金属ナノ粒子クラスター、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料、金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキット、金属ナノ粒子クラスターの製造方法、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料の製造方法および金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットの製造方法。
【課題】標識材料として検出感度が優れた金属ナノ粒子を安価に提供する。
【解決手段】一方の端末にイオウ化合物のイオウ原子を介して金属ナノ粒子の表面と安定して結合する官能基を有しているとともに、他方の端末にカルボキシル基とそのα位の炭素にアミノ基がある化学構造を有している化合物を表面修飾剤かつリンカー用化合物３として用いて表面を修飾した金属ナノ粒子２を複数個集合させてクラスター化させる。
【解決手段】一方の端末にイオウ化合物のイオウ原子を介して金属ナノ粒子の表面と安定して結合する官能基を有しているとともに、他方の端末にカルボキシル基とそのα位の炭素にアミノ基がある化学構造を有している化合物を表面修飾剤かつリンカー用化合物３として用いて表面を修飾した金属ナノ粒子２を複数個集合させてクラスター化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明では、金属ナノ粒子が媒介物を介して複数個集合して安定したひとまとまりの形態を維持するようにすることを金属ナノ粒子のクラスター化と呼び、金属ナノ粒子が媒介物を介して複数個集合して安定したひとまとまりの形態を維持しているものを金属ナノ粒子クラスターと呼ぶことにして、本発明は、金属ナノ粒子クラスター、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料、金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキット、金属ナノ粒子クラスターの製造方法、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料の製造方法および金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子サイズが１００ｎｍ以下の金属ナノ粒子は、その特徴的な物理的性質や化学的性質などのために、標識材料、触媒、電子材料などへの活用に大きな期待が寄せられており、多くの研究開発が行われている。
【０００３】
たとえば、金ナノ粒子は蛋白質、核酸、糖鎖などの標識材料として広く用いられている。なかでも、イムノクロマトグラフィーは簡便性と迅速性を備えており、病原体感染の早期診断や妊娠判定検査などに用いられている。とりわけ最近では、食品工場において食中毒の原因となる細菌やアレルゲンの現場における検査方法としての用途が広がってきている。
【０００４】
しかし、金ナノ粒子とラテックス粒子を用いる従来のイムノクロマトグラフィーの検出感度は不十分であり、高感度化が要求されている。
【０００５】
最近、金ナノ粒子および銀ナノ粒子など、特異的な表面プラズモン共鳴を有する金属粒子を凝集させることにより、可視吸収スペクトルの変化が起こることが観察され、検出試薬としての利用が期待されている。
【０００６】
従来の金コロイド法によるイムノクロマトグラフィーは、安価で目視による判定が可能な点が利点であるものの、金ナノ粒子の発色をそのまま利用しており、目視における検出感度が低く、人の視認性に関しても最適化がなされていない。
【０００７】
金ナノ粒子や銀ナノ粒子のような表面プラズモン共鳴による呈色を利用できる金属ナノ粒子をイムノクロマトグラフィーの標識材料として用いるに際し、視認性を高めようとして粒子サイズを大きくしようとする試みがいくつか行われている。たとえば、金属ナノ粒子を大きく成長させようとする試みや特許文献１に記載されているような金属ナノ粒子をクラスター化することによる改善がある。
【０００８】
特許文献１には、銀ナノクラスターを用いて標識の視認性を高めることが記載されている。特許文献１の実施例にはスペーサー構造を有し、その両側に反応性に富む官能基を持つリンカー分子を用いて、銀ナノ粒子を互いに結合させて銀ナノクラスターを調製したことが記載されている。
【０００９】
特許文献１に記載の銀ナノクラスターの前記リンカー分子としては、一方にアミノ基と反応することにより、安定な酸アミド結合を形成するＮ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）エステル末端を有し、他方に金属とチオール結合をするジスルフィド構造を有するスクシンイミジル６−［３‘−（２−ピリジルジチオ）−プロピオンアミド］ヘキサノエート（以下、ＳＰＤＰという）を用いたと記載されている。
【００１０】
特許文献１の例では、粒子径５〜２０ｎｍの銀ナノ粒子とアミノエタンチオールとを混合することにより、銀ナノ粒子の表面にアミノ基を導入した。このアミノ基が導入された銀ナノ粒子のリン酸バッファー中でのコロイド溶液３００μＬ（銀ナノ粒子の含有率：０．１質量％）をマイクロチューブにとり、これに２０ｍＭのＳＰＤＰジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）溶液５μＬおよび２０ｎＭのジチオスレイトール（ＤＴＴ）水溶液０．５μＬを加えて３０分間室温で静置した。
【００１１】
そして、得られた混合物を遠心分離し、リン酸バッファーで洗浄する操作を２回繰り返すことにより、１０〜２００ｎｍ程度の銀ナノクラスターを得た。
【００１２】
特許文献１の例によれば、リンカー分子との結合性を有する官能基をナノ粒子の表面に導入する手段は、ナノ粒子の表面状態によって異なる。特許文献１には多くのものが例示されているが、これらに限定されないと記載されている。
【００１３】
特許文献１に記載のリンカー分子は、ナノクラスターを形成させるために、スペーサーを有し、このスペーサーの一方の末端にナノ粒子と結合する官能基を有し、他端にナノ粒子または他のリンカー分子と結合する官能基を有することが好ましい。
【００１４】
前記ナノ粒子と結合する官能基は、ナノ粒子と直接結合するか、またはナノ粒子の表面に導入されたリンカー分子との結合性を有する官能基と結合する官能基であればよい。
【００１５】
リンカー分子との結合性を有する官能基がアミノ基である場合、ナノ粒子と結合する官能基としては、例えば、カルボニル基、カルボキシル基などが挙げられる。リンカー分子との結合性を有する基がカルボキシル基である場合、ナノ粒子と結合する官能基としては、例えば、アミノ基、水酸基などが挙げられる。リンカー分子との結合性を有する官能基がチオール基である場合、ナノ粒子と結合する官能基としては、例えば、スルフヒドリル基、ジスルフィド基、マレイミド基などが挙げられる。リンカー分子との結合性を有する官能基がアルデヒド基である場合、ナノ粒子と結合する官能基としては、例えば、ヒドラジド基、アミノ基などが挙げられる。リンカー分子との結合性を有する官能基が水酸基である場合、ナノ粒子と結合する官能基としては、例えば、カルボニル基などが挙げられる。リンカー分子との結合性を有する官能基がヒドラジド基である場合、ナノ粒子と結合する官能基としては、例えば、アルデヒド基などが挙げられる。
【００１６】
リンカー分子としては、バイオコンジュゲート・テクニックイズ、アカデミックプレイス社、１９９６年、１６９〜２９２頁に記載されているリンカー分子を例示することができる。好適なリンカー分子の一例としては、一方の末端にジスルフィド基を有し、他端に置換基を有していてもよいスクシンイミジル基を有するエステル化合物などが挙げられる。このエステル化合物のスクシンイミジル基はナノ粒子の表面上のリンカー分子との結合性を有する基と結合し、ジスルフィド基は、ナノ粒子とチオール結合を形成する性質を有する。前記置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子、炭素数１〜４のアルキル基、アミノ基、スルホン酸基などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【００１７】
と特許文献１に記載されている。そして、特許文献１の記載から明らかなように、クラスター化に使用する原材料としてのナノ粒子の製法も、特に限定していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００９−２４４１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
金属ナノ粒子を大きく成長させる場合、多くの場合凝集体が生じてしまう。そして、粒子サイズの分布の制御が困難で、たとえばその粒子を標識に用いた場合、標識としての呈示色が薄くなったり曖昧になったりするという課題がある。
【００２０】
特許文献１に記載のナノクラスターを標識材料に用いたイムノクロマトグラフィーキットはそれ以前の技術に対して大きな改善を図ったものであるが、検出感度の極めて優れたイムノクロマトグラフィーキットを実現するためには、ナノクラスターのさらなる改善が必要になる。金属ナノ粒子をクラスター化させる場合、金属ナノ粒子クラスターのクラスターサイズの制御は極めて難しいのが現状である。また、金属ナノ粒子クラスターを構成する各金属ナノ粒子間の間隔については問題にされておらず、各金属ナノ粒子間の間隔分布を小さくすることなどは課題とされていない。
【００２１】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、金属ナノ粒子クラスターをさらに改良し、金属以外の物質に人体に無害でありまた抗体などの生体関連物質への悪影響を極力低減できる物質を用いて、金属ナノ粒子クラスターを構成する各金属ナノ粒子間の間隔を小さくでき、金属ナノ粒子クラスターのクラスターサイズを所定の分布に制御し易くでき、製造工程を簡単にすることができ、標識材料として用いたときの検出感度を大幅に高めることができる金属ナノ粒子クラスター及びそれを用いたイムノクロマトグラフィー標識材料ならびにイムノクロマトグラフィーキットを提供し、さらにその製造コストを大幅に低減せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の発明者は、金属ナノ粒子をクラスター化させるに際して用いる表面修飾剤かつリンカーとしての化合物を種々検討し、適切なものに絞り込むことによって課題を解決することができた。以下、課題を解決するためになした本発明についてさらに具体的に説明する。
【００２３】
課題を解決するためになされた本発明の例としての第１の発明（以下、発明１という）は、一方の端末にイオウ化合物のイオウ原子を介して金属ナノ粒子の表面と安定して結合する官能基を有しているとともに、他方の端末にカルボキシル基とそのα位にアミノ基がある化学構造を有している化合物を表面修飾剤かつリンカー用化合物として表面を修飾した金属ナノ粒子を複数個集合させてクラスター化させたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００２４】
発明１を展開してなされた本発明の例としての第２の発明（以下、発明２という）は、発明１に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が直鎖飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００２５】
発明２を展開してなされた本発明の例としての第３の発明（以下、発明３という）は、発明２に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００２６】
発明２を展開してなされた本発明の例としての第４の発明（以下、発明４という）は、発明２に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がホモシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００２７】
発明１を展開してなされた本発明の例としての第５の発明（以下、発明５という）は、発明１に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が分枝飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００２８】
発明５を展開してなされた本発明の例としての第６の発明（以下、発明６という）は、発明５に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がペニシラミンであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００２９】
発明１〜６を展開してなされた本発明の例としての第７の発明（以下、発明７という）は、発明１〜６のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターを構成する金属ナノ粒子の周囲に前記表面修飾剤かつリンカー用化合物とは異なる物質の分散剤が存在することを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３０】
発明１〜７を展開してなされた本発明の例としての第８の発明（以下、発明８という）は、発明１〜７のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルが、波長が６００ｎｍの近傍に吸光度のピーク値を有することを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３１】
発明８を展開してなされた本発明の例としての第９の発明（以下、発明９という）は、発明８に記載の金属ナノ粒子クラスタにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターの吸収スペクトル−波長特性曲線が、波長が４１０ｎｍの近傍に吸収スペクトルの吸光度の第１のピークを有するとともに、波長が６００ｎｍの近傍に吸収スペクトルの吸光度の第２のピークを有するとともに、前記第１のピークと第２のピークの間の吸光度がクラスター化されていない銀ナノ粒子の吸光度より大きいことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３２】
