JP2011232072A - Silica nano-particle containing organic fluorescence dye, its manufacturing method and biological substance indicating agent - Google Patents

Silica nano-particle containing organic fluorescence dye, its manufacturing method and biological substance indicating agent Download PDF

Info

Publication number
JP2011232072A
JP2011232072A JP2010100697A JP2010100697A JP2011232072A JP 2011232072 A JP2011232072 A JP 2011232072A JP 2010100697 A JP2010100697 A JP 2010100697A JP 2010100697 A JP2010100697 A JP 2010100697A JP 2011232072 A JP2011232072 A JP 2011232072A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
organic fluorescent
fluorescent dye
silica nanoparticles
molecule
organic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010100697A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5540867B2 (en
Inventor
Takuji Aimiya
拓司 相宮
Hideki Hoshino
秀樹 星野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Original Assignee
Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Medical and Graphic Inc filed Critical Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Priority to JP2010100697A priority Critical patent/JP5540867B2/en
Publication of JP2011232072A publication Critical patent/JP2011232072A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5540867B2 publication Critical patent/JP5540867B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide silica nano-particle containing organic fluorescence dye and its manufacturing method which has great Stokes shift and high emission intensity and to provide a biological substance indicating agent using the particles.SOLUTION: In silica nano-particle containing organic fluorescence dye, which contains linking molecules composed by linking of two or more organic fluorescence dye molecules having different fluorescence wavelength in silica particles, the linking molecules are bonded with silica nano-particles.

Description

本発明は、シリカ粒子中に複数種の有機蛍光色素を内包したシリカナノ粒子、その製造方法、及びそれを用いた生体物質標識剤に関する。   The present invention relates to silica nanoparticles in which a plurality of types of organic fluorescent dyes are encapsulated in silica particles, a method for producing the same, and a biomaterial labeling agent using the same.

疾病の診断あるいは病態の把握を目的に、血液などに含まれる特定の生体分子(バイオマーカー)の検出が注目されている。   Detection of specific biomolecules (biomarkers) contained in blood or the like has been attracting attention for the purpose of diagnosing diseases or grasping disease states.

現在、生体分子の検出のために抗原抗体反応を利用した免疫分析(イムノアッセイ)が主に用いられている。酵素反応を利用した化学発光法が高感度とされ、現在主流である。   Currently, immunoassay (immunoassay) using antigen-antibody reaction is mainly used for detection of biomolecules. Chemiluminescence using an enzyme reaction is considered to be highly sensitive and is currently the mainstream.

しかしながら、生体物質である酵素を用いるため温度管理などを厳密にするなど煩雑な操作が要求され、より簡便なシステムが求められている。   However, since an enzyme that is a biological material is used, complicated operations such as strict temperature control are required, and a simpler system is required.

その一つとして予め蛍光物質標識された生体物質標識剤を用いる蛍光イムノアッセイ法が知られている。蛍光物質としては、有機色素や、量子ドットを使用することができる。化学発光法に比べ、簡便な操作で行えるものの、用いる蛍光物質の蛍光強度が非常に小さいため、検出感度が十分でなかった。   As one of them, a fluorescent immunoassay method using a biological substance labeling agent that has been previously labeled with a fluorescent substance is known. As the fluorescent material, organic dyes or quantum dots can be used. Although it can be performed by a simple operation as compared with the chemiluminescence method, the fluorescence intensity of the fluorescent substance used is very small, so that the detection sensitivity is not sufficient.

近年、より超早期での疾病の診断を行うため、すなわち、極微量のバイオマーカーの検出を行うため、より高蛍光強度を有する蛍光物質で標識された生体物質標識剤が求められている。その一つとして複数の蛍光物質を一つのシリカナノ粒子に内包させる技術が開示されている(例えば特許文献1及び2参照)。   In recent years, in order to diagnose a disease at an extremely early stage, that is, to detect a very small amount of a biomarker, a biological material labeling agent labeled with a fluorescent material having higher fluorescence intensity has been demanded. As one of the techniques, a technique for encapsulating a plurality of fluorescent substances in one silica nanoparticle is disclosed (for example, see Patent Documents 1 and 2).

蛍光物質として、有機蛍光色素を内包したシリカナノ粒子用いて蛍光イムノアッセイを行った場合、一般に有機蛍光色素が吸収極大波長と蛍光極大波長の差(以下「ストークスシフト」という。)が10〜20nmと小さいので、蛍光検出器へ励起光の一部が入りこんでしまう。入りこんだ励起光強度(N)が大きいと、本来検出すべき蛍光強度(S)との比(S/N比)を小さくなってしまい、所望とする高感度検出の妨げとなる。   When fluorescent immunoassay is performed using silica nanoparticles encapsulating an organic fluorescent dye as a fluorescent substance, the organic fluorescent dye generally has a small difference between the absorption maximum wavelength and the fluorescence maximum wavelength (hereinafter referred to as “Stokes shift”) as small as 10 to 20 nm. Therefore, a part of the excitation light enters the fluorescence detector. If the excitation light intensity (N) that enters is large, the ratio (S / N ratio) to the fluorescence intensity (S) that should be detected becomes small, which hinders the desired high-sensitivity detection.

これを解決するため特許文献2には、蛍光波長の異なる色素を内包し、それらの蛍光共鳴エネルギー移動(Fluorescence Resonant Energy Transfer;以下「FRET」と略す。)の利用が開示されている。すなわち、蛍光波長の短い第1の色素を励起し、励起された第1の色素からより蛍光波長の長い第2の色素へエネルギーが移動、そして第2の色素から蛍光が発することで、励起光と蛍光の波長が大きく離れ、擬似的にストークスシフトが大きい色素を内包したシリカナノ粒子を作るものである。   In order to solve this problem, Patent Document 2 discloses the use of fluorescence resonance energy transfer (hereinafter abbreviated as “FRET”) including dyes having different fluorescence wavelengths. That is, the first dye having a short fluorescence wavelength is excited, energy is transferred from the excited first dye to the second dye having a longer fluorescence wavelength, and fluorescence is emitted from the second dye. Thus, silica nanoparticles encapsulating a dye having a large fluorescence wavelength and a large Stokes shift are produced.

ところが、本発明者らが、特許文献2に開示されている方法により、第1の色素としてBODIPY FL(インビトロジェン社登録商標)、第2の色素としてテトラメチルローダミンそれぞれを別個に添加する方法により、共内包したシリカナノ粒子を作製し、BODIPY FLを励起し、テトラメチルローダミンの蛍光の検出を試みたところ、テトラメチルローダミン由来の蛍光は微弱であった。このことは、第1の色素から第2の色素へのFRET効率が著しく低いことを意味しており、さらなる改善が必要であることが分かった。   However, by the method disclosed in Patent Document 2, the present inventors separately added BODIPY FL (registered trademark of Invitrogen) as the first dye and tetramethylrhodamine as the second dye, When co-encapsulated silica nanoparticles were prepared and BODIPY FL was excited to detect the fluorescence of tetramethylrhodamine, the fluorescence derived from tetramethylrhodamine was weak. This means that the FRET efficiency from the first dye to the second dye is significantly lower, and it has been found that further improvement is necessary.

国際公開第2007/074722号International Publication No. 2007/074722 特開2009−300334号公報JP 2009-300334 A

本発明は、上記問題・状況にかんがみてなされたものであり、その解決課題は、ストークスシフトが大きく、かつ発光強度の高い有機蛍光色素内包シリカナノ粒子及びその製造方法を提供することである。また、それを用いた生体物質標識剤を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems and situations, and a solution to that problem is to provide organic fluorescent dye-containing silica nanoparticles having a large Stokes shift and high emission intensity, and a method for producing the same. Another object is to provide a biological substance labeling agent using the same.

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討の結果、第1有機蛍光色素と、第1有機蛍光色素より蛍光波長の長い第2有機蛍光色素とを同一分子に共有結合により結合させ、さらにその分子がシリカ粒子と共有結合により結合した有機蛍光色素内包シリカナノ粒子を用いた場合、FRET効率が向上することにより、第2有機蛍光色素由来の蛍光強度が飛躍的に向上し、高感度検出が可能となることを見出し、本発明に至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors bound the first organic fluorescent dye and the second organic fluorescent dye having a longer fluorescence wavelength than the first organic fluorescent dye to the same molecule by a covalent bond, Furthermore, when organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles whose molecules are covalently bonded to silica particles are used, the FRET efficiency is improved, and the fluorescence intensity derived from the second organic fluorescent dye is dramatically improved, and high sensitivity detection is achieved. Has been found to be possible, leading to the present invention.

すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。   That is, the said subject which concerns on this invention is solved by the following means.

1.シリカ粒子中に、蛍光波長が相異する二種以上の有機蛍光色素分子同士を連結して形成された連結分子を内包した有機蛍光色素内包シリカナノ粒子であって、当該連結分子がシリカナノ粒子と結合していることを特徴とする有機蛍光色素内包シリカナノ粒子。   1. An organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticle encapsulating a linking molecule formed by linking two or more organic fluorescent dye molecules having different fluorescence wavelengths in a silica particle, and the linking molecule binds to the silica nanoparticle Organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles, characterized in that

2.連結された前記二種以上の有機蛍光色素分子のうちの一種の有機蛍光色素部分(「第1有機蛍光色素部分」という。)が吸収した光エネルギーが、別種の有機蛍光色素部分(「第2有機蛍光色素部分」という。)に蛍光共鳴エネルギー移動により移動し、光吸収した当該第1有機蛍光色素部分とは異なる当該第2有機蛍光色素部分から蛍光が発することを特徴とする前記第1項に記載の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子。   2. The light energy absorbed by a kind of organic fluorescent dye part (referred to as “first organic fluorescent dye part”) of the two or more kinds of linked organic fluorescent dye molecules is converted into another kind of organic fluorescent dye part (“second organic fluorescent dye part”). The first item is characterized in that the fluorescence is emitted from the second organic fluorescent dye part different from the first organic fluorescent dye part that has been moved and absorbed by the fluorescence resonance energy transfer to the organic fluorescent dye part. The organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles described in 1.

3.前記第1有機蛍光色素部分の吸収極大波長と第2有機蛍光色素部分の蛍光極大波長が、20nm以上離れていることを特徴とする前記第2項に記載の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子。   3. 3. The organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles according to item 2, wherein the absorption maximum wavelength of the first organic fluorescent dye part and the fluorescent maximum wavelength of the second organic fluorescent dye part are separated by 20 nm or more.

4.前記第1項から第3項までのいずれか一項に記載の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子を製造する有機蛍光色素内包シリカナノ粒子の製造方法であって、下記工程(a)及び工程(b)を含んでなることを特徴とする有機蛍光色素内包シリカナノ粒子の製造方法。
工程(a):同一分子内に二種以上のアミノ基と、少なくとも一種の加水分解性置換基を有するシリル基を有する分子と、当該アミノ基と反応する官能基を有する有機蛍光色素とを反応させる工程、
工程(b):前記工程(a)で得られた反応生成物を含ケイ素アルコキシドと混合し、塩基性条件下加水分解反応を行う工程。
4). It is a manufacturing method of the organic fluorescent dye inclusion silica nanoparticle which manufactures the organic fluorescent dye inclusion silica nanoparticle as described in any one of said 1st term | claim-3rd, Comprising: The following process (a) and process (b) are carried out. A method for producing organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles, comprising:
Step (a): Reacting a molecule having two or more amino groups in the same molecule, a molecule having a silyl group having at least one hydrolyzable substituent, and an organic fluorescent dye having a functional group that reacts with the amino group The process of
Step (b): A step of mixing the reaction product obtained in the step (a) with a silicon-containing alkoxide and performing a hydrolysis reaction under basic conditions.

5.前記同一分子内に二種以上のアミノ基と、少なくとも一種の加水分解性置換基を有するシリル基を有する分子が下記一般式(1)であらわされるシラン化合物であることを特徴とする前記第4項に記載の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子の製造方法。
一般式(1):NH−(CH−NH−(CH−SiR(OR
(式中、n及びmは1〜12の整数を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。l及びkはl+k=4を満たし、lは0〜3の整数、kは1〜4の整数を表す。Rは非加水分解性の置換基を表し、ORは加水分解性の炭素数1〜6のアルコキシ基を表し、複数ある場合、互いに同一でも異なっていてもよい。)
6.前記第1項から第3項までのいずれか一項に記載の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子を用いた生体物質標識剤であって、当該有機蛍光色素内包シリカナノ粒子と分子標識物質とが、有機分子を介して結合されていることを特徴とする生体物質標識剤。
5). Wherein the molecule having a silyl group having at least one amino group and at least one hydrolyzable substituent in the same molecule is a silane compound represented by the following general formula (1): The manufacturing method of the organic fluorescent dye inclusion | inner_cover silica nanoparticle of description to term.
Formula (1): NH 2 - ( CH 2) n -NH- (CH 2) m -SiR l (OR 1) k
(In the formula, n and m each represents an integer of 1 to 12, and may be the same or different. L and k satisfy l + k = 4, l is an integer of 0 to 3, and k is an integer of 1 to 4) R 1 represents a non-hydrolyzable substituent, OR 1 represents a hydrolyzable alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and when there are a plurality of them, they may be the same or different from each other.
6). A biological substance labeling agent using the organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles according to any one of Items 1 to 3, wherein the organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles and the molecular labeling substance are organic molecules. Biological substance labeling agent characterized by being bonded via.

