JP2009138081A - Fine particle dispersion solution, method for producing the fine particle dispersion solution, and method for producing LnOX-LnX3 composite particles - Google Patents
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Abstract
【課題】機械的な分散、解粒処理を行うことなく、ナノメートルサイズの微粒子が分散された分散溶液の製造を効率よく行うことが可能な蛍光微粒子分散溶液、当該微粒子分散溶液の製造方法、及びLnOX−LnX3複合体粒子の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の微粒子分散溶液は、平均粒子径がナノメートルサイズのLnOX(Lnは希土類元素、Xはハロゲン)微粒子を均一に分散するので、アップコンバージョン発光蛍光体、造影剤、増感剤等として、遺伝子診断分野等の蛍光標識等として使用することができる。また、当該本発明の微粒子分散溶液は、前駆体となるLnOX−LnX3複合体粒子を溶媒に投入することにより製造することができるので、機械的な分散、解粒処理を行うことなく、簡便かつ低コストで得ることができる。さらに、当該前駆体も、希土類ハロゲン化物の水和物に対して2段階の加熱処理をすることにより簡便に得ることができる。
【選択図】図2
A fluorescent fine particle dispersion solution capable of efficiently producing a dispersion solution in which nanometer-sized fine particles are dispersed without performing mechanical dispersion and pulverization treatment, a method for producing the fine particle dispersion solution, and LnOX-LnX 3 to provide a method of manufacturing composite particles.
The fine particle dispersion solution of the present invention uniformly disperses fine particles of LnOX (Ln is a rare earth element, X is a halogen) having an average particle size of nanometer size, so that an upconversion light emitting phosphor, a contrast agent, and a sensitization As an agent or the like, it can be used as a fluorescent label in the field of genetic diagnosis. Moreover, since the fine particle dispersion solution of the present invention can be produced by introducing the precursor LnOX-LnX 3 composite particles into a solvent, it is simple without performing mechanical dispersion and pulverization treatment. And it can be obtained at low cost. Furthermore, the precursor can also be easily obtained by subjecting the rare earth halide hydrate to a two-step heat treatment.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、微粒子分散溶液、当該微粒子分散溶液の製造方法、及びLnOX−LnX3複合体粒子の製造方法に関する。更に詳しくは、ナノメートルサイズの蛍光体微粒子を溶媒中に均一に分散する微粒子分散溶液、当該微粒子分散溶液の製造方法、及びLnOX−LnX3複合体粒子の製造方法に関する。 The present invention relates to a fine particle dispersion solution, a method for producing the fine particle dispersion solution, and a method for producing LnOX-LnX 3 composite particles. More specifically, the present invention relates to a fine particle dispersion solution in which nanometer-sized phosphor fine particles are uniformly dispersed in a solvent, a method for producing the fine particle dispersion solution, and a method for producing LnOX-LnX 3 composite particles.
医療・生化学の研究分野における臨床検査の一つとして、特定の細胞や組織を有機系色素等の蛍光物質で標識し、紫外線を照射したときに発する蛍光で可視化し、光学顕微鏡で観察を行うバイオイメージングがある。この手法においては紫外線が蛍光物質や観察対象に損傷を及ぼしてしまい、長時間の観察が困難であるという問題があった。 As one of the clinical tests in the medical and biochemical research fields, specific cells and tissues are labeled with fluorescent substances such as organic dyes, visualized with fluorescence emitted when irradiated with ultraviolet light, and observed with an optical microscope. There is bioimaging. In this method, there is a problem that ultraviolet rays damage the fluorescent substance and the observation target, and it is difficult to observe for a long time.
このような問題を解決するために、近赤外線照射によりアップコンバージョン発光を呈する無機蛍光体微粒子を蛍光標識に用いる方法が提供されている(例えば、特許文献1を参照。)。この方法に用いる無機蛍光体微粒子の特性については、例えば、粒径がナノメーターサイズであることや、溶媒中に安定して単分散可能であることが必要である。 In order to solve such a problem, a method of using inorganic phosphor fine particles exhibiting up-conversion light emission by near-infrared irradiation for a fluorescent label is provided (for example, see Patent Document 1). With respect to the characteristics of the inorganic phosphor fine particles used in this method, for example, the particle size must be nanometer size, and it must be stably monodispersed in a solvent.
かかる粒径からなるナノメートルの微粒子が分散した溶液の製造方法としては、例えば、主にナノメートルサイズの微粒子を溶液に直接投入・撹拌する方法や(例えば、特許文献2を参照。)、マイクロメートルサイズの微粒子を溶液中で解粒する方法(例えば、特許文献3及び特許文献4を参照。)、及び溶液中でナノメートルサイズの微粒子を析出・成長させる方法(例えば、特許文献5及び特許文献6を参照。)が適用されてきた。 As a method for producing a solution in which nanometer fine particles having such a particle size are dispersed, for example, a method in which nanometer-sized fine particles are mainly charged and stirred directly into a solution (for example, see Patent Document 2), or a micro. A method of pulverizing metric fine particles in a solution (see, for example, Patent Document 3 and Patent Document 4) and a method of depositing and growing nanometer-sized fine particles in a solution (for example, Patent Document 5 and Patent) Reference 6) has been applied.