発明９を展開してなされた本発明の例としての第１０の発明（以下、発明１０という）は、発明９に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルにおける吸光度が前記第１のピークと前記第２のピークが同程度の吸光度であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３３】
発明１〜１０を展開してなされた本発明の例としての第１１の発明（以下、発明１１という）は、発明１〜１０のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属が銀であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３４】
発明１〜１１を展開してなされた本発明の例としての第１２の発明（以下、発明１２という）は、発明１〜１１のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属が金であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３５】
発明１〜１２を展開してなされた本発明の例としての第１３の発明（以下、発明１３という）は、発明１〜１２のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、システインで表面修飾する前の前記金属ナノ粒子のサイズが１０ｎｍ以上であり、前記金属ナノ粒子クラスターのサイズが５０〜４００ｎｍであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３６】
発明１〜１３を展開してなされた本発明の例としての第１４の発明（以下、発明１４という）は、発明１〜１３のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子が湿式還元法により合成された金属ナノ粒子であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３７】
発明１〜１４を展開してなされた本発明の例としての第１５の発明（以下、発明１５という）は、発明１〜１４のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターを呈色材料に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料である。
【００３８】
発明１〜１５を展開してなされた本発明の例としての第１６の発明（以下、発明１６という）は、発明１〜１４のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターをイムノクロマトグラフィーキット用標識材料に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットである。
【００３９】
課題を解決するためになされた本発明の例としての第１７の発明（以下、発明１７という）は、一方の端末にイオウ化合物のイオウ原子を介して金属ナノ粒子の表面と安定して結合する官能基を有しているとともに、他方の端末にカルボキシル基とそのα位の炭素にアミノ基がある化学構造を有している化合物を表面修飾剤かつリンカー用化合物として用いることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法である。
【００４０】
発明１７を展開してなされた本発明の例としての第１８の発明（以下、発明１８という）は、発明１７に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が直鎖飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法である。
【００４１】
発明１８を展開してなされた本発明の例としての第１９の発明（以下、発明１９という）は、発明１８に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法である。
【００４２】
発明１８を展開してなされた本発明の例としての第２０の発明（以下、発明２０という）は、発明１８に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がホモシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法である。
【００４３】
発明１７を展開してなされた本発明の例としての第２１の発明（以下、発明２１という）は、発明１７に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が分枝飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００４４】
発明２１を展開してなされた本発明の例としての第２２の発明（以下、発明２２という）は、発明２１に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がペニシラミンであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法である。
【００４５】
発明１７〜２２を展開してなされた本発明の例としての第２３の発明（以下、発明２３という）は、発明１７〜２２のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記金属ナノ粒子クラスターを構成する金属ナノ粒子として、金属ナノ粒子の周囲に前記表面修飾剤かつリンカーとは異なる物質の分散剤が存在する金属ナノ粒子を用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法である。
【００４６】
発明１７〜２３を展開してなされた本発明の例としての第２４の発明（以下、発明２４という）は、発明１７〜２３のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法を呈色材料の製造方法に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料の製造方法である。
【００４７】
発明１７〜２４を展開してなされた本発明の例としての第２５の発明（以下、発明２５という）は、発明１７〜２３のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法をイムノクロマトグラフィーキット用標識材料の製造方法に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットの製造方法である。
【発明の効果】
【００４８】
以上説明したように、本発明の金属ナノ粒子クラスターは、１ポットで簡単に製造することができ、表面修飾剤かつリンカーとして従来に比べてきわめて安価な材料を使用できるなど、その製造コストを大幅に低減することができ、金属ナノ粒子クラスターを構成する金属ナノ粒子の間隔を所定の狭い範囲の分布にすることができ、品質のそろった金属ナノ粒子クラスターにすることができる。本発明によるクラスター化された銀ナノ粒子または金ナノ粒子を標識材料として用いると、従来法よりも一層高感度なイムノクロマトグラフィーキットを構成することが可能である。本発明によるイムノクロマトグラフィーキットではクラスター化における表面プラズモン共鳴のカップリングを利用し、吸収スペクトルの調整を行っており、目視による明確な判別が可能となる。また、本発明による金属ナノ粒子クラスターの表面修飾剤兼リンカーは人体や抗体などの生体関連物質に無害であるという大きな効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態例としての金属ナノ粒子クラスターとしての銀ナノ粒子クラスターを模式的に説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスターを構成する銀ナノ粒子と表面修飾剤兼リンカーとしての化合物との結合を模式的に説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスターを構成する銀ナノ粒子と表面修飾剤兼リンカーとしての化合物との結合を模式的に説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態例に用いた銀ナノ粒子の吸収スペクトルを説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルを説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態例に用いた銀ナノ粒子の吸収スペクトルを説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルを説明する図である。
【図８】マイクロ波利用化学反応装置の構成例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例について説明する。なお、説明に用いる各図は、本発明の例の説明の都合上、部分的に拡大率を変えて図示する場合もあり、必ずしも実施例などの実物や記述と相似形でない場合もある。また、各図において、同様な構成成分については同一の番号を付けて示し、説明の重複を避けることもある。
また、本発明は、金属ナノ粒子クラスター、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料、金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキット、金属ナノ粒子クラスターの製造方法、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料の製造方法および金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットの製造方法に関する発明であるが、説明の重複を避けるために、以下の説明において、たとえば金属ナノ粒子クラスターの製造の説明で金属ナノ粒子クラスターや金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットのような製品の部分的な説明も兼ねるなど、誤解を生じない範囲において、１つの形態の説明で他の形態の説明も兼ねることがある。
【００５１】
本発明の発明者等は、まず、代表的な粒子としてポリオール法により合成された粒子サイズが２０ｎｍの銀ナノ粒子を用いて金属ナノ粒子のクラスター化の検討を行い、高感度で視認性のよいクラスター化の探索を行った。
【００５２】
銀ナノ粒子クラスターの探索において重要なことは、銀ナノ粒子の表面にクラスター化のための官能基および抗体等の生体分子認識素子との結合のための官能基を導入することであり、そのための最適な化合物のおよび最適な反応条件の探索を行った。
【００５３】
金属ナノ粒子のクラスター化には多くの課題がある。たとえば、金属ナノ粒子クラスターを構成する各金属ナノ粒子を所定の条件に制御することが好ましいが、その制御条件はまだ知られていないことが多い。蒸着などの気相成長分野で知られている原子を複数個集合させたクラスターとは異なり、ナノ粒子のクラスターについての適切な報告が少ない。そして、クラスター形成後に各構成各金属ナノ粒子をできるだけ安定に保つことが好ましい。さらに、金属ナノ粒子のクラスターをたとえばイムノクロマトグラフィーキットの標識材料などに用いる場合、生体にできるだけ悪影響を及ぼさない物質で金属ナノ粒子クラスターを構成することが好ましい。
【００５４】
これらの課題を解決しながら金属ナノ粒子クラスターを形成する諸条件を検討し、いくつかの好適な条件を見出し、標識材料として好ましい金属ナノ粒子クラスターを製造することができるようになり、本発明に到達した。
【００５５】
銀ナノ粒子の表面修飾剤かつリンカーのためのイオウ化合物の探索により、システインが最適なものの１つであることがわかり、さらに詳細な検討を行った。システインはチオール基の他にアミド結合を形成可能なカルボキシル基とアミノ基をともに有しており、粒子間距離の小さいクラスター化に寄与していると考えられる。
【００５６】
また、システインを用いることによりアミノ基およびカルボキシル基などの反応性の官能基を別途導入することなくクラスター化が可能になり、製造工程の簡素化に寄与するものと考えられる。
【００５７】
金属ナノ粒子クラスターの金属が銀の場合を例にとって説明すると、図１は本発明の実施の形態例としての金属ナノ粒子クラスターとしての銀ナノ粒子クラスターを模式的に説明する図、図２と図３は銀ナノ粒子クラスターを構成する銀ナノ粒子と表面修飾剤兼リンカーとしての化合物との結合を模式的に説明する図である。
【００５８】
符号１は後述の表面修飾剤兼リンカーとしての化合物３を用いて表面修飾した銀ナノ粒子クラスタ、２は後述の表面修飾剤兼リンカーとしての化合物３を用いて表面修飾した銀ナノ粒子クラスタ１を構成する銀ナノ粒子、３は銀ナノ粒子２の表面を修飾している表面修飾剤兼リンカーとしての化合物、３ａ〜３ｄは表面修飾剤兼リンカーとしての化合物３の部分を説明する符号で、３ａ〜３ｃは前記化合物３の端末にある官能基で、３ａは前記化合物３の一方の端末にある官能基でイオウ化合物のイオウ原子が当該金属ナノ粒子の表面に強く結合する官能基、３ｂは前記化合物３の他方の端末にある官能基としてのカルボキシル基、３ｃは前記化合物３の他方の端末にある官能基としてとして前記カルボキシル基３ｂのα位にあるアミノ基、３ｄはスペーサ、３ｅ，４は分散剤である。符号３ａ１、３ｂ１、３ｃ１、３ｄ１は本発明の実施の形態の特に好ましい例として前記表面修飾剤兼リンカーとしての化合物３に用いたシステインの部分を説明する符号で、３ａ１は前記官能基３ａとしてのチオール基、３ｂ１は前記官能基３ｂとしてのカルボキシル基、３ｃ１は前記官能基３ｃとしてのアミノ基、３ｄ１はスペーサである。
【００５９】
図１で、表面修飾剤かつリンカーとしての前記化合物３を表面に結合した銀ナノ粒子２は、前記化合物３を介してクラスター化され銀ナノ粒子クラスター１を形成している。銀ナノ粒子２は、湿式還元法で作製することができ、銀の周囲にＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）などの分散剤を有している場合が多い。本発明はこのような銀ナノ粒子の周囲に分散剤を有する銀ナノ粒子を用いても実施できるものである。
