シリカ系蛍光ナノ粒子
化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランと、化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物と、水と、加水分解触媒の反応生成物とを含む組成物を提供されて；式中、Ｒ１は少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ６アルキル、少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ２−Ｃ６アルケニル、または少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のアリール基であり；ｍは０または１であり；ｎは３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２であり；Ｄはフルオロフォア団を有するラジカルであり；Ｌ１は結合、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）Ｏ、Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、ＳＯ２Ｏ、Ｃ（Ｏ）Ｓ、Ｃ（Ｓ）、またはＳ２であり；Ｒ２は水素、またはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ１２アルキルであり；Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立に加水分解可能な置換基であり；前記反応生成物はシリカ系蛍光ナノ粒子である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリカ系蛍光ナノ粒子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光は、分子が光子を吸収して長波長の他の光子を放出することを触発するときに発生する。蛍光は、フルオロフォア団(fluorophore)が電気的に励起された後で基底状態に弛緩するときにも起こりうる。フルオロフォア団は、分子が蛍光性となるように誘発する分子の成分である。フルオロフォア団は、特定の波長（または波長範囲）のエネルギーを吸収し、異なる（ところが、同様に特定の）波長（または波長範囲）を再放出する。
【０００３】
蛍光物質は、無機物質（特に、例えば硫化亜鉛）および有機物質（特に、例えばローダミン、フルオレセインおよびエオシン）を含む。蛍光物質は、例えば、蛍光インク（例えば、筆記道具、プリンターなどの）または蛍光ペイント（例えば、標識、繊維などの）に用いられるものなどの蛍光染料または顔料内に含まれ得る。
【発明の概要】
【０００４】
一様態において、化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランと、化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物と、水と、加水分解触媒の反応生成物とを含む組成物を提供されて；式中、Ｒ１は少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ６アルキル、少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ２−Ｃ６アルケニル、または少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のアリール基であり、ｍは０または１であり、ｎは３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２であり、Ｄはフルオロフォア団を有するラジカルであり；Ｌ１は結合、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）Ｏ、Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、ＳＯ２Ｏ、Ｃ（Ｏ）Ｓ、Ｃ（Ｓ）、またはＳ２であり；Ｒ２は水素、またはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ１２アルキルであり；Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立に加水分解可能な置換基であり；前記反応生成物は作用基を含む外部表面を含むシリカ系蛍光ナノ粒子である。ある具現例において、前記シリカ系蛍光ナノ粒子の外部表面上の作用基の８０％以上がＯＨ基である。ある具現例において、前記シリカ系蛍光ナノ粒子の外部表面上の作用基の１０％以下がＮＨ２基である。
【０００５】
ある具現例において、Ｄはキサンテン（Xanthene）、ベンゾ［ａ］キサンテン（benzo[a]xanthene）、ベンゾ［ｂ］キサンテン（benzo[b]xanthene）、ベンゾ［ｃ］キサンテン（benzo[c]xanthene）、クマリン（coumarin）、ベンゾクマリン（benzocoumarin）、アリザリン（alizarin）、アゾ（azo）、フェノキサジン（phenoxazine）、ベンゾ［ａ］フェノキサジン（benzo[a]phenoxazine）、ベンゾ［ｂ］フェノキサジン（benzo[b]phenoxazine）、ベンゾ［ｃ］フェノキサジン（benzo[c]phenoxazine）、ナフタルイミド（naphthalimide）、ナフトールラクタム（naphtholactam）、アズラクトン（azlactone）、メチン（methyne）、オキサジン（oxazine）、チアジン（thiazine）、ジケトピロロピロール（diketopyrrolopyrrole）、キナクリドン（quinacridone）、チオエピンドリン（thioepindoline）、ラクタムイミド（lactamimide）、ジフェニルマレイミド（diphenylmaleimide）、アセトアセトアミド（acetoacetamide）、イミダゾチアジン（imidazothiazine）、ベンズアントロン（benzanthrone）、フタルイミド（phthalimide）、ベンゾトリアゾール（benzotriazole）、ピリミジン（pyrimidine）、ピラジン（pyrazine）またはトリアジン（triazine）系蛍光染料から誘導されるフルオロフォア団を保有するラジカルである。
【０００６】
ある具現例において、前記シリカ系蛍光ナノ粒子の表面は、シリカ原子に結合した−ＯＲ３または−（ＣＨ２）ｐ−Ｙ基を含んで、式中、ＹはＮＲ４Ｒ５Ｒ６、ＰＯ２（ＯＲ７）または−（ＯＣＨ２ＣＨ２）４−１５−ＯＲ８であり、ここでＲ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７およびＲ８はそれぞれ独立にＣ１−Ｃ８アルキルであり、ｐは１〜１５の整数である。ある具現例において、Ｒ１はメチル、エチルまたはフェニルである。他の具現例において、Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立にハロゲン、Ｃ１−Ｃ６アルコキシまたはＣ１−Ｃ６アシルオキシである。
【０００７】
ある具現例において、Ｄは化学式１、化学式２、化学式３または化学式４のラジカルである：
【化１】
【０００８】
【化２】
【０００９】
【化３】
【００１０】
【化４】
【００１１】
式中、Ａ１はＯ、Ｎ−Ｚ１またはＮＺ１Ｚ２（ここで、Ｚ１およびＺ２はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＺ１およびＲ１２はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ１およびＲ１４はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ２およびＲ１４はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成する）であり；Ａ２はＯＺ３またはＮＺ４Ｚ５（ここで、Ｚ３はＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはカルボキシＣ１−Ｃ８アルキルであり、Ｚ４およびＺ５はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＺ４およびＲ１３はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ４およびＲ１７はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ５およびＲ１７はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成する。）であり；ｑは１〜４の整数であり；Ｒ１１はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、フェニル、ナフチルまたは化学式ａ、ｂ、ｃ、若しくはｄである。
【００１２】
【化５】
【００１３】
【化６】
【００１４】
【化７】
【００１５】
【化８】
【００１６】
ここで、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４およびＸ５はそれぞれ独立にＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ１−Ｃ８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ８アルキルチオ、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、Ｃ１−Ｃ８アルキルアミド、ＳＯ３Ｈ、スルホネートまたはＣＯ２Ｈであり、またはＸ１およびＸ２、Ｘ２およびＸ３、Ｘ３およびＸ４、またはＸ４およびＸ５はこれらが結合している原子と共にＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＯ２Ｈ、ＳＯ３Ｈ、ＯＨ、ＮＨ２、置換もしくは無置換のモノ−またはジ（Ｃ１−Ｃ８アルキル）アミノ、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキル、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキルチオまたは置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルコキシである１〜４個の置換体で置換された或いは無置換のフェニルを形成する。
【００１７】
Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７およびＲ１８はそれぞれ独立にＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキル、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキルチオ、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルコキシ、フェニル、ナフチルまたはヘテロアリールであり、或いはＲ１４およびＲ１５、またはＲ１６およびＲ１７は結合してベンゾ基を形成する。
【００１８】
ある具現例において、Ｄは化学式５のラジカルである：
【化９】
【００１９】
式中、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれ独立にＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはＮＺ６Ｚ７であり、ここでＺ６およびＺ７はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＲ２０およびＺ６；Ｒ２０およびＺ７；Ｒ２２およびＺ６；またはＲ２２およびＺ７はこれらが結合している原子と共に置換もしくは無置換の５−、６−または７−員環を形成する。
【００２０】
ある具現例において、前記有機シランと前記蛍光染料−シランの当量比は１：１〜１００：１の範囲である。
【００２１】
他の様態において、化学式Ｄ−Ａの蛍光染料と化学式Ｂ−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物を反応させて化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体を生成し；前記化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体と化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物を反応させて化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物を製造し；化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランと前記化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物を水および加水分解触媒の下で重合させることを含むシリカ系蛍光ナノ粒子の製造方法（式中、Ｒ１は少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ６アルキル、少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ２−Ｃ６アルケニル、または少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のアリール基であり；Ｄはフルオロフォア団を有するラジカルであり；Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立に加水分解可能な置換基であり；Ｌ１は結合、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）Ｏ、Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、ＳＯ２Ｏ、Ｃ（Ｏ）Ｓ、Ｃ（Ｓ）、またはＳ２であり；ＡはＣＯＯＨ、ＯＨ、ＳＯ３Ｈ、ＣＯ−ＣＨ２−ハロゲン、ＣＨ＝ＣＨ２、またはＳＨであり；ＢはＯＨ、ＮＨＲ２、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、またはＳＨであり；ｑ’は１〜１０の整数であり；ｎは３〜１２の整数であり；ｍは０または１であり；Ｒ２は水素、Ｃ１−Ｃ１２アルキル、またはヒドロキシ基で置換されたＣ１−Ｃ１２アルキルであり；但し、ＡおよびＢは互いに反応できるように選択される。）を提供する。
【００２２】
ある具現例において、Ｌ１はＣ（Ｏ）Ｏであり、ＡはＣ（Ｏ）ＯＨであり、ＢはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、またはＯＨである。ある具現例において、前記化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体は、前記化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物と１：０．５〜１：５の比で反応する。
【００２３】
他の様態において、化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物（式中、Ｄはフルオロフォア団を有するラジカルであり；Ｌ１は結合、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）Ｏ、Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、ＳＯ２Ｏ、Ｃ（Ｏ）Ｓ、Ｃ（Ｓ）、またはＳ２であり；ｑ’は１〜１０の整数である。）を提供する。ある具現例において、Ｄは化学式１、化学式２、化学式３または化学式４のラジカルである。ある具現例において、Ｄは化学式５のラジカルである：
【化１０】
【００２４】
式中、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれ独立にＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはＮＺ６Ｚ７であり、ここでＺ６およびＺ７はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、或いはＲ２０およびＺ６；Ｒ２０およびＺ７；Ｒ２２およびＺ６；またはＲ２２およびＺ７はこれらが結合している原子と共に置換もしくは無置換の５−、６−または７−員環を形成する。
【００２５】
他の様態において、シリカ系蛍光ナノ粒子を含む着色用組成物（colorantcomposition）を提供する。ある具現例において、着色用組成物は蛍光インク、蛍光ペイントまたは蛍光ペイストを含む。ある具現例において、着色用組成物は生化学的標識として用いられる。
【００２６】
他の様態において、シリカ系蛍光ナノ粒子を用いて物品を着色する方法を提供する。
【００２７】
他の様態において、シリカ系蛍光ナノ粒子を用いて細胞を生化学的に染色する方法を提供する。
【００２８】
前述した要約は例示的なものであり、決して制限しようとする意図ではない。前述した例示的様態、具現例および特徴に加えて、追加の様態、具現例および特徴は図面および下記の説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は実施例１に係るシリカ系蛍光ナノ粒子で標識されたＭＣ３Ｔ３−Ｅ１細胞の例示的具現例の光学顕微鏡観察写真である（倍率：２００倍）。
【図２】図２は実施例１に係るシリカ系蛍光ナノ粒子で標識されたＭＣ３Ｔ３−Ｅ１細胞の例示的具現例の蛍光顕微鏡観察写真である（倍率：２００倍）。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
下記の説明において、本説明の一部を構成する添付図面を参照する。本説明、図面および請求項に記述した例示的具現例は制限しようとする意図ではない。ここで提示する発明の思想または範囲を外れることなく、他の具現例が利用でき、他の変更が成され得る。
【００３１】
蛍光は、高い信号対雑音比、優れた空間分解能および具現の容易性のため、多様なシステムから分子スケールまでにおいて優れた道具として立証されてきた。本明細書では、シリカ系蛍光ナノ粒子、その合成中間体、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子、並びにこのようなナノ粒子の製造方法および利用方法について記述する。本明細書で記述したシリカ系蛍光ナノ粒子は、量産が可能であり、その用途として例えば物品着色または生化学的標識を含むが、これに限定されない。
【００３２】
シリカ系蛍光ナノ粒子
一様態において、水および加水分解触媒存在下に化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シラン（式中、Ｒ１はハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ６アルキル、ハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ２−Ｃ６アルケニル、またはハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のアリール基であり；Ｘ１はそれぞれ独立に加水分解可能な置換基であり；ｍは０または１である。）および化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物（式中、Ｄはフルオロフォア団を有するラジカルであり；Ｌ１は直接結合、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ２−、−Ｏ−、−ＳＯ２Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）Ｓ−、−Ｓ−、−Ｃ（Ｓ）−、または−Ｓ−Ｓ−であり；Ｒ２は水素、Ｃ１−Ｃ１２アルキル、またはヒドロキシ基で置換されたＣ１−Ｃ１２アルキルであり；Ｘ２はそれぞれ独立に加水分解可能な置換基であり；ｎは３〜１２の整数である。）の反応生成物を含むシリカ系蛍光ナノ粒子を提供する。ある具現例において、Ｄはキサンテン（Xanthene）、ベンゾ［ａ］キサンテン（benzo[a]xanthene）、ベンゾ［ｂ］キサンテン（benzo[b]xanthene）、ベンゾ［ｃ］キサンテン（benzo[c]xanthene）、クマリン（coumarin）、ベンゾクマリン（benzocoumarin）、アリザリン（alizarin）、アゾ（azo）、フェノキサジン（phenoxazine）、ベンゾ［ａ］フェノキサジン（benzo[a]phenoxazine）、ベンゾ［ｂ］フェノキサジン（benzo[b]phenoxazine）、ベンゾ［ｃ］フェノキサジン（benzo[c]phenoxazine）、ナフタルイミド（naphthalimide）、ナフトールラクタム（naphtholactam）、アズラクトン（azlactone）、メチン（methyne）、オキサジン（oxazine）、チアジン（thiazine）、ジケトピロロピロール（diketopyrrolopyrrole）、キナクリドン（quinacridone）、チオエピンドリン（thioepindoline）、ラクタムイミド（lactamimide）、ジフェニルマレイミド（diphenylmaleimide）、アセトアセトアミド（acetoacetamide）、イミダゾチアジン（imidazothiazine）、ベンズアントロン（benzanthrone）、フタルイミド（phthalimide）、ベンゾトリアゾール（benzotriazole）、ピリミジン（pyrimidine）、ピラジン（pyrazine）またはトリアジン（triazine）系蛍光染料から誘導される。
【００３３】
ある具現例において、シリカ系蛍光ナノ粒子の表面上の作用基の約８０％以上、約８５％以上または約９０％以上が−ＯＨ基である。また、シリカ系蛍光ナノ粒子の表面上に存在する全体基のうち、−ＮＨ２基が１０％以下、１５％以下または２０％以下を占める。シリカ系蛍光ナノ粒子の表面上に存在する全体基のうち８０％以上が−ＯＨ基であり、および／または２０％以下が−ＮＨ２基であることにより、ナノ粒子は、コバルト、ニッケル、銅、カドミウムおよび水銀イオンなどの金属イオンとのキレートを形成できる。ある具現例において、前記金属イオンは２価である。
【００３４】
シリカ系蛍光ナノ粒子は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）または走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定して約５〜約９００ナノメートル、例えば約３０〜５００ナノメートル、または約５０〜３００ナノメートルの直径を有することができる。
【００３５】
シリカ系蛍光ナノ粒子は、水および加水分解触媒存在下に化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランおよび化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物の反応生成物を含む。重合に単量体として用いられる化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランと化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物の当量比は、多様な具現例によって約１：１〜約１００：１、例えば１：１〜１：５０または１：１〜１：２０であってもよい。
【００３６】
化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランにおいて、Ｒ１は例えばメチル、エチルまたはフェニルでありうるが、これに限定されない。ある具現例において、Ｘ１は加水分解可能な置換基である。Ｘ１の例はハロゲン、Ｃ１−Ｃ６アルコキシおよびＣ１−Ｃ６アシルオキシを含むが、これに限定されない。Ｘ１は例えばクロロ、メトキシまたはエトキシであってもよい。
【００３７】
化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランは、例えばテトラメトキシシラン（tetramethoxysilane）、テトラエトキシシラン（tetraethoxysilane）、クロロトリメトキシシラン（chlorotrimethoxysilane）、クロロトリエトキシシラン（chlorotriethoxysilane）、テトラクロロシラン（tetrachlorosilane）、メチルトリメトキシシラン（methyltrimethoxysilane）およびメチルトリエトキシシラン（methyltriethoxysilane）を含むが、これに限定されない。
【００３８】
化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物において、Ｄは蛍光染料から誘導されるラジカルである。本明細書において、「蛍光染料から誘導されるラジカル」とは、蛍光染料の母核構造が維持されており、蛍光染料に本質的に蛍光を与える発色団、すなわちフルオロフォア団を含むラジカルをいう。ある具現例において、Ｌ１は直接結合、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ２−または−Ｃ（Ｏ）Ｓ−である。
【００３９】
他の具現例において、Ｘ２は水の存在下にシリコン原子から加水分解できる任意の置換体であってもよい。Ｘ２の例はハロゲン、Ｃ１−Ｃ６アルコキシおよびＣ１−Ｃ６アシルオキシを含むが、これに限定されない。Ｘ２は例えばクロロ、メトキシまたはエトキシであってもよい。ｎは３〜６の整数であってもよい。
【００４０】
蛍光染料は、キサンテン（Xanthene）、ベンゾ［ａ］キサンテン（benzo[a]xanthene）、ベンゾ［ｂ］キサンテン（benzo[b]xanthene）、ベンゾ［ｃ］キサンテン（benzo[c]xanthene）、クマリン（coumarin）、ベンゾクマリン（benzocoumarin）、アリザリン（alizarin）、アゾ（azo）、フェノキサジン（phenoxazine）、ベンゾ［ａ］フェノキサジン（benzo[a]phenoxazine）、ベンゾ［ｂ］フェノキサジン（benzo[b]phenoxazine）、ベンゾ［ｃ］フェノキサジン（benzo[c]phenoxazine）、ナフタルイミド（naphthalimide）、ナフトールラクタム（naphtholactam）、アズラクトン（azlactone）、メチン（methyne）、オキサジン（oxazine）、チアジン（thiazine）、ジケトピロロピロール（diketopyrrolopyrrole）、キナクリドン（quinacridone）、チオエピンドリン（thioepindoline）、ラクタムイミド（lactamimide）、ジフェニルマレイミド（diphenylmaleimide）、アセトアセトアミド（acetoacetamide）、イミダゾチアジン（imidazothiazine）、ベンズアントロン（benzanthrone）、フタルイミド（phthalimide）、ベンゾトリアゾール（benzotriazole）、ピリミジン（pyrimidine）、ピラジン（pyrazine）またはトリアジン（triazine）系蛍光染料であってもよい。
