採取したペレット（シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌・分散の後、サンプリングして蛍光顕微鏡で観察し、粒子がＤＹ  ４９５の蛍光を発していることを確認した。
（２９−２５７６−２）
【実施例２４】
【００８３】
（ＤＹ  ５０５含有シリカ粒子の調製）
次の通り、（ａ）  ＤＹ  ５０５（標識分子）含有シリカ化合物を事前に調製し、得られた該シリカ化合物を用いて（ｂ）ＤＹ  ５０５（標識分子）含有シリカ球を調製した。
（ａ）ＤＹ  ５０５（標識分子）含有シリカ化合物の調製
スクシンイミジルエステル化合物として、  ＤＹ  ５０５Ｘ／５−Ｎ−ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ  ｅｓｔｅｒ（約５ｍｇ）を２５μｌのＤＭＳＯ溶液に溶解した後、アミノ基を有するシリカ化合物として３−（アミノプロピル）トリエトキシシラン［３−（ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ  （ＡＰＳ）を、上記ＤＹ  ５０５と等モルになるように添加混合し、２時間、チューブミキサーを用いて遮光下にて攪拌し反応させることにより、ＤＹ  ５０５（標識分子）含有シリカ化合物を調製し、次（ｂ）のシリカ球の調製に供した。【００８４】
（ｂ）ＤＹ  ５０５標識分子含有シリカ球の調製
上記（ａ）で得たＤＹ  ５０５（標識分子）含有シリカ化合物を含む反応溶液に１４μｌに、ＭＰＳ  １５μｌ、及び２７重量％のアンモニア水溶液を約６７５μｌを添加混合の後、９５℃で約１２時間、反応させた。次いで、反応終了液を高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）かけ、そのペレットを採取した。該ペレットは、７０％エタノールと蒸留水とを交互に使用し洗浄した。洗浄は遠心にて、合計６回、繰り返し行った。採取したペレット（シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌・分散の後、サンプリングして蛍光顕微鏡で観察し、粒子がＤＹ  ５０５の蛍光を発していることを確認した。
（２７−２４８８−１）
【実施例２５】
【００８５】
（Ｔｒｉｓ  ｄｉｃｈｌｏｒｏｒｕｔｈｅｎｉｕｍ（ＩＩ）ｈｅｘａｈｙｄｒａｔｅ含有シリカ粒子の調製）
次の通り、粒子に色素をドープさせる方法にてＴｒｉｓ  ｄｉｃｈｌｏｒｏｒｕｔｈｅｎｉｕｍ  （ＩＩ）  ｈｅｘａｈｙｄｒａｔｅ（標識分子）含有シリカ球を調製した。【００８６】
１００  ｍＭ  Ｔｒｉｓ  ｄｉｃｈｌｏｒｏｒｕｔｈｅｎｉｕｍ（ＩＩ）ｈｅｘａｈｙｄｒａｔｅ反応溶液に２０μｌに、メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＥＳ）  ４０μｌ、２−プロパノロール  約４８０μｌ及び２７重量％のアンモニア水溶液を約４８０  μｌを添加混合の後、１００℃で約３時間、反応させた。比較例として１００  ｍＭ  Ｔｒｉｓ  ｄｉｃｈｌｏｒｏｒｕｔｈｅｎｉｕｍ（ＩＩ）ｈｅｘａｈｙｄｒａｔｅ反応溶液を加えず同条件で粒子を作製した。次いで、反応終了液を高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）かけ、そのペレットを採取した。該ペレットは、７０％エタノールと蒸留水とを交互に使用し洗浄した。洗浄は遠心にて、合計６回、繰り返し行った。採取したペレット（シリカ粒子）を超音波破砕機にて攪拌・分散の後、サンプリングしてフローサイトメトリーで蛍光（ＦＬ２，ＦＬ３）を確認した。（３５−３０３９−１）
図２２および図２３において、図２２は色素あり、図２３は色素なし、です。図２３と比較して図２２ではＦＬ２、ＦＬ３において蛍光発光により優位にピークが移動しているのが確認できた。粒子に色素が良好に取り込まれ、蛍光を発していることが確認できた。【００８７】
（比較例３）
（ＭＰＳ  ＮＰの形成速度）
ＭＰＳ  ＮＰの形成速度を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を使用して同じ条件下のＴＥＯＳ  ＮＰの形成速度と比較した。【００８８】
水６８μｌに、エタノール３２５μｌ、ＴＥＯＳ  ２１μｌまたは  ＭＰＳ  １９μｌ、及び２７重量％アンモニア水溶液３６μｌを添加混合して、室温で反応させた。【００８９】