【００６０】
本発明の実施の形態例においては、図２のように銀ナノ粒子クラスター１を構成する銀ナノ粒子２の周囲にシステイン等の前記化合物３と分散剤３ｅがあり、システイン等の前記化合物３は、一方の端末にイオウ化合物のイオウ原子を介して前記金属ナノ粒子の表面と強く結合する官能基３ａを有しているとともに、他方の端末に官能基３ｂとしてのカルボキシル基とそのα位に官能基３ｃとしてのアミノ基がある化学構造を有しており、官能基３ａが銀ナノ粒子２に強く結合している。
【００６１】
また、本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスターを構成する銀ナノ粒子と表面修飾剤およびリンカーであるシステイン等の前記化合物と分散剤は、たとえば図３のように、銀ナノ粒子２の周囲に部分的に分散剤４としてのＰＶＰがあり、その間に官能基３ａ１，３ｂ１，３ｃ１とスペーサ３ｄ１を有するシステインがあり、システインの官能基３ａ１のイオウ原子が銀ナノ粒子２と強く結合している。
【実施例】
【００６２】
つぎに、本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスターの製造方法の一例を説明する。
【００６３】
まず、湿式還元法を用いて製造された粒子サイズが１５ｎｍの銀ナノ粒子（例として、銀原子に換算して０．２ｍＭ（ミリモラー）のもの）を用意する。この銀ナノ粒子の製造には湿式還元法における種々の方法を用いることができる。とりわけ、内径１ｍｍの反応管の中を銀前駆体物質を含有する反応液を流通させ、前記反応管の所定の長さにわたって均一なマイクロ波の定在波を照射して還元反応を行わせる工程を用いて製造された銀ナノ粒子は、物性の均一性が高く、本発明の銀ナノ粒子クラスターを均質で歩留まりよく製造するのに好適な例と言える。
【００６４】
前記の銀ナノ粒子は、たとえばＰＶＰを分散剤としたコロイド状態になっている。
【００６５】
これを遠心分離器にかけて余分の分散剤ＰＶＰを除去し、水で混濁状態にする。この操作を２回行って、さらにきれいな銀ナノ粒子コロイドを得ることができる。
【００６６】
つぎに、終濃度が１０〜２０μＭ（マイクロモラー）になるようにシステインを加え、終濃度０．０００５％になるようにＴｒｉｔｏｎＸ−１００を加え、１時間反応させ、銀ナノ粒子とシステインを結合させる。
【００６７】
これを回転数１２０００ｒｐｍの遠心分離器に１５分かけて上清に含まれる未反応のシステインを除去する操作を３回繰り返し、未反応のシステインを除去した。その際に用いる溶液として、５ｍＭリン酸バッファー（ｐＨ７．０）、０．０００５％ＴｒｉｔｏｎＸ−１００を用いる。
【００６８】
この場合のＴｒｉｔｏｎＸ−１００は界面活性剤として加える。入れなくてもクラスター化の工程をつくれるが、ＴｒｉｔｏｎＸ−１００は界面活性剤として加えると反応管の内壁に沈着が生じるのを的確に防ぐことができる。このときの界面活性剤は、電荷を持たず、分子量がなるべく小さいもの、たとえば分子量が３００程度のもの、タンパク質の保護など後工程で抗体をつけるときに好都合のもの、さらに製造コストを安くできるもの等の観点から選択した。
【００６９】
また、リン酸バッファーはｐＨを安定させる緩衝液としてアミノ基もカルボキシル基も持たないのの中から安価で普及しているものとして選択した。
【００７０】
つぎに、前記未反応のシステインを除去したものに、終濃度５ｍＭになるようにＥＤＣ（１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩）を、かつ、終濃度２ｍＭになるようにＮＨＳを同時に加え、一晩かけて反応させて、図５のような紫外・可視吸収スペクトル（以下、単に吸収スペクトルという）を有する銀ナノ粒子クラスタを得た。
【００７１】
同時に反応液に加える前記ＥＤＣ、ＮＨＳの量も金属ナノ粒子クラスターの製造方法の重要な要素である。
【００７２】
つぎに、本発明における前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の検討をさらに進め、前記実施の形態例におけるシステインの代わりにホモシステインを用い、前回と同様に作製した銀ナノ粒子を用いて銀ナノ粒子クラスターの作製を行い、図７のような吸収スペクトルを有する銀ナノ粒子クラスターを得た。クラスター化の速度は前記化合物にシステインを用いた場合よりも速く、常温で１時間で反応による変化がわかるようになり、３時間後には明確な変化が現れた。クラスター化の反応時間が速いことは、標識として用いるときに銀ナノ粒子と抗体をつけるときなどに有利である。
【００７３】
このようにして得られた銀ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルを測定し、クラスター化させていない同量の銀原子を含有する銀ナノ粒子の吸収スペクトルと比較をしたところ、後述のように、銀ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルは銀ナノ粒子の吸収スペクトルと明確に異なることがわかった。
【００７４】
図４〜図７は吸収スペクトル（吸収強度−波長特性曲線）を説明する図で、図４は前記分散剤にＰＶＰを用いて湿式還元法によって作製した平均粒子サイズが１５ｎｍの銀ナノ粒子を遠心分離器にかけて余剰のＰＶＰを除去したものの表面にシステインをつけたものの吸収スペクトルで、図５は、図４と同様の銀ナノ粒子すなわち分散剤としてＰＶＰを用いて湿式還元法によって作製した平均粒子サイズが１５ｎｍの銀ナノ粒子を遠心分離器にかけて余剰のＰＶＰを除去したものに表面修飾剤かつリンカーとしてシステインを介してクラスター化させた本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスターの精製前の状態のものの吸収スペクトル、図６は前記分散剤としてＰＶＰを用いて湿式還元法によって作製した平均粒子サイズが１５ｎｍの銀ナノ粒子を遠心分離器にかけて余剰のＰＶＰを除去したものの表面にホモシステインをつけたものの吸収スペクトルで、図７は、図６と同様の銀ナノ粒子すなわち分散剤としてＰＶＰを用いて湿式還元法によって作製した平均粒子サイズが１５ｎｍの銀ナノ粒子を遠心分離器にかけて余剰のＰＶＰを除去したものに表面修飾剤かつリンカーとしてホモシステインを介してクラスター化させた本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスタの精製前の状態のものの吸収スペクトル、いずれの図でも、縦軸は入射光量÷透過光量の常用対数値で表した吸光度の最大値を１として相対値で表した吸光度、横軸は入射光の波長である。なお、クラスター化に使用する銀ナノ粒子の粒子サイズは、１０ｎｍ以上の所定の粒径を中心に所定の分布を持ったものを使用することが特に好ましい。粒子サイズが１０ｎｍ以上のものは水の中で扱いやすい利点がある。
【００７５】
図からも明白であるが、図５と図４は吸収スペクトルが明らかに異なり、図７と図６は吸収スペクトルも明らかに異なる。
【００７６】
すなわち、図５の吸収スペクトル６は、本発明の製造方法によってクラスター化された銀ナノ粒子クラスターにクラスター化されていない状態で残存している銀ナノ粒子がわずかに混在している状態での吸収スペクトルで、波長４１０ｎｍと６００ｎｍ近傍に第１のピーク６ａと第２のピーク６ｂの２つのピークを有しており、図４の吸収スペクトル５は波長４１０ｎｍの近傍に１つのピーク５ａを有している。さらに詳しくは、図４の吸収スペクトル５は、波長３３０ｎｍ近傍での相対吸光度０．０８から急速に立ちあがり、波長４１０ｎｍの近傍で前記１つのピーク値１の相対吸光度のピーク５ａになり、そこから波長５００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．０８程度に、波長６００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．０３以下になるというような単調で急峻な低下曲線を示している。これに対して、図５の吸収スペクトル６は、波長３３０ｎｍ近傍での相対吸光度が０．２から図４の場合よりも緩やかに立ち上がり、波長４１０ｎｍ近傍で相対吸光度が１の第１のピーク６ａになり、そこから波長５００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．７まで緩やかに谷間６ｃを形成するように減少して後再び上昇して波長６００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．７５の第２のピーク６ｂになり、そこから波長６８０ｎｍ近傍で相対吸光度が０．３５を示すというように徐々に減衰している。
【００７７】
図７の吸収スペクトル８は、本発明の製造方法によってクラスター化された銀ナノ粒子クラスターにクラスター化されていない状態で残存している銀ナノ粒子がわずかに混在している状態での吸収スペクトルで、波長４１０ｎｍと６００ｎｍ近傍に第１のピーク８ａと第２のピーク８ｂの２つのピークを有しており、図６の吸収スペクトル７は波長４１０ｎｍの近傍に１つのピーク７ａを有している。さらに詳しくは、図６の吸収スペクトル７は、波長３３０ｎｍ近傍での相対吸光度０．０８から急速に立ちあがり、波長４１０ｎｍの近傍で前記１つのピーク値１の相対吸光度のピーク７ａになり、そこから波長５００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．０８程度に、波長６００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．０３以下になるというような単調で急峻な低下曲線を示している。これに対して、図７の吸収スペクトル８は、波長３３０ｎｍ近傍での相対吸光度０．０８から図６の場合よりも緩やかに立ち上がり、波長４１０ｎｍ近傍で相対吸光度が１の第１のピーク８ａになり、そこから波長５００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．７５まで緩やかに谷間８ｃを形成するように減少して後再び上昇して波長６００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．９の第２のピーク８ｂになり、そこから波長６８０ｎｍ近傍で相対吸光度が０．５を示すというように徐々に減衰している。
【００７８】
なお、図５と図７に示した吸収スペクトルは、未クラスター化銀ナノ粒子を除去する精製作業の程度によって、前記第１のピークと第２のピークの相対的な吸光度が異なる。
【００７９】
前記第１のピークと第２のピークの相対的な吸光度を前記図５や図７のようにおおむね同程度にすることにより、優れた検出感度の標識材料を得ることができる。
【００８０】
また、前記金属ナノ粒子クラスターに用いる銀ナノ粒子をポリオール法で作製する場合、その場合の分散剤としてＰＶＰを用いる場合、分子量が１００００のＰＶＰを用いたところ、良好な検出感度の標識材料用金属ナノ粒子を作製することができたが、さらなる検討の結果、ＰＶＰの分子量が１５０００以下のものを用いることが好ましく、分子量が１２０００より小さいものを用いることがより好ましいことがわかった。
【００８１】
本発明による金属ナノ粒子クラスターの大きな特徴は、従来の難題であった製造工程中の銀ナノ粒子の融着を防いでクラスターサイズを制御できたことであり、金属ナノ粒子クラスターを構成する金属ナノ粒子間の間隔を従来に比べて所定の値を中心に狭い範囲に制御することができたとともに、標識材料に用いたときの検出感度を大幅に高めることができたことなどである。
【００８２】
前記クラスターサイズの制御は、たとえば、抗体または２−アミノエタノールに代表されるブロッキング剤を用いて行うことができる。２−アミノエタノールに代表される水溶性のアミノ基を含む化合物をブロッキング剤として用いた場合は、クラスター化反応を抑制することができ、抗体を用いたときもクラスター化反応を抑制することができる。反応液にブロッキング剤を入れるタイミング、抗体を入れるタイミング、あるいは両者を入れるタイミングを選ぶことによってもクラスター化反応を制御することができる。
【００８３】
また、本発明による金属ナノ粒子クラスターの大きな特徴の一つは、クラスター化の製造工程において、前記のように、銀ナノ粒子の活性化工程の後にリンカー導入工程を入れる必要をなくし、製造工程を簡素化することができたことである。
【００８４】
また、本発明による金属ナノ粒子クラスターの製造の例として、表面修飾剤かつリンカーとしての化合物にシステインを用いた例とホモシステインを用いた例をあげたが、この表面修飾剤かつリンカーとしての化合物としては、一方の端末にイオウを介して前記金属ナノ粒子の表面と強く結合する官能基を有しているとともに、他方の端末にカルボキシル基とそのα位にアミノ基がある化学構造を有しているものが好ましい。
【００８５】
さらに詳述すれば、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が直鎖飽和アルキル基の化学構造（次の化１に示す化学構造式で表される構造、ｎは整数）を有していること、あるいは、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が分枝飽和アルキル基の化学構造を有していることが好ましく、前者の特に好ましい例としてシステインとホモシステインを挙げることができ、後者の好ましい例としてペニシラミンを挙げることができる。
【化１】
【００８６】
その中で、システインを用いると材料費を安くすることができる。市販価格の一例をあげると、システインは２５ｇで２８００円、ホモシステインは１ｇで５９００円、ペニシラミンは５ｇで７５００円であり、システインが最も安いのが現状である。
さらに、特許文献１に記載されている例では、リンカーとしてＳＰＤＰを用いているが、ＳＰＤＰの市販価格が１００ｍｇあたり３８８００円であることと比較すると、本発明の材料コストがきわめて安く、ワンポットで製造できることと併せて、本発明による金属ナノ粒子クラスター、それを用いた標識材料およびイムノクロマトグラフィーキットの製造コストがきわめて安いことが明確である。
【００８７】
