(57)【要約】【課題】本発明は、生体内へ投与した金ナノロッドの近赤外光により生じた生体からの散乱光を複数の測定部位においてリアルタイムで検出することを測定原理とする生体の近赤外分光法とその装置を提供する。【解決手段】測定検体を積分球の外部、または内部に設置し、特定の有機物で表面修飾された金ナノロッドを測定検体の生体内へ投与し、生体内血流において循環、または生体内の特定部位に蓄積させ、金ナノロッドが存在する部位に生体外より近赤外光を含む白色光を集光して照射し、生じた生体からの散乱光を積分球に設置した受光器で検出し、マルチチャンネル分光器で解析することにより、生体内の金ナノロッドの吸収スペクトルを得ることを特徴とする近赤外分光法とその装置。【選択図】図２
2009240586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物で表面処理したロッド形状の金微粒子を生体内血流に循環させ、または生体内の特定部位に上記金微粒子を蓄積させ、生体外部から近赤外光を含む白色光を集光して照射し、生体から散乱された光を検出することによって生体中に投与した上記金微粒子の分布位置・分布量・分散状態を明らかにすることを特徴とする生体の近赤外分光法。
【請求項２】
生体内血流に循環および／または蓄積しているロッド形状の金微粒子の近赤外光吸収を、２箇所以上の部位においてリアルタイムで測定することを特徴とする請求項１の生体の近赤外分光法。
【請求項３】
生体内の特定部位において、有機物で表面処理したロッド形状の金微粒子を循環および／または蓄積させ、上記金微粒子の光吸収の強度変化を測定することを特徴とする請求項１〜２の何れかに記載する生体の近赤外分光法。
【請求項４】
ロッド形状の金微粒子が、長軸長さが４００ｎｍ未満であって、アスペクト比が１より大きく、プラズモン吸収の最大吸収波長が７５０〜１１００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載する生体の近赤外分光法。
【請求項５】
ロッド形状の金微粒子に表面修飾された有機物が、次式(Ｉ)で示される４級アンモニ
ウム塩、次式(II)で示されるα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコール、またはリン脂質のいずれかであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載する生体の近赤外分光法。
ＣＨ3(ＣＨ2)ｎＮ+(ＣＨ3)3Ｂｒ-  （ｎは１〜１５の整数）             ・・・（Ｉ）
ＣＨ3Ｏ(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)ｎＣＨ2ＣＨ2ＳＨ  （ｎは４０〜１０００の整数）・・・（II）
【請求項６】
ロッド形状の金微粒子に表面修飾された有機物が、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）、重合平均分子量５０００のα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコール、またはホスファチジルコリンのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載する生体の近赤外分光法。
【請求項７】
ロッド形状の金微粒子を生体内血流に循環させ、または生体内の特定部位に上記金微粒子を蓄積させ、生体外部から近赤外光を含む白色光を集光して照射し、生体から散乱された光を検出する測定装置。
【請求項８】
積分球の外部あるいは内部に設置された測定検体に、近赤外光を含む白色光を集光して照射し、測定検体からの散乱光を、積分球に設置した受光器にて検出し、分光光度計にて解析することを特徴とする請求項７の測定装置。
【請求項９】
近赤外光を含む白色光の集光面積が直径１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７〜８の何れかに記載する測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内へ投与したナノサイズのロッド形状の金微粒子(金ナノロッドと云う)の近赤外光吸収により生じた生体からの散乱光の強度変化を複数の測定部位においてリアルタイムで検出することを測定原理とする生体の近赤外分光法とその装置に関する。
【０００２】
本発明は、より具体的には、測定検体を積分球の外部、または内部に設置し、特定の有機物で表面修飾された金ナノロッドを測定検体の生体内へ投与し、生体内血流において循環、または生体内の特定部位に蓄積させ、金ナノロッドが存在する部位に生体外より近赤外光を含む白色光を集光して照射し、生じた生体からの散乱光を積分球に設置した受光器で検出し、マルチチャンネル分光器で解析することにより、生体内の金ナノロッドの吸収スペクトルを得ることを特徴とする近赤外分光法とその装置に関する。