【００４１】
Ｄの例は化学式１、化学式２、化学式３または化学式４のラジカルを含む：
【化１１】
【００４２】
【化１２】
【００４３】
【化１３】
【００４４】
【化１４】
【００４５】
式中、Ａ１はＯ、Ｎ−Ｚ１またはＮＺ１Ｚ２（ ここで、Ｚ１およびＺ２はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＲ１２およびＺ１；Ｒ１２およびＺ２；Ｒ１４およびＺ１；およびＲ１４およびＺ２のうち少なくとも一対はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成する）であり；Ａ２は−ＯＺ３または−ＮＺ４Ｚ５（ ここで、Ｚ３はＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはカルボキシＣ１−Ｃ８アルキルであり、Ｚ４およびＺ５はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＲ１３およびＺ４；Ｒ１３およびＺ５；Ｒ１７およびＺ４；およびＲ１７およびＺ５のうち少なくとも一対はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成する）である。ｑは１、２、３または４である。Ｒ１１はハロゲン、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、フェニル、ナフチルまたは化学式ａ、ｂ、ｃ、若しくはｄである。
【００４６】
【化１５】
【００４７】
【化１６】
【００４８】
【化１７】
【００４９】
【化１８】
【００５０】
ここで、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４およびＸ５はそれぞれ独立にＨ、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ１−Ｃ８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ８アルキルチオ、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、Ｃ１−Ｃ８アルキルアミド、ＳＯ３Ｈ、スルホネートまたはＣＯ２Ｈであり、或いは2個の接したＸ１〜Ｘ５の置換体はこれらが結合している原子と共にハロゲン、ＣＮ、ＣＯ２Ｈ、ＳＯ３Ｈ、ＯＨ、ＮＨ２、モノ−またはジ（Ｃ１−Ｃ８アルキル）アミノ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ１−Ｃ８アルキルチオおよびＣ１−Ｃ８アルコキシから選択される１〜４個の置換体で置換された或いは無置換のフェニルを形成し、ここでＸ１〜Ｘ５のアルキル部分はハロゲン、ＣＯ２Ｈ、ＳＯ３Ｈ、ＮＨ-２、モノ−またはジ（Ｃ１−Ｃ８アルキル）アミノ、Ｃ１−Ｃ８アルコキシ、ＣＮ、ハロアセチル、またはＯＨで置換できる。
【００５１】
Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７およびＲ１８はそれぞれ独立にＨ、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ１−Ｃ８アルキルチオ、Ｃ１−Ｃ８アルコキシ、フェニル、ナフチルまたはヘテロアリールであり、ここでＲ１２〜Ｒ１８のアルキル部分はハロゲン、ＣＯ２Ｈ、Ｓ、ＳＯ３Ｈ、ＮＨ２、モノ−またはジ（Ｃ１−Ｃ８アルキル）アミノ、Ｃ１−Ｃ４アルコキシ、ＣＮ、ハロアセチルまたはＯＨで置換でき、Ｒ１２〜Ｒ１８のフェニル、ナフチルまたはヘテロアリール部分はハロゲン、ＣＮ、ＣＯ２Ｈ、ＳＯ３Ｈ、ＯＨ、ＮＨ２、モノ−またはジ（Ｃ１−Ｃ８アルキル）アミノ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ１−Ｃ８アルキルチオおよびＣ１−Ｃ８アルコキシから選択される１〜４個の置換体で置換できる。
【００５２】
ある具現例によれば、キサンテン（Xanthene）系ラジカルＤおよびベンゾキサンテン（benzoxanthene）系ラジカルＤの例は、ローダミン系蛍光染料、例えばローダミンＢ、テトラメチルローダミン（ＴＭＲ）、カルボキシテトラメチルローダミン（ＴＡＭＲＡ）、スルホローダミン、スルホローダミン１０１スルホニルクロライド（テキサスレッド）、カルボキシ−Ｘ−ローダミン（ＲＯＸ）、ジアミノローダミン、Ｎ−（２−アミノエチル）ローダミン６Ｇ−アミドビス（トリフルオロアセテート）、Ｎ−［２−（２−アミノエチルアミノ）エチル］ローダミン６Ｇ−アミドビス（トリフルオロアセテート）、およびＮ−［４−（アミノメチル）ベンジル］ローダミン６Ｇ−アミドビス（トリフルオロアセテート）、およびフルオレセイン系蛍光染料、例えばフルオレセイン、アミノフェニルフルオレセイン、ヒドロキシフェニルフルオレセイン、６−［フルオレセイン−５（６）−カルボキシアミド］ヘキサン酸、（ヨードアセトアミド）フルオレセイン、５−（ブロモメチル）フルオレセイン、１−（Ｏ’−メチルフルオレセイニル）ピペリジン−４−カルボン酸、フルオレセイン−Ｏ’−酢酸、Ｏ’−（カルボキシメチル）フルオレセインアミド、５−（４，６−ジクロロ−ｓ−トリアジン−２−イルアミノ）フルオレセインおよびエオシンＹから誘導されるラジカルを含むが、これに限定されない。
【００５３】
Ｄの例は、化学式５のクマリン系ラジカルである。
【００５４】
【化１９】
【００５５】
式中、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれ独立にＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはＮＺ６Ｚ７であり、ここで、Ｚ６およびＺ７はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＲ２０およびＺ６；Ｒ２０およびＺ７；Ｒ２２およびＺ６；またはＲ２２およびＺ７から選択される少なくとも一対はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成する。
【００５６】
クマリン系ラジカルＤの例は、７−アミノ−４−メチルクマリン、クマリン−３−カルボン酸、クマリン３４３、クマリン−６−スルホニルクロライド、３−（ブロモアセチル）クマリン、７−（ジエチルアミノ）クマリン−３−カルボヒドラジド、および７−（ジエチルアミノ）クマリン−３−カルボン酸から誘導されるラジカルを含むが、これに限定されない。
【００５７】
アリザリン系ラジカルＤの例は、アリザジン（モーダントレッド、Mordant Red）、アリザリン−３−メチルイミノ二酢酸、４−［［４−ヒドロキシ−９，１０−ジオキソ−３−［（４−スルホナトフェニル）アミノ］アントラセン−１−イル］アミノ］ベンゼンスルホン酸ジナトリウム塩（アリザリンブルーブラックＢ）および３，４−ジヒドロキシ−９，１０−ジオキソ−２−アントラセンスルホン酸ナトリウム塩（アリザリンレッドＳ）から誘導されるラジカルを含むが、これに限定されない。
【００５８】
アゾ系ラジカルＤの例は、５−（３−ニトロフェニルアゾ）サリチル酸ナトリウム塩（アリザリンイエローＧＧ）、５−（４−ニトロフェニルアゾ）サリチル酸（モーダントオレンジ１）および４−ヒドロキシ−３−［（２−ヒドロキシ−１−ナフタレニル）アゾ］−ベンゼンスルホン酸ナトリウム塩（アシッドアリザリンバイオレットＮ）から誘導されるラジカルを含むが、これに限定されない。
【００５９】
有機シランおよび蛍光染料−シラン化合物以外に、水が重合に関与する。水は有機シランおよび蛍光染料−シラン化合物のシリコン原子に結合した加水分解可能な置換基Ｘ１およびＸ２を加水分解させるのに十分な過量で利用できる。
【００６０】
加水分解触媒は、水の存在下にシリコン原子の置換基の加水分解を触媒化するもので、当業界で公知の任意の有機または無機酸または塩基であってもよい。加水分解触媒は水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたはアンモニア水溶液などの無機塩基であってもよいが、これに限定されない。加水分解触媒は塩酸、硫酸または硝酸などの無機酸であってもよい。ある具現例において、加水分解触媒はアンモニア水溶液または塩酸である。加水分解触媒は反応混合物に別途添加されるか、或いは有機シランのＸ１がハロゲンの場合には現場(in situ)で少なくとも部分的に生成できる。加水分解触媒の量は、加水分解を完全に起こすのに必要な任意の量であり、触媒の化学的組成だけでなく、加水分解反応が起こる温度に左右される。一般に、加水分解触媒の量は有機シランおよび／または蛍光染料−シラン化合物のモル当量に対して約０．０２〜約０．５モル当量の範囲内でありうる。例えば、加水分解触媒の量は同一の基準に対して約０．１〜約０．３モル当量の範囲内であってもよい。
【００６１】
シリカ系蛍光ナノ粒子の製造および中間体
一様態は、本明細書で記述したシリカ系蛍光ナノ粒子の製造方法を提供する。シリカ系蛍光ナノ粒子は、化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランおよび化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物を水および加水分解触媒の下に重合することにより製造することができる。式中、Ｒ１、Ｘ１、Ｘ２、Ｄ、Ｌ１、ｍおよびｎの値は前記定義したとおりである。重合に単量体として用いられる化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランと化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物の当量比は約１：１〜約１００：１であってもよい。
【００６２】
化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物は、化学式Ｄ−Ａの蛍光染料と化学式Ｂ−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物とを反応させて化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体を生成し（式中、ＤおよびＬ１は前記定義したとおりであり、Ａは−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＳＯ３Ｈ、−ＣＯ−ＣＨ２−ハロゲン、−ＣＨ＝ＣＨ２、または−ＳＨであり、Ｂは−ＯＨ、−ＮＨＲ２、−ハロゲン、または−ＳＨであり（ここで、Ｒ２は水素、Ｃ１−Ｃ１２アルキルまたはヒドロキシで置換されたＣ１−Ｃ１２アルキルである。但し、ＡおよびＢは互いに反応できるように選択され、ｑ’は１〜１０の整数である）；化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ=ＣＨ２の蛍光染料誘導体と化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物とを反応させて化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物を製造することを含んで製造できる。
【００６３】
化学式Ｄ−Ａの蛍光染料と化学式Ｂ−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物との反応において、ＡおよびＢは互いに反応して別の作用基を形成し得るように選択される。例えば、Ｌ１が−ＣＯ−Ｏ−の場合のため、Ａは−ＣＯＯＨ、Ｂは−ハロゲンまたは−ＯＨがそれぞれ選択できる。他の一例として、Ｌ１が−ＣＯ−ＮＲ２−の場合のため、Ａは−ＣＯＯＨ、Ｂは−ＮＨＲ２がそれぞれ選択できる。他の一例として、Ｌ１が−Ｏ−の場合のため、Ａは−ＯＨ、Ｂは−ＯＨがそれぞれ選択できる。他の一例として、Ｌ１が−ＳＯ２−Ｏ−の場合のため、Ａは−ＳＯ３ＯＨ、Ｂは−ＯＨがそれぞれ選択できる。他の一例として、Ｌ１が−ＣＯ−Ｓ−の場合のため、Ａは−ＣＯＯＨ、Ｂは−ＳＨがそれぞれ選択できる。他の一例として、Ｌ１が−Ｓ−の場合のため、Ａは−ＣＯ−ＣＨ２−ハロゲン、Ｂは−ＳＨがそれぞれ選択できる。他の一例として、Ｌ１が−ＣＳ−の場合のため、Ａは−ＣＨ＝ＣＨ２、Ｂは−ＳＨがそれぞれ選択できる。他の一例として、Ｌ１が−Ｓ−Ｓ−の場合のため、Ａは−ＳＨ、Ｂは−ＳＨがそれぞれ選択できる。
【００６４】
作用基ＡおよびＢ間の反応のための触媒、溶媒および反応温度を始めとした適切な反応条件は、当業者には公知である（例えば、Carey, F.A., Sundberg, R.J., AdvancedOrganic Chemistry, Part B: Reaction and Synthesis, 5th ed., Springer, 2007;Greg T. Hermanson, Bioconjugate Technique,Academic Press, 1996参照）。
【００６５】
化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体と化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物間の反応は、化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体と化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物間のヒドロシリル化反応を含む。このヒドロシリル化反応は白金触媒の下で行うことができる。
【００６６】
白金触媒は、例えば、Ｐｔ／Ｃ、Ｐｔ／Ａｌ、ＰｔＯ２、または塩化白金酸であってもよいが、これに限定されない。この反応のための溶媒は、例えば、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール）、トルエンであってもよいが、これに限定されない。例えば、この反応は例えば６０〜１００℃の温度で２４〜３６時間行うことができる。化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体と化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物間の当量比は約１：０．５〜約１：５、例えば約１：０．８〜約１：２．０である。
【００６７】
ある具現例において、本方法は、カルボン酸形態の蛍光染料とハライドまたはアルコール間のエステル化反応を含む。このエステル化反応には無機塩基が触媒として使用できる。エステル化触媒の例としては炭酸カリウムや炭酸セシウムなどを挙げることができるが、これに限定されない。本方法の例示的具現例において、Ｌ１は−ＣＯ−Ｏ−であり、Ａは−ＣＯＯＨであり、Ｂは−ハロゲンまたは−ＯＨであってもよい。
【００６８】
他の様態として、化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物を提供する。化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物は、シリカ系蛍光ナノ粒子を製造する際に中間体として有用であり、それ自体で蛍光染料としても利用できる。
【００６９】
表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子およびその製造方法
本明細書で記述したシリカ系蛍光ナノ粒子は、当業界で公知の少なくとも一つの表面改質方式を用いて適切な作用基によって表面が改質できる。
一様態において、少なくとも一つのシリカ系蛍光ナノ粒子は、シリカ系蛍光ナノ粒子の表面上にシリコン原子に結合した、−ＯＲ３および−（ＣＨ２）ｐ−Ｙなどの少なくとも一つのラジカル−Ｍをさらに含む。ある具現例において、Ｙは−ＮＲ４Ｒ５Ｒ６、−ＰＯ２（ＯＲ７）または−（Ｏ−ＣＨ２−ＣＨ２）４−１５−ＯＲ８であり、ここでＲ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７およびＲ８はそれぞれ独立にＣ１-−Ｃ８アルキルであり、ｐは１〜１５の整数である。
【００７０】
他の様態において、ラジカル−Ｍが−ＯＲ３の場合、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、着色用組成物において結合剤(binder)として作用しうる場合がある。このような組成物において、別途の結合剤は選択的である。ラジカル−Ｍが−ＯＲ３である、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、例えば、少なくとも一つのシリカ系蛍光ナノ粒子を酸または塩基触媒の下でＲ３ＯＨと反応させて得ることができる。この際、Ｒ３ＯＨの量は所望する表面改質の度合いに応じて変わりうるが、一般にシリカ系蛍光ナノ粒子１当量当たり１〜１０当量または１〜５当量のＲ３ＯＨを用いることができる。
【００７１】
他の様態において、ラジカル−Ｍが−（ＣＨ２）ｐ−Ｙの場合、Ｙは−ＮＲ４Ｒ５Ｒ６である別の様態において、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、遺伝子伝達のための正電荷を帯びた表面として作用しうる(DhrubaJ. Bharali, et. Al., P. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102,11539-11544.; W. Tan, et. al., Med. Res. Rev. 2004, 24, 621-638.; T.-J.Yoon, et. al., Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 1068-1071.; V. Sokolova and M.Epple, Angew. Chem. Int. Ed. 2008,47, 1382-1395参照)。前記伝達する遺伝子は陰電荷を帯びた遺伝子であってもよい。ラジカル−Ｍが−（ＣＨ２）ｐ−ＮＲ４Ｒ５Ｒ６である、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、例えばシリカ系蛍光ナノ粒子を［Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−ＮＲ４Ｒ５Ｒ６］＋Ｇ−と水および加水分解触媒の存在下で反応させて得ることができる。Ｘ１は前記定義したとおりの加水分解可能な基であり、Ｇ−は１価陰イオであって、例えばＦ−、Ｂｒ−またはＣｌ−でありうる。この際、［Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−ＮＲ４Ｒ５Ｒ６］＋Ｇ−の量は所望する表面改質の度合いに応じて変わりうるが、一般にシリカ系蛍光ナノ粒子１モル当量当たり約１〜約２０モル当量の［Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−ＮＲ４Ｒ５Ｒ６］＋Ｇ−を用いることができる。［Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−ＮＲ４Ｒ５Ｒ６］＋Ｇ−は例えば（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−（ＣＨ２）３−Ｎ＋（ＣＨ３）３Ｃｌ―、すなわち（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−ＰＴＭＡであってもよい。
【００７２】
一様態において、ラジカル−Ｍが−（ＣＨ２）ｐ−Ｙであり、Ｙは−ＰＯ２（ＯＲ７）である場合、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、正イオンとＰＥＧの対照群のための陰電荷を帯びた表面として作用しうる(DhrubaJ. Bharali, et. Al., P. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102,11539-11544.; W. Tan, et. al., Med. Res. Rev. 2004, 24, 621-638.; T.-J.Yoon, et. al., Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 1068-1071.; V. Sokolova and M.Epple, Angew. Chem. Int. Ed. 2008,47, 1382-1395参照)。ラジカル−Ｍが−（ＣＨ２）ｐ−ＰＯ２（ＯＲ７）である、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、例えば、シリカ系蛍光ナノ粒子をＱ＋［Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−ＰＯ２（ＯＲ７）］−と水および加水分解触媒の存在下で反応させて得ることができる。式中、Ｘ１は前記定義したとおりの加水分解可能な基であり、Ｑ＋は１価正イオンであって、例えばＮａ＋、Ｋ＋またはＮＨ４＋であってもよい。この際、Ｑ＋［Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−ＰＯ２（ＯＲ７）］−の量は所望する表面改質の度合いによって変わりうるが、一般にシリカ系蛍光ナノ粒子１モル当量当たり約１〜約２０モル当量を用いることができる。Ｑ＋［Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−ＰＯ２（ＯＲ７）］−は、例えば（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−（ＣＨ２）３−ＰＯ２（ＯＣＨ３）Ｎａ、すなわち（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−ＰＭＰであってもよい。
【００７３】
ラジカル−Ｍが−（ＣＨ２）ｐ−Ｙであり、Ｙは−（ＯＣＨ２ＣＨ２）-４−１５−ＯＲ８である一様態において、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、生体適合性(biocompatible)の表面として作用しうる(Dhruba J. Bharali, et. Al.,P. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102,11539-11544.; W. Tan, et. al., Med. Res. Rev. 2004, 24, 621-638.; T.-J.Yoon, et. al., Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 1068-1071.; V. Sokolova and M.Epple, Angew. Chem. Int. Ed. 2008,47, 1382-1395参照)。ラジカル−Ｍが−（ＣＨ２）ｐ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）４−１５−ＯＲ８である、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、例えば、シリカ系蛍光ナノ粒子をＸ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）４−１５−ＯＲ８と水および加水分解触媒の存在下で反応させて得ることができる（Ｘ１は前記定義したとおりの加水分解可能な基である）。この際、Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）４−１５−ＯＲ８の量は、所望する表面改質の度合いによって変わりうるが、一般にシリカ系蛍光ナノ粒子１モル当量当たり約１〜約１０モル当量を用いることができる。Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）４−１５−ＯＲ８は、例えば（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−（ＣＨ２）３−（ＯＣＨ２ＣＨ２）４−１５−ＯＣＨ３、すなわち（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−ＰＥＧであってもよい。
【００７４】
シリカ系蛍光ナノ粒子の用途
他の様態において、シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子の用途をまた提供する。ある具現例において、シリカ系蛍光ナノ粒子の少なくとも一つおよび／または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子の少なくとも一つを含む組成物を提供する。この組成物は蛍光インク、蛍光ペイントまたは蛍光ペイストを含むことができるが、これに限定されない。蛍光インクは例えば蛍光筆記道具のインクとして利用でき、蛍光ペイントは例えば蛍光標識、蛍光繊維または蛍光装飾物の製作に利用できる。
【００７５】
シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、高価の蛍光染料を用いることなく低廉な費用で製造することができる。また、特定の理論に拘るのではないが、蛍光染料由来の発色団はシリカマトリクス（matrix）内に埋め込まれているため、蛍光染料そのままを含む着色用組成物に比べて化学物質による攻撃、空気中における酸化などによる蛍光性の劣化を防止することができる。また、本出願による着色用組成物において、蛍光染料由来の発色団は、理論に拘るのではないが、限定された輻射運動(restricted irradiative motion)に起因して溶液内の蛍光染料より一層高い光安定性を有する(C. Earhart, N. R. Jana, N. Erathodiyil, J. Y. Ying, Langmuir 2008,24, 6215 (2008); K.P. Mcnamara et al. Anal. Chem. 70, 4853 (1998); S. Santra et al. Anal.Chem. 73, 4988 (2001); T.-J. Yoon et al. Angew. Chem. Int. Ed. 44,1068 (2005))。
【００７６】
シリカ系蛍光ナノ粒子の着色用組成物において、シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、着色用組成物の全体重量に対して１〜３０重量％、例えば１〜２０重量％または１〜２５重量％の量で含まれてもよい。
【００７７】
着色用組成物に含まれるシリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）または走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定して約５〜約９００ナノメートル、例えば約３０〜５００ナノメートルまたは５０〜３００ナノメートルの直径を有することができる。ナノ粒子の形状には制限がない。例えば、ナノ粒子は略球形または楕円形であってもよい。
【００７８】
ある具現例において、着色用組成物は少なくとも一つの溶媒を含む。溶媒は、着色用組成物の全体重量に対して６０〜９９重量％、例えば７０〜９９重量％、例えば７０〜８０重量％の量で含まれてもよい。溶媒は水、有機溶媒またはこれらの混合物であってもよい。有機溶媒の例はアルコール、多価アルコールのアルキルエーテル、複素環含有有機溶媒およびこれらの混合物を含むが、これに限定されない。ある具現例において、溶媒は、生物学的システムとともに作用するうえ、緩衝液としても作用することができる。