上記実験条件は通常のストーバー法（Ｓｔｏｂｅｒ）の方法であり、この方法でありますとＭＰＳの粒子形成はＴＥＯＳに比べて遅いことが確認できる。またＭＰＳも溶液が数時間で白濁するのですが粒子形成には至らず、すなわち、従来の方法においては、一見、ＭＰＳ粒子は出来ないかの捉えられる。しかし、発明者らが見出したように、通常の方法においては用いられない条件、すなわち、高温条件および／または高アンモニア条件でのＭＰＳの反応を行うことにより、極めて短時間に粒子を作製すること可能であることを実証した。【００９０】
（従来のストーバー法による条件−高温・高アンモニア条件を用いない反応）
ＴＥＯＳ  ＮＰは、反応開始後９時間で明確に観察可能であった（図９ａ〜図９ｃ）。このＴＥＭによる研究結果において、ＴＥＯＳ  ＮＰは、１日経過後２日目までに有意に変化しなかった。したがって、ＴＥＯＳ  ＮＰは、反応時間の最初の９時間以内で完全に形成されると判断される。これとは対照的には、ＭＰＳ粒子の形成は、違った形で進行する。９時間経過後に、その生成物の界面部分は不明瞭であり、そのうちのいくつかは互いに融合しおり、また別のものは別個のものとなっていた（図９ｄ）。ついで、７０％エチルアルコール／水でその生成物を洗浄して、その後遠心分離（１０，０００×ｇ５分間）にかけると、ナノ粒子は回収されなかった。２日後に、明確なＭＰＳ  ＮＰが観察された（図９ｅおよび図９ｆ）。これらの結果は、同じ条件下でＭＰＳ  ＮＰの形成がＴＥＯＳ  ＮＰの形成より遅いことを示している。
ＭＰＳについての粒子成長過程がＴＥＯＳの粒子形成過程とは異なるものであると考えられる。ストーバー法によるＴＥＯＳ  ＮＰの形成は、水酸化アンモニウムによるシリカ前駆体の加水分解で開始されて、その後、自己重合（ｓｅｌｆ−ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）、シリカマトリクスの形成、ＴＥＯＳ  ＮＰの沈殿と続く。ＭＰＳ  ＮＰが形成される詳細な機構は明らかになっていない。ＭＰＳ反応混合物は、数時間で濁ったが、ＭＰＳ粒子は、洗浄工程後に回収されなかった。まずＭＰＳミセルが形成されて、その後、ミセル中で水酸化アンモニウムによるＭＰＳの加水分解および重合が起こり、ナノ粒子が形成されるという、１つの過程が想定される。ＴＥＯＳナノ粒子と比較した場合に、ＭＰＳナノ粒子は、反応混合物中のＭＰＳの濃度に依存してサイズに広い分布が見られる。すなわち、ＴＥＯＳ  ＮＰとＭＰＳ  ＮＰのサイズ分布は異なっている。【００９１】
例えば、第２日目において、ＴＥＯＳ  ＮＰのサイズは、２５０ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲であり（図９Ｃ）、ＭＰＳ  ＮＰのサイズは、３５０ｎｍ〜１２００ｎｍである（図９ｆ）。狭いサイズ分布を有するＭＰＳ  ＮＰが、ある種の用途においては必要とされ、このようなＭＰＳ  ＮＰを調製するための方法を発明者らは研究してきた。ＭＰＳは、ＭＰＳのチオール残基の間のジスルフィド結合の形成により脚状（ｄｉｐｏｄａｌ）アルコキシシランを生成し得、この得られたアルコキシシランは、ＰＯＭナノ粒子を生成し得ると考えられる。【００９２】
（本発明の実験条件−高温度条件および高アンモニウム条件の使用）
発明者らは、以下のように蛍光色素を含むＭＰＳ  ＮＰおよびＴＥＯＳ  ＮＰを合成した。【００９３】
１０ｍＭ  ＭＰＳに１０ｍＭ  ローダミンレッドＣ２−マレイミドを等量混合し、２時間反応させＭＰＳ−ローダミンを作製した。水６８μｌに、エタノール３２５μｌ、ＴＥＯＳ  ２１μｌまたは  ＭＰＳ  １９μｌ、１０ｍＭ  ＭＰＳ−ローダミン及び２７重量％アンモニア水溶液３６μｌを添加混合して、室温で２日間反応させた。得られた溶液（反応終了液）を、高速遠心機（１０，０００×ｇ、５分間）にて遠沈させペレットに対して７０％エタノールと蒸留水を使用した洗浄を数回繰り返した。遠沈させた粒子を超音波破砕機にて攪拌した。【００９４】
本研究において、発明者らは、これらの粒子を特徴付けて、クオンタムドット（量子ドット）と比較した。【００９５】
（表３  蛍光性なナノシリカ粒子とクオンタムドットにおける蛍光強度の比較）【００９６】
【表３】
0005311340.tif 000006
【００９７】
クオンタムドットＱ−ｄｏｔ  ６０５の蛍光強度を、以下の２条件において評価した。第一の条件は、ローダミンレッドを含む蛍光ナノシリカ粒子の蛍光強度を評価するために使用する条件と同じものである。具体的には、励起波長および発光波長は、それぞれ、５７０ｎｍおよび５９０ｎｍである；第二の条件は、Ｑ−ｄｏｔ  ６０５についての最適条件である。具体的には、励起波長および発光波長は、それぞれ、３５０ｎｍおよび６０５ｎｍである。表３で要約されるように、ローダミンを含むＭＰＳ  ＮＰの蛍光強度は、クオンタムドットの蛍光強度よりも高かった。これは、ナノシリカ粒子のサイズのサイズが大きいこと、および取り込まれた色素の量が多きことのためであると考えられる。次に、総蛍光強度を粒子体積で除算した比蛍光強度を計算した（表３を参照）。５７０ｎｍにおける励起および５９０ｎｍにおける発光で測定したＭＰＳナノ粒子の比蛍光強度は、３５０ｎｍの励起および６０５ｎｍでの発光において測定したクオンタムドットの比蛍光強度の、それぞれ、７倍および４分の１倍であった。【００９８】