本発明により、ストークスシフトが大きく、かつ発光強度の高い有機蛍光色素内包シリカナノ粒子及びその製造方法を提供することができる。また、それを用いた生体物質標識剤を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles having a large Stokes shift and high emission intensity, and a method for producing the same. Moreover, the biological material labeling agent using the same can be provided.

従来法の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子では、第1有機蛍光色素と第2有機蛍光色素をそれぞれ別個に添加することから、第1有機蛍光色素と第2有機蛍光色素を空間的に十分近づけることができないためFRET効率が低いと考えられる。これに対し、本発明では、第1有機蛍光色素と第2有機蛍光色素を空間的に十分近づけることができるためFRET効率が飛躍的に高いと考えられる。   In the conventional organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles, the first organic fluorescent dye and the second organic fluorescent dye are added separately, so that the first organic fluorescent dye and the second organic fluorescent dye can be spatially sufficiently close to each other. It is considered that FRET efficiency is low because it is not possible. In contrast, in the present invention, the first organic fluorescent dye and the second organic fluorescent dye can be spatially sufficiently close to each other, so that the FRET efficiency is considered to be remarkably high.

本発明の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子は、シリカ粒子中に、蛍光波長が相異する二種以上の有機蛍光色素分子同士を連結して形成された連結分子を内包した有機蛍光色素内包シリカナノ粒子であって、当該連結分子がシリカナノ粒子と結合していることを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項6までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。   The organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticle of the present invention is an organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticle encapsulating a linking molecule formed by linking two or more organic fluorescent dye molecules having different fluorescence wavelengths in the silica particle. The linking molecule is bonded to silica nanoparticles. This feature is a technical feature common to the inventions according to claims 1 to 6.

本発明の実施形態としては、本発明の効果発現の観点から、連結された前記二種以上の有機蛍光色素分子のうちの一種の有機蛍光色素部分(「第1有機蛍光色素部分」という。)が吸収した光エネルギーが、別種の有機蛍光色素部分(「第2有機蛍光色素部分」という。)に(蛍光共鳴エネルギー移動により)移動し、光吸収した当該第1有機蛍光色素部分とは異なる当該第2有機蛍光色素部分から蛍光が発することが好ましい。また、当該第1有機蛍光色素部分の吸収極大波長と当該第2有機蛍光色素部分の蛍光極大波長が、20nm以上離れていることが好ましい。   As an embodiment of the present invention, from the viewpoint of manifestation of the effect of the present invention, a kind of organic fluorescent dye part (referred to as “first organic fluorescent dye part”) of the two or more kinds of linked organic fluorescent dye molecules. The light energy absorbed by is transferred to another type of organic fluorescent dye portion (referred to as “second organic fluorescent dye portion”) (by fluorescence resonance energy transfer), and is different from the first organic fluorescent dye portion that has absorbed the light. It is preferable that fluorescence is emitted from the second organic fluorescent dye portion. Moreover, it is preferable that the absorption maximum wavelength of the said 1st organic fluorescent dye part and the fluorescence maximum wavelength of the said 2nd organic fluorescent dye part are 20 nm or more apart.

本発明の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子を製造する有機蛍光色素内包シリカナノ粒子の製造方法としては、前記工程(a)及び工程(b)を含んでなる製造方法であることが好ましい。当該製造方法の場合、前記同一分子内に二種以上のアミノ基と、少なくとも一種の加水分解性置換基を有するシリル基を有する分子が前記一般式(1)であらわされるシラン化合物であることが好ましい。   As a manufacturing method of the organic fluorescent dye inclusion silica nanoparticle which manufactures the organic fluorescent dye inclusion silica nanoparticle of this invention, it is preferable that it is a manufacturing method which includes the said process (a) and a process (b). In the case of the production method, the molecule having a silyl group having two or more amino groups and at least one hydrolyzable substituent in the same molecule is a silane compound represented by the general formula (1). preferable.

本発明の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子は、当該シリカナノ粒子と分子標識物質とが、有機分子を介して結合されてなる生体物質標識剤に好適に用いることができる。   The organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles of the present invention can be suitably used for a biological material labeling agent in which the silica nanoparticles and a molecular labeling substance are bonded via organic molecules.

以下、本発明とその構成要素、及び発明を実施するための形態について詳細な説明をする。   Hereinafter, the present invention, its components, and modes for carrying out the invention will be described in detail.

〔複数種の有機蛍光色素の連結〕
本発明の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子は、シリカ粒子中に、蛍光波長が相異する二種以上の有機蛍光色素分子同士を連結して形成された連結分子を内包していることを特徴とする。
[Concatenation of multiple organic fluorescent dyes]
The organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles of the present invention are characterized in that the silica particles contain a linking molecule formed by linking two or more organic fluorescent dye molecules having different fluorescence wavelengths. .

複数種の有機蛍光色素をシリカナノ粒子に内包させるにあたり、両者の距離を近づけるために複数種の有機蛍光色素を同一分子内に含むこと必要である。すなわち、それぞれの有機蛍光色素同士は、共有結合、イオン結合、水素結合などを介し連結してひとつの連結分子を形成していることを要するが、化学的安定性から共有結合を介して結合していることが好ましい。   In order to enclose a plurality of types of organic fluorescent dyes in silica nanoparticles, it is necessary to include a plurality of types of organic fluorescent dyes in the same molecule in order to reduce the distance between them. In other words, each organic fluorescent dye must be linked via a covalent bond, an ionic bond, a hydrogen bond, etc. to form one linked molecule. It is preferable.

また、複数種の有機蛍光色素を連結させた分子が、当該シリカナノ粒子と結合していることが必要である。結合の方法は、共有結合、イオン結合、水素結合などがあげられるが、化学的安定性から共有結合であるのが好ましい。当該色素を連結させた分子がシリカ粒子と結合していないと、本発明で得られる有機蛍光色素内包シリカナノ粒子を水分散液として保存しているうちに、徐々に当該色素を連結させた分子が漏洩するおそれがあり、生体物質標識剤としての応用上好ましくない。   Moreover, the molecule | numerator which connected multiple types of organic fluorescent pigment | dye needs to couple | bond with the said silica nanoparticle. Examples of the bonding method include a covalent bond, an ionic bond, and a hydrogen bond, and a covalent bond is preferable from the viewpoint of chemical stability. When the molecule to which the dye is linked is not bonded to the silica particles, the organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles obtained in the present invention are stored as an aqueous dispersion while the molecule to which the dye is gradually linked is There is a possibility of leakage, which is not preferable for application as a biological material labeling agent.

本発明の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子に用いられる有機蛍光色素としては、200〜700nmの範囲内の波長の紫外〜近赤外光により励起されたときに、400〜900nmの範囲内の波長の可視〜近赤外光の発光を示す態様の有機蛍光色素であることが好ましい。   The organic fluorescent dye used in the organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles of the present invention has a wavelength in the range of 400 to 900 nm when excited by ultraviolet to near infrared light having a wavelength in the range of 200 to 700 nm. -It is preferable that it is an organic fluorescent dye of the aspect which shows light emission of near-infrared light.

有機蛍光色素としては、フルオレセイン系色素分子、ローダミン系色素分子、Alexa Fluor(Invitrogen社製)系色素分子、BODIPY(Invitrogen社製)系色素分子、カスケード系色素分子、クマリン系色素分子、エオジン系色素分子、NBD系色素分子、ピレン系色素分子、Texas Red系色素分子、シアニン系色素分子等を挙げることができる。   Examples of organic fluorescent dyes include fluorescein dye molecules, rhodamine dye molecules, Alexa Fluor (Invitrogen) dye molecules, BODIPY (Invitrogen) dye molecules, cascade dye molecules, coumarin dye molecules, and eosin dyes. Examples include molecules, NBD dye molecules, pyrene dye molecules, Texas Red dye molecules, and cyanine dye molecules.

具体的には、5−カルボキシ−フルオレセイン、6−カルボキシ−フルオレセイン、5,6−ジカルボキシ−フルオレセイン、6−カルボキシ−2′,4,4′,5′,7,7′−ヘキサクロロフルオレセイン、6−カルボキシ−2′,4,7,7′−テトラクロロフルオレセイン、6−カルボキシ−4′,5′−ジクロロ−2′,7′−ジメトキシフルオレセイン、ナフトフルオレセイン、5−カルボキシ−ローダミン、6−カルボキシ−ローダミン、5,6−ジカルボキシ−ローダミン、ローダミン 6G、テトラメチルローダミン、X−ローダミン、及びAlexa Fluor 350,Alexa Fluor 405、Alexa Fluor 430、Alexa Fluor 488、Alexa Fluor 500、Alexa Fluor 514、Alexa Fluor 532、Alexa Fluor 546、Alexa Fluor 555、Alexa Fluor 568、Alexa Fluor 594、Alexa Fluor 610、Alexa Fluor 633、Alexa Fluor 635、Alexa Fluor 647、Alexa Fluor 660、Alexa Fluor 680、Alexa Fluor 700、Alexa Fluor 750、BODIPY FL,BODIPY TMR、BODIPY 493/503、BODIPY 530/550、BODIPY 558/568、BODIPY 564/570、BODIPY 576/589、BODIPY 581/591、BODIPY 630/650、BODIPY 650/665(以上Invitrogen社製)、メトキシクマリン、エオジン、NBD、ピレン、Cy5、Cy5.5、Cy7等を挙げることができる。   Specifically, 5-carboxy-fluorescein, 6-carboxy-fluorescein, 5,6-dicarboxy-fluorescein, 6-carboxy-2 ', 4,4', 5 ', 7,7'-hexachlorofluorescein, 6 -Carboxy-2 ', 4,7,7'-tetrachlorofluorescein, 6-carboxy-4', 5'-dichloro-2 ', 7'-dimethoxyfluorescein, naphthofluorescein, 5-carboxy-rhodamine, 6-carboxy Rhodamine, 5,6-dicarboxy-rhodamine, rhodamine 6G, tetramethylrhodamine, X-rhodamine, and Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 405, Alexa Fluor 430, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 500, Alexa Fluor 514, Alexa Fluor 532, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 555, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 610, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 633 , Alexa Fluor 750, BODIPY FL, BODIPY TMR, BODIPY 493/503, BODIPY 530/550, BODIPY 558/568, BODIPY 564/570, BODIPY 576/589, BODIPY 581/591, 3030 ODIPY 650/665 (all manufactured by Invitrogen), methoxy coumarin, eosin, NBD, pyrene, Cy5, Cy5.5, can be mentioned Cy7 like.

複数種の有機蛍光色素の組み合わせを選択するにあたり、特定の有機蛍光色素が吸収した光エネルギーが、別の一種以上の有機蛍光色素間を蛍光共鳴エネルギー移動により移動し、光吸収したし有機蛍光色素とは異なる有機蛍光色素から蛍光が発することが好ましい。   In selecting a combination of multiple types of organic fluorescent dyes, the light energy absorbed by a specific organic fluorescent dye is transferred between other types of organic fluorescent dyes by transfer of fluorescence resonance energy, and the light is absorbed. It is preferable that fluorescence is emitted from an organic fluorescent dye different from the above.

以下、二種の有機蛍光色素の組み合わせを例に具体例を説明するが、三種以上の有機蛍光色素の組み合わせの場合も同様である。   Hereinafter, a specific example will be described taking a combination of two types of organic fluorescent dyes as an example, but the same applies to a combination of three or more types of organic fluorescent dyes.

第1の有機蛍光色素が吸収した光励起エネルギーが、第2の有機蛍光色素へ蛍光共鳴エネルギー移動により移動し、第2の有機蛍光色素から蛍光を発するように選択するのが好ましい。選択にあたり第1の有機蛍光色素の蛍光スペクトルと、第2の有機蛍光色素の吸収スペクトルを測定し、両者の重なりが十分大きいことが好ましい。さらに第1の有機蛍光色素の吸収極大波長と第2の有機蛍光色素の蛍光極大波長が、20nm以上離れていることが好ましく、20nm以上、90nm以下離れていることがより好ましい。20nm以上とすることで、従来の単一の有機蛍光色素のストークスシフトより大きくなり、本発明の効果の発現の点でより好ましい。   It is preferable that the photoexcitation energy absorbed by the first organic fluorescent dye is selected so as to move to the second organic fluorescent dye by fluorescence resonance energy transfer and emit fluorescence from the second organic fluorescent dye. In selection, it is preferable that the fluorescence spectrum of the first organic fluorescent dye and the absorption spectrum of the second organic fluorescent dye are measured, and the overlap between them is sufficiently large. Furthermore, the absorption maximum wavelength of the first organic fluorescent dye and the fluorescence maximum wavelength of the second organic fluorescent dye are preferably separated by 20 nm or more, more preferably 20 nm or more and 90 nm or less. By setting it to 20 nm or more, it becomes larger than the Stokes shift of the conventional single organic fluorescent dye, and is more preferable in terms of manifestation of the effect of the present invention.