【００７９】
アルコールの例は、Ｃ１−Ｃ４アルコールおよびアルカンジオールを含むが、これに限定されない。Ｃ１−Ｃ４アルコールの例はメタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−メチル−１−プロパノールおよびｔｅｒｔ−ブタノールを含む。アルカンジオールの例は、１，２−アルカンジオール（例えば、１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール）、末端ジオール（例えば、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなど）、分岐ジオール（例えば、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−メチル−１，４−ブタンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール）またはこれらの２つ以上の混合物を含む。
【００８０】
多価アルコールのアルキルエーテルの例は、多価アルコールの低級モノアルキルエーテル（例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールおよびトリプロピレングリコールのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノ−ｎ−ブチルエーテル、モノ−イソ−ブチルエーテル、モノ−ｎ−ヘキシルエーテルなど）、多価アルコールの低級ジアルキルエーテル（例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールおよびトリプロピレングリコールのジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジ−ｎ−ブチルエーテル、ジ−イソ−ブチルエーテル、ジ−ｎ−ヘキシルエーテルなど）またはこれらの２つ以上の混合物を含む。
【００８１】
複素環含有有機溶媒の例は、２−ピロリドン、ε−カプロラクタム、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン（例えば、１，３−ジメチルイミダゾリジン−２−オン）、Ｎ−メチルピロリドン、エチレンウレア、スルホラン、ピリジン、ピラジン、モルホリン、１−メチル−２−ピリドン、２−メチル−２−オキサゾリン、２−エチル−２−オキサゾリンおよび２，４，４−トリメチル−２−オキサゾリン、またはこれらの２つ以上の混合物を含む。
【００８２】
ある具現例において、有機溶媒は、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、１，５−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール、２−プロパノール、トリエタノールアミン、２−ピロリドン、またはこれらの２つ以上の混合物である。
【００８３】
着色用組成物は、シリカ系蛍光ナノ粒子および溶媒以外に、着色用組成物に一般に用いられる公知の添加剤、例えば界面活性剤、分散剤、結合剤および粘度調整剤などをさらに含んでもよい。これらの添加剤は、それぞれ着色用組成物の全体重量に対して０．００５〜５重量％、例えば０．０１〜２重量％含まれてもよい。
【００８４】
界面活性剤は、例えば、着色用組成物の液性（例えば表面張力）を調整することにより、着色されたイメージの耐水性を向上させ、スミアリング(smearing)を防止することができる。界面活性剤の例は、陰イオン性界面活性剤（例えば、脂肪酸塩、アルキルスルホン酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホネート、アルキルナフタレンスルホネート、ジアルキルスルホサクシネート、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸−ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩など）、陽イオン性界面活性剤（例えば、脂肪アミン塩、４級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩など）、非イオン性界面活性剤（例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレン−オキシプロピレンブロック共重合体、アセチレン系ポリオキシエチレンオキシドなど）、アミノ酸型やベタイン型などの両性界面活性剤、フッ素系化合物、ケイ素系化合物、またはこれらの２つ以上の混合物を含む。
【００８５】
分散剤は、着色用組成物内でシリカ系蛍光ナノ粒子の分散性を向上させて着色用組成物の貯蔵安定性に寄与する。分散剤の例は水溶性アクリル樹脂、架橋型水溶性アクリル樹脂、水溶性マレイン酸樹脂、水溶性スチレン樹脂、水溶性スチレンアクリル樹脂、水溶性スチレンマレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、水溶性ウレタン樹脂、またはこれらの２つ以上の混合物を挙げることができる。
【００８６】
結合剤は、シリカ系蛍光ナノ粒子の付着性およびコーティング表面の耐水性を提供することができる。結合剤の例は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドン−ビニルアセテート共重合体、ポリビニルアセテート系樹脂、ポリアクリレート系共重合体、合成ラテックス、ポリビニルアセタールとポリビニルアセテートとビニルアセテートの共重合体、およびエチレンとビニルアセテートの共重合体、またはこれらの２つ以上の混合物を含むが、これに限定されない。また、ナノ粒子の表面上にシリコン原子に結合したラジカル−ＯＲ３をさらに含む、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、それ自体が着色用組成物において結合剤として作用することができる。よって、このような表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子を含む着色用組成物は別途の結合剤を含まなくてもよい。
【００８７】
粘度調整剤の例は、前述した有機溶媒以外に、水溶性ポリマー（例えば、セルロース類およびポリビニルアルコール）および非イオン性界面活性剤、またはこれらの２つ以上の混合物を含む。
【００８８】
他の様態において、シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子を用いて物品を着色する方法を提供する。物品の例は紙、天然または合成樹脂、金属、合金、ガラス、セラミックおよび繊維を含むが、これに限定されない。
【００８９】
シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子を含む着色用組成物は、生化学的標識として利用できる。例えば、シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は細胞、遺伝子、核酸または抗体の染色剤として利用できる。
【００９０】
他の様態において、シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子を用いて細胞を生化学的に染色する方法を提供する。細胞を生化学的に染色するこの方法は、シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子を細胞と接触させることを含むことができる。シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子を細胞と接触させる前に、場合によっては染色しようとする細胞に対する抗体とシリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子とを結合させることを含むことができる。
【００９１】
本明細書で参照した全ての刊行物、特許出願、登録特許およびその他の文献はまるでそれぞれの個別刊行物、特許出願、登録特許またはその他の文献が具体的かつ個別的に表示されて全体として参照によって組み込まれているかのように、参照によって本明細書に組み込まれる。参照によって組み込まれる記載に含まれた定義のうち、本開示の定義に相反する部分は除く。
【００９２】
定義
本明細書において、「約」は、当業者によって理解されるもので、用いられる文脈によって可変的である。当業者にとって不明瞭な当該用語の使用があれば、「約」は用いられた文脈において特定用語の上下１０％までを意味するであろう。
【００９３】
本明細書で例示的に記述した具現例は、本明細書で具体的に開示していない要素または要素ら、限定または限定らがなくても適切に実行できる。よって、例えば「含む」、「含む」、「含有する」などの用語は、拡張可能なものと理解されるべきであり、限定するものではない。また、本明細書で用いられたた用語および表現は説明のための用語として用いられたものであり、限定の用語として用いられたものではなく、このような用語および表現の利用には説明および例示された特徴またはその一部のどんな均等物も除外しようとする意図がなく、請求された発明の範囲内で多様な変更が可能であることが理解されるべきである。また、語句「必須的に行われる」は、具体的に言及した要素および請求された発明の基本的で新規な特徴に実質的に影響を与えない追加要素を含むものと理解されるべきである。語句「成り立つ」は具体的に言及してない要素を除く。
【００９４】
一般に、「置換された」は、水素原子に対する少なくとも一つの結合が非水素または非炭素原子に対する結合で代替された、下記定義したとおりの基（例えばアルキルまたはアリール基）を示す。置換された基も炭素または水素原子に対する少なくとも一つの結合がヘテロ原子に対する二重または三重結合を含む少なくとも一つの結合で代替された基を含む。したがって、置換された基は別途特定しない限り少なくとも一つの置換基で置換される。ある具現例において、置換された基は１、２、３、４、５または６個の置換基で置換される。置換基の例はハロゲン（すなわち、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒおよびＩ）；ヒドロキシル；アルコキシ、アルケンオキシ、アルキンオキシ、アリールオキシ、アラルキルオキシ、ヘテロシクリルオキシおよびヘテロシクリルアルコキシ基；カルボニル（オキソ）；カルボキシル；エステル；ウレタン；オキシム；ヒドロキシルアミン；アルコキシアミン；アラルコキシアミン；チオール；スルフィド；スルホキシド；スルホン；スルホニル；スルホンアミド；アミン；Ｎ−オキシド；ヒドラジン；ヒドラジド；ヒドラゾン；アジド；アミド；ウレア；アミジン；グアニジン；エナミン；イミド；イソシアネート；イソチオシアネート；シアネート；チオシアネート；イミン；ニトロ基；ニトリル（すなわちＣＮ）；などを含む。
【００９５】
アルキル基は、１〜２０個の炭素原子、またはある具現例では１〜１２、１〜８、１〜６または１〜４個の炭素原子を有する直鎖および分岐鎖アルキル基を含む。アルキル基はシクロアルキル基も含む。直鎖アルキル基の例はメチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチルおよびｎ−オクチル基などの１〜８個の炭素原子を有するものを含む。分岐鎖アルキル基の例はイソプロピル、イソ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ネオペンチル、イソペンチル、および２，２−ジメチルプロピル基を含むが、これに限定されない。代表的な置換されたアルキル基は、前記列挙したような置換基で少なくとも１回置換できる。ハロアルキルという用語が用いられる場合、アルキル基は少なくとも一つのハロゲン原子で置換される。
【００９６】
シクロアルキル基は、環状アルキル基であって、その例は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチルおよびシクロオクチル基を含むが、これに限定されない。ある具現例において、シクロアルキル基は３〜８個の環員を有するが、他の具現例においては、環炭素原子の数は３〜５、３〜６または３〜７である。シクロアルキル基は一環、二環および多環式環系、例えば後述するような架橋シクロアルキル基および融合環、例えば非制限的にデカリンなどをさらに含む。ある具現例において、多環シクロアルキル基は３つの環を有する。置換されたシクロアルキル基は前記定義したとおりの非水素および非炭素基で少なくとも一つ置換できる。ところが、置換されたシクロアルキル基は前記定義したとおりの直鎖または分岐鎖アルキル基で置換された環も含む。代表的な置換されたシクロアルキル基は１回またはそれ以上置換でき、例えば２，２−、２，３−、２，４−、２，５−または２，６−二置換されたシクロヘキシル基を含むが、これに限定されず、これらは前記列挙したような置換基で置換されてもよい。
【００９７】
シクロアルキルアルキル基は、アルキル基の水素または炭素結合が前記定義したとおりのシクロアルキル基に対する結合で代替された、前記定義したとおりのアルキル基である。ある具現例において、シクロアルキルアルキル基は４〜２０個の炭素原子、４〜１６個の炭素原子、典型的には４〜１０個の炭素原子を有する。置換されたシクロアルキルアルキル基は、この基のアルキル部分、シクロアルキル部分、またはアルキル部分およびシクロアルキル部分の両方ともで置換できる。代表的な置換されたシクロアルキルアルキル基は、１回またはそれ以上置換でき、例えば前記列挙したような置換基で一置換、二置換または三置換できるが、これに限定されない。
【００９８】
アルケニル基は、２つの炭素原子間の少なくとも一つの二重結合が存在する以外は前記定義したとおりの直鎖および分岐鎖アルキルおよびシクロアルキル基を含む。よって、アルケニル基は、２〜約２０個の炭素原子、典型的には２〜１２個の炭素原子、或いはある具現例では２〜８個、２〜６個または２〜４個の炭素原子を有する。ある具現例において、アルケニル基は４〜２０個の炭素原子、５〜２０個の炭素原子、５〜１０個の炭素原子、或いは５、６、７または８個の炭素原子を有するシクロアルケニル基を含む。例えば、特に、ビニル、アリル、ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ３）、ＣＨ＝Ｃ（ＣＨ３）２、−Ｃ（ＣＨ３）＝ＣＨ２、−Ｃ（ＣＨ３）＝ＣＨ（ＣＨ３）、−Ｃ（ＣＨ２ＣＨ３）＝ＣＨ２、シクロヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキサジエニル、ブタジエニル、ペンタジエニルおよびヘキサジエニルが挙げられるが、これに限定されない。代表的な置換されたアルケニル基は１回またはそれ以上置換でき、例えば前記列挙したような置換基で一置換、二置換または三置換できるが、これに限定されない。
【００９９】
シクロアルケニルアルキル基は、アルキル基の水素または炭素結合が前記定義したとおりのシクロアルケニル基に対する結合で代替された、前記定義したようなアルキル基である。置換されたシクロアルケニルアルキル基は、この基のアルキル部分、シクロアルケニル部分、またはアルキル部分およびシクロアルケニル部分の両方ともで置換できる。代表的な置換されたシクロアルケニルアルキル基は、前記列挙したような置換基で１回またはそれ以上置換できる。
【０１００】
アルキニル基は、２つの端子原子間の少なくとも一つの三重結合が存在する以外は直鎖または分岐鎖アルキル基を含む。よって、アルキニル基は、２〜約２０個の炭素原子、典型的には２〜１２個の炭素原子、或いはある具現例では２〜８個、２〜６個または２〜４個の炭素原子を有する。例えば、特に−Ｃ≡ＣＨ、−Ｃ≡Ｃ（ＣＨ３）、−Ｃ≡Ｃ（ＣＨ２ＣＨ３）、−ＣＨ２Ｃ≡ＣＨ、−ＣＨ２Ｃ≡Ｃ（ＣＨ３）、および−ＣＨ２Ｃ≡Ｃ（ＣＨ２ＣＨ３）が挙げられるが、これに限定されない。代表的な置換されたアルキニル基は１回またはそれ以上置換でき、例えば前記列挙したような置換基で一置換、二置換または三置換できるが、これに限定されない。
【０１０１】
アリール基は、ヘテロ原子を含有しない環状芳香族炭化水素である。アリール基は、一環、二環および多環式環系を含む。よって、アリール基はフェニル、アズレニル、ヘプタレニル、ビフェニルレニル、インダセニル、フルオレニル、フェナントレニル、トリフェニルレニル、ピレニル、ナフタセニル、クリセニル、ビフェニル、アントラセニル、インデニル、インダニル、ペンタレニルおよびナフチル基を含むが、これに限定されない。ある具現例において、アリール基はこの基の環部分に６〜１４個の炭素原子、他の具現例では６〜１２個または６〜１０個の炭素原子も含有する。用語「アリール基」は、融合芳香族−脂肪族環系（例えば、インダニル、テトラヒドロナフチルなど）などの融合環を含有する基を含むが、環員の一つに結合したアルキル基またはハロ基などの他の基を有するアリール基は含まない。その代わりに、トリル基などの基は置換されたアリール基と称する。代表的な置換されたアリール基は１回またはそれ以上置換できる。例えば、一置換されたアリール基は２−、３−、４−、５−または６−置換されたフェニルまたはナフチル基を含むが、これに限定されず、これらは前記列挙したような置換基で置換できる。
【０１０２】
アラルキル基は、アルキル基の水素または炭素結合が前記定義したとおりのアリール基に対する結合で代替された、前記定義したようなアルキル基である。ある具現例において、アラルキル基は７〜２０個の炭素原子、７〜１４個の炭素原子、または７〜１０個の炭素原子を有する。置換されたアラルキル基はこの基のアルキル部分、アリール部分、またはアルキル部分とアリール部分の両方ともで置換できる。代表的なアラルキル基は、ベンジルおよびフェネチル基、そして４−エチル−インダニルなどの融合（シクロアルキルアリール）アルキル基を含むが、これに限定されない。代表的な置換されたアラルキル基は前記列挙したような置換基で１回またはそれ以上置換できる。
【０１０３】
ヘテロシクリル基は、３つ以上の環員を含有し、これらの中でも一つ以上が非制限的にＮ、ＯおよびＳなどのヘテロ原子である芳香族（ヘテロアリールとも称する）および非芳香族環化合物を含む。ある具現例において、ヘテロシクリル基は３〜２０個の環員を含むが、他の具現例では３〜６、３〜１０、３〜１２または３〜１５個の環員を有する。ヘテロシクリル基は、例えばイミダゾリル、イミダゾリニルおよびイミダゾリジニル基などの不飽和、部分飽和および飽和環系を包含する。用語「ヘテロシクリル基」は例えばベンゾトリアゾリル、２，３−ジヒドロベンゾ［１，４］ジオキシニル、およびベンゾ［１，３］ジオキソリルなどの融合芳香族および非芳香族基を含むものを始めとして、融合環状種を含む。この用語は、非制限的にキヌクリジルなどのヘテロ原子を含有する橋結合多環式環系も含む。ところが、この用語は環員の一つに結合したアルキル、オキソまたはハロ基などの他の基を有するヘテロシクリル基は含まない。その代わりに、これは「置換されたヘテロシクリル基」と称する。ヘテロシクリル基はアジリジニル、アゼチジニル、ピロリジニル、イミダゾリジニル、ピラゾリジニル、チアゾリジニル、テトラヒドロチオフェニル、テトラヒドロフラニル、ジオキソリル、フラニル、チオフェニル、ピロリル、ピロリニル、イミダゾリル、イミダゾリニル、ピラゾリル、ピラゾリニル、トリアゾリル、テトラゾリル、オキサゾリル、イソキサゾリル、チアゾリル、チアゾリニル、イソチアゾリル、チアジアゾリル、オキサジアゾリル、ピペリジル、ピペラジニル、モルホリニル、チオモルホニル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロチオピラニル、オキサチアン、ジオキシル、ジチアニル、ピラニル、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、ジヒドロピリジル、ジヒドロジチイニル、ジヒドロジチオニル、ホモピペラジニル、キヌクリジル、インドリル、インドリニル、イソインドリル、アザインドリル（ピロロピリジル）、インダゾリル、インドリジニル、ベンゾトリアゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、ベンズチアゾリル、ベンゾオキサジアゾリル、ベンゾオキサジニル、ベンゾジチイニル、ベンゾオキサチイニル、ベンゾチアジニル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾチアジアゾリル、ベンゾ［１，３］ジオキソリル、ピラゾロピリジル、イミダゾピリジル（アザベンズイミダゾリル）、トリアゾロピリジル、イソキサゾロピリジル、フリニル、キサチニル、アデニニル、グアニニル、キノリニル、イソキノリニル、キノリジニル、キノキサリニル、キナゾリニル、シンノリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プテリジニル、チアナフタレニル、ジヒドロベンゾチアジニル、ジヒドロベンゾフラニル、ジヒドロインドリル、ジヒドロベンゾジオキシニル、テトラヒドロインドリル、テトラヒドロインダゾリル、テトラヒドロベンズイミダゾリル、テトラヒドロベンゾトリアゾリル、テトラヒドロピロロピリジル、テトラヒドロピラゾロピリジル、テトラヒドロイミダゾピリジル、テトラヒドロトリアゾロピリジルおよびテトラヒドロキノリニル基を含むが、これに限定されない。代表的な置換されたヘテロシクリル基は１回またはそれ以上置換できる。例えば、置換されたヘテロシクリル基は、前記列挙したような各種の置換基で２−、３−、４−、５−または６−置換または二置換されたピリジルまたはモルホリニル基を含むが、これに限定されない。
【０１０４】
ヘテロアリール基は、５つ以上の環員を含有し、これらの少なくとも一つが非制限的にＮ、ＯおよびＳなどのヘテロ原子としての芳香族環化合物である。ヘテロアリール基はピロリル、ピラゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、オキサゾリル、イソキサゾリル、チアゾリル、ピリジル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、チオフェニル、ベンゾチオフェニル、フラニル、ベンゾフラニル、インドリル、アザインドリル（ピロロピリジル）、インダゾリル、ベンズイミダゾリル、イミダゾピリジル（アザベンズイミダゾリル）、ピラゾロピリジル、トリアゾロピリジル、ベンゾトリアゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾチアジアゾリル、イミダゾピリジル、イソキサゾロピリジル、チアナフタレニル、フリニル、キサンチニル、アデニニル、クアニニル、キノリニル、イソキノリニル、テトラヒドロキノリニル、キノキサリニルおよびキナゾリニル基を含むが、これに限定されない。用語「ヘテロアリール基」はインドリルおよび２，３−ジヒドロインドリルなどの融合環化合物を含むが、アルキル基などの環員の一つに結合した他の基を有するヘテロアリール基は含まない。その代わりに、このような置換を有するヘテロアリール基は「置換されたヘテロアリール基」と称する。代表的な置換されたヘテロアリール基は前記列挙したような各種の置換基で１回以上置換できる。
【０１０５】
ヘテロシクリルアルキル基は、アルキル基の水素または炭素結合が前記定義したとおりのヘテロシクリル基に対する結合で代替された、前記定義したとおりのアルキル基である。置換されたヘテロシクリルアルキル基は、この基のアルキル部分、ヘテロシクリル部分、またはアルキル部分およびヘテロシクリル部分の両方ともで置換できる。代表的なヘテロシクリルアルキル基は４−エチル−モルホリニル、４−プロピルモルホリニル、フラン−２−イルメチル、フラン−３−イルメチル、ピリジン−３−イルメチル、テトラヒドロフラン−２−イルエチルおよびインドル−２−イルプロピルを含むが、これに限定されない。代表的な置換されたヘテロシクリルアルキル基は前記列挙したような置換基で１回またはそれ以上置換できる。
【０１０６】
ヘテロアラルキル基は、アルキル基の水素または炭素結合が前記定義したとおりのヘテロアリール基に対する結合で代替された、前記定義したとおりのアルキル基である。置換されたヘテロアラルキル基は、この基のアルキル部分、ヘテロアリール部分、またはアルキル部分およびヘテロアリール部分の両方において置換できる。代表的な置換されたヘテロアラルキル基は、前記列挙したような置換基で１回またはそれ以上置換できる。
【０１０７】
本明細書において、ハロゲンはＦ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩを示すことができる。
【０１０８】
本明細書において、アンモニウムまたは４次アミンは、＋ＮＲａＲｂＲｃＲｄの構造を有する基またはイオンを示す。ここで、Ｒａ、Ｒｂ、ＲｃおよびＲｄはＨおよびアルキル基から独立に選択される。よって、Ｒａ−ｄ基は、全て同一であっても異なってもよい。アルキルアンモニウムは１、２、３または４個のアルキル基を有するアンモニウム基を示すが、テトラアルキルアンモニウムは４個のアルキル基を有するアンモニウム基を示す。混合アルキルアンモニウムは２、３または４個のアルキル基を有し、アルキル基の少なくとも一つが他のアルキル基とは異なるアンモニウムである。
【０１０９】
本明細書で参照した全ての刊行物、特許出願、登録特許およびその他の文献は、まるでそれぞれの個別刊行物、特許出願、登録特許またはその他の文献が具体的且つ個別的に表示されて全体として参照によって組み込まれているかのように、参照によって本明細書に組み込まれる。参照によって組み込まれる記載によって含まれた定義のうち、本開示の定義に相反する部分は除く。
【０１１０】
一般に説明された本具現例は、例示として提供される下記の実施例を参照してさらによく理解されるが、これらの実施例は本技術を制限するものではない。
【実施例】
【０１１１】
本技術は、下記実施例によってさらに詳細に説明されるが、これは決して制限するものと解釈されてはならない。
【０１１２】
実施例１：ローダミン由来シリカ系蛍光ナノ粒子の製造
アリル−ローダミンＢの合成
０．５ｇ（１．０ｍｍｏｌ）のローダミンＢ、１．５ｇ（３．２６ｍｍｏｌ）の炭酸セシウムおよび０．５４ｇ（４．４６ｍｍｏｌ）のアリルブロマイドをＮ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド２０ｍＬに溶解させた。混合物を６０℃で１日間攪拌しながら反応させた後、反応混合物をメチレンクロライド１００ｍＬおよび水２００ｍＬと混合した。メチレンクロライド層を分離して回転蒸発器で溶媒を蒸発させた。得られた生成物をカラムクロマトグラフィー（カラムの長さ３０ｃｍ、直径５ｃｍ、充填物質：ＳｉｌｉｃａＧｅｌ ６０、展開溶媒：メチレンクロライドとメタノールの１：１混合物）で分離して黒赤い色の固体としてアリル−ローダミンＢ０．５１１ｇ（収率：９４．６％）を得た。
【０１１３】
1H NMR (300MHz, Bruker, CDCl3);δ ppm 8.31, 7.82, 7.34, 7.10, 6.90, 5.70, 5.20, 4.53, 3.68, 1.34. 13C NMR (300MHz, Bruker, CDCl3);δ ppm 164.61, 158.62, 157.65, 155.45, 133.48, 133.11, 131.26, 131.18, 131.02,130.37, 130.15, 129.82, 118.98, 115.91, 114.21, 113.42, 96.20, 67.88, 65.99,46.09, 12.60.
