JPWO2007125812A1 - 無機ナノ粒子、その製造方法、及び無機ナノ粒子を結合させた生体物質標識剤 - Google Patents

Abstract

粒径分布が狭い単分散性の無機ナノ粒子を製造する方法、粒径分布が狭く高輝度で半値幅の狭い発光スペクトルをもつ半導体ナノ粒子、及び当該無機ナノ粒子を利用した生体物質標識剤を提供する。粒径分布が狭い単分散性無機ナノ粒子の製造方法であって、気相法又は液相法で合成した無機ナノ粒子をサイズ選択沈殿法を用いて分級を行うことを特徴とする。

Description

本発明は、粒径分布が狭い単分散性の無機ナノ粒子（以下単に「ナノ粒子」ともいう。）、その製造方法、及び無機ナノ粒子を結合させた生体物質標識剤に関する。

一般に、１ｎｍ〜１００ｎｍ程度の粒径の結晶粒のことをナノ粒子又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。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／ＳｉＯ₂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。

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、また発光効率が低く、感度も十分ではなかった。

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／または化学的に吸着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／ＳｉＯ₂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。）。

なお、無機ナノ粒子の製造方法は、固相法、液相法、気相法に大別され、粒径分布が狭い無機ナノ粒子の製造方法としては、ビルドアッププロセスである液相法および気相法が有力である。中でも液相法は、構成元素が２種類以上の場合に化学的に組成を均一にできることから優れた製造方法である。液相法は、共沈法、逆ミセル法、ホットソープ法に細分化される（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００３−３２９６８６号公報 特開２００５−１７２４２９号公報 特開２００５−３２５４１９号公報

上記のような用途に使用する半導体無機ナノ粒子では、平均粒径のコントロールと粒径分布が性能を決定する重要な因子となる。すなわち、励起光を照射した場合の発光波長は粒径サイズで決定される。また、スペクトルの半値幅は平均粒径分布によって決定される。このような理由により、所望の粒径の無機ナノ粒子を製造する技術、狭い粒径分布の無機ナノ粒子を製造する技術が重要となる。

このように、所望の粒径、分布を持つ無機ナノ粒子を製造するには、あらかじめ単分散化した無機ナノ粒子を調製する方法として、両親媒性分子を利用した逆ミセル法が挙げられる。この方法は、非極性溶媒中に逆ミセルを形成させ、逆ミセル中を反応場とみなし、反応場の大きさを制御することにより、粒径のそろった無機ナノ粒子を調製する方法である。この方法は、現在まで最も一般的に行われてきた方法であり、最も容易な粒径調整方法である。しかしながら逆ミセル法による合成で得られる粒径分布は１０数％程度であり、不十分であることが課題であった。

気相法での無機ナノ粒子合成についても報告されているが、やはり粒径分布が広く性能上の問題があった。

一方、その他の無機ナノ粒子の合成方法としてホットソープ法がある。この方法では、合成の途中で無機ナノ粒子表面に吸着した親油性基を利用して、「サイズ選択沈殿法」とう分級を行う。このため、ホットソープ法で合成した無機ナノ粒子は分布が狭いということが知られている。ただし、ホットソープ法で合成できる組成は限定されており原材料コストが高くなる等の問題があるため、すべての種類の無機ナノ粒子をホットソープ法で合成することはできないという問題点があった。

従って、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、粒径分布が狭い単分散性の無機ナノ粒子を製造する方法を提供すること、粒径分布が狭く高輝度で半値幅の狭い発光スペクトルをもつ半導体ナノ粒子を提供すること、更には、当該無機ナノ粒子を利用した生体物質標識剤を提供することである。

本発明に係る上記課題は、下記の手段によって解決される。

１．粒径分布が狭い単分散性の無機ナノ粒子の製造方法であって、気相法で合成した無機ナノ粒子をサイズ選択沈殿法を用いて分級を行うことを特徴とする無機ナノ粒子の製造方法。

２．粒径分布が狭い単分散性の無機ナノ粒子の製造方法であって、ホットソープ法以外の液相法で合成した無機ナノ粒子をサイズ選択沈殿法を用いて分級を行うことを特徴とする無機ナノ粒子の製造方法。