具体的には、第1の有機蛍光色素として、蛍光極大波長が波長495nm付近にあるフルオレセインを選択した場合、蛍光共鳴エネルギー移動が可能な第2の有機蛍光色素としてはローダミン6Gが適用可能である。それぞれフルオレセイン、ローダミン6Gに限らず蛍光極大波長の近似した他の有機蛍光色素を用いてもよい。たとえば、フルオレセインの代わりに、BODIPY FL、ALEXA Fluor 488、HiLyte Fluor 488、DyLight 488などが、ローダミン6Gの代わりには、TAMRA、ローダミンBなどがあげられる。   Specifically, when fluorescein having a fluorescence maximum wavelength near 495 nm is selected as the first organic fluorescent dye, rhodamine 6G is applicable as the second organic fluorescent dye capable of fluorescence resonance energy transfer. . In addition to fluorescein and rhodamine 6G, other organic fluorescent dyes having approximate fluorescence maximum wavelengths may be used. For example, BODIPY FL, ALEXA Fluor 488, HiLyte Fluor 488, DyLight 488, etc. are used instead of fluorescein, and TAMRA, Rhodamine B, etc. are mentioned instead of Rhodamine 6G.

また、第1の有機蛍光色素としてローダミン6Gを選択した場合、第2の有機蛍光色素としてTAMRAが適用可能である。   When rhodamine 6G is selected as the first organic fluorescent dye, TAMRA can be applied as the second organic fluorescent dye.

同一分子内に複数種の有機蛍光色素が連結した分子を作製する方法は、複数の反応性官能基と少なくとも一種の加水分解性置換基を有するシリル基を有する分子と前記反応性官能基と反応しうる官能基をもつ有機蛍光色素との反応を用いることができる。   A method of preparing a molecule in which a plurality of types of organic fluorescent dyes are linked in the same molecule is a method of reacting a molecule having a plurality of reactive functional groups and a silyl group having at least one hydrolyzable substituent with the reactive functional group. Reaction with an organic fluorescent dye having a functional group that can be used can be used.

前記反応性官能基としては、アミノ基、メルカプト基、マレイミド基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、カルボキシル基、N−ヒドロキシスクシンイミド基など活性エステル基があげられる。中でも安定性や反応性からアミノ基が好ましい。   Examples of the reactive functional group include active ester groups such as amino groups, mercapto groups, maleimide groups, isocyanate groups, isothiocyanate groups, carboxyl groups, and N-hydroxysuccinimide groups. Of these, amino groups are preferred from the standpoint of stability and reactivity.

複数のアミノ基と少なくとも一種の加水分解性置換基を有するシリル基を有する分子は、特に限定されるものではないが、二種の有機蛍光色素を用いる場合、下記一般式(1)であらわされる分子を用いるのが、有機蛍光色素間の距離、シリル基の加水分解反応性などの観点から好適である。   The molecule having a silyl group having a plurality of amino groups and at least one hydrolyzable substituent is not particularly limited, but when two organic fluorescent dyes are used, the molecule is represented by the following general formula (1). It is preferable to use molecules from the viewpoints of the distance between organic fluorescent dyes, the hydrolysis reactivity of silyl groups, and the like.

一般式(1):NH−(CH−NH−(CH−SiR(OR
(式中、n及びmは1〜12の整数を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。l及びkはl+k=4を満たし、lは0〜3の整数、kは1〜4の整数を表す。Rは非加水分解性の置換基を表し、ORは加水分解性の炭素数1〜6のアルコキシ基を表し、複数ある場合、互いに同一でも異なっていてもよい。)
具体的には、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(6−アミノヘキシル)アミノメチルトリエトキシシラン、N−(6−アミノヘキシル)アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−11−アミノウンデシルトリメトキシシラン(以上Gelest社製)などをあげることができる。
Formula (1): NH 2 - ( CH 2) n -NH- (CH 2) m -SiR l (OR 1) k
(In the formula, n and m each represents an integer of 1 to 12, and may be the same or different. L and k satisfy l + k = 4, l is an integer of 0 to 3, and k is an integer of 1 to 4) R 1 represents a non-hydrolyzable substituent, OR 1 represents a hydrolyzable alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and when there are a plurality of them, they may be the same or different from each other.
Specifically, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3- Aminopropyltrimethoxysilane, N- (6-aminohexyl) aminomethyltriethoxysilane, N- (6-aminohexyl) aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -11-aminoundecyltrimethoxy Examples thereof include silane (manufactured by Gelest Co., Ltd.).

一方前記反応性官能基と反応しうる官能基をもつ有機蛍光色素としては、アミノ基、メルカプト基、マレイミド基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、カルボキシル基、N−ヒドロキシスクシンイミド基など活性エステル基をもつものがあげられる。なかでも上述したようにアミノ基を用いた場合、有機蛍光色素もアミノ基と反応する官能基イソシアネート基、イソチオシアネート基、カルボキシル基、N−ヒドロキシスクシンイミド基など活性エステル基が好適である。   On the other hand, the organic fluorescent dye having a functional group capable of reacting with the reactive functional group has an active ester group such as amino group, mercapto group, maleimide group, isocyanate group, isothiocyanate group, carboxyl group, and N-hydroxysuccinimide group. Things can be given. In particular, when an amino group is used as described above, an active ester group such as a functional group isocyanate group, an isothiocyanate group, a carboxyl group, or an N-hydroxysuccinimide group that reacts with the amino group is preferable.

同一分子内に複数種の有機蛍光色素が連結した分子は、複数の反応性官能基と少なくとも一種の加水分解性置換基を有するシリル基を有する分子を有機溶媒に溶解せたところに、前記反応性官能基と反応しうる官能基をもつ有機蛍光色素複数種とを、順次添加、混合することで作製できる。複数種の有機蛍光色素を順次反応させるため、複数の反応性官能基と少なくとも一種の加水分解性置換基を有するシリル基を有する分子に対し、官能基のモル等量あたり、1等量ずつ前記反応性官能基と反応しうる官能基をもつ有機蛍光色素を添加する。   A molecule in which plural kinds of organic fluorescent dyes are linked in the same molecule is obtained by dissolving a molecule having a plurality of reactive functional groups and a silyl group having at least one hydrolyzable substituent in an organic solvent. It can be produced by sequentially adding and mixing a plurality of organic fluorescent dyes having a functional group capable of reacting with a functional functional group. In order to sequentially react a plurality of types of organic fluorescent dyes, the molecule having a silyl group having a plurality of reactive functional groups and at least one hydrolyzable substituent, one equivalent per mole equivalent of the functional groups An organic fluorescent dye having a functional group capable of reacting with a reactive functional group is added.

反応時には必要により反応を促進させる添加剤、触媒などを用いてもよい、たとえば前記反応性官能基がアミノ基、有機蛍光色素がカルボキシル基を持つ場合、縮合剤を用いてもよい。   In the reaction, an additive or a catalyst for promoting the reaction may be used if necessary. For example, when the reactive functional group has an amino group and the organic fluorescent dye has a carboxyl group, a condensing agent may be used.

用いられる有機溶媒としては、シリル基上の加水分解性基との反応性がないものであればよく、たとえば、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどをあげることができる。   The organic solvent used is not particularly limited as long as it has no reactivity with the hydrolyzable group on the silyl group, and examples thereof include tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide and the like.

反応温度は特に限定されるものではないが、−20〜50℃の間で行うことができる。反応温度を各段階でかえることで複数種有機蛍光色素を順次反応させることができる。   Although reaction temperature is not specifically limited, It can carry out between -20-50 degreeC. By changing the reaction temperature at each stage, a plurality of organic fluorescent dyes can be reacted sequentially.

反応時間は、1時間以上50時間以下であることが好ましい、これより短いと反応は完結しておらず、収率が低下する。またこれより長いと反応が進行しすぎて、不溶物が形成することがある。   The reaction time is preferably 1 hour or more and 50 hours or less. If the reaction time is shorter than this, the reaction is not completed and the yield decreases. On the other hand, if the length is longer than this, the reaction proceeds too much, and insoluble matter may be formed.

反応終了後は、精製することなく次工程へ用いてもよい。必要に応じて、常法により再結晶、カラムクロマトグラフィーなどによる精製を行ってもよい。   After completion of the reaction, it may be used for the next step without purification. If necessary, purification by recrystallization, column chromatography or the like may be performed by a conventional method.

〔シリカナノ粒子の製造方法〕
例えば、ジャーナル・オブ・コロイドサイエンス 26巻、62ページ(1968年)に記載されている、アンモニア水などを用いたアルカリ性条件下でテトラエトキシシランなどの含ケイ素アルコキシド化合物の加水分解を行う「ストーバー法」と呼ばれる方法により製造することが好ましい。粒径は、添加する水、エタノール、アルカリ量などについて公知の反応条件を適用することで自在に調整でき、平均粒径30〜800nm程度にできる。また粒径のばらつきを示す変動係数は20%以下とすることができる。
[Method for producing silica nanoparticles]
For example, as described in Journal of Colloid Science, Vol. 26, p. 62 (1968), a “Stober method for hydrolyzing a silicon-containing alkoxide compound such as tetraethoxysilane under an alkaline condition using aqueous ammonia or the like. It is preferable to manufacture by the method called. The particle size can be freely adjusted by applying known reaction conditions for the water, ethanol, alkali amount, etc. to be added, and the average particle size can be about 30 to 800 nm. The coefficient of variation indicating the variation in particle size can be 20% or less.

本発明において、平均粒径とは、走査型電子顕微鏡(SEM)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た。本願においては、1000個の粒子の粒径の算術平均を平均粒径とした。変動係数も、1000個の粒子の粒径分布から算出した値とした。   In the present invention, the average particle diameter is obtained when an electron micrograph is taken using a scanning electron microscope (SEM), the cross-sectional area is measured for a sufficient number of particles, and the measured value is defined as the area of a corresponding circle. The diameter was determined as the particle size. In the present application, the arithmetic average of the particle sizes of 1000 particles is defined as the average particle size. The coefficient of variation was also a value calculated from the particle size distribution of 1000 particles.

〔有機蛍光色素内包シリカナノ粒子の製造方法〕
本発明の蛍光体内包シリカナノ粒子は、公知の方法例えば、非特許文献(ラングミュア 8巻、2921ページ(1992年))に記載されている方法を参考にすることができる。
[Method for producing organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles]
The phosphor-encapsulated silica nanoparticles of the present invention can be referred to a known method, for example, a method described in a non-patent document (Langmuir 8, Vol. 2921 (1992)).

工程(1):複数の反応性官能基と少なくとも一種の加水分解性置換基を有するシリル基を有する分子と前記反応性官能基と反応しうる官能基をもつ有機蛍光色素とを混合反応する。   Step (1): A molecule having a silyl group having a plurality of reactive functional groups and at least one hydrolyzable substituent is mixed with an organic fluorescent dye having a functional group capable of reacting with the reactive functional group.

工程(2):工程(1)で得られたものを、テトラエトキシシランなどの含ケイ素アルコキシド化合物を混合する。   Step (2): A silicon-containing alkoxide compound such as tetraethoxysilane is mixed with the product obtained in step (1).

工程(3):エタノールなどの有機溶媒、水及び塩基を混合する。   Step (3): An organic solvent such as ethanol, water and a base are mixed.

工程(4):工程(3)で作製した混合液を撹拌しているところに、工程(2)で得られた有機蛍光色素含有液を添加し、反応を進行させる。   Step (4): The organic fluorescent dye-containing liquid obtained in Step (2) is added to the stirring of the liquid mixture prepared in Step (3), and the reaction proceeds.

工程(5):反応混合物から生成した有機蛍光色素内包シリカナノ粒子を、ろ過もしくは遠心分離により回収する。   Step (5): The organic fluorescent dye-containing silica nanoparticles produced from the reaction mixture are collected by filtration or centrifugation.

工程(6):工程(5)で得られた有機蛍光色素内包シリカナノ粒子を分子標識物質と結合させ、生体物質標識剤を得る。   Step (6): The organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles obtained in the step (5) are combined with a molecular labeling substance to obtain a biological substance labeling agent.

なお、上記工程(2)で用いられる含ケイ素アルコキシド化合物としては、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシランといったテトラアルコキシドシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルエトキシシラン、フェニルトリエトキシシランなどのトリアルコキシシランなどをあげることができる。また有機官能基を有する含ケイ素アルコキシド化合物をあげることができる。具体的にはメルカプトプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシランなどがあげられる。   Examples of the silicon-containing alkoxide compound used in the step (2) include tetraalkoxide silanes such as tetraethoxysilane and tetramethoxysilane, trialkoxysilanes such as methyltrimethoxysilane, methylethoxysilane, and phenyltriethoxysilane. be able to. Moreover, the silicon-containing alkoxide compound which has an organic functional group can be mention | raise | lifted. Specific examples include mercaptopropyltriethoxysilane and aminopropyltriethoxysilane.

含ケイ素アルコキシド化合物は上記の一種もしくは二種以上を併用することもできる。   One or more of the silicon-containing alkoxide compounds may be used in combination.