【０１１４】
アリル−ローダミンＢのヒドロシリル化
５０ｍｇのアリル−ローダミンＢ、２５ｍｇのトリエトキシシランおよび触媒量のＰｔ／Ｃをメタノール１０ｍＬに添加した。混合物を還流温度の下で１日間攪拌しながら反応させた後、Ｐｔ／Ｃはセライトを用いて除去した。濾過液の溶媒を真空で除去して非常にネバネバした液体として、ヒドロシリル化されたアリル−ローダミンＢ６０．８ｍｇ（収率：９８．７％）を得た。
【０１１５】
ナノ粒子の製造
３０ｍｇのヒドロシリル化されたアリル−ローダミンＢ、１．１ｇのテトラエトキシシランをアンモニア２８％水溶液１ｍＬ、脱イオン化された水１ｍＬおよびエタノール５０ｍＬの混合物に添加した。混合物を常温で３時間反応させた。反応混合物を遠心分離してシリカ系蛍光ナノ粒子０．１ｇを得た。生成されたナノ粒子の直径はＴＥＭ観察の際に３０〜５０ｎｍ、ＳＥＭ観察の際に３０〜５０ｎｍであった。
【０１１６】
実施例２：フルオレセイン由来シリカ系蛍光ナノ粒子の製造
ローダミンＢの代わりに０．５ｇのフルオレセインを用いた以外は、実施例１と同一の方法でシリカ系蛍光ナノ粒子を製造した。
【０１１７】
アリル−フルオレセインの１Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、Ｂｒｕｋｅｒ、ＣＤＣｌ３）；δ ppm 8.25, 7.70, 7.33, 6.91, 6.78, 6.02, 5.60, 5.42, 5.11, 4.65,4.46. 13C NMR (300MHz,Bruker, CDCl3); δ ppm 185.65, 165.00,162.98, 158.90, 154.17, 149.98, 134.38, 132.69, 131.21, 131.90, 131.21, 130.95,130.55, 130.50, 130.21, 129.94, 129.69, 128.91, 119.15, 118.70, 117.72, 114.97,113.74, 105.74, 101.18, 69.44, 66.01.
【０１１８】
実施例３：シリカ系蛍光ナノ粒子を含む着色用組成物の製造
実施例１の直径５０ｎｍのナノ粒子を１０ｍＬのエタノールまたは水に分散させた。こうして作られた溶媒に分散したナノ粒子は、約５６０ｎｍで最大吸収は長を示し、約５８０ｎｍで放出波長を示した。
【０１１９】
濾紙（９０ｎｍ、ＡＤＶＡＮＴＥＣ）に実施例１または実施例２のシリカ系蛍光ナノ粒子の水溶液を用いて文字を記入し、空気中で乾燥させた。紫外線照射の際に、実施例１の溶液を用いて記入した文字は赤色を示し、実施例２の溶液を用いて記入した文字は緑色を示した。
【０１２０】
実施例４：シリカ系蛍光ナノ粒子を用いた生化学的標識
実施例１の直径５０ｎｍの蛍光ナノ粒子を培養液に分散させた。準備されたＭＣ３Ｔ３−Ｅ１細胞に１００μｇ／ｍＬの濃度で蛍光ナノ粒子を注入した。１４時間３７℃（５％のＣＯ２）で培養した後、光学顕微鏡および蛍光顕微鏡を用いて観察した。光学顕微鏡観察の際には図１に示すように蛍光ナノ粒子の存在を確認することができないが、蛍光顕微鏡観察の際には図２に示すように核を除いた全ての細胞の部分に蛍光ナノ粒子が含まれていることが分かる。
【０１２１】
均等物
本開示は、本出願で説明した特定の具現例によって限定されない。本開示の技術的思想と範疇を外れずに多くの変更および変化が成され得る。これは当業者にとっては明白なことである。本明細書で列挙されたものだけでなく、本開示の範疇内に属する機能的に均等な方法および装置は、前述した説明によって当業者に明確になるであろう。このような変更および変化は特許請求の範囲の範疇内に属することが意図される。本開示は、添付する特許請求の範囲、そしてこの特許請求の範囲に与えられる完全な範囲の均等物によってのみ限定されるであろう。本開示は特定の方法、試薬、化合物、組成物または生物学的システムに限定されず、これらは当然に変更可能であることを理解すべきである。本明細書で用いた用語は特定の具現例を説明するための目的に過ぎず、限定しようとするものではないことも理解すべきである。
【０１２２】
また、本開示の特徴または様態がマーカッシュ(Markush)グループの言葉で説明されている場合、当業者はこの開示もまた該マーカッシュ(Markush)グループの任意の個々の構成要素またはサブグループの構成要素の言葉で説明されることを理解するであろう。
【０１２３】
全ての目的で特に発明の詳細な説明を提供することからみて、本明細書で開示した全ての範囲は全て可能な部分範囲および部分範囲の組み合わせを含み、これは当業者によって理解されるであろう。全ての列挙された範囲はその同一の範囲を１／２、１／３、１／４、１／５、１／１０部分などで分けられた範囲に対しても十分に説明および実施できるものと容易に理解されるであろう。非制限的例として、本明細書で論議された各範囲は下位１／３、中位１／３、および上位１／３に容易に分けられる。「以上」、「超過」、「未満」などの全ての用語は、前記論議されたように、追って部分範囲に分けられる範囲を示すことも、当業者は理解するであろう。最後に、範囲は各個別構成要素を含むことも、当業者は理解するであろう。よって、例えば１〜３個の細胞を有するグループは１、２または３個の細胞を有するグループを示す。同様に、１〜５個の細胞を有するグループは１、２、３、４または５個の細胞を有するグループを示す。
【０１２４】
多様な様態と具現例を本明細書に開示したが、他の様態および具現例も当業者にとっては明白であろう。本明細書で開示した多様な様態および具現例は、例示するためのものに過ぎず、限定するためのものではなく、その真正な技術的思想および範疇は特許請求の範囲によって表示される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリカ系蛍光ナノ粒子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光は、分子が光子を吸収して長波長の他の光子を放出することを触発するときに発生する。蛍光は、フルオロフォア団(fluorophore)が電気的に励起された後で基底状態に弛緩するときにも起こりうる。フルオロフォア団は、分子が蛍光性となるように誘発する分子の成分である。フルオロフォア団は、特定の波長（または波長範囲）のエネルギーを吸収し、異なる（ところが、同様に特定の）波長（または波長範囲）を再放出する。
【０００３】
蛍光物質は、無機物質（特に、例えば硫化亜鉛）および有機物質（特に、例えばローダミン、フルオレセインおよびエオシン）を含む。蛍光物質は、例えば、蛍光インク（例えば、筆記道具、プリンターなどの）または蛍光ペイント（例えば、標識、繊維などの）に用いられるものなどの蛍光染料または顔料内に含まれ得る。
【発明の概要】
【０００４】
一様態において、化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランと、化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物と、水と、加水分解触媒の反応生成物とを含む組成物を提供されて；式中、Ｒ１は少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ６アルキル、少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ２−Ｃ６アルケニル、または少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のアリール基であり、ｍは０または１であり、ｎは３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２であり、Ｄはフルオロフォア団を有するラジカルであり；Ｌ１は結合、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）Ｏ、Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、ＳＯ２Ｏ、Ｃ（Ｏ）Ｓ、Ｃ（Ｓ）、またはＳ２であり；Ｒ２は水素、またはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ１２アルキルであり；Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立に加水分解可能な置換基であり；前記反応生成物は作用基を含む外部表面を含むシリカ系蛍光ナノ粒子である。ある具現例において、前記シリカ系蛍光ナノ粒子の外部表面上の作用基の８０％以上がＯＨ基である。ある具現例において、前記シリカ系蛍光ナノ粒子の外部表面上の作用基の１０％以下がＮＨ２基である。
【０００５】
ある具現例において、Ｄはキサンテン（Xanthene）、ベンゾ［ａ］キサンテン（benzo[a]xanthene）、ベンゾ［ｂ］キサンテン（benzo[b]xanthene）、ベンゾ［ｃ］キサンテン（benzo[c]xanthene）、クマリン（coumarin）、ベンゾクマリン（benzocoumarin）、アリザリン（alizarin）、アゾ（azo）、フェノキサジン（phenoxazine）、ベンゾ［ａ］フェノキサジン（benzo[a]phenoxazine）、ベンゾ［ｂ］フェノキサジン（benzo[b]phenoxazine）、ベンゾ［ｃ］フェノキサジン（benzo[c]phenoxazine）、ナフタルイミド（naphthalimide）、ナフトールラクタム（naphtholactam）、アズラクトン（azlactone）、メチン（methyne）、オキサジン（oxazine）、チアジン（thiazine）、ジケトピロロピロール（diketopyrrolopyrrole）、キナクリドン（quinacridone）、チオエピンドリン（thioepindoline）、ラクタムイミド（lactamimide）、ジフェニルマレイミド（diphenylmaleimide）、アセトアセトアミド（acetoacetamide）、イミダゾチアジン（imidazothiazine）、ベンズアントロン（benzanthrone）、フタルイミド（phthalimide）、ベンゾトリアゾール（benzotriazole）、ピリミジン（pyrimidine）、ピラジン（pyrazine）またはトリアジン（triazine）系蛍光染料から誘導されるフルオロフォア団を保有するラジカルである。
【０００６】
ある具現例において、前記シリカ系蛍光ナノ粒子の表面は、シリカ原子に結合した−ＯＲ３または−（ＣＨ２）ｐ−Ｙ基を含んで、式中、ＹはＮＲ４Ｒ５Ｒ６、ＰＯ２（ＯＲ７）または−（ＯＣＨ２ＣＨ２）４−１５−ＯＲ８であり、ここでＲ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７およびＲ８はそれぞれ独立にＣ１−Ｃ８アルキルであり、ｐは１〜１５の整数である。ある具現例において、Ｒ１はメチル、エチルまたはフェニルである。他の具現例において、Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立にハロゲン、Ｃ１−Ｃ６アルコキシまたはＣ１−Ｃ６アシルオキシである。
【０００７】
ある具現例において、Ｄは化学式１、化学式２、化学式３または化学式４のラジカルである：
【化１】
【０００８】
【化２】
【０００９】
【化３】
【００１０】
【化４】
【００１１】
式中、Ａ１はＯ、Ｎ−Ｚ１またはＮＺ１Ｚ２（ここで、Ｚ１およびＺ２はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＺ１およびＲ１２はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ１およびＲ１４はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ２およびＲ１４はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成する）であり；Ａ２はＯＺ３またはＮＺ４Ｚ５（ここで、Ｚ３はＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはカルボキシＣ１−Ｃ８アルキルであり、Ｚ４およびＺ５はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＺ４およびＲ１３はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ４およびＲ１７はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ５およびＲ１７はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成する。）であり；ｑは１〜４の整数であり；Ｒ１１はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、フェニル、ナフチルまたは化学式ａ、ｂ、ｃ、若しくはｄである。
【００１２】
【化５】
【００１３】
【化６】
【００１４】
【化７】
【００１５】
【化８】
【００１６】
ここで、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４およびＸ５はそれぞれ独立にＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ１−Ｃ８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ８アルキルチオ、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、Ｃ１−Ｃ８アルキルアミド、ＳＯ３Ｈ、スルホネートまたはＣＯ２Ｈであり、またはＸ１およびＸ２、Ｘ２およびＸ３、Ｘ３およびＸ４、またはＸ４およびＸ５はこれらが結合している原子と共にＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＯ２Ｈ、ＳＯ３Ｈ、ＯＨ、ＮＨ２、置換もしくは無置換のモノ−またはジ（Ｃ１−Ｃ８アルキル）アミノ、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキル、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキルチオまたは置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルコキシである１〜４個の置換体で置換された或いは無置換のフェニルを形成する。
【００１７】
Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７およびＲ１８はそれぞれ独立にＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキル、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキルチオ、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルコキシ、フェニル、ナフチルまたはヘテロアリールであり、或いはＲ１４およびＲ１５、またはＲ１６およびＲ１７は結合してベンゾ基を形成する。
【００１８】
ある具現例において、Ｄは化学式５のラジカルである：
【化９】
【００１９】
式中、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれ独立にＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはＮＺ６Ｚ７であり、ここでＺ６およびＺ７はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＲ２０およびＺ６；Ｒ２０およびＺ７；Ｒ２２およびＺ６；またはＲ２２およびＺ７はこれらが結合している原子と共に置換もしくは無置換の５−、６−または７−員環を形成する。
【００２０】
ある具現例において、前記有機シランと前記蛍光染料−シランの当量比は１：１〜１００：１の範囲である。
【００２１】
他の様態において、化学式Ｄ−Ａの蛍光染料と化学式Ｂ−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物を反応させて化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体を生成し；前記化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体と化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物を反応させて化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物を製造し；化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランと前記化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物を水および加水分解触媒の下で重合させることを含むシリカ系蛍光ナノ粒子の製造方法（式中、Ｒ１は少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ６アルキル、少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ２−Ｃ６アルケニル、または少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のアリール基であり；Ｄはフルオロフォア団を有するラジカルであり；Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立に加水分解可能な置換基であり；Ｌ１は結合、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）Ｏ、Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、ＳＯ２Ｏ、Ｃ（Ｏ）Ｓ、Ｃ（Ｓ）、またはＳ２であり；ＡはＣＯＯＨ、ＯＨ、ＳＯ３Ｈ、ＣＯ−ＣＨ２−ハロゲン、ＣＨ＝ＣＨ２、またはＳＨであり；ＢはＯＨ、ＮＨＲ２、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、またはＳＨであり；ｑ’は１〜１０の整数であり；ｎは３〜１２の整数であり；ｍは０または１であり；Ｒ２は水素、Ｃ１−Ｃ１２アルキル、またはヒドロキシ基で置換されたＣ１−Ｃ１２アルキルであり；但し、ＡおよびＢは互いに反応できるように選択される。）を提供する。
【００２２】
ある具現例において、Ｌ１はＣ（Ｏ）Ｏであり、ＡはＣ（Ｏ）ＯＨであり、ＢはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、またはＯＨである。ある具現例において、前記化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体は、前記化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物と１：０．５〜１：５の比で反応する。
【００２３】
他の様態において、化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物（式中、Ｄはフルオロフォア団を有するラジカルであり；Ｌ１は結合、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）Ｏ、Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、ＳＯ２Ｏ、Ｃ（Ｏ）Ｓ、Ｃ（Ｓ）、またはＳ２であり；ｑ’は１〜１０の整数である。）を提供する。ある具現例において、Ｄは化学式１、化学式２、化学式３または化学式４のラジカルである。ある具現例において、Ｄは化学式５のラジカルである：
【化１０】
【００２４】
式中、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれ独立にＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはＮＺ６Ｚ７であり、ここでＺ６およびＺ７はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、或いはＲ２０およびＺ６；Ｒ２０およびＺ７；Ｒ２２およびＺ６；またはＲ２２およびＺ７はこれらが結合している原子と共に置換もしくは無置換の５−、６−または７−員環を形成する。
【００２５】
他の様態において、シリカ系蛍光ナノ粒子を含む着色用組成物（colorantcomposition）を提供する。ある具現例において、着色用組成物は蛍光インク、蛍光ペイントまたは蛍光ペイストを含む。ある具現例において、着色用組成物は生化学的標識として用いられる。
【００２６】
他の様態において、シリカ系蛍光ナノ粒子を用いて物品を着色する方法を提供する。
【００２７】
他の様態において、シリカ系蛍光ナノ粒子を用いて細胞を生化学的に染色する方法を提供する。
【００２８】
前述した要約は例示的なものであり、決して制限しようとする意図ではない。前述した例示的様態、具現例および特徴に加えて、追加の様態、具現例および特徴は図面および下記の説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は実施例１に係るシリカ系蛍光ナノ粒子で標識されたＭＣ３Ｔ３−Ｅ１細胞の例示的具現例の光学顕微鏡観察写真である（倍率：２００倍）。
【図２】図２は実施例１に係るシリカ系蛍光ナノ粒子で標識されたＭＣ３Ｔ３−Ｅ１細胞の例示的具現例の蛍光顕微鏡観察写真である（倍率：２００倍）。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
下記の説明において、本説明の一部を構成する添付図面を参照する。本説明、図面および請求項に記述した例示的具現例は制限しようとする意図ではない。ここで提示する発明の思想または範囲を外れることなく、他の具現例が利用でき、他の変更が成され得る。