前記した従来の技術のうち、特許文献2に開示されるような、ナノメートルサイズの微粒子を直接溶液に投入・攪拌する方法では、あらかじめナノメートルサイズの微粒子を製造する工程、十分溶液に超音波をかけて粒子を移動・分散させる工程、またはミル式分散機を導入して機械的に攪拌する工程が必要であるため、効率的ではなかった。加えて、これらの方法では高分子分散剤を添加し、溶媒の粘度を高くすることが好適であるとされているが、溶媒の粘度を高くすることはバイオイメージング標識への用途を考えた場合は好ましくなかった。また、すべての凝集固体を単粒子にまで分離することは非常に困難であるという問題もあった。
Among the conventional techniques described above, in the method of directly introducing and stirring nanometer-size fine particles into a solution as disclosed in
また、特許文献3及び特許文献4に開示されるような、マイクロメートルサイズの微粒子を溶液中で解粒する方法にあっては、一般的に粉砕機やミルなどの専用装置により機械的に解粒する方法、アブレーションにより化学的に微粒子化する方法が用いられる。これらの装置は高価であり、また、溶液を専用の容器に移し替える必要があるため、製造プロセスが煩雑になるという問題があった。 In addition, in the method of pulverizing micrometer-sized fine particles in a solution as disclosed in Patent Document 3 and Patent Document 4, it is generally mechanically resolved by a dedicated device such as a pulverizer or a mill. A method of granulating or a method of chemically atomizing by ablation is used. These devices are expensive, and there is a problem that the manufacturing process becomes complicated because the solution needs to be transferred to a dedicated container.
更には、特許文献5及び特許文献6に開示されるような、溶液中でナノメートルサイズの微粒子を析出・成長させる方法では、上記のような機械的な分散処理や解粒処理を必要とせず、微粒子が分散した溶液を直接得ることができる一方、析出した状態のままでは、多くの場合は粒子内部に溶媒の一部が残留したり、表面に水酸基が残留して、これらがアップコンバージョン発光の効率を大きく低下させるという問題があった。これらの溶媒や水酸基を除去するためには、一度析出物を集め、電気炉などによって高温で焼成することが有効であるが、多くの場合この段階で粒の成長ないし焼結を伴い、粒径がマイクロメートルサイズに達してしまい、結局、前記した解粒作業が必要となる場合もあるため好ましくなかった。 Furthermore, the method for depositing and growing nanometer-sized fine particles in a solution as disclosed in Patent Document 5 and Patent Document 6 does not require the mechanical dispersion treatment and the pulverization treatment as described above. While a solution in which fine particles are dispersed can be obtained directly, in the precipitated state, in many cases, a part of the solvent remains inside the particle or a hydroxyl group remains on the surface, which causes upconversion emission. There was a problem of greatly reducing the efficiency. In order to remove these solvents and hydroxyl groups, it is effective to collect the precipitates once and calcinate them at a high temperature with an electric furnace or the like. However, this is not preferable because it may reach a micrometer size and eventually the above-described pulverization work may be required.
そして、解粒工程を伴う場合にあっては、全ての粒子を均一の粒径にすることは困難であるため、必要に応じて適格な粒径のものだけを選別する工程も加える方法がある。そこで、粒径のナノメートルサイズ化と溶液の分散を効率よく行うための方法が模索されていた。 And if there is a pulverization step, it is difficult to make all the particles uniform, so there is a method to add a step of selecting only those with an appropriate particle size if necessary . In view of this, a method for efficiently performing nanometer sizing of the particle size and dispersion of the solution has been sought.
本発明は、上記問題に鑑みて研究を行った結果なされたものであり、機械的な分散、解粒処理を行うことなく、ナノメートルサイズの微粒子が分散された分散溶液の製造を効率よく行うことが可能な蛍光微粒子分散溶液、当該微粒子分散溶液の製造方法、及び前駆体となるLnOX−LnX3複合体粒子の製造方法を提供するものである。 The present invention has been made as a result of research in view of the above problems, and efficiently produces a dispersion solution in which nanometer-size fine particles are dispersed without performing mechanical dispersion and pulverization treatment. The present invention provides a fluorescent fine particle dispersion solution, a production method of the fine particle dispersion solution, and a production method of LnOX-LnX 3 composite particles as a precursor.
前記の課題を解決するために、本発明の請求項1に係る微粒子分散溶液は、溶媒に平均粒子径が1〜800nmのLnOX(Lnは希土類元素、Xはハロゲン)微粒子が均一に分散されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the fine particle dispersion solution according to claim 1 of the present invention has LnOX (Ln is a rare earth element, X is a halogen) fine particles having an average particle diameter of 1 to 800 nm uniformly dispersed in a solvent. It is characterized by being.
本発明の請求項2に係る微粒子分散溶液は、前記した請求項1において、前記Ln(希土類元素)が、ランタン(La)、エルビウム(Er)、ホロミウム(Ho)、プラセオジウム(Pr)、ツリウム(Tm)、ネオジウム(Nd)、ガドリニウム(Gd)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)、サマリウム(Sm)及びセリウム(Ce)よりなる群から選ばれる少なくとも1つを含むことを特徴とする。 The fine particle dispersion solution according to a second aspect of the present invention is the fine particle dispersion solution according to the first aspect, wherein the Ln (rare earth element) is lanthanum (La), erbium (Er), holmium (Ho), praseodymium (Pr), thulium ( Tm), neodymium (Nd), gadolinium (Gd), europium (Eu), ytterbium (Yb), samarium (Sm) and at least one selected from the group consisting of cerium (Ce).
本発明の請求項3に係る微粒子分散溶液は、前記した請求項1または請求項2において、前記溶媒が水溶性ポリマー及び/または界面活性剤を含有することを特徴とする。
The fine particle dispersion according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in the above-described
本発明の請求項4に係るLnOX−LnX3複合体粒子の製造方法は、希土類ハロゲン化物の水和物LnX3・nH2O(Lnは希土類元素、Xはハロゲン、nは1〜7の整数)を100〜350℃で1時間以上加熱して仮焼結体を得る第1の加熱処理と、前記第1の加熱処理で得られた仮焼結体を400℃以上で1時間以上加熱する第2の加熱処理と、を含むことを特徴とする。 The method for producing LnOX-LnX 3 composite particles according to claim 4 of the present invention is a rare earth halide hydrate LnX 3 .nH 2 O (Ln is a rare earth element, X is a halogen, n is an integer of 1 to 7) ) At 100 to 350 ° C. for 1 hour or longer to obtain a temporary sintered body, and the temporary sintered body obtained by the first heat treatment is heated at 400 ° C. or higher for 1 hour or longer. And a second heat treatment.