含ケイ素アルコキシド化合物と工程1で得られる有機蛍光色素結合分子の混合比に制限はないが、最終的に得られるシリカナノ粒子中に1×10−6mol/L以上1×10−2mol/L以下になるように混合することが好ましい。濃度を1×10−6mol/L以上とすることで十分な蛍光が得られる。また1×10−2mol/L以下とすることで、シリカ内で均一に分散でき、かつ濃度消光を防止できる点で好ましい。 The mixing ratio of the silicon-containing alkoxide compound and the organic fluorescent dye-binding molecule obtained in Step 1 is not limited, but the silica nanoparticles finally obtained have a mixing ratio of 1 × 10 −6 mol / L or more and 1 × 10 −2 mol / L. It is preferable to mix so that it may become the following. Sufficient fluorescence can be obtained by setting the concentration to 1 × 10 −6 mol / L or more. Moreover, it is preferable at 1 * 10 <-2 > mol / L or less at the point which can disperse | distribute uniformly in a silica and can prevent concentration quenching.

工程(3)で用いられる有機溶媒として、通常の含ケイ素アルコキシド化合物の加水分解反応で用いられるものであればよく、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどが用いられる。一種もしくは二種以上の混合としてもよい。   The organic solvent used in step (3) may be any organic solvent that can be used in the usual hydrolysis reaction of silicon-containing alkoxide compounds, and methanol, ethanol, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, and the like are used. One kind or a mixture of two or more kinds may be used.

また工程(3)で用いられる塩基としては、通常の含ケイ素アルコキシド化合物の加水分解反応で用いられるものであればよく、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどを用いることができ、それぞれ水溶液として用いてもよい。   Moreover, as a base used at a process (3), what is necessary is just to be used by the hydrolysis reaction of a normal silicon-containing alkoxide compound, Ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide etc. can be used, respectively, It may be used.

含ケイ素アルコキシド化合物としてテトラエトキシシラン、有機溶媒としてエタノール、塩基としてアンモニア水を用いた場合のそれぞれの仕込みモル比を以下にあげる。   The charged molar ratios of tetraethoxysilane as the silicon-containing alkoxide compound, ethanol as the organic solvent, and aqueous ammonia as the base are listed below.

テトラエトキシシランを1molとした場合、エタノールをa mol、水をr mol、アンモニアをb molとすると、aは20以上400以下、rは10以上200以下、bは10以上40以下で混合する。具体的には、ジャーナル・オブ・コロイドサイエンス 26巻、62ページ(1968年)に記載されている条件を適用することができる。   When tetraethoxysilane is 1 mol, a is 20 to 400, r is 10 to 200, and b is 10 to 40, assuming that ethanol is a mol, water is r mol, and ammonia is b mol. Specifically, the conditions described in Journal of Colloid Science, Vol. 26, page 62 (1968) can be applied.

工程(4)において、反応温度は通常の含ケイ素アルコキシド化合物の加水分解反応で適用される条件でよく、室温から50℃の間で行うことができる。   In the step (4), the reaction temperature may be a condition applied in a normal hydrolysis reaction of a silicon-containing alkoxide compound, and can be performed between room temperature and 50 ° C.

蛍光色素含有液を添加する方法としては、限定されるものはなくシリンジポンプ、滴下ロートなど用いればよい。   The method for adding the fluorescent dye-containing liquid is not limited, and a syringe pump, a dropping funnel or the like may be used.

工程(4)における反応時間は、通常の含ケイ素アルコキシド化合物の加水分解反応で適用される条件でよく、1時間以上50時間以下であることが好ましい、これより短いと反応は完結しておらず、収率が低下する。またこれより長いと反応が進行しすぎて、不溶物が形成することがある。   The reaction time in the step (4) may be the conditions applied in the usual hydrolysis reaction of the silicon-containing alkoxide compound, and is preferably 1 hour or more and 50 hours or less. If shorter than this, the reaction is not completed. Yield decreases. On the other hand, if the length is longer than this, the reaction proceeds too much, and insoluble matter may be formed.

工程(5)における反応混合物から生成した蛍光物質内包シリカナノ粒子の回収方法は、通常ナノ粒子の回収で行われるろ過、もしくは遠心分離などを用いることができる。回収した蛍光色素内包シリカナノ粒子は必要に応じて、未反応原料などを除くため、有機溶媒もしくは水による洗浄をしてもよい。   As a method for recovering the fluorescent substance-encapsulated silica nanoparticles generated from the reaction mixture in the step (5), filtration, centrifugation, or the like usually performed for recovering the nanoparticles can be used. The recovered fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles may be washed with an organic solvent or water in order to remove unreacted raw materials as necessary.

〔有機蛍光色素内包シリカナノ粒子と分子標識物質とを結合する有機分子〕
本発明に係る生体物質標識剤は、有機分子修飾された有機蛍光色素内包シリカナノ粒子と、分子標識物質とが有機分子により結合されている態様であることが好ましい。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、物理吸着及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。
[Organic molecule that binds organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles and molecular labeling substance]
The biological substance labeling agent according to the present invention is preferably in an embodiment in which organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles modified with an organic molecule and a molecular labeling substance are bound by organic molecules. 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.

有機蛍光色素内包シリカナノ粒子の表面に結合し、分子標識物質とも結合しうる有機分子として、例えば、無機物と有機物を結合させるために広く用いられている化合物であるシランカップリング剤を用いることができる。このシランカップリング剤は、分子の一端に加水分解でシラノール基を与えるアルコキシシリル基を有し、他端に、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、アルデヒド基などの官能基を有する化合物であり、上記シラノール基の酸素原子を介して無機物と結合する。具体的には、メルカプトプロピルトリエトキシシラン、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシランなどがあげられる。   As an organic molecule that binds to the surface of the organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles and can also bind to the molecular labeling substance, for example, a silane coupling agent, which is a compound widely used for binding an inorganic substance and an organic substance, can be used. . This silane coupling agent is a compound having an alkoxysilyl group that gives a silanol group by hydrolysis at one end of the molecule and a functional group such as a carboxyl group, an amino group, an epoxy group, an aldehyde group at the other end, Bonding with an inorganic substance through an oxygen atom of the silanol group. Specific examples include mercaptopropyltriethoxysilane, glycidoxypropyltriethoxysilane, and aminopropyltriethoxysilane.

また、後述する生体物質標識剤として用いる場合、生体物質との非特異的吸着を抑制するためポリエチレングリコール鎖をもつシランカップリング剤(例えば、Gelest社製PEG−silane no.SIM6492.7)を用いることができる。   When used as a biological material labeling agent described later, a silane coupling agent having a polyethylene glycol chain (for example, PEG-silane no. SIM6492.7 manufactured by Gelest) is used to suppress nonspecific adsorption with biological materials. be able to.

シランカップリング剤を用いる場合、二種以上を併用してもよい。   When using a silane coupling agent, you may use 2 or more types together.

有機蛍光色素内包シリカナノ粒子とシランカップリング剤との反応手順は、公知の手法を用いることができる。例えば、得られた蛍光色素内包シリカナノ粒子を純水中に分散させ、アミノプロピルトリエトキシシランを添加し、室温で12時間反応させる。反応終了後、遠心分離又はろ過により表面がアミノプロピル基で修飾された蛍光物質内包シリカナノ粒子を得ることができる。   A known procedure can be used for the reaction procedure of the organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles and the silane coupling agent. For example, the obtained fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles are dispersed in pure water, aminopropyltriethoxysilane is added, and the mixture is reacted at room temperature for 12 hours. After completion of the reaction, fluorescent substance-encapsulated silica nanoparticles whose surface is modified with an aminopropyl group can be obtained by centrifugation or filtration.

〔生体物質標識剤〕
本発明に係る生体物質標識剤は、上述した有機蛍光色素内包シリカナノ粒子と、分子標識物質と有機分子を介して結合させて得られる。
[Biological substance labeling agent]
The biological substance labeling agent according to the present invention is obtained by binding the above-described organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles, a molecular labeling substance and an organic molecule.

本発明に係る生体物質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及び/又は反応することにより、生体物質の標識が可能となる。   The biological substance labeling agent according to the present invention can label a biological substance by specifically binding and / or reacting with the target biological substance.

当該分子標識物質としては例えば、ヌクレオチド鎖、タンパク質、抗体等が挙げられる。   Examples of the molecular labeling substance include nucleotide chains, proteins, antibodies and the like.

具体例として、アミノプロピルトリエトキシシランで修飾した蛍光物質内包シリカナノ粒子のアミノ基と抗体中のカルボキシル基とを反応させることで、アミド結合を介し抗体を蛍光物質内包シリカナノ粒子と結合させることができる。必要に応じEDC(1−Ethyl−3−[3−Dimethylaminopropyl]carbodiimide Hydrochloride:Pierce社製)のような縮合剤を用いることもできる。   As a specific example, by reacting the amino group of a fluorescent substance-encapsulated silica nanoparticle modified with aminopropyltriethoxysilane with a carboxyl group in the antibody, the antibody can be bound to the fluorescent substance-encapsulated silica nanoparticle via an amide bond. . If necessary, a condensing agent such as EDC (1-Ethyl-3- [3-Dimethylaminopropyl] carbohydrate Hydrochloride: Pierce) may be used.

必要により有機分子修飾された有機蛍光色素内包シリカナノ粒子と直接結合しうる部位と、分子標的物質と結合しうる部位とを有するリンカー化合物を用いることができる。具体例としてアミノ基と選択的に反応する部位とメルカプト基と選択的に反応する部位の両方をもつsulfo−SMCC(Sulfosuccinimidyl 4[N−maleimidomethyl]−cyclohexane−1−carboxylate:Pierce社製)を用いると、アミノプロピルトリエトキシシランで修飾した有機蛍光色素内包シリカナノ粒子のアミノ基と、抗体中のメルカプト基を結合させることで、抗体結合した有機蛍光色素内包シリカナノ粒子ができる。   If necessary, a linker compound having a site capable of directly binding to organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles modified with an organic molecule and a site capable of binding to a molecular target substance can be used. As a specific example, use is made of sulfo-SMCC (Sulfosuccinimidyl 4 [N-maleimidemethyl] -cyclohexane-1-carboxylate: manufactured by Pierce) having both a site selectively reacting with an amino group and a site selectively reacting with a mercapto group. By combining the amino group of the organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles modified with aminopropyltriethoxysilane and the mercapto group in the antibody, antibody-bound organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles can be produced.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, although the display of "part" or "%" is used in an Example, unless otherwise indicated, "part by mass" or "mass%" is represented.

《蛍光物質内包シリカナノ粒子》
〔二種有機蛍光色素内包シリカナノ粒子1の作製〕
(シリカナノ粒子1:BODIPY−FL/TAMRA共内包シリカナノ粒子)
BODIPY−FL及びTAMRAを同一分子内にもち、かつ加水分解性基をもつシリル基をもつ分子を用いて、下記工程(1)〜(5)の方法により、シリカナノ粒子1を作製した。
《Fluorescent substance-encapsulated silica nanoparticles》
[Production of two types of organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles 1]
(Silica nanoparticles 1: BODIPY-FL / TAMRA co-encapsulated silica nanoparticles)
Silica nanoparticles 1 were produced by the methods of the following steps (1) to (5) using a molecule having BODIPY-FL and TAMRA in the same molecule and having a hydrolyzable silyl group.

工程(1):BODIPY FLのN−ヒドロキシスクシンイミドエステル誘導体(Invitrogen社製 BODIPY FL,SE)1.9mg(0.0048mmol)をジメチルホルムアミド0.8mLに溶解させたところに、氷冷下N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン(Gelest社製)1μL(0.0048mmol)添加し、30分間撹拌した。   Step (1): When 1.9 mg (0.0048 mmol) of N-hydroxysuccinimide ester derivative of BODIPY FL (BODIPY FL, SE, manufactured by Invitrogen) was dissolved in 0.8 mL of dimethylformamide, N- ( 1 μL (0.0048 mmol) of 2-aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane (manufactured by Gelest) was added and stirred for 30 minutes.

ついで、室温下TAMRAのN−ヒドロキシスクシンイミドエステル誘導体(Invitrogen社製5(6)−TAMRA−NHS,SE)2.6mg(0.0048mmol)をジメチルホルムアミド0.2mLに溶解させたものを添加し、30分間撹拌した。   Then, 2.6 mg (0.0048 mmol) of TAMRA N-hydroxysuccinimide ester derivative (Invitrogen 5 (6) -TAMRA-NHS, SE) dissolved in 0.2 mL of dimethylformamide at room temperature was added, Stir for 30 minutes.

工程(2):工程(1)で得られたDMF溶液とテトラエトキシシラン40μLを混合した。   Step (2): The DMF solution obtained in step (1) and 40 μL of tetraethoxysilane were mixed.

工程(3):エタノール40mL、14%アンモニア水10mLを混合した。   Step (3): Ethanol 40 mL and 14% aqueous ammonia 10 mL were mixed.

工程(4):工程3で作製した混合液を室温下撹拌しているところに、工程(2)で作製した混合液を添加した。添加開始から12時間撹拌を行った。   Step (4): The mixture prepared in Step (2) was added to the mixture prepared in Step 3 while stirring at room temperature. Stirring was performed for 12 hours from the start of addition.