発明者らのこれまでの研究において、蛍光色素を含むＴＥＯＳ  ＮＰを同じ方法を使用して調製して、Ｑ  ｄｏｔ  ５２５と比較した。蛍光色素を含むＴＥＯＳ  ＮＰの比強度は、同じ条件下でそのクオンタムドットの３分の１であり、クオンタムドットの最適条件下での比蛍光強度の４８分の１であった。ローダミンレッドを含むシリカ粒子ナノ粒子の場合、クオンタムドットに対する相対強度は、蛍光色素を含むナノシリカ粒子と比較して改善された。これらの結果によって、シリカネットワークに組み込むための適切な色素を選択することによって、蛍光強度を改善することが可能であることが示されている。ＴＥＯＳおよびＭＰＳ  ＮＰの比強度は類似しているので、そのシリカネットワークにローダミン色素を入り込ませる効率は、その二者で有意に違いはない。さらに、蛍光ＭＰＳ  ＮＰは、ＴＥＯＳ−ＮＰについての報告にあるように、蛍光調節ナノシリカ粒子および２種類の蛍光色素を含む複数蛍光ナノシリカ粒子として調製し得る。ＭＰＳ  ＮＰおよびＴＥＯＳ  ＮＰを含む蛍光ナノ粒子は、蛍光強度が高く、ナノシリカ粒子の蛍光強度は、合成方法および蛍光色素の選択法を改善することによってクオンタムドットの蛍光強度と比較して増大される。ＭＰＳ  ＮＰは、従来型のＴＥＯＳ  ＮＰとさらに別の利点を有する。すなわち、ＭＰＳ  ＮＰの表層は容易に改変され得るという点である。このＭＰＳ  ＮＰの反応性は、チオール残基がその表層に存在する結果であり、この存在によって、例えば、マレイミド結合体化蛍光色素を使用してその改変が可能となる。ＭＰＳ  ＮＰを、マレイミドと結合体化した色素と反応させて、蛍光顕微鏡およびサイトフローメトリーを使用することによって、特徴づけ、ＴＥＯＳ  ＮＰと比較した。ＭＰＳ  ＮＰを、マレイミドと結合体化させたローダミンレッドと反応させて、その得られた粒子は蛍光発光した。その反応後に、洗浄、遠心分離を行うと、ＭＰＳ−ＮＰのペレットは、白色から赤色へと変化した。ＭＰＳ  ＮＰは、蛍光顕微鏡において明るく明らかに蛍光発光していた（図１０ａおよび図１０ｂ）。対照実験として、ＴＥＯＳ  ＮＰも、ローダミンレッド−マレイミド結合体と反応させた。ＴＥＯＳ  ＮＰのペレットは、洗浄後白色であったが、蛍光顕微鏡で調べても、このＮＰからは、ＭＰＳ  ＮＰと同じ条件下でも蛍光発光されなかった（図１０ｃおよび図１０ｄ）。これらの知見は、ローダミンレッドマレイミド結合体との表層結合が、ＭＰＳ  ＮＰに特異的であることが示されており、これは、ＭＰＳ  ＮＰが色素と反応するチオール残基を多く提示していることを示す。次に、蛍光強度を評価するためにフローサイトメトリー分析を使用して、表層にフロオロセインを結合させたＭＰＳ  ＮＰを調べた。ＭＰＳ  ＮＰ（平均直径として、約４５０ｎｍ；粒子の直径は、２００〜６００ｎｍに分布する）を、種々の濃度のフルオロセイン−マレイミド結合体と反応させて、フローサイトメトリーにより分析した。これらのＭＰＳ  ＮＰ  は、種々の強度で蛍光発光した（図１１）。これらの結果は、ＭＰＳ  ＮＰ上で蛍光色素がチオール残基を介して結合することは、ナノ粒子のフローサイトメトリーによる分析によって効率がいいことを示しており、この蛍光強度��調節可能である。発明者らは、蛍光色素で表層改変した後に、ＭＰＳ  ＮＰがフローメトリー分析および顕微鏡観察に利用可能であるものであることを示した。蛍光顕微鏡を使用して、発明者が、粒子内にローダミンレッドを組み込んだＴＥＯＳ  ＮＰおよびＴＥＯＳ  ＮＰ、ならびにその表層にローダミンを結合したＭＰＳ  ＮＰの光安定性を比較した。その粒子内にローダミンを有する、ＴＥＯＳ  ＮＰおよびＭＰＳ  ＮＰの単一粒子の蛍光強度の規格化した曲線は、良好な光安定性を示しており、その両方とも、連続発光２５０秒後において、それらの初期値の約５０％以上を保っており、その両方の安定性は、ほぼ同じであった（図１２）。表層上にローダミンを有するＭＰＳ  ＮＰの光安定性は、２５０秒後で約４０％であった。ローダミンレッドを含むＴＥＯＳ  ＮＰ、ローダミンレッドを含むＭＰＳ  ＮＰならびにローダミンレッドを表層上に有するＭＰＳ  ＮＰは、初期値、すなわち、経過時間０秒においては、それおぞれ、１７５，８８９ａ．ｕ．、１２０，５８２ａ．ｕ．および４０３，３３８ａ．ｕ．であり、２５０秒後の値は、それぞれ、１１１，３５１ａ．