本発明の請求項5に係るLnOX−LnX3複合体粒子の製造方法は、前記した請求項4において、前記第1の加熱処理における加熱が段階的に行われることを特徴とする。 The method for producing LnOX-LnX 3 composite particles according to claim 5 of the present invention is characterized in that, in the above-described claim 4, heating in the first heat treatment is performed stepwise.
本発明の請求項6に係る微粒子分散溶液の製造方法は、前記した請求項4または請求項5で得られたLnOX−LnX3複合体粒子を溶媒に投入してなることを特徴とする。 The method for producing a fine particle dispersion according to claim 6 of the present invention is characterized in that the LnOX-LnX 3 composite particles obtained in claim 4 or 5 described above are introduced into a solvent.
本発明の請求項1に係る微粒子分散溶液は、平均粒子径がナノメートルサイズの、近赤外線照射により励起されてアップコンバージョン発光を呈する希土類元素(Ln)のオキシハロゲン化物であるLnOX微粒子を均一に分散しているので、アップコンバージョン発光蛍光体、造影剤、増感剤、映像表示デバイス、蛍光イムノアッセイプローブ、バイオイメージングプローブ、一分子イメージングプローブ等として、遺伝子診断分野、免疫診断分野、医療開発分野、環境試験分野、バイオテクノロジー分野、蛍光検査等における蛍光標識等として使用することができる。 The fine particle dispersion solution according to claim 1 of the present invention uniformly distributes LnOX fine particles that are oxyhalides of rare earth elements (Ln) that are excited by near-infrared irradiation and exhibit up-conversion luminescence with an average particle size of nanometer size. Since it is dispersed, as an up-conversion luminescent phosphor, contrast agent, sensitizer, video display device, fluorescent immunoassay probe, bioimaging probe, single molecule imaging probe, etc., genetic diagnosis field, immunodiagnosis field, medical development field, It can be used as a fluorescent label in the environmental test field, biotechnology field, fluorescence test, and the like.
本発明の請求項2に係る微粒子分散溶液は、分散される微粒子である希土類元素(Ln)のオキシハロゲン化物を構成するLnが、特定の希土類元素から選択されるものであるので、分散液中の微粒子が効率よく発光し、アップコンバージョン発光蛍光体等の用途として最適な微粒子分散溶液を提供することができる。
In the fine particle dispersion according to
本発明の請求項3に係る微粒子分散溶液は、溶媒が水溶性ポリマー及び/または界面活性剤といった修飾物を含有することにより、微粒子の表面が修飾され、観察対象に吸着しやすくなる。 In the fine particle dispersion solution according to claim 3 of the present invention, the surface of the fine particles is modified by the solvent containing a modified product such as a water-soluble polymer and / or a surfactant, so that the fine particles are easily adsorbed on the observation target.
本発明の請求項4に係るLnOX−LnX3複合体粒子の製造方法は、希土類ハロゲン化物の水和物LnX3・nH2Oを2段階で加熱処理するようにしているので、分散溶液を調製するための前駆体となるLnOX−LnX3複合体粒子を簡便に得ることができる。 In the method for producing LnOX-LnX 3 composite particles according to claim 4 of the present invention, the rare earth halide hydrate LnX 3 · nH 2 O is heat-treated in two stages, so that a dispersion solution is prepared. LnOX-LnX 3 composite particles that are precursors for the purpose can be easily obtained.
本発明の請求項5に係るLnOX−LnX3複合体粒子の製造方法は、第1の加熱処理
における加熱を段階的に行うようにしているので、当該加熱処理における反応を確実に進行させることができ、また、水和結晶からの水分の脱理の度合を制御することにより残留する水和物の体積を制御することにより、自己加水分解で得られるLnOCl粒子の粒径を制御できるというメリットもある。
In the method for producing LnOX-LnX 3 composite particles according to claim 5 of the present invention, heating in the first heat treatment is performed stepwise, so that the reaction in the heat treatment can be reliably advanced. It is also possible to control the particle size of LnOCl particles obtained by self-hydrolysis by controlling the volume of residual hydrate by controlling the degree of dehydration of water from hydrated crystals. is there.
本発明の請求項6に係る微粒子分散溶液の製造方法は、請求項4または請求項5で得られた、内部に難溶性のLnOX微粒子が存在し、その外部を可溶性のLnX3が覆った状態のLnOX−LnX3複合体粒子を溶媒に投入することにより製造することができるので、従来の製造では必要とされていた機械的な分散、解粒処理を行うことなく、平均粒子径がナノメートルサイズのLnOX微粒子が溶媒に均一に分散された微粒子分散溶液を簡便かつ低コストで得ることができる。 The method for producing a fine particle dispersion according to claim 6 of the present invention is the state obtained in claim 4 or claim 5, in which hardly soluble LnOX fine particles are present, and the outside is covered with soluble LnX 3 The LnOX-LnX 3 composite particles can be produced by introducing them into a solvent, so that the average particle size can be reduced to nanometers without carrying out the mechanical dispersion and pulverization treatment required in the conventional production. A fine particle dispersion solution in which size LnOX fine particles are uniformly dispersed in a solvent can be obtained easily and at low cost.
以下、本発明の一態様を説明する。本発明の微粒子分散溶液は、溶媒に平均粒子径が1〜800nmの希土類元素(Ln)のオキシハロゲン化物(LnOX:Lnは希土類元素、Xはハロゲン)微粒子が均一に分散することによりなる。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described. The fine particle dispersion solution of the present invention is obtained by uniformly dispersing fine particles of an oxyhalide (LnOX: Ln is a rare earth element, X is a halogen) of a rare earth element (Ln) having an average particle diameter of 1 to 800 nm in a solvent.