工程(5):反応混合物を10000gで60分遠心分離を行い、上澄みを除去した。エタノールを加え、沈降物を分散させ、再度遠心分離を行った。同様の手順でエタノールと純水による洗浄を一回ずつ行った。   Step (5): The reaction mixture was centrifuged at 10,000 g for 60 minutes, and the supernatant was removed. Ethanol was added to disperse the sediment and centrifuged again. In the same procedure, washing with ethanol and pure water was performed once.

得られたシリカナノ粒子1の走査型電子顕微鏡(SEM;日立社製S−800型)観察を行ったところ、平均粒径110nm、変動係数は12%であった。なお、当該観察は、1000個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、1000個の粒子の粒径の算術平均を平均粒径とした。また、変動係数も、1000個の粒子の粒径分布から算出した値とした。   When the obtained silica nanoparticle 1 was observed with a scanning electron microscope (SEM; Hitachi S-800 type), the average particle size was 110 nm and the coefficient of variation was 12%. In this observation, the cross-sectional area is measured for 1000 particles, the diameter when the measured value is the area of the corresponding circle is obtained as the particle size, and the arithmetic average of the particle size of 1000 particles is the average particle size. The diameter. The coefficient of variation was also a value calculated from the particle size distribution of 1000 particles.

(シリカナノ粒子2:BODIPY−FL/TAMRA共内包シリカナノ粒子)
特許文献2にならい下記工程(1)〜(6)の方法により、BODIPY FLとTAMRAをそれぞれ連結せずに内包した、シリカナノ粒子2を作製した。
(Silica nanoparticles 2: BODIPY-FL / TAMRA co-encapsulated silica nanoparticles)
Silica nanoparticles 2 encapsulating BODIPY FL and TAMRA without being connected to each other were produced by the method of the following steps (1) to (6) following Patent Document 2.

工程(1):BODIPY FLのN−ヒドロキシスクシンイミドエステル誘導体(Invitrogen社製 BODIPY FL,SE)1.9mg(0.0048mmol)をジメチルホルムアミド0.5mLに溶解させたところに、室温下3−アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業社製)1μL添加し、30分撹拌した。   Step (1): When 1.9 mg (0.0048 mmol) of N-hydroxysuccinimide ester derivative of BODIPY FL (BODIPY FL, SE, manufactured by Invitrogen) was dissolved in 0.5 mL of dimethylformamide, 3-aminopropyl was obtained at room temperature. 1 μL of triethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added and stirred for 30 minutes.

工程(2):TAMRAのN−ヒドロキシスクシンイミドエステル誘導体(Invitrogen社製5(6)−TAMRA−NHS,SE)2.6mg(0.0048mmol)をジメチルホルムアミド0.5mLに溶解させた溶解させたところに、室温下3−アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業社製)1μL添加し、30分間撹拌した。   Step (2): N-hydroxysuccinimide ester derivative of TAMRA (Invitrogen 5 (6) -TAMRA-NHS, SE) 2.6 mg (0.0048 mmol) dissolved in 0.5 mL of dimethylformamide 1 μL of 3-aminopropyltriethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added thereto at room temperature and stirred for 30 minutes.

工程(3):工程(1)で得られたDMF溶液、工程(2)で得られたDMF溶液及びテトラエトキシシラン40μLを混合した。   Step (3): The DMF solution obtained in Step (1), the DMF solution obtained in Step (2), and 40 μL of tetraethoxysilane were mixed.

工程(4):エタノール40mL、14%アンモニア水10mLを混合した。   Step (4): Ethanol 40 mL and 14% aqueous ammonia 10 mL were mixed.

工程(5):工程(4)で作製した混合液を室温下撹拌しているところに、工程(3)で作製した混合液を添加した。添加開始から12時間撹拌を行った。   Step (5): The mixture prepared in Step (3) was added to the mixture prepared in Step (4) while stirring at room temperature. Stirring was performed for 12 hours from the start of addition.

工程(6):反応混合物を10000gで60分遠心分離を行い、上澄みを除去した。エタノールを加え、沈降物を分散させ、再度遠心分離を行った。同様の手順でエタノールと純水による洗浄を一回ずつ行った。   Step (6): The reaction mixture was centrifuged at 10,000 g for 60 minutes, and the supernatant was removed. Ethanol was added to disperse the sediment and centrifuged again. In the same procedure, washing with ethanol and pure water was performed once.

得られたシリカナノ粒子2のSEM観察を行ったところ、平均粒径100nm、変動係数は10%であった。   When the SEM observation of the obtained silica nanoparticle 2 was performed, the average particle diameter was 100 nm and the variation coefficient was 10%.

(シリカナノ粒子3:BODIPY−FL/TAMRA共内包シリカナノ粒子)
BODIPY−FL及びTAMRAを同一分子内にもつが、加水分解性基をもつシリル基をもたない分子を用いて、下記工程(1)〜(5)の方法により、シリカナノ粒子3を作製した。
(Silica nanoparticles 3: BODIPY-FL / TAMRA co-encapsulated silica nanoparticles)
Silica nanoparticles 3 were produced by the methods of the following steps (1) to (5) using a molecule having BODIPY-FL and TAMRA in the same molecule but not having a silyl group having a hydrolyzable group.

工程(1):BODIPY FLのN−ヒドロキシスクシンイミドエステル誘導体(Invitrogen社製 BODIPY FL,SE)1.9mg(0.0048mmol)をジメチルホルムアミド0.8mLに溶解させたところに、氷冷下エチレンジアミン(和光純薬社製)0.3μL((0.0048mmol)添加し、30分間撹拌した。   Step (1): When 1.9 mg (0.0048 mmol) of N-hydroxysuccinimide ester derivative of BODIPY FL (BODIPY FL, SE, manufactured by Invitrogen) was dissolved in 0.8 mL of dimethylformamide, ethylenediamine (sum) 0.3 μL ((0.0048 mmol) manufactured by Kojun Pharmaceutical Co., Ltd.) was added and stirred for 30 minutes.

ついで、室温下TAMRAのN−ヒドロキシスクシンイミドエステル誘導体(Invitrogen社製 5(6)−TAMRA−NHS,SE)2.6mg(0.0048mmol)をジメチルホルムアミド0.2mLに溶解させたものを添加し、30分間撹拌した。   Next, N-hydroxysuccinimide ester derivative of TAMRA (Invitrogen 5 (6) -TAMRA-NHS, SE) 2.6 mg (0.0048 mmol) dissolved in 0.2 mL of dimethylformamide was added at room temperature, Stir for 30 minutes.

工程(2):工程(1)で得られたDMF溶液とテトラエトキシシラン40μLを混合した。   Step (2): The DMF solution obtained in step (1) and 40 μL of tetraethoxysilane were mixed.

工程(3):エタノール40mL、14%アンモニア水10mLを混合した。   Step (3): Ethanol 40 mL and 14% aqueous ammonia 10 mL were mixed.

工程(4):工程(3)で作製した混合液を室温下撹拌しているところに、工程(2)で作製した混合液を添加した。添加開始から12時間撹拌を行った。   Step (4): The mixture prepared in Step (2) was added to the mixture prepared in Step (3) while stirring at room temperature. Stirring was performed for 12 hours from the start of addition.

工程(5):反応混合物を10000gで60分遠心分離を行い、上澄みを除去した。エタノールを加え、沈降物を分散させ、再度遠心分離を行った。同様の手順でエタノールと純水による洗浄を一回ずつ行った。   Step (5): The reaction mixture was centrifuged at 10,000 g for 60 minutes, and the supernatant was removed. Ethanol was added to disperse the sediment and centrifuged again. In the same procedure, washing with ethanol and pure water was performed once.

得られたシリカナノ粒子3のSEM観察を行ったところ、平均粒径115nm、変動係数は11%であった。   When the SEM observation of the obtained silica nanoparticle 3 was performed, the average particle diameter was 115 nm and the coefficient of variation was 11%.

BODIPY FLの吸収極大波長は、505nm、TAMRAの吸収極大波長は、546nmである。したがって、波長488nmの光では、BODIPY FLのみが励起され、TAMRAは励起されない。   The absorption maximum wavelength of BODIPY FL is 505 nm, and the absorption maximum wavelength of TAMRA is 546 nm. Therefore, with light having a wavelength of 488 nm, only BODIPY FL is excited, and TAMRA is not excited.

また、BODIPY FLの蛍光極大波長は511nmであり、TAMRAの蛍光極大波長は576nmである。したがって、波長580nmの蛍光はTAMRA由来の発光に帰属できる。   Moreover, the fluorescence maximum wavelength of BODIPY FL is 511 nm, and the fluorescence maximum wavelength of TAMRA is 576 nm. Therefore, fluorescence having a wavelength of 580 nm can be attributed to light emission derived from TAMRA.

波長を488nmの光によりBODIPY FLを励起したときに、波長580nmに蛍光が観察された場合、BODIPY FLからTAMRAへの蛍光共鳴エネルギー移動が起こったといえ、その蛍光強度が高いほどエネルギー移動効率が高いといえる。   When BODIPY FL is excited by light having a wavelength of 488 nm and fluorescence is observed at a wavelength of 580 nm, it can be said that fluorescence resonance energy transfer from BODIPY FL to TAMRA has occurred, and the higher the fluorescence intensity, the higher the energy transfer efficiency. It can be said.

(シリカナノ粒子4:Alexa Fluor488/ローダミン6Gシリカナノ粒子)
Alexa Fluor488及びローダミン6Gを同一分子内にもち、かつ加水分解性基をもつシリル基をもつ分子を用いて、下記工程(1)〜(5)の方法により、シリカナノ粒子4を作製した。
(Silica nanoparticles 4: Alexa Fluor 488 / Rhodamine 6G silica nanoparticles)
Silica nanoparticles 4 were prepared by the methods of the following steps (1) to (5) using Alexa Fluor 488 and rhodamine 6G in the same molecule and using a molecule having a hydrolyzable silyl group.

工程(1):Alexa Fluor488のN−ヒドロキシスクシンイミドエステル誘導体(Invitrogen社製)3.1mg(0.0048mmol)をジメチルホルムアミド0.8mLに溶解させたところに、氷冷下N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン(Gelest社製)1μL(0.0048mmol)添加し、30分間撹拌した。   Step (1): 3.1 mg (0.0048 mmol) of N-hydroxysuccinimide ester derivative (manufactured by Invitrogen) of Alexa Fluor 488 was dissolved in 0.8 mL of dimethylformamide, and then N- (2-aminoethyl) was cooled with ice. ) -3-Aminopropyltriethoxysilane (manufactured by Gelest) 1 μL (0.0048 mmol) was added and stirred for 30 minutes.

ついで、室温下ローダミン6GのN−ヒドロキシスクシンイミドエステル誘導体(Invitrogen社製5(6)CR6GSE)2.7mg(0.0048mmol)をジメチルホルムアミド0.2mLに溶解させたものを添加し、30分間撹拌した。   Next, a solution of 2.7 mg (0.0048 mmol) of rhodamine 6G N-hydroxysuccinimide ester derivative (Invitrogen 5 (6) CR6GSE) dissolved in 0.2 mL of dimethylformamide at room temperature was added and stirred for 30 minutes. .

工程(2):工程(1)で得られたDMF溶液とテトラエトキシシラン40μLを混合した。   Step (2): The DMF solution obtained in step (1) and 40 μL of tetraethoxysilane were mixed.

工程(3):エタノール40mL、14%アンモニア水10mLを混合した。   Step (3): Ethanol 40 mL and 14% aqueous ammonia 10 mL were mixed.

工程(4):工程3で作製した混合液を室温下撹拌しているところに、工程(2)で作製した混合液を添加した。添加開始から12時間撹拌を行った。   Step (4): The mixture prepared in Step (2) was added to the mixture prepared in Step 3 while stirring at room temperature. Stirring was performed for 12 hours from the start of addition.

工程(5):反応混合物を10000gで60分遠心分離を行い、上澄みを除去した。エタノールを加え、沈降物を分散させ、再度遠心分離を行った。同様の手順でエタノールと純水による洗浄を一回ずつ行った。   Step (5): The reaction mixture was centrifuged at 10,000 g for 60 minutes, and the supernatant was removed. Ethanol was added to disperse the sediment and centrifuged again. In the same procedure, washing with ethanol and pure water was performed once.

得られたシリカナノ粒子4のSEM観察を行ったところ、平均粒径105nm、変動係数は12%であった。   When the SEM observation of the obtained silica nanoparticle 4 was performed, the average particle diameter was 105 nm and the coefficient of variation was 12%.

Alexa Fluor488の吸収極大波長は、495nm、ローダミン6Gの吸収極大波長は、524nmである。したがって、波長488nmの光では、Alexa Fluor488のみが励起され、ローダミン6Gは励起されない。   Alexa Fluor 488 has an absorption maximum wavelength of 495 nm, and Rhodamine 6G has an absorption maximum wavelength of 524 nm. Therefore, with light having a wavelength of 488 nm, only Alexa Fluor 488 is excited, and rhodamine 6G is not excited.