３．粒径分布が狭い単分散性の無機ナノ粒子の製造方法であって、逆ミセル法で合成した無機ナノ粒子をサイズ選択沈殿法を用いて分級を行うことを特徴とする前記２に記載の無機ナノ粒子の製造方法
４．粒径分布が狭い単分散性の無機ナノ粒子の製造方法であって、サイズ選択沈殿法で分級した無機ナノ粒子の表面にシェル層を形成したのち、再度サイズ選択沈殿法で分級を行うことを特徴とする前記１〜３のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。

５．前記無機ナノ粒子の平均粒径が５０ｎｍ以下であることを特徴とする前記１〜４のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。

６．前記無機ナノ粒子の平均粒径が２０ｎｍ以下であることを特徴とする前記１〜５のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。

７．前記無機ナノ粒子が半導体無機ナノ粒子であることを特徴とする前記１〜６のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。

８．前記半導体無機ナノ粒子が、少なくともケイ素（Ｓｉ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）のいずれかを含有する無機ナノ粒子であることを特徴とする前記１〜７のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。

９．前記無機ナノ粒子がIII−Ｖ族化合物半導体であることを特徴とする前記１〜８のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。

１０．前記無機ナノ粒子がII−VI族化合物半導体であることを特徴とする前記１〜９のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。

１１．前記無機ナノ粒子がコア／シェル型構造を持つことを特徴とする前記１〜１０のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。

１２．前記コア／シェル型構造を持つ無機ナノ粒子のシェルの厚さが０．２〜５０ｎｍの範囲であることを特徴とする前記１１に記載の無機ナノ粒子の製造方法。

１３．前記無機ナノ粒子の粒子分布が平均粒径の±５％以内となっていることを特徴とする前記１〜１２のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。

１４．前記無機ナノ粒子の粒径分布が±２．５％以内となっていることを特徴とする前記１〜１３のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。

１５．粒径分布が狭い単分散性の無機ナノ粒子であって、前記１〜１４のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法によって製造されたことを特徴とする無機ナノ粒子。

１６．前記１５に記載の無機ナノ粒子と分子標識物質とを有機分子を介して結合させたことを特徴とする生体物質標識剤。

１７．前記分子標識物質がヌクレオチド鎖であることを特徴とする前記１６に記載の生体物質標識剤。

１８．前記分子標識物質が抗体であることを特徴とする前記１６に記載の生体物質標識剤。

１９．前記無機ナノ粒子と分子標識物質とを結合させる有機分子が、ビオチンおよびアビジンであることを特徴とする前記１６〜１８のいずれか一項に記載の生体物質標識剤。

本発明の上記構成により、粒径分布が狭い単分散性のナノ粒子を製造する方法を提供すること、粒径分布が狭く高輝度で半値幅の狭い発光スペクトルをもつ半導体ナノ粒子を提供すること、更には、当該ナノ粒子を利用した生体物質標識剤を提供することができる。

本発明のナノ粒子の製造方法は、粒径分布の狭い単分散性のナノ粒子の製造方法であって、気相法、液相法、及び逆ミセル法で合成したナノ粒子をサイズ選択沈殿法を用いて分級を行うことを特徴とする。

ここで、「単分散」とは、ナノ粒子の粒径分布が平均粒径の±１０％未満の範囲内であることをいう。また、「粒子分布が平均粒径の±１０％未満」とは、透過型電子顕微鏡写真において、１００個のナノ粒子の粒径を測定したときに、粒径のばらつきの分布巾が、１００個のナノ粒子の平均粒径値の±１０％未満の範囲内であることをいう。

本発明者らは、上記課題を検討し、気相法で合成された無機ナノ粒子、逆ミセル法・水熱合成法など、ホットソープ法以外の液相法で合成された無機ナノ粒子にサイズ選択沈殿法を組み合わせることによって、粒径分布の狭い単分散性の無機ナノ粒子の製造方法を開発し、粒径分布５％以下のナノ粒子の実現を可能とした。