本発明の微粒子分散溶液にあっては、分散される微粒子は希土類元素(Ln)のオキシハロゲン化物(LnOX)からなる。適用可能なLn(希土類元素)としては、例えば、ランタン(La)、エルビウム(Er)、ホロミウム(Ho)、プラセオジウム(Pr)、ツリウム(Tm)、ネオジウム(Nd)、ガドリニウム(Gd)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)、サマリウム(Sm)、セリウム(Ce)等が挙げられる。これらは、その1種類を単独で使用してもよく、またはその2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 In the fine particle dispersion of the present invention, the fine particles to be dispersed are composed of an oxyhalide (LnOX) of a rare earth element (Ln). As applicable Ln (rare earth element), for example, lanthanum (La), erbium (Er), holmium (Ho), praseodymium (Pr), thulium (Tm), neodymium (Nd), gadolinium (Gd), europium ( Eu), ytterbium (Yb), samarium (Sm), cerium (Ce) and the like. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in combination.
分散される希土類元素のオキシハロゲン化物微粒子の平均粒子径は、1〜800nmといったナノオーダーメートルの範囲である。なお、平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)等の電子顕微鏡写真より100個の蛍光体微粒子を抽出し、それぞれの粒子径を平均した値とする。 The average particle diameter of the dispersed rare earth element oxyhalide fine particles is in the nanometer order range of 1 to 800 nm. The average particle diameter is a value obtained by extracting 100 phosphor fine particles from an electron micrograph such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM) and averaging the respective particle diameters.
分散される微粒子を構成する希土類元素(Ln)のオキシハロゲン化物(LnOX)における希土類元素(Ln)は、前記した中から要求される特性等に応じて選択することができるが、例えば、LnaLnbOXのように、1つの微粒子に対して2つ(あるいはそれ以上)の希土類元素(Ln)が存在するようにしてもよい。1つの微粒子に対して2つ(あるいはそれ以上)の希土類元素が存在する場合における希土類元素の種類やその割合(モル分率)は、必要とされる特性や用途に応じて適宜決定されるが、例えば、溶液に分散される微粒子の用途をアップコンバージョン発光とした場合、エルビウム(Er)またはツリウム(Tm)を10%以下(モル分率。以下同じ。)とし、また、増感剤としてイッテルビウム(Yb)を10%以下とすることが好ましい。また、微粒子を造影剤として用いるためには、Gdを40%以上含有するようにすることが好ましい。 Rare earth elements in oxyhalide rare earth element constituting the fine particles to be dispersed (Ln) (LnOX) (Ln ) , which can be selected depending on properties required from that described above, for example, Ln a As in Ln b OX, two (or more) rare earth elements (Ln) may exist for one fine particle. In the case where two (or more) rare earth elements exist for one fine particle, the kind of rare earth elements and the ratio (molar fraction) are appropriately determined according to required properties and applications. For example, when up-conversion luminescence is used for fine particles dispersed in a solution, erbium (Er) or thulium (Tm) is 10% or less (molar fraction; the same shall apply hereinafter), and ytterbium is used as a sensitizer. (Yb) is preferably 10% or less. In order to use fine particles as a contrast agent, it is preferable to contain 40% or more of Gd.
一方、ハロゲン元素(X)としては、特に限定されるものではなく、Cl(塩素)、Br(ホウ素)、I(ヨウ素)等を使用することができるが、より効率的な発光のためにはBrやIを用いることが好ましい。 On the other hand, the halogen element (X) is not particularly limited, and Cl (chlorine), Br (boron), I (iodine) and the like can be used, but for more efficient light emission. It is preferable to use Br or I.
微粒子分散溶液において、前記した希土類元素のオキシハロゲン化物を溶解させるための溶媒としては、水やエタノール、メタノールの有機溶剤等を使用することができる。また、溶媒は、界面活性剤や水溶性ポリマー等の修飾物を添加するようにしてもよく、溶媒がこれらの修飾物を含有することにより、微粒子の表面が修飾され、観察対象に吸着しやすくなる。これら修飾物は、溶液全体に対して概ね0.01〜1.0質量%添加するようにすればよいが、特には限定されない。 In the fine particle dispersion solution, water, ethanol, an organic solvent of methanol, or the like can be used as a solvent for dissolving the rare earth element oxyhalide. Further, the solvent may be added with a modified product such as a surfactant or a water-soluble polymer. When the solvent contains these modified products, the surface of the fine particles is modified and easily adsorbed on the observation target. Become. These modified products may be added in an amount of approximately 0.01 to 1.0% by mass with respect to the entire solution, but are not particularly limited.
使用できる界面活性剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、シリコーン系、フッ素系等の界面活性剤を使用できる。また、水溶性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、リン脂質等を使用することができる。これらはその1種類を単独で使用してもよく、またはその2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 The surfactant that can be used is not particularly limited, and for example, cationic, anionic, nonionic, amphoteric, silicone, and fluorine surfactants can be used. Examples of the water-soluble polymer that can be used include polyethylene glycol, polyacrylic acid, and phospholipid. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in combination.
本発明の微粒子分散溶液に対する微粒子の含有量は、微粒子の種類や要求される特性等に応じて適宜決定すればよいが、溶液全体に対して適量を含有させ、概ね0.5〜10.0質量%程度含有させることが好ましく、0.5〜5.0質量%程度含有させることが特に好ましい。 The content of the fine particles in the fine particle dispersion solution of the present invention may be appropriately determined according to the type of fine particles, required characteristics, etc., but an appropriate amount is contained in the entire solution, and is generally 0.5 to 10.0. It is preferable to contain about mass%, and it is especially preferable to contain about 0.5-5.0 mass%.