本発明では、前記銀ナノ粒子クラスターの製造工程において、終濃度５ｍＭになるようにＥＤＣを、かつ、終濃度２ｍＭになるようにＮＨＳを同時に加えた。システインに代表される本発明の前記化合物（以下、システイン等という）を本発明の銀ナノ粒子の表面修飾剤かつリンカーとして用いた場合には、表面修飾剤かつリンカーとしての化合物として用いる化合物は前記システイン等一種類だけでよく、ほかに表面修飾剤および／またはリンカーを加える必要がなくなり、製造工程がシンプルになり、クラスターのサイズ制御も容易になる。システイン等を用いない場合、リンカーを用いるか、アミノ基を有する化合物とカルボキシル基を有する化合物を表面修飾剤として用いてクラスター化しなければならず、反応条件の調整が難しく、製造工程も複雑になる。
【００８８】
つぎに、本発明に使用する好適な金属ナノ粒子の製造方法を説明する。本発明の金属ナノ粒子クラスターの材料に用いる金属ナノ粒子は、たとえば広く湿式還元法によって作製することができる。
【００８９】
本発明に使用する金属ナノ粒子の湿式還元法による製造方法の好適な例として、金属前駆体物質を含有する反応液を流通管内に流通させ、その流通管の長さ方向にわたって、均一にかつ集中的にマイクロ波の電磁波を前記流通管内に照射し、流通管内の電磁波照射空間を反応液の流通方向にわたって均一に加熱し、金属ナノ粒子を生成させる金属ナノ粒子の連続的製造方法を用いた例を説明する。
【００９０】
図８はマイクロ波利用化学反応装置の構成例を説明する図である。符号１１はマイクロ波照射口、１２はＴＭ０１０キャビティ、１３は送液ポンプ、１４は電界モニター、１５は温度計、１６はマイクロ波発振器・制御器、１７は反応管、１８は反応液の流通方向を示す。
【００９１】
マイクロ波発振器・制御器１６から発生したマイクロ波は、マイクロ波照射口１１を介して円筒型のＴＭ０１０キャビティー１２に照射される。マイクロ波の発振周波数および／あるいは円筒型ＴＭ０１０キャビティー１２の内径を、キャビティー１２内部にＴＭ０１０モードの定在波が形成できるように調整することができる。このとき、電界モニター１４からの信号をもとに、ＴＭ０１０の定在波が形成されているか知ることができる。もし、定在波が形成されていない場合は、マイクロ波発振器・制御器１６から発振されるマイクロ波発振周波数を変化させるか、キャビティー内径を調整するなどにより、定在波が形成されるよう、フィードバック制御を行ってもよい。
【００９２】
マイクロ波発振・制御器１６には、キャビティーからの反射波を低減させるため、整合器を組み込んでもよい。また、反射波により、マイクロ波発振器や制御器の破損を防ぐために、反射波を吸収するアイソレータを組み込んでもよい。
【００９３】
反応管としては、内径１ｍｍ、外形３ｍｍ、長さ２００ｍｍのテフロン（登録商標）製の管を用いた。このうち、長さ方向の１００ｍｍの部分をキャビティー内に入れ、この部分にマイクロ波が照射されるようにした。ただし、反応管の長さやマイクロ波照射部の長さは、長短いずれにも変更することができる。マイクロ波出力は反応管出口に設置した温度計１５の値を一定に保てるよう、マイクロ波発振器・制御器１６を介して自動制御することが好ましい。反応管温度を測る方法としては、放射温度計により反応管外壁を非接触で測定することができる。
【００９４】
また、反応液の供給方法は、別々に調製した２種類以上の原料溶液をポンプ等の各供給手段を用いて、反応管の適切な位置において混合させるように、および／あるいは反応管の前段において、それぞれ供給し、混合して、反応液とする。たとえば、金属前駆物質と添加物の反応性が高い場合などは、マイクロ波照射前に目的外の反応が進み、目的外の粒径分布を持つ可能性があるが、本構成ではそのような場合でも、金属ナノ粒子の製造が可能である。
【００９５】
また、本製法の他の例として、マイクロ波照射後あるいは照射中の反応液をマイクロ波照射以外の温度調節手段を有する温度調節器に導入することもできる。反応時間が遅い場合にはこの温度調節器で適切な温度に加温することで、金属ナノ粒子の成長を制御することができる。また、反応時間が早い反応液の場合は、冷却することで金属ナノ粒子の成長を停止させるなどして、均一な粒径を有する金属ナノ粒子の製造を可能にする。
【００９６】
前記マイクロ波を利用した金属ナノ粒子の例として銀ナノ粒子の製造において、金属前駆物質として硝酸銀、液媒体としてエチレングリコール、分散剤としてＰＶＰを用い、マイクロ波照射部分における反応管内の送液速度は１０ｍｌ／ｈ、照射マイクロ波パワーは２５Ｗ、溶液温度は１６０°Ｃである。
【００９７】
マイクロ波を照射する空胴共振器としては、前記ＴＭ０１０シングルモードキャビティーの他に、ＴＭ１１０モードキャビティー、ＴＭ２１０モードキャビティー、ＴＭ０２０モードキャビティー、ＴＥ０１モードキャビティーなどを用いることができる。
【００９８】
前記流通管の内径は０．５ｍｍ〜２．９ｍｍが好ましい。
【００９９】
マイクロ波の照射強度は０．１ｍＷ〜２０ｋＷが好ましく、１ｍＷ〜１００Ｗがさらに好ましい。
【０１００】
反応管内の送液速度は、０．１ｍｌ〜５ｌ／ｈが好ましく、５〜５００ｍｌ／ｈがさらに好ましい。
【０１０１】
反応液中の金属前駆物質の濃度は、０．０１ｍＭ〜１Ｍが好ましく、０．１ｍＭ〜１００ｍＭがさらに好ましい。
【０１０２】
本発明の金属ナノ粒子クラスターを標識材料として用いる場合、金属ナノクラスターと検出対象物質または前記検出対象物質に特異的に結合する特異的結合物質との接合方法は従来の方法を適宜選択して使用することが出来る。前記特異的結合物質としては、たとえば、検出対象物質が抗体である場合、この抗体の抗原となる物質を、また、検出対象物質が抗原である場合、その抗原に対する抗体をあげることができる。特異的結合物質が生体関連物質の場合、当該生体関連物質がもつ生理活性を維持するのに適切な条件の溶液中で接合を行わせることが出来る。
【０１０３】
イムノクロマトグラフィーキットの構成方法は従来広く知られている。本発明の金属ナノ粒子クラスターを標識に用いてイムノクロマトグラフィーキットを構成するには、本発明の金属ナノ粒子クラスターに最適の方法で製造することが出来るが、従来のイムノクロマトグラフィーキットの構成方法を用いて構成することもできる。
【０１０４】
本発明の金属ナノ粒子クラスターを用いてイムノクロマトグラフィーキットを作製するにあたって、金属ナノ粒子クラスターのサイズを４００ｎｍ以下にすることにより、メンブレンに浸透させるときの目詰まりを効果的に減らすことができ、５０ｎｍ以上にすることにより標識としての検出感度を高めることができる。
【０１０５】
以上、本発明の金属ナノ粒子クラスター、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料、金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキット、金属ナノ粒子クラスターの製造方法、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料の製造方法および金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットの製造方法を説明したが、前記説明でも明かなように、本発明は前記実施の形態例に狭く限定されるものでなく、多くのバリエーションを可能とするものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の金属ナノ粒子クラスターは、イムノクロマトグラフィーキットを含む医療・健康分野、食品分野、農業分野、環境計測分野、エレクトロニクス分野、化学分野など広い技術分野において使用できる標識材料と好適なものである。
【符号の説明】
【０１０７】
１：銀ナノ粒子クラスター
２：銀ナノ粒子
３：表面修飾剤兼リンカーとしての化合物
３ａ〜３ｃ：官能基
３ａ１：チオール基
３ｂ１：カルボキシル基
３ｃ１：アミノ基
３ｄ，３ｄ１：スペーサ
３ｅ，４：分散剤
５，６，７，８：吸収スペクトル
５ａ，６ａ，６ｂ，７ａ，８ａ，８ｂ：吸収スペクトルのピーク
６ｃ，８ｃ：吸収スペクトルの谷間
１１：マイクロ波照射口
１２：キャビティ
１３：送液ポンプ
１４：電界モニター
１５：温度計
１６：マイクロ波発振器・制御器
１７：反応管
１８：反応液の流通方向
【技術分野】
【０００１】
本発明では、金属ナノ粒子が媒介物を介して複数個集合して安定したひとまとまりの形態を維持するようにすることを金属ナノ粒子のクラスター化と呼び、金属ナノ粒子が媒介物を介して複数個集合して安定したひとまとまりの形態を維持しているものを金属ナノ粒子クラスターと呼ぶことにして、本発明は、金属ナノ粒子クラスター、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料、金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキット、金属ナノ粒子クラスターの製造方法、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料の製造方法および金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子サイズが１００ｎｍ以下の金属ナノ粒子は、その特徴的な物理的性質や化学的性質などのために、標識材料、触媒、電子材料などへの活用に大きな期待が寄せられており、多くの研究開発が行われている。
【０００３】
たとえば、金ナノ粒子は蛋白質、核酸、糖鎖などの標識材料として広く用いられている。なかでも、イムノクロマトグラフィーは簡便性と迅速性を備えており、病原体感染の早期診断や妊娠判定検査などに用いられている。とりわけ最近では、食品工場において食中毒の原因となる細菌やアレルゲンの現場における検査方法としての用途が広がってきている。
【０００４】
しかし、金ナノ粒子とラテックス粒子を用いる従来のイムノクロマトグラフィーの検出感度は不十分であり、高感度化が要求されている。
【０００５】
最近、金ナノ粒子および銀ナノ粒子など、特異的な表面プラズモン共鳴を有する金属粒子を凝集させることにより、可視吸収スペクトルの変化が起こることが観察され、検出試薬としての利用が期待されている。
【０００６】
従来の金コロイド法によるイムノクロマトグラフィーは、安価で目視による判定が可能な点が利点であるものの、金ナノ粒子の発色をそのまま利用しており、目視における検出感度が低く、人の視認性に関しても最適化がなされていない。
【０００７】
金ナノ粒子や銀ナノ粒子のような表面プラズモン共鳴による呈色を利用できる金属ナノ粒子をイムノクロマトグラフィーの標識材料として用いるに際し、視認性を高めようとして粒子サイズを大きくしようとする試みがいくつか行われている。たとえば、金属ナノ粒子を大きく成長させようとする試みや特許文献１に記載されているような金属ナノ粒子をクラスター化することによる改善がある。
【０００８】
特許文献１には、銀ナノクラスターを用いて標識の視認性を高めることが記載されている。特許文献１の実施例にはスペーサー構造を有し、その両側に反応性に富む官能基を持つリンカー分子を用いて、銀ナノ粒子を互いに結合させて銀ナノクラスターを調製したことが記載されている。
【０００９】
特許文献１に記載の銀ナノクラスターの前記リンカー分子としては、一方にアミノ基と反応することにより、安定な酸アミド結合を形成するＮ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）エステル末端を有し、他方に金属とチオール結合をするジスルフィド構造を有するスクシンイミジル６−［３‘−（２−ピリジルジチオ）−プロピオンアミド］ヘキサノエート（以下、ＳＰＤＰという）を用いたと記載されている。
【００１０】
特許文献１の例では、粒子径５〜２０ｎｍの銀ナノ粒子とアミノエタンチオールとを混合することにより、銀ナノ粒子の表面にアミノ基を導入した。このアミノ基が導入された銀ナノ粒子のリン酸バッファー中でのコロイド溶液３００μＬ（銀ナノ粒子の含有率：０．１質量％）をマイクロチューブにとり、これに２０ｍＭのＳＰＤＰジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）溶液５μＬおよび２０ｎＭのジチオスレイトール（ＤＴＴ）水溶液０．５μＬを加えて３０分間室温で静置した。
【００１１】
そして、得られた混合物を遠心分離し、リン酸バッファーで洗浄する操作を２回繰り返すことにより、１０〜２００ｎｍ程度の銀ナノクラスターを得た。
【００１２】
特許文献１の例によれば、リンカー分子との結合性を有する官能基をナノ粒子の表面に導入する手段は、ナノ粒子の表面状態によって異なる。特許文献１には多くのものが例示されているが、これらに限定されないと記載されている。
【００１３】
特許文献１に記載のリンカー分子は、ナノクラスターを形成させるために、スペーサーを有し、このスペーサーの一方の末端にナノ粒子と結合する官能基を有し、他端にナノ粒子または他のリンカー分子と結合する官能基を有することが好ましい。
【００１４】
前記ナノ粒子と結合する官能基は、ナノ粒子と直接結合するか、またはナノ粒子の表面に導入されたリンカー分子との結合性を有する官能基と結合する官能基であればよい。
【００１５】
リンカー分子との結合性を有する官能基がアミノ基である場合、ナノ粒子と結合する官能基としては、例えば、カルボニル基、カルボキシル基などが挙げられる。リンカー分子との結合性を有する基がカルボキシル基である場合、ナノ粒子と結合する官能基としては、例えば、アミノ基、水酸基などが挙げられる。リンカー分子との結合性を有する官能基がチオール基である場合、ナノ粒子と結合する官能基としては、例えば、スルフヒドリル基、ジスルフィド基、マレイミド基などが挙げられる。リンカー分子との結合性を有する官能基がアルデヒド基である場合、ナノ粒子と結合する官能基としては、例えば、ヒドラジド基、アミノ基などが挙げられる。リンカー分子との結合性を有する官能基が水酸基である場合、ナノ粒子と結合する官能基としては、例えば、カルボニル基などが挙げられる。リンカー分子との結合性を有する官能基がヒドラジド基である場合、ナノ粒子と結合する官能基としては、例えば、アルデヒド基などが挙げられる。
【００１６】