【０００３】
本発明で標識物質（バイオマーカー）として使用する金ナノロッドは生体に安全な金であり、また生体透過性のよい近赤外光を吸収するため、金ナノロッドをバイオマーカーとして利用した生体の近赤外分光システムの構築に有用である。
【背景技術】
【０００４】
生体内の特定部位を生体外から観察するバイオイメージングが報告されている。バイオイメージングでは、蛍光や光吸収などの機能を有するバイオマーカーを生体内に投与し、生体内のバイオマーカーの存在位置を光計測によって２次元あるいは３次元のイメージとして把握することができる。生体内の測定対象物質と特異的反応を起こす物質をバイオマーカーに修飾しておくことで、生体内で起こる特異的な反応をイメージとして測定することが可能となる。
【０００５】
近年、近赤外光を用いたバイオイメージング技術が研究されており、特に波長７５０nm〜１１００nmの近赤外光は水の吸収による影響が少なく（Water Window）、生体にも安全な波長域であり、生体外部から近赤外光を照射することで生体内に投与したバイオマーカーの光学特性を測定することが可能であり、近赤外分析システムを構築するのに適した波長域である。
【０００６】
バイオマーカーとしては、蛍光色素（非特許文献１）、半導体微粒子（量子ドット）（非特許文献２）、そして金属微粒子などが使用される。
【０００７】
金属微粒子の中で球状の金微粒子のほかに、ロッド形状の金微粒子（非特許文献３）、シリカ微粒子表面に金を被覆した微粒子（非特許文献４）が使用される。金微粒子自体は生体に安全な材料であり、可視光〜近赤外光の吸収特性を調整できるためバイオセンシングなどに有望視されている。
【０００８】
溶媒中に分散した金属微粒子に光を照射すると局在表面プラズモン共鳴（Localized surface Plasmon resonance：ＬＰＲ）と呼ばれる共鳴吸収現象が生じる。この吸収現象は金属の種類と形状によって吸収波長が決定される（非特許文献５）。例えば、球状の金微粒子が水に分散した場合は５３０nm付近に吸収域を持ち、金微粒子の形状を短軸１０ｎｍ程度のロッド状（金ナノロッド）にすると、ロッドの短軸に起因する５３０nm付近の吸収の他に、ロッドの長軸に起因する長波長側の吸収を有することが知られている。これらの金属微粒子分散液は、低分子化合物や高分子化合物を保護剤として金属微粒子表面に吸着ないし結合させることによって、金属微粒子が凝集することなく安定に溶媒に分散させることができる。
【０００９】
金ナノロッドはアスペクト比（長軸長さ／短軸長さ）が１より大きいロッド状の金微粒子であり、カチオン性界面活性剤である４級アンモニウム塩のヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）に溶解した水中で合成され、ＣＴＡＢ水溶液中の金イオンを化学還元、電気還元、光還元することによって合成することが可能であり、合成した金微粒子はＣＴＡＢの保護作用により水中で安定分散している（特許文献１、２、３、４）。
【００１０】
一方、金ナノロッドをバイオマーカーとして生体内へ適用する場合には、合成で使用されるＣＴＡＢの毒性が問題視されており、ＣＴＡＢ修飾量の低減や他の有機物（分散剤）の修飾が検討されてきている。例えば、遠心分離操作によって、余剰のＣＴＡＢを除去することが可能である。また、ホスファチジルコリン（ＰＣ）やα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコールによって金ナノロッドを表面処理することによって、ＣＴＡＢを除去しつつ毒性を低減する技術が開発されている（非特許文献６、７）。
【００１１】
【非特許文献１】J.V.Berlier,A.Rothe,G.Buller,J.Bradford,D.R.Gray,B.J.Filanoski,W.G.Telford,S.Yue,J.Liu,C.-.Cheung,W.Chang,J.D.Hirsch,J.M.Beechem,R.P.Haugland,R.P.Haugland,J.Histochem.Cytochem.,51,p1699(2003)
【非特許文献２】J.M.Klostranec,W.C.W.Chen,Adv.Mater.,18,p1953(2006)
【非特許文献３】S-S.Chang,S-S.Changetal,Langmuir,15,p701(1999)
【非特許文献４】C.Loo,A.owery,N.Halas,J.West,R.Drezek,Nano Lett.,5,p709(2005)
【非特許文献５】J.A.Creighton,D.G.Eadon,J.Chem.Soc.FARADAY TRANS.,87,p3881(1991).
