JP2010032276A - Semiconductor nanoparticle, living body labeling agent, set of living body labeling agent, and biomolecule detection method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide semiconductor nanoparticles capable of detecting a plurality of biomolecules simultaneously and efficiently, and imparting a biosubstance labeling agent having excellent safety without having a bad influence on a living body, and to provide a biosubstance labeling agent using it, a set of the biosubstance labeling agent, and a biomolecule detection method. <P>SOLUTION: In the semiconductor nanoparticles including a doping agent in a semiconductor base material, the mean particle size of the particles is 0.1-20.0 nm, and the doping agent emits light by excitation light having the wavelength of 285 nm, and the semiconductor base material emits light by excitation light having the wavelength of 365 nm by a quantum size effect. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、生体分子を検出するために用いられる生体標識剤、それを作製するための半導体ナノ粒子およびそれを用いた生体分子検出方法に関する。   The present invention relates to a biomarker used for detecting a biomolecule, a semiconductor nanoparticle for producing the same, and a biomolecule detection method using the same.

一般に、１ｎｍ〜１００ｎｍ程度の粒径の結晶粒はナノ粒子またはナノクリスタルと呼ばれているが、その粒径がナノメートルサイズであるため、半導体無機ナノ粒子の場合は、バンドギャップエネルギーの増大など量子サイズ効果を発現し、例えば、良好な光吸収特性および発光特性などの光学特性を示すことが知られている。   In general, crystal grains having a particle diameter of about 1 nm to 100 nm are called nanoparticles or nanocrystals. However, since the particle diameter is nanometer size, in the case of semiconductor inorganic nanoparticles, the band gap energy is increased. It is known to exhibit a quantum size effect and exhibit optical characteristics such as good light absorption characteristics and light emission characteristics, for example.

そのため近年では、半導体ナノ粒子に関する研究報告が活発になされるだけでなく、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ型半導体ナノ粒子、Ｓｉ／ＳｉＯ_２型半導体ナノ粒子などの半導体ナノ粒子は、ディスプレー用、ＬＥＤ用等様々な用途での検討が進められている。 Therefore, in recent years, not only research reports on semiconductor nanoparticles are actively made, but also semiconductor nanoparticles such as CdSe / ZnS type semiconductor nanoparticles and Si / SiO ₂ type semiconductor nanoparticles are used for various displays and LEDs. Considerations for use are underway.

一方、生体物質を標識する手段として、分子標識物質をマーカー物質に結合した生体物質標識剤を用いる方法が検討されている。しかし、上記方法で従来使用されてきた有機蛍光色素などのマーカー物質は、紫外線照射時の劣化が激しく寿命が短いことが欠点であり、発光効率が低く、感度も十分ではなかった。   On the other hand, as a means for labeling a biological substance, a method using a biological substance labeling agent in which a molecular labeling substance is bound to a marker substance has been studied. However, the marker substances such as organic fluorescent dyes conventionally used in the above method have a drawback that they are severely deteriorated when irradiated with ultraviolet rays and have a short lifetime, and have low luminous efficiency and insufficient sensitivity.

そのため、近年、上記マーカー物質として半導体ナノ粒子を用いる方法が注目されている。例えば、極性官能基を有する高分子を半導体ナノ粒子の表面に物理的および／または化学的に吸接合した生体物質標識剤が検討されている（例えば、特許文献１参照。）。また、有機分子をＳｉ／ＳｉＯ_２型半導体ナノ粒子の表面に結合した生体物質標識剤が検討されている（例えば、特許文献２参照。）。 Therefore, in recent years, a method using semiconductor nanoparticles as the marker substance has attracted attention. For example, a biomaterial labeling agent in which a polymer having a polar functional group is physically and / or chemically adsorbed and bonded to the surface of a semiconductor nanoparticle has been studied (for example, see Patent Document 1). In addition, biomaterial labeling agents in which organic molecules are bonded to the surface of Si / SiO ₂ type semiconductor nanoparticles have been studied (for example, see Patent Document 2).

また、ナノ粒子の発光効率を向上させるために、例えば、粒子母体であるＺｎＳ中に、Ｍｎをドープしたナノ粒子などのドープ剤を含有するナノ粒子が知られている（例えば、特許文献３参照。）
さらに、粒径の異なる半導体ナノ粒子を複数種類用いることにより、蛍光波長の異なる複数種類の蛍光標識物質を製造し、同一波長の励起光を用い、複数種類の生体高分子を同時に検出すること方法が知られている（特許文献４参照）。 In order to improve the luminous efficiency of nanoparticles, for example, nanoparticles containing a dopant such as nanoparticles doped with Mn are known in ZnS which is a particle matrix (see, for example, Patent Document 3). .)
Furthermore, a method for producing a plurality of types of fluorescent labeling substances having different fluorescence wavelengths by using a plurality of types of semiconductor nanoparticles having different particle sizes, and simultaneously detecting a plurality of types of biopolymers using excitation light having the same wavelength Is known (see Patent Document 4).

しかしながら、これらのナノ粒子をマーカー物質とした生体標識剤を用いる生体分子検出方法においては、ナノ粒子の粒径の変動により発光波長の変動を生じ、正確な検出を行うには不充分である、検出効率が低いなどの問題があった。
特開２００３−３２９６８６号公報 特開２００５−１７２４２９号公報 特開２００２−３２２４６８号公報 特開２００３−３２２６５４号公報 However, in the biomolecule detection method using a biomarker using these nanoparticles as a marker substance, the emission wavelength varies due to the variation in the particle size of the nanoparticles, which is insufficient for accurate detection. There were problems such as low detection efficiency.
JP 2003-329686 A JP 2005-172429 A JP 2002-322468 A JP 2003-322654 A

本発明の目的は、複数の生体分子を同時に効率よく検出可能であり、かつ生体に悪影響を与えることなく安全性に優れた生体物質標識剤、を与える半導体ナノ粒子、それを用いた生体物質標識剤、生体物質標識剤のセットおよび生体分子検出方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor nanoparticle capable of efficiently detecting a plurality of biomolecules at the same time and providing a biomaterial labeling agent excellent in safety without adversely affecting the living body, and a biomaterial label using the semiconductor nanoparticle It is to provide an agent, a set of biosubstance labeling agents, and a biomolecule detection method.