以下、本発明とその構成要素等について詳細な説明をする。

〔無機ナノ粒子の製造方法〕
本発明に係る無機ナノ粒子は、サイズ選択沈殿法を用いて分級し、単分散化することを特徴とするが、当該単分散化前の無機ナノ粒子の製造については、従来公知の種々の方法を用いることができる。

気相法の製造方法としては、（１）原料半導体を、対向する電極間で発生させた第一の高温プラズマによって蒸発させ、減圧雰囲気中において無電極放電で発生させた第二の高温プラズマ中に通過させる方法（例えば特開平６−２７９０１５号公報参照。）、（２）電気化学的エッチングによって、原料半導体からなる陽極からナノ粒子を分離・除去する方法（例えば特表２００３−５１５４５９号公報参照。）、レーザーアブレーション法（例えば特開２００４−３５６１６３号参照。）などが用いられる。また、原料ガスを低圧状態で気相反応させて、粒子を含む粉末を合成する方法も、好ましく用いられる。

液相法の製造方法としては、沈殿法である、共沈法、ゾル−ゲル法、均一沈殿法、還元法などがある。そのほかに、逆ミセル法、超臨界水熱合成法、などもナノ粒子を作製する上で優れた方法である（例えば、特開２００２−３２２４６８号、特開２００５−２３９７７５号、特開平１０−３１０７７０号、特開２０００−１０４０５８号公報等を参照。）。

〔サイズ選択沈殿法〕
サイズ選択沈殿法とは、予め親油性基をもつ吸着物をナノ粒子表面に吸着させた後、親油性溶媒中にナノ粒子を分散させ、溶媒中に両親和性の添加剤を少量ずつ添加していくという方法である。ナノ粒子の分散性はナノ粒子表面の吸着基と溶媒の相互作用に強く依存しているため、添加剤を徐々に加えることで大サイズのナノ粒子から順に凝集沈殿物を形成する。この沈殿を遠心分離で回収し、溶媒中で再分散することで分布の狭い単分散ナノ粒子を形成することができた。

親油性溶媒としては、ピリジン、ヘキサンなどが、両親媒性の添加剤としてはクロロホルム、メタノールなどが好ましく用いられる。親油性基をもつ吸着物としてはヘプタン、オクタン、ドデカンなどのアルキル基をもつ化合物で、炭素数８〜１２が好ましい。粒子表面に吸着できる基としては、フォスフィノ基、フォスフィンオキシド基、リン酸基、アミノ基、粒子表面のＨ−基と反応する炭素の２重結合をもつもの等が好ましく用いられる。具体的には、トリオクチルフォスフィン（ＴＯＰ）、トリオクチルフォスフィンオキサイド（ＴＯＰＯ）、ヘキサデシルアミン、ヘプテン、ドデセンなどである。

〈コア／シェル型構造について〉
本発明の粒子の好ましい態様の一つとしては、本発明のナノ粒子が、コア／シェル型構造、即ち、当該粒子が、相互に成分組成の異なるコア部とそれを覆うシェル部とからなる構造を持つことである。例えば、ナノ粒子をコアとし、その表面にシェル層を形成する。

コアの物質よりもバンドギャップエネルギーの大きい物質を選択することでコアをなす半導体ナノ粒子の量子効果が安定することが知られている。コア／シェル組成としては、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、Ｓｉ／ＳｉＯ₂などが知られている。

コアを作製する際と、シェル形成後の２回、サイズ選択沈殿法を用いることでシェルの厚みをコントロールすることが好ましい。

前記シェルの厚みは特に制限はないが、好ましくは０．２〜５０ｎｍの範囲であり、さらに好ましくは１〜２０ｎｍの範囲である。シェルの厚みが上記範囲の下限値よりも大きいとシェルとしての厚みが充分であり、コアと他の物質との化学反応や、光照射を続けた際の発光強度の低下等の原因とならない。またシェルの厚みが上記範囲の上限値よりも小さいとナノ粒子の光学特性を充分に発揮できるため好ましい。