なお、本発明の微粒子分散溶液における「均一に分散された」状態とは、微粒子分散溶液を所定の容器(容量が1〜1000mL程度)に入れて撹拌ないし振とうして所定の時間(例えば1時間程度)放置した後であっても、分散状態を保持することができるものをいう。 The “uniformly dispersed” state in the fine particle dispersion of the present invention means that the fine particle dispersion is placed in a predetermined container (capacity is about 1 to 1000 mL) and stirred or shaken for a predetermined time (for example, 1 This means that the dispersion state can be maintained even after being left standing.
本発明の微粒子分散溶液は、希土類元素(Ln)のオキシハロゲン化物(LnOX)微粒子が溶媒中に分散されてなるものであるが、当該分散溶液を得るには、例えば、前駆体となる、内部に難溶性のLnOX微粒子が存在し、その外部を可溶性のLnX3が覆った状態のLnOX−LnX3複合体粒子を溶媒に投入ないし添加するようにすればよい。一般に、ナノメートルサイズのLnOXを溶媒中に分散することは非常に困難であるが、内部に難溶性のLnOX微粒子が存在し、その外部を可溶性のLnX3が覆った状態のLnOX−LnX3複合体粒子を溶媒に投入した場合には、両者の溶解性(溶解挙動)の違いにより、可溶性のLnX3が溶媒に溶解する一方、難溶性のLnOX微粒子が溶媒中に均一に分散された分散溶液となる。 The fine particle dispersion solution of the present invention is obtained by dispersing rare earth element (Ln) oxyhalide (LnOX) fine particles in a solvent. In this case, LnOX-LnX 3 composite particles having a slightly soluble LnOX fine particle and having the outside covered with soluble LnX 3 may be added to or added to the solvent. In general, it is very difficult to disperse nanometer-sized LnOX in a solvent. However, LnOX-LnX 3 composite in which hardly soluble LnOX fine particles exist inside and soluble LnX 3 covers the outside. When body particles are introduced into a solvent, due to the difference in solubility (dissolution behavior) of both, soluble LnX 3 is dissolved in the solvent, while hardly soluble LnOX fine particles are uniformly dispersed in the solvent. It becomes.
また、かかる前駆体である内部に難溶性のLnOX微粒子が存在し、その外部を可溶性のLnX3が覆った状態のLnOX−LnX3複合体粒子は、希土類ハロゲン化物の水和物LnX3・nH2O(nは1〜7の整数)に対して100〜350℃で1時間以上加熱する第1の加熱処理と、第1の加熱処理後、400℃以上で1時間以上加熱する第2の加熱処理を施すことにより、簡便に得ることができる。 In addition, the LnOX-LnX 3 composite particles in which the precursor LnOX fine particles are present inside the precursor and the outside is covered with the soluble LnX 3 are rare earth halide hydrates LnX 3 · nH. 2 O (n is an integer of 1 to 7) and the first heat treatment of heating for 1 hour or more at 100 to 350 ° C. relative to, after the first heat treatment, a second heating 1 hour or more at 400 ° C. or higher By performing the heat treatment, it can be easily obtained.
出発物質となる希土類ハロゲン化物の水和物(LnX3・nH2O)は、対応する希土類ハロゲン化物(LnX3)を純水等の水中に溶解させることにより簡便に得ることができる。また、出発物質の形態は特に限定されないが、前駆体中にLnOX微粒子を効率的に析出させるためには、粒子状であることが好ましく、希土類ハロゲン化物の水和物(LnX3・nH2O)の結晶粒径をあらかじめマイクロメートルサイズ(概ね1〜20μm程度)にしておくことが好ましい。かかる水和物の結晶粒径をマイクロメートルサイズにする方法としては、出発物質を水等の溶媒に溶解させたものを、例えば、100〜200℃程度の温度で急速に加熱し、溶媒のみを急速に蒸発させて乾燥させることにより簡便に得ることができる。 A rare earth halide hydrate (LnX 3 .nH 2 O) as a starting material can be easily obtained by dissolving the corresponding rare earth halide (LnX 3 ) in water such as pure water. Further, the form of the starting material is not particularly limited, but in order to precipitate the LnOX fine particles efficiently in the precursor, it is preferably in the form of particles, and a rare earth halide hydrate (LnX 3 .nH 2 O ) Is preferably set in advance to a micrometer size (approximately 1 to 20 μm). As a method for making the crystal grain size of such a hydrate a micrometer size, for example, a starting material dissolved in a solvent such as water is rapidly heated at a temperature of about 100 to 200 ° C. It can be conveniently obtained by rapid evaporation and drying.
また、出発物質の希土類ハロゲン化物の水和物(LnX3・nH2O)は、その1種類を単独で使用するようにしてもよく、また、例えば、LnaX3・nH2O、LnbX3・nH2Oといった2種類(あるいはそれ以上)を組み合わせて使用するようにしてもよい。後者の場合は、得られる前駆体としてLnaLnbOX−LnaLnbLnX3複合体粒子(Lna:LnbOCl−Lna:LnbCl3複合体)といった2種類の(あるいはそれ以上の)希土類元素が存在する複合体粒子が得られることになる。また、分散溶液中の微粒子としてLnaLnbOX(Lna:LnbOCl)が2種類の(あるいはそれ以上の)希土類元素が存在する微粒子となる微粒子分散溶液が得られることになる。 In addition, the rare earth halide hydrate (LnX 3 .nH 2 O) as a starting material may be used alone, for example, Ln a X 3 .nH 2 O, Ln Two types (or more) such as b X 3 · nH 2 O may be used in combination. In the latter case, the resulting precursors are of two types (or Ln a Ln b OX-Ln a Ln b LnX 3 complex particles (Ln a : Ln b OCl—Ln a : Ln b Cl 3 complex)) Thus, composite particles containing rare earth elements can be obtained. Further, a fine particle dispersion solution in which Ln a Ln b OX (Ln a : Ln b OCl) is a fine particle in which two types (or more) of rare earth elements are present as the fine particles in the dispersion solution is obtained.