【非特許文献６】H.Takahashi,Y.Niidome,T.Niidome,K.Kaneko,H.Kawasaki,S.Yamada,Langmuir,22,p2(2006)
【非特許文献７】T.Niidome,M.Yamagata,Y.Okamoto,Y.Akiyama,H.Takahashi,T.Kawano,Y.katayama,Y.Niidome,J.Control.Release,114,p343(2006)
【特許文献１】特開２００４−２９２６２７号公報
【特許文献２】特開２００５−９７７１８号公報
【特許文献３】特開２００６−１６９５４４号公報
【特許文献４】特開２００６−１１８０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
既存の近赤外分光法においてバイオマーカーの光吸収による生体からの散乱光の強度変化を測定する場合、単一部位から散乱光を測定するため、測定部位における光信号の増減変化しか測定できなかった。このため、血流に沿って移動するバイオマーカーの移動先の確認や、目標部位で起こる特定的反応によるバイオマーカーの蓄積量の変化は把握できなかった。
【００１３】
また、非特許文献１の蛍光色素をバイオマーカーに使用した場合は、得られる光信号の定量性に欠けており、退色や消光の可能性を排除できなかった。また、生体に対して毒性の問題があった。非特許文献２の半導体微粒子をバイオマーカーとした場合は、カドミウムを含有しており、生体に対して毒性の問題があった。非特許文献４は、直径１２０ｎｍのシリカ上に膜厚１０ｎｍで金を被覆したプラズモン吸収波長を近赤外域に調整したコア／シェル構造の微粒子をバイオマーカーとして使用しているが、吸収波長は金ナノロッドの吸収波長域と比較してブロードであり、吸光度が小さい場合はベースラインのゆがみとの区別が困難である。非特許文献６では、ＣＴＡＢを低減した金ナノロッドやＰＣを修飾した金ナノロッドの細胞毒性に関して報告されているが、生体の各部位における濃度は定量されていない。また、非特許文献７ではＣＴＡＢやα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコールを修飾した金ナノロッドをバイオマーカーとしてマウスに投与し、一定時間経過後に血中や各器官を分別採取しそれぞれの部位における金ナノロッドの濃度を測定することで蓄積量を把握しているが、リアルタイムでの定量はできなかった。
【００１４】
本発明は、従来技術の上記課題を解決したものであり、生体内へ投与した金ナノロッドの近赤外光吸収をバイオマーカーとして利用し、金ナノロッドの近赤外光吸収により生じた生体からの散乱光の強度変化を検出することを測定原理とする生体の近赤外分光法とその装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記課題を解決した以下[１]〜[７]に示す生体の近赤外分光法に関する。
〔１〕有機物で表面処理したロッド形状の金微粒子を生体内血流に循環させ、または生体内の特定部位に上記金微粒子を蓄積させ、生体外部から近赤外光を含む白色光を集光して照射し、生体から散乱された光を検出することによって生体中に投与した上記金微粒子の分布位置・分布量・分散状態を明らかにすることを特徴とする生体の近赤外分光法。
〔２〕生体内血流に循環および／または蓄積しているロッド形状の金微粒子の近赤外光吸収を、２箇所以上の部位においてリアルタイムで測定することを特徴とする上記[１]の生体の近赤外分光法。
〔３〕生体内の特定部位において、有機物で表面処理したロッド形状の金微粒子を循環および／または蓄積させ、上記金微粒子の光吸収の強度変化を測定することを特徴とする上記[１]〜上記[２]の何れかに記載する生体の近赤外分光法。
〔４〕ロッド形状の金微粒子が、長軸長さが４００ｎｍ未満であって、アスペクト比が１より大きく、プラズモン吸収の最大吸収波長が７５０〜１１００ｎｍの範囲内であることを特徴とする上記[１]〜上記[３]の何れかに記載する生体の近赤外分光法。
〔５〕ロッド形状の金微粒子に表面修飾された有機物が、次式(Ｉ)で示される４級ア
ンモニウム塩、次式(II)で示されるα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコール、またはリン脂質のいずれかであることを特徴とする上記[１]〜上記[４]の何れかに記載する生体の近赤外分光法。
ＣＨ3(ＣＨ2)ｎＮ+(ＣＨ3)3Ｂｒ-  （ｎは１〜１５の整数）            ・・・（Ｉ）
ＣＨ3Ｏ(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)ｎＣＨ2ＣＨ2ＳＨ  （ｎは４０〜１０００の整数）・・・（II）
〔６〕ロッド形状の金微粒子に表面修飾された有機物が、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）、重合平均分子量５０００のα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコール、またはホスファチジルコリンのいずれかであることを特徴とする上記[５]に記載する生体の近赤外分光法。
【００１６】
さらに本発明は、以下[７]〜[８]に示す測定装置に関する。
〔７〕ロッド形状の金微粒子を生体内血流に循環させ、または生体内の特定部位に上記金微粒子を蓄積させ、生体外部から近赤外光を含む白色光を集光して照射し、生体から散乱された光を検出する測定装置。
〔８〕積分球の外部あるいは内部に設置された測定検体に、近赤外光を含む白色光を集光して照射し、測定検体からの散乱光を、積分球に設置した受光器にて検出し、分光光度計にて解析することを特徴とする請求項[７]の測定装置。
〔９〕近赤外光を含む白色光の集光面積が直径１０ｍｍ以下であることを特徴とする上記[７]〜上記[８]の何れかに記載する測定装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の生体近赤外分光法およびその測定装置によれば、複数の測定部位においてリアルタイムで生体内のバイオマーカーの吸収スペクトルを得ることができる。具体的には、例えば、生体内の特定部位において、有機物で表面処理したロッド形状の金微粒子を循環および／または蓄積させ、該金微粒子に起因する近赤外光吸収により生じた生体からの散乱光の強度変化を測定することによって、該金微粒子の移動位置などを把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。なお、濃度の％は特に示さない限り質量％である。
本発明の近赤外分析法は、有機物で表面修飾されたナノサイズのロッド状金微粒子（金ナノロッド）を生体内へ投与し、生体内血流において循環、または生体内の特定部位に蓄積させ、金ナノロッドが存在する部位に生体外より近赤外光を含む白色光を集光して照射し、生じた散乱光を積分球に設置した受光器で検出し、マルチチャンネル分光器で解析することにより、生体内の金ナノロッド吸収スペクトルを得ることを特徴とする近赤外分光法とその装置である。
【００１９】
本発明ではバイオマーカーとして特定の有機物で表面処理された金ナノロッドを生体へ投与する。特定の有機物としては、具体的には、例えば以下の有機物が用いられる。
（イ）ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）
（ロ）重合平均分子量５０００のα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコール（ｍＰＥＧ５０００−ＳＨ）
（ハ）ホスファチジルコリン（ＰＣ）
【００２０】
バイオマーカーである金ナノロッドは表面処理された有機物により、生体へ投与後の血流内での挙動が異なる。例えば、ｍＰＥＧ５０００−ＳＨやＰＣで表面処理された金ナノロッドを生体内へ投与した場合、比較的長い時間血管中に留まるため、本発明において長時間の測定に使用することができる。また、ＣＴＡＢで表面修飾された金ナノロッドは肝臓といった特定の部位に蓄積する傾向があるため、本発明において血流からの減少量を測定したい場合に有用である。
【００２１】