〈ナノ粒子の構造、物性〉
本発明のコア／シェル型構造を有するナノ粒子全体の粒径は通常２〜６０ｎｍの範囲が好ましく、更には３〜２０ｎｍの範囲であることが好ましい。上記範囲内であるとラベリングの対象であるＤＮＡ・抗体とほぼ同じサイズとなるのため好ましい。

〈半導体ナノ粒子〉
本発明のナノ粒子製造方法は、各種半導体ナノ粒子の製造方法として適応できる。例えばＧａＮ、ＡｌＮ、ＢＮ等のIII−Ｖ族化合物半導体、例えばＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳ等のIIｂ−VI族化合物半導体、例えばＭｇＳ、ＣａＳ、ＳｒＳ、ＢａＳ等のIIａ−VI族化合物半導体、例えばＣｕＡｌＳ₂等のカルコパイライト化合物、例えばＭｎＴｅ、ＭｎＳｅ、ＭｎＳ等のマンガンカルコゲナイド化合物、もしくはこれらを含有する多元化合物または必要に応じてこれらの材料に発光性のドナー性不純物あるいはアクセプター性不純物を添加した材料であってもよい。

なお、ドナー性不純物あるいはアクセプター性不純物を添加すると、発光効率が向上するため好ましい。

また、本発明に適応できる発光性半導体としては、例えばＣａ₃（ＰＯ₄）₂：Ｔｌ⁺等の燐酸塩蛍光体、例えばＢａＳｉ₂Ｏ₅：Ｐｂ²⁺、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｍｇ）₃Ｓｉ₂Ｏ₇：Ｐｂ₂ ⁺、Ｃａ₂ＭｇＳｉ₂Ｏ₇：Ｃｅ³⁺、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｔｉ等の珪酸塩蛍光体、例えばＳｒＢ₄Ｏ₇Ｆ：Ｅｕ²⁺等の蛍光体のいわゆる発光中心イオン含有蛍光体、酸化イットリウム化合物、酸化タングステン化合物、酸化アルミニウム化合物、希土類酸化物、IIａ−VII２化合物、IIｂ−VII２化合物、またはハロゲン化アルカリ等も挙げられる。

このような半導体の中でも、本発明の製造方法は、特に、III−V族化合物半導体、IIｂ−VI族化合物半導体、IIａ−VI族化合物半導体に好ましく適応出来る。

〔無機ナノ粒子の親水化処理〕
上述した無機ナノ粒子のシェルの表面は疎水性であるため、例えば生体物質標識剤として使用する場合は、このままでは水分散性が悪く、粒子が凝集してしまう等の問題があるため、ナノ粒子のシェルの表面を親水化処理することが好ましい。

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。具体的にはＧｅ／ＧｅＯ₂型ナノ粒子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。

〔生体物質標識剤〕
本発明の生体物質標識剤は、上述した親水化処理されたコア／シェル型Ｇｅナノ粒子と、分子標識物質とを有機分子を介して結合させて得られる。

〈分子標識物質〉
本発明の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。

該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。

〈有機分子〉
本発明の生体物質標識剤は、親水化処理されたコア／シェル型構造を有するＧｅ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。該有機分子としてはＧｅ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、タンパク質中でも、アルブミン、ミオグロビンおよびカゼイン等、またタンパク質の一種であるアビジンをビオチンと共に用いることも好適に用いられる。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。

具体的には、Ｇｅ／ＧｅＯ₂型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Ｇｅ／ＧｅＯ₂型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、ビオチンがさらに生体物質標識剤と結合することにより生体物質標識剤となる。

次に本発明について実施例を示してさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。

実施例１
モノシランガス０．７リットル／ｍｉｎ、窒素ガス１９．３リットル／ｍｉｎ、の混合ガスを温度７００℃、圧力５０ｋＰａで保持した石英ガラス製の反応管に導入し０．５時間反応させた。このとき反応管の下部に粉末が形成した。

反応管を窒素ガス９９．５％−水素ガス０．５％で置換し、大気圧とした。反応管を回転させながら粉末を１時間１１００℃で加熱し、その後、降温時に８００℃で空気を２０リットル／ｍｉｎで１０分間導入したのち、再度窒素置換を行い、反応管を冷却した。