なお、希土類ハロゲン化物の水和物(LnX3・nH2O)として、2種類のLn(希土類元素)が存在する希土類ハロゲン化物の水和物LnaLnbX3・nH2Oや、3種類以上の希土類元素が存在する希土類ハロゲン化物の水和物を使用するようにしてもよい。 As rare earth halide hydrates (LnX 3 .nH 2 O), rare earth halide hydrates Ln a Ln b X 3 .nH 2 O in which two types of Ln (rare earth elements) are present, 3 You may make it use the hydrate of the rare earth halide in which the rare earth element more than a kind exists.
本発明の製造方法にあっては、出発物質である希土類ハロゲン化物の水和物(LnX3・nH2O)は、2段階の加熱処理が施される。まず、100〜350℃で1時間以上の加熱処理が施される(第1の加熱処理)。かかる条件で加熱されることにより、得られる粒子の表面においては下記式(I)の反応により無水LnX3が生じる一方、粒子の内部には加熱温度と加熱時間に応じた量のLnX3・H2Oが残留した仮焼結体が製造されることになる。 In the production method of the present invention, a rare earth halide hydrate (LnX 3 .nH 2 O) as a starting material is subjected to a two-step heat treatment. First, heat treatment is performed at 100 to 350 ° C. for 1 hour or longer (first heat treatment). By heating under such conditions, anhydrous LnX 3 is generated on the surface of the obtained particle by the reaction of the following formula (I), while an amount of LnX 3 · H corresponding to the heating temperature and heating time is generated inside the particle. A pre-sintered body in which 2 O remains is produced.
ここで、加熱温度(保持温度)が100℃より低いと反応が進まず、所望量の無水LnX3が生成されないことになる。一方、加熱温度が350℃より高いと、希土類ハロゲン化物の水和物(LnX3・nH2O)の多くが第1の加熱処理の段階でLnOXとなってしまい、マトリックスとなる無水LnX3が存在せず、不安定な粒子が生成することになる。 Here, when the heating temperature (holding temperature) is lower than 100 ° C., the reaction does not proceed, and a desired amount of anhydrous LnX 3 is not generated. On the other hand, when the heating temperature is higher than 350 ° C., most of the rare earth halide hydrate (LnX 3 .nH 2 O) becomes LnOX in the first heat treatment stage, and the anhydrous LnX 3 serving as the matrix becomes It will not exist and will produce unstable particles.
加熱時間(保持時間)は、1時間より短いと反応が進まず、所望量の無水LnX3が生成されないことになる。加熱時間は、長ければそれに応じた量の無水LnX3が生成した仮焼結体が製造されることになるが、概ね1〜100時間とすることが好ましく、1〜50時間とすることがさらに好ましく、1〜5時間とすることが特に好ましい。また、第1の加熱処理における昇温速度は、特に限定されないが、50〜100℃/時間程度としておけばよい。 When the heating time (holding time) is shorter than 1 hour, the reaction does not proceed and a desired amount of anhydrous LnX 3 is not produced. If the heating time is long, a pre-sintered body in which an amount of anhydrous LnX 3 corresponding to the heating time is produced will be produced, but it is preferably about 1 to 100 hours, more preferably 1 to 50 hours. It is preferably 1 to 5 hours, particularly preferably. Further, the rate of temperature increase in the first heat treatment is not particularly limited, but may be about 50 to 100 ° C./hour.
また、第1の加熱処理は、100℃から350℃の間の温度で段階的に加熱するようにしてもよい。加熱を段階的に行うことにより、反応を確実に進行させることができ、また、水和結晶からの水分の脱理の度合を制御することにより残留する水和物の体積を制御することにより、自己加水分解で得られるLnOCl粒子の粒径を制御できることになる。各段階の温度差は、20〜80℃であることが好ましく、30〜60℃であることが特に好ましい。また、各段階の保持時間は、1段階について1〜10時間とすることが好ましく、1〜5時間とすることが特に好ましい。 Further, the first heat treatment may be performed stepwise at a temperature between 100 ° C. and 350 ° C. By performing the heating stepwise, the reaction can be surely progressed, and by controlling the volume of residual hydrate by controlling the degree of dehydration of water from the hydrated crystals, The particle size of the LnOCl particles obtained by self-hydrolysis can be controlled. The temperature difference at each stage is preferably 20 to 80 ° C, particularly preferably 30 to 60 ° C. In addition, the holding time for each stage is preferably 1 to 10 hours, and particularly preferably 1 to 5 hours per stage.
次に、第2の加熱処理として、第1の加熱処理で得られた仮焼結体を400℃以上の温度で1時間以上加熱するようにする。第1の加熱処理と比較して高温で加熱することにより、下記式(II)の反応により、第1の加熱処理で得られた仮焼結体の内部の残留するLnX3・nH2OがLnOXに変化する。この結果、内部に分散体となる、平均粒子径がナノメートルサイズの無数のLnOX微粒子が存在し、その外部を無水LnX3が覆った状態のLnOX−LnX3複合体粒子が得られる。 Next, as the second heat treatment, the temporary sintered body obtained by the first heat treatment is heated at a temperature of 400 ° C. or higher for 1 hour or longer. By heating at a high temperature as compared with the first heat treatment, LnX 3 · nH 2 O remaining in the temporary sintered body obtained by the first heat treatment is reduced by the reaction of the following formula (II). Change to LnOX. As a result, innumerable LnOX fine particles having an average particle diameter of nanometer size, which are dispersed inside, are present, and LnOX-LnX 3 composite particles in which the outside is covered with anhydrous LnX 3 are obtained.