【００３１】
蛍光は、高い信号対雑音比、優れた空間分解能および具現の容易性のため、多様なシステムから分子スケールまでにおいて優れた道具として立証されてきた。本明細書では、シリカ系蛍光ナノ粒子、その合成中間体、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子、並びにこのようなナノ粒子の製造方法および利用方法について記述する。本明細書で記述したシリカ系蛍光ナノ粒子は、量産が可能であり、その用途として例えば物品着色または生化学的標識を含むが、これに限定されない。
【００３２】
シリカ系蛍光ナノ粒子
一様態において、水および加水分解触媒存在下に化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シラン（式中、Ｒ１はハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ６アルキル、ハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ２−Ｃ６アルケニル、またはハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のアリール基であり；Ｘ１はそれぞれ独立に加水分解可能な置換基であり；ｍは０または１である。）および化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物（式中、Ｄはフルオロフォア団を有するラジカルであり；Ｌ１は直接結合、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ２−、−Ｏ−、−ＳＯ２Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）Ｓ−、−Ｓ−、−Ｃ（Ｓ）−、または−Ｓ−Ｓ−であり；Ｒ２は水素、Ｃ１−Ｃ１２アルキル、またはヒドロキシ基で置換されたＣ１−Ｃ１２アルキルであり；Ｘ２はそれぞれ独立に加水分解可能な置換基であり；ｎは３〜１２の整数である。）の反応生成物を含むシリカ系蛍光ナノ粒子を提供する。ある具現例において、Ｄはキサンテン（Xanthene）、ベンゾ［ａ］キサンテン（benzo[a]xanthene）、ベンゾ［ｂ］キサンテン（benzo[b]xanthene）、ベンゾ［ｃ］キサンテン（benzo[c]xanthene）、クマリン（coumarin）、ベンゾクマリン（benzocoumarin）、アリザリン（alizarin）、アゾ（azo）、フェノキサジン（phenoxazine）、ベンゾ［ａ］フェノキサジン（benzo[a]phenoxazine）、ベンゾ［ｂ］フェノキサジン（benzo[b]phenoxazine）、ベンゾ［ｃ］フェノキサジン（benzo[c]phenoxazine）、ナフタルイミド（naphthalimide）、ナフトールラクタム（naphtholactam）、アズラクトン（azlactone）、メチン（methyne）、オキサジン（oxazine）、チアジン（thiazine）、ジケトピロロピロール（diketopyrrolopyrrole）、キナクリドン（quinacridone）、チオエピンドリン（thioepindoline）、ラクタムイミド（lactamimide）、ジフェニルマレイミド（diphenylmaleimide）、アセトアセトアミド（acetoacetamide）、イミダゾチアジン（imidazothiazine）、ベンズアントロン（benzanthrone）、フタルイミド（phthalimide）、ベンゾトリアゾール（benzotriazole）、ピリミジン（pyrimidine）、ピラジン（pyrazine）またはトリアジン（triazine）系蛍光染料から誘導される。
【００３３】
ある具現例において、シリカ系蛍光ナノ粒子の表面上の作用基の約８０％以上、約８５％以上または約９０％以上が−ＯＨ基である。また、シリカ系蛍光ナノ粒子の表面上に存在する全体基のうち、−ＮＨ２基が１０％以下、１５％以下または２０％以下を占める。シリカ系蛍光ナノ粒子の表面上に存在する全体基のうち８０％以上が−ＯＨ基であり、および／または２０％以下が−ＮＨ２基であることにより、ナノ粒子は、コバルト、ニッケル、銅、カドミウムおよび水銀イオンなどの金属イオンとのキレートを形成できる。ある具現例において、前記金属イオンは２価である。
【００３４】
シリカ系蛍光ナノ粒子は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）または走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定して約５〜約９００ナノメートル、例えば約３０〜５００ナノメートル、または約５０〜３００ナノメートルの直径を有することができる。
【００３５】
シリカ系蛍光ナノ粒子は、水および加水分解触媒存在下に化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランおよび化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物の反応生成物を含む。重合に単量体として用いられる化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランと化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物の当量比は、多様な具現例によって約１：１〜約１００：１、例えば１：１〜１：５０または１：１〜１：２０であってもよい。
【００３６】
化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランにおいて、Ｒ１は例えばメチル、エチルまたはフェニルでありうるが、これに限定されない。ある具現例において、Ｘ１は加水分解可能な置換基である。Ｘ１の例はハロゲン、Ｃ１−Ｃ６アルコキシおよびＣ１−Ｃ６アシルオキシを含むが、これに限定されない。Ｘ１は例えばクロロ、メトキシまたはエトキシであってもよい。
【００３７】
化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランは、例えばテトラメトキシシラン（tetramethoxysilane）、テトラエトキシシラン（tetraethoxysilane）、クロロトリメトキシシラン（chlorotrimethoxysilane）、クロロトリエトキシシラン（chlorotriethoxysilane）、テトラクロロシラン（tetrachlorosilane）、メチルトリメトキシシラン（methyltrimethoxysilane）およびメチルトリエトキシシラン（methyltriethoxysilane）を含むが、これに限定されない。
【００３８】
化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物において、Ｄは蛍光染料から誘導されるラジカルである。本明細書において、「蛍光染料から誘導されるラジカル」とは、蛍光染料の母核構造が維持されており、蛍光染料に本質的に蛍光を与える発色団、すなわちフルオロフォア団を含むラジカルをいう。ある具現例において、Ｌ１は直接結合、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ２−または−Ｃ（Ｏ）Ｓ−である。
【００３９】
他の具現例において、Ｘ２は水の存在下にシリコン原子から加水分解できる任意の置換体であってもよい。Ｘ２の例はハロゲン、Ｃ１−Ｃ６アルコキシおよびＣ１−Ｃ６アシルオキシを含むが、これに限定されない。Ｘ２は例えばクロロ、メトキシまたはエトキシであってもよい。ｎは３〜６の整数であってもよい。
【００４０】
蛍光染料は、キサンテン（Xanthene）、ベンゾ［ａ］キサンテン（benzo[a]xanthene）、ベンゾ［ｂ］キサンテン（benzo[b]xanthene）、ベンゾ［ｃ］キサンテン（benzo[c]xanthene）、クマリン（coumarin）、ベンゾクマリン（benzocoumarin）、アリザリン（alizarin）、アゾ（azo）、フェノキサジン（phenoxazine）、ベンゾ［ａ］フェノキサジン（benzo[a]phenoxazine）、ベンゾ［ｂ］フェノキサジン（benzo[b]phenoxazine）、ベンゾ［ｃ］フェノキサジン（benzo[c]phenoxazine）、ナフタルイミド（naphthalimide）、ナフトールラクタム（naphtholactam）、アズラクトン（azlactone）、メチン（methyne）、オキサジン（oxazine）、チアジン（thiazine）、ジケトピロロピロール（diketopyrrolopyrrole）、キナクリドン（quinacridone）、チオエピンドリン（thioepindoline）、ラクタムイミド（lactamimide）、ジフェニルマレイミド（diphenylmaleimide）、アセトアセトアミド（acetoacetamide）、イミダゾチアジン（imidazothiazine）、ベンズアントロン（benzanthrone）、フタルイミド（phthalimide）、ベンゾトリアゾール（benzotriazole）、ピリミジン（pyrimidine）、ピラジン（pyrazine）またはトリアジン（triazine）系蛍光染料であってもよい。
【００４１】
Ｄの例は化学式１、化学式２、化学式３または化学式４のラジカルを含む：
【化１１】
【００４２】
【化１２】
【００４３】
【化１３】
【００４４】
【化１４】
【００４５】
式中、Ａ１はＯ、Ｎ−Ｚ１またはＮＺ１Ｚ２（ ここで、Ｚ１およびＺ２はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＲ１２およびＺ１；Ｒ１２およびＺ２；Ｒ１４およびＺ１；およびＲ１４およびＺ２のうち少なくとも一対はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成する）であり；Ａ２は−ＯＺ３または−ＮＺ４Ｚ５（ ここで、Ｚ３はＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはカルボキシＣ１−Ｃ８アルキルであり、Ｚ４およびＺ５はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＲ１３およびＺ４；Ｒ１３およびＺ５；Ｒ１７およびＺ４；およびＲ１７およびＺ５のうち少なくとも一対はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成する）である。ｑは１、２、３または４である。Ｒ１１はハロゲン、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、フェニル、ナフチルまたは化学式ａ、ｂ、ｃ、若しくはｄである。
【００４６】
【化１５】
【００４７】
【化１６】
【００４８】
【化１７】
【００４９】
【化１８】
【００５０】
ここで、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４およびＸ５はそれぞれ独立にＨ、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ１−Ｃ８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ８アルキルチオ、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、Ｃ１−Ｃ８アルキルアミド、ＳＯ３Ｈ、スルホネートまたはＣＯ２Ｈであり、或いは2個の接したＸ１〜Ｘ５の置換体はこれらが結合している原子と共にハロゲン、ＣＮ、ＣＯ２Ｈ、ＳＯ３Ｈ、ＯＨ、ＮＨ２、モノ−またはジ（Ｃ１−Ｃ８アルキル）アミノ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ１−Ｃ８アルキルチオおよびＣ１−Ｃ８アルコキシから選択される１〜４個の置換体で置換された或いは無置換のフェニルを形成し、ここでＸ１〜Ｘ５のアルキル部分はハロゲン、ＣＯ２Ｈ、ＳＯ３Ｈ、ＮＨ-２、モノ−またはジ（Ｃ１−Ｃ８アルキル）アミノ、Ｃ１−Ｃ８アルコキシ、ＣＮ、ハロアセチル、またはＯＨで置換できる。
【００５１】
Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７およびＲ１８はそれぞれ独立にＨ、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ１−Ｃ８アルキルチオ、Ｃ１−Ｃ８アルコキシ、フェニル、ナフチルまたはヘテロアリールであり、ここでＲ１２〜Ｒ１８のアルキル部分はハロゲン、ＣＯ２Ｈ、Ｓ、ＳＯ３Ｈ、ＮＨ２、モノ−またはジ（Ｃ１−Ｃ８アルキル）アミノ、Ｃ１−Ｃ４アルコキシ、ＣＮ、ハロアセチルまたはＯＨで置換でき、Ｒ１２〜Ｒ１８のフェニル、ナフチルまたはヘテロアリール部分はハロゲン、ＣＮ、ＣＯ２Ｈ、ＳＯ３Ｈ、ＯＨ、ＮＨ２、モノ−またはジ（Ｃ１−Ｃ８アルキル）アミノ、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ１−Ｃ８アルキルチオおよびＣ１−Ｃ８アルコキシから選択される１〜４個の置換体で置換できる。
【００５２】
ある具現例によれば、キサンテン（Xanthene）系ラジカルＤおよびベンゾキサンテン（benzoxanthene）系ラジカルＤの例は、ローダミン系蛍光染料、例えばローダミンＢ、テトラメチルローダミン（ＴＭＲ）、カルボキシテトラメチルローダミン（ＴＡＭＲＡ）、スルホローダミン、スルホローダミン１０１スルホニルクロライド（テキサスレッド）、カルボキシ−Ｘ−ローダミン（ＲＯＸ）、ジアミノローダミン、Ｎ−（２−アミノエチル）ローダミン６Ｇ−アミドビス（トリフルオロアセテート）、Ｎ−［２−（２−アミノエチルアミノ）エチル］ローダミン６Ｇ−アミドビス（トリフルオロアセテート）、およびＮ−［４−（アミノメチル）ベンジル］ローダミン６Ｇ−アミドビス（トリフルオロアセテート）、およびフルオレセイン系蛍光染料、例えばフルオレセイン、アミノフェニルフルオレセイン、ヒドロキシフェニルフルオレセイン、６−［フルオレセイン−５（６）−カルボキシアミド］ヘキサン酸、（ヨードアセトアミド）フルオレセイン、５−（ブロモメチル）フルオレセイン、１−（Ｏ’−メチルフルオレセイニル）ピペリジン−４−カルボン酸、フルオレセイン−Ｏ’−酢酸、Ｏ’−（カルボキシメチル）フルオレセインアミド、５−（４，６−ジクロロ−ｓ−トリアジン−２−イルアミノ）フルオレセインおよびエオシンＹから誘導されるラジカルを含むが、これに限定されない。
【００５３】
Ｄの例は、化学式５のクマリン系ラジカルである。
【００５４】
【化１９】
【００５５】
式中、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれ独立にＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはＮＺ６Ｚ７であり、ここで、Ｚ６およびＺ７はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＲ２０およびＺ６；Ｒ２０およびＺ７；Ｒ２２およびＺ６；またはＲ２２およびＺ７から選択される少なくとも一対はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成する。
【００５６】
クマリン系ラジカルＤの例は、７−アミノ−４−メチルクマリン、クマリン−３−カルボン酸、クマリン３４３、クマリン−６−スルホニルクロライド、３−（ブロモアセチル）クマリン、７−（ジエチルアミノ）クマリン−３−カルボヒドラジド、および７−（ジエチルアミノ）クマリン−３−カルボン酸から誘導されるラジカルを含むが、これに限定されない。
【００５７】
アリザリン系ラジカルＤの例は、アリザジン（モーダントレッド、Mordant Red）、アリザリン−３−メチルイミノ二酢酸、４−［［４−ヒドロキシ−９，１０−ジオキソ−３−［（４−スルホナトフェニル）アミノ］アントラセン−１−イル］アミノ］ベンゼンスルホン酸ジナトリウム塩（アリザリンブルーブラックＢ）および３，４−ジヒドロキシ−９，１０−ジオキソ−２−アントラセンスルホン酸ナトリウム塩（アリザリンレッドＳ）から誘導されるラジカルを含むが、これに限定されない。
【００５８】
アゾ系ラジカルＤの例は、５−（３−ニトロフェニルアゾ）サリチル酸ナトリウム塩（アリザリンイエローＧＧ）、５−（４−ニトロフェニルアゾ）サリチル酸（モーダントオレンジ１）および４−ヒドロキシ−３−［（２−ヒドロキシ−１−ナフタレニル）アゾ］−ベンゼンスルホン酸ナトリウム塩（アシッドアリザリンバイオレットＮ）から誘導されるラジカルを含むが、これに限定されない。
【００５９】
有機シランおよび蛍光染料−シラン化合物以外に、水が重合に関与する。水は有機シランおよび蛍光染料−シラン化合物のシリコン原子に結合した加水分解可能な置換基Ｘ１およびＸ２を加水分解させるのに十分な過量で利用できる。
【００６０】
加水分解触媒は、水の存在下にシリコン原子の置換基の加水分解を触媒化するもので、当業界で公知の任意の有機または無機酸または塩基であってもよい。加水分解触媒は水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたはアンモニア水溶液などの無機塩基であってもよいが、これに限定されない。加水分解触媒は塩酸、硫酸または硝酸などの無機酸であってもよい。ある具現例において、加水分解触媒はアンモニア水溶液または塩酸である。加水分解触媒は反応混合物に別途添加されるか、或いは有機シランのＸ１がハロゲンの場合には現場(in situ)で少なくとも部分的に生成できる。加水分解触媒の量は、加水分解を完全に起こすのに必要な任意の量であり、触媒の化学的組成だけでなく、加水分解反応が起こる温度に左右される。一般に、加水分解触媒の量は有機シランおよび／または蛍光染料−シラン化合物のモル当量に対して約０．０２〜約０．５モル当量の範囲内でありうる。例えば、加水分解触媒の量は同一の基準に対して約０．１〜約０．３モル当量の範囲内であってもよい。
【００６１】
シリカ系蛍光ナノ粒子の製造および中間体
一様態は、本明細書で記述したシリカ系蛍光ナノ粒子の製造方法を提供する。シリカ系蛍光ナノ粒子は、化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランおよび化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物を水および加水分解触媒の下に重合することにより製造することができる。式中、Ｒ１、Ｘ１、Ｘ２、Ｄ、Ｌ１、ｍおよびｎの値は前記定義したとおりである。重合に単量体として用いられる化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランと化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物の当量比は約１：１〜約１００：１であってもよい。
【００６２】
化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物は、化学式Ｄ−Ａの蛍光染料と化学式Ｂ−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物とを反応させて化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体を生成し（式中、ＤおよびＬ１は前記定義したとおりであり、Ａは−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＳＯ３Ｈ、−ＣＯ−ＣＨ２−ハロゲン、−ＣＨ＝ＣＨ２、または−ＳＨであり、Ｂは−ＯＨ、−ＮＨＲ２、−ハロゲン、または−ＳＨであり（ここで、Ｒ２は水素、Ｃ１−Ｃ１２アルキルまたはヒドロキシで置換されたＣ１−Ｃ１２アルキルである。但し、ＡおよびＢは互いに反応できるように選択され、ｑ’は１〜１０の整数である）；化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ=ＣＨ２の蛍光染料誘導体と化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物とを反応させて化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物を製造することを含んで製造できる。
【００６３】
化学式Ｄ−Ａの蛍光染料と化学式Ｂ−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物との反応において、ＡおよびＢは互いに反応して別の作用基を形成し得るように選択される。例えば、Ｌ１が−ＣＯ−Ｏ−の場合のため、Ａは−ＣＯＯＨ、Ｂは−ハロゲンまたは−ＯＨがそれぞれ選択できる。他の一例として、Ｌ１が−ＣＯ−ＮＲ２−の場合のため、Ａは−ＣＯＯＨ、Ｂは−ＮＨＲ２がそれぞれ選択できる。他の一例として、Ｌ１が−Ｏ−の場合のため、Ａは−ＯＨ、Ｂは−ＯＨがそれぞれ選択できる。他の一例として、Ｌ１が−ＳＯ２−Ｏ−の場合のため、Ａは−ＳＯ３ＯＨ、Ｂは−ＯＨがそれぞれ選択できる。他の一例として、Ｌ１が−ＣＯ−Ｓ−の場合のため、Ａは−ＣＯＯＨ、Ｂは−ＳＨがそれぞれ選択できる。他の一例として、Ｌ１が−Ｓ−の場合のため、Ａは−ＣＯ−ＣＨ２−ハロゲン、Ｂは−ＳＨがそれぞれ選択できる。他の一例として、Ｌ１が−ＣＳ−の場合のため、Ａは−ＣＨ＝ＣＨ２、Ｂは−ＳＨがそれぞれ選択できる。他の一例として、Ｌ１が−Ｓ−Ｓ−の場合のため、Ａは−ＳＨ、Ｂは−ＳＨがそれぞれ選択できる。
【００６４】
作用基ＡおよびＢ間の反応のための触媒、溶媒および反応温度を始めとした適切な反応条件は、当業者には公知である（例えば、Carey, F.A., Sundberg, R.J., AdvancedOrganic Chemistry, Part B: Reaction and Synthesis, 5th ed., Springer, 2007;Greg T. Hermanson, Bioconjugate Technique,Academic Press, 1996参照）。