表面にＳｉＯ₂シェルをもつシリコンナノ粒子（以下「Ｓｉナノ粒子」という。）が得られた。

さらに、大気雰囲気中で反応管を室温まで冷却した後、粉末２．８ｍｇに対して１００ｍｌのピリジンを混合し、超音波分散を行いピリジン中にＳｉナノ粒子を分散した。続いて１−ヘプタンを２０ｍｌ添加し、白金触媒としてヘキサクロロ白金酸６水和物を１ｍＭを滴下し、３時間攪拌を行った。

この結果、粒子表面にヘプタンが吸着した１００μＭのＳｉナノ粒子が形成された。この分散液をナノ粒子溶液１−１とする。

ここで、この分散液にＭｅＯＨを徐々に添加を行う。ＭｅＯＨ ３ｍｌを添加した時点で、遠心分離を行い凝集物と上澄みを分離する。上澄みには再度ＭｅＯＨ ３ｍｌの添加を行い、この操作を、凝集物ができなくなるまで繰り返し行っていく。

ＭｅＯＨの添加を４回行ったところで凝集物が観察されなくなり、操作を中止した。２回目以降の遠心分離で得られた凝集物を順次、１００μＭとなるようピリジン中に分散し、単分散ナノ粒子溶液１−２〜１−４を得ることができた。

次に、透過型電子顕微鏡写真（以下「ＴＥＭ写真」という。）により、ナノ粒子１００個について平均粒径及び粒径分布を測定した。なお、粒径分布は、透過型電子顕微鏡写真において、１００個のナノ粒子の粒径を測定したときに、粒径のばらつきの分布巾が、１００個のナノ粒子の平均粒径値に対して何％の範囲内にあるかで表現した。

日立分光蛍光光度計Ｆ−７０００を用いて、上記４種類のナノ粒子それぞれについて、励起波長３６５ｎｍでの発光スペクトルの測定を行ない、ピーク波長の比較を行なった。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、サイズ選択沈殿法で分級を行うことにより、平均粒径をコントロールし、粒径分布が狭い単分散性に優れたナノ粒子を得ることができた。

実施例２
トルエン１００ｍｌに界面活性剤ＴＯＡＢ（Ｔｅｔｒａｏｃｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）３．０ｇを溶解した溶液中に、溶液温度６０℃でＧｅＣｌ₄を１００μｌ滴下した。溶液を温度６０℃で２時間攪拌し逆ミセルを形成した後、温度６０℃で還元剤として濃度１Ｍの水素化アルミニウムリチウムのＴＨＦ溶液を１ｍｌ滴下し０．５時間攪拌してＧｅナノ粒子を形成した。

得られた反応混合物からロータリーエバポレーターで全ての溶剤を取り除き、Ｇｅ微粒子を含む固形分を得た。その後、Ｇｅナノ粒子を含む固形分をヘキサン２５ｍｌ中に再分散し、この液と純水１００ｍｌとを混合して洗浄した。このような洗浄をすることで生成したＧｅのナノ粒子はヘキサン相に存在したままで、未反応物や副生成物等は水相に移行する。その後静置して、水相をヘキサン相から除去することで精製したＧｅナノ粒子の１００μＭのヘキサン分散液を得た。この分散液を単分散ナノ粒子溶液２−１とする。続いて１−ヘプテンを２０ｍｌ添加し、白金触媒としてヘキサクロロ白金酸６水和物を１ｍＭを滴下し、３時間攪拌を行った。

この結果、粒子表面にヘプタンが吸着した１００μＭのＧｅナノ粒子が形成された。この分散液をナノ粒子溶液２−１とする。

ここで、この分散液にＭｅＯＨを徐々に添加を行う。ＭｅＯＨ ３ｍｌを添加した時点で、遠心分離を行い凝集物と上澄みを分離する。上澄みには再度ＭｅＯＨ３ｍｌ の添加を行い、この操作を、凝集物ができなくなるまで繰り返し行っていく。