加熱温度(保持温度)は、400℃以上であればよく、加熱温度が400℃より低いと、反応が進まず、所望量の無水LnOXが生成されないことになる。加熱温度は、高ければ反応が進行するが、LnOXをナノメートルサイズの微粒子とするためには、概ね400〜500℃程度とすればよい。 The heating temperature (holding temperature) may be 400 ° C. or higher. When the heating temperature is lower than 400 ° C., the reaction does not proceed and a desired amount of anhydrous LnOX is not generated. If the heating temperature is high, the reaction proceeds. However, in order to make LnOX into nanometer-sized fine particles, it may be about 400 to 500 ° C.
加熱時間(保持時間)は、1時間より短いと反応が進まず、所望量の無水LnOXが生成されないことになる。加熱時間は、長ければそれに応じた量のLnOXが生成した前駆体(LnOX−LnX3複合体粒子)が製造されることになるが、概ね1〜5時間とすることが好ましく、1〜2時間とすることが特に好ましい。 If the heating time (holding time) is shorter than 1 hour, the reaction does not proceed and a desired amount of anhydrous LnOX is not produced. If the heating time is long, a precursor (LnOX-LnX 3 composite particles) in which an amount of LnOX has been produced is produced, but it is preferably about 1 to 5 hours, preferably 1 to 2 hours. It is particularly preferable that
また、第2の加熱処理における昇温速度は、特に限定されないが、前駆体に含まれる微粒子の平均粒子径は、第2の加熱処理における昇温速度が大きいほど、結晶の成長を抑えることができるため小さくなる傾向にあり、最終的に得られる微粒子分散溶液中に含まれる微粒子の平均粒子径を制御することが可能である。昇温速度は、50〜100℃/時間程度としておけばよい。 The temperature increase rate in the second heat treatment is not particularly limited, but the average particle diameter of the fine particles contained in the precursor can suppress the crystal growth as the temperature increase rate in the second heat treatment increases. Therefore, the average particle size of the fine particles contained in the finally obtained fine particle dispersion solution can be controlled. The rate of temperature rise may be about 50 to 100 ° C./hour.
前記した第1の加熱処理及び第2の加熱処理にあっては、効率的な前駆体の調製のために、雰囲気を真空雰囲気、あるいは窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気にすることが好ましい。また、第1の加熱処理及び第2の加熱処理における加熱手段は、電気炉等といった公知の加熱手段を用いて行えばよい。 In the first heat treatment and the second heat treatment described above, the atmosphere is preferably a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon in order to efficiently prepare the precursor. The heating means in the first heat treatment and the second heat treatment may be performed using a known heating means such as an electric furnace.
かかる2段階の加熱処理によって得られた前駆体(LnOX−LnX3複合体粒子)は、粒径が1〜1000μmの粒子となり、マトリックスとなる溶解性ホスト(LnX3)の内部に、平均粒子径が1〜800nmの難溶性微粒子(LnOX)が無数に存在している構成となる。なお、得られる前駆体は、希土類酸ハロゲン化物微粒子であるLnOX微粒子、希土類ハロゲン化物であるLnX3ともに結晶質であると考えられる。また、複合体1つあたりには、無数のLnOX微粒子がマトリックスとなるLnX3の中に単分散して存在しているものと考えられる。例えば、マトリックスとなるLnX3粒子のサイズが約1μmであるならば、粒子の表面は純粋なLnX3となり、内部の一部に水分子が残留し、自己加水分解するので、純粋なLnX3を除いた1μmよりも小さな体積の粒子となる。前記の加熱処理の程度によって粒子の表面から水が抜ける程度は変化し、ある程度長時間加熱処理することによりそれだけ純粋なLnX3が増える一方でLnX3・H2Oが減り、結果としてLnX3・H2Oが自己加水分解してできるLnOClの体積、すなわちLnOClの粒径が小さくなる。 Precursors (LnOX-LnX 3 composite particles) obtained by such two-stage heat treatment become particles having a particle size of 1 to 1000 μm, and the average particle size is within the soluble host (LnX 3 ) serving as a matrix. Is innumerable insoluble fine particles (LnOX) of 1 to 800 nm. In addition, it is considered that the precursor obtained is crystalline both of the LnOX fine particles which are the rare earth acid halide fine particles and the LnX 3 which is the rare earth halide. In addition, it is considered that innumerable LnOX fine particles are monodispersed in LnX 3 serving as a matrix per one complex. For example, if the size of LnX 3 particles as the matrix is about 1 [mu] m, the surface is pure LnX 3 next to the particles, water molecules remaining part of the internal, the self-hydrolysis, pure LnX 3 Particles with a volume smaller than 1 μm are excluded. Degree to which water escapes from the surface of the particles by the degree of heat treatment of the changes, reduces LnX 3 · H 2 O while increasing that much pure LnX 3 by which long-term heat treatment, LnX 3 · As a result The volume of LnOCl formed by self-hydrolysis of H 2 O, that is, the particle size of LnOCl is reduced.
そして、内部に難溶性のLnOX微粒子が存在し、その外部を可溶性のLnX3が覆った状態のLnOX−LnX3複合体粒子を、水や、メタノール、エタノール等の有機溶媒等の溶媒に適量(例えば、溶液全体に対して複合体粒子を好ましくは0.5〜10.0質量%程度、特に好ましくは0.5〜5.0質量%程度)投入ないし添加することにより、複合体粒子の外部に存在する可溶性のLnX3が溶媒に溶解し、内部に存在する、平均粒子径が1〜800nmの難溶性のLnOX微粒子が均一に分散された微粒子分散溶液が得られることになる。また、溶媒としては、前記したように、水等のほか、修飾物として界面活性剤や水溶性ポリマー等を添加するようにしてもよい。 Then, an appropriate amount of LnOX-LnX 3 composite particles in which the slightly soluble LnOX fine particles exist inside and the outside is covered with soluble LnX 3 in a solvent such as water or an organic solvent such as methanol or ethanol ( For example, the composite particle is preferably about 0.5 to 10.0% by mass, particularly preferably about 0.5 to 5.0% by mass) with respect to the entire solution. Soluble LnX 3 present in the solvent is dissolved in the solvent, and a fine particle dispersion solution in which the slightly soluble LnOX fine particles having an average particle diameter of 1 to 800 nm are uniformly dispersed is obtained. As described above, as a solvent, in addition to water or the like, a surfactant, a water-soluble polymer, or the like may be added as a modified product.