また、Alexa Fluor488の蛍光極大波長は519nmであり、ローダミン6Gの蛍光極大波長は552nmである。したがって、波長580nmの蛍光はローダミン6G由来の発光に帰属できる。   Alexa Fluor 488 has a fluorescence maximum wavelength of 519 nm, and Rhodamine 6G has a fluorescence maximum wavelength of 552 nm. Therefore, fluorescence having a wavelength of 580 nm can be attributed to light emission derived from rhodamine 6G.

波長を488nmの光によりAlexa Fluor488を励起したときに、波長580nmに蛍光が観察された場合、Alexa Fluor488からローダミン6Gへの蛍光共鳴エネルギー移動が起こったといえ、その蛍光強度が高いほどエネルギー移動効率が高いといえる。   When Alexa Fluor 488 is excited by light having a wavelength of 488 nm and fluorescence is observed at a wavelength of 580 nm, it can be said that fluorescence resonance energy transfer from Alexa Fluor 488 to rhodamine 6G has occurred, and the higher the fluorescence intensity, the higher the energy transfer efficiency. It can be said that it is expensive.

(シリカナノ粒子5:HiLyte Fluor488/ローダミン6Gシリカナノ粒子)
HiLyte Fluor488及びローダミン6Gを同一分子内にもち、かつ加水分解性基をもつシリル基をもつ分子を用いて、下記工程(1)〜(5)の方法により、シリカナノ粒子5を作製した。
(Silica nanoparticles 5: HiLyte Fluor488 / Rhodamine 6G silica nanoparticles)
Silica nanoparticles 5 were produced by the methods of the following steps (1) to (5) using a molecule having a silyl group having a hydrolyzable group and having HiLy Fluor 488 and rhodamine 6G in the same molecule.

工程(1):HiLyte Fluor488のN−ヒドロキシスクシンイミドエステル誘導体(AnaSpec社製HiLyte Fluor488 acid SE)2.5mg(0.0048mmol)をジメチルホルムアミド0.8mLに溶解させたところに、氷冷下N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン(Gelest社製)1μL(0.0048mmol)添加し、30分間撹拌した。   Step (1): N-hydroxysuccinimide ester derivative of HiLyte Fluor 488 (HiLy Fluor 488 acid SE, manufactured by AnaSpec) 2.5 mg (0.0048 mmol) was dissolved in 0.8 mL of dimethylformamide, and N- ( 1 μL (0.0048 mmol) of 2-aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane (manufactured by Gelest) was added and stirred for 30 minutes.

ついで、室温下ローダミン6GのN−ヒドロキシスクシンイミドエステル誘導体(Invitrogen社製5(6)CR6GSE)2.7mg(0.0048mmol)をジメチルホルムアミド0.2mLに溶解させたものを添加し、30分間撹拌した。   Next, a solution of 2.7 mg (0.0048 mmol) of rhodamine 6G N-hydroxysuccinimide ester derivative (Invitrogen 5 (6) CR6GSE) dissolved in 0.2 mL of dimethylformamide at room temperature was added and stirred for 30 minutes. .

工程(2):工程(1)で得られたDMF溶液とテトラエトキシシラン40μLを混合した。   Step (2): The DMF solution obtained in step (1) and 40 μL of tetraethoxysilane were mixed.

工程(3):エタノール40mL、14%アンモニア水10mLを混合した。   Step (3): Ethanol 40 mL and 14% aqueous ammonia 10 mL were mixed.

工程(4):工程3で作製した混合液を室温下撹拌しているところに、工程(2)で作製した混合液を添加した。添加開始から12時間撹拌を行った。   Step (4): The mixture prepared in Step (2) was added to the mixture prepared in Step 3 while stirring at room temperature. Stirring was performed for 12 hours from the start of addition.

工程(5):反応混合物を10000gで60分遠心分離を行い、上澄みを除去した。エタノールを加え、沈降物を分散させ、再度遠心分離を行った。同様の手順でエタノールと純水による洗浄を一回ずつ行った。   Step (5): The reaction mixture was centrifuged at 10,000 g for 60 minutes, and the supernatant was removed. Ethanol was added to disperse the sediment and centrifuged again. In the same procedure, washing with ethanol and pure water was performed once.

得られたシリカナノ粒子5のSEM観察を行ったところ、平均粒径98nm、変動係数は16%であった。   When the SEM observation of the obtained silica nanoparticle 5 was performed, the average particle diameter was 98 nm, and the variation coefficient was 16%.

HiLyte Fluor488の吸収極大波長は、501nm、ローダミン6Gの吸収極大波長は、524nmである。したがって、波長488nmの光では、HiLyte Fluor488のみが励起され、ローダミン6Gは励起されない。   The absorption maximum wavelength of HiLyte Fluor 488 is 501 nm, and the absorption maximum wavelength of Rhodamine 6G is 524 nm. Therefore, in the light with a wavelength of 488 nm, only HiLyte Fluor 488 is excited and rhodamine 6G is not excited.

また、HiLyte Fluor488の蛍光極大波長は527nmであり、ローダミン6Gの蛍光極大波長は552nmである。したがって、波長580nmの蛍光はローダミン6G由来の発光に帰属できる。   Moreover, the fluorescence maximum wavelength of HiLyte Fluor 488 is 527 nm, and the fluorescence maximum wavelength of rhodamine 6G is 552 nm. Therefore, fluorescence having a wavelength of 580 nm can be attributed to light emission derived from rhodamine 6G.

波長を488nmの光によりHiLyte Fluor488を励起したときに、波長580nmに蛍光が観察された場合、HiLyte Fluor488からローダミン6Gへの蛍光共鳴エネルギー移動が起こったといえ、その蛍光強度が高いほどエネルギー移動効率が高いといえる。   When fluorescence is observed at a wavelength of 580 nm when HiLyte Fluor 488 is excited by light having a wavelength of 488 nm, it can be said that fluorescence resonance energy transfer from HiLyte Fluor 488 to rhodamine 6G has occurred, and the higher the fluorescence intensity, the higher the energy transfer efficiency. It can be said that it is expensive.

(シリカナノ粒子6:DyLight488/TAMRA共内包シリカナノ粒子)
DyLight488及びTAMRAを同一分子内にもち、かつ加水分解性基をもつシリル基をもつ分子を用いて、下記工程(1)〜(5)の方法により、シリカナノ粒子6を作製した。
(Silica nanoparticles 6: DyLight 488 / TAMRA co-encapsulated silica nanoparticles)
Silica nanoparticles 6 were produced by the methods of the following steps (1) to (5) using a molecule having DyLight 488 and TAMRA in the same molecule and having a hydrolyzable silyl group.

工程(1):DyLight488のN−ヒドロキシスクシンイミドエステル誘導体(ThermoFisher社製 DyLight488 NHS Ester)1.9mg(0.0048mmol)をジメチルホルムアミド0.8mLに溶解させたところに、氷冷下N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン(Gelest社製)1μL(0.0048mmol)添加し、30分間撹拌した。   Step (1): When 1.9 mg (0.0048 mmol) of DyLight 488 N-hydroxysuccinimide ester derivative (DyLight 488 NHS Ester manufactured by ThermoFisher) was dissolved in 0.8 mL of dimethylformamide, N- (2- 1 μL (0.0048 mmol) of aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane (Gelest) was added and stirred for 30 minutes.

ついで、室温下TAMRAのN−ヒドロキシスクシンイミドエステル誘導体(Invitrogen社製 5(6)−TAMRA−NHS,SE)2.6mg(0.0048mmol)をジメチルホルムアミド0.2mLに溶解させたものを添加し、30分間撹拌した。   Next, N-hydroxysuccinimide ester derivative of TAMRA (Invitrogen 5 (6) -TAMRA-NHS, SE) 2.6 mg (0.0048 mmol) dissolved in 0.2 mL of dimethylformamide was added at room temperature, Stir for 30 minutes.

工程(2):工程(1)で得られたDMF溶液とテトラエトキシシラン40μLを混合した。   Step (2): The DMF solution obtained in step (1) and 40 μL of tetraethoxysilane were mixed.

工程(3):エタノール40mL、14%アンモニア水10mLを混合した。   Step (3): Ethanol 40 mL and 14% aqueous ammonia 10 mL were mixed.

工程(4):工程3で作製した混合液を室温下撹拌しているところに、工程(2)で作製した混合液を添加した。添加開始から12時間撹拌を行った。   Step (4): The mixture prepared in Step (2) was added to the mixture prepared in Step 3 while stirring at room temperature. Stirring was performed for 12 hours from the start of addition.

工程(5):反応混合物を10000gで60分遠心分離を行い、上澄みを除去した。エタノールを加え、沈降物を分散させ、再度遠心分離を行った。同様の手順でエタノールと純水による洗浄を一回ずつ行った。   Step (5): The reaction mixture was centrifuged at 10,000 g for 60 minutes, and the supernatant was removed. Ethanol was added to disperse the sediment and centrifuged again. In the same procedure, washing with ethanol and pure water was performed once.

得られたシリカナノ粒子6のSEM観察を行ったところ、平均粒径98nm、変動係数は16%であった。   When the SEM observation of the obtained silica nanoparticle 6 was performed, the average particle diameter was 98 nm, and the variation coefficient was 16%.

DyLight488の吸収極大波長は、493nm、TAMRAの吸収極大波長は、546nmである。したがって、波長488nmの光では、DyLight488のみが励起され、TAMRAは励起されない。   The absorption maximum wavelength of DyLight 488 is 493 nm, and the absorption maximum wavelength of TAMRA is 546 nm. Therefore, with light having a wavelength of 488 nm, only DyLight 488 is excited, and TAMRA is not excited.

また、DyLight488の蛍光極大波長は518nmであり、TAMRAの蛍光極大波長は576nmである。したがって、波長580nmの蛍光はTAMRA由来の発光に帰属できる。   The fluorescent maximum wavelength of DyLight 488 is 518 nm, and the fluorescent maximum wavelength of TAMRA is 576 nm. Therefore, fluorescence having a wavelength of 580 nm can be attributed to light emission derived from TAMRA.

波長を488nmの光によりDyLight488を励起したときに、波長580nmに蛍光が観察された場合、DyLight488からTAMRAへの蛍光共鳴エネルギー移動が起こったといえ、その蛍光強度が高いほどエネルギー移動効率が高いといえる。   When fluorescence is observed at a wavelength of 580 nm when DyLight 488 is excited with light having a wavelength of 488 nm, it can be said that fluorescence resonance energy transfer from DyLight 488 to TAMRA has occurred, and the higher the fluorescence intensity, the higher the energy transfer efficiency. .

(シリカナノ粒子7:ローダミン6G/TAMRA共内包シリカナノ粒子)
ローダミン6G及びTAMRAを同一分子内にもち、かつ加水分解性基をもつシリル基をもつ分子を用いて、下記工程(1)〜(5)の方法により、シリカナノ粒子7を作製した。
(Silica nanoparticles 7: Rhodamine 6G / TAMRA co-encapsulated silica nanoparticles)
Silica nanoparticles 7 were produced by the methods of the following steps (1) to (5) using a molecule having rhodamine 6G and TAMRA in the same molecule and having a hydrolyzable silyl group.

工程(1):ローダミン6GのN−ヒドロキシスクシンイミドエステル誘導体(Invitrogen社製5(6)CR6GSE)2.7mg(0.0048mmol)をジメチルホルムアミド0.8mLに溶解させたところに、氷冷下N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン(Gelest社製)1μL(0.0048mmol)添加し、30分間撹拌した。   Step (1): When 2.7 mg (0.0048 mmol) of N-hydroxysuccinimide ester derivative of rhodamine 6G (Invitrogen 5 (6) CR6GSE) was dissolved in 0.8 mL of dimethylformamide, N— 1 μL (0.0048 mmol) of (2-aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane (Gelest) was added and stirred for 30 minutes.

ついで、室温下TAMRAのN−ヒドロキシスクシンイミドエステル誘導体(Invitrogen社製5(6)−TAMRA−NHS,SE)2.6mg(0.0048mmol)をジメチルホルムアミド0.2mLに溶解させたものを添加し、30分間撹拌した。   Then, 2.6 mg (0.0048 mmol) of TAMRA N-hydroxysuccinimide ester derivative (Invitrogen 5 (6) -TAMRA-NHS, SE) dissolved in 0.2 mL of dimethylformamide at room temperature was added, Stir for 30 minutes.

工程(2):工程(1)で得られたDMF溶液とテトラエトキシシラン40μLを混合した。   Step (2): The DMF solution obtained in step (1) and 40 μL of tetraethoxysilane were mixed.

工程(3):エタノール40mL、14%アンモニア水10mLを混合した。   Step (3): Ethanol 40 mL and 14% aqueous ammonia 10 mL were mixed.

工程(4):工程3で作製した混合液を室温下撹拌しているところに、工程(2)で作製した混合液を添加した。添加開始から12時間撹拌を行った。   Step (4): The mixture prepared in Step (2) was added to the mixture prepared in Step 3 while stirring at room temperature. Stirring was performed for 12 hours from the start of addition.

工程(5):反応混合物を10000gで60分遠心分離を行い、上澄みを除去した。エタノールを加え、沈降物を分散させ、再度遠心分離を行った。同様の手順でエタノールと純水による洗浄を一回ずつ行った。   Step (5): The reaction mixture was centrifuged at 10,000 g for 60 minutes, and the supernatant was removed. Ethanol was added to disperse the sediment and centrifuged again. In the same procedure, washing with ethanol and pure water was performed once.