本発明に係る上記課題は、下記の手段により解決される。
１．半導体母材中にドープ剤を含有する半導体ナノ粒子であって、粒子の平均粒径が０．１〜２０．０ｎｍであり、波長２８５ｎｍの励起光により該ドープ剤が発光し、かつ波長２８５ｎｍｎｍの励起光により該半導体母材が量子サイズ効果により発光することを特徴とする半導体ナノ粒子。
２．前記半導体母材中に２種以上のドープ剤を含有することを特徴とする１に記載の半導体ナノ粒子。
３．前記半導体ナノ粒子がシェル層を有することを特徴とする１または２に記載の半導体ナノ粒子。
４．前記半導体ナノ粒子の平均粒径が０．１〜１０．０ｎｍであることを特徴とする１〜３のいずれか１項に記載の半導体ナノ粒子。
５．前記半導体ナノ粒子の平均粒径が０．１〜５．０ｎｍであることを特徴とする４に記載の半導体ナノ粒子。
６．前記半導体ナノ粒子の平均粒径が０．１〜３．０ｎｍであることを特徴とする５に記載の半導体ナノ粒子。
７．前記半導体母材がＳｉであることを特徴とする１〜６のいずれか１項に記載の半導体ナノ粒子。
８．１〜７のいずれか１項に記載の半導体ナノ粒子に分子標識物質が結合していることを特徴とする生体標識剤。
９．８に記載の生体標識剤を複数種有する生体標識剤のセットであって、該複数種の生体標識剤の、各々の半導体ナノ粒子が各々異なり、かつ各々の分子標識物質が各々異なることを特徴とする生体標識剤のセット。
１０．８に記載の生体標識剤を用いることを特徴とする生体分子検出方法。
１１．９に記載の生体標識剤のセットを用いることを特徴とすると生体分子検出方法。
１２．複数の励起光を用いることを特徴とする１０または１１に記載の生体分子検出方法。 The above-mentioned problem according to the present invention is solved by the following means.
1. Semiconductor nanoparticles containing a dopant in a semiconductor base material, the average particle diameter of which is 0.1 to 20.0 nm, the dopant emits light with excitation light having a wavelength of 285 nm, and a wavelength of 285 nm Semiconductor nanoparticles, wherein the semiconductor base material emits light by a quantum size effect by excitation light.
2. 2. The semiconductor nanoparticles according to 1, wherein the semiconductor base material contains two or more kinds of dopants.
3. 3. The semiconductor nanoparticle according to 1 or 2, wherein the semiconductor nanoparticle has a shell layer.
4). 4. The semiconductor nanoparticles according to any one of 1 to 3, wherein the semiconductor nanoparticles have an average particle size of 0.1 to 10.0 nm.
5). The semiconductor nanoparticles according to 4, wherein the semiconductor nanoparticles have an average particle size of 0.1 to 5.0 nm.
6). 6. The semiconductor nanoparticles according to 5, wherein the semiconductor nanoparticles have an average particle size of 0.1 to 3.0 nm.
7). The semiconductor nanoparticle according to any one of 1 to 6, wherein the semiconductor base material is Si.
A biolabeling agent, wherein a molecular labeling substance is bound to the semiconductor nanoparticles according to any one of 8.1 to 7.
9.8 A set of biolabeling agents having a plurality of types of biolabeling agents according to 9.8, wherein each of the semiconductor nanoparticles of the plurality of types of biolabeling agents is different and each molecular labeling substance is different. A set of biomarkers characterized by
A biomolecule detection method using the biolabeling agent according to 10.8.
A biomolecule detection method characterized by using the set of biomarkers described in 11.9.
12 The biomolecule detection method according to 10 or 11, wherein a plurality of excitation lights are used.

本発明の上記手段により、複数の生体分子を同時に効率よく検出可能であり、かつ生体に悪影響を与えることなく安全性に優れた生体物質標識剤、を与える半導体ナノ粒子、それを用いた生体物質標識剤のセット、生体分子検出方法が提供できる。   Semiconductor nanoparticles capable of efficiently detecting a plurality of biomolecules simultaneously by the above-mentioned means of the present invention and providing a biomaterial labeling agent excellent in safety without adversely affecting the living body, and biomaterials using the same A labeling agent set and a biomolecule detection method can be provided.

本発明は、半導体母材中にドープ剤を含有する半導体ナノ粒子であって、粒子の平均粒径が０．１〜２０．０ｎｍであり、波長２８５ｎｍの励起光により該ドープ剤が発光し、かつ波長２８５ｎｍｎｍの励起光により該半導体母材が量子サイズ効果により発光することを特徴とする。   The present invention is a semiconductor nanoparticle containing a dopant in a semiconductor matrix, the average particle diameter of the particles is 0.1 to 20.0 nm, the dopant emits light by excitation light having a wavelength of 285 nm, In addition, the semiconductor base material emits light by a quantum size effect by excitation light having a wavelength of 285 nm.

本発明においては、特に、波長２８５ｎｍの励起光により、量子サイズ効果により発光するナノ粒子にドープ剤を含有させることで、複数の生体分子を同時に効率よく検出可能である生体物質標識剤を与える半導体ナノ粒子を得ることができる。   In the present invention, in particular, a semiconductor that provides a biological substance labeling agent capable of efficiently detecting a plurality of biomolecules simultaneously by incorporating a dopant into nanoparticles that emit light by a quantum size effect by excitation light having a wavelength of 285 nm. Nanoparticles can be obtained.

本発明に係る半導体ナノ粒子は、粒子の平均粒径が０．１〜２０．０ｎｍであり、半導体母材の励起子ボーア半径の４倍以下の粒子径を有する結晶である。   The semiconductor nanoparticles according to the present invention are crystals having an average particle diameter of 0.1 to 20.0 nm and a particle diameter of 4 times or less the exciton Bohr radius of the semiconductor matrix.

本発明に係る半導体母材は、半導体であり、半導体母材としては、例えば、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＡｌＳ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物等が挙げられる。半導体母材としては、量子サイズ効果が大きく生体に与える影響の少ないものが好ましく、ＳｉまたはＧｅが好ましく用いられる。   The semiconductor base material according to the present invention is a semiconductor, and examples of the semiconductor base material include MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, and CdS. , CdSe, CdTe, GaAs, GaP, GaSb, InGaAs, InP, InN, InSb, InAs, AlAs, AlP, AlSb, AlS, PbS, PbSe, Ge, Si, or a mixture thereof. As the semiconductor base material, those having a large quantum size effect and little influence on the living body are preferable, and Si or Ge is preferably used.

本発明に係るドープ剤は、半導体母材中で発光中心となる材料であり、例えば、ドープ剤としては、希土類、遷移金属が挙げられ、さらに具体的にはＴｉ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｉなどが挙げられる。   The dopant according to the present invention is a material that becomes a light emission center in a semiconductor base material. Examples of the dopant include rare earths and transition metals, and more specifically, Ti, V, Fe, Co, Cr. , Ni and the like.

波長２８５ｎｍの励起光によりドープ剤が発光し、かつ半導体母材が、量子サイズ効果により発光する粒子は、上記のように半導体母材の粒子径を励起子ボーア半径の４倍以下の粒子径として、量子サイズ効果により変動する半導体母材のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有するドープ剤を用いることにより得られる。   Particles in which the dopant emits light with excitation light having a wavelength of 285 nm and the semiconductor base material emits light due to the quantum size effect have a particle diameter of the semiconductor base material that is not more than four times the exciton Bohr radius as described above. It can be obtained by using a dopant having a band gap smaller than the band gap of the semiconductor base material that fluctuates due to the quantum size effect.

ドープ剤を含有させるには、イオン注入法を用いることができる。例えば、数ｋｅＶから数ＭｅＶに加速したドープ剤のイオンを半導体母材に照射する方法が挙げられる。   In order to contain a dopant, an ion implantation method can be used. For example, a method of irradiating a semiconductor base material with ions of a dopant accelerated from several keV to several MeV can be mentioned.

本発明の半導体ナノ粒子平均粒径としては、量子サイズ効果の面から、０．１〜２０．０ｎｍであり、０．１〜１０．０ｎｍがより好ましく、０．１〜５．０ｎｍがさらに好ましく、特に０．１〜３．０ｎｍが好ましい。   The average particle size of the semiconductor nanoparticles of the present invention is 0.1 to 20.0 nm, more preferably 0.1 to 10.0 nm, and still more preferably 0.1 to 5.0 nm, from the viewpoint of the quantum size effect. In particular, 0.1 to 3.0 nm is preferable.

なお、本発明において、上記平均粒径は本来３次元で求める必要があるが、微粒子過ぎるため難しく、現実には二次元画像で評価せざるを得ないため、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて電子顕微鏡写真の撮影シーンを変えて数多く撮影し平均化することで求めることが好ましい。従って、本発明において、当該平均粒径は、ＴＥＭを用いて電子顕微鏡写真を撮影し十分な数の粒子について断面積を計測し、その計測値を相当する円の面積としたときの直径を粒径として求めて、その算術平均を平均粒径とした。ＴＥＭで撮影する粒子数としては１００個以上が好ましく、１０００個の粒子を撮影するのが更に好ましい。本願においては、１０００個の粒子の算術平均を平均粒径とした。   In the present invention, the average particle diameter must originally be determined in three dimensions, but it is difficult because it is too fine, and in reality it must be evaluated with a two-dimensional image. Therefore, a transmission electron microscope (TEM) is used. It is preferable to obtain the average by taking a large number of images by changing the shooting scene of the electron micrograph. Therefore, in the present invention, the average particle diameter is a diameter obtained by taking an electron micrograph using a TEM, measuring a cross-sectional area of a sufficient number of particles, and setting the measured value as an area of a corresponding circle. Obtained as the diameter, the arithmetic average was taken as the average particle diameter. The number of particles photographed with a TEM is preferably 100 or more, and more preferably 1000 particles. In the present application, the arithmetic average of 1000 particles is defined as the average particle size.

半導体母材中にドープ剤を含有した半導体ナノ粒子を作製する方法としては、固相法、液相法、気相法のいずれも用いることができる。   As a method for producing semiconductor nanoparticles containing a dopant in a semiconductor base material, any of a solid phase method, a liquid phase method, and a gas phase method can be used.

これらの中でも、液相法、気相法が好ましく用いられる。   Among these, the liquid phase method and the gas phase method are preferably used.

液相法としては、共沈法、沈殿法、グリコサーマル法、超臨界法、エマルジョン法、逆ミセル法、噴霧乾燥法、噴霧熱分解法、ゾルゲル法、ホットソープ法等が挙げられ、気相法では、ＣＶＤ法の各種、還元・酸化・窒化・炭化法、液中還元法、ガス中蒸発法、レーザアブレーション法、スパッタリング法などを用いることができる。   Examples of the liquid phase method include coprecipitation method, precipitation method, glycothermal method, supercritical method, emulsion method, reverse micelle method, spray drying method, spray pyrolysis method, sol-gel method, hot soap method, etc. As the method, various CVD methods, reduction / oxidation / nitridation / carbonization method, submerged reduction method, gas evaporation method, laser ablation method, sputtering method and the like can be used.

本発明に用いることができる液相法の例を、半導体前駆体を分散用溶媒に分散させ、還元により半導体ナノ粒子製造する方法を挙げて説明する。   An example of a liquid phase method that can be used in the present invention will be described with reference to a method in which a semiconductor precursor is dispersed in a dispersion solvent and semiconductor nanoparticles are produced by reduction.

半導体前駆体は、上記の半導体ナノ粒子として用いられる元素を含む化合物であり、例えば半導体がＳｉの場合、半導体前駆体としてはＳｉＣｌ_４などが挙げられる。その他半導体前駆体としては、ＩｎＣｌ_３、Ｐ（ＳｉＭｅ_３）_３、ＺｎＭｅ_２、ＣｄＭｅ_２、ＧｅＣｌ_４、トリブチルホスフィンセレンなどが挙げられる。 Semiconductor precursor is a compound containing an element used as the semiconductor nanoparticles, for example, when the semiconductor is Si, and the like SiCl ₄ as semiconductor precursor. Other semiconductor precursors include InCl ₃ , P (SiMe ₃ ) ₃ , ZnMe ₂ , CdMe ₂ , GeCl ₄ , tributylphosphine selenium and the like.

反応前駆体の反応温度としては、半導体前駆体の沸点以上かつ溶媒の沸点以下であれば、特に制限はないが、７０〜１１０℃の範囲が好ましい。   The reaction temperature of the reaction precursor is not particularly limited as long as it is not lower than the boiling point of the semiconductor precursor and not higher than the boiling point of the solvent, but is preferably in the range of 70 to 110 ° C.

半導体前駆体を還元する還元剤としては、従来周知の種々の還元剤を反応条件に応じて選択し用いることができる。還元剤としては、還元力の強さの観点から、水素化アルミニウムリチウム（ＬｉＡｌＨ_４）、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ_４）、水素化ビス（２−メトキシエトキシ）アルミニウムナトリウム、水素化トリ（ｓｅｃ−ブチル）ホウ素リチウム（ＬｉＢＨ（ｓｅｃ−Ｃ_４Ｈ_９）_３）及び水素化トリ（ｓｅｃ−ブチル）ホウ素カリウム、水素化トリエチルホウ素リチウムなどの還元剤が好ましい。特に、還元力の強さから水素化アルミニウムリチウム（ＬｉＡｌＨ_４）が好ましい。 As the reducing agent for reducing the semiconductor precursor, various conventionally known reducing agents can be selected and used according to the reaction conditions. As a reducing agent, from the viewpoint of the strength of reducing power, lithium aluminum hydride (LiAlH ₄ ), sodium borohydride (NaBH ₄ ), sodium bis (2-methoxyethoxy) aluminum hydride, trihydride (sec- Reducing agents such as lithium (butyl) boron (LiBH (sec-C ₄ H ₉ ) ₃ ), potassium tri (sec-butyl) borohydride, and lithium triethylborohydride are preferred. In particular, lithium aluminum hydride (LiAlH ₄ ) is preferable because of its reducing power.

半導体前駆体の分散用溶媒としては、従来周知の種々の溶媒を使用できるが、エチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール等のアルコール類、トルエン、デカン、ヘキサンなどの炭化水素類溶媒を使用することが好ましい。特に、トルエン等の疎水性の溶媒が分散用溶媒として好ましく用いられる。   Various known solvents can be used as the solvent for dispersing the semiconductor precursor. Alcohols such as ethyl alcohol, sec-butyl alcohol, and t-butyl alcohol, and hydrocarbon solvents such as toluene, decane, and hexane are used. It is preferable to use it. In particular, a hydrophobic solvent such as toluene is preferably used as the dispersion solvent.

分散用溶媒は、半導体前駆体を分散させるために、界面活性剤を含むことが好ましく、界面活性剤としては、従来周知の種々の界面活性剤を使用でき、陰イオン、非イオン、陽イオン、両性界面活性剤が含まれる。   The dispersion solvent preferably contains a surfactant in order to disperse the semiconductor precursor. As the surfactant, various well-known surfactants can be used, and anionic, nonionic, cationic, Amphoteric surfactants are included.

なかでも第四級アンモニウム塩系である、テトラブチルアンモニウムクロリド、ブロミドまたはヘキサフルオロホスフェート、テトラオクチルアンモニウムブロミド（ＴＯＡＢ）、またはトリブチルヘキサデシルホスホニウムブロミドが好ましい。特に、テトラオクチルアンモニウムブロミドが好ましい。   Of these, tetrabutylammonium chloride, bromide or hexafluorophosphate, tetraoctylammonium bromide (TOAB), or tributylhexadecylphosphonium bromide, which are quaternary ammonium salt systems, are preferred. Tetraoctyl ammonium bromide is particularly preferable.

ドープ剤をドープさせる方法としては、半導体ナノ粒子の形成時に同時に添加するか、半導体ナノ粒子の形成後、イオン注入法などによりドープ剤を添加する方法が挙げられる。   Examples of the method of doping the dopant include a method of adding the dopant at the time of forming the semiconductor nanoparticles, or a method of adding the dopant by ion implantation after forming the semiconductor nanoparticles.

半導体母材中のドープ剤の含有量としては、０．１原子％〜５．０原子％が好ましく、さらに０．２原子％〜３．０原子％が好ましく、特に０．５原子％〜１．５原子％が好ましい。   The content of the dopant in the semiconductor base material is preferably 0.1 atomic% to 5.0 atomic%, more preferably 0.2 atomic% to 3.0 atomic%, particularly 0.5 atomic% to 1 .5 atomic% is preferred.

本発明の半導体ナノ粒子は、少なくとも１種のドープ剤を含有する。本発明においては、半導体母材の発光、およびドープ剤の発光により同一の励起光で、波長の異なる複数の発光を生ずる。ドープ剤が１種の場合には、２種の、波長の異なる発光を生ずる。   The semiconductor nanoparticles of the present invention contain at least one dopant. In the present invention, the light emitted from the semiconductor base material and the light emitted from the dopant produce a plurality of light emissions having different wavelengths with the same excitation light. In the case of a single dopant, two types of light emission with different wavelengths are generated.

本発明においては、ドープ剤を２種以上とすることにより、２種以上の、波長の異なる発光を生じさせることができ、好ましい態様である。   In the present invention, by using two or more dopants, two or more types of light emission having different wavelengths can be generated, which is a preferred embodiment.

例えば、半導体母材としてＳｉを用い、ドープ剤として、ＴｂおよびＣｒを用いた場合、同一の半導体ナノ粒子を用い、Ｓｉの青色、Ｔｂの緑色、Ｃｒの赤色の発光が得られる。   For example, when Si is used as the semiconductor base material and Tb and Cr are used as the dopant, the same semiconductor nanoparticles can be used to obtain light emission of Si blue, Tb green, and Cr red.

本発明の半導体ナノ粒子は、その表面にシェルを有することが、発光効率の面から、好ましい。   The semiconductor nanoparticles of the present invention preferably have a shell on the surface from the viewpoint of luminous efficiency.

表面にシェル層を有するとは、所謂コアシェル構造を有することであり、本発明の半導体ナノ粒子がコアとなる。   Having a shell layer on the surface means having a so-called core-shell structure, and the semiconductor nanoparticles of the present invention are the core.

シェル層に用いられる半導体材料としては、コアとして用いられる半導体母材より、バンドギャップが大きく、格子定数のずれが大きくない種々の半導体材料を用いることができる。   As the semiconductor material used for the shell layer, various semiconductor materials that have a larger band gap and a larger lattice constant deviation than the semiconductor base material used as the core can be used.

具体例としては、例えば、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＧａＳ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、またはこれらの混合物等が挙げられる。本発明において、シェル層に用いられる特に好ましい半導体材料は、ＳｉＯ_２、ＺｎＳである。 Specific examples include, for example, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, MgS, MgSe, GaS, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InAs, InN, InP, InSb, AlAs, AlN, AlP. , AlSb, or a mixture thereof. In the present invention, particularly preferred semiconductor materials used for the shell layer are SiO ₂ and ZnS.

なお、シェル層は、コア粒子が部分的に露出して弊害を生じない限り、コア粒子の全表面を完全に被覆するものでなくてもよい。   Note that the shell layer may not completely cover the entire surface of the core particle as long as the core particle is not partially exposed to cause a harmful effect.

本発明の半導体ナノ粒子の特に、好ましい態様としては、半導体母材はＳｉでありシェル層を有し、該シェル層がＳｉＯ_２である態様であり、さらに、半導体母材はＳｉでありシェル層を有し、該シェル層がＳｉＯ_２であり、かつ半導体ナノ粒子の平均粒径が０．１〜１０．０ｎｍである態様である。 As a particularly preferable embodiment of the semiconductor nanoparticles of the present invention, the semiconductor base material is Si and has a shell layer, and the shell layer is SiO _2. Further, the semiconductor base material is Si and the shell layer. In other words, the shell layer is SiO ₂ and the semiconductor nanoparticles have an average particle size of 0.1 to 10.0 nm.

シェル層の形成方法は、半導体ナノ粒子の形成時に同時に形成させるか、もしくは、半導体ナノ粒子の形成後、液相法、気相法などにより形成する方法が好ましく用いられる。   As a method for forming the shell layer, a method of forming the semiconductor nanoparticles simultaneously with the formation of the semiconductor nanoparticles, or a method of forming the semiconductor nanoparticles by a liquid phase method, a gas phase method, or the like after the formation of the semiconductor nanoparticles is preferably used.

コアとシェルの格子不整合率は、１５．０％以下であることが好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましく、特に２．０％以下であることがより好ましい。   The lattice mismatch rate between the core and the shell is preferably 15.0% or less, more preferably 5.0% or less, and particularly preferably 2.0% or less.

（生体標識剤）
本発明に係る生体標識剤は、上記本発明の半導体ナノ粒子に分子標識物質を、直接に、あるいは有機分子を介して結合させたものである。 (Biolabeling agent)
The biomarker according to the present invention is obtained by binding a molecular labeling substance to the semiconductor nanoparticles of the present invention directly or via an organic molecule.

生体標識剤は、分子標識物質が目的とする生体物質と特異的に結合および／または反応することにより、生体物質の標識が可能となる。   The biolabeling agent is capable of labeling the biosubstance by specifically binding and / or reacting with the target biosubstance.

分子標識物質としては例えば、ヌクレオチド鎖、抗体、抗原およびシクロデキストリン等が挙げられる。   Examples of molecular labeling substances include nucleotide chains, antibodies, antigens, and cyclodextrins.

半導体ナノ粒子に分子標識物質を結合させるには、半導体ナノ粒子の表面を親水化処理することが好ましい。   In order to bond the molecular labeling substance to the semiconductor nanoparticles, it is preferable to hydrophilize the surface of the semiconductor nanoparticles.

親水化処理の方法としては例えば、表面の親油性基をピリジン等で除去した後に粒子表面に表面修飾剤を化学的および／または物理的に結合させる方法がある。表面修飾剤としては、親水基として、カルボキシル基・アミノ基を持つものが好ましく用いられ、具体的にはメルカプトプロピオン酸、メルカプトウンデカン酸、アミノプロパンチオールなどがあげられる。例えば、半導体ナノ粒子１０^−５ｇをメルカプトウンデカン酸０．２ｇが溶解した純水１０ｍｌ中に分散させて、４０℃、１０分間攪拌し、シェルの表面を処理することで無機ナノ粒子のシェルの表面をカルボキシル基で修飾することができる。 As a hydrophilic treatment method, for example, there is a method of chemically and / or physically binding a surface modifier to the particle surface after removing the lipophilic group on the surface with pyridine or the like. As the surface modifier, those having a carboxyl group / amino group as a hydrophilic group are preferably used, and specific examples include mercaptopropionic acid, mercaptoundecanoic acid, aminopropanethiol and the like. For example, 10 ⁻⁵ g of semiconductor nanoparticles are dispersed in 10 ml of pure water in which 0.2 g of mercaptoundecanoic acid is dissolved, and stirred at 40 ° C. for 10 minutes to treat the surface of the shell of inorganic nanoparticles. The surface can be modified with carboxyl groups.

上記半導体ナノ粒子と分子標識物質との結合に用いられる有機分子としては半導体ナノ粒子と分子標識物質とを結合できる有機分子であれば特に制限はないが、例えば、アルブミン、ミオグロビン、カゼイン、アビジンおよびビオチンなどが好適に用いられる。   The organic molecule used for bonding the semiconductor nanoparticle and the molecular labeling substance is not particularly limited as long as it is an organic molecule capable of binding the semiconductor nanoparticle and the molecular labeling substance. For example, albumin, myoglobin, casein, avidin and Biotin or the like is preferably used.

上記結合の態様としては特に限定されず、共有結合、イオン結合、水素結合、配位結合、物理吸着および化学吸着等が挙げられる。結合の安定性から共有結合などの結合力の強い結合が好ましい。   The form of the bond is not particularly limited, and examples thereof include covalent bond, ionic bond, hydrogen bond, coordinate bond, physical adsorption and chemical adsorption. A bond having a strong bonding force such as a covalent bond is preferable from the viewpoint of bond stability.

具体的には、例えば、半導体ナノ粒子をメルカプトウンデカン酸で親水化処理した場合は、有機分子としてアビジンおよびビオチンを用いることができる。この場合親水化処理された半導体ナノ粒子のカルボキシル基はアビジンと好適に結合し、アビジンがさらにビオチンと選択的に結合し、ビオチンがさら分子標識物質と結合することにより生体標識剤となる。   Specifically, for example, when semiconductor nanoparticles are hydrophilized with mercaptoundecanoic acid, avidin and biotin can be used as organic molecules. In this case, the carboxyl group of the semiconductor nanoparticles subjected to the hydrophilic treatment is suitably bonded to avidin, and avidin further selectively binds to biotin, and biotin further binds to a molecular labeling substance to become a biomarker.

本発明の半導体ナノ粒子は、一つの励起光により、発光波長の異なる複数の発光を生ずるため、この半導体ナノ粒子を用いることで、生体物質を同時に効率よく検出可能である生体標識剤が得られる。   Since the semiconductor nanoparticle of the present invention generates a plurality of light emission having different emission wavelengths by one excitation light, a biomarker capable of detecting a biological substance simultaneously and efficiently can be obtained by using the semiconductor nanoparticle. .

即ち、同じ半導体母材を用いた半導体ナノ粒子であって、発光波長の異なる半導体ナノ粒子が得られるため、発光波長の異なる半導体粒子を複数用いることにより、発光波長の異なる半導体ナノ粒子を標識剤とした複数の生体標識剤を有するセットを得ることができる。   That is, since semiconductor nanoparticles using the same semiconductor matrix and having different emission wavelengths can be obtained, by using a plurality of semiconductor particles having different emission wavelengths, the semiconductor nanoparticles having different emission wavelengths can be labeled. Thus, a set having a plurality of biomarkers can be obtained.

本発明の生体標識剤のセットは、生体標識剤を複数種有する生体標識剤のセットであって、この複数種の生体標識剤の、各々の半導体ナノ粒子が各々異なり、かつ各々の分子標識物質が各々異なる。   The set of biolabeling agents of the present invention is a set of biolabeling agents having a plurality of types of biolabeling agents, each semiconductor nanoparticle of each of the plurality of types of biolabeling agents being different, and each molecular labeling substance. Are different.

半導体ナノ粒子が異なるとは、励起光による発光波長が異なることであり、分子標識物質が異なるとは、分子標識物質の分子構造が異なることをいう。   Different semiconductor nanoparticles mean that the emission wavelengths of excitation light are different, and different molecular labeling substances mean that the molecular structures of the molecular labeling substances are different.