ｕ．、６６，５４９ａ．ｕ．および１４７，２９４ａ．ｕ．であって、それらの蛍光は、肉眼により確認できるものであった。表層を改変したＭＰＳ  ＮＰの蛍光強度は、試験したすべてのＮＰのうちで最も高かったが、光安定性は、他ものよりも良好というわけではなかった。表層上にローダミンレッドを有するＭＰＳ  ＮＰの場合、多くの蛍光色素が、その表層に結合しているが、その表層は、溶媒および溶媒が含む酸素に対して露出されていた。対照的に、蛍光色素を含むＮＰにおいて、その色素は、幾分、その外の環境からその粒子によって隔離されているために、酸素分子に対して曝露されている率が低い。この違いは、光安定性における観察された差異を十分説明し得る。ＴＥＯＳ  ＮＰおよびＭＰＳ  ＮＰのゼータ電位分析を、ＮＰの表層電荷を特徴付け、表層機能化を確認するために実施した。【００９９】
（表４）
（ナノシリカ粒子のゼータ電位）
（ナノ粒子）                                          （ゼータ電位）
−−−−−−−−−−−−−−−−
ＴＥＯＳ  ＮＰ                                        −３８．７
ローダミンレッド含有ＴＥＯＳ  ＮＰ                    −３６．０
ＭＰＳ  ＮＰ                                          −５２．２
ローダミンレッド含有ＭＰＳ  ＮＰ                      −５２．１
ローダミンレッド表層提示ＭＰＳ  ＮＰ                  −３２．２
ＮｅｕｔｒＡｖｉｄｉｎ表層提示ＭＰＳ  ＮＰ            −１９．２
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
表４に示されるように、ＭＰＳ  ＮＰのゼータ電位は、ＴＥＯＳ  ＮＰのゼータ電位よりもずっと負である。ＴＥＯＳ粒子ではＯＨ基、ＭＰＳ粒子ではＯＨ基に加えてＳＨ基が表面に存在することによりゼータ電位の違いができると考えられる。構造としては、ＴＥＯＳ粒子と比較して、ＭＰＳ粒子は多数のＳＨ基が表面に存在していることが理解される。ローダミンレッドをその中に含む、ＭＰＳ  ＮＰおよびＴＥＯＳ  ＮＰのゼータ電位は、それぞれにおいて、色素がない場合のデータ電位とさほど差異はなかった。他方、ローダミンレッド−マレイミド結合体またはＮｅｕｔｒＡｖｉｄｉｎマイレイミド結合体で表層処理したＭＰＳ  ＮＰのゼータ電位は、実質的に低下した。これらの結果により、ローダミンレッドを粒子内に取り込んだＮＰは、表層における蛍光色素の存在を示さず、その結果、そのゼータ電位に影響を与えないことを示している。本明細書でこれ以降に議論するように、チオールマレイミド反応を介してＭＰＳ  ＮＰの表層にタンパク質を結合体化すると、効果があり、ＮＰのゼータ電位を有意に変化させ得る。なんら追加手順によらなくとも、調製したままでその表層上にはチオール残基が存在することから、ＭＰＳ  ＮＰは、特別な存在であるといえる。これらは、ＴＥＯＳ  ＮＰと比較してゼータ電位においてずっと負である。【０１００】
（ＭＰＳ  ＮＰの表層改変特性）
発明者らは、フローサイトメトリー、蛍光画像分析および蛍光顕微鏡を使用することで、ＭＰＳ  ＮＰの表層改変特性を調べた。ＭＰＳ  ＮＰの表層とＴＥＯＳ  ＮＰの表層をその簡便性について比較するために、発明者らは、これらのＮＰを使用してドットブロッティングを実施した。等量のＮＰの各々を、ガラススライド上に滴下して乾燥させ、次いで、Ｃｙ３結合体加抗ヤギＩｇＧを含む溶液と反応させて、蛍光画像分析装置で調べた。ＭＰＳ  ＮＰのスポットは、ＴＥＯＳ  ＮＰのスポットと比べて、Ｃｙ３結合体加抗ヤギＩｇＧに由来する強度が顕著に高いことを示した（図１３ａ）。このＭＰＳの蛍光強度は、ＴＥＯＳ  ＮＰの約３倍であった（図１３ｂ）。これらの結果は、スライドガラス上のＭＰＳ  ＮＰが、ＴＥＯＳ  ＮＰよりも多い量の蛋白質を吸着し得ることを示した。さらに、改変したＭＰＳ  ＮＰがあるガラススライドは、蛋白質吸着を有意に改善しており、これによって、ＭＰＳ  ＮＰがチップベース技術にとって有益なものとなる可能性が示された。次いで、発明者らは、実施して、溶液中でのＭＰＳ  ＮＰおよびＴＥＯＳ  ＮＰの表層特性を比較した。このＮＰ溶液は、緑色蛍光蛋白質（ＧＦＰ）またはフィコエリトリン結合体化ストレプトアビジンのいずれかを含む蛋白質溶液と混合した。ＧＦＰまたはフィコエリトリン結合体化ストレプトアビジンと混合した後に、ＭＰＳ  ＮＰに関するフローサイトメトリーピークが、ＴＥＯＳ  ＮＰと比較してＧＦＰからの蛍光のために右側に顕著にシフトした（図１４）。