得られたシリカナノ粒子7のSEM観察を行ったところ、平均粒径100nm、変動係数は11%であった。   When the SEM observation of the obtained silica nanoparticle 7 was performed, the average particle diameter was 100 nm and the variation coefficient was 11%.

ローダミン6Gの吸収極大波長は、524nm、TAMRAの吸収極大波長は、546nmである。したがって、波長488nmの光では、ローダミン6Gのみが励起され、TAMRAは励起されない。   Rhodamine 6G has an absorption maximum wavelength of 524 nm, and TAMRA has an absorption maximum wavelength of 546 nm. Therefore, in the light having a wavelength of 488 nm, only rhodamine 6G is excited, and TAMRA is not excited.

また、ローダミン6Gの蛍光極大波長は552nmであり、TAMRAの蛍光極大波長は576nmである。したがって、波長580nmの蛍光はTAMRA由来の発光に帰属できる。   The fluorescence maximum wavelength of rhodamine 6G is 552 nm, and the fluorescence maximum wavelength of TAMRA is 576 nm. Therefore, fluorescence having a wavelength of 580 nm can be attributed to light emission derived from TAMRA.

波長を488nmの光によりローダミン6Gを励起したときに、波長580nmに蛍光が観察された場合、DyLightからTAMRAへの蛍光共鳴エネルギー移動が起こったといえ、その蛍光強度が高いほどエネルギー移動効率が高いといえる。   When rhodamine 6G is excited by light having a wavelength of 488 nm, when fluorescence is observed at a wavelength of 580 nm, it can be said that fluorescence resonance energy transfer from DyLight to TAMRA has occurred. The higher the fluorescence intensity, the higher the energy transfer efficiency. I can say that.

得られたシリカナノ粒子の1nMPBS(リン酸緩衝生理食塩水)分散液をそれぞれ調製し、蛍光分光光度計F−7000(商品名、日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて、励起光波長を488nmとし、波長580nmの蛍光強度を測定した。作製したシリカナノ粒子1の580nmでの蛍光強度を100としたときの相対値として評価した。評価結果を表1に示す。   Each 1 nM PBS (phosphate buffered saline) dispersion of the silica nanoparticles obtained was prepared, and using a fluorescence spectrophotometer F-7000 (trade name, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), the excitation light wavelength was 488 nm, The fluorescence intensity at a wavelength of 580 nm was measured. The produced silica nanoparticles 1 were evaluated as relative values when the fluorescence intensity at 580 nm was defined as 100. The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2011232072
Figure 2011232072

表1に示した結果から明らかなように、本発明のBODIPY FLとTAMRAを連結かつ、シリカ粒子へ結合させたものの580nmでの蛍光強度は、BODIPY FLとTAMRAを連結せず、それぞれ別個にシリカ粒子に内包、結合させる公知技術のものに比べ、著しく大きいことが分かる。このことはBODIPY FLとTAMRAとを同一分子内に連結させたことにより、両者の距離を最適に近付けることができたと考える。   As apparent from the results shown in Table 1, the BODIPY FL of the present invention was linked to TAMRA and bound to silica particles, but the fluorescence intensity at 580 nm was not linked to BODIPY FL and TAMRA. It can be seen that it is significantly larger than that of a known technique in which particles are encapsulated and bonded. This suggests that BODIPY FL and TAMRA can be optimally brought close to each other by linking BODIPY FL and TAMRA in the same molecule.

同様にAlexa Fluor488とローダミン6Gとを連結させたもの、HiLyte Fluor488とローダミン6Gとを連結させたもの、DyLight488とTAMRAとを連結させたものおよびローダミン6GとTAMRAとを連結させたものをそれぞれシリカ粒子へ結合させたものも、高いエネルギー移動効率の結果として580nmでの蛍光強度が極めて大きいことが分かる。   Similarly, silica particles obtained by linking Alexa Fluor 488 and rhodamine 6G, linking HiLy Fluor 488 and rhodamine 6G, linking DyLight 488 and TAMRA, and linking Rhodamine 6G and TAMRA, respectively. It can also be seen that the fluorescence intensity at 580 nm is also very high as a result of the high energy transfer efficiency.

また、BODIPY FLとTAMRAと連結させた分子を用いても、その分子が加水分解性基をもつシリル基をもたない場合、580nmでの蛍光強度は本発明に比べ大きく低下した。このことは容易にシリカ粒子から漏えいしてしまい、洗浄により除去されたためと考えられる。   Further, even when a molecule in which BODIPY FL and TAMRA were linked was used, when the molecule did not have a silyl group having a hydrolyzable group, the fluorescence intensity at 580 nm was greatly reduced as compared with the present invention. This is presumably because it was easily leaked from the silica particles and removed by washing.

《生体物質標識剤》
シリカナノ粒子1及び2を用い、分子修飾シリカナノ粒子A及びBを各々調製し、更にこれを用いて生体物質標識剤1、2及び3を調製して、生体物質標識剤の長期保存性を評価した。
<Biological substance labeling agent>
Using silica nanoparticles 1 and 2, molecularly modified silica nanoparticles A and B were prepared, respectively, and further, biomaterial labeling agents 1, 2, and 3 were prepared, and the long-term storage stability of the biomaterial labeling agent was evaluated. .

〔分子修飾シリカナノ粒子Aの調製〕
(分子修飾シリカナノ粒子A:アミノ基修飾したBODIPY−FL/TAMRA連結内包シリカナノ粒子)
シリカナノ粒子1 1mgを純水5mLに分散させた。アミノプロピルトリエトキシシラン水分散液100μLを添加し、室温で12時間撹拌した。
[Preparation of molecularly modified silica nanoparticles A]
(Molecular modified silica nanoparticles A: amino group modified BODIPY-FL / TAMRA linked silica nanoparticles)
1 mg of silica nanoparticles 1 was dispersed in 5 mL of pure water. 100 μL of aminopropyltriethoxysilane aqueous dispersion was added and stirred at room temperature for 12 hours.

反応混合物を10000gで60分遠心分離を行い、上澄みを除去した。エタノールを加え、沈降物を分散させ、再度遠心分離を行った。同様の手順でエタノールと純水による洗浄を行った。   The reaction mixture was centrifuged at 10,000 g for 60 minutes, and the supernatant was removed. Ethanol was added to disperse the sediment and centrifuged again. Washing with ethanol and pure water was performed in the same procedure.

得られたアミノ基修飾したシリカナノ粒子AのFT−IR測定を行ったところ、アミノ基に由来する吸収が観測でき、アミノ基修飾できたことを確認できた。   When the FT-IR measurement of the obtained amino group-modified silica nanoparticles A was performed, absorption derived from the amino group was observed, and it was confirmed that the amino group was modified.

〔分子修飾シリカナノ粒子Bの調製〕
(分子修飾シリカナノ粒子B:アミノ基修飾したBODIPY−FL/TAMRA共内包シリカナノ粒子)
シリカナノ粒子2について、分子修飾シリカナノ粒子Aの調製と同様の手順で、アミノ基修飾を行った。
[Preparation of molecularly modified silica nanoparticles B]
(Molecular modified silica nanoparticles B: amino group-modified BODIPY-FL / TAMRA co-encapsulated silica nanoparticles)
About silica nanoparticle 2, amino group modification was performed in the same procedure as the preparation of molecular modified silica nanoparticle A.

得られたアミノ基修飾したシリカ被覆テトラメチルローダミン内包シリカナノ粒子のFT−IR測定を行ったところ、アミノ基に由来する吸収が観測でき、アミノ基修飾できたことを確認できた。   When the FT-IR measurement of the silica-coated tetramethylrhodamine-encapsulated silica nanoparticles obtained by amino group modification was performed, absorption derived from amino groups could be observed, and it was confirmed that the amino groups could be modified.

〔生体物質標識剤1の調製〕
(生体物質標識剤1:アミノ基修飾BODIPY−FL/TAMRA連結内包シリカナノ粒子への抗体結合体)
分子修飾シリカナノ粒子Aの調製で得られたアミノ基修飾BODIPY−FL/TAMRA連結内包シリカナノ粒子0.5mgを純水0.5mLに分散させたもの0.1mLをDMSO2mLに添加した。そこへ、sulfo−SMCC(Pierce社製)をいれ1時間反応させた。過剰のsulfo−SMCCなどを遠心分離により除去する、一方で、抗hCG抗体を1Mジチオスレイトール(DTT)で還元処理を行い、ゲルろ過カラムにより過剰のDTTを除去した。
[Preparation of biological material labeling agent 1]
(Biological material labeling agent 1: antibody conjugate to amino group-modified BODIPY-FL / TAMRA-linked encapsulated silica nanoparticles)
0.1 mL of a dispersion of 0.5 mg of amino group-modified BODIPY-FL / TAMRA encapsulated silica nanoparticles obtained in the preparation of molecularly modified silica nanoparticles A in 0.5 mL of pure water was added to 2 mL of DMSO. Sulfo-SMCC (Pierce) was added thereto and reacted for 1 hour. Excess sulfo-SMCC and the like were removed by centrifugation, while anti-hCG antibody was reduced with 1M dithiothreitol (DTT), and excess DTT was removed by a gel filtration column.

sulfo−SMCC処理したBODIPY−FL/TAMRA連結内包シリカナノ粒子と、DTT処理した抗hCG抗体を混合し、1時間反応させた。10mMメルカプトエタノールを添加し、反応を停止させた。ゲルろ過カラムにより未反応物を除去し、抗hCG抗体が結合したBODIPY−FL/TAMRA連結内包シリカナノ粒子(生体物質標識剤1)を得た。   Sulfo-SMCC-treated BODIPY-FL / TAMRA-linked encapsulated silica nanoparticles and DTT-treated anti-hCG antibody were mixed and reacted for 1 hour. 10 mM mercaptoethanol was added to stop the reaction. Unreacted substances were removed by a gel filtration column to obtain BODIPY-FL / TAMRA linked encapsulated silica nanoparticles (biological substance labeling agent 1) to which an anti-hCG antibody was bound.

〔生体物質標識剤2の調製〕
(生体物質標識剤2:アミノ基修飾BODIPY−FL/TAMRA共内包シリカナノ粒子への抗体結合体)
分子修飾シリカナノ粒子Bの調製で得られたアミノ基修飾シBODIPY−FL/TAMRA共内包シリカナノ粒子について、生体物質標識剤1の調製と同様の手順で、抗hCG抗体が結合したBODIPY−FL/TAMRA共内包シリカナノ粒子(生体物質標識剤2)を得た。
[Preparation of biological material labeling agent 2]
(Biological substance labeling agent 2: antibody conjugate to amino group-modified BODIPY-FL / TAMRA co-encapsulated silica nanoparticles)
BODIPY-FL / TAMRA to which an anti-hCG antibody was bound in the same manner as in the preparation of biomaterial labeling agent 1 for amino group-modified silica BODIPY-FL / TAMRA co-encapsulated silica nanoparticles obtained in the preparation of molecularly modified silica nanoparticles B Co-encapsulated silica nanoparticles (biological substance labeling agent 2) were obtained.

生体物質標識剤1及び2を用いたイムノアッセイを下記の手順で行った。
1)マイクロプレート上ウェル内にアンチ−hαサブニットを固定化した。
2)抗原であるhCGを各ウェルに濃度を変えて入れた。
3)過剰のhCGを洗浄により除去後、各ウェルに生体物質標識剤分散液を入れた。
4)過剰の生体物質標識剤を洗浄により除去した。
5)マイクロプレートリーダーフルオロスキャンアセントFL(商品名、サーモフィッシャーサイエンティフック社製)により各ウェルの蛍光強度を測定した。
An immunoassay using biological substance labeling agents 1 and 2 was carried out according to the following procedure.
1) Anti-hα subunit was immobilized in the well on the microplate.
2) The antigen hCG was added to each well at different concentrations.
3) After removing excess hCG by washing, a biological material labeling agent dispersion was added to each well.
4) Excess biological material labeling agent was removed by washing.
5) The fluorescence intensity of each well was measured with a microplate reader Fluoroscan Ascent FL (trade name, manufactured by Thermo Fisher Scientific).

生体物質標識剤1又は生体物質標識剤2を用いたところ、どちらも抗原濃度に応じて蛍光強度が上昇した。すなわち、本発明で得られた生体物質標識剤1及び生体物質標識剤2はいずれもB、抗原認識能を損なっていないことが言える。   When the biological material labeling agent 1 or the biological material labeling agent 2 was used, the fluorescence intensity increased in accordance with the antigen concentration. That is, it can be said that the biological substance labeling agent 1 and the biological substance labeling agent 2 obtained in the present invention are both B and do not impair antigen recognition ability.

生体標識剤1を用い、hCG抗体濃度が1ng/mLの時の蛍光強度を100としたときの、それぞれの生体標識剤について各hCG抗体濃度で測定した蛍光強度を表2に示す。   Table 2 shows the fluorescence intensity measured for each biomarker at each hCG antibody concentration when the biomarker 1 was used and the fluorescence intensity when the hCG antibody concentration was 1 ng / mL was taken as 100.