本発明のセットの中でも、励起光による発光波長は異なるが、粒径は同じである半導体ナノ粒子を用いる場合が好ましい。特に半導体ナノ粒子の半導体母材がＳｉであり、粒径が同じで、励起光による発光波長が異なる半導体ナノ粒子を用いたセットが、生体に対する悪影響が少なく、また生体内での各生体標識剤の挙動に対する半導体ナノ粒子の影響が少なく好ましい。   Among the sets of the present invention, it is preferable to use semiconductor nanoparticles having the same particle diameter, although the emission wavelengths by the excitation light are different. In particular, the set of semiconductor nanoparticles having semiconductor nanoparticles having the same particle size and different emission wavelengths due to excitation light has little adverse effect on the living body, and each biomarker in vivo The influence of the semiconductor nanoparticles on the behavior of is preferable.

生体分子の検出方法は、例えば下記のように行うことができる。   The detection method of a biomolecule can be performed as follows, for example.

細胞内には様々な分子が存在している。その分子を仮に分子Ａ、分子Ｂ、分子Ｃとした際に、それら各分子に特異的に吸着する抗体α、β、γがあり、その抗体に本発明の半導体ナノ粒子を付加する。半導体ナノ粒子をａ、ｂ、ｃとする際、ａとαを組み合わせることでａは分子Ａと吸着する。蛍光検出時の分子Ａの存在を確認する手法は、ａの蛍光特性（励起光の波長および、発光波長）を判別することで可能となる。例えば、上記ａ、ｂ、ｃとして発光波長の異なる本発明の半導体ナノ粒子を用いることができる。   There are various molecules in the cell. If the molecules are assumed to be molecules A, B, and C, there are antibodies α, β, and γ that are specifically adsorbed to these molecules, and the semiconductor nanoparticles of the present invention are added to the antibodies. When the semiconductor nanoparticles are a, b, and c, a is adsorbed to the molecule A by combining a and α. A technique for confirming the presence of the molecule A at the time of fluorescence detection is possible by discriminating the fluorescence characteristics (wavelength of excitation light and emission wavelength) of a. For example, the semiconductor nanoparticles of the present invention having different emission wavelengths can be used as the above a, b, and c.

励起光の光源は、所望の波長と強度の条件を満たすものであれば限定されず、例えば、高圧水銀灯、低圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、ハロゲン、窒素、キセノン等の各ランプ、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー等の各レーザー及び、各種ＬＥＤを用いることができる。   The light source of the excitation light is not limited as long as it satisfies the desired wavelength and intensity conditions. For example, each lamp such as a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a metal halide lamp, halogen, nitrogen, xenon, Ar laser, etc. Each laser such as Kr laser and He—Ne laser and various LEDs can be used.

光源の選出法は、励起波長と強度で決まり、半導体母体の材料、ドープ剤の材料のエネルギーバンドギャップに適したエネルギーが放出できれば良く、また、強度の制御が可能であるものがより好ましい。   The selection method of the light source is determined by the excitation wavelength and the intensity, and it is preferable that the energy suitable for the energy band gap of the semiconductor base material and the dopant material can be emitted and the intensity can be controlled.

励起光を発生する装置として、上記から選出された光源を、光学台上に配置し、レンズを用いて任意の波長を有した励起光を試料に照射させ、蛍光を得ることができるように構成した装置を用いることができる。   As a device that generates excitation light, a light source selected from the above is placed on an optical bench, and a sample is irradiated with excitation light having an arbitrary wavelength using a lens to obtain fluorescence. Can be used.

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to this.

実施例１
（比較粒子１の作製）（半導体ナノ粒子の粒径がバルクでの大きさの場合）
下記のようにして、半導体母材としてＳｉを用い、ドープ剤として電子遷移機構のｄ^ｎ−ｄ^ｎを有するＣｒ^３＋を用い、Ｃｒ^３＋をイオン化させて母材であるＳｉへ加速させて注入させるイオン注入法を用いることでＳｉ：Ｃｒ^３＋の半導体ナノ粒子である、比較粒子１を作製した。 Example 1
(Preparation of Comparative Particle 1) (When the particle size of the semiconductor nanoparticles is a bulk size)
As follows, using Si as a semiconductor base material, using a Cr ³⁺ having a d ⁿ -d ⁿ of electron transition mechanism as doping agent, is injected to accelerate Cr ³⁺ by ionized to Si as the base material Comparative particles 1 which are Si: Cr ³⁺ semiconductor nanoparticles were prepared by using an ion implantation method.

半導体母材であるＳｉナノ粒子の粒子径は５００ｎｍであり、量子サイズ効果により拡大されたバンドギャップは約１．１３ｅＶである。   The particle diameter of Si nanoparticles as a semiconductor base material is 500 nm, and the band gap expanded by the quantum size effect is about 1.13 eV.

この形成粒子（比較粒子１）の発光強度を日立社製の「日立分光蛍光光度計Ｆ−７０００」により測定した結果、Ｓｉ粒子からとドープ剤発光中心であるＣｒ^３＋からの発光は確認ができなかった。 As a result of measuring the emission intensity of this formed particle (Comparative Particle 1) with “Hitachi Spectrofluorometer F-7000” manufactured by Hitachi, it is possible to confirm the emission from the Si particles and from the Cr ^{3+ as the} dopant emission center. There wasn't.

（半導体ナノ粒子１の作製）
下記のようにして、半導体母材としてＳｉを用い、ドープ剤として電子遷移機構のｄ^ｎ−ｄ^ｎを有するＣｒ^３＋を起用し、Ｃｒ^３＋をイオン化させて母材であるＳｉへ加速させて注入させるイオン注入法を用いることでＳｉ：Ｃｒ^３＋の半導体ナノ粒子である、半導体ナノ粒子１を作製した。 (Preparation of semiconductor nanoparticles 1)
As follows, using Si as a semiconductor base material, featuring a Cr ³⁺ having a d ⁿ -d ⁿ of electron transition mechanism as dopant, implanted to accelerate Cr ³⁺ by ionized to Si as the base material The semiconductor nanoparticle 1 which is a Si: Cr3 ⁺ semiconductor nanoparticle was produced by using the ion implantation method.

半導体母材であるＳｉナノ粒子の粒子径は１．８ｎｍであり、量子サイズ効果により拡大されたバンドギャップは約４．２１ｅＶである。この形成粒子（半導体ナノ粒子１）の発光強度を日立社製の「日立分光蛍光光度計Ｆ−７０００」により測定した結果、Ｓｉナノ粒子からの発光は青色が、ドープ剤発光中心であるＣｒ^３＋からの発光は赤色が確認できた。 The particle diameter of Si nanoparticles as a semiconductor base material is 1.8 nm, and the band gap expanded by the quantum size effect is about 4.21 eV. As a result of measuring the emission intensity of the formed particles (semiconductor nanoparticle 1) with “Hitachi spectrofluorometer F-7000” manufactured by Hitachi, the emission from the Si nanoparticles is blue, but Cr ³⁺ is the dopant emission center. The emission from was confirmed to be red.