本発明で使用する金ナノロッドは、長軸の長さが４００nm未満であって、アスペクト比が１より大きいロッド形状の金微粒子である。具体的には、プラズモン吸収の最大吸収波長が波長７５０〜１１００ｎｍの近赤外光の範囲内にあるようなアスペクト比の金ナノロッドが用いられる。生体内の金ナノロッドが存在する部位に近赤外光を含む白色光を照射した場合、前記微粒子の近赤外光吸収機能により、白色光に含まれる近赤外光の一部が吸収され、生体から生じる散乱光強度に変化が生じる。検出した散乱光を解析することにより、生体内の金ナノロッドの吸収スペクトルを得ることが可能となる。金ナノロッドの長軸長さは好ましくは２００ｎｍ以下がよい。長軸長さが長くなるにつれ、生体へ投与するまでの期間で沈降しやすくなる傾向がある。
【００２２】
金ナノロッドは次式[Ｉ]で示される４級アンモニウム塩が溶解した水溶液中で金イ
オンを還元して合成される。具体的には、例えば、ｎ＝１５のヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）を合成に使用した金ナノロッドは、ＣＴＡＢが分散剤として吸着した状態で水中に安定に分散している。
ＣＨ3(ＣＨ2)ｎＮ+(ＣＨ3)3Ｂｒ- （ｎは１〜１５の整数） …[Ｉ]
【００２３】
本発明で使用されるバイオマーカーの金ナノロッドに表面処理されている特定の有機物は、生体への毒性が低いことが望ましい。ＣＴＡＢは生体への毒性があるため、金ナノロッドが水中で分散安定性が得られるだけのＣＴＡＢを確保しつつ、水中に存在する余剰分を除去するとよい。具体的には、金ナノロッド水分散液を遠心分離して金ナノロッドを遠沈管の底に沈降させ、ＣＴＡＢを含む上澄みを除去する。沈降した金ナノロッドは水を添加して再分散させる。この操作を１〜３回繰り返すことで、余剰なＣＴＡＢを除去することが可能である。また、ＣＴＡＢを含有する金ナノロッド水分散液をＣＴＡＢが析出する温度に静置することで、析出したＣＴＡＢをろ過などの操作で除去することでも、余剰なＣＴＡＢを除去することが可能である。なお、ＣＴＡＢを過剰に除去すると金ナノロッドが凝集して水に再分散しなくなる。
【００２４】
余剰のＣＴＡＢを除去した金ナノロッド水分散液に、重量平均分子量が２０００〜４００００の範囲であるα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコール（ｍＰＥＧ−ＳＨ）を添加して攪拌すると、ｍＰＥＧ−ＳＨは末端のチオール基で金ナノロッド表面に吸着し、ｍＰＥＧ−ＳＨで表面修飾された金ナノロッドが得られる。未吸着のｍＰＥＧ−ＳＨは透析操作などで除去することが可能である。ｍＰＥＧ−ＳＨによって表面処理された金ナノロッドは、水やアルコール（エタノールなど）に分散することができる。
【００２５】
ｍＰＥＧ−ＳＨの重量平均分子量は好ましくは５０００（ｍＰＥＧ−５０００ＳＨ）がよい。重合平均分子量が２０００より小さいと溶媒中での分散安定性が悪くなる。また、重合平均分子量が４００００より大きい場合も溶媒中での分散安定性は変化なく、コスト的に不利である。
【００２６】
ｍＰＥＧ５０００−ＳＨの添加量は、分散液中で、金濃度１ｍＭに対して、０.０１〜１０ｍＭになる濃度範囲がよく、好ましくは０.５〜２ｍＭの範囲が良い。ｍＰＥＧ５０００−ＳＨの濃度が０.０１ｍＭより低いと溶媒中での分散が不安定となり安定に分散させることができない。一方、ｍＰＥＧ５０００−ＳＨの濃度が１０ｍＭより高いと金ナノロッドに吸着しない余剰分が発生し、コスト的に不利である。
【００２７】
余剰のＣＴＡＢを除去した金ナノロッド水分散液を用いて、ホスファチジルコリン（ＰＣ）によって金ナノロッド表面を保護しつつ、ＣＴＡＢを除去することが可能である。ＣＴＡＢを含有する金ナノロッド水分散液に、ＰＣを溶解したクロロホルム溶液を混合して攪拌後、静置すると液は２層に分離し、ＰＣが修飾された金ナノロッド水分散液層と、余剰のＣＴＡＢを含んだクロロホルム層に分離する。この操作を２〜３回繰り返すことで、ＰＣで表面処理された金ナノロッドが得られる。
【００２８】
混合するクロロホルムのＰＣ濃度は、金濃度１ｍＭに対して、０.０５〜５ｍＭになる濃度範囲がよく、好ましくは０.１〜１ｍＭの範囲が良い。ＰＣの濃度が０.０５ｍＭより低いと溶媒中での分散が不安定となり安定に分散させることができない。一方、ＰＣの濃度が５ｍＭより高いと金ナノロッドに吸着しない余剰分が発生し、コスト的に不利である。
【００２９】
上記有機物の他に、生体内の測定対象物質と特異的反応を起こす物質、例えば、アビジン、ビオチン、抗原、抗体などを金ナノロッドに修飾しておくことによって、生体内で起こる特異的な反応を光信号の変化として測定することが可能となる。
【００３０】
上記金ナノロッド分散液の金濃度や投与量は、測定目的に応じて適宜調整すればよい。例えば、金濃度を１〜３ｍＭに調整し、１００〜２００μＬの範囲で注射器などを用いて血管に注射すればよい。マウスを検体とした場合は、麻酔後に尻尾から注射して血流内に金ナノロッドを循環させればよい。
【００３１】
本発明では、金ナノロッドを投与した検体は積分球の外部あるいは内部に設置される。積分球の内壁は、反射率の高い材料（硫酸バリウムなど）でコーティングされており、あるいはその材料からなる。光源から照射した光は測定検体で散乱され、その散乱光は積分球の内壁面で均一に拡散反射し、積分球に設置された受光器で測定される。
【００３２】
金ナノロッドを投与した検体を積分球の外部に設置する場合には、図１Ｂに示すように、積分球と検体の間にステージを設けると検体が安定に静置できる。ステージの素材としては近赤外光を吸収しない材料であればよく、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）製などが挙げられる。
【００３３】
積分球の内部あるいは外部に設置された検体の複数の測定部位に対して、光源から近赤外光を含む白色光が集光して照射され、測定部位の生体から生じた散乱光は積分球で規格化され、積分球に設置された受光器で検出後、電気信号に変換されマルチチャンネル分光器で解析される。解析データは、例えば、金ナノロッドの吸光スペクトルとして得られる。
【００３４】
本発明で使用する光源に含まれる近赤外光は生体透過性に優れており、生体外から照射された場合、生体内に循環・蓄積している金ナノロッドに到達・吸収されるため、生体からの散乱光強度の変化を検出することができる。測定部位への照射面積は直径１０ｍｍ以内が適当であり、直径７ｍｍ程度が好ましい。照射面積がこれ以上大きくなると、得られる散乱光強度が小さくなり、測定誤差が大きくなる。
【００３５】
測定した生体からの散乱光の強度変化は、吸収スペクトルにおける金ナノロッドの吸収波長域の吸光度の値の変化として分光光度計にて解析される。例えば、金ナノロッドを血中へ投与した後に、金ナノロッドの吸収域における吸収スペクトルが、投与前の吸光度より高く測定された場合は、一定量の金ナノロッドが血流中に循環していると判断できる。また、生体の特定部位において、金ナノロッドの吸光度が他の部位の吸光度よりも高い場合は、その部位の金ナノロッドの蓄積量が多いと確認できる。
【００３６】
本発明の生体の近赤外分光法によれば、生体に投与した金ナノロッドの吸収スペクトルを、２箇所以上の部位においてリアルタイムで測定することによって、血流中の金ナノロッドの分布や移動先が確認できるばかりでなく、特定部位に蓄積していく様子も確認できる。例えば、２箇所以上の部位をリアルタイムで測定した場合に、一方の金ナノロッドの吸光度が経時的に低くなり、それに伴い、もう一方の金ナノロッドの吸光度が高くなる場合は、金ナノロッドが生体の特定部位に蓄積していると判断できる。ＣＴＡＢで表面処理された金ナノロッドは肝臓に蓄積すること、およびその蓄積量が非特許文献７で報告されているが、本発明では、肝臓にＣＴＡＢ修飾金ナノロッドが蓄積していく様子がリアルタイムで測定できるため、蓄積する時間や投与後の経過時間における蓄積量が把握できる。
【００３７】
本発明の生体の近赤外分光法とその装置は、例えば、薬物を保持させた金ナノロッドを生体に投与し、金ナノロッドの位置を把握した上で、任意の場所で薬物を放出させるシステムが設計可能であり、薬物送達システム(ＤＤＳ)として利用できる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例によって具体的に示す。
有機物で表面処理した金ナノロッド水分散液は次の手順で準備した。実施例１では、ＣＴＡＢで表面処理された金ナノロッドを使用しているが、ｍＰＥＧ−ＳＨやＰＣで表面処理された金ナノロッドを使用する場合は、次の手順で準備すればよい。金ナノロッドは、近赤外域に吸収ピークを有するものを使用した（長軸長さ６５±５ｎｍ、短軸長さ１１±１ｎｍ、アスペクト比５．９、吸収波長９２０nm）。
【００３９】