【００６５】
化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体と化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物間の反応は、化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体と化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物間のヒドロシリル化反応を含む。このヒドロシリル化反応は白金触媒の下で行うことができる。
【００６６】
白金触媒は、例えば、Ｐｔ／Ｃ、Ｐｔ／Ａｌ、ＰｔＯ２、または塩化白金酸であってもよいが、これに限定されない。この反応のための溶媒は、例えば、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール）、トルエンであってもよいが、これに限定されない。例えば、この反応は例えば６０〜１００℃の温度で２４〜３６時間行うことができる。化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体と化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物間の当量比は約１：０．５〜約１：５、例えば約１：０．８〜約１：２．０である。
【００６７】
ある具現例において、本方法は、カルボン酸形態の蛍光染料とハライドまたはアルコール間のエステル化反応を含む。このエステル化反応には無機塩基が触媒として使用できる。エステル化触媒の例としては炭酸カリウムや炭酸セシウムなどを挙げることができるが、これに限定されない。本方法の例示的具現例において、Ｌ１は−ＣＯ−Ｏ−であり、Ａは−ＣＯＯＨであり、Ｂは−ハロゲンまたは−ＯＨであってもよい。
【００６８】
他の様態として、化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物を提供する。化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物は、シリカ系蛍光ナノ粒子を製造する際に中間体として有用であり、それ自体で蛍光染料としても利用できる。
【００６９】
表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子およびその製造方法
本明細書で記述したシリカ系蛍光ナノ粒子は、当業界で公知の少なくとも一つの表面改質方式を用いて適切な作用基によって表面が改質できる。
一様態において、少なくとも一つのシリカ系蛍光ナノ粒子は、シリカ系蛍光ナノ粒子の表面上にシリコン原子に結合した、−ＯＲ３および−（ＣＨ２）ｐ−Ｙなどの少なくとも一つのラジカル−Ｍをさらに含む。ある具現例において、Ｙは−ＮＲ４Ｒ５Ｒ６、−ＰＯ２（ＯＲ７）または−（Ｏ−ＣＨ２−ＣＨ２）４−１５−ＯＲ８であり、ここでＲ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７およびＲ８はそれぞれ独立にＣ１-−Ｃ８アルキルであり、ｐは１〜１５の整数である。
【００７０】
他の様態において、ラジカル−Ｍが−ＯＲ３の場合、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、着色用組成物において結合剤(binder)として作用しうる場合がある。このような組成物において、別途の結合剤は選択的である。ラジカル−Ｍが−ＯＲ３である、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、例えば、少なくとも一つのシリカ系蛍光ナノ粒子を酸または塩基触媒の下でＲ３ＯＨと反応させて得ることができる。この際、Ｒ３ＯＨの量は所望する表面改質の度合いに応じて変わりうるが、一般にシリカ系蛍光ナノ粒子１当量当たり１〜１０当量または１〜５当量のＲ３ＯＨを用いることができる。
【００７１】
他の様態において、ラジカル−Ｍが−（ＣＨ２）ｐ−Ｙの場合、Ｙは−ＮＲ４Ｒ５Ｒ６である別の様態において、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、遺伝子伝達のための正電荷を帯びた表面として作用しうる(DhrubaJ. Bharali, et. Al., P. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102,11539-11544.; W. Tan, et. al., Med. Res. Rev. 2004, 24, 621-638.; T.-J.Yoon, et. al., Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 1068-1071.; V. Sokolova and M.Epple, Angew. Chem. Int. Ed. 2008,47, 1382-1395参照)。前記伝達する遺伝子は陰電荷を帯びた遺伝子であってもよい。ラジカル−Ｍが−（ＣＨ２）ｐ−ＮＲ４Ｒ５Ｒ６である、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、例えばシリカ系蛍光ナノ粒子を［Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−ＮＲ４Ｒ５Ｒ６］＋Ｇ−と水および加水分解触媒の存在下で反応させて得ることができる。Ｘ１は前記定義したとおりの加水分解可能な基であり、Ｇ−は１価陰イオであって、例えばＦ−、Ｂｒ−またはＣｌ−でありうる。この際、［Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−ＮＲ４Ｒ５Ｒ６］＋Ｇ−の量は所望する表面改質の度合いに応じて変わりうるが、一般にシリカ系蛍光ナノ粒子１モル当量当たり約１〜約２０モル当量の［Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−ＮＲ４Ｒ５Ｒ６］＋Ｇ−を用いることができる。［Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−ＮＲ４Ｒ５Ｒ６］＋Ｇ−は例えば（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−（ＣＨ２）３−Ｎ＋（ＣＨ３）３Ｃｌ―、すなわち（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−ＰＴＭＡであってもよい。
【００７２】
一様態において、ラジカル−Ｍが−（ＣＨ２）ｐ−Ｙであり、Ｙは−ＰＯ２（ＯＲ７）である場合、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、正イオンとＰＥＧの対照群のための陰電荷を帯びた表面として作用しうる(DhrubaJ. Bharali, et. Al., P. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102,11539-11544.; W. Tan, et. al., Med. Res. Rev. 2004, 24, 621-638.; T.-J.Yoon, et. al., Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 1068-1071.; V. Sokolova and M.Epple, Angew. Chem. Int. Ed. 2008,47, 1382-1395参照)。ラジカル−Ｍが−（ＣＨ２）ｐ−ＰＯ２（ＯＲ７）である、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、例えば、シリカ系蛍光ナノ粒子をＱ＋［Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−ＰＯ２（ＯＲ７）］−と水および加水分解触媒の存在下で反応させて得ることができる。式中、Ｘ１は前記定義したとおりの加水分解可能な基であり、Ｑ＋は１価正イオンであって、例えばＮａ＋、Ｋ＋またはＮＨ４＋であってもよい。この際、Ｑ＋［Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−ＰＯ２（ＯＲ７）］−の量は所望する表面改質の度合いによって変わりうるが、一般にシリカ系蛍光ナノ粒子１モル当量当たり約１〜約２０モル当量を用いることができる。Ｑ＋［Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−ＰＯ２（ＯＲ７）］−は、例えば（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−（ＣＨ２）３−ＰＯ２（ＯＣＨ３）Ｎａ、すなわち（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−ＰＭＰであってもよい。
【００７３】
ラジカル−Ｍが−（ＣＨ２）ｐ−Ｙであり、Ｙは−（ＯＣＨ２ＣＨ２）-４−１５−ＯＲ８である一様態において、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、生体適合性(biocompatible)の表面として作用しうる(Dhruba J. Bharali, et. Al.,P. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102,11539-11544.; W. Tan, et. al., Med. Res. Rev. 2004, 24, 621-638.; T.-J.Yoon, et. al., Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 1068-1071.; V. Sokolova and M.Epple, Angew. Chem. Int. Ed. 2008,47, 1382-1395参照)。ラジカル−Ｍが−（ＣＨ２）ｐ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）４−１５−ＯＲ８である、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、例えば、シリカ系蛍光ナノ粒子をＸ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）４−１５−ＯＲ８と水および加水分解触媒の存在下で反応させて得ることができる（Ｘ１は前記定義したとおりの加水分解可能な基である）。この際、Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）４−１５−ＯＲ８の量は、所望する表面改質の度合いによって変わりうるが、一般にシリカ系蛍光ナノ粒子１モル当量当たり約１〜約１０モル当量を用いることができる。Ｘ１３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｐ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）４−１５−ＯＲ８は、例えば（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−（ＣＨ２）３−（ＯＣＨ２ＣＨ２）４−１５−ＯＣＨ３、すなわち（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−ＰＥＧであってもよい。
【００７４】
シリカ系蛍光ナノ粒子の用途
他の様態において、シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子の用途をまた提供する。ある具現例において、シリカ系蛍光ナノ粒子の少なくとも一つおよび／または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子の少なくとも一つを含む組成物を提供する。この組成物は蛍光インク、蛍光ペイントまたは蛍光ペイストを含むことができるが、これに限定されない。蛍光インクは例えば蛍光筆記道具のインクとして利用でき、蛍光ペイントは例えば蛍光標識、蛍光繊維または蛍光装飾物の製作に利用できる。
【００７５】
シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、高価の蛍光染料を用いることなく低廉な費用で製造することができる。また、特定の理論に拘るのではないが、蛍光染料由来の発色団はシリカマトリクス（matrix）内に埋め込まれているため、蛍光染料そのままを含む着色用組成物に比べて化学物質による攻撃、空気中における酸化などによる蛍光性の劣化を防止することができる。また、本出願による着色用組成物において、蛍光染料由来の発色団は、理論に拘るのではないが、限定された輻射運動(restricted irradiative motion)に起因して溶液内の蛍光染料より一層高い光安定性を有する(C. Earhart, N. R. Jana, N. Erathodiyil, J. Y. Ying, Langmuir 2008,24, 6215 (2008); K.P. Mcnamara et al. Anal. Chem. 70, 4853 (1998); S. Santra et al. Anal.Chem. 73, 4988 (2001); T.-J. Yoon et al. Angew. Chem. Int. Ed. 44,1068 (2005))。
【００７６】
シリカ系蛍光ナノ粒子の着色用組成物において、シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、着色用組成物の全体重量に対して１〜３０重量％、例えば１〜２０重量％または１〜２５重量％の量で含まれてもよい。
【００７７】
着色用組成物に含まれるシリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）または走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定して約５〜約９００ナノメートル、例えば約３０〜５００ナノメートルまたは５０〜３００ナノメートルの直径を有することができる。ナノ粒子の形状には制限がない。例えば、ナノ粒子は略球形または楕円形であってもよい。
【００７８】
ある具現例において、着色用組成物は少なくとも一つの溶媒を含む。溶媒は、着色用組成物の全体重量に対して６０〜９９重量％、例えば７０〜９９重量％、例えば７０〜８０重量％の量で含まれてもよい。溶媒は水、有機溶媒またはこれらの混合物であってもよい。有機溶媒の例はアルコール、多価アルコールのアルキルエーテル、複素環含有有機溶媒およびこれらの混合物を含むが、これに限定されない。ある具現例において、溶媒は、生物学的システムとともに作用するうえ、緩衝液としても作用することができる。
【００７９】
アルコールの例は、Ｃ１−Ｃ４アルコールおよびアルカンジオールを含むが、これに限定されない。Ｃ１−Ｃ４アルコールの例はメタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−メチル−１−プロパノールおよびｔｅｒｔ−ブタノールを含む。アルカンジオールの例は、１，２−アルカンジオール（例えば、１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール）、末端ジオール（例えば、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなど）、分岐ジオール（例えば、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−メチル−１，４−ブタンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール）またはこれらの２つ以上の混合物を含む。
【００８０】
多価アルコールのアルキルエーテルの例は、多価アルコールの低級モノアルキルエーテル（例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールおよびトリプロピレングリコールのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノ−ｎ−ブチルエーテル、モノ−イソ−ブチルエーテル、モノ−ｎ−ヘキシルエーテルなど）、多価アルコールの低級ジアルキルエーテル（例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールおよびトリプロピレングリコールのジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジ−ｎ−ブチルエーテル、ジ−イソ−ブチルエーテル、ジ−ｎ−ヘキシルエーテルなど）またはこれらの２つ以上の混合物を含む。
【００８１】
複素環含有有機溶媒の例は、２−ピロリドン、ε−カプロラクタム、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン（例えば、１，３−ジメチルイミダゾリジン−２−オン）、Ｎ−メチルピロリドン、エチレンウレア、スルホラン、ピリジン、ピラジン、モルホリン、１−メチル−２−ピリドン、２−メチル−２−オキサゾリン、２−エチル−２−オキサゾリンおよび２，４，４−トリメチル−２−オキサゾリン、またはこれらの２つ以上の混合物を含む。
【００８２】
ある具現例において、有機溶媒は、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、１，５−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール、２−プロパノール、トリエタノールアミン、２−ピロリドン、またはこれらの２つ以上の混合物である。
【００８３】
着色用組成物は、シリカ系蛍光ナノ粒子および溶媒以外に、着色用組成物に一般に用いられる公知の添加剤、例えば界面活性剤、分散剤、結合剤および粘度調整剤などをさらに含んでもよい。これらの添加剤は、それぞれ着色用組成物の全体重量に対して０．００５〜５重量％、例えば０．０１〜２重量％含まれてもよい。
【００８４】
界面活性剤は、例えば、着色用組成物の液性（例えば表面張力）を調整することにより、着色されたイメージの耐水性を向上させ、スミアリング(smearing)を防止することができる。界面活性剤の例は、陰イオン性界面活性剤（例えば、脂肪酸塩、アルキルスルホン酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホネート、アルキルナフタレンスルホネート、ジアルキルスルホサクシネート、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸−ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩など）、陽イオン性界面活性剤（例えば、脂肪アミン塩、４級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩など）、非イオン性界面活性剤（例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレン−オキシプロピレンブロック共重合体、アセチレン系ポリオキシエチレンオキシドなど）、アミノ酸型やベタイン型などの両性界面活性剤、フッ素系化合物、ケイ素系化合物、またはこれらの２つ以上の混合物を含む。
【００８５】
分散剤は、着色用組成物内でシリカ系蛍光ナノ粒子の分散性を向上させて着色用組成物の貯蔵安定性に寄与する。分散剤の例は水溶性アクリル樹脂、架橋型水溶性アクリル樹脂、水溶性マレイン酸樹脂、水溶性スチレン樹脂、水溶性スチレンアクリル樹脂、水溶性スチレンマレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、水溶性ウレタン樹脂、またはこれらの２つ以上の混合物を挙げることができる。
【００８６】
結合剤は、シリカ系蛍光ナノ粒子の付着性およびコーティング表面の耐水性を提供することができる。結合剤の例は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドン−ビニルアセテート共重合体、ポリビニルアセテート系樹脂、ポリアクリレート系共重合体、合成ラテックス、ポリビニルアセタールとポリビニルアセテートとビニルアセテートの共重合体、およびエチレンとビニルアセテートの共重合体、またはこれらの２つ以上の混合物を含むが、これに限定されない。また、ナノ粒子の表面上にシリコン原子に結合したラジカル−ＯＲ３をさらに含む、表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は、それ自体が着色用組成物において結合剤として作用することができる。よって、このような表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子を含む着色用組成物は別途の結合剤を含まなくてもよい。
【００８７】
粘度調整剤の例は、前述した有機溶媒以外に、水溶性ポリマー（例えば、セルロース類およびポリビニルアルコール）および非イオン性界面活性剤、またはこれらの２つ以上の混合物を含む。
【００８８】
他の様態において、シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子を用いて物品を着色する方法を提供する。物品の例は紙、天然または合成樹脂、金属、合金、ガラス、セラミックおよび繊維を含むが、これに限定されない。
【００８９】
シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子を含む着色用組成物は、生化学的標識として利用できる。例えば、シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子は細胞、遺伝子、核酸または抗体の染色剤として利用できる。
【００９０】