（半導体ナノ粒子２の作製）
下記のようにして、半導体母材としてＳｉを用い、ドープ剤として電子遷移機構のｆ^ｎ−ｆ^ｎを有するＴｂ^３＋と、ｄ^ｎ−ｄ^ｎを有するＣｒ^３＋を起用し、Ｃｒ^３＋をイオン化させて母材であるＳｉへ加速させて注入させるイオン注入法を用いることでＳｉ：Ｔｂ^３＋，Ｃｒ^３＋の半導体ナノ粒子である半導体ナノ粒子２、を作製した。 (Preparation of semiconductor nanoparticles 2)
As follows, using Si as a semiconductor base material, featuring a ^{Tb 3+} with ^f n -f ⁿ of electron transition mechanism as doping ^agent, the ^{Cr 3+} having a d n -d ^n, ionize the ^{Cr 3+} Then, semiconductor nanoparticles 2 which are Si: Tb ³⁺ and Cr ³⁺ semiconductor nanoparticles were manufactured by using an ion implantation method in which the substrate is accelerated and implanted into Si as a base material.

半導体母材であるＳｉナノ粒子の粒子径は１．８ｎｍであり、量子サイズ効果により拡大されたバンドギャップは約４．２１ｅＶである。この粒子の発光強度を日立社製の「日立分光蛍光光度計Ｆ−７０００」により測定した結果、Ｓｉナノ粒子からの発光は青色が、ドープ剤発光中心であるＴｂ^３＋からの発光は緑色、Ｃｒ^３＋からの発光は赤色が確認できた。 The particle diameter of Si nanoparticles as a semiconductor base material is 1.8 nm, and the band gap expanded by the quantum size effect is about 4.21 eV. As a result of measuring the emission intensity of this particle with “Hitachi Spectrofluorometer F-7000” manufactured by Hitachi, the emission from the Si nanoparticles is blue, the emission from the Tb ³⁺ which is the dopant emission center is green, Cr Red light was confirmed from ³⁺ .

（半導体ナノ粒子３の作製）（コアシェル構造を有する場合）
下記のようにして、半導体母材としてＳｉを用い、ドープ剤として電子遷移機構のｄ^ｎ−ｄ^ｎを有するＣｒ^３＋を起用し、Ｃｒ^３＋をイオン化させて母材であるＳｉへ加速させて注入させるイオン注入法を用いることでＳｉ：Ｃｒ^３＋の半導体ナノ粒子である半導体ナノ粒子３′を作製した。 (Preparation of semiconductor nanoparticles 3) (when having a core-shell structure)
As follows, using Si as a semiconductor base material, featuring a Cr ³⁺ having a d ⁿ -d ⁿ of electron transition mechanism as dopant, implanted to accelerate Cr ³⁺ by ionized to Si as the base material The semiconductor nanoparticles 3 ′, which are Si: Cr ³⁺ semiconductor nanoparticles, were prepared by using the ion implantation method.

半導体母材であるＳｉナノ粒子の粒子径は１．８ｎｍであり、量子サイズ効果により拡大されたバンドギャップは約４．２１ｅＶである。さらに、半導体ナノ粒子３′にシェル層としてＳｉＯ_２からなる層を設けた半導体ナノ粒子３を形成した。半導体ナノ粒子３の発光強度を日立社製の「日立分光蛍光光度計Ｆ−７０００」により測定した結果、Ｓｉナノ粒子からの発光は青色が、ドープ剤発光中心であるＣｒ^３＋からの発光は赤色が確認できた。さらに、各発光機構からの発光強度は、実施例粒子１の発光と比べより大であった。 The particle diameter of Si nanoparticles as a semiconductor base material is 1.8 nm, and the band gap expanded by the quantum size effect is about 4.21 eV. Furthermore, the semiconductor nanoparticle 3 in which a layer made of SiO ₂ was provided as a shell layer on the semiconductor nanoparticle 3 ′ was formed. As a result of measuring the emission intensity of the semiconductor nanoparticles 3 with a Hitachi spectrofluorophotometer F-7000 manufactured by Hitachi, the emission from the Si nanoparticles is blue, and the emission from the dopant emission center Cr ³⁺ is red. Was confirmed. Furthermore, the luminescence intensity from each luminescence mechanism was larger than the luminescence of Example Particle 1.

（半導体ナノ粒子４の作製）
下記のようにして、半導体母材としてＳｉを用い、ドープ剤として電子遷移機構のｄ^ｎ−ｄ^ｎを有するＣｒ^３＋を用い、Ｃｒ^３＋をイオン化させて母材であるＳｉへ加速させて注入させるイオン注入法を用いることでＳｉ：Ｃｒ^３＋の半導体ナノ粒子である半導体ナノ粒子４を作製した。半導体母材であるＳｉナノ粒子の粒子径は２．８ｎｍであり、量子サイズ効果により拡大されたバンドギャップは約２．５２ｅＶである。この粒子の発光強度を日立社製の「日立分光蛍光光度計Ｆ−７０００」により測定した結果、Ｓｉナノ粒子からの発光は青緑色が、ドープ剤発光中心であるＣｒ^３＋からの発光は赤色〜近赤外光が確認できた。 (Preparation of semiconductor nanoparticles 4)
As follows, using Si as a semiconductor base material, using a Cr ³⁺ having a d ⁿ -d ⁿ of electron transition mechanism as doping agent, is injected to accelerate Cr ³⁺ by ionized to Si as the base material The semiconductor nanoparticles 4 which are Si: Cr3 ⁺ semiconductor nanoparticles were produced by using the ion implantation method. The particle diameter of Si nanoparticles as a semiconductor base material is 2.8 nm, and the band gap expanded by the quantum size effect is about 2.52 eV. As a result of measuring the luminescence intensity of this particle with “Hitachi spectrofluorometer F-7000” manufactured by Hitachi, the emission from Si nanoparticles is blue-green, and the emission from Cr ³⁺ which is the dopant emission center is red. Near-infrared light was confirmed.

上記の半導体ナノ粒子１〜４、比較粒子１について、その条件および発光色について表１に示す。励起光としては、いずれも波長２８５ｎｍを用いた。   Table 1 shows the conditions and emission colors of the semiconductor nanoparticles 1 to 4 and the comparative particles 1 described above. As the excitation light, a wavelength of 285 nm was used for all.

表１から、半導体ナノ粒子１〜４はいずれも複数の発光波長を有するため、マルチ検出が可能であることが分かる。   From Table 1, it can be seen that the semiconductor nanoparticles 1 to 4 each have a plurality of emission wavelengths, so that multiple detection is possible.