〔ＣＴＡＢで表面処理された金ナノロッド〕
４００ｍＭのＣＴＡＢ水溶液中で合成された金ナノロッドの水分散液１ｍｌ（金濃度１ｍＭ）を遠沈管に入れ、１４０００×ｇで２０分間遠心分離して金ナノロッドを遠沈管の底に沈降させ、ＣＴＡＢを含む上澄み液を除去した。沈降した金ナノロッドを１ｍｌとなるよう水で再分散し、再度１４０００×ｇで２０分間遠心分離し金ナノロッドを沈降させた。沈降した金ナノロッドに水を添加して再分散させ、余剰のＣＴＡＢを除去した金ナノロッド水分散液１mlを得た（ＣＴＡＢ−ＮＲｓ水分散液、金濃度１ｍＭ）。
【００４０】
〔ｍＰＥＧ５０００−ＳＨで表面処理された金ナノロッド〕
余剰のＣＴＡＢを除去した金ナノロッド水分散液１ｍｌ（ＮＲｓ水分散液、金濃度１．２ｍＭ）に、重量平均分子量が５０００のα−メトキシ−ω−メルカプトポリエチレングリコール（ｍＰＥＧ５０００−ＳＨ）濃度５ｍＭの水溶液２００μＬを添加して室温で２４時間攪拌した。その後、３日間透析処理して、余剰のｍＰＥＧ５０００−ＳＨを除去して、ｍＰＥＧ５０００−で表面処理された金ナノロッド水分散液１．２ｍｌを得た（ｍＰＥＧ５０００−ＳＨ−ＮＲｓ水分散液、金濃度１ｍＭ）。
【００４１】
〔ＰＣで表面処理された金ナノロッド〕
余剰のＣＴＡＢを除去した金ナノロッド水分散液１ｍｌ（ＮＲｓ水分散液、金濃度１ｍＭ）に、ＰＣ０．５ｍｇを溶解したクロロホルム溶液０．５ｍｌを混合して攪拌した。その混合液を静置すると２層に分離し、ＰＣが修飾された金ナノロッド水分散液層と、余剰のＣＴＡＢを含んだクロロホルム層に分離した。この操作を２回繰り返した後、金ナノロッド水分散液は１４０００ｇ×２０分間遠心分離し金ナノロッドを沈降させた。沈降した金ナノロッドに水を添加して再分散させ、ＰＣで表面処理された金ナノロッド水分散液１mlを得た（ＰＣ−ＮＲｓ水分散液、金濃度１ｍＭ）。
【００４２】
〔実施例１〕
ＣＴＡＢで表面処理された金ナノロッドをマウス（検体）に投与し、この検体を測定装置に設置し、金ナノロッドの存在量を吸光度の増減によりリアルタイムで観察した。図１にマウスの測定部位を示し、図２に測定装置の概要図を示す。近赤外光を含む白色光光源にはハロゲン光源（オーシャン オプティックス社製ＳＭ−２５型）を使用し、積分球外部にＰＭＭＡ板を隔てて静置した測定検体であるマウスの二カ所の腹位（図１[i][ii]）に集光したスポット光（直径７ｍｍ）を照射した。分光光度計にはマルチチャンネル分光光度計（浜松ホトニクス社製ＰＭＡ―１２）を使用し、光ファイバーで積分球に設置した受光部と接続した。測定データは５秒間隔で得た。検体であるマウスには麻酔を施した後に、ＣＴＡＢで表面修飾した金ナノロッド（ＣＴＡＢ−ＮＲｓ）水分散液（金濃度２.３ｍＭ）を１５０μＬ注射した。
【００４３】
図１[i]の部位における測定結果を図３に示し、図１[i]の部位における測定結果を図４に示す。静脈に金ナノロッドを投与後の１０秒、２０秒、３００秒後でのそれらの部位における金ナノロッド存在量が９２０ｎｍ付近の吸収の増減によってリアルタイムで得られている。図３に示すように、図１[i]では時間経過とともに金ナノロッドの吸収が減少していくことが確認された。同時に、図４に示すように、図１[ii]では時間経過とともに金ナノロッドの吸収が増えていることが確認された。このことは、金ナノロッドが図１[i]の部位から図１[ii]の部位へ移動していることを示している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】測定検体のマウス（腹部の測定部位[i][ii]を示す）
【図２】近赤外分光装置の概略断面図。
【図３】図１[i]の測定部位における分光スペクトルを示すグラフ。図中、ａは金ナノロッドを注射して１０秒後、ｂは金ナノロッドを注射して２０秒後、ｃは金ナノロッドを注射して３００秒後である。
【図４】図１[ii]の測定部位における分光スペクトルを示すグラフ。図中、ａは金ナノロッドを注射して１０秒後、ｂは金ナノロッドを注射して２０秒後、ｃは金ナノロッドを注射して３００秒後である。
【図２】
2009240586.tif 000003
【図３】
2009240586.tif 000004
【図４】
2009240586.tif 000005
【図１】
2009240586.tif 000006