他の様態において、シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子を用いて細胞を生化学的に染色する方法を提供する。細胞を生化学的に染色するこの方法は、シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子を細胞と接触させることを含むことができる。シリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子を細胞と接触させる前に、場合によっては染色しようとする細胞に対する抗体とシリカ系蛍光ナノ粒子または表面改質されたシリカ系蛍光ナノ粒子とを結合させることを含むことができる。
【００９１】
本明細書で参照した全ての刊行物、特許出願、登録特許およびその他の文献はまるでそれぞれの個別刊行物、特許出願、登録特許またはその他の文献が具体的かつ個別的に表示されて全体として参照によって組み込まれているかのように、参照によって本明細書に組み込まれる。参照によって組み込まれる記載に含まれた定義のうち、本開示の定義に相反する部分は除く。
【００９２】
定義
本明細書において、「約」は、当業者によって理解されるもので、用いられる文脈によって可変的である。当業者にとって不明瞭な当該用語の使用があれば、「約」は用いられた文脈において特定用語の上下１０％までを意味するであろう。
【００９３】
本明細書で例示的に記述した具現例は、本明細書で具体的に開示していない要素または要素ら、限定または限定らがなくても適切に実行できる。よって、例えば「含む」、「含む」、「含有する」などの用語は、拡張可能なものと理解されるべきであり、限定するものではない。また、本明細書で用いられたた用語および表現は説明のための用語として用いられたものであり、限定の用語として用いられたものではなく、このような用語および表現の利用には説明および例示された特徴またはその一部のどんな均等物も除外しようとする意図がなく、請求された発明の範囲内で多様な変更が可能であることが理解されるべきである。また、語句「必須的に行われる」は、具体的に言及した要素および請求された発明の基本的で新規な特徴に実質的に影響を与えない追加要素を含むものと理解されるべきである。語句「成り立つ」は具体的に言及してない要素を除く。
【００９４】
一般に、「置換された」は、水素原子に対する少なくとも一つの結合が非水素または非炭素原子に対する結合で代替された、下記定義したとおりの基（例えばアルキルまたはアリール基）を示す。置換された基も炭素または水素原子に対する少なくとも一つの結合がヘテロ原子に対する二重または三重結合を含む少なくとも一つの結合で代替された基を含む。したがって、置換された基は別途特定しない限り少なくとも一つの置換基で置換される。ある具現例において、置換された基は１、２、３、４、５または６個の置換基で置換される。置換基の例はハロゲン（すなわち、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒおよびＩ）；ヒドロキシル；アルコキシ、アルケンオキシ、アルキンオキシ、アリールオキシ、アラルキルオキシ、ヘテロシクリルオキシおよびヘテロシクリルアルコキシ基；カルボニル（オキソ）；カルボキシル；エステル；ウレタン；オキシム；ヒドロキシルアミン；アルコキシアミン；アラルコキシアミン；チオール；スルフィド；スルホキシド；スルホン；スルホニル；スルホンアミド；アミン；Ｎ−オキシド；ヒドラジン；ヒドラジド；ヒドラゾン；アジド；アミド；ウレア；アミジン；グアニジン；エナミン；イミド；イソシアネート；イソチオシアネート；シアネート；チオシアネート；イミン；ニトロ基；ニトリル（すなわちＣＮ）；などを含む。
【００９５】
アルキル基は、１〜２０個の炭素原子、またはある具現例では１〜１２、１〜８、１〜６または１〜４個の炭素原子を有する直鎖および分岐鎖アルキル基を含む。アルキル基はシクロアルキル基も含む。直鎖アルキル基の例はメチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチルおよびｎ−オクチル基などの１〜８個の炭素原子を有するものを含む。分岐鎖アルキル基の例はイソプロピル、イソ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ネオペンチル、イソペンチル、および２，２−ジメチルプロピル基を含むが、これに限定されない。代表的な置換されたアルキル基は、前記列挙したような置換基で少なくとも１回置換できる。ハロアルキルという用語が用いられる場合、アルキル基は少なくとも一つのハロゲン原子で置換される。
【００９６】
シクロアルキル基は、環状アルキル基であって、その例は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチルおよびシクロオクチル基を含むが、これに限定されない。ある具現例において、シクロアルキル基は３〜８個の環員を有するが、他の具現例においては、環炭素原子の数は３〜５、３〜６または３〜７である。シクロアルキル基は一環、二環および多環式環系、例えば後述するような架橋シクロアルキル基および融合環、例えば非制限的にデカリンなどをさらに含む。ある具現例において、多環シクロアルキル基は３つの環を有する。置換されたシクロアルキル基は前記定義したとおりの非水素および非炭素基で少なくとも一つ置換できる。ところが、置換されたシクロアルキル基は前記定義したとおりの直鎖または分岐鎖アルキル基で置換された環も含む。代表的な置換されたシクロアルキル基は１回またはそれ以上置換でき、例えば２，２−、２，３−、２，４−、２，５−または２，６−二置換されたシクロヘキシル基を含むが、これに限定されず、これらは前記列挙したような置換基で置換されてもよい。
【００９７】
シクロアルキルアルキル基は、アルキル基の水素または炭素結合が前記定義したとおりのシクロアルキル基に対する結合で代替された、前記定義したとおりのアルキル基である。ある具現例において、シクロアルキルアルキル基は４〜２０個の炭素原子、４〜１６個の炭素原子、典型的には４〜１０個の炭素原子を有する。置換されたシクロアルキルアルキル基は、この基のアルキル部分、シクロアルキル部分、またはアルキル部分およびシクロアルキル部分の両方ともで置換できる。代表的な置換されたシクロアルキルアルキル基は、１回またはそれ以上置換でき、例えば前記列挙したような置換基で一置換、二置換または三置換できるが、これに限定されない。
【００９８】
アルケニル基は、２つの炭素原子間の少なくとも一つの二重結合が存在する以外は前記定義したとおりの直鎖および分岐鎖アルキルおよびシクロアルキル基を含む。よって、アルケニル基は、２〜約２０個の炭素原子、典型的には２〜１２個の炭素原子、或いはある具現例では２〜８個、２〜６個または２〜４個の炭素原子を有する。ある具現例において、アルケニル基は４〜２０個の炭素原子、５〜２０個の炭素原子、５〜１０個の炭素原子、或いは５、６、７または８個の炭素原子を有するシクロアルケニル基を含む。例えば、特に、ビニル、アリル、ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ３）、ＣＨ＝Ｃ（ＣＨ３）２、−Ｃ（ＣＨ３）＝ＣＨ２、−Ｃ（ＣＨ３）＝ＣＨ（ＣＨ３）、−Ｃ（ＣＨ２ＣＨ３）＝ＣＨ２、シクロヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキサジエニル、ブタジエニル、ペンタジエニルおよびヘキサジエニルが挙げられるが、これに限定されない。代表的な置換されたアルケニル基は１回またはそれ以上置換でき、例えば前記列挙したような置換基で一置換、二置換または三置換できるが、これに限定されない。
【００９９】
シクロアルケニルアルキル基は、アルキル基の水素または炭素結合が前記定義したとおりのシクロアルケニル基に対する結合で代替された、前記定義したようなアルキル基である。置換されたシクロアルケニルアルキル基は、この基のアルキル部分、シクロアルケニル部分、またはアルキル部分およびシクロアルケニル部分の両方ともで置換できる。代表的な置換されたシクロアルケニルアルキル基は、前記列挙したような置換基で１回またはそれ以上置換できる。
【０１００】
アルキニル基は、２つの端子原子間の少なくとも一つの三重結合が存在する以外は直鎖または分岐鎖アルキル基を含む。よって、アルキニル基は、２〜約２０個の炭素原子、典型的には２〜１２個の炭素原子、或いはある具現例では２〜８個、２〜６個または２〜４個の炭素原子を有する。例えば、特に−Ｃ≡ＣＨ、−Ｃ≡Ｃ（ＣＨ３）、−Ｃ≡Ｃ（ＣＨ２ＣＨ３）、−ＣＨ２Ｃ≡ＣＨ、−ＣＨ２Ｃ≡Ｃ（ＣＨ３）、および−ＣＨ２Ｃ≡Ｃ（ＣＨ２ＣＨ３）が挙げられるが、これに限定されない。代表的な置換されたアルキニル基は１回またはそれ以上置換でき、例えば前記列挙したような置換基で一置換、二置換または三置換できるが、これに限定されない。
【０１０１】
アリール基は、ヘテロ原子を含有しない環状芳香族炭化水素である。アリール基は、一環、二環および多環式環系を含む。よって、アリール基はフェニル、アズレニル、ヘプタレニル、ビフェニルレニル、インダセニル、フルオレニル、フェナントレニル、トリフェニルレニル、ピレニル、ナフタセニル、クリセニル、ビフェニル、アントラセニル、インデニル、インダニル、ペンタレニルおよびナフチル基を含むが、これに限定されない。ある具現例において、アリール基はこの基の環部分に６〜１４個の炭素原子、他の具現例では６〜１２個または６〜１０個の炭素原子も含有する。用語「アリール基」は、融合芳香族−脂肪族環系（例えば、インダニル、テトラヒドロナフチルなど）などの融合環を含有する基を含むが、環員の一つに結合したアルキル基またはハロ基などの他の基を有するアリール基は含まない。その代わりに、トリル基などの基は置換されたアリール基と称する。代表的な置換されたアリール基は１回またはそれ以上置換できる。例えば、一置換されたアリール基は２−、３−、４−、５−または６−置換されたフェニルまたはナフチル基を含むが、これに限定されず、これらは前記列挙したような置換基で置換できる。
【０１０２】
アラルキル基は、アルキル基の水素または炭素結合が前記定義したとおりのアリール基に対する結合で代替された、前記定義したようなアルキル基である。ある具現例において、アラルキル基は７〜２０個の炭素原子、７〜１４個の炭素原子、または７〜１０個の炭素原子を有する。置換されたアラルキル基はこの基のアルキル部分、アリール部分、またはアルキル部分とアリール部分の両方ともで置換できる。代表的なアラルキル基は、ベンジルおよびフェネチル基、そして４−エチル−インダニルなどの融合（シクロアルキルアリール）アルキル基を含むが、これに限定されない。代表的な置換されたアラルキル基は前記列挙したような置換基で１回またはそれ以上置換できる。
【０１０３】
ヘテロシクリル基は、３つ以上の環員を含有し、これらの中でも一つ以上が非制限的にＮ、ＯおよびＳなどのヘテロ原子である芳香族（ヘテロアリールとも称する）および非芳香族環化合物を含む。ある具現例において、ヘテロシクリル基は３〜２０個の環員を含むが、他の具現例では３〜６、３〜１０、３〜１２または３〜１５個の環員を有する。ヘテロシクリル基は、例えばイミダゾリル、イミダゾリニルおよびイミダゾリジニル基などの不飽和、部分飽和および飽和環系を包含する。用語「ヘテロシクリル基」は例えばベンゾトリアゾリル、２，３−ジヒドロベンゾ［１，４］ジオキシニル、およびベンゾ［１，３］ジオキソリルなどの融合芳香族および非芳香族基を含むものを始めとして、融合環状種を含む。この用語は、非制限的にキヌクリジルなどのヘテロ原子を含有する橋結合多環式環系も含む。ところが、この用語は環員の一つに結合したアルキル、オキソまたはハロ基などの他の基を有するヘテロシクリル基は含まない。その代わりに、これは「置換されたヘテロシクリル基」と称する。ヘテロシクリル基はアジリジニル、アゼチジニル、ピロリジニル、イミダゾリジニル、ピラゾリジニル、チアゾリジニル、テトラヒドロチオフェニル、テトラヒドロフラニル、ジオキソリル、フラニル、チオフェニル、ピロリル、ピロリニル、イミダゾリル、イミダゾリニル、ピラゾリル、ピラゾリニル、トリアゾリル、テトラゾリル、オキサゾリル、イソキサゾリル、チアゾリル、チアゾリニル、イソチアゾリル、チアジアゾリル、オキサジアゾリル、ピペリジル、ピペラジニル、モルホリニル、チオモルホニル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロチオピラニル、オキサチアン、ジオキシル、ジチアニル、ピラニル、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、ジヒドロピリジル、ジヒドロジチイニル、ジヒドロジチオニル、ホモピペラジニル、キヌクリジル、インドリル、インドリニル、イソインドリル、アザインドリル（ピロロピリジル）、インダゾリル、インドリジニル、ベンゾトリアゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、ベンズチアゾリル、ベンゾオキサジアゾリル、ベンゾオキサジニル、ベンゾジチイニル、ベンゾオキサチイニル、ベンゾチアジニル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾチアジアゾリル、ベンゾ［１，３］ジオキソリル、ピラゾロピリジル、イミダゾピリジル（アザベンズイミダゾリル）、トリアゾロピリジル、イソキサゾロピリジル、フリニル、キサチニル、アデニニル、グアニニル、キノリニル、イソキノリニル、キノリジニル、キノキサリニル、キナゾリニル、シンノリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プテリジニル、チアナフタレニル、ジヒドロベンゾチアジニル、ジヒドロベンゾフラニル、ジヒドロインドリル、ジヒドロベンゾジオキシニル、テトラヒドロインドリル、テトラヒドロインダゾリル、テトラヒドロベンズイミダゾリル、テトラヒドロベンゾトリアゾリル、テトラヒドロピロロピリジル、テトラヒドロピラゾロピリジル、テトラヒドロイミダゾピリジル、テトラヒドロトリアゾロピリジルおよびテトラヒドロキノリニル基を含むが、これに限定されない。代表的な置換されたヘテロシクリル基は１回またはそれ以上置換できる。例えば、置換されたヘテロシクリル基は、前記列挙したような各種の置換基で２−、３−、４−、５−または６−置換または二置換されたピリジルまたはモルホリニル基を含むが、これに限定されない。
【０１０４】
ヘテロアリール基は、５つ以上の環員を含有し、これらの少なくとも一つが非制限的にＮ、ＯおよびＳなどのヘテロ原子としての芳香族環化合物である。ヘテロアリール基はピロリル、ピラゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、オキサゾリル、イソキサゾリル、チアゾリル、ピリジル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、チオフェニル、ベンゾチオフェニル、フラニル、ベンゾフラニル、インドリル、アザインドリル（ピロロピリジル）、インダゾリル、ベンズイミダゾリル、イミダゾピリジル（アザベンズイミダゾリル）、ピラゾロピリジル、トリアゾロピリジル、ベンゾトリアゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾチアジアゾリル、イミダゾピリジル、イソキサゾロピリジル、チアナフタレニル、フリニル、キサンチニル、アデニニル、クアニニル、キノリニル、イソキノリニル、テトラヒドロキノリニル、キノキサリニルおよびキナゾリニル基を含むが、これに限定されない。用語「ヘテロアリール基」はインドリルおよび２，３−ジヒドロインドリルなどの融合環化合物を含むが、アルキル基などの環員の一つに結合した他の基を有するヘテロアリール基は含まない。その代わりに、このような置換を有するヘテロアリール基は「置換されたヘテロアリール基」と称する。代表的な置換されたヘテロアリール基は前記列挙したような各種の置換基で１回以上置換できる。
【０１０５】
ヘテロシクリルアルキル基は、アルキル基の水素または炭素結合が前記定義したとおりのヘテロシクリル基に対する結合で代替された、前記定義したとおりのアルキル基である。置換されたヘテロシクリルアルキル基は、この基のアルキル部分、ヘテロシクリル部分、またはアルキル部分およびヘテロシクリル部分の両方ともで置換できる。代表的なヘテロシクリルアルキル基は４−エチル−モルホリニル、４−プロピルモルホリニル、フラン−２−イルメチル、フラン−３−イルメチル、ピリジン−３−イルメチル、テトラヒドロフラン−２−イルエチルおよびインドル−２−イルプロピルを含むが、これに限定されない。代表的な置換されたヘテロシクリルアルキル基は前記列挙したような置換基で１回またはそれ以上置換できる。
【０１０６】
ヘテロアラルキル基は、アルキル基の水素または炭素結合が前記定義したとおりのヘテロアリール基に対する結合で代替された、前記定義したとおりのアルキル基である。置換されたヘテロアラルキル基は、この基のアルキル部分、ヘテロアリール部分、またはアルキル部分およびヘテロアリール部分の両方において置換できる。代表的な置換されたヘテロアラルキル基は、前記列挙したような置換基で１回またはそれ以上置換できる。
【０１０７】
本明細書において、ハロゲンはＦ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩを示すことができる。
【０１０８】
本明細書において、アンモニウムまたは４次アミンは、＋ＮＲａＲｂＲｃＲｄの構造を有する基またはイオンを示す。ここで、Ｒａ、Ｒｂ、ＲｃおよびＲｄはＨおよびアルキル基から独立に選択される。よって、Ｒａ−ｄ基は、全て同一であっても異なってもよい。アルキルアンモニウムは１、２、３または４個のアルキル基を有するアンモニウム基を示すが、テトラアルキルアンモニウムは４個のアルキル基を有するアンモニウム基を示す。混合アルキルアンモニウムは２、３または４個のアルキル基を有し、アルキル基の少なくとも一つが他のアルキル基とは異なるアンモニウムである。
【０１０９】
本明細書で参照した全ての刊行物、特許出願、登録特許およびその他の文献は、まるでそれぞれの個別刊行物、特許出願、登録特許またはその他の文献が具体的且つ個別的に表示されて全体として参照によって組み込まれているかのように、参照によって本明細書に組み込まれる。参照によって組み込まれる記載によって含まれた定義のうち、本開示の定義に相反する部分は除く。
【０１１０】
一般に説明された本具現例は、例示として提供される下記の実施例を参照してさらによく理解されるが、これらの実施例は本技術を制限するものではない。
【実施例】
【０１１１】
本技術は、下記実施例によってさらに詳細に説明されるが、これは決して制限するものと解釈されてはならない。
【０１１２】
実施例１：ローダミン由来シリカ系蛍光ナノ粒子の製造
アリル−ローダミンＢの合成
０．５ｇ（１．０ｍｍｏｌ）のローダミンＢ、１．５ｇ（３．２６ｍｍｏｌ）の炭酸セシウムおよび０．５４ｇ（４．４６ｍｍｏｌ）のアリルブロマイドをＮ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド２０ｍＬに溶解させた。混合物を６０℃で１日間攪拌しながら反応させた後、反応混合物をメチレンクロライド１００ｍＬおよび水２００ｍＬと混合した。メチレンクロライド層を分離して回転蒸発器で溶媒を蒸発させた。得られた生成物をカラムクロマトグラフィー（カラムの長さ３０ｃｍ、直径５ｃｍ、充填物質：ＳｉｌｉｃａＧｅｌ ６０、展開溶媒：メチレンクロライドとメタノールの１：１混合物）で分離して黒赤い色の固体としてアリル−ローダミンＢ０．５１１ｇ（収率：９４．６％）を得た。
【０１１３】
1H NMR (300MHz, Bruker, CDCl3);δ ppm 8.31, 7.82, 7.34, 7.10, 6.90, 5.70, 5.20, 4.53, 3.68, 1.34. 13C NMR (300MHz, Bruker, CDCl3);δ ppm 164.61, 158.62, 157.65, 155.45, 133.48, 133.11, 131.26, 131.18, 131.02,130.37, 130.15, 129.82, 118.98, 115.91, 114.21, 113.42, 96.20, 67.88, 65.99,46.09, 12.60.
【０１１４】
アリル−ローダミンＢのヒドロシリル化
５０ｍｇのアリル−ローダミンＢ、２５ｍｇのトリエトキシシランおよび触媒量のＰｔ／Ｃをメタノール１０ｍＬに添加した。混合物を還流温度の下で１日間攪拌しながら反応させた後、Ｐｔ／Ｃはセライトを用いて除去した。濾過液の溶媒を真空で除去して非常にネバネバした液体として、ヒドロシリル化されたアリル−ローダミンＢ６０．８ｍｇ（収率：９８．７％）を得た。
【０１１５】
ナノ粒子の製造
３０ｍｇのヒドロシリル化されたアリル−ローダミンＢ、１．１ｇのテトラエトキシシランをアンモニア２８％水溶液１ｍＬ、脱イオン化された水１ｍＬおよびエタノール５０ｍＬの混合物に添加した。混合物を常温で３時間反応させた。反応混合物を遠心分離してシリカ系蛍光ナノ粒子０．１ｇを得た。生成されたナノ粒子の直径はＴＥＭ観察の際に３０〜５０ｎｍ、ＳＥＭ観察の際に３０〜５０ｎｍであった。
【０１１６】
実施例２：フルオレセイン由来シリカ系蛍光ナノ粒子の製造
ローダミンＢの代わりに０．５ｇのフルオレセインを用いた以外は、実施例１と同一の方法でシリカ系蛍光ナノ粒子を製造した。
【０１１７】
アリル−フルオレセインの１Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、Ｂｒｕｋｅｒ、ＣＤＣｌ３）；δ ppm 8.25, 7.70, 7.33, 6.91, 6.78, 6.02, 5.60, 5.42, 5.11, 4.65,4.46. 13C NMR (300MHz,Bruker, CDCl3); δ ppm 185.65, 165.00,162.98, 158.90, 154.17, 149.98, 134.38, 132.69, 131.21, 131.90, 131.21, 130.95,130.55, 130.50, 130.21, 129.94, 129.69, 128.91, 119.15, 118.70, 117.72, 114.97,113.74, 105.74, 101.18, 69.44, 66.01.