２回目以降の遠心分離で得られた凝集物を順次、１００μＭとなるようヘキサン中に分散し、単分散ナノ粒子溶液２−２〜２−４が得られた。

次に、上記４類のナノ粒子それぞれについて、実施例１と同様にして、平均粒径及び粒径分布を測定した。また、励起波長３６５ｎｍでの発光スペクトルの測定を行ない、ピーク波長の比較を行なった。結果を表２に示す。

表２から明らかなように、サイズ選択沈殿法で分級を行うことにより、平均粒径をコントロールし、粒径分布が狭い単分散性に優れたナノ粒子を得ることができた。

実施例３
トルエン１００ｍｌに界面活性剤ＴＯＡＢ３．０ｇを溶解した溶液中に、溶液温度６０℃でＳｉＣｌ₄を８０μｌ滴下した。溶液を温度６０℃で２時間攪拌し逆ミセルを形成し
た後、温度６０℃で還元剤として濃度１Ｍの水素化アルミニウムリチウムのＴＨＦ溶液を１ｍｌ滴下し１時間攪拌してＳｉナノ粒子を形成した。

得られた反応混合物からロータリーエバポレーターで全ての溶剤を取り除き、Ｓｉ微粒子を含む固形分を得た。その後、Ｓｉナノ粒子を含む固形分をヘキサン２５ｍｌ中に再分散し、この液と純水１００ｍｌとを混合して洗浄した。このような洗浄をすることで生成したＳｉナノ粒子はヘキサン相に存在したままで、未反応物や副生成物等は水相に移行する。その後静置して、水相をヘキサン相から除去することで精製したＳｉナノ粒子の１００μＭのヘキサン分散液を得た。この分散液を単分散ナノ粒子溶液２−１とする。続いて１−ヘプテンを２０ｍｌ添加し、白金触媒としてヘキサクロロ白金酸６水和物を１ｍＭを滴下し、３時間攪拌を行った。

この結果、粒子表面にヘプタンが吸着した１００μＭのＳｉナノ粒子が形成された。

ここで、この分散液にＭｅＯＨを徐々に添加を行う。ＭｅＯＨ ３ｍｌを添加した時点で、遠心分離を行い凝集物と上澄みを分離する。上澄みには再度ＭｅＯＨ３ｍｌ の添加を行い、２回目の遠心分離で得られた凝集物をピリジンで洗浄後、２．０８×１０^-5ｇのテトラエトキシシラン，ＨＣｌ ０．５ｍｏｌ／ｌ ５０ｍｌ，５０ｍｌのエタノール及び１×１０^-6ｍｏｌのＳｉナノ粒子をビーカー中に入れ８０℃に昇温し、１時間攪拌した。その後、ＴＯＰ／ＴＯＰＯの１／１混合物を０．０５ｇ添加し、さらに、１時間攪拌した。この水溶液をナノ粒子溶液３−１とする
ここで、この分散液を４０℃に調整しＭｅＯＨを徐々に添加を行う。ＭｅＯＨ ３ｍｌを添加した時点で、遠心分離を行い凝集物と上澄みを分離する。上澄みには再度ＭｅＯＨ３ｍｌ の添加を行い、ここで凝集物を遠心分離により回収し、ヘキサン中に１Ｍとなるように再分散を行い単分散ナノ粒子溶液３−２を得た。さらに、上澄みに対して同じ操作を２回繰り返し、単分散ナノ粒子溶液３−３、３−４を得た。

次に、上記４類のナノ粒子それぞれについて、実施例１と同様にして、平均粒径及び粒径分布を測定した。また、励起波長３６５ｎｍでの発光スペクトルの測定を行ない、ピーク波長強度の比較を行なった。結果を表３に示す。

表３から明らかなように、シェリングの前後でサイズ選択沈殿法を行うことにより、コアのみでなくシェル厚もコントロールすることが可能となった。

次に、上記粒子に対して光安定性の評価を行った。即ち、４種類のナノ粒子溶液それぞれについて、発光スペクトルの時間変化を測定し、各ナノ粒子の初期の発光強度を１００とした際の１時間後の相対発光強度を求めた。結果を表４に示す。