リンカー分子としては、バイオコンジュゲート・テクニックイズ、アカデミックプレイス社、１９９６年、１６９〜２９２頁に記載されているリンカー分子を例示することができる。好適なリンカー分子の一例としては、一方の末端にジスルフィド基を有し、他端に置換基を有していてもよいスクシンイミジル基を有するエステル化合物などが挙げられる。このエステル化合物のスクシンイミジル基はナノ粒子の表面上のリンカー分子との結合性を有する基と結合し、ジスルフィド基は、ナノ粒子とチオール結合を形成する性質を有する。前記置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子、炭素数１〜４のアルキル基、アミノ基、スルホン酸基などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【００１７】
と特許文献１に記載されている。そして、特許文献１の記載から明らかなように、クラスター化に使用する原材料としてのナノ粒子の製法も、特に限定していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００９−２４４１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
金属ナノ粒子を大きく成長させる場合、多くの場合凝集体が生じてしまう。そして、粒子サイズの分布の制御が困難で、たとえばその粒子を標識に用いた場合、標識としての呈示色が薄くなったり曖昧になったりするという課題がある。
【００２０】
特許文献１に記載のナノクラスターを標識材料に用いたイムノクロマトグラフィーキットはそれ以前の技術に対して大きな改善を図ったものであるが、検出感度の極めて優れたイムノクロマトグラフィーキットを実現するためには、ナノクラスターのさらなる改善が必要になる。金属ナノ粒子をクラスター化させる場合、金属ナノ粒子クラスターのクラスターサイズの制御は極めて難しいのが現状である。また、金属ナノ粒子クラスターを構成する各金属ナノ粒子間の間隔については問題にされておらず、各金属ナノ粒子間の間隔分布を小さくすることなどは課題とされていない。
【００２１】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、金属ナノ粒子クラスターをさらに改良し、金属以外の物質に人体に無害でありまた抗体などの生体関連物質への悪影響を極力低減できる物質を用いて、金属ナノ粒子クラスターを構成する各金属ナノ粒子間の間隔を小さくでき、金属ナノ粒子クラスターのクラスターサイズを所定の分布に制御し易くでき、製造工程を簡単にすることができ、標識材料として用いたときの検出感度を大幅に高めることができる金属ナノ粒子クラスター及びそれを用いたイムノクロマトグラフィー標識材料ならびにイムノクロマトグラフィーキットを提供し、さらにその製造コストを大幅に低減せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の発明者は、金属ナノ粒子をクラスター化させるに際して用いる表面修飾剤かつリンカーとしての化合物を種々検討し、適切なものに絞り込むことによって課題を解決することができた。以下、課題を解決するためになした本発明についてさらに具体的に説明する。
【００２３】
課題を解決するためになされた本発明の例としての第１の発明（以下、発明１という）は、一方の端末にイオウ化合物のイオウ原子を介して金属ナノ粒子の表面と安定して結合する官能基を有しているとともに、他方の端末にカルボキシル基とそのα位にアミノ基がある化学構造を有している化合物を表面修飾剤かつリンカー用化合物として表面を修飾した金属ナノ粒子を複数個集合させてクラスター化させたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００２４】
発明１を展開してなされた本発明の例としての第２の発明（以下、発明２という）は、発明１に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が直鎖飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００２５】
発明２を展開してなされた本発明の例としての第３の発明（以下、発明３という）は、発明２に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００２６】
発明２を展開してなされた本発明の例としての第４の発明（以下、発明４という）は、発明２に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がホモシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００２７】
発明１を展開してなされた本発明の例としての第５の発明（以下、発明５という）は、発明１に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が分枝飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００２８】
発明５を展開してなされた本発明の例としての第６の発明（以下、発明６という）は、発明５に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がペニシラミンであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００２９】
発明１〜６を展開してなされた本発明の例としての第７の発明（以下、発明７という）は、発明１〜６のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターを構成する金属ナノ粒子の周囲に前記表面修飾剤かつリンカー用化合物とは異なる物質の分散剤が存在することを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３０】
発明１〜７を展開してなされた本発明の例としての第８の発明（以下、発明８という）は、発明１〜７のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルが、波長が６００ｎｍの近傍に吸光度のピーク値を有することを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３１】
発明８を展開してなされた本発明の例としての第９の発明（以下、発明９という）は、発明８に記載の金属ナノ粒子クラスタにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターの吸収スペクトル−波長特性曲線が、波長が４１０ｎｍの近傍に吸収スペクトルの吸光度の第１のピークを有するとともに、波長が６００ｎｍの近傍に吸収スペクトルの吸光度の第２のピークを有するとともに、前記第１のピークと第２のピークの間の吸光度がクラスター化されていない銀ナノ粒子の吸光度より大きいことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３２】
発明９を展開してなされた本発明の例としての第１０の発明（以下、発明１０という）は、発明９に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルにおける吸光度が前記第１のピークと前記第２のピークが同程度の吸光度であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３３】
発明１〜１０を展開してなされた本発明の例としての第１１の発明（以下、発明１１という）は、発明１〜１０のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属が銀であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３４】
発明１〜１１を展開してなされた本発明の例としての第１２の発明（以下、発明１２という）は、発明１〜１１のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属が金であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３５】
発明１〜１２を展開してなされた本発明の例としての第１３の発明（以下、発明１３という）は、発明１〜１２のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、システインで表面修飾する前の前記金属ナノ粒子のサイズが１０ｎｍ以上であり、前記金属ナノ粒子クラスターのサイズが５０〜４００ｎｍであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３６】
発明１〜１３を展開してなされた本発明の例としての第１４の発明（以下、発明１４という）は、発明１〜１３のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子が湿式還元法により合成された金属ナノ粒子であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００３７】
発明１〜１４を展開してなされた本発明の例としての第１５の発明（以下、発明１５という）は、発明１〜１４のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターを呈色材料に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料である。
【００３８】
発明１〜１５を展開してなされた本発明の例としての第１６の発明（以下、発明１６という）は、発明１〜１４のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターをイムノクロマトグラフィーキット用標識材料に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットである。
【００３９】
課題を解決するためになされた本発明の例としての第１７の発明（以下、発明１７という）は、一方の端末にイオウ化合物のイオウ原子を介して金属ナノ粒子の表面と安定して結合する官能基を有しているとともに、他方の端末にカルボキシル基とそのα位の炭素にアミノ基がある化学構造を有している化合物を表面修飾剤かつリンカー用化合物として用いることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法である。
【００４０】
発明１７を展開してなされた本発明の例としての第１８の発明（以下、発明１８という）は、発明１７に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が直鎖飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法である。
【００４１】
発明１８を展開してなされた本発明の例としての第１９の発明（以下、発明１９という）は、発明１８に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法である。
【００４２】
発明１８を展開してなされた本発明の例としての第２０の発明（以下、発明２０という）は、発明１８に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がホモシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法である。
【００４３】
発明１７を展開してなされた本発明の例としての第２１の発明（以下、発明２１という）は、発明１７に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が分枝飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターである。
【００４４】
発明２１を展開してなされた本発明の例としての第２２の発明（以下、発明２２という）は、発明２１に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がペニシラミンであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法である。
【００４５】
発明１７〜２２を展開してなされた本発明の例としての第２３の発明（以下、発明２３という）は、発明１７〜２２のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記金属ナノ粒子クラスターを構成する金属ナノ粒子として、金属ナノ粒子の周囲に前記表面修飾剤かつリンカーとは異なる物質の分散剤が存在する金属ナノ粒子を用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法である。
【００４６】
発明１７〜２３を展開してなされた本発明の例としての第２４の発明（以下、発明２４という）は、発明１７〜２３のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法を呈色材料の製造方法に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料の製造方法である。
【００４７】
発明１７〜２４を展開してなされた本発明の例としての第２５の発明（以下、発明２５という）は、発明１７〜２３のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法をイムノクロマトグラフィーキット用標識材料の製造方法に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットの製造方法である。
【発明の効果】
【００４８】
以上説明したように、本発明の金属ナノ粒子クラスターは、１ポットで簡単に製造することができ、表面修飾剤かつリンカーとして従来に比べてきわめて安価な材料を使用できるなど、その製造コストを大幅に低減することができ、金属ナノ粒子クラスターを構成する金属ナノ粒子の間隔を所定の狭い範囲の分布にすることができ、品質のそろった金属ナノ粒子クラスターにすることができる。本発明によるクラスター化された銀ナノ粒子または金ナノ粒子を標識材料として用いると、従来法よりも一層高感度なイムノクロマトグラフィーキットを構成することが可能である。本発明によるイムノクロマトグラフィーキットではクラスター化における表面プラズモン共鳴のカップリングを利用し、吸収スペクトルの調整を行っており、目視による明確な判別が可能となる。また、本発明による金属ナノ粒子クラスターの表面修飾剤兼リンカーは人体や抗体などの生体関連物質に無害であるという大きな効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態例としての金属ナノ粒子クラスターとしての銀ナノ粒子クラスターを模式的に説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスターを構成する銀ナノ粒子と表面修飾剤兼リンカーとしての化合物との結合を模式的に説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスターを構成する銀ナノ粒子と表面修飾剤兼リンカーとしての化合物との結合を模式的に説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態例に用いた銀ナノ粒子の吸収スペクトルを説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルを説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態例に用いた銀ナノ粒子の吸収スペクトルを説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルを説明する図である。
【図８】マイクロ波利用化学反応装置の構成例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例について説明する。なお、説明に用いる各図は、本発明の例の説明の都合上、部分的に拡大率を変えて図示する場合もあり、必ずしも実施例などの実物や記述と相似形でない場合もある。また、各図において、同様な構成成分については同一の番号を付けて示し、説明の重複を避けることもある。
また、本発明は、金属ナノ粒子クラスター、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料、金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキット、金属ナノ粒子クラスターの製造方法、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料の製造方法および金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットの製造方法に関する発明であるが、説明の重複を避けるために、以下の説明において、たとえば金属ナノ粒子クラスターの製造の説明で金属ナノ粒子クラスターや金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットのような製品の部分的な説明も兼ねるなど、誤解を生じない範囲において、１つの形態の説明で他の形態の説明も兼ねることがある。
【００５１】
本発明の発明者等は、まず、代表的な粒子としてポリオール法により合成された粒子サイズが２０ｎｍの銀ナノ粒子を用いて金属ナノ粒子のクラスター化の検討を行い、高感度で視認性のよいクラスター化の探索を行った。
【００５２】
銀ナノ粒子クラスターの探索において重要なことは、銀ナノ粒子の表面にクラスター化のための官能基および抗体等の生体分子認識素子との結合のための官能基を導入することであり、そのための最適な化合物のおよび最適な反応条件の探索を行った。
【００５３】
金属ナノ粒子のクラスター化には多くの課題がある。たとえば、金属ナノ粒子クラスターを構成する各金属ナノ粒子を所定の条件に制御することが好ましいが、その制御条件はまだ知られていないことが多い。蒸着などの気相成長分野で知られている原子を複数個集合させたクラスターとは異なり、ナノ粒子のクラスターについての適切な報告が少ない。そして、クラスター形成後に各構成各金属ナノ粒子をできるだけ安定に保つことが好ましい。さらに、金属ナノ粒子のクラスターをたとえばイムノクロマトグラフィーキットの標識材料などに用いる場合、生体にできるだけ悪影響を及ぼさない物質で金属ナノ粒子クラスターを構成することが好ましい。
【００５４】
これらの課題を解決しながら金属ナノ粒子クラスターを形成する諸条件を検討し、いくつかの好適な条件を見出し、標識材料として好ましい金属ナノ粒子クラスターを製造することができるようになり、本発明に到達した。
【００５５】
銀ナノ粒子の表面修飾剤かつリンカーのためのイオウ化合物の探索により、システインが最適なものの１つであることがわかり、さらに詳細な検討を行った。システインはチオール基の他にアミド結合を形成可能なカルボキシル基とアミノ基をともに有しており、粒子間距離の小さいクラスター化に寄与していると考えられる。
【００５６】
また、システインを用いることによりアミノ基およびカルボキシル基などの反応性の官能基を別途導入することなくクラスター化が可能になり、製造工程の簡素化に寄与するものと考えられる。
【００５７】
金属ナノ粒子クラスターの金属が銀の場合を例にとって説明すると、図１は本発明の実施の形態例としての金属ナノ粒子クラスターとしての銀ナノ粒子クラスターを模式的に説明する図、図２と図３は銀ナノ粒子クラスターを構成する銀ナノ粒子と表面修飾剤兼リンカーとしての化合物との結合を模式的に説明する図である。
【００５８】
符号１は後述の表面修飾剤兼リンカーとしての化合物３を用いて表面修飾した銀ナノ粒子クラスタ、２は後述の表面修飾剤兼リンカーとしての化合物３を用いて表面修飾した銀ナノ粒子クラスタ１を構成する銀ナノ粒子、３は銀ナノ粒子２の表面を修飾している表面修飾剤兼リンカーとしての化合物、３ａ〜３ｄは表面修飾剤兼リンカーとしての化合物３の部分を説明する符号で、３ａ〜３ｃは前記化合物３の端末にある官能基で、３ａは前記化合物３の一方の端末にある官能基でイオウ化合物のイオウ原子が当該金属ナノ粒子の表面に強く結合する官能基、３ｂは前記化合物３の他方の端末にある官能基としてのカルボキシル基、３ｃは前記化合物３の他方の端末にある官能基としてとして前記カルボキシル基３ｂのα位にあるアミノ基、３ｄはスペーサ、３ｅ，４は分散剤である。符号３ａ１、３ｂ１、３ｃ１、３ｄ１は本発明の実施の形態の特に好ましい例として前記表面修飾剤兼リンカーとしての化合物３に用いたシステインの部分を説明する符号で、３ａ１は前記官能基３ａとしてのチオール基、３ｂ１は前記官能基３ｂとしてのカルボキシル基、３ｃ１は前記官能基３ｃとしてのアミノ基、３ｄ１はスペーサである。
【００５９】
図１で、表面修飾剤かつリンカーとしての前記化合物３を表面に結合した銀ナノ粒子２は、前記化合物３を介してクラスター化され銀ナノ粒子クラスター１を形成している。銀ナノ粒子２は、湿式還元法で作製することができ、銀の周囲にＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）などの分散剤を有している場合が多い。本発明はこのような銀ナノ粒子の周囲に分散剤を有する銀ナノ粒子を用いても実施できるものである。
【００６０】
本発明の実施の形態例においては、図２のように銀ナノ粒子クラスター１を構成する銀ナノ粒子２の周囲にシステイン等の前記化合物３と分散剤３ｅがあり、システイン等の前記化合物３は、一方の端末にイオウ化合物のイオウ原子を介して前記金属ナノ粒子の表面と強く結合する官能基３ａを有しているとともに、他方の端末に官能基３ｂとしてのカルボキシル基とそのα位に官能基３ｃとしてのアミノ基がある化学構造を有しており、官能基３ａが銀ナノ粒子２に強く結合している。
【００６１】
また、本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスターを構成する銀ナノ粒子と表面修飾剤およびリンカーであるシステイン等の前記化合物と分散剤は、たとえば図３のように、銀ナノ粒子２の周囲に部分的に分散剤４としてのＰＶＰがあり、その間に官能基３ａ１，３ｂ１，３ｃ１とスペーサ３ｄ１を有するシステインがあり、システインの官能基３ａ１のイオウ原子が銀ナノ粒子２と強く結合している。
【実施例】
【００６２】
つぎに、本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスターの製造方法の一例を説明する。
【００６３】
まず、湿式還元法を用いて製造された粒子サイズが１５ｎｍの銀ナノ粒子（例として、銀原子に換算して０．２ｍＭ（ミリモラー）のもの）を用意する。この銀ナノ粒子の製造には湿式還元法における種々の方法を用いることができる。とりわけ、内径１ｍｍの反応管の中を銀前駆体物質を含有する反応液を流通させ、前記反応管の所定の長さにわたって均一なマイクロ波の定在波を照射して還元反応を行わせる工程を用いて製造された銀ナノ粒子は、物性の均一性が高く、本発明の銀ナノ粒子クラスターを均質で歩留まりよく製造するのに好適な例と言える。
【００６４】
前記の銀ナノ粒子は、たとえばＰＶＰを分散剤としたコロイド状態になっている。
【００６５】
これを遠心分離器にかけて余分の分散剤ＰＶＰを除去し、水で混濁状態にする。この操作を２回行って、さらにきれいな銀ナノ粒子コロイドを得ることができる。
【００６６】
つぎに、終濃度が１０〜２０μＭ（マイクロモラー）になるようにシステインを加え、終濃度０．０００５％になるようにＴｒｉｔｏｎＸ−１００を加え、１時間反応させ、銀ナノ粒子とシステインを結合させる。
【００６７】
これを回転数１２０００ｒｐｍの遠心分離器に１５分かけて上清に含まれる未反応のシステインを除去する操作を３回繰り返し、未反応のシステインを除去した。その際に用いる溶液として、５ｍＭリン酸バッファー（ｐＨ７．０）、０．０００５％ＴｒｉｔｏｎＸ−１００を用いる。
【００６８】
この場合のＴｒｉｔｏｎＸ−１００は界面活性剤として加える。入れなくてもクラスター化の工程をつくれるが、ＴｒｉｔｏｎＸ−１００は界面活性剤として加えると反応管の内壁に沈着が生じるのを的確に防ぐことができる。このときの界面活性剤は、電荷を持たず、分子量がなるべく小さいもの、たとえば分子量が３００程度のもの、タンパク質の保護など後工程で抗体をつけるときに好都合のもの、さらに製造コストを安くできるもの等の観点から選択した。
【００６９】
また、リン酸バッファーはｐＨを安定させる緩衝液としてアミノ基もカルボキシル基も持たないのの中から安価で普及しているものとして選択した。
【００７０】
つぎに、前記未反応のシステインを除去したものに、終濃度５ｍＭになるようにＥＤＣ（１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩）を、かつ、終濃度２ｍＭになるようにＮＨＳを同時に加え、一晩かけて反応させて、図５のような紫外・可視吸収スペクトル（以下、単に吸収スペクトルという）を有する銀ナノ粒子クラスタを得た。
【００７１】
同時に反応液に加える前記ＥＤＣ、ＮＨＳの量も金属ナノ粒子クラスターの製造方法の重要な要素である。
【００７２】
つぎに、本発明における前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の検討をさらに進め、前記実施の形態例におけるシステインの代わりにホモシステインを用い、前回と同様に作製した銀ナノ粒子を用いて銀ナノ粒子クラスターの作製を行い、図７のような吸収スペクトルを有する銀ナノ粒子クラスターを得た。クラスター化の速度は前記化合物にシステインを用いた場合よりも速く、常温で１時間で反応による変化がわかるようになり、３時間後には明確な変化が現れた。クラスター化の反応時間が速いことは、標識として用いるときに銀ナノ粒子と抗体をつけるときなどに有利である。
【００７３】
このようにして得られた銀ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルを測定し、クラスター化させていない同量の銀原子を含有する銀ナノ粒子の吸収スペクトルと比較をしたところ、後述のように、銀ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルは銀ナノ粒子の吸収スペクトルと明確に異なることがわかった。
【００７４】
図４〜図７は吸収スペクトル（吸収強度−波長特性曲線）を説明する図で、図４は前記分散剤にＰＶＰを用いて湿式還元法によって作製した平均粒子サイズが１５ｎｍの銀ナノ粒子を遠心分離器にかけて余剰のＰＶＰを除去したものの表面にシステインをつけたものの吸収スペクトルで、図５は、図４と同様の銀ナノ粒子すなわち分散剤としてＰＶＰを用いて湿式還元法によって作製した平均粒子サイズが１５ｎｍの銀ナノ粒子を遠心分離器にかけて余剰のＰＶＰを除去したものに表面修飾剤かつリンカーとしてシステインを介してクラスター化させた本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスターの精製前の状態のものの吸収スペクトル、図６は前記分散剤としてＰＶＰを用いて湿式還元法によって作製した平均粒子サイズが１５ｎｍの銀ナノ粒子を遠心分離器にかけて余剰のＰＶＰを除去したものの表面にホモシステインをつけたものの吸収スペクトルで、図７は、図６と同様の銀ナノ粒子すなわち分散剤としてＰＶＰを用いて湿式還元法によって作製した平均粒子サイズが１５ｎｍの銀ナノ粒子を遠心分離器にかけて余剰のＰＶＰを除去したものに表面修飾剤かつリンカーとしてホモシステインを介してクラスター化させた本発明の実施の形態例としての銀ナノ粒子クラスタの精製前の状態のものの吸収スペクトル、いずれの図でも、縦軸は入射光量÷透過光量の常用対数値で表した吸光度の最大値を１として相対値で表した吸光度、横軸は入射光の波長である。なお、クラスター化に使用する銀ナノ粒子の粒子サイズは、１０ｎｍ以上の所定の粒径を中心に所定の分布を持ったものを使用することが特に好ましい。粒子サイズが１０ｎｍ以上のものは水の中で扱いやすい利点がある。
【００７５】
図からも明白であるが、図５と図４は吸収スペクトルが明らかに異なり、図７と図６は吸収スペクトルも明らかに異なる。
【００７６】
すなわち、図５の吸収スペクトル６は、本発明の製造方法によってクラスター化された銀ナノ粒子クラスターにクラスター化されていない状態で残存している銀ナノ粒子がわずかに混在している状態での吸収スペクトルで、波長４１０ｎｍと６００ｎｍ近傍に第１のピーク６ａと第２のピーク６ｂの２つのピークを有しており、図４の吸収スペクトル５は波長４１０ｎｍの近傍に１つのピーク５ａを有している。さらに詳しくは、図４の吸収スペクトル５は、波長３３０ｎｍ近傍での相対吸光度０．０８から急速に立ちあがり、波長４１０ｎｍの近傍で前記１つのピーク値１の相対吸光度のピーク５ａになり、そこから波長５００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．０８程度に、波長６００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．０３以下になるというような単調で急峻な低下曲線を示している。これに対して、図５の吸収スペクトル６は、波長３３０ｎｍ近傍での相対吸光度が０．２から図４の場合よりも緩やかに立ち上がり、波長４１０ｎｍ近傍で相対吸光度が１の第１のピーク６ａになり、そこから波長５００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．７まで緩やかに谷間６ｃを形成するように減少して後再び上昇して波長６００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．７５の第２のピーク６ｂになり、そこから波長６８０ｎｍ近傍で相対吸光度が０．３５を示すというように徐々に減衰している。
【００７７】
図７の吸収スペクトル８は、本発明の製造方法によってクラスター化された銀ナノ粒子クラスターにクラスター化されていない状態で残存している銀ナノ粒子がわずかに混在している状態での吸収スペクトルで、波長４１０ｎｍと６００ｎｍ近傍に第１のピーク８ａと第２のピーク８ｂの２つのピークを有しており、図６の吸収スペクトル７は波長４１０ｎｍの近傍に１つのピーク７ａを有している。さらに詳しくは、図６の吸収スペクトル７は、波長３３０ｎｍ近傍での相対吸光度０．０８から急速に立ちあがり、波長４１０ｎｍの近傍で前記１つのピーク値１の相対吸光度のピーク７ａになり、そこから波長５００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．０８程度に、波長６００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．０３以下になるというような単調で急峻な低下曲線を示している。これに対して、図７の吸収スペクトル８は、波長３３０ｎｍ近傍での相対吸光度０．０８から図６の場合よりも緩やかに立ち上がり、波長４１０ｎｍ近傍で相対吸光度が１の第１のピーク８ａになり、そこから波長５００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．７５まで緩やかに谷間８ｃを形成するように減少して後再び上昇して波長６００ｎｍ近傍で相対吸光度が０．９の第２のピーク８ｂになり、そこから波長６８０ｎｍ近傍で相対吸光度が０．５を示すというように徐々に減衰している。
【００７８】
なお、図５と図７に示した吸収スペクトルは、未クラスター化銀ナノ粒子を除去する精製作業の程度によって、前記第１のピークと第２のピークの相対的な吸光度が異なる。
【００７９】
前記第１のピークと第２のピークの相対的な吸光度を前記図５や図７のようにおおむね同程度にすることにより、優れた検出感度の標識材料を得ることができる。
【００８０】
また、前記金属ナノ粒子クラスターに用いる銀ナノ粒子をポリオール法で作製する場合、その場合の分散剤としてＰＶＰを用いる場合、分子量が１００００のＰＶＰを用いたところ、良好な検出感度の標識材料用金属ナノ粒子を作製することができたが、さらなる検討の結果、ＰＶＰの分子量が１５０００以下のものを用いることが好ましく、分子量が１２０００より小さいものを用いることがより好ましいことがわかった。
【００８１】
本発明による金属ナノ粒子クラスターの大きな特徴は、従来の難題であった製造工程中の銀ナノ粒子の融着を防いでクラスターサイズを制御できたことであり、金属ナノ粒子クラスターを構成する金属ナノ粒子間の間隔を従来に比べて所定の値を中心に狭い範囲に制御することができたとともに、標識材料に用いたときの検出感度を大幅に高めることができたことなどである。
【００８２】
前記クラスターサイズの制御は、たとえば、抗体または２−アミノエタノールに代表されるブロッキング剤を用いて行うことができる。２−アミノエタノールに代表される水溶性のアミノ基を含む化合物をブロッキング剤として用いた場合は、クラスター化反応を抑制することができ、抗体を用いたときもクラスター化反応を抑制することができる。反応液にブロッキング剤を入れるタイミング、抗体を入れるタイミング、あるいは両者を入れるタイミングを選ぶことによってもクラスター化反応を制御することができる。
【００８３】
また、本発明による金属ナノ粒子クラスターの大きな特徴の一つは、クラスター化の製造工程において、前記のように、銀ナノ粒子の活性化工程の後にリンカー導入工程を入れる必要をなくし、製造工程を簡素化することができたことである。
【００８４】
また、本発明による金属ナノ粒子クラスターの製造の例として、表面修飾剤かつリンカーとしての化合物にシステインを用いた例とホモシステインを用いた例をあげたが、この表面修飾剤かつリンカーとしての化合物としては、一方の端末にイオウを介して前記金属ナノ粒子の表面と強く結合する官能基を有しているとともに、他方の端末にカルボキシル基とそのα位にアミノ基がある化学構造を有しているものが好ましい。
【００８５】
さらに詳述すれば、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が直鎖飽和アルキル基の化学構造（次の化１に示す化学構造式で表される構造、ｎは整数）を有していること、あるいは、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が分枝飽和アルキル基の化学構造を有していることが好ましく、前者の特に好ましい例としてシステインとホモシステインを挙げることができ、後者の好ましい例としてペニシラミンを挙げることができる。
【化１】
【００８６】
その中で、システインを用いると材料費を安くすることができる。市販価格の一例をあげると、システインは２５ｇで２８００円、ホモシステインは１ｇで５９００円、ペニシラミンは５ｇで７５００円であり、システインが最も安いのが現状である。
さらに、特許文献１に記載されている例では、リンカーとしてＳＰＤＰを用いているが、ＳＰＤＰの市販価格が１００ｍｇあたり３８８００円であることと比較すると、本発明の材料コストがきわめて安く、ワンポットで製造できることと併せて、本発明による金属ナノ粒子クラスター、それを用いた標識材料およびイムノクロマトグラフィーキットの製造コストがきわめて安いことが明確である。
【００８７】
本発明では、前記銀ナノ粒子クラスターの製造工程において、終濃度５ｍＭになるようにＥＤＣを、かつ、終濃度２ｍＭになるようにＮＨＳを同時に加えた。システインに代表される本発明の前記化合物（以下、システイン等という）を本発明の銀ナノ粒子の表面修飾剤かつリンカーとして用いた場合には、表面修飾剤かつリンカーとしての化合物として用いる化合物は前記システイン等一種類だけでよく、ほかに表面修飾剤および／またはリンカーを加える必要がなくなり、製造工程がシンプルになり、クラスターのサイズ制御も容易になる。システイン等を用いない場合、リンカーを用いるか、アミノ基を有する化合物とカルボキシル基を有する化合物を表面修飾剤として用いてクラスター化しなければならず、反応条件の調整が難しく、製造工程も複雑になる。
【００８８】
つぎに、本発明に使用する好適な金属ナノ粒子の製造方法を説明する。本発明の金属ナノ粒子クラスターの材料に用いる金属ナノ粒子は、たとえば広く湿式還元法によって作製することができる。
【００８９】
本発明に使用する金属ナノ粒子の湿式還元法による製造方法の好適な例として、金属前駆体物質を含有する反応液を流通管内に流通させ、その流通管の長さ方向にわたって、均一にかつ集中的にマイクロ波の電磁波を前記流通管内に照射し、流通管内の電磁波照射空間を反応液の流通方向にわたって均一に加熱し、金属ナノ粒子を生成させる金属ナノ粒子の連続的製造方法を用いた例を説明する。
【００９０】
図８はマイクロ波利用化学反応装置の構成例を説明する図である。符号１１はマイクロ波照射口、１２はＴＭ０１０キャビティ、１３は送液ポンプ、１４は電界モニター、１５は温度計、１６はマイクロ波発振器・制御器、１７は反応管、１８は反応液の流通方向を示す。
【００９１】
マイクロ波発振器・制御器１６から発生したマイクロ波は、マイクロ波照射口１１を介して円筒型のＴＭ０１０キャビティー１２に照射される。マイクロ波の発振周波数および／あるいは円筒型ＴＭ０１０キャビティー１２の内径を、キャビティー１２内部にＴＭ０１０モードの定在波が形成できるように調整することができる。このとき、電界モニター１４からの信号をもとに、ＴＭ０１０の定在波が形成されているか知ることができる。もし、定在波が形成されていない場合は、マイクロ波発振器・制御器１６から発振されるマイクロ波発振周波数を変化させるか、キャビティー内径を調整するなどにより、定在波が形成されるよう、フィードバック制御を行ってもよい。
【００９２】
マイクロ波発振・制御器１６には、キャビティーからの反射波を低減させるため、整合器を組み込んでもよい。また、反射波により、マイクロ波発振器や制御器の破損を防ぐために、反射波を吸収するアイソレータを組み込んでもよい。
【００９３】
反応管としては、内径１ｍｍ、外形３ｍｍ、長さ２００ｍｍのテフロン（登録商標）製の管を用いた。このうち、長さ方向の１００ｍｍの部分をキャビティー内に入れ、この部分にマイクロ波が照射されるようにした。ただし、反応管の長さやマイクロ波照射部の長さは、長短いずれにも変更することができる。マイクロ波出力は反応管出口に設置した温度計１５の値を一定に保てるよう、マイクロ波発振器・制御器１６を介して自動制御することが好ましい。反応管温度を測る方法としては、放射温度計により反応管外壁を非接触で測定することができる。
【００９４】
また、反応液の供給方法は、別々に調製した２種類以上の原料溶液をポンプ等の各供給手段を用いて、反応管の適切な位置において混合させるように、および／あるいは反応管の前段において、それぞれ供給し、混合して、反応液とする。たとえば、金属前駆物質と添加物の反応性が高い場合などは、マイクロ波照射前に目的外の反応が進み、目的外の粒径分布を持つ可能性があるが、本構成ではそのような場合でも、金属ナノ粒子の製造が可能である。
【００９５】
また、本製法の他の例として、マイクロ波照射後あるいは照射中の反応液をマイクロ波照射以外の温度調節手段を有する温度調節器に導入することもできる。反応時間が遅い場合にはこの温度調節器で適切な温度に加温することで、金属ナノ粒子の成長を制御することができる。また、反応時間が早い反応液の場合は、冷却することで金属ナノ粒子の成長を停止させるなどして、均一な粒径を有する金属ナノ粒子の製造を可能にする。
【００９６】
前記マイクロ波を利用した金属ナノ粒子の例として銀ナノ粒子の製造において、金属前駆物質として硝酸銀、液媒体としてエチレングリコール、分散剤としてＰＶＰを用い、マイクロ波照射部分における反応管内の送液速度は１０ｍｌ／ｈ、照射マイクロ波パワーは２５Ｗ、溶液温度は１６０°Ｃである。
【００９７】
マイクロ波を照射する空胴共振器としては、前記ＴＭ０１０シングルモードキャビティーの他に、ＴＭ１１０モードキャビティー、ＴＭ２１０モードキャビティー、ＴＭ０２０モードキャビティー、ＴＥ０１モードキャビティーなどを用いることができる。
【００９８】
前記流通管の内径は０．５ｍｍ〜２．９ｍｍが好ましい。
【００９９】
マイクロ波の照射強度は０．１ｍＷ〜２０ｋＷが好ましく、１ｍＷ〜１００Ｗがさらに好ましい。
【０１００】
反応管内の送液速度は、０．１ｍｌ〜５ｌ／ｈが好ましく、５〜５００ｍｌ／ｈがさらに好ましい。
【０１０１】
反応液中の金属前駆物質の濃度は、０．０１ｍＭ〜１Ｍが好ましく、０．１ｍＭ〜１００ｍＭがさらに好ましい。
【０１０２】
本発明の金属ナノ粒子クラスターを標識材料として用いる場合、金属ナノクラスターと検出対象物質または前記検出対象物質に特異的に結合する特異的結合物質との接合方法は従来の方法を適宜選択して使用することが出来る。前記特異的結合物質としては、たとえば、検出対象物質が抗体である場合、この抗体の抗原となる物質を、また、検出対象物質が抗原である場合、その抗原に対する抗体をあげることができる。特異的結合物質が生体関連物質の場合、当該生体関連物質がもつ生理活性を維持するのに適切な条件の溶液中で接合を行わせることが出来る。
【０１０３】
イムノクロマトグラフィーキットの構成方法は従来広く知られている。本発明の金属ナノ粒子クラスターを標識に用いてイムノクロマトグラフィーキットを構成するには、本発明の金属ナノ粒子クラスターに最適の方法で製造することが出来るが、従来のイムノクロマトグラフィーキットの構成方法を用いて構成することもできる。
【０１０４】
本発明の金属ナノ粒子クラスターを用いてイムノクロマトグラフィーキットを作製するにあたって、金属ナノ粒子クラスターのサイズを４００ｎｍ以下にすることにより、メンブレンに浸透させるときの目詰まりを効果的に減らすことができ、５０ｎｍ以上にすることにより標識としての検出感度を高めることができる。
【０１０５】
以上、本発明の金属ナノ粒子クラスター、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料、金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキット、金属ナノ粒子クラスターの製造方法、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料の製造方法および金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットの製造方法を説明したが、前記説明でも明かなように、本発明は前記実施の形態例に狭く限定されるものでなく、多くのバリエーションを可能とするものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の金属ナノ粒子クラスターは、イムノクロマトグラフィーキットを含む医療・健康分野、食品分野、農業分野、環境計測分野、エレクトロニクス分野、化学分野など広い技術分野において使用できる標識材料と好適なものである。
【符号の説明】
【０１０７】
１：銀ナノ粒子クラスター
２：銀ナノ粒子
３：表面修飾剤兼リンカーとしての化合物
３ａ〜３ｃ：官能基
３ａ１：チオール基
３ｂ１：カルボキシル基
３ｃ１：アミノ基
３ｄ，３ｄ１：スペーサ
３ｅ，４：分散剤
５，６，７，８：吸収スペクトル
５ａ，６ａ，６ｂ，７ａ，８ａ，８ｂ：吸収スペクトルのピーク
６ｃ，８ｃ：吸収スペクトルの谷間
１１：マイクロ波照射口