これらの知見によって、ＭＰＳ  ＮＰが、溶液中においてＴＥＯＳ  ＮＰと比べてより効率的に蛋白質を吸着することが示された。顕微鏡による観察を、表層上の蛋白質により改変したＭＰＳ  ＮＰの分散を評価するために実施した。ＧＦＰを含む溶液と混合されたこれらのＭＰＳ  ＮＰ溶液は、はっきりとした蛍光を示してＮＰが良好に分散したことを示している（図１４）。これらの知見によって、ＴＥＯＳ  ＮＰと比較したときに、ＭＰＳ  ＮＰはＧＦＰで非常に効率的に改変され得るが、他方で、ＴＥＯＳ  ＮＰよりも良好な分散性を保持していることが示された。ＧＦＰで改変されたＭＰＳ  ＮＰは、フローサイトメトリーおよび蛍光顕微鏡により検出および観察され得た。ＭＰＳ  ＮＰを用いたフローサイトメトリーを使用するビーズアッセイを含む生物学的研究でのＭＰＳ  ＮＰの潜在する有用性は、おおいに期待できる。【０１０１】
３−メルカプトプロピルトリメトキシシランまたはＮ１−［３−（トリメトキシシリル−プロピル］ジエチレントリアミンを用いたナノシリカ粒子のシリル化処理によるＴＥＯＳの改変がこれまで報告されている。このシリル化処理したシランＮＰは、チオール／ジスルフィド交換反応を介してジスルフィド改変されたオリゴヌクレオチドと結合体化し、また、グルタルアルデヒドを使用することでアミンとの間での架橋により酵素および抗体と結合体化された。さらに最近、ナノシリカ粒子が調製され、ＴＥＯＳおよび種々の有機シラン試薬を用いた共加水分解を介して表層改変した。この方法は、アミノ改変ＮＰの凝集を低減し得る。本研究において、ＭＰＳ  ＮＰを、一段階合成（ワンポッド合成）を介して合成して、その他に追加手順を介することなく、その表層上にチオール残基を合成した。このＭＰＳ  ＮＰは、ＴＥＯＳ  ＮＰと比較して、非常によく分散し、ゼータ電位においてもより絶対値が大きな負の値となった。ＭＰＳ  ＮＰは、表層改変に関する可能性のための種々の生物学的用途を約束するものであり、バイオアッセイおよび薬物送達系を含む局面は、その利用可能性についてさらに研究する価値のあるものである。ＮＰ上のチオール残基は、ナノ粒子の改変および機能化にとって種々の利点を有するものである。チオール残基は、種々の化学カップリング剤（例えば、アルキルハライド、およびマレイミド）と反応し得る。そして、このチオール基は、他の分子と共有結合を容易に形成し得る。ここ最近、種々のマレイミド結合体化分子（蛍光色素、ストレプトアビジン、ポリエチレングリコール、および他のものが挙げられる）が、市販されている。本願明細書において記載されるように、反応条件は単純であり、結合体化効率は非常に高い。さらに、チオール／ジスルフィド交換反応もあた、オリゴヌクレオチドおよびナノシリカ粒子との間のチオール残基を結合体化するのに有用であり、また、ある種の蛋白質と別の蛋白質との間のチオール残基を結合体化するのにも有用である。本願明細書において、発明者らは、種々の用途において利用され得るＭＳＰ  ＮＰを作製するさらに良好な方法を実証した。
【実施例２６】
【０１０２】
（ビーズアッセイへの応用）
本発明のＭＰＳシリカ粒子に対して蛍光標識した蛋白と直接反応させ粒子上に結合させた後、フローサイトメトリーで評価する一次反応検出、並びに抗原溶液を反応させ粒子上に結合させた後、洗浄し蛍光標識した抗体と反応させる二次反応検出を行った。【０１０３】
アッセイの具体的手順は、以下のとおりである。【０１０４】
（Ａ）使用するチオールシリカ粒子（ＭＰＳ、ＭＰＥＳ、ＭＰＤＭＳ）は実施例２または実施例５に記載されるように）合成した。【０１０５】
（Ｂ）合成したＭＰＳシリカ粒子を、蛍光標識した蛋白と直接反応させた。【０１０６】
詳細な実験条件および結果は以下のとおりである。【０１０７】
・実験１
種々の濃度（３９．１〜１０，０００ｎｇ／ｍｌ）のＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液を作製した。各濃度のＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液５μｌと粒子溶液５μｌをフローサイトメーター用試験管に加え、よく混和した後、（特に反応のための時間を加えず）４９０μｌの蒸留水で希釈しフローサイトメトリーで測定を行った。