Figure 2011232072
Figure 2011232072

表2に示した結果から明らかなように、本発明で得られたBODIPY−FL/TAMRA連結内包シリカナノ粒子からなる生体物質標識剤1は、公知技術で得られたBODIPY−FL/TAMRA共内包シリカナノ粒子からなる生体物質標識剤2に比べ、より低濃度のhCG抗体濃度を検出できることが分かる。すなわち、この結果により、本発明により高感度検出が可能な生体物質標識剤を提供することができることが分かる。   As is clear from the results shown in Table 2, the biological substance labeling agent 1 composed of the BODIPY-FL / TAMRA linked inclusion silica nanoparticles obtained in the present invention is obtained from the BODIPY-FL / TAMRA co-encapsulation silica nanoparticle obtained by a known technique. It can be seen that a lower concentration of hCG antibody can be detected as compared with the biological substance labeling agent 2 made of particles. That is, it can be seen from this result that a biological substance labeling agent capable of highly sensitive detection can be provided by the present invention.

Claims (6)

シリカ粒子中に、蛍光波長が相異する二種以上の有機蛍光色素分子同士を連結して形成された連結分子を内包した有機蛍光色素内包シリカナノ粒子であって、当該連結分子がシリカナノ粒子と結合していることを特徴とする有機蛍光色素内包シリカナノ粒子。   An organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticle encapsulating a linking molecule formed by linking two or more organic fluorescent dye molecules having different fluorescence wavelengths in a silica particle, and the linking molecule binds to the silica nanoparticle Organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles, characterized in that 連結された前記二種以上の有機蛍光色素分子のうちの一種の有機蛍光色素部分(「第1有機蛍光色素部分」という。)が吸収した光エネルギーが、別種の有機蛍光色素部分(「第2有機蛍光色素部分」という。)に蛍光共鳴エネルギー移動により移動し、光吸収した当該第1有機蛍光色素部分とは異なる当該第2有機蛍光色素部分から蛍光が発することを特徴とする請求項1に記載の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子。   The light energy absorbed by a kind of organic fluorescent dye part (referred to as “first organic fluorescent dye part”) of the two or more kinds of linked organic fluorescent dye molecules is converted into another kind of organic fluorescent dye part (“second organic fluorescent dye part”). The organic fluorescent dye portion is referred to as “organic fluorescent dye portion”). The organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles described. 前記第1有機蛍光色素部分の吸収極大波長と第2有機蛍光色素部分の蛍光極大波長が、20nm以上離れていることを特徴とする請求項2に記載の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子。   The organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles according to claim 2, wherein the absorption maximum wavelength of the first organic fluorescent dye portion and the fluorescent maximum wavelength of the second organic fluorescent dye portion are separated by 20 nm or more. 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子を製造する有機蛍光色素内包シリカナノ粒子の製造方法であって、下記工程(a)及び工程(b)を含んでなることを特徴とする有機蛍光色素内包シリカナノ粒子の製造方法。
工程(a):同一分子内に二種以上のアミノ基と、少なくとも一種の加水分解性置換基を有するシリル基を有する分子と、当該アミノ基と反応する官能基を有する有機蛍光色素とを反応させる工程、
工程(b):前記工程(a)で得られた反応生成物を含ケイ素アルコキシドと混合し、塩基性条件下加水分解反応を行う工程。
It is a manufacturing method of the organic fluorescent dye inclusion silica nanoparticle which manufactures the organic fluorescent dye inclusion silica nanoparticle as described in any one of Claim 1- 3, Comprising: The following process (a) and process (b) are included. The manufacturing method of the organic fluorescent pigment | dye inclusion | inner_cover silica nanoparticle characterized by these.
Step (a): Reacting a molecule having two or more amino groups in the same molecule, a molecule having a silyl group having at least one hydrolyzable substituent, and an organic fluorescent dye having a functional group that reacts with the amino group The process of
Step (b): A step of mixing the reaction product obtained in the step (a) with a silicon-containing alkoxide and performing a hydrolysis reaction under basic conditions.
前記同一分子内に二種以上のアミノ基と、少なくとも一種の加水分解性置換基を有するシリル基を有する分子が下記一般式(1)であらわされるシラン化合物であることを特徴とする請求項4に記載の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子の製造方法。
一般式(1):NH−(CH−NH−(CH−SiR(OR
(式中、n及びmは1〜12の整数を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。l及びkはl+k=4を満たし、lは0〜3の整数、kは1〜4の整数を表す。Rは非加水分解性の置換基を表し、ORは加水分解性の炭素数1〜6のアルコキシ基を表し、複数ある場合、互いに同一でも異なっていてもよい。)
5. The molecule having a silyl group having two or more amino groups and at least one hydrolyzable substituent in the same molecule is a silane compound represented by the following general formula (1). The manufacturing method of the organic fluorescent dye inclusion | inner_cover silica nanoparticle of description.
Formula (1): NH 2 - ( CH 2) n -NH- (CH 2) m -SiR l (OR 1) k
(In the formula, n and m each represents an integer of 1 to 12, and may be the same or different. L and k satisfy l + k = 4, l is an integer of 0 to 3, and k is an integer of 1 to 4) R 1 represents a non-hydrolyzable substituent, OR 1 represents a hydrolyzable alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and when there are a plurality of them, they may be the same or different from each other.
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の有機蛍光色素内包シリカナノ粒子を用いた生体物質標識剤であって、当該有機蛍光色素内包シリカナノ粒子と分子標識物質とが、有機分子を介して結合されていることを特徴とする生体物質標識剤。   A biological material labeling agent using the organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles and the molecular labeling substance are organic molecules. Biological substance labeling agent characterized by being couple | bonded through.
JP2010100697A 2010-04-26 2010-04-26 Organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles, method for producing the same, and biomaterial labeling agent using the same Expired - Fee Related JP5540867B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010100697A JP5540867B2 (en) 2010-04-26 2010-04-26 Organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles, method for producing the same, and biomaterial labeling agent using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010100697A JP5540867B2 (en) 2010-04-26 2010-04-26 Organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles, method for producing the same, and biomaterial labeling agent using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011232072A true JP2011232072A (en) 2011-11-17
JP5540867B2 JP5540867B2 (en) 2014-07-02

Family

ID=45321545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010100697A Expired - Fee Related JP5540867B2 (en) 2010-04-26 2010-04-26 Organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles, method for producing the same, and biomaterial labeling agent using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5540867B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111484842A (en) * 2020-03-13 2020-08-04 大连理工大学 Fluorescent silica nanoparticles with nano hydrophobic cage structure and preparation method and application thereof
WO2021157475A1 (en) * 2020-02-03 2021-08-12 コニカミノルタ株式会社 Fluorescent silica nanoparticles and method for manufacturing fluorescent silica nanoparticles
WO2023032306A1 (en) * 2021-08-30 2023-03-09 コニカミノルタ株式会社 Light-emitting nanoparticles and light-emitting labeling material for pathological diagnosis use

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11726000B2 (en) 2020-12-22 2023-08-15 Whirlpool Corporation Hybrid fluorescent UV dye for refrigerant systems

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09104825A (en) * 1995-06-07 1997-04-22 Carnegie Mellon Univ Fluorescent labeling composite which is formed by coupling cyanine with other fluorescent dye, can transmit resonance energy and has large stokes shift
JPH1088124A (en) * 1996-05-03 1998-04-07 Perkin Elmer Corp:The Energy transfer pigment having enhanced fluorescence
JP2002523783A (en) * 1998-08-31 2002-07-30 アマーシャム・ファルマシア・バイオテック・インコーポレーテッド Energy transfer dye
WO2007074722A1 (en) * 2005-12-27 2007-07-05 The Furukawa Electric Co., Ltd. Fluorescent silica nano-particle, fluorescent nano-material, biochip using the material, and assay method
JP2008527054A (en) * 2004-12-21 2008-07-24 エボニック デグサ ゲーエムベーハー Perfume delivery system
JP2008184664A (en) * 2007-01-30 2008-08-14 Nippon Paint Co Ltd Metal surface treatment composition, metallic material treated thereby, and metal laminate film using the metallic material
JP2009249507A (en) * 2008-04-07 2009-10-29 Konica Minolta Medical & Graphic Inc Rare earth element-doped fluorescent substance nanoparticles, and biological substance labeling agent using the same
JP2009300334A (en) * 2008-06-16 2009-12-24 Furukawa Electric Co Ltd:The Method of detecting target substance and fluorescent visualization device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09104825A (en) * 1995-06-07 1997-04-22 Carnegie Mellon Univ Fluorescent labeling composite which is formed by coupling cyanine with other fluorescent dye, can transmit resonance energy and has large stokes shift
JPH1088124A (en) * 1996-05-03 1998-04-07 Perkin Elmer Corp:The Energy transfer pigment having enhanced fluorescence
JP2002523783A (en) * 1998-08-31 2002-07-30 アマーシャム・ファルマシア・バイオテック・インコーポレーテッド Energy transfer dye
JP2008527054A (en) * 2004-12-21 2008-07-24 エボニック デグサ ゲーエムベーハー Perfume delivery system
WO2007074722A1 (en) * 2005-12-27 2007-07-05 The Furukawa Electric Co., Ltd. Fluorescent silica nano-particle, fluorescent nano-material, biochip using the material, and assay method
JP2008184664A (en) * 2007-01-30 2008-08-14 Nippon Paint Co Ltd Metal surface treatment composition, metallic material treated thereby, and metal laminate film using the metallic material
JP2009249507A (en) * 2008-04-07 2009-10-29 Konica Minolta Medical & Graphic Inc Rare earth element-doped fluorescent substance nanoparticles, and biological substance labeling agent using the same
JP2009300334A (en) * 2008-06-16 2009-12-24 Furukawa Electric Co Ltd:The Method of detecting target substance and fluorescent visualization device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021157475A1 (en) * 2020-02-03 2021-08-12 コニカミノルタ株式会社 Fluorescent silica nanoparticles and method for manufacturing fluorescent silica nanoparticles
CN111484842A (en) * 2020-03-13 2020-08-04 大连理工大学 Fluorescent silica nanoparticles with nano hydrophobic cage structure and preparation method and application thereof
WO2023032306A1 (en) * 2021-08-30 2023-03-09 コニカミノルタ株式会社 Light-emitting nanoparticles and light-emitting labeling material for pathological diagnosis use

Also Published As

Publication number Publication date
JP5540867B2 (en) 2014-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6619048B2 (en) Functionalized chromogenic polymer dots and bioconjugates thereof
Mohammadi et al. Fluorescence sensing and imaging with carbon-based quantum dots for early diagnosis of cancer: A review
Wilhelm et al. Multicolor upconversion nanoparticles for protein conjugation
JPWO2007074722A1 (en) Fluorescent nanosilica particles, nanofluorescent material, biochip using the same, and assay method thereof
WO2011077838A1 (en) Silica nanoparticles having fluorescent substance confined therein, and labeling agent for biosubstance
CN107356570B (en) Solid-state up-conversion fluorescent probe and preparation method and application thereof
JP5306714B2 (en) Target substance detection method using immunochromatography
Liu et al. Up-conversion fluorescence biosensor for sensitive detection of CA-125 tumor markers
Felbeck et al. Fluorescent nanoclays: covalent functionalization with amine reactive dyes from different fluorophore classes and surface group quantification
JP5540867B2 (en) Organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles, method for producing the same, and biomaterial labeling agent using the same
JP6141186B2 (en) Multiple dye-doped silica nanoparticles featuring highly efficient energy transfer and tunable stalk shift
US20220175978A1 (en) Functionalized silica nanorings, methods of making same, and uses thereof
JP2016060832A (en) Fluorescent silica particle and method for producing the same, and labelling reagent and inspection kit comprising the same
Schäferling et al. Luminescent nanoparticles for chemical sensing and imaging
JP5671836B2 (en) Organic fluorescent dye-encapsulated silica nanoparticles, method for producing the same, and biological material labeling agent using the same
KR101368076B1 (en) Surface-modified fluorescent silica nanoparticles with excellent aqeous dispersibility and preparing method thereof
WO2012128162A1 (en) Silica nanoparticles for diagnostic imaging, method for manufacturing same, and labeling agent for biosubstance
JP5690058B2 (en) Gold nanorod structure and manufacturing method thereof
JP4444363B2 (en) Method for producing layered silica nanoparticles, layered silica nanoparticles, and labeling reagent using the same
KR101919427B1 (en) Antibody-functionalization Method and Method for Manufacturing Nanoparticle-Antibody Conjugated Nano-platform
Misiak et al. Novel UV-activated biofunctionalization of up-converting nanocrystals for detection of proteins
JP5697059B2 (en) Target substance detection method and detection apparatus set using immunochromatography
US20220153596A1 (en) Functionalized silica nanorings, methods of making same, and uses thereof
Li et al. Upconversion Luminescence Based Bio/Chemosensors
JP2011158422A (en) Silica nanoparticle manufacturing method, silica nanoparticle, and labeling reagent

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20130415

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130419

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20130726

RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20131118

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140224

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140408

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140421

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5540867

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees