JP2000275180A

JP2000275180A - 生物学的用途のための有機発光半導体ナノクリスタルプローブ、およびこのようなプローブを製造および使用するプロセス

Info

Publication number: JP2000275180A
Application number: JP11080598A
Authority: JP
Inventors: Weiss Simon; ウェイスシモン; Burujezu Marcel Jr; ブルシェズジュニアマーセル; Aribisatosu Paul; アリビサトスポール
Original assignee: University of California Berkeley
Current assignee: University of California Berkeley
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】生物学的用途のための優れた有機発光半導体
ナノクリスタルプローブを提供すること。【解決手段】親和性分子に連結でき、かつ励起された
場合に狭い波長バンドの電磁放射線を放射し得る発光半
導体ナノクリスタル化合物であって、該化合物は、以下
のａ）およびｂ）を含有する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドの光を放射し得る
半導体ナノクリスタル；およびｂ）該半導体ナノクリスタルに連結し、かつ該親和性分
子に連結し得る少なくとも１種の連結剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本明細書中で記述の発明は、
米国エネルギー省とカリフォルニア大学との間で、ｔｈ
ｅＥｒｎｅｓｔＯｒｌａｎｄｏＬａｗｒｅｎｃｅ
ＢｅｒｋｅｌｅｙＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａ
ｔｏｒｙの事業に関して、契約第ＤＥ−ＡＣ０３−ＳＦ
０００９８号の過程でまたはその下に、なされた。米国
政府は、本発明の権利を有し得る。

【０００２】本発明は、生物学的用途のための有機発光
半導体ナノクリスタルプローブに関し、ここで、このプ
ローブは、放射線または粒子線で励起された場合に、放
射および／または吸収および／または散乱もしくは回折
し得る複数の半導体ナノクリスタルを含有する。

【０００３】

【従来の技術】生物学的システムの蛍光標識は、最近の
バイオテクノロジーおよび分析化学で使用される周知の
分析ツールである。このような蛍光標識の応用には、医
用（および非医用）蛍光顕微鏡、組織学、フローサイト
メトリー、蛍光インサイチュハイブリダイゼーション
（医学的アッセイおよび研究）、ＤＮＡ配列決定、イム
ノアッセイ、結合アッセイ、分離などのような技術が挙
げられる。

【０００４】従来、このような蛍光標識には、ある部分
に結合した有機色素分子の使用が関与しており、この部
分は、次いで、特定の生物学的システムに選択的に結合
し、その存在は、次いで、この色素分子の励起によって
それを蛍光発光させることにより、確認される。このよ
うな分析システムには、多数の問題がある。第一に、励
起した色素分子からの可視波長の光の放射は、通常、広
い（ｂｒｏａｄ）放射スペクトルだけでなく、このスペ
クトルの赤色側での広い放射尾部（ｔａｉｌ）の存在に
より、特徴付けられる。すなわち、全放射スペクトル
は、かなり広い（ブロードである）。その結果、この標
識分子の広いスペクトル放射および放射尾部のために、
多数の異なる検出可能物質の存在を同時かもしくは異な
る時点でさえ、検出または識別することが困難であるの
で、分析において、同時または連続的に使用し得る異な
る着色有機色素分子の数に関して、厳しい制約がある。
他の問題点には、殆どの色素分子が、比較的に狭い吸収
スペクトルを有し、それゆえ、複数の波長プローブに対
して、縦列（ｔａｎｄｅｍ）か連続的かいずれかで使用
する複数の励起ビームか、あるいはそうでなければ、異
なる波長で各個に励起される一連のプローブの連続的な
励起に対して、異なるフィルターで連続的に使用される
広いスペクトルの励起源かいずれかを必要とする。

【０００５】色素分子標識の存在で頻繁に遭遇する他の
問題点には、光安定性の問題がある。利用可能な蛍光分
子は、吸収／放射の励起（１０⁴〜１０⁸）サイクルを繰
り返すと、退色するか、または非可逆的に放射しなくな
る。これらの問題点は、しばしば、その試料を光に曝露
する時間量を最小にすることにより、そして試料から酸
素および／または他のラジカル種を取り除くことによ
り、克服される。

【０００６】加えて、電子顕微鏡技術によって、これら
のシステムの研究に使用されるプローブツールは、蛍光
による研究に使用されるプローブとは全く異なる。それ
ゆえ、電子顕微鏡および蛍光の両方用の単一の型のプロ
ーブで材料を標識することは、不可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、色素分子の特
徴である大きな赤色放射尾部の存在なしに、広い（ｗｉ
ｄｅ）吸収バンドを有しかつ検出可能な吸収の変化を示
すかもしくは狭い波長バンドの放射線を放射し得る（そ
れにより、このようなプローブ材料を複数、同時に使用
することが可能となり、それぞれは、異なる狭い波長バ
ンドの光を放射する）、および／または放射線を散乱も
しくは回折し得る、生物学的用途のための安定なプロー
ブ材料を提供することが望ましい。また、光学および電
子顕微鏡の両方により、同じ試料を画像化するのに使用
し得る、単一の安定なプローブ材料を提供することも、
同様に望ましい。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の化合物は、親和
性分子に連結でき、かつ励起された場合に狭い波長バン
ドの電磁放射線を放射し得る発光半導体ナノクリスタル
化合物であって、該化合物は、以下のａ）およびｂ）を
含有する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドの光を放射し得る
半導体ナノクリスタル；およびｂ）該半導体ナノクリスタルに連結し、かつ該親和性分
子に連結し得る少なくとも１種の連結剤。

【０００９】１つの実施態様では、前記半導体ナノクリ
スタルが、広いバンド幅にわたって、エネルギーを吸収
し得る。

【００１０】１つの実施態様では、前記連結剤が、ガラ
スコーティングおよび前記親和性分子の両方に連結し得
るさらなる連結剤を介して該親和性分子に連結し得る、
前記半導体ナノクリスタル上の該ガラスコーティングを
含有する。

【００１１】１つの実施態様では、前記半導体ナノクリ
スタル上の前記ガラスコーティングが、シリカガラスの
コーティングを含有する。

【００１２】１つの実施態様では、前記連結剤が、前記
半導体ナノクリスタルに連結した第一の部分および前記
親和性分子に連結し得る第二の部分を含有する。

【００１３】１つの実施態様では、前記１種またはそれ
以上の連結剤が、前記半導体ナノクリスタル上のガラス
コーティングおよび連結材料を含有し、該連結材料が、
該半導体ナノクリスタル上のガラスコーティングに連結
した第一の部分および前記親和性分子に連結し得る第二
の部分を含有する。

【００１４】本発明のプローブは、検出可能物質に結合
でき、かつ励起された場合に狭い波長バンドの電磁放射
線を放射し得る有機発光半導体ナノクリスタルプローブ
であって、該検出可能物質に結合し得る親和性分子に連
結した発光半導体ナノクリスタル化合物を含有する。

【００１５】別の局面において本発明のプローブは、検
出可能物質に結合でき、かつ励起された場合に狭い波長
バンドの電磁放射線を放射し得る有機発光半導体ナノク
リスタルプローブであって、該プローブは、以下の
ａ）、ｂ）およびｃ）を含有し、それにより、該材料中
の該検出可能物質の存在を決定するための、該有機発光
半導体ナノクリスタルプローブでの材料の処理、および
該処理される材料の励起エネルギーへの引き続いた曝露
により、該検出可能物質に結合した該有機発光半導体ナ
ノクリスタルプローブ中の該半導体ナノクリスタルを励
起して、狭い波長バンドの電磁放射線の放射を引き起こ
し、このことは、該材料中に、該有機発光半導体ナノク
リスタルプローブに結合した該検出可能物質が存在する
ことを意味する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドの電磁放射線を放
射し得る半導体ナノクリスタル；ｂ）該半導体ナノクリスタルに連結する連結剤であっ
て、かつ親和性分子に連結し得る第二の部分を有する少
なくとも１種の連結剤；およびｃ）該連結剤の該第二の部分に連結する親和性分子であ
って、かつ該検出可能物質に選択的に結合し得る親和性
分子。

【００１６】１つの実施態様では、前記連結剤が、前記
半導体ナノクリスタル上のガラスコーティングを含有す
る。

【００１７】１つの実施態様では、前記検出可能物質の
存在を決定するために前記有機発光半導体ナノクリスタ
ルプローブで処理される前記材料が、生物学的材料を含
有する。

【００１８】１つの実施態様では、前記検出可能物質の
存在を決定するために前記有機発光半導体ナノクリスタ
ルプローブで処理される前記材料が、有機材料を含有す
る。

【００１９】１つの実施態様では、前記検出可能物質の
存在を決定するために前記有機発光半導体ナノクリスタ
ルプローブで処理される前記材料が、無機材料を含有す
る。

【００２０】本発明のプロセスは、親和性分子に連結で
き、かつ励起された場合に狭い波長バンドの電磁放射線
を放射し得る発光半導体ナノクリスタル化合物を形成す
るプロセスであって、励起された場合に狭い波長バンド
の電磁放射線を放射し得る半導体ナノクリスタルと、前
記半導体ナノクリスタルに連結した第一の部分および親
和性分子に連結し得る第二の部分を有する連結剤とを共
に連結する工程を包含する。

【００２１】１つの実施態様では、さらに、前記半導体
ナノクリスタル上にガラスコーティングを形成する工程
および次いで、該ガラスを、親和性分子と連結し得る連
結剤で処理する工程を包含する。

【００２２】別の局面において本発明のプロセスは、検
出可能物質に結合でき、かつ励起された場合に狭い波長
バンドの電磁放射線を放射し得る有機発光半導体ナノク
リスタルプローブを形成するプロセスであって、検出可
能物質に結合し得る親和性分子と、発光半導体ナノクリ
スタル化合物とを連結する工程を包含する。

【００２３】別の局面において本発明のプロセスは、検
出可能物質に結合でき、かつ励起された場合に狭い波長
バンドの電磁放射線を放射し得る有機発光半導体ナノク
リスタルプローブを形成するプロセスであって、該プロ
セスは、以下の工程を包含する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドの電磁放射線を放
射し得る半導体ナノクリスタルを、該半導体ナノクリス
タルに連結した第一の部分および親和性分子に連結し得
る第二の部分を有する連結剤に連結する工程；およびｂ）該連結剤と、該検出可能物質に結合し得る親和性分
子とを連結する工程。

【００２４】１つの実施態様では、前記半導体ナノクリ
スタルおよび前記連結剤を共に連結する前記工程が、該
連結剤および前記親和性分子を共に連結する前記工程の
前に行われる。

【００２５】１つの実施態様では、前記連結剤および前
記親和性分子を共に連結する前記工程が、前記半導体ナ
ノクリスタルおよび前記連結剤を共に連結する前記工程
の前に行われる。

【００２６】１つの実施態様では、前記半導体ナノクリ
スタルおよび前記連結剤を共に連結する前記工程が、さ
らに、該半導体ナノクリスタルをガラスでコートする工
程、および次いで、該ガラスコートされた半導体ナノク
リスタルを、前記親和性分子に連結し得る連結剤で処理
する工程を包含する。

【００２７】別の局面において本発明のプロセスは、材
料中の１種以上の検出可能物質の存在を決定するために
該材料を処理するプロセスであって、該プロセスは、以
下のａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）を包含する：ａ）該材料を、もし存在するなら該材料内の第一の検出
可能物質と結合でき、かつ励起された場合に第一の狭い
波長バンドの電磁放射線を放射し得る第一の有機発光半
導体ナノクリスタルプローブと接触させる工程であっ
て、該第一の有機発光半導体ナノクリスタルプローブ
は、以下のｉ）、ｉｉ）およびｉｉｉ）を含有する：ｉ）広いバンド幅にわたって励起され得、かつ励起され
た場合に該第一の狭い波長バンドの電磁放射線を放射し
得る第一の半導体ナノクリスタル；ｉｉ）該検出可能物質に選択的に結合し得る親和性分
子；およびｉｉｉ）該第一の半導体ナノクリスタルに連結し、かつ
該親和性分子にも連結した連結剤；ｂ）該材料から、該第一の有機発光半導体ナノクリスタ
ルプローブのうち該第一の検出可能物質に結合していな
い部分を除去する工程；およびｃ）該材料を、該第一の半導体ナノクリスタルを励起し
得るエネルギーに曝露して、該材料内での該第一の検出
可能物質の存在を示す、該第一の狭い波長バンドの電磁
放射線を放射する、工程；およびｄ）該第一の有機発光半導体ナノクリスタルプローブ中
にて、該第一の半導体ナノクリスタルにより放射された
該第一の狭い波長バンドの該電磁放射線を検出する工
程。

【００２８】１つの実施態様では、前記材料を、少なく
とも、該材料中のさらなる検出可能物質に結合し得る第
二の有機発光半導体ナノクリスタルプローブで処理する
追加工程を包含し、そして該第二の有機発光半導体ナノ
クリスタルプローブが、広いバンド幅で励起され得、か
つ前記第一の狭い波長バンドとは異なる第二の狭い波長
バンドの電磁放射線を放射し得る第二の半導体ナノクリ
スタルを含有し、それにより、該材料を、該第一のおよ
び第二のナノクリスタルの両方を励起し得るエネルギー
への曝露が、該材料中に存在する該第一のまたは第二の
半導体ナノクリスタルのいずれかに、異なる狭い波長バ
ンドの電磁放射線を放射させ、それにより、１つより多
くの、材料中の検出可能物質の存在または非存在が、単
一の励起エネルギー源を用いて同時に検出され得る。

【００２９】１つの実施態様では、前記材料を処理する
ために、少なくとも１個のさらなる有機発光半導体ナノ
クリスタルプローブが使用され、該有機発光半導体ナノ
クリスタルプローブのそれぞれが、異なる検出可能物質
に選択的に結合可能であり、そして該有機発光半導体ナ
ノクリスタルプローブのそれぞれが、広い波長範囲にわ
たって励起でき、かつ異なる狭い波長バンドの電磁放射
線を放射でき、それにより、複数の検出可能物質が、単
一の励起源を用いて、材料内で同時に分析され得る。

【００３０】１つの実施態様では、前記材料から前記第
一の有機発光半導体ナノクリスタルプローブのうち前記
第一の検出可能物質に結合していない部分を除去する前
記工程の前に、該材料が、該有機発光半導体ナノクリス
タルプローブの全てで処理され、そして該除去工程が、
さらに、該有機発光半導体ナノクリスタルプローブの全
てのうち、該材料内の検出可能物質に結合していない部
分を除去することを包含する。

【００３１】１つの実施態様では、それにより、前記材
料の選択波長の光への曝露が使用され、前記有機発光半
導体ナノクリスタルプローブの１種以上であるが全部で
はないものを選択的に励起して、それゆえ、該材料中
の、特定の標識された検出可能物質または異なる標識さ
れた検出可能物質のサブセットの存在の同定が可能とな
る。

【００３２】１つの実施態様では、前記材料が、生物学
的材料を含有する。

【００３３】１つの実施態様では、前記材料を、前記第
一の半導体ナノクリスタルを励起し得るエネルギーに曝
露して、電磁放射線を放射させる前記工程が、さらに、
該材料を、広いかもしくは狭いスペクトルのフォトンを
放射し得る電磁放射線源に曝露することを包含する。

【００３４】１つの実施態様では、前記材料を、前記第
一の半導体ナノクリスタルを励起し得るエネルギーに曝
露して、電磁放射線を放射させる前記工程が、さらに、
該材料を、電子線に曝露することを包含する。

【００３５】別の局面において本発明のプロセスは、材
料内での検出可能物質の存在を決定するために該材料を
処理するプロセスであって、該プロセスは、以下の
ａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）を包含する：ａ）該材料を、もし存在するなら該材料内の第一の検出
可能物質に結合でき、かつ励起された場合にエネルギー
を吸収し得る有機発光半導体ナノクリスタルプローブと
接触させる工程であって、該有機発光半導体ナノクリス
タルプローブは、以下のｉ）、ｉｉ）およびｉｉｉ）を
含有する：ｉ）広いバンド幅にわたって励起でき、かつ励起された
場合にエネルギーを吸収し得る第一の半導体ナノクリス
タル；ｉｉ）該検出可能物質に選択的に結合し得る親和性分
子；およびｉｉｉ）該第一の半導体ナノクリスタルに連結し、かつ
該親和性分子にも連結した連結剤；ｂ）該材料から、該有機発光半導体ナノクリスタルプロ
ーブのうち該第一の検出可能物質に結合していない部分
を除去する工程；およびｃ）該材料を、該第一の半導体ナノクリスタルを励起し
得るエネルギーに曝露して、エネルギーを吸収し、該材
料内での該第一の検出可能物質の存在を示す、工程；お
よびｄ）該材料中の該検出可能物質に結合した該有機発光半
導体ナノクリスタルプローブの存在を示す、吸収された
エネルギーの変化を検出する工程。

【００３６】１つの実施態様では、前記材料を、少なく
とも、該材料中のさらなる検出可能物質に結合し得る第
二の有機発光半導体ナノクリスタルプローブで処理する
さらなる工程を包含し、該第二の有機発光半導体ナノク
リスタルプローブが、広いバンド幅で励起し得る第二の
半導体ナノクリスタルを含有し、その結果、検出可能な
吸光度変化が得られ、それにより、該第一のおよび第二
のナノクリスタルの両方を励起し得るエネルギーへの該
材料の曝露が、該材料内に存在する該第一のまたは第二
の半導体ナノクリスタルのいずれかに、異なる波長バン
ドの電磁放射線を吸収させ、それにより、材料内の１つ
より多くの検出可能物質の存在または非存在が、単一の
励起エネルギー源を用いて同時に検出され得る。

【００３７】１つの実施態様では、前記材料を処理する
ために、少なくとも１個のさらなる有機発光半導体ナノ
クリスタルプローブが使用され、該有機発光半導体ナノ
クリスタルプローブのそれぞれが、異なる検出可能物質
に選択的に結合可能であり、そして該有機発光半導体ナ
ノクリスタルプローブのそれぞれが、広い波長範囲にわ
たって励起され得、かつ電磁放射線を吸収でき、それに
より、複数の検出可能物質が、単一の励起源を用いて、
材料内で同時に分析され得る。

【００３８】１つの実施態様では、前記材料を、前記第
一の半導体ナノクリスタルを励起し得るエネルギーに曝
露して、電磁放射線を放射する前記工程が、さらに、該
材料を、広いかもしくは狭いスペクトルのフォトンを放
射し得る電磁放射線源に曝露することを包含する。

【００３９】１つの実施態様では、前記材料を、前記第
一の半導体ナノクリスタルを励起し得るエネルギーに曝
露して、電磁放射線を放射する前記工程が、さらに、該
材料を、Ｘ線源に曝露することを包含する。

【００４０】別の局面において本発明のプロセスは、材
料内での検出可能物質の存在を決定するために該材料を
処理するプロセスであって、該プロセスは、以下の
ａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）を包含する：ａ）該材料を、もし存在するなら該材料中の第一の検出
可能物質と結合でき、かつ励起された場合にエネルギー
を散乱もしくは回折し得る有機発光半導体ナノクリスタ
ルプローブと接触させる工程であって、該有機発光半導
体ナノクリスタルプローブは、以下のｉ）、ｉｉ）およ
びｉｉｉ）を含有する：ｉ）特徴的な断面を有する広いバンド幅にわたって散乱
もしくは回折し得る第一の半導体ナノクリスタル；ｉｉ）該検出可能物質に選択的に結合し得る親和性分
子；およびｉｉｉ）該第一の半導体ナノクリスタルに連結し、かつ
該親和性分子にも連結した連結剤；ｂ）該材料から、有機発光半導体ナノクリスタルプロー
ブのうち該第一の検出可能物質に結合していない部分を
除去する工程；およびｃ）該材料を、該第一の半導体ナノクリスタルを励起し
得るエネルギーに曝露して、エネルギーを散乱もしくは
回折して、該材料内での該第一の検出可能物質の存在を
示す工程；およびｄ）散乱もしくは回折したエネルギーの変化を検出し
て、該材料内にて、該検出可能物質に結合した該有機発
光半導体ナノクリスタルプローブの存在を示す工程。

【００４１】１つの実施態様では、前記材料を、少なく
とも、該材料内の第二の検出可能物質に結合し得る第二
の有機発光半導体ナノクリスタルプローブで処理するさ
らなる工程を包含し、該第二の有機発光半導体ナノクリ
スタルプローブがまた、エネルギーを散乱もしくは回折
し得る第二の半導体ナノクリスタルを含有し、その結
果、検出可能な散乱断面変化が得られ、それにより、該
材料の、該第一のまたは第二のナノクリスタルの両方を
散乱もしくは回折し得るエネルギーへの曝露が、該材料
内に存在する該第一のおよび第二の半導体ナノクリスタ
ルのいずれかに、特定の有機発光半導体ナノクリスタル
プローブに特徴的な散乱断面で、エネルギーを散乱もし
くは回折させ、それにより、材料内の１つより多くの検
出可能物質の存在または非存在が、単一の励起エネルギ
ー源を用いて同時に検出され得る。

【００４２】１つの実施態様では、前記材料を処理する
ために、少なくとも１個のさらなる有機発光半導体ナノ
クリスタルプローブが使用され、該有機発光半導体ナノ
クリスタルプローブのそれぞれが、異なる検出可能物質
に選択的に結合可能であり、そして該有機発光半導体ナ
ノクリスタルプローブのそれぞれが、異なる散乱断面を
示し、かつエネルギーを散乱もしくは回折でき、それに
より、複数の検出可能物質が、単一の励起源を用いて、
材料内で同時に分析され得る。

【００４３】１つの実施態様では、前記材料を、前記第
一の半導体ナノクリスタルを励起し得るエネルギーに曝
露して、エネルギーを散乱もしくは回折する前記工程
が、さらに、該材料を、電子線または他の粒子線に曝露
することを包含する。

【００４４】１つの実施態様では、前記材料を、前記第
一の半導体ナノクリスタルを励起し得るエネルギーに曝
露して、エネルギーを散乱もしくは回折する前記工程
が、さらに、該材料を、Ｘ線源に曝露することを包含す
る。

【００４５】１つの実施態様では、前記材料を、前記第
一の半導体ナノクリスタルを励起し得るエネルギーに曝
露して、エネルギーを散乱もしくは回折する前記工程、
およびエネルギーの該散乱もしくは回折を検出する前記
工程が、共に、透過型電子顕微鏡を用いて行われる。

【００４６】１つの実施態様では、前記材料を、前記第
一の半導体ナノクリスタルを励起し得るエネルギーに曝
露して、エネルギーを散乱もしくは回折する前記工程、
および前記エネルギーの散乱もしくは回折を検出する前
記工程が、共に、走査型電子顕微鏡を用いて行われる。

【００４７】別の局面において本発明の化合物は、親和
性分子に連結でき、かつ励起された場合に狭い波長バン
ドのエネルギーを吸収し得る発光半導体ナノクリスタル
化合物であって、該化合物は、以下のａ）およびｂ）を
含有する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドのエネルギーを吸
収し得る半導体ナノクリスタル；およびｂ）該半導体ナノクリスタルに連結する連結剤であっ
て、かつ該親和性分子に連結し得る少なくとも１種の連
結剤。

【００４８】別の局面において本発明の化合物は、親和
性分子に連結でき、かつ励起された場合に狭い波長バン
ドのエネルギーを散乱もしくは回折し得る発光半導体ナ
ノクリスタル化合物であって、該化合物は、以下のａ）
およびｂ）を含有する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドのエネルギーを散
乱もしくは回折し得る半導体ナノクリスタル；およびｂ）該半導体ナノクリスタルに連結する連結剤であっ
て、かつ該親和性分子に連結し得る少なくとも１種の連
結剤。

【００４９】別の局面において本発明のプローブは、検
出可能物質に結合でき、かつ励起された場合に狭い波長
バンドのエネルギーを吸収し得る有機発光半導体ナノク
リスタルプローブであって、該プローブは、該検出可能
物質に結合し得る親和性分子に連結した発光半導体ナノ
クリスタル化合物を含有する。

【００５０】別の局面において本発明のプローブは、検
出可能物質に結合でき、かつ励起された場合に狭い波長
バンドのエネルギーを吸収し得る有機発光半導体ナノク
リスタルプローブであって、該プローブは、以下の
ａ）、ｂ）およびｃ）を含有し、それにより、該有機発
光半導体ナノクリスタルプローブでの材料の処理、およ
び該材料内での該検出可能物質の存在を決定するための
該処理される材料の励起エネルギーへの引き続いた曝露
により、該検出可能物質に結合した該有機発光半導体ナ
ノクリスタルプローブ中の該半導体ナノクリスタルを励
起して、狭い波長バンドのエネルギーの吸収を引き起こ
し、このことが、該材料内にて、該有機発光半導体ナノ
クリスタルプローブに結合した該検出可能物質の存在を
意味する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドのエネルギーを吸
収し得る半導体ナノクリスタル；ｂ）該半導体ナノクリスタルに連結する連結剤であっ
て、かつ親和性分子に連結し得る第二の部分を有する少
なくとも１種の連結剤；およびｃ）該連結剤の該第二の部分に連結する親和性分子であ
って、かつ該検出可能物質に選択的に結合し得る親和性
分子。

【００５１】別の局面において本発明のプローブは、検
出可能物質に結合でき、かつ励起された場合に狭い波長
バンドのエネルギーを散乱もしくは回折し得る有機発光
半導体ナノクリスタルプローブであって、該検出可能物
質に結合し得る親和性分子に連結した発光半導体ナノク
リスタル化合物を含有する。

【００５２】別の局面において本発明のプローブは、検
出可能物質に結合でき、かつ励起された場合に狭い波長
バンドのエネルギーを散乱もしくは回折し得る有機発光
半導体ナノクリスタルプローブであって、該プローブ
は、以下のａ）、ｂ）およびｃ）を含有し、それによ
り、該有機発光半導体ナノクリスタルプローブでの材料
の処理、および該材料内での該検出可能物質の存在を決
定するための該処理される材料の励起エネルギーへの引
き続いた曝露により、該検出可能物質に結合した該有機
発光半導体ナノクリスタルプローブ中の該半導体ナノク
リスタルを励起して、狭い波長バンドのエネルギーの散
乱もしくは回折を引き起こし、このことは、該材料内に
て、該有機発光半導体ナノクリスタルプローブに結合し
た該検出可能物質の存在を意味する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドのエネルギーを散
乱もしくは回折し得る半導体ナノクリスタル；ｂ）該半導体ナノクリスタルに連結する連結剤であっ
て、かつ親和性分子に連結し得る第二の部分を有する少
なくとも１種の連結剤；およびｃ）該連結剤の該第二の部分に連結する親和性分子であ
って、かつ該検出可能物質に選択的に結合し得る親和性
分子。

【００５３】別の局面において本発明のプロセスは、親
和性分子に連結でき、かつ励起された場合に狭い波長バ
ンドのエネルギーを吸収し得る発光半導体ナノクリスタ
ル化合物を形成するプロセスであって、該プロセスは、
以下を包含する：励起された場合に狭い波長バンドのエ
ネルギーを吸収し得る半導体ナノクリスタルと、該半導
体ナノクリスタルに連結した第一の部分および親和性分
子に連結し得る第二の部分を有する連結剤とを共に連結
する工程。

【００５４】別の局面において本発明のプロセスは、親
和性分子に連結でき、かつ励起された場合に狭い波長バ
ンドのエネルギーを散乱もしくは回折し得る発光半導体
ナノクリスタル化合物を形成するプロセスであって、該
プロセスは、以下を包含する：励起された場合に狭い波
長バンドのエネルギーを散乱もしくは回折し得る半導体
ナノクリスタルと、該半導体ナノクリスタルに連結した
第一の部分および親和性分子に連結し得る第二の部分を
有する連結剤とを共に連結する工程。

【００５５】別の局面において本発明のプロセスは、検
出可能物質に結合でき、かつ励起された場合に狭い波長
バンドのエネルギーを吸収し得る有機発光半導体ナノク
リスタルプローブを形成するプロセスであって、検出可
能物質に結合し得る親和性分子に、発光半導体ナノクリ
スタル化合物を連結する工程を包含する。

【００５６】別の局面において本発明のプロセスは、検
出可能物質に結合でき、かつ励起された場合に狭い波長
バンドのエネルギーを吸収し得る有機発光半導体ナノク
リスタルプローブを形成するプロセスであって、該プロ
セスは、以下の工程を包含する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドのエネルギーを吸
収し得る半導体ナノクリスタルを、該半導体ナノクリス
タルに連結した第一の部分および親和性分子に連結し得
る第二の部分を有する連結剤に連結する工程；およびｂ）該連結剤と、該検出可能物質に結合し得る親和性分
子とを連結する工程。

【００５７】別の局面において本発明のプロセスは、検
出可能物質に結合でき、かつ励起された場合に狭い波長
バンドのエネルギーを散乱もしくは回折し得る有機発光
半導体ナノクリスタルプローブを形成するプロセスであ
って、検出可能物質に結合し得る親和性分子で、発光半
導体ナノクリスタル化合物を連結する工程を包含する。
別の局面において本発明のプロセスは、検出可能物質
に結合でき、かつ励起された場合に狭い波長バンドのエ
ネルギーを散乱もしくは回折し得る有機発光半導体ナノ
クリスタルプローブを形成するプロセスであって、該プ
ロセスは、以下の工程を包含する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドのエネルギーを散
乱もしくは回折し得る半導体ナノクリスタルを、該半導
体ナノクリスタルに連結した第一の部分および親和性分
子に連結し得る第二の部分を有する連結剤に連結する工
程；およびｂ）該連結剤と、該検出可能物質に結合し得る親和性分
子とを連結する工程。

【００５８】

【発明の実施の形態】（本発明の要旨）本発明は、（広
いかもしくは狭いバンド幅の）電磁放射線源または粒子
線により励起された場合に発光および／または吸収およ
び／または散乱もしくは回折でき、かつそのように励起
された場合に検出可能な吸収の変化を示し得そして／ま
たは狭い波長バンドの放射線を放射し得そして／または
散乱もしくは回折し得る有機発光半導体ナノクリスタル
プローブを形成するために、親和性分子に結合し得る発
光半導体ナノクリスタル化合物を包含する。この発光半
導体ナノクリスタル化合物は、好ましくは、以下を含有
する：（１）（広いかもしくは狭いバンド幅の）電磁放
射線源または粒子線により励起された場合に発光および
／または吸収および／または散乱もしくは回折でき、か
つそのように励起された場合に検出可能な吸収の変化を
示し得そして／または狭い波長バンドの放射線を放射お
よび／または散乱もしくは回折し得る半導体ナノクリス
タル；ならびに（２）この半導体ナノクリスタルに連結
した第一の部分と、親和性分子に連結し得る第二の部分
とを有する結合剤。

【００５９】本発明は、さらに、材料内の検出可能物質
に結合し得る親和性分子に、上記発光半導体ナノクリス
タル化合物を結合することにより形成した有機発光半導
体ナノクリスタルプローブを包含する。結果として、こ
の有機発光半導体ナノクリスタルプローブは、１つの実
施態様では、粒子線または（広いかもしくは狭いバンド
幅の）電磁放射線源のいずれかに由来のエネルギーを吸
収または散乱もしくは回折でき、かつそのように励起さ
れた場合に狭い波長バンドの電磁放射線を放射し得る。
これに対して、別の実施態様では、粒子線または（広い
かもしくは狭いバンド幅の）電磁放射線源のいずれかに
由来のそのように吸収または散乱もしくは回折したエネ
ルギー量が検出可能であり、すなわち、吸収、散乱もし
くは回折の変化が検出可能である。

【００６０】従って、この有機発光半導体ナノクリスタ
ルプローブでの材料の処理、およびこの材料内でのこの
検出可能物質の存在を決定するための処理される材料の
（粒子線または広いかもしくは狭いバンド幅の電磁放射
線源のいずれかに由来の）励起エネルギーへの引き続い
た曝露により、検出可能物質に結合した有機発光半導体
ナノクリスタルプローブ中の半導体ナノクリスタルを励
起して、狭い波長バンドの電磁放射線の放射および／ま
たは吸収および／または散乱もしくは回折したエネルギ
ー量の検出可能な変化を引き起こし、このことは、材料
内にて、有機発光半導体ナノクリスタルプローブに結合
した検出可能物質の存在を意味する。

【００６１】本発明はまた、この発光半導体ナノクリス
タル化合物を製造するプロセス、およびこの検出可能物
質に結合し得る親和性分子に連結した発光半導体ナノク
リスタル化合物を含有する有機発光半導体ナノクリスタ
ルプローブを製造するプロセスを包含する。本発明の有
機発光半導体ナノクリスタルプローブは、繰り返しの光
による励起、または酸素または他のラジカルへの曝露に
関して、安定している。本発明は、さらに、生物学的材
料のような材料を処理して、材料内の検出可能物質の存
在を決定するプロセスを包含し、このプロセスは、材料
を、有機発光半導体ナノクリスタルプローブと接触させ
る工程、材料から、有機発光半導体ナノクリスタルプロ
ーブのうち検出可能物質に結合していない部分を除去す
る工程、次いで、材料を、（広いかもしくは狭いバンド
幅の）電磁放射線源または粒子線のいずれかに由来の活
性化エネルギーに曝露する工程を包含する。材料内の検
出可能物質の存在は、次いで、有機発光半導体ナノクリ
スタルプローブによるエネルギーの吸光度を測定する工
程、および／または有機発光半導体ナノクリスタルプロ
ーブによる狭い波長バンドの放射線の放射を検出する工
程、および／または有機発光半導体ナノクリスタルプロ
ーブによる散乱もしくは回折を検出する工程のいずれか
により決定され、このことは、（いずれの場合にも）、
この材料内の検出可能物質に結合した有機発光半導体ナ
ノクリスタルプローブの存在を示している。

【００６２】（詳細な説明）本発明は、有機分子に結合
でき、かつ（広いかもしくは狭いバンド幅の）電磁放射
線源または粒子線のいずれかにより励起された場合に検
出可能な吸収の変化を示し得そして／または狭い波長バ
ンドの電磁放射線を放射し得そして／または散乱もしく
は回折し得る発光半導体ナノクリスタル化合物を包含す
る。発光半導体ナノクリスタル化合物は、順に、以下を
含有する：（１）（広いかもしくは狭いバンド幅の）電
磁放射線源または粒子線のいずれかにより励起された場
合に検出可能な吸収の変化を示し得そして／または狭い
波長バンドの電磁放射線を放射し得る半導体ナノクリス
タル；ならびに（２）この半導体ナノクリスタルに連結
した第一の部分と、有機親和性分子に連結し得る第二の
部分とをそれぞれ有する１種以上の結合剤。

【００６３】本発明はまた、（連結剤を介して）有機親
和性分子に連結して、有機発光半導体ナノクリスタルプ
ローブを形成する上記発光半導体ナノクリスタル化合物
を包含し、この有機発光半導体ナノクリスタルプローブ
は、検出可能物質に結合でき、かつ（広いかもしくは狭
いバンド幅の）電磁放射線源または粒子線のいずれかに
より励起された場合に検出可能な吸収の変化を示し得そ
して／または狭い波長バンドの電磁放射線を放射し得そ
して／または散乱もしくは回折し得る。有機発光半導体
ナノクリスタルプローブでの材料（典型的には、生物学
的材料）の処理、および材料内での検出可能物質の存在
を決定するためのこの処理される材料の上記励起エネル
ギーへの引き続いた曝露により、検出可能物質に結合し
た有機発光半導体ナノクリスタルプローブ中の半導体ナ
ノクリスタルを励起して、狭い波長バンドの電磁放射線
の吸収および／または放射および／または散乱もしくは
回折したエネルギー量の検出可能な変化を引き起こし、
（いずれの場合にも）、これらは、材料内中の、有機発
光半導体ナノクリスタルプローブに結合した検出可能物
質の存在を意味する。

【００６４】本発明はまた、発光半導体ナノクリスタル
化合物を製造するプロセス、および検出可能物質に結合
し得る親和性分子に連結した発光半導体ナノクリスタル
化合物を含有する有機発光半導体ナノクリスタルプロー
ブを製造するプロセスを包含する。

【００６５】本発明は、さらに、生物学的材料のような
材料を処理して、材料内の検出可能物質の存在を決定す
るプロセスを包含し、このプロセスは、以下を包含す
る：（１）材料を、有機発光半導体ナノクリスタルプロ
ーブと接触させる工程、（２）材料から、有機発光半導
体ナノクリスタルプローブのうち検出可能物質に結合し
ていない部分を除去する工程、（３）材料を、半導体ナ
ノクリスタルを励起し得るエネルギー（例えば、上記電
磁エネルギー源または粒子線）に曝露して、検出可能な
吸収の変化および／または狭い波長バンドの電磁放射線
の放射および／または散乱もしくは回折を引き起こす工
程であって、これは、（いずれの場合にも）、材料内の
検出可能物質に結合した有機発光半導体ナノクリスタル
プローブの存在を示している、および（４）有機発光半
導体ナノクリスタルプローブ中の半導体ナノクリスタル
により、吸収されたエネルギーまたは放射した電磁放射
線の変化または散乱もしくは回折を検出する工程。

【００６６】ａ．定義本明細書中の「ナノメータークリスタル」または「ナノ
クリスタル」との用語の使用は、約２０ナノメーター
（ｎｍ）または２０×１０^-9メーター（２００オングス
トローム）に過ぎない平均断面、好ましくは、約１０ｎ
ｍ（１００オングストローム）に過ぎない平均断面を有
し、そして約１ｎｍの最小平均断面を有する有機または
無機単結晶粒子を意味するが、ある場合には、それより
小さい平均断面のナノクリスタル、すなわち、約０．５
ｎｍ（５オングストローム）まで小さいものが受容可能
である。典型的には、ナノクリスタルは、約１ｎｍ（１
０オングストローム）〜約１０ｎｍ（１００オングスト
ローム）のサイズの範囲の平均断面を有する。

【００６７】「半導体ナノクリスタル」との用語の使用
は、励起すると電磁放射線を放射し得る第ＩＩ族−第Ｖ
Ｉ族および第ＩＩＩ族−第Ｖ族の半導体化合物のナノメ
ータークリスタル、すなわち、ナノクリスタルを意味す
るが、第ＩＶ族半導体（例えば、ゲルマニウムもしくは
ケイ素）の使用または有機半導体の使用は、一定の条件
下では、実行可能であり得る。

【００６８】「狭い波長バンド」との用語の使用は、半
導体ナノクリスタルの電磁放射線放射に関して、約４０
ｎｍを超えず、そして好ましくは、約２０ｎｍを超えな
い幅であって、中心の回りに対称的な放射の波長バンド
を意味し、これは、典型的な色素分子の約１００ｎｍの
放射バンド幅とは対照的であり、この色素分子は、さら
に１００ｎｍ程度にバンド幅が伸び得る赤色尾部を有す
る。言及したバンド幅は、半ピーク高さ（ＦＷＨＭ）で
の放射幅の測定により決定され、２００ｎｍ〜２００
０ｎｍの範囲が適切であることに注目すべきである。

【００６９】「広い吸収バンド」との用語の使用は、半
導体ナノクリスタルの電磁放射線吸収に関して、開始か
ら連続的に増える吸収を意味し、これは、この放射の
「狭い波長バンド」近傍であるが、それより僅かに高い
エネルギーで、起こる。これは、色素分子の「狭い吸収
バンド」（これは、高いエネルギー側の放射ピーク近傍
で発生するが、その波長から急速に低下する）と対照的
である。

【００７０】「検出可能物質」との用語の使用は、材料
（例えば、生物学的材料）内でのその存在または非存在
が、本発明の有機発光半導体ナノクリスタルプローブの
使用により確認され得る存在物（ｅｎｔｉｔｙ）または
基（ｇｒｏｕｐ）を意味する。

【００７１】「親和性分子」との用語の使用は、本発明
の有機発光半導体ナノクリスタルプローブの部分であっ
て、分析される材料（例えば、生物学的材料）内で、検
出可能物質（もし、存在するなら）と選択的に結合する
部分を意味する。

【００７２】「連結剤」との用語の使用は、半導体ナノ
クリスタルに連結でき、かつ親和性分子にも連結し得る
材料を意味する。

【００７３】「連結する（ｌｉｎｋ）」および「連結
（ｌｉｎｋｉｎｇ）」との用語は、直接的か、または本
明細書中で連結剤として特定された部分を介するかのい
ずれかで、親和性分子と半導体ナノクリスタルとの間の
接着を述べることを意味する。接着は、任意の種類の結
合（共有結合、イオン結合、もしくは水素結合、ファン
デルワールス力または機械的結合などを含めるが、これ
らに限定されない）を含み得る。

【００７４】「結合する（ｂｏｎｄ）」および「結合
（ｂｏｎｄｉｎｇ）」との用語は、親和性分子と検出可
能物質との間の接着を述べることを意味している。接着
は、任意の種類の結合（共有結合、イオン結合、水素結
合、ファンデルワールス力または機械的結合などを含め
るが、これらに限定されない）を含み得る。

【００７５】本明細書中で使用する「発光半導体ナノク
リスタル化合物」との用語は、１つ以上の連結剤に連結
されており、かつ親和性分子に連結し得る半導体ナノク
リスタルを規定することを意図する。他方、「有機発光
半導体ナノクリスタルプローブ」との用語は、親和性分
子に連結した発光半導体ナノクリスタル化合物を規定す
ることを意図する。

【００７６】本明細書中で使用する「ガラス」との用語
は、ケイ素、ホウ素および／またはリンまたはそれらの
混合物の１種以上の酸化物だけでなく、１種以上のケイ
酸金属塩、ホウ酸金属塩またはリン酸金属塩をそこに任
意に含入させることを含むことを意味する。

【００７７】ｂ．半導体ナノクリスタル本発明を実施する際に有用な半導体ナノクリスタルに
は、第ＩＩ−ＶＩ族半導体（例えば、ＭｇＳ、ＭｇＳ
ｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、
ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、Ｚ
ｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴ
ｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅおよびＨｇＴｅ）のナノクリスタ
ル；ならびに第ＩＩＩ−Ｖ族半導体（例えば、ＧａＡ
ｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰおよびＩｎＡｓ）のナノクリ
スタルが挙げられる。上述のように、第ＩＶ族半導体
（例えば、ゲルマニウムもしくはケイ素）の使用または
有機半導体の使用もまた、一定の条件下では、実行可能
であり得る。

【００７８】第ＩＩＩ−Ｖ族半導体のナノメータークリ
スタルの形成は、同時係属中で本願と同一人に譲渡され
たＡｌｉｖｉｓａｔｏｓらの米国特許出願番号第０８／
２３５，２６５号（これは、第ＩＩ−ＶＩ族半導体ナノ
クリスタルをも記載する。これは、１９９１年１１月１
１日に出願された出願番号第０７／７９６，２４６号の
ＦＷＣ出願として、１９９４年４月２９日に出願され
た。）；およびＡｌｉｖｉｓａｔｏｓらの米国特許第
５，２６２，３５７号（これもまた、本発明の譲受人に
譲渡された）に記述されている。これらには、また、結
晶成長停止剤を用いて、形成中の半導体ナノクリスタル
のサイズを制御することもまた、記述されている。Ａｌ
ｉｖｉｓａｔｏｓらの出願番号第０８／２３５，２６５
号、およびＡｌｉｖｉｓａｔｏｓらの米国特許第５，２
６２，３５７号の教示内容は、それぞれ、具体的に、本
明細書中で参考として援用されている。

【００７９】好ましい実施態様では、ナノクリスタル
は、核（ｃｏｒｅ）／鞘（ｓｈｅｌｌ）配置で使用さ
れ、ここで、第一の半導体ナノクリスタルは、例えば、
約２０オングストローム〜約１００オングストロームの
範囲の直径の核を形成し、別の半導体ナノクリスタル材
料の鞘は、核ナノクリスタルの上に、例えば、１〜１０
単分子層（ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）の厚さまで成長する。
例えば、１〜１０単分子層の厚さのＣｄＳの鞘が、Ｃｄ
Ｓｅの核の上にエピタキシャルに成長する場合、室温で
の光ルミネセンスの量子収量が著しく増加する。このよ
うな核／鞘ナノクリスタルの形成は、本発明者の１人と
他者とによる文献であって、「ＥｐｉｔａｘｉａｌＧ
ｒｏｗｔｈｏｆＨｉｇｈｌｙＬｕｍｉｎｅｓｃｅ
ｎｔＣｄＳｅ／ＣｄＳＣｏｒｅ／ＳｈｅｌｌＮａ
ｎｏｃｒｙｓｔａｌｓｗｉｔｈＰｈｏｔｏｓｔａｂ
ｉｌｉｔｙａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＡｃｃｅ
ｓｓｉｂｉｌｉｔｙ」（Ｐｅｎｇ、Ｓｃｈｌａｍｐ、Ｋ
ａｄａｖａｎｉｃｈ、およびＡｌｉｖａｓａｔｏｓ、Ｊ
ｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＣｈ
ｅｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ発行、第１１９巻、第３０
号、１９９７、７０１９〜７０２９ページ）との表題で
さらに詳しく記載されており、その内容は、本明細書中
で具体的に参考として援用される。

【００８０】本発明で使用する半導体ナノクリスタル
は、約４０ｎｍ以下、好ましくは、約２０ｎｍ以下の狭
い波長バンド内の光を放射する能力を有し、それによ
り、（広い放射ライン（例えば、約１００ｎｍ）を有
し、かつ広い放射尾部（例えば、さらに約１００ｎｍ）
をスペクトルの赤色側に有する色素分子の使用とは異な
り）、放射光の波長の重なりのない（もしくは少量重な
る）異なる半導体ナノクリスタルを有する、複数の異な
る色に着色した有機発光半導体ナノクリスタルプローブ
を同時に使用を可能にし、それゆえ、複数の検出可能物
質の同時検出が可能になる。

【００８１】ｃ．親和性分子本発明の有機発光半導体ナノクリスタルプローブの一部
を形成する特定の親和性分子は、（例えば、生物学的材
料内でのその存在または非存在を確認すべき）特定の検
出可能物質に対するその親和性に基づいて、選択され
る。基本的には、親和性分子は、特定の検出可能物質を
特異的に認識し得る発光半導体ナノクリスタル化合物に
連結され得る任意の分子を包含し得る。一般に、検出可
能物質を特異的な認識を提供するための、色素分子と組
み合わせて、従来技術で有用な任意の親和性分子は、本
発明の有機発光半導体ナノクリスタルプローブの形成に
有用であることが分かっている。このような親和性分子
には、例えば、モノクローナル抗体およびポリクローナ
ル抗体、核酸（単量体状およびオリゴマー状の両方）、
タンパク質、多糖類、および小分子（例えば、糖類、ペ
プチド、薬物およびリガンド）のような種類の物質が挙
げられる。このような親和性分子のリストは、公開され
た文献、例えば、「ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＦｌｕｏ
ｒｅｓｃｅｎｔＰｒｏｂｅｓａｎｄＲｅｓｅａｒｃ
ｈＣｈｅｍｉｃａｌｓ」（第６版）（Ｒ．Ｐ．Ｈａ
ｕｇｌａｎｄによる、ＭｏｌｅｃｕｌａｒＰｒｏｂｅ
ｓ，Ｉｎｃ．から入手可能）にて、入手し得る。

【００８２】ｄ．連結剤本発明の有機発光半導体ナノクリスタルプローブは、通
常、有機材料内での１種以上の検出可能物質の検出、特
に、生物学的材料内での１種以上の検出可能物質の検出
に関して、有用性が分かっている。これは、有機／生物
学的材料中の検出可能物質の存在がその後確認され得る
ように、有機発光半導体ナノクリスタルプローブを検出
可能物質に結合する上記親和性分子または部分が、有機
発光半導体ナノクリスタルプローブ中に存在することを
必要とする。しかし、半導体ナノクリスタルは無機であ
るので、これらは、有機親和性分子に直接結合しない可
能性がある。従って、これらの場合には、無機半導体ナ
ノクリスタルとだけでなく、有機発光半導体ナノクリス
タルプローブ中の有機親和性分子とも連結を形成し得る
いくつかのタイプの連結剤が、有機発光半導体ナノクリ
スタルプローブ内に存在しなければならない。

【００８３】半導体ナノクリスタルが連結剤を介して親
和性分子に連結し得る１つの形式には、連結剤（例え
ば、３−メルカプトプロピル−トリメトキシシランなど
の置換シラン）を用いて、半導体ナノクリスタルをガラ
ス（例えば、シリカ（ＳｉＯ_x、ここで、ｘ＝１〜
２））の薄層でコートして、ナノクリスタルをガラスに
連結することによる。ガラスコーティングされた半導体
ナノクリスタルは、次いで、連結剤、例えば、３−アミ
ノプロピル−トリメトキシシランなどのアミンでさらに
処理され得、これは、このガラスコートされた半導体ナ
ノクリスタルを親和性分子に連結するように作用する。
すなわち、ガラスコートされた半導体ナノクリスタル
は、次いで、親和性分子に連結され得る。最初の発光半
導体ナノクリスタル化合物がまた、親和性分子に効果的
に連結するために、製造した後に化学的に修飾され得る
ことは、本発明の考慮の範囲内である。種々の文献に
は、この目的に使用され得る標準的な種類の化学材料が
要約されており、特に、「ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＦ
ｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＰｒｏｂｅｓａｎｄＲｅｓ
ｅａｒｃｈＣｈｅｍｉｃａｌｓ」（６版）（Ｒ．Ｐ．
Ｈａｕｇｌａｎｄによる、ＭｏｌｅｃｕｌａｒＰｒ
ｏｂｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能）、および「Ｂｉｏ
ｃｏｎｊｕｇａｔｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」の教本
（ＧｒｅｇＨｅｒｍａｎｓｏｎによる、Ａｃａｄｅｍ
ｉｃＰｒｅｓｓ、ＮｅｗＹｏｒｋから入手可能）が
ある。

【００８４】半導体ナノクリスタルを、ガラスの薄層で
コートするとき、ガラスは、例えば、約０．５ｎｍ〜
約１０ｎｍの範囲、好ましくは、約０．５ｎｍ〜約
２ｎｍの範囲の厚さを有するシリカガラス（ＳｉＯ_x、
ここで、ｘ＝１〜２）を含み得る。

【００８５】半導体ナノクリスタルは、まず、ナノクリ
スタルを界面活性剤（例えば、トリス−オクチル−ホス
フィンオキシド）でコートし、次いで、界面活性剤でコ
ートされたナノクリスタルを、連結剤（例えば、３−メ
ルカプトプロピルトリメトキシシラン）の塩基性メタノ
ール溶液に溶解し、続いて部分的に加水分解し、続いて
ガラス親和性分子連結剤（例えば、アミノプロピルトリ
メトキシシラン；これは、ガラスに連結し、そして親和
性分子との連結を形成するように機能する）の添加によ
り、シリカなどの薄いガラスのコーティングでコートさ
れる。

【００８６】連結剤が、半導体ナノクリスタル上でのガ
ラスコーティングの使用に関与しない場合、これは、特
定の親和性分子に依存して、多数の異なる材料を含み
得、これは、順に、分析される検出可能物質のタイプに
依存する。個々の連結剤は、個々の半導体ナノクリスタ
ルに連結するのに使用され得るものの、同じ半導体ナノ
クリスタルに１個以上の連結剤を結合してもよく、逆も
また同様であることも本発明の考慮の範囲内であること
もまた、注目されるべきである。

【００８７】プローブ内にて、半導体ナノクリスタル
（またはナノクリスタル上のガラスコーティング）およ
び有機親和性分子の両方に連結するのに使用され得る連
結剤のタイプの少数の例を、以下の表に例示するが、こ
れがすべてのリストではないことが理解される：

【００８８】

【化１】

【００８９】さらに、個々のナノクリスタル（またはナ
ノクリスタルの群）の回りにカプセル化ネットまたは連
結を形成するために、複数の重合可能連結剤が一緒に使
用され得ることに注目すべきである。このことは、特定
の連結剤がナノクリスタルとの強固な結合を形成できな
い場合に、特に重要である。このような様式で共に結合
して、連結剤のネットワークでナノクリスタルを取り囲
み得る連結剤の例としては、以下が挙げられるが、それ
らに限定されない：ジアセチレン、アクリル酸エステ
ル、アクリルアミド、ビニル、スチリル、および前記酸
化ケイ素、酸化ホウ素、酸化リン、ケイ酸塩、ホウ酸塩
およびリン酸塩。

【００９０】ｅ．プローブの励起および放射／吸収の検
出先に述べたように、本発明の有機発光半導体ナノクリス
タルプローブは、従来技術で使用される色素分子と対照
的に、広いバンド幅にわたって励起し得、かつ狭い波長
バンドでの放射を示す。それゆえ、プローブ内の発光半
導体ナノクリスタルを励起するために、Ｘ線から紫外
線、可視光線、赤外線までの範囲の波長の電磁放射線が
使用され得る。加えて、発光半導体ナノクリスタルは、
粒子線（例えば、電子線（ｅ−線））の衝撃から励起さ
れ得る。さらに、発光半導体ナノクリスタルが励起され
得る広いバンド幅により、数個のプローブ、すなわち、
異なる振動数で放射線を放つ数個のプローブの同時の励
起のために、共通の励起源を使用でき、それゆえ、数個
のプローブの同時の励起および存在の検出（これは、例
えば、試験される材料内での数個の検出可能物質の存在
を示す）が可能となる。

【００９１】それゆえ、例えば、第二の振動数の放射線
（例えば、赤色光）を放射し得る第一の有機発光半導体
ナノクリスタルプローブを励起するために、所定の振動
数のレーザー放射線源（例えば、青色光）が使用され
得、このことにより、照射される材料内にて、特定の赤
色光を放射する有機発光半導体ナノクリスタルプローブ
が結合した第一の検出可能物質の存在を示す。同時に、
同じ青色光レーザー源はまた、第三の振動数の放射線
（例えば、緑色光）を放射し得る第二の有機発光半導体
ナノクリスタルプローブ（同じ材料内の）を励起し得、
このことにより、照射される材料内にて、特定の緑色光
を放射する有機発光半導体ナノクリスタルプローブが結
合した第二の検出可能物質の存在を示す。それゆえ、従
来技術とは異なり、（本発明の有機発光半導体ナノクリ
スタルプローブが励起され得る広いバンド幅のため
に）、複数の励起源を使用する必要がなくなり、そして
各プローブにおいて、特定の半導体ナノクリスタルの狭
い放射バンドにより、放射された放射線を検出するため
の配列化（ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ）および／または精密
な濾過をなくすことが可能となる。

【００９２】本発明のプローブによるエネルギーの吸収
に関して、励起源が電子線またはＸ線源のとき、分析さ
れる材料中の、問題の検出可能物質に結合した有機発光
半導体ナノクリスタルプローブの存在は、市販のエネル
ギー吸収または散乱もしくは回折検出システムを用いて
確認され得、ここで、分析される材料の吸収または散乱
断面（ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉ
ｏｎ）または回折の変化が検出され得、このことは、材
料内でのプローブの存在を意味し、これは、順に、分析
される材料中の、プローブが結合した検出可能物質の存
在を示す。加えて、プローブの狭い放射波長の可視放射
を観察するための可視光の放射の従来の検出システムを
用いることにより、検出可能物質に結合した有機発光半
導体ナノクリスタルプローブの存在を検出するために、
電子線源またはＸ線源を使用することが可能であり得
る。

【００９３】以下の実施例は、本発明の有機発光半導体
ナノクリスタルプローブの形成をさらに例示するだけで
なく、生物学的材料のような材料中の検出可能物質の存
在を検出するのにそれらを使用することをさらに例示す
る役割を果たす。

【００９４】

【実施例】（実施例１）（連結剤に連結した半導体ナノ
クリスタルを含有する）発光半導体ナノクリスタル化合
物の形成を例示するために、（ＣＨ₃）₄ＮＯＨ・５Ｈ₂
Ｏを用いて、ｐＨ１０の、（４−メルカプト）安息香
酸の５ｍＭ溶液２０ｍｌを調製した。この溶液に、トリ
ス−オクチルホスフィンオキシドコートされたＣｄＳｅ
／ＣｄＳ（核／鞘）ナノクリスタル２０ｍｇを添加し、
そして完全に溶解するまで撹拌した。得られたナノクリ
スタル／連結剤溶液を、５０〜６０℃で５時間加熱し、
次いで、エバポレートにより、数ｍｌまで濃縮した。次
いで、等体積のアセトンを添加し、そしてナノクリスタ
ルを、溶液から均一に沈殿させた。次いで、沈殿物をア
セトンで洗浄し、乾燥し、次いで、保存し得る。

【００９５】上記調製された発光半導体ナノクリスタル
化合物は、適切な親和性分子に連結され得、生物学的材
料を処理して検出可能物質の存在または非存在を決定す
るための本発明の有機発光半導体ナノクリスタルプロー
ブを形成し得る。すなわち、上で調製した発光半導体ナ
ノクリスタル化合物は、例えば、（親和性分子として
の）アビジンまたはストレプトアビジンに連結され得、
生物学的材料を処理してビオチンの存在を確認するため
の有機発光半導体ナノクリスタルプローブを形成し得
る。あるいは、上記調製された発光半導体ナノクリスタ
ル化合物は、抗ジゴキシギネンに連結され得、生物学的
材料を処理してジゴキシギネンの存在を確認するための
有機発光半導体ナノクリスタルプローブが形成し得る。

【００９６】（実施例２）（連結剤に連結したガラスコ
ートされた半導体ナノクリスタルを含有する）発光半導
体ナノクリスタル化合物の形成を例示するために、メタ
ノール中の２５容量％ジメチルスルホキシドの無水溶液
４０ｍｌに、３−メルカプトプロピル−トリメトキシ
シラン５０μｌを添加し、そしてｐＨを、（ＣＨ₃）₄Ｎ
ＯＨ・５Ｈ ₂Ｏを用いて、１０〜１１に調整した。次い
で、この溶液に、トリス−オクチルホスフィンオキシド
コートされたＣｄＳｅ／ＣｄＳ（核／鞘）粒子（これ
は、前記Ｐｅｎｇ、Ｓｃｈｌａｍｐ、Ｋａｄａｖａｎｉ
ｃｈおよびＡｌｉｖｉｓａｔｏｓの文献で記述された技
術により調製された）１０ｍｇを溶解し、そして数時
間撹拌した。溶液を、（ＣＨ₃）₄ＮＯＨ・５Ｈ₂Ｏでｐ
Ｈ１０に調整したメタノール４０ｍｌで希釈し、そ
して６９℃で１時間加熱した。溶液を１時間撹拌し、９
０容量％メタノール／９．８９容量％Ｈ₂Ｏ／０．１
容量％トリメトキシシリルプロピル尿素／０．０１容量
％アミノプロピル−トリメトキシシラン溶液（これは、
少なくとも１時間撹拌した）４０ｍｌを添加し、そし
て２時間撹拌した。引き続いて、この反応系を、１５分
間にわたって、６９℃まで加熱し、次いで、冷却した。
メタノール中の１０容量％クロロトリメチルシラン溶液
（これは、（ＣＨ₃）₄ＮＯＨ・５Ｈ₂Ｏを用いて、ｐＨ
１０に調整された）１０ｍｌを添加し、２時間撹拌
し、次いで、６０℃まで加熱し、次いで、真空下にて、
部分的に濃縮した。一旦、メタノールを全てエバポレー
トし、溶液を、発光半導体ナノクリスタル化合物を含有
するオイル状製品として、アセトンで沈殿させた。発光
半導体ナノクリスタル化合物は、次いで、水および種々
の緩衝溶液中に再溶解され得、そのことにより、それを
親和性分子に連結して、生物学的材料を処理して検出可
能物質の存在または非存在を決定するための本発明の有
機発光半導体ナノクリスタルプローブを形成するための
準備をする。

【００９７】それゆえ、本発明は、（広いかもしくは狭
いバンド幅の）電磁放射線源または粒子線のいずれかに
より励起すると、狭い波長バンドの電磁放射線を放射し
得、そして／またはエネルギーを吸収し得、そして／ま
たは励起物（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）を散乱もしくは回
折し得る半導体ナノクリスタルを含む有機発光半導体ナ
ノクリスタルプローブを提供する。そのことにより、異
なる波長の電磁放射線を放射する複数のこのようなプロ
ーブ材料を同時に使用することが可能となり、それによ
り、所定の材料内にて、多数の検出可能物質の存在を同
時に検出することが可能となる。プローブ材料は、光ま
たは酸素の存在下で安定であり、広いスペクトルにわた
るエネルギーで励起され得、そして狭い放射バンドを有
し、その結果、生物学的材料のような材料内での複数の
検出可能物質の同時および／または連続的な検出のため
の改良された材料およびプロセスが得られる。

【００９８】

【発明の効果】本発明によれば、色素分子の特徴である
大きな赤色放射尾部の存在なしに、広い（ｗｉｄｅ）吸
収バンドを有しかつ検出可能な吸収の変化を示すかもし
くは狭い波長バンドの放射線を放射し得る（それによ
り、このようなプローブ材料を複数、同時に使用するこ
とが可能となり、それぞれは、異なる狭い波長バンドの
光を放射する）、および／または放射線を散乱もしくは
回折し得る、生物学的用途のための安定なプローブ材料
が提供される。また、光学および電子顕微鏡の両方によ
り、同じ試料を画像化するのに使用し得る、単一の安定
なプローブ材料が提供される。

【００９９】要約すると、本明細書中においては、親和
性分子に結合し得る発光半導体ナノクリスタル化合物が
記載される。この化合物は、以下を含有する：（１）
（広いかもしくは狭いバンド幅の）電磁放射線源または
粒子線により励起された場合に、狭い波長幅の電磁放射
線を放射（発光）し得、そして／またはエネルギーを吸
収し得、そして／または電磁放射線を散乱もしくは回折
し得る半導体ナノクリスタル；ならびに（２）この半導
体ナノクリスタルに連結した第一の部分と、親和性分子
に連結し得る第二の部分とを有する少なくとも１種の連
結剤。（広いかもしくは狭いバンド幅の）電磁放射線源
または粒子線により励起された場合に、発光半導体ナノ
クリスタル化合物は、親和性分子に結合することによ
り、分析される材料内の検出可能物質に結合でき、そし
て狭い波長幅の電磁放射線を放射し得、そして／または
エネルギーを吸収、散乱、もしくは回折し得る有機発光
半導体ナノクリスタルプローブを形成し得る。プローブ
は、酸素および／または他のラジカルの存在下での光へ
の繰り返し曝露に対して安定である。

【０１００】有機発光半導体ナノクリスタルプローブで
の材料の処理、およびプローブに結合された材料内の検
出可能物質の存在を決定するためのこの処理される材料
の励起エネルギーへの引き続いた曝露は、検出可能物質
に結合されたプローブ中の半導体ナノクリスタルを励起
して、狭い波長バンドの電磁放射線の放射、および／ま
たは検出可能な吸収、および／またはエネルギーの散乱
もしくは回折を引き起こし、いずれの場合においても、
これは、材料中の、有機発光半導体ナノクリスタルプロ
ーブに結合された検出可能物質の存在を意味する。プロ
ーブ中の半導体ナノクリスタルは、広いエネルギーのバ
ンド幅にわたって励起され得るので、そして電磁放射線
を狭いバンド幅で放射するので、単一のエネルギー源を
使用して同時に、それぞれ異なる波長バンドの電磁波放
射線を放出する複数のこのようなプローブを励起して、
分析される物質中の複数の検出可能物質を同時に分析す
ることが可能である。

【０１０１】さらに、発光半導体ナノクリスタル化合物
を作製するための、そして検出可能物質に結合可能な親
和性分子に連結された発光半導体ナノクリスタル化合物
を含む有機発光半導体ナノクリスタルプローブを作製す
るためのプロセスが記載される。プローブを使用して材
料中の検出可能な材料の存在を決定するためのプロセス
もまた記載される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発光半導体ナノクリスタル化合物の
ブロックダイアグラムである。

【図２】本発明の有機発光半導体ナノクリスタルプロ
ーブのブロックダイアグラムである。

【図３】本発明の有機発光半導体ナノクリスタルプロ
ーブと検出可能物質との間の親和性を示すブロックデイ
アグラムである。

【図４】本発明の有機発光半導体ナノクリスタルプロ
ーブを形成するプロセスを例示するフローシートであ
る。

【図５】生物学的材料のような材料中の検出可能物質
の存在を検出する際の、本発明の有機発光半導体ナノク
リスタルプローブの典型的な使用を例示するフローシー
トである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 33/53 Ｇ０１Ｎ 33/53 Ｓ 33/543 ５４１ 33/543 ５４１Ｚ 33/552 33/552 // Ｃ１２Ｑ 1/68 Ｃ１２Ｑ 1/68 Ｚ (72)発明者マーセルブルシェズジュニアアメリカ合衆国カリフォルニア 94706, アルバニー，ヒルサイドアベニュー 816 (72)発明者ポールアリビサトスアメリカ合衆国カリフォルニア 94611, オークランド，エステイツドライブ 5941 Ｆターム(参考） 2G043 AA01 BA16 CA03 DA02 EA01 GA07 GB28 KA02 KA09 2G045 AA40 BA13 BB01 BB07 BB46 BB48 BB51 FA11 FA12 FA13 FA14 FA16 FA25 FA26 FA27 FA29 FB07 GC11 GC15 GC30 2G054 AA06 AB07 CA21 EA05 FA28 GA01 GA02 GA03 GA04 4B063 QA01 QA05 QA08 QQ42 QQ52 QR32 QR35 QR55 QS03 QS32 QS34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】親和性分子に連結でき、かつ励起された
場合に狭い波長バンドの電磁放射線を放射し得る発光半
導体ナノクリスタル化合物であって、該化合物は、以下
のａ）およびｂ）を含有する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドの光を放射し得る
半導体ナノクリスタル；およびｂ）該半導体ナノクリスタルに連結し、かつ該親和性分
子に連結し得る少なくとも１種の連結剤。
【請求項２】前記半導体ナノクリスタルが、広いバン
ド幅にわたって、エネルギーを吸収し得る、請求項１に
記載の発光半導体ナノクリスタル化合物。
【請求項３】前記連結剤が、ガラスコーティングおよ
び前記親和性分子の両方に連結し得るさらなる連結剤を
介して該親和性分子に連結し得る、前記半導体ナノクリ
スタル上の該ガラスコーティングを含有する、請求項１
に記載の発光半導体ナノクリスタル化合物。
【請求項４】前記半導体ナノクリスタル上の前記ガラ
スコーティングが、シリカガラスのコーティングを含有
する、請求項１に記載の発光半導体ナノクリスタル化合
物。
【請求項５】前記連結剤が、前記半導体ナノクリスタ
ルに連結した第一の部分および前記親和性分子に連結し
得る第二の部分を含有する、請求項１に記載の発光半導
体ナノクリスタル化合物。
【請求項６】前記１種またはそれ以上の連結剤が、前
記半導体ナノクリスタル上のガラスコーティングおよび
連結材料を含有し、該連結材料が、該半導体ナノクリス
タル上のガラスコーティングに連結した第一の部分およ
び前記親和性分子に連結し得る第二の部分を含有する、
請求項１に記載の発光半導体ナノクリスタル化合物。
【請求項７】検出可能物質に結合でき、かつ励起され
た場合に狭い波長バンドの電磁放射線を放射し得る有機
発光半導体ナノクリスタルプローブであって、該検出可
能物質に結合し得る親和性分子に連結した発光半導体ナ
ノクリスタル化合物を含有する、プローブ。
【請求項８】検出可能物質に結合でき、かつ励起され
た場合に狭い波長バンドの電磁放射線を放射し得る有機
発光半導体ナノクリスタルプローブであって、該プローブは、以下のａ）、ｂ）およびｃ）を含有し、それにより、該材料中の該検出可能物質の存在を決定す
るための、該有機発光半導体ナノクリスタルプローブで
の材料の処理、および該処理される材料の励起エネルギ
ーへの引き続いた曝露により、該検出可能物質に結合し
た該有機発光半導体ナノクリスタルプローブ中の該半導
体ナノクリスタルを励起して、狭い波長バンドの電磁放
射線の放射を引き起こし、このことは、該材料中に、該
有機発光半導体ナノクリスタルプローブに結合した該検
出可能物質が存在することを意味する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドの電磁放射線を放
射し得る半導体ナノクリスタル；ｂ）該半導体ナノクリスタルに連結する連結剤であっ
て、かつ親和性分子に連結し得る第二の部分を有する少
なくとも１種の連結剤；およびｃ）該連結剤の該第二の部分に連結する親和性分子であ
って、かつ該検出可能物質に選択的に結合し得る親和性
分子。
【請求項９】前記連結剤が、前記半導体ナノクリスタ
ル上のガラスコーティングを含有する、請求項８に記載
の有機発光半導体ナノクリスタルプローブ。
【請求項１０】前記検出可能物質の存在を決定するた
めに前記有機発光半導体ナノクリスタルプローブで処理
される前記材料が、生物学的材料を含有する、請求項８
に記載の有機発光半導体ナノクリスタルプローブ。
【請求項１１】前記検出可能物質の存在を決定するた
めに前記有機発光半導体ナノクリスタルプローブで処理
される前記材料が、有機材料を含有する、請求項８に記
載の有機発光半導体ナノクリスタルプローブ。
【請求項１２】前記検出可能物質の存在を決定するた
めに前記有機発光半導体ナノクリスタルプローブで処理
される前記材料が、無機材料を含有する、請求項８に記
載の有機発光半導体ナノクリスタルプローブ。
【請求項１３】親和性分子に連結でき、かつ励起され
た場合に狭い波長バンドの電磁放射線を放射し得る発光
半導体ナノクリスタル化合物を形成するプロセスであっ
て、励起された場合に狭い波長バンドの電磁放射線を放射し
得る半導体ナノクリスタルと、前記半導体ナノクリスタ
ルに連結した第一の部分および親和性分子に連結し得る
第二の部分を有する連結剤とを共に連結する工程を包含
する、プロセス。
【請求項１４】さらに、前記半導体ナノクリスタル上
にガラスコーティングを形成する工程および次いで、該
ガラスを、親和性分子と連結し得る連結剤で処理する工
程を包含する、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１５】検出可能物質に結合でき、かつ励起さ
れた場合に狭い波長バンドの電磁放射線を放射し得る有
機発光半導体ナノクリスタルプローブを形成するプロセ
スであって、検出可能物質に結合し得る親和性分子と、
発光半導体ナノクリスタル化合物とを連結する工程を包
含する、プロセス。
【請求項１６】検出可能物質に結合でき、かつ励起さ
れた場合に狭い波長バンドの電磁放射線を放射し得る有
機発光半導体ナノクリスタルプローブを形成するプロセ
スであって、該プロセスは、以下の工程を包含する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドの電磁放射線を放
射し得る半導体ナノクリスタルを、該半導体ナノクリス
タルに連結した第一の部分および親和性分子に連結し得
る第二の部分を有する連結剤に連結する工程；およびｂ）該連結剤と、該検出可能物質に結合し得る親和性分
子とを連結する工程。
【請求項１７】前記半導体ナノクリスタルおよび前記
連結剤を共に連結する前記工程が、該連結剤および前記
親和性分子を共に連結する前記工程の前に行われる、請
求項１６に記載のプロセス。
【請求項１８】前記連結剤および前記親和性分子を共
に連結する前記工程が、前記半導体ナノクリスタルおよ
び前記連結剤を共に連結する前記工程の前に行われる、
請求項１６に記載のプロセス。
【請求項１９】前記半導体ナノクリスタルおよび前記
連結剤を共に連結する前記工程が、さらに、該半導体ナ
ノクリスタルをガラスでコートする工程、および次い
で、該ガラスコートされた半導体ナノクリスタルを、前
記親和性分子に連結し得る連結剤で処理する工程を包含
する、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項２０】材料中の１種以上の検出可能物質の存
在を決定するために該材料を処理するプロセスであっ
て、該プロセスは、以下のａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）
を包含する：ａ）該材料を、もし存在するなら該材料内の第一の検出
可能物質と結合でき、かつ励起された場合に第一の狭い
波長バンドの電磁放射線を放射し得る第一の有機発光半
導体ナノクリスタルプローブと接触させる工程であっ
て、該第一の有機発光半導体ナノクリスタルプローブ
は、以下のｉ）、ｉｉ）およびｉｉｉ）を含有する：
ｉ）広いバンド幅にわたって励起され得、かつ励起され
た場合に該第一の狭い波長バンドの電磁放射線を放射し得る第一の半導体ナ
ノクリスタル；ｉｉ）該検出可能物質に選択的に結合し得る親和性分
子；およびｉｉｉ）該第一の半導体ナノクリスタルに連結し、かつ
該親和性分子にも連結した連結剤；ｂ）該材料から、該第一の有機発光半導体ナノクリスタ
ルプローブのうち該第一の検出可能物質に結合していな
い部分を除去する工程；およびｃ）該材料を、該第一の半導体ナノクリスタルを励起し
得るエネルギーに曝露して、該材料内での該第一の検出
可能物質の存在を示す、該第一の狭い波長バンドの電磁
放射線を放射する工程；およびｄ）該第一の有機発光半導体ナノクリスタルプローブ中
にて、該第一の半導体ナノクリスタルにより放射された
該第一の狭い波長バンドの該電磁放射線を検出する工
程。
【請求項２１】前記材料を、少なくとも、該材料中の
さらなる検出可能物質に結合し得る第二の有機発光半導
体ナノクリスタルプローブで処理する追加工程を包含
し、そして該第二の有機発光半導体ナノクリスタルプロ
ーブが、広いバンド幅で励起され得、かつ前記第一の狭
い波長バンドとは異なる第二の狭い波長バンドの電磁放
射線を放射し得る第二の半導体ナノクリスタルを含有
し、それにより、該材料を、該第一のおよび第二のナノ
クリスタルの両方を励起し得るエネルギーへの曝露が、
該材料中に存在する該第一のまたは第二の半導体ナノク
リスタルのいずれかに、異なる狭い波長バンドの電磁放
射線を放射させ、それにより、１つより多くの、材料中
の検出可能物質の存在または非存在が、単一の励起エネ
ルギー源を用いて同時に検出され得る、請求項２０に記
載のプロセス。
【請求項２２】前記材料を処理するために、少なくと
も１個のさらなる有機発光半導体ナノクリスタルプロー
ブが使用され、該有機発光半導体ナノクリスタルプロー
ブのそれぞれが、異なる検出可能物質に選択的に結合可
能であり、そして該有機発光半導体ナノクリスタルプロ
ーブのそれぞれが、広い波長範囲にわたって励起でき、
かつ異なる狭い波長バンドの電磁放射線を放射でき、そ
れにより、複数の検出可能物質が、単一の励起源を用い
て、材料内で同時に分析され得る、請求項２１に記載の
プロセス。
【請求項２３】前記材料から前記第一の有機発光半導
体ナノクリスタルプローブのうち前記第一の検出可能物
質に結合していない部分を除去する前記工程の前に、該
材料が、該有機発光半導体ナノクリスタルプローブの全
てで処理され、そして該除去工程が、さらに、該有機発
光半導体ナノクリスタルプローブの全てのうち、該材料
内の検出可能物質に結合していない部分を除去すること
を包含する、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２４】それにより、前記材料の選択波長の光
への曝露が使用され、前記有機発光半導体ナノクリスタ
ルプローブの１種以上であるが全部ではないものを選択
的に励起して、それゆえ、該材料中の、特定の標識され
た検出可能物質または異なる標識された検出可能物質の
サブセットの存在の同定が可能となる、請求項２１、２
２または２３に記載のプロセス。
【請求項２５】前記材料が、生物学的材料を含有す
る、請求項２０に記載の、材料を処理するためのプロセ
ス。
【請求項２６】前記材料を、前記第一の半導体ナノク
リスタルを励起し得るエネルギーに曝露して、電磁放射
線を放射させる前記工程が、さらに、該材料を、広いか
もしくは狭いスペクトルのフォトンを放射し得る電磁放
射線源に曝露することを包含する、請求項２０に記載
の、材料を処理するためのプロセス。
【請求項２７】前記材料を、前記第一の半導体ナノク
リスタルを励起し得るエネルギーに曝露して、電磁放射
線を放射させる前記工程が、さらに、該材料を、電子線
に曝露することを包含する、請求項２０に記載の、材料
を処理するためのプロセス。
【請求項２８】材料内での検出可能物質の存在を決定
するために該材料を処理するプロセスであって、該プロ
セスは、以下のａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）を包含す
る：ａ）該材料を、もし存在するなら該材料内の第一の検出
可能物質に結合でき、かつ励起された場合にエネルギー
を吸収し得る有機発光半導体ナノクリスタルプローブと
接触させる工程であって、該有機発光半導体ナノクリス
タルプローブは、以下のｉ）、ｉｉ）およびｉｉｉ）を
含有する：ｉ）広いバンド幅にわたって励起でき、かつ励起された
場合にエネルギーを吸収し得る第一の半導体ナノクリス
タル；ｉｉ）該検出可能物質に選択的に結合し得る親和性分
子；およびｉｉｉ）該第一の半導体ナノクリスタルに連結し、かつ
該親和性分子にも連結した連結剤；ｂ）該材料から、該有機発光半導体ナノクリスタルプロ
ーブのうち該第一の検出可能物質に結合していない部分
を除去する工程；およびｃ）該材料を、該第一の半導体ナノクリスタルを励起し
得るエネルギーに曝露して、エネルギーを吸収し、該材
料内での該第一の検出可能物質の存在を示す、工程；お
よびｄ）該材料中の該検出可能物質に結合した該有機発光半
導体ナノクリスタルプローブの存在を示す、吸収された
エネルギーの変化を検出する工程。
【請求項２９】請求項２８に記載のプロセスであっ
て、前記材料を、少なくとも、該材料中のさらなる検出
可能物質に結合し得る第二の有機発光半導体ナノクリス
タルプローブで処理するさらなる工程を包含し、該第二
の有機発光半導体ナノクリスタルプローブが、広いバン
ド幅で励起し得る第二の半導体ナノクリスタルを含有
し、その結果、検出可能な吸光度変化が得られ、それに
より、該第一のおよび第二のナノクリスタルの両方を励
起し得るエネルギーへの該材料の曝露が、該材料内に存
在する該第一のまたは第二の半導体ナノクリスタルのい
ずれかに、異なる波長バンドの電磁放射線を吸収させ、
それにより、材料内の１つより多くの検出可能物質の存
在または非存在が、単一の励起エネルギー源を用いて同
時に検出され得る、プロセス。
【請求項３０】前記材料を処理するために、少なくと
も１個のさらなる有機発光半導体ナノクリスタルプロー
ブが使用され、該有機発光半導体ナノクリスタルプロー
ブのそれぞれが、異なる検出可能物質に選択的に結合可
能であり、そして該有機発光半導体ナノクリスタルプロ
ーブのそれぞれが、広い波長範囲にわたって励起され
得、かつ電磁放射線を吸収でき、それにより、複数の検
出可能物質が、単一の励起源を用いて、材料内で同時に
分析され得る、請求項２９に記載のプロセス。
【請求項３１】前記材料を、前記第一の半導体ナノク
リスタルを励起し得るエネルギーに曝露して、電磁放射
線を放射する前記工程が、さらに、該材料を、広いかも
しくは狭いスペクトルのフォトンを放射し得る電磁放射
線源に曝露することを包含する、請求項２８に記載の、
材料を処理するためのプロセス。
【請求項３２】前記材料を、前記第一の半導体ナノク
リスタルを励起し得るエネルギーに曝露して、電磁放射
線を放射する前記工程が、さらに、該材料を、Ｘ線源に
曝露することを包含する、請求項２８に記載の、材料を
処理するためのプロセス。
【請求項３３】材料内での検出可能物質の存在を決定
するために該材料を処理するプロセスであって、該プロ
セスは、以下のａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）を包含す
る：ａ）該材料を、もし存在するなら該材料中の第一の検出
可能物質と結合でき、かつ励起された場合にエネルギー
を散乱もしくは回折し得る有機発光半導体ナノクリスタ
ルプローブと接触させる工程であって、該有機発光半導
体ナノクリスタルプローブは、以下のｉ）、ｉｉ）およ
びｉｉｉ）を含有する：ｉ）特徴的な断面を有する広いバンド幅にわたって散乱
もしくは回折し得る第一の半導体ナノクリスタル；ｉｉ）該検出可能物質に選択的に結合し得る親和性分
子；およびｉｉｉ）該第一の半導体ナノクリスタルに連結し、かつ
該親和性分子にも連結した連結剤；ｂ）該材料から、有機発光半導体ナノクリスタルプロー
ブのうち該第一の検出可能物質に結合していない部分を
除去する工程；およびｃ）該材料を、該第一の半導体ナノクリスタルを励起し
得るエネルギーに曝露して、エネルギーを散乱もしくは
回折して、該材料内での該第一の検出可能物質の存在を
示す工程；およびｄ）散乱もしくは回折したエネルギーの変化を検出し
て、該材料内にて、該検出可能物質に結合した該有機発
光半導体ナノクリスタルプローブの存在を示す工程。
【請求項３４】前記材料を、少なくとも、該材料内の
第二の検出可能物質に結合し得る第二の有機発光半導体
ナノクリスタルプローブで処理するさらなる工程を包含
し、該第二の有機発光半導体ナノクリスタルプローブが
また、エネルギーを散乱もしくは回折し得る第二の半導
体ナノクリスタルを含有し、その結果、検出可能な散乱
断面変化が得られ、それにより、該材料の、該第一のま
たは第二のナノクリスタルの両方を散乱もしくは回折し
得るエネルギーへの曝露が、該材料内に存在する該第一
のおよび第二の半導体ナノクリスタルのいずれかに、特
定の有機発光半導体ナノクリスタルプローブに特徴的な
散乱断面で、エネルギーを散乱もしくは回折させ、それ
により、材料内の１つより多くの検出可能物質の存在ま
たは非存在が、単一の励起エネルギー源を用いて同時に
検出され得る、請求項３３に記載のプロセス。
【請求項３５】前記材料を処理するために、少なくと
も１個のさらなる有機発光半導体ナノクリスタルプロー
ブが使用され、該有機発光半導体ナノクリスタルプロー
ブのそれぞれが、異なる検出可能物質に選択的に結合可
能であり、そして該有機発光半導体ナノクリスタルプロ
ーブのそれぞれが、異なる散乱断面を示し、かつエネル
ギーを散乱もしくは回折でき、それにより、複数の検出
可能物質が、単一の励起源を用いて、材料内で同時に分
析され得る、請求項３４に記載のプロセス。
【請求項３６】前記材料を、前記第一の半導体ナノク
リスタルを励起し得るエネルギーに曝露して、エネルギ
ーを散乱もしくは回折する前記工程が、さらに、該材料
を、電子線または他の粒子線に曝露することを包含す
る、請求項３３に記載の、材料を処理するためのプロセ
ス。
【請求項３７】前記材料を、前記第一の半導体ナノク
リスタルを励起し得るエネルギーに曝露して、エネルギ
ーを散乱もしくは回折する前記工程が、さらに、該材料
を、Ｘ線源に曝露することを包含する、請求項３３に記
載の、材料を処理するためのプロセス。
【請求項３８】前記材料を、前記第一の半導体ナノク
リスタルを励起し得るエネルギーに曝露して、エネルギ
ーを散乱もしくは回折する前記工程、およびエネルギー
の該散乱もしくは回折を検出する前記工程が、共に、透
過型電子顕微鏡を用いて行われる、請求項３３に記載
の、材料を処理するためのプロセス。
【請求項３９】前記材料を、前記第一の半導体ナノク
リスタルを励起し得るエネルギーに曝露して、エネルギ
ーを散乱もしくは回折する前記工程、および前記エネル
ギーの散乱もしくは回折を検出する前記工程が、共に、
走査型電子顕微鏡を用いて行われる、請求項３３に記載
の、材料を処理するためのプロセス。
【請求項４０】親和性分子に連結でき、かつ励起され
た場合に狭い波長バンドのエネルギーを吸収し得る発光
半導体ナノクリスタル化合物であって、該化合物は、以
下のａ）およびｂ）を含有する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドのエネルギーを吸
収し得る半導体ナノクリスタル；およびｂ）該半導体ナノクリスタルに連結する連結剤であっ
て、かつ該親和性分子に連結し得る少なくとも１種の連
結剤。
【請求項４１】親和性分子に連結でき、かつ励起され
た場合に狭い波長バンドのエネルギーを散乱もしくは回
折し得る発光半導体ナノクリスタル化合物であって、該
化合物は、以下のａ）およびｂ）を含有する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドのエネルギーを散
乱もしくは回折し得る半導体ナノクリスタル；およびｂ）該半導体ナノクリスタルに連結する連結剤であっ
て、かつ該親和性分子に連結し得る少なくとも１種の連
結剤。
【請求項４２】検出可能物質に結合でき、かつ励起さ
れた場合に狭い波長バンドのエネルギーを吸収し得る有
機発光半導体ナノクリスタルプローブであって、該プロ
ーブは、該検出可能物質に結合し得る親和性分子に連結
した発光半導体ナノクリスタル化合物を含有する、プロ
ーブ。
【請求項４３】検出可能物質に結合でき、かつ励起さ
れた場合に狭い波長バンドのエネルギーを吸収し得る有
機発光半導体ナノクリスタルプローブであって、該プロ
ーブは、以下のａ）、ｂ）およびｃ）を含有し、それに
より、該有機発光半導体ナノクリスタルプローブでの材
料の処理、および該材料内での該検出可能物質の存在を
決定するための該処理される材料の励起エネルギーへの
引き続いた曝露により、該検出可能物質に結合した該有
機発光半導体ナノクリスタルプローブ中の該半導体ナノ
クリスタルを励起して、狭い波長バンドのエネルギーの
吸収を引き起こし、このことが、該材料内にて、該有機
発光半導体ナノクリスタルプローブに結合した該検出可
能物質の存在を意味する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドのエネルギーを吸
収し得る半導体ナノクリスタル；ｂ）該半導体ナノクリスタルに連結する連結剤であっ
て、かつ親和性分子に連結し得る第二の部分を有する少
なくとも１種の連結剤；およびｃ）該連結剤の該第二の部分に連結する親和性分子であ
って、かつ該検出可能物質に選択的に結合し得る親和性
分子。
【請求項４４】検出可能物質に結合でき、かつ励起さ
れた場合に狭い波長バンドのエネルギーを散乱もしくは
回折し得る有機発光半導体ナノクリスタルプローブであ
って、該検出可能物質に結合し得る親和性分子に連結し
た発光半導体ナノクリスタル化合物を含有する、プロー
ブ。
【請求項４５】検出可能物質に結合でき、かつ励起さ
れた場合に狭い波長バンドのエネルギーを散乱もしくは
回折し得る有機発光半導体ナノクリスタルプローブであ
って、該プローブは、以下のａ）、ｂ）およびｃ）を含
有し、それにより、該有機発光半導体ナノクリスタルプ
ローブでの材料の処理、および該材料内での該検出可能
物質の存在を決定するための該処理される材料の励起エ
ネルギーへの引き続いた曝露により、該検出可能物質に
結合した該有機発光半導体ナノクリスタルプローブ中の
該半導体ナノクリスタルを励起して、狭い波長バンドの
エネルギーの散乱もしくは回折を引き起こし、このこと
は、該材料内にて、該有機発光半導体ナノクリスタルプ
ローブに結合した該検出可能物質の存在を意味する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドのエネルギーを散
乱もしくは回折し得る半導体ナノクリスタル；ｂ）該半導体ナノクリスタルに連結する連結剤であっ
て、かつ親和性分子に連結し得る第二の部分を有する少
なくとも１種の連結剤；およびｃ）該連結剤の該第二の部分に連結する親和性分子であ
って、かつ該検出可能物質に選択的に結合し得る親和性
分子。
【請求項４６】親和性分子に連結でき、かつ励起され
た場合に狭い波長バンドのエネルギーを吸収し得る発光
半導体ナノクリスタル化合物を形成するプロセスであっ
て、該プロセスは、以下を包含する：励起された場合に
狭い波長バンドのエネルギーを吸収し得る半導体ナノク
リスタルと、該半導体ナノクリスタルに連結した第一の
部分および親和性分子に連結し得る第二の部分を有する
連結剤とを共に連結する工程。
【請求項４７】親和性分子に連結でき、かつ励起され
た場合に狭い波長バンドのエネルギーを散乱もしくは回
折し得る発光半導体ナノクリスタル化合物を形成するプ
ロセスであって、該プロセスは、以下を包含する：励起
された場合に狭い波長バンドのエネルギーを散乱もしく
は回折し得る半導体ナノクリスタルと、該半導体ナノク
リスタルに連結した第一の部分および親和性分子に連結
し得る第二の部分を有する連結剤とを共に連結する工
程。
【請求項４８】検出可能物質に結合でき、かつ励起さ
れた場合に狭い波長バンドのエネルギーを吸収し得る有
機発光半導体ナノクリスタルプローブを形成するプロセ
スであって、検出可能物質に結合し得る親和性分子に、
発光半導体ナノクリスタル化合物を連結する工程を包含
する、プロセス。
【請求項４９】検出可能物質に結合でき、かつ励起さ
れた場合に狭い波長バンドのエネルギーを吸収し得る有
機発光半導体ナノクリスタルプローブを形成するプロセ
スであって、該プロセスは、以下の工程を包含する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドのエネルギーを吸
収し得る半導体ナノクリスタルを、該半導体ナノクリス
タルに連結した第一の部分および親和性分子に連結し得
る第二の部分を有する連結剤に連結する工程；およびｂ）該連結剤と、該検出可能物質に結合し得る親和性分
子とを連結する工程。
【請求項５０】検出可能物質に結合でき、かつ励起さ
れた場合に狭い波長バンドのエネルギーを散乱もしくは
回折し得る有機発光半導体ナノクリスタルプローブを形
成するプロセスであって、検出可能物質に結合し得る親
和性分子で、発光半導体ナノクリスタル化合物を連結す
る工程を包含する、プロセス。
【請求項５１】検出可能物質に結合でき、かつ励起さ
れた場合に狭い波長バンドのエネルギーを散乱もしくは
回折し得る有機発光半導体ナノクリスタルプローブを形
成するプロセスであって、該プロセスは、以下の工程を
包含する：ａ）励起された場合に狭い波長バンドのエネルギーを散
乱もしくは回折し得る半導体ナノクリスタルを、該半導
体ナノクリスタルに連結した第一の部分および親和性分
子に連結し得る第二の部分を有する連結剤に連結する工
程；およびｂ）該連結剤と、該検出可能物質に結合し得る親和性分
子とを連結する工程。