１２：キャビティ
１３：送液ポンプ
１４：電界モニター
１５：温度計
１６：マイクロ波発振器・制御器
１７：反応管
１８：反応液の流通方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端末にイオウ化合物のイオウ原子を介して金属ナノ粒子の表面と安定して結合する官能基を有しているとともに、他方の端末にカルボキシル基とそのα位にアミノ基がある化学構造を有している化合物を表面修飾剤かつリンカー用化合物として表面を修飾した金属ナノ粒子を複数個集合させてクラスター化させたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項２】
請求項１に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が直鎖飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項３】
請求項２に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項４】
請求項２に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がホモシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項５】
請求項１に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が分枝飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項６】
請求項５に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がペニシラミンであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターを構成する金属ナノ粒子の周囲に前記表面修飾剤かつリンカー用化合物とは異なる物質の分散剤が存在することを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルが、波長が６００ｎｍの近傍に吸光度のピーク値を有することを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項９】
請求項８に記載の金属ナノ粒子クラスタにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターの吸収スペクトル−波長特性曲線が、波長が４１０ｎｍの近傍に吸収スペクトルの吸光度の第１のピークを有するとともに、波長が６００ｎｍの近傍に吸収スペクトルの吸光度の第２のピークを有するとともに、前記第１のピークと第２のピークの間の吸光度がクラスター化されていない銀ナノ粒子の吸光度より大きいことを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項１０】
請求項９に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルにおける吸光度が前記第１のピークと前記第２のピークが同程度の吸光度であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属が銀であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属が金であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、システインで表面修飾する前の前記金属ナノ粒子のサイズが１０ｎｍ以上であり、前記金属ナノ粒子クラスターのサイズが５０〜４００ｎｍであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子が湿式還元法により合成された金属ナノ粒子であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターを呈色材料に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターをイムノクロマトグラフィーキット用標識材料に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキット。
【請求項１７】
一方の端末にイオウ化合物のイオウ原子を介して金属ナノ粒子の表面と安定して結合する官能基を有しているとともに、他方の端末にカルボキシル基とそのα位の炭素にアミノ基がある化学構造を有している化合物を表面修飾剤かつリンカー用化合物として用いることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が直鎖飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がホモシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法。
【請求項２１】
請求項１７に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が分枝飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項２２】
請求項２１に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がペニシラミンであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法。
【請求項２３】
請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記金属ナノ粒子クラスターを構成する金属ナノ粒子として、金属ナノ粒子の周囲に前記表面修飾剤かつリンカーとは異なる物質の分散剤が存在する金属ナノ粒子を用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法。
【請求項２４】
請求項１７〜２３のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法を呈色材料の製造方法に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料の製造方法。
【請求項２５】
請求項１７〜２３のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法をイムノクロマトグラフィーキット用標識材料の製造方法に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットの製造方法。
【請求項１】
一方の端末にイオウ化合物のイオウ原子を介して金属ナノ粒子の表面と安定して結合する官能基を有しているとともに、他方の端末にカルボキシル基とそのα位にアミノ基がある化学構造を有している化合物を表面修飾剤かつリンカー用化合物として表面を修飾した金属ナノ粒子を複数個集合させてクラスター化させたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項２】
請求項１に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が直鎖飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項３】
請求項２に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項４】
請求項２に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がホモシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項５】
請求項１に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が分枝飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項６】
請求項５に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がペニシラミンであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターを構成する金属ナノ粒子の周囲に前記表面修飾剤かつリンカー用化合物とは異なる物質の分散剤が存在することを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルが、波長が６００ｎｍの近傍に吸光度のピーク値を有することを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項９】
請求項８に記載の金属ナノ粒子クラスタにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターの吸収スペクトル−波長特性曲線が、波長が４１０ｎｍの近傍に吸収スペクトルの吸光度の第１のピークを有するとともに、波長が６００ｎｍの近傍に吸収スペクトルの吸光度の第２のピークを有するとともに、前記第１のピークと第２のピークの間の吸光度がクラスター化されていない銀ナノ粒子の吸光度より大きいことを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項１０】
請求項９に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子クラスターの吸収スペクトルにおける吸光度が前記第１のピークと前記第２のピークが同程度の吸光度であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属が銀であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属が金であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、システインで表面修飾する前の前記金属ナノ粒子のサイズが１０ｎｍ以上であり、前記金属ナノ粒子クラスターのサイズが５０〜４００ｎｍであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターにおいて、前記金属ナノ粒子が湿式還元法により合成された金属ナノ粒子であることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターを呈色材料に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターをイムノクロマトグラフィーキット用標識材料に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキット。
【請求項１７】
一方の端末にイオウ化合物のイオウ原子を介して金属ナノ粒子の表面と安定して結合する官能基を有しているとともに、他方の端末にカルボキシル基とそのα位の炭素にアミノ基がある化学構造を有している化合物を表面修飾剤かつリンカー用化合物として用いることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が直鎖飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がホモシステインであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法。
【請求項２１】
請求項１７に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカーとしての化合物の前記イオウ化合物と前記α位の炭素をつなぐ化合物が分枝飽和アルキル基の化学構造を有していることを特徴とする金属ナノ粒子クラスター。
【請求項２２】
請求項２１に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記表面修飾剤かつリンカー用化合物がペニシラミンであることを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法。
【請求項２３】
請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法において、前記金属ナノ粒子クラスターを構成する金属ナノ粒子として、金属ナノ粒子の周囲に前記表面修飾剤かつリンカーとは異なる物質の分散剤が存在する金属ナノ粒子を用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターの製造方法。
【請求項２４】
請求項１７〜２３のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法を呈色材料の製造方法に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料の製造方法。
【請求項２５】
請求項１７〜２３のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子クラスターの製造方法をイムノクロマトグラフィーキット用標識材料の製造方法に用いたことを特徴とする金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットの製造方法。
【図８】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１６２８３７（Ｐ２０１１−１６２８３７Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６５２８（Ｐ２０１０−２６５２８）
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【出願人】（５９１０２０４２３）株式会社新光化学工業所 (10)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【出願人】（５９１０２０４２３）株式会社新光化学工業所 (10)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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