図１６は、短時間でＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液が濃度依存的に粒子に結合していることを示し、上段のグラフは、ＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液の濃度とその結合により粒子より検出された蛍光強度の相関であって、その縦軸は、蛍光強度であり、横軸は、ＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液の濃度である。また、下段のグラフは、チャートであり、抗体濃度により各ピークが濃度依存的に変化していることを示す。測定対象溶液が５μｌと微量の資料に対して数十ｎｇ／ｍｌから数μｇ／ｍｌまで濃度依存的に迅速に測定することができた（下記の表に示した結果をプロットしたものが図１６の上段のグラフであり、フローサイトメトリーの所見が下段である。１００００  ｎｇ／ｍｌは下図最も右の青に対応してしている）。【０１０８】
Ａｂ  （ｎｇ／ｍｌ）  ＧｅｏＭｅａｎ
---------------------------------------------------
３９．０６２５    １．５９
７８．１２５      ２．０９
１５６．２５        ３．５９
３１２．５          ６．４３
６２５            ２０．４８
１２５０            ５４．３２
２５００            ９０．３１
５０００          １１９．３８
１００００        １４７．３
---------------------------------------------------
・実験２
種々の濃度（０．０１〜１００ｎｇ／ｍｌ）ＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液を作製した。各濃度のＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液６００μｌと粒子溶液５μｌをフローサイトメーター用試験管に加え、よく混和した後、１０分間反応させた後フローサイトメトリーで測定を行った。【０１０９】
図１７は、ＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液が濃度依存的に粒子に結合していること、特にｎｇ／ｍｌ以下の濃度においてもその結合が検出できていることを示し、上段のグラフは、ＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液の濃度とその結合により粒子より検出された蛍光強度の相関であって、その縦軸は、蛍光強度であり、横軸は、ＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液の濃度である。また、下段のグラフは、チャートであり、抗体濃度により各ピークが濃度依存的に変化しているであることを示す。（下記の表に示した結果をプロットしたものが図１７の上段のグラフであり、フローサイトメトリーの所見が下段である。）
Ａｂ  （ｎｇ／ｍｌ）            ＧｅｏＭｅａｎ
---------------------------------------------------
０．０１            １．８１
０．０３            ４．１６
０．１            １１．７１
０．３            ５１．５９
１              １７８．９４
３            ５３０．６７
１０            １２４５．３５
３０            ２０３３．６５
１００            ２９１１．６５
---------------------------------------------------
・実験３
粒子溶液５μｌに抗種々の濃度（２０〜１０，０００ｎｇ／ｍｌ）のヒツジ抗グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ抗体溶液を混合した後、５ｍｇ／ｍｌウシ血清アルブミン水溶液  ５μｌを加え、ブロッキングを行った。次に２５μｇ／ｍｌ  ＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液５μｌを加え、よく混和した後、（特に反応のための時間を加えず）４８０μｌの蒸留水で希釈しフローサイトメトリーで測定を行った。【０１１０】
図１８は、短時間でＦＩＴＣ標識抗ヒツジ抗体ＩｇＧ溶液が抗原であるヒツジ抗グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ抗体溶液の濃度依存的に粒子に結合していることを示し、上段のグラフは、ヒツジ抗グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ抗体溶液の濃度とその結合により粒子より検出された蛍光強度の相関であって、その縦軸は、蛍光強度であり、横軸は、ヒツジ抗グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ抗体溶液の濃度である。また、下段のグラフは、チャートであり、抗体濃度により各ピークが濃度依存的に変化しているであることを示す。この実験結果は粒子上にて多段階の結合反応が量依存的に起こり、検出できたことを示している（下記の表に示した結果をプロットしたものが図１８の上段のグラフであり、フローサイトメトリーの所見が下段である。）