【０１１８】
実施例３：シリカ系蛍光ナノ粒子を含む着色用組成物の製造
実施例１の直径５０ｎｍのナノ粒子を１０ｍＬのエタノールまたは水に分散させた。こうして作られた溶媒に分散したナノ粒子は、約５６０ｎｍで最大吸収は長を示し、約５８０ｎｍで放出波長を示した。
【０１１９】
濾紙（９０ｎｍ、ＡＤＶＡＮＴＥＣ）に実施例１または実施例２のシリカ系蛍光ナノ粒子の水溶液を用いて文字を記入し、空気中で乾燥させた。紫外線照射の際に、実施例１の溶液を用いて記入した文字は赤色を示し、実施例２の溶液を用いて記入した文字は緑色を示した。
【０１２０】
実施例４：シリカ系蛍光ナノ粒子を用いた生化学的標識
実施例１の直径５０ｎｍの蛍光ナノ粒子を培養液に分散させた。準備されたＭＣ３Ｔ３−Ｅ１細胞に１００μｇ／ｍＬの濃度で蛍光ナノ粒子を注入した。１４時間３７℃（５％のＣＯ２）で培養した後、光学顕微鏡および蛍光顕微鏡を用いて観察した。光学顕微鏡観察の際には図１に示すように蛍光ナノ粒子の存在を確認することができないが、蛍光顕微鏡観察の際には図２に示すように核を除いた全ての細胞の部分に蛍光ナノ粒子が含まれていることが分かる。
【０１２１】
均等物
本開示は、本出願で説明した特定の具現例によって限定されない。本開示の技術的思想と範疇を外れずに多くの変更および変化が成され得る。これは当業者にとっては明白なことである。本明細書で列挙されたものだけでなく、本開示の範疇内に属する機能的に均等な方法および装置は、前述した説明によって当業者に明確になるであろう。このような変更および変化は特許請求の範囲の範疇内に属することが意図される。本開示は、添付する特許請求の範囲、そしてこの特許請求の範囲に与えられる完全な範囲の均等物によってのみ限定されるであろう。本開示は特定の方法、試薬、化合物、組成物または生物学的システムに限定されず、これらは当然に変更可能であることを理解すべきである。本明細書で用いた用語は特定の具現例を説明するための目的に過ぎず、限定しようとするものではないことも理解すべきである。
【０１２２】
また、本開示の特徴または様態がマーカッシュ(Markush)グループの言葉で説明されている場合、当業者はこの開示もまた該マーカッシュ(Markush)グループの任意の個々の構成要素またはサブグループの構成要素の言葉で説明されることを理解するであろう。
【０１２３】
全ての目的で特に発明の詳細な説明を提供することからみて、本明細書で開示した全ての範囲は全て可能な部分範囲および部分範囲の組み合わせを含み、これは当業者によって理解されるであろう。全ての列挙された範囲はその同一の範囲を１／２、１／３、１／４、１／５、１／１０部分などで分けられた範囲に対しても十分に説明および実施できるものと容易に理解されるであろう。非制限的例として、本明細書で論議された各範囲は下位１／３、中位１／３、および上位１／３に容易に分けられる。「以上」、「超過」、「未満」などの全ての用語は、前記論議されたように、追って部分範囲に分けられる範囲を示すことも、当業者は理解するであろう。最後に、範囲は各個別構成要素を含むことも、当業者は理解するであろう。よって、例えば１〜３個の細胞を有するグループは１、２または３個の細胞を有するグループを示す。同様に、１〜５個の細胞を有するグループは１、２、３、４または５個の細胞を有するグループを示す。
【０１２４】
多様な様態と具現例を本明細書に開示したが、他の様態および具現例も当業者にとっては明白であろう。本明細書で開示した多様な様態および具現例は、例示するためのものに過ぎず、限定するためのものではなく、その真正な技術的思想および範疇は特許請求の範囲によって表示される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランと、
化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物と、
水と、
加水分解触媒の反応生成物とを含む組成物であり：
式中、Ｒ１は少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ６アルキル、少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ２−Ｃ６アルケニル、または少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のアリール基であり、
ｍは０または１であり、
ｎは３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２であり、
Ｄはフルオロフォア団を有するラジカルであり、
Ｌ１は結合、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）Ｏ、Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、ＳＯ２Ｏ、Ｃ（Ｏ）Ｓ、Ｃ（Ｓ）、またはＳ２であり、
Ｒ２は水素、またはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ１２アルキルであり、
Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立に加水分解可能な置換基であり、
前記反応生成物は作用基を含む外部表面を含むシリカ系蛍光ナノ粒子である。
【請求項２】
前記シリカ系蛍光ナノ粒子の外部表面上の作用基の８０％以上がＯＨ基である、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
Ｄは、キサンテン（Xanthene）、ベンゾ［ａ］キサンテン（benzo[a]xanthene）、ベンゾ［ｂ］キサンテン（benzo[b]xanthene）、ベンゾ［ｃ］キサンテン（benzo[c]xanthene）、クマリン（coumarin）、ベンゾクマリン（benzocoumarin）、アリザリン（alizarin）、アゾ（azo）、フェノキサジン（phenoxazine）、ベンゾ［ａ］フェノキサジン（benzo[a]phenoxazine）、ベンゾ［ｂ］フェノキサジン（benzo[b]phenoxazine）、ベンゾ［ｃ］フェノキサジン（benzo[c]phenoxazine）、ナフタルイミド（naphthalimide）、ナフトールラクタム（naphtholactam）、アズラクトン（azlactone）、メチン（methyne）、オキサジン（oxazine）、チアジン（thiazine）、ジケトピロロピロール（diketopyrrolopyrrole）、キナクリドン（quinacridone）、チオエピンドリン（thioepindoline）、ラクタムイミド（lactamimide）、ジフェニルマレイミド（diphenylmaleimide）、アセトアセトアミド（acetoacetamide）、イミダゾチアジン（imidazothiazine）、ベンズアントロン（benzanthrone）、フタルイミド（phthalimide）、ベンゾトリアゾール（benzotriazole）、ピリミジン（pyrimidine）、ピラジン（pyrazine）またはトリアジン（triazine）系蛍光染料から誘導されるフルオロフォア団を有するラジカルである、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記シリカ系蛍光ナノ粒子の表面は、シリカ原子に結合した−ＯＲ３または−（ＣＨ２）ｐ−Ｙ基を含む、請求項１に記載の組成物：
式中、ＹはＮＲ４Ｒ５Ｒ６、ＰＯ２（ＯＲ７）または−（ＯＣＨ２ＣＨ２）４−１５ＯＲ８であり、
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７およびＲ８はそれぞれ独立にＣ１−Ｃ８アルキルであり、
ｐは１〜１５の整数である。
【請求項５】
前記シリカ系蛍光ナノ粒子の外部表面上の作用基の１０％以下がＮＨ２基である、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
Ｒ１はメチル、エチルまたはフェニルである、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立にハロゲン、Ｃ１−Ｃ６アルコキシまたはＣ１−Ｃ６アシルオキシである、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
Ｄは化学式１、化学式２、化学式３または化学式４のラジカルである、請求項１に記載の組成物：
【化１】
【化２】
【化３】
【化４】
式中、Ａ１はＯ、Ｎ−Ｚ１またはＮＺ１Ｚ２であり、
Ｚ１およびＺ２はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＺ１およびＲ１２はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ１およびＲ１４はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ２およびＲ１４はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、
Ａ２はＯＺ３またはＮＺ４Ｚ５であり、
Ｚ３はＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはカルボキシＣ１−Ｃ８アルキルであり、
Ｚ４およびＺ５はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＺ４およびＲ１３はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、またはＺ４およびＲ１７はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ5およびＲ１７はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、
ｑは１〜４の整数であり、
Ｒ１１はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、フェニル、ナフチルまたは化学式ａ、ｂ、ｃ、若しくはｄである。
【化５】
【化６】
【化７】
【化８】
ここで、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４およびＸ５はそれぞれ独立にＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ１−Ｃ８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ８アルキルチオ、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、Ｃ１−Ｃ８アルキルアミド、ＳＯ３Ｈ、スルホネートまたはＣＯ２Ｈであり、またはＸ１およびＸ２、Ｘ２およびＸ３、Ｘ３およびＸ４、またはＸ４およびＸ５はこれらが結合している原子と共にＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＯ２Ｈ、ＳＯ３Ｈ、ＯＨ、ＮＨ２、置換もしくは無置換のモノ−またはジ（Ｃ１−Ｃ８アルキル）アミノ、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキル、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキルチオ、または置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルコキシである１〜４個の置換体で置換された或いは無置換のフェニルを形成し、
Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７およびＲ１８はそれぞれ独立にＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキル、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキルチオ、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルコキシ、フェニル、ナフチルまたはヘテロアリールであり、或いはＲ１４およびＲ１５、またはＲ１６およびＲ１７は結合してベンゾ基を形成する。
【請求項９】
Ｄは化学式５のクマリンラジカルである、請求項１に記載の組成物：
【化９】
式中、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれ独立にＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはＮＺ６Ｚ７であり、ここでＺ６およびＺ７はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＲ２０およびＺ６；Ｒ２０およびＺ７；Ｒ２２およびＺ６；またはＲ２２およびＺ７はこれらが結合している原子と共に置換もしくは無置換の５−、６−または７−員環を形成する。
【請求項１０】
前記有機シランと前記蛍光染料−シラン化合物の当量比は１：１〜１００：１の範囲である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
化学式Ｄ−Ａの蛍光染料と化学式Ｂ−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物を反応させて化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体を生成し；
前記化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体と化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物を反応させて化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物を製造し；
化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランと前記化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物を水および加水分解触媒の下で重合させることを含む、シリカ系蛍光ナノ粒子の製造方法：
式中、Ｒ１は少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ６アルキル、少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ２−Ｃ６アルケニル、または少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のアリール基であり、
Ｄはフルオロフォア団を有するラジカルであり、
Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立に加水分解可能な置換基であり、
Ｌ１は結合、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）Ｏ、Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、ＳＯ２Ｏ、Ｃ（Ｏ）Ｓ、Ｃ（Ｓ）、またはＳ２であり、
ＡはＣＯＯＨ、ＯＨ、ＳＯ３Ｈ、ＣＯ−ＣＨ２−ハロゲン、ＣＨ＝ＣＨ２、またはＳＨであり、
ＢはＯＨ、ＮＨＲ２、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、またはＳＨであり、
ｑ’は１〜１０の整数であり、
ｎは３〜１２の整数であり、
ｍは０または１であり、
Ｒ２は水素、Ｃ１−Ｃ１２アルキル、またはヒドロキシ基で置換されたＣ１−Ｃ１２アルキルであり、
但し、ＡおよびＢは互いに反応できるように選択される。
【請求項１２】
Ｌ１はＣ（Ｏ）Ｏであり、ＡはＣ（Ｏ）ＯＨであり、ＢはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＩまたはＯＨである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体と前記化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物の当量比は１：０．５〜１：５である、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物：
式中、Ｄはフルオロフォア団を有するラジカルであり、
Ｌ１は結合、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）Ｏ、Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、ＳＯ２Ｏ、Ｃ（Ｏ）Ｓ、Ｃ（Ｓ）、またはＳ２であり、
ｑ’は１〜１０の整数である。
【請求項１５】
Ｄは化学式１、化学式２、化学式３または化学式４のラジカルである、請求項１４に記載の化合物：
【化１０】
【化１１】
【化１２】
【化１３】
式中、Ａ１はＯ、Ｎ−Ｚ１またはＮＺ１Ｚ２であり、
Ｚ１およびＺ２はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＺ１およびＲ１２はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ１およびＲ１４はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ２およびＲ１４はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、
Ａ２はＯＺ３またはＮＺ４Ｚ５であり、
Ｚ３はＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはカルボキシＣ１−Ｃ８アルキルであり、Ｚ４およびＺ５はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＺ４およびＲ１３はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ４およびＲ１７はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ５およびＲ１７はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、
ｑは１〜４の整数であり、
Ｒ１１はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、フェニル、ナフチルまたは化学式ａ、ｂ、ｃ、若しくはｄである。
【化１４】
【化１５】
【化１６】
【化１７】
ここで、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４およびＸ５はそれぞれ独立にＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ１−Ｃ８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ８アルキルチオ、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、Ｃ１−Ｃ８アルキルアミド、ＳＯ３Ｈ、スルホネートまたはＣＯ２Ｈであり、またはＸ１およびＸ２、Ｘ２およびＸ３、Ｘ３およびＸ４、またはＸ４およびＸ５はこれらが結合している原子と共にＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＯ２Ｈ、ＳＯ３Ｈ、ＯＨ、ＮＨ２、置換もしくは無置換のモノ−またはジ（Ｃ１−Ｃ８アルキル）アミノ、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキル、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキルチオ、または置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルコキシである１〜４個の置換体で置換された或いは無置換のフェニルを形成し、
Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７およびＲ１８はそれぞれ独立にＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキル、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキルチオ、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルコキシ、フェニル、ナフチルまたはヘテロアリールであり、或いはＲ１４およびＲ１５、またはＲ１６およびＲ１７は結合してベンゾ基を形成する。
【請求項１６】
Ｄは化学式５のラジカルである、請求項１４に記載の化合物：
【化１８】
式中、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれ独立にＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはＮＺ６Ｚ７であり、ここでＺ６およびＺ７はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＲ２０およびＺ６；Ｒ２０およびＺ７；Ｒ２２およびＺ６；またはＲ２２およびＺ７はこれらが結合している原子と共に置換もしくは無置換の５−、６−または７−員環を形成する。
【請求項１７】
請求項１の組成物を含む、着色用組成物。
【請求項１８】
前記組成物は蛍光インク、蛍光ペイントまたは蛍光ペイストを含む、請求項１７に記載の着色用組成物。
【請求項１９】
前記組成物は生化学的標識として用いられる、請求項１７に記載の着色用組成物。
【請求項２０】
請求項１の組成物を用いて物品を着色する方法。
【請求項２１】
請求項１の組成物を用いて細胞を生化学的に染色する方法。
【請求項１】
化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランと、
化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物と、
水と、
加水分解触媒の反応生成物とを含む組成物であり：
式中、Ｒ１は少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ６アルキル、少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ２−Ｃ６アルケニル、または少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のアリール基であり、
ｍは０または１であり、
ｎは３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２であり、
Ｄはフルオロフォア団を有するラジカルであり、
Ｌ１は結合、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）Ｏ、Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、ＳＯ２Ｏ、Ｃ（Ｏ）Ｓ、Ｃ（Ｓ）、またはＳ２であり、
Ｒ２は水素、またはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ１２アルキルであり、
Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立に加水分解可能な置換基であり、
前記反応生成物は作用基を含む外部表面を含むシリカ系蛍光ナノ粒子である。
【請求項２】
前記シリカ系蛍光ナノ粒子の外部表面上の作用基の８０％以上がＯＨ基である、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
Ｄは、キサンテン（Xanthene）、ベンゾ［ａ］キサンテン（benzo[a]xanthene）、ベンゾ［ｂ］キサンテン（benzo[b]xanthene）、ベンゾ［ｃ］キサンテン（benzo[c]xanthene）、クマリン（coumarin）、ベンゾクマリン（benzocoumarin）、アリザリン（alizarin）、アゾ（azo）、フェノキサジン（phenoxazine）、ベンゾ［ａ］フェノキサジン（benzo[a]phenoxazine）、ベンゾ［ｂ］フェノキサジン（benzo[b]phenoxazine）、ベンゾ［ｃ］フェノキサジン（benzo[c]phenoxazine）、ナフタルイミド（naphthalimide）、ナフトールラクタム（naphtholactam）、アズラクトン（azlactone）、メチン（methyne）、オキサジン（oxazine）、チアジン（thiazine）、ジケトピロロピロール（diketopyrrolopyrrole）、キナクリドン（quinacridone）、チオエピンドリン（thioepindoline）、ラクタムイミド（lactamimide）、ジフェニルマレイミド（diphenylmaleimide）、アセトアセトアミド（acetoacetamide）、イミダゾチアジン（imidazothiazine）、ベンズアントロン（benzanthrone）、フタルイミド（phthalimide）、ベンゾトリアゾール（benzotriazole）、ピリミジン（pyrimidine）、ピラジン（pyrazine）またはトリアジン（triazine）系蛍光染料から誘導されるフルオロフォア団を有するラジカルである、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記シリカ系蛍光ナノ粒子の表面は、シリカ原子に結合した−ＯＲ３または−（ＣＨ２）ｐ−Ｙ基を含む、請求項１に記載の組成物：
式中、ＹはＮＲ４Ｒ５Ｒ６、ＰＯ２（ＯＲ７）または−（ＯＣＨ２ＣＨ２）４−１５ＯＲ８であり、
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７およびＲ８はそれぞれ独立にＣ１−Ｃ８アルキルであり、
ｐは１〜１５の整数である。
【請求項５】
前記シリカ系蛍光ナノ粒子の外部表面上の作用基の１０％以下がＮＨ２基である、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
Ｒ１はメチル、エチルまたはフェニルである、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立にハロゲン、Ｃ１−Ｃ６アルコキシまたはＣ１−Ｃ６アシルオキシである、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
Ｄは化学式１、化学式２、化学式３または化学式４のラジカルである、請求項１に記載の組成物：
【化１】
【化２】
【化３】
【化４】
式中、Ａ１はＯ、Ｎ−Ｚ１またはＮＺ１Ｚ２であり、
Ｚ１およびＺ２はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＺ１およびＲ１２はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ１およびＲ１４はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ２およびＲ１４はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、
Ａ２はＯＺ３またはＮＺ４Ｚ５であり、
Ｚ３はＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはカルボキシＣ１−Ｃ８アルキルであり、
Ｚ４およびＺ５はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＺ４およびＲ１３はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、またはＺ４およびＲ１７はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ5およびＲ１７はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、
ｑは１〜４の整数であり、
Ｒ１１はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、フェニル、ナフチルまたは化学式ａ、ｂ、ｃ、若しくはｄである。
【化５】
【化６】
【化７】
【化８】
ここで、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４およびＸ５はそれぞれ独立にＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ１−Ｃ８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ８アルキルチオ、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、Ｃ１−Ｃ８アルキルアミド、ＳＯ３Ｈ、スルホネートまたはＣＯ２Ｈであり、またはＸ１およびＸ２、Ｘ２およびＸ３、Ｘ３およびＸ４、またはＸ４およびＸ５はこれらが結合している原子と共にＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＯ２Ｈ、ＳＯ３Ｈ、ＯＨ、ＮＨ２、置換もしくは無置換のモノ−またはジ（Ｃ１−Ｃ８アルキル）アミノ、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキル、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキルチオ、または置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルコキシである１〜４個の置換体で置換された或いは無置換のフェニルを形成し、
Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７およびＲ１８はそれぞれ独立にＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキル、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキルチオ、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルコキシ、フェニル、ナフチルまたはヘテロアリールであり、或いはＲ１４およびＲ１５、またはＲ１６およびＲ１７は結合してベンゾ基を形成する。
【請求項９】
Ｄは化学式５のクマリンラジカルである、請求項１に記載の組成物：
【化９】
式中、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれ独立にＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはＮＺ６Ｚ７であり、ここでＺ６およびＺ７はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＲ２０およびＺ６；Ｒ２０およびＺ７；Ｒ２２およびＺ６；またはＲ２２およびＺ７はこれらが結合している原子と共に置換もしくは無置換の５−、６−または７−員環を形成する。
【請求項１０】
前記有機シランと前記蛍光染料−シラン化合物の当量比は１：１〜１００：１の範囲である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
化学式Ｄ−Ａの蛍光染料と化学式Ｂ−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物を反応させて化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体を生成し；
前記化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体と化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物を反応させて化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物を製造し；
化学式ＳｉＲ１ｍＸ１４−ｍの有機シランと前記化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＸ２３の蛍光染料−シラン化合物を水および加水分解触媒の下で重合させることを含む、シリカ系蛍光ナノ粒子の製造方法：
式中、Ｒ１は少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ１−Ｃ６アルキル、少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のＣ２−Ｃ６アルケニル、または少なくとも一つのハロゲンまたはヒドロキシ基で置換された或いは無置換のアリール基であり、
Ｄはフルオロフォア団を有するラジカルであり、
Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立に加水分解可能な置換基であり、
Ｌ１は結合、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）Ｏ、Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、ＳＯ２Ｏ、Ｃ（Ｏ）Ｓ、Ｃ（Ｓ）、またはＳ２であり、
ＡはＣＯＯＨ、ＯＨ、ＳＯ３Ｈ、ＣＯ−ＣＨ２−ハロゲン、ＣＨ＝ＣＨ２、またはＳＨであり、
ＢはＯＨ、ＮＨＲ２、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、またはＳＨであり、
ｑ’は１〜１０の整数であり、
ｎは３〜１２の整数であり、
ｍは０または１であり、
Ｒ２は水素、Ｃ１−Ｃ１２アルキル、またはヒドロキシ基で置換されたＣ１−Ｃ１２アルキルであり、
但し、ＡおよびＢは互いに反応できるように選択される。
【請求項１２】
Ｌ１はＣ（Ｏ）Ｏであり、ＡはＣ（Ｏ）ＯＨであり、ＢはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＩまたはＯＨである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の蛍光染料誘導体と前記化学式ＨＳｉＸ２３のシラン化合物の当量比は１：０．５〜１：５である、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
化学式Ｄ−Ｌ１−（ＣＨ２）ｑ’−ＣＨ＝ＣＨ２の化合物：
式中、Ｄはフルオロフォア団を有するラジカルであり、
Ｌ１は結合、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）Ｏ、Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、ＳＯ２Ｏ、Ｃ（Ｏ）Ｓ、Ｃ（Ｓ）、またはＳ２であり、
ｑ’は１〜１０の整数である。
【請求項１５】
Ｄは化学式１、化学式２、化学式３または化学式４のラジカルである、請求項１４に記載の化合物：
【化１０】
【化１１】
【化１２】
【化１３】
式中、Ａ１はＯ、Ｎ−Ｚ１またはＮＺ１Ｚ２であり、
Ｚ１およびＺ２はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＺ１およびＲ１２はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ１およびＲ１４はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ２およびＲ１４はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、
Ａ２はＯＺ３またはＮＺ４Ｚ５であり、
Ｚ３はＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはカルボキシＣ１−Ｃ８アルキルであり、Ｚ４およびＺ５はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＺ４およびＲ１３はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ４およびＲ１７はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、或いはＺ５およびＲ１７はこれらが結合している原子と共に５−、６−または７−員環を形成し、
ｑは１〜４の整数であり、
Ｒ１１はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、フェニル、ナフチルまたは化学式ａ、ｂ、ｃ、若しくはｄである。
【化１４】
【化１５】
【化１６】
【化１７】
ここで、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４およびＸ５はそれぞれ独立にＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、Ｃ１−Ｃ８アルキル、Ｃ１−Ｃ８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ８アルキルチオ、Ｃ２−Ｃ８アルケニル、Ｃ２−Ｃ８アルキニル、Ｃ１−Ｃ８アルキルアミド、ＳＯ３Ｈ、スルホネートまたはＣＯ２Ｈであり、またはＸ１およびＸ２、Ｘ２およびＸ３、Ｘ３およびＸ４、またはＸ４およびＸ５はこれらが結合している原子と共にＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＯ２Ｈ、ＳＯ３Ｈ、ＯＨ、ＮＨ２、置換もしくは無置換のモノ−またはジ（Ｃ１−Ｃ８アルキル）アミノ、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキル、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキルチオ、または置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルコキシである１〜４個の置換体で置換された或いは無置換のフェニルを形成し、
Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７およびＲ１８はそれぞれ独立にＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＦ３、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキル、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルキルチオ、置換もしくは無置換のＣ１−Ｃ８アルコキシ、フェニル、ナフチルまたはヘテロアリールであり、或いはＲ１４およびＲ１５、またはＲ１６およびＲ１７は結合してベンゾ基を形成する。
【請求項１６】
Ｄは化学式５のラジカルである、請求項１４に記載の化合物：
【化１８】
式中、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれ独立にＨ、Ｃ１−Ｃ８アルキルまたはＮＺ６Ｚ７であり、ここでＺ６およびＺ７はそれぞれ独立にＨまたはＣ１−Ｃ８アルキルであり、またはＲ２０およびＺ６；Ｒ２０およびＺ７；Ｒ２２およびＺ６；またはＲ２２およびＺ７はこれらが結合している原子と共に置換もしくは無置換の５−、６−または７−員環を形成する。
【請求項１７】
請求項１の組成物を含む、着色用組成物。
【請求項１８】
前記組成物は蛍光インク、蛍光ペイントまたは蛍光ペイストを含む、請求項１７に記載の着色用組成物。
【請求項１９】
前記組成物は生化学的標識として用いられる、請求項１７に記載の着色用組成物。
【請求項２０】
請求項１の組成物を用いて物品を着色する方法。
【請求項２１】
請求項１の組成物を用いて細胞を生化学的に染色する方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２０１２−５００８６０（Ｐ２０１２−５００８６０Ａ）
【公表日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２３７４７（Ｐ２０１１−５２３７４７）
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００９／００４６６８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２１５１２
【国際公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（５０９０８４１４９）エスエヌユー アールアンドディービー ファウンデーション (19)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００９／００４６６８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２１５１２
【国際公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（５０９０８４１４９）エスエヌユー アールアンドディービー ファウンデーション (19)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]