実施例２
上記の半導体ナノ粒子１〜４、比較粒子１の各１×１０^−５ｇを、ポリアクリル酸０．２ｇを溶解した１０ｍｌ純水中に再分散させ、４０℃、１０分間攪拌することで表面が親水化処理された半導体ナノ粒子１〜４、比較粒子１を得た。 Example 2
1 × 10 ⁻⁵ g of each of the semiconductor nanoparticles 1 to 4 and the comparative particle 1 is redispersed in 10 ml pure water in which 0.2 g of polyacrylic acid is dissolved, and the surface is obtained by stirring at 40 ° C. for 10 minutes. Obtained the semiconductor nanoparticles 1 to 4 and the comparative particles 1 which were hydrophilized.

その後、表面が親水化処理された各種ナノ粒子の水溶液それぞれにアビジン２５ｍｇを添加し、６０℃で１昼夜攪拌を行い、アビジンコンジュゲートナノ粒子を作製した。得られたアビジンコンジュゲートナノ粒子溶液にビオチン化された塩基配列が既知であるオリゴヌクレオチドを混合攪拌し、ナノ粒子で標識（ラベリング）されたオリゴヌクレオチド（生体標識剤）を作製した。   Thereafter, 25 mg of avidin was added to each aqueous solution of various nanoparticles whose surfaces were hydrophilized, and the mixture was stirred at 60 ° C. for one day to produce avidin-conjugated nanoparticles. The obtained avidin-conjugated nanoparticle solution was mixed and stirred with a biotinylated oligonucleotide having a known base sequence to prepare an oligonucleotide (biolabeling agent) labeled (labeled) with nanoparticles.

様々な塩基配列を持つオリゴヌクレオチドを固定化したＤＮＡチップ上に上記の標識（ラベリング）したオリゴヌクレオチドを各々滴下、洗浄したところ、標識（ラベリング）されたオリゴヌクレオチドと相補的な塩基配列をもつオリゴヌクレオチドのスポットのみが、２８５ｎｍより長波側の励起光照射により、実施例１に示した発光が確認された。   When each of the above labeled (labeled) oligonucleotides is dropped onto a DNA chip on which oligonucleotides having various base sequences are immobilized and washed, an oligonucleotide having a base sequence complementary to the labeled (labeled) oligonucleotide Only in the nucleotide spot, the light emission shown in Example 1 was confirmed by irradiation with excitation light longer than 285 nm.

また、上記半導体ナノ粒子２でラベリングした生体標識剤と、上記とは異なるヌクレオチド鎖を有するオリゴヌクレオチドに半導体ナノ粒子４でラベリングした生体標識剤とを組み合わせ生体標識剤のセット１とした。このセット１を用い生体分子検出を行ったところ、それぞれの分子標識物質に対応した分子について同時に検出をすることができ、マルチ検出が可能であった。上記セット１において、半導体ナノ粒子４に換えて半導体ナノ粒子３を用いた他は同様にしてセット２を得た。セット２を用い生体分子検出を行ったところ、それぞれの分子標識物質に対応した分子について同時に検出をすることができ、マルチ検出が可能であった。励起光の波長としては、２８５ｎｍを用いた。   Moreover, a biolabeling agent labeled with the semiconductor nanoparticles 2 and a biolabeling agent labeled with the semiconductor nanoparticles 4 on an oligonucleotide having a nucleotide chain different from the above were combined to make a set 1 of biolabeling agents. When this set 1 was used to detect biomolecules, it was possible to simultaneously detect molecules corresponding to the respective molecular labeling substances, and multi-detection was possible. A set 2 was obtained in the same manner as in the set 1 except that the semiconductor nanoparticles 3 were used instead of the semiconductor nanoparticles 4. When biomolecule detection was performed using Set 2, it was possible to simultaneously detect molecules corresponding to the respective molecular labeling substances, and multi-detection was possible. As the wavelength of the excitation light, 285 nm was used.

Claims (12)

半導体母材中にドープ剤を含有する半導体ナノ粒子であって、粒子の平均粒径が０．１〜２０．０ｎｍであり、波長２８５ｎｍの励起光により該ドープ剤が発光し、かつ波長２８５ｎｍｎｍの励起光により該半導体母材が量子サイズ効果により発光することを特徴とする半導体ナノ粒子。 Semiconductor nanoparticles containing a dopant in a semiconductor matrix, the average particle diameter of which is 0.1 to 20.0 nm, the dopant emits light with excitation light having a wavelength of 285 nm, and a wavelength of 285 nm Semiconductor nanoparticles, wherein the semiconductor base material emits light by a quantum size effect by excitation light. 前記半導体母材中に２種以上のドープ剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の半導体ナノ粒子。 The semiconductor nanoparticle according to claim 1, wherein the semiconductor base material contains two or more kinds of dopants. 前記半導体ナノ粒子がシェル層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体ナノ粒子。 The semiconductor nanoparticle according to claim 1, wherein the semiconductor nanoparticle has a shell layer. 前記半導体ナノ粒子の平均粒径が０．１〜１０．０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体ナノ粒子。 The average particle diameter of the said semiconductor nanoparticle is 0.1-10.0 nm, The semiconductor nanoparticle of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記半導体ナノ粒子の平均粒径が０．１〜５．０ｎｍであることを特徴とする請求項４に記載の半導体ナノ粒子。 The semiconductor nanoparticles according to claim 4, wherein an average particle diameter of the semiconductor nanoparticles is 0.1 to 5.0 nm. 前記半導体ナノ粒子の平均粒径が０．１〜３．０ｎｍであることを特徴とする請求項５に記載の半導体ナノ粒子。 The semiconductor nanoparticles according to claim 5, wherein the semiconductor nanoparticles have an average particle size of 0.1 to 3.0 nm. 前記半導体母材がＳｉであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体ナノ粒子。 The semiconductor nanoparticle according to any one of claims 1 to 6, wherein the semiconductor base material is Si. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体ナノ粒子に分子標識物質が結合していることを特徴とする生体標識剤。 A biolabeling agent, wherein a molecular labeling substance is bound to the semiconductor nanoparticles according to any one of claims 1 to 7. 請求項８に記載の生体標識剤を複数種有する生体標識剤のセットであって、該複数種の生体標識剤の、各々の半導体ナノ粒子が各々異なり、かつ各々の分子標識物質が各々異なることを特徴とする生体標識剤のセット。 A set of biomarkers having a plurality of types of biomarkers according to claim 8, wherein each of the semiconductor nanoparticles of the plurality of types of biomarkers is different and each molecular labeling substance is different. A set of biomarkers characterized by 請求項８に記載の生体標識剤を用いることを特徴とする生体分子検出方法。 A biomolecule detection method using the biomarker according to claim 8. 請求項９に記載の生体標識剤のセットを用いることを特徴とすると生体分子検出方法。 A biomolecule detection method using the set of biomarkers according to claim 9. 複数の励起光を用いることを特徴とする請求項１０または１１に記載の生体分子検出方法。 The biomolecule detection method according to claim 10 or 11, wherein a plurality of excitation lights are used.