---------------------------------------------------
Ａｂ  （ｎｇ／ｍｌ）          ＧｅｏＭｅａｎ
---------------------------------------------------
９．７６６                ３．５３
１９．５３１２５            ３．７５
３９．０６２５              ５．２１
７８．１２５              １０．９５
１５６．２５                ２６．５５
３１２．５                  ５２．２２
６２５                      ９７．３９
１２５０                    ２３０．３２
２５００                    ３３２．３７
５０００                    ３９３．９１
１００００                  ４１９．１４
---------------------------------------------------
したがって、本発明により得られた粒子を用いて定量が可能であると解釈することができ、本発明の「ポアの無い粒子」では、有効付着表面積は単純に粒子の粒径に依存するため定量的な実験において有利であることが実証された。また、微量迅速反応系にて数十ｎｇ〜１μｇ／ｍｌまでの標識抗体が検出でき、量依存性が確認できた。これまで、フローサイトメトリーでの定量はポアのある粒子を用いたものでも、未だ一般化されていない。その理由として有効付着表面積の制御の難しさのためのである。それに加えて、この従来法においては、フローサイトメトリーでの定量で必要とされる散乱光（ＦＳＣ、ＳＣＣ）に関して定量に適したシグナルが再現性よく得られるとの報告はこれまで行われていない。したがって、従来技術を用いた限りでは、蛍光変動のある粒子群の特定が困難であるため、正確な定量が困難であるとの欠点を解消しきれないと考えられる。フローサイトメトリーにおいてはまず散乱光で粒子群の特定を行い、その後、その粒子群の蛍光の変化を測定する、という方法が一般的である。したがって、散乱光評価が不十分なこれまでの技術では、本発明のとは対照的に、ビーズアッセイへ良好な適用が望めないことは明らかである（例えば、特許文献２においてフローサイトメトリーの従来法による結果が示されているが、粒子のシグナルは極めて広範囲に分布しており、各パラメーターの相関は認められない）。このような点に鑑みて、本発明のシリカ粒子は、ハイスループット解析のための粒子のサイズや蛍光の違いによるバーコード化に関しても利用できることを示している。【０１１１】
（比較例４）
(本発明の粒子と市販標準ビーズとの比較)
フローサイトメトリーを用いて粒子のサイズ分布を評価した。市販標準ビーズであるＰｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ社のＦｌｕｏｒｅｓｂｒｉｔｅとの比較も行った。フローサイトメトリーのパラメーターは側方散乱（ＳＳＣ）とした。その他の比較実験の手順・条件・プロトコルは、以下のとおりである。本発明のチオールシリカ粒子（ＭＰＳ、ＭＰＥＳ、ＭＰＤＭＳ）は実施例２または実施例５に記載されるように）合成した。粒子の希釈を行いフローサイトメトリーＦＡＣＳ  ＣａｌｉｂｕｒＨＧにて測定・評価した。【０１１２】
なお、前方散乱光ではなく側方散乱光を採用した理由は図２１のデータによる。
すなわち、０．２５μｍから６μｍのビーズの直径とＦＳＣ並びにＳＳＣの値をプロット（図２１左）すると３μｍ以上ではＦＳＣ、ＳＳＣ共サイズと相関するのに対して２μｍ以下（図２１右）ではＦＳＣよりむしろＳＳＣがサイズがよく相関することが分かったことから側方散乱光を利用した。【０１１３】
図１９（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ社Ｆｌｕｏｒｅｓｂｒｉｔｅ）、図２０（本特許による粒子）における最下段の表にて、フローサイトメトリーによる測定結果（平均値ＦＣＭ−ＧｅｏＭｅａｎ，変動係数ＦＣＭ−ＣＶ）の電子顕微鏡所見（粒子直径の最小値ＥＭ−ｍｉｎと最大値ＥＭ−ｍａｘ、平均値ＥＭ−ｍｅａｎ、サイズ収率ＥＭ−％，サイズ幅ｓｉｚｅ）の結果をまとめた。【０１１４】