表４から明らかなように、コア粒子とシェリング後の２回、サイズ選択沈殿を行うことでコアサイズのみではなく、シェル厚をコントロールすることができるため、光安定性に優れた粒子を得ることができる。

実施例４
実施例２で得られた、遠心分離で凝集した状態のナノ粒子２−２をピリジンで洗浄し、その後メルカプトウンデカン酸０．２ｇを溶解した１０ｍｌ純水中にナノ粒子２−２を１×１０^-5ｇを再分散させ、４０℃、１０分間攪拌することで表面が親水化処理されたＧｅ／ＧｅＯ₂型ナノ粒子１を形成した。

実施例５
実施例４で作製した表面が親水化処理されたナノ粒子２−２の水溶液にアビジン２５ｍｇを添加し４０℃で１０分間攪拌を行い、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、ナノ粒子でラベリングされたオリゴヌクレオチドを作製した。

さまざまな塩基配列を持つオリゴヌクレオチドを固定化したＤＮＡチップ上に上記のラベリングしたオリゴヌクレオチドを滴下・洗浄したところ、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紫外線照射により発光した。

このことより、ナノ粒子でのオリゴヌクレオチドのラベリングを確認することができた。

Claims (19)

1. 粒径分布が狭い単分散性の無機ナノ粒子の製造方法であって、気相法で合成した無機ナノ粒子をサイズ選択沈殿法を用いて分級を行うことを特徴とする無機ナノ粒子の製造方法。
2. 粒径分布が狭い単分散性の無機ナノ粒子の製造方法であって、ホットソープ法以外の液相法で合成した無機ナノ粒子をサイズ選択沈殿法を用いて分級を行うことを特徴とする無機ナノ粒子の製造方法。
3. 粒径分布が狭い単分散性の無機ナノ粒子の製造方法であって、逆ミセル法で合成した無機ナノ粒子をサイズ選択沈殿法を用いて分級を行うことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。
4. 粒径分布が狭い単分散性の無機ナノ粒子の製造方法であって、サイズ選択沈殿法で分級した無機ナノ粒子の表面にシェル層を形成したのち、再度サイズ選択沈殿法で分級を行うことを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。
5. 前記無機ナノ粒子の平均粒径が５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。
6. 前記無機ナノ粒子の平均粒径が２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。
7. 前記無機ナノ粒子が半導体無機ナノ粒子であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第６項のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。
8. 前記半導体無機ナノ粒子が、少なくともケイ素（Ｓｉ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）のいずれかを含有する無機ナノ粒子であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第７項のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。
9. 前記無機ナノ粒子がIII−Ｖ族化合物半導体であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第８項のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。
10. 前記無機ナノ粒子がII−VI族化合物半導体であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第９項のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。
11. 前記無機ナノ粒子がコア／シェル型構造を持つことを特徴とする請求の範囲第１項〜第１０項のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。
12. 前記コア／シェル型構造を持つ無機ナノ粒子のシェルの厚さが０．２〜５０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。
13. 前記無機ナノ粒子の粒子分布が平均粒径の±５％以内となっていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第１２項のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。
14. 前記無機ナノ粒子の粒径分布が±２．５％以内となっていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第１３項のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法。
15. 粒径分布が狭い単分散性の無機ナノ粒子であって、請求の範囲第１項〜第１４項のいずれか一項に記載の無機ナノ粒子の製造方法によって製造されたことを特徴とする無機ナノ粒子。
16. 請求の範囲第１５項に記載の無機ナノ粒子と分子標識物質とを有機分子を介して結合させたことを特徴とする生体物質標識剤。
17. 前記分子標識物質がヌクレオチド鎖であることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の生体物質標識剤。
18. 前記分子標識物質が抗体であることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の生体物質標識剤。
19. 前記無機ナノ粒子と分子標識物質とを結合させる有機分子が、ビオチンおよびアビジンであることを特徴とする請求の範囲第１６項〜第１８項のいずれか一項に記載の生体物質標識剤。