また、上段は、フローサイトメトリーの結果を示す。この結果は、粒子のＳＳＣがそれぞれ検出されシグナルの分布がピークとして確認できること示す。（図１９；緑；ＹＧ１，ピンク：ＹＧ−０．７５，水色；ＹＧ−０．５，橙色；ＹＧ−０．２。図２０；緑；３３−２８９４−６，ピンク：３３−２８９９−１，水色；３３−２８９９−２，橙色；３３−２９０９−３。）
さらに、中段は、各粒子の電子顕微鏡像を示す。（図１９；左上；ＹＧ１，右上：ＹＧ−０．７５，左下；ＹＧ−０．５，右下；ＹＧ−０．２。図２０；左上；３３−２８９４−６，右上：３３−２８９９−１，左下；３３−２８９９−２，右下；３３−２９０９−３。）。この顕微鏡像から、各粒子ともサイズが良好に制御されているであることがわかる。これらの使用したシリカ粒子は実施例２〜５、１３〜１７に記載されるように合成した。【０１１５】
（ビーズアッセイおよび市販標準ビーズとの比較についての考察）
上述の「ビーズアッセイへの応用の実施例および比較例「市販標準ビーズとの比較」の結果は、フローサイトメトリーによる評価と電子顕微鏡による評価の結果に若干の解離はあるものの、市販標準ビーズと本発明のビーズ共に良好なサイズ制御が確認できた。またフローサイトメトリーにおける評価において本発明の粒子は市販標準ビーズと比べほぼ良好な所見であった。
【実施例２７】
【０１１６】
（ＢＥＴによる細孔容積等の測定）
本発明のナノシリカ粒子（ＭＰＥＳ）について、ＢＥＴ法を使用して、その細孔分布および比表面積の測定を行った。測定機器は、ベックマン・コールター社製  比表面積細孔分布測定装置ＳＡ−３１００を使用した。細孔容積は、０．０１５９（ｍ３／ｇ）であった。細孔容積はポアが少ないほど低い。種々の可能性を考えたとしても、本発明のナノシリカ粒子の細孔容積は、少なくとも０．１（ｍ３／ｇ）以下である。細孔容積に関しては、粒子のサイズに影響されることは少なく、ポアの少ない粒子としての特徴づけが可能と考えられる。
【実施例２８】
【０１１７】
（ＭＰＳとＥｐｏＳによるシリカ粒子の作製）
ＭＰＳ４．７５μｌ、ＥｐｏＳ  ６．２５μｌ及び２８重量％アンモニア水溶液４５５μｌをそれぞれ添加混合し、高温（ヒートブロックにて９９℃）で６時間反応させた。次いで、反応終了液を電子顕微鏡で観察した。その結果、ナノシリカ粒子の形成が確認された。
【実施例２９】
【０１１８】
（ＭＰＳとＭＰＤＭＳによるシリカ粒子の作製）
ＭＰＳ  ０．５９μｌ、ＭＰＤＭＳ  ０．５９μｌ及び２８重量％アンモニア水溶液４６２μｌをそれぞれ添加混合し、２５度で２４時間反応させた。次いで、反応終了液を電子顕微鏡で観察した。その結果、ナノシリカ粒子の形成が確認された。
【実施例３０】
【０１１９】
（ＭＰＥＳとＭＰＤＭＳによるシリカ粒子の作製）
ＭＰＥＳ０．５９μｌ、ＭＰＤＭＳ０．９４μｌ及び２８重量％アンモニア水溶液４５１μｌをそれぞれ添加混合し、２５度で２４時間反応させた。次いで、反応終了液を電子顕微鏡で観察した。その結果、ナノシリカ粒子の形成が確認された。
【実施例３１】
【０１２０】
（ローダミン含有ナノシリカ粒子プローブによる細胞標識ならびに検出）
使用するシリカ粒子は実施例６に記載されるように合成した。ローダミン含有ナノシリカ粒子をマウス（Ｂａｌｂｃ／６Ｊ，９週齢、雄）に腹腔内投与を行った。投与の翌日、腹腔内の細胞を回収した。得られた細胞を蛍光顕微鏡で観察したところ図の様にローダミンの蛍光を認める細胞が観察できた。さらに腹腔内の細胞を電子顕微鏡にて観察を行ったところ図に示した通り、ナノシリカ粒子が細胞質に認められた。これらはマクロファージの貪食能を利用して蛍光ナノシリカ粒子をプローブとして細胞を標識できることを示している。また標識した細胞は蛍光顕微鏡にてその蛍光、電子顕微鏡にて粒子像として検出できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
歯学・医学・獣医学分野の予防薬、治療薬、診断剤、診断治療両用剤等、また、分野を
問わず定性試験や定量試験用の標識体あるいはマーカー等として提供かつ利用できる。【０１２２】
また、本発明のナノ粒子のこれまで記載した物理学的・化学的な特性に鑑みて、ナノ構造改質材、光機能コーティング材、蛍光材料、電子部品材料、磁気記録材料、研摩材料等の産業・工業材料、医薬品・化粧品材料などの用途においても本発明のナノ粒子を利用することが可能である。
【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】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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