本発明の微粒子分散溶液は、平均粒子径がナノメートルサイズであり、近赤外線照射により励起されてアップコンバージョン発光を呈する希土類元素(Ln)のオキシハロゲン化物であるLnOX微粒子を均一に分散するので、アップコンバージョン発光蛍光体、造影剤、増感剤、映像表示デバイス、蛍光イムノアッセイプローブ、バイオイメージングプローブ、一分子イメージングプローブ等として、遺伝子診断分野、免疫診断分野、医療開発分野、環境試験分野、バイオテクノロジー分野、蛍光検査等における蛍光標識等として使用することができ、今後の生化学研究から臨床診断まで幅広い分野に多大な貢献をすることができる。 The fine particle dispersion solution of the present invention has an average particle size of nanometer size, and uniformly disperses LnOX fine particles, which are oxyhalides of rare earth elements (Ln) that are excited by near-infrared irradiation and exhibit upconversion emission, Upconversion phosphors, contrast agents, sensitizers, video display devices, fluorescent immunoassay probes, bioimaging probes, single-molecule imaging probes, etc., genetic diagnosis field, immunodiagnosis field, medical development field, environmental test field, biotechnology It can be used as a fluorescent label in a field, a fluorescence test, etc., and can greatly contribute to a wide range of fields from future biochemical research to clinical diagnosis.
また、かかる本発明の微粒子分散溶液は、前駆体となる、内部に難溶性のLnOX微粒子が存在し、その外部を可溶性のLnX3が覆った状態のLnOX−LnX3複合体粒子を溶媒に投入することにより製造することができるので、従来の製造では必要とされていた機械的な分散、解粒処理を行うことなく、平均粒子径がナノメートルサイズのLnOX微粒子が溶媒に均一に分散された微粒子分散溶液を簡便かつ低コストで得ることができるものである。よって、生化学研究から医療診断までの幅広い分野におけるバイオイメージング用蛍光標識として応用可能な、微粒子が均一に単分散した溶液を、解粒工程、選別工程を経ることなく提供することができる。 In addition, in the fine particle dispersion solution of the present invention, LnOX-LnX 3 composite particles in which a slightly soluble LnOX fine particle is present inside and soluble LnX 3 is covered outside are used as a solvent. Therefore, the LnOX fine particles having an average particle diameter of nanometer size were uniformly dispersed in the solvent without performing mechanical dispersion and pulverization treatment required in the conventional production. A fine particle dispersion solution can be obtained simply and at low cost. Therefore, a solution in which fine particles are uniformly monodispersed and can be applied as a fluorescent label for bioimaging in a wide range of fields from biochemical research to medical diagnosis can be provided without going through a pulverization step and a selection step.
さらに、かかる前駆体(LnOX−LnX3複合体粒子)も、希土類ハロゲン化物の水和物LnX3・nH2Oに対して2段階の加熱処理をすることにより簡便に得ることができる。 Further, such precursors (LnOX-LnX 3 composite particles) can also be easily obtained by subjecting the rare earth halide hydrate LnX 3 .nH 2 O to two-step heat treatment.
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例等に何ら制約されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not restrict | limited at all by these Examples.
[実施例1]
出発物質としてLaCl3・6H2O及びErCl3・6H2Oを用いて、下記の方法により、本発明の微粒子分散溶液であるEr:LaOCl微粒子分散溶液(La0.99Er0.01OCl微粒子分散溶液)を調製した。
[Example 1]
Using LaCl 3 · 6H 2 O and ErCl 3 · 6H 2 O as starting materials, Er: LaOCl fine particle dispersion solution (La 0.99 Er 0.01 OCl fine particles), which is the fine particle dispersion solution of the present invention, by the following method Dispersion solution) was prepared.
(1)LaCl3・6H2O水溶液及びErCl3・6H2O水溶液の調製:
出発物質として、LaCl3・6H2Oを使用して水に溶解し、濃度が1.345mol/LであるLaCl3水溶液を調製した。
(2)ErCl3・6H2O水溶液の調製:
出発物質として、ErCl3・6H2Oを使用して水に溶解し、濃度が0.873mol/LであるErCl3水溶液を調製した。
(1) Preparation of LaCl 3 · 6H 2 O aqueous solution and ErCl 3 · 6H 2 O aqueous solution:
As a starting material, LaCl 3 · 6H 2 O was used and dissolved in water to prepare a LaCl 3 aqueous solution having a concentration of 1.345 mol / L.
(2) ErCl 3 · 6H 2 O aqueous solution preparation of:
As a starting material, ErCl 3 · 6H 2 O was used and dissolved in water to prepare an ErCl 3 aqueous solution having a concentration of 0.873 mol / L.
(3)仮焼結体の調製(第1の加熱処理):
(1)(2)で得られたLaCl3水溶液及び(2)で得られたErCl3・6H2O水溶液を、モル比でLaCl3/ErCl3=99/1となるような分量を秤量して混合して混合溶液を得た。得られた混合溶液を80℃にて3時間加熱することにより粒子状の水和物(La0.99Er0.01Cl3・6H2O)を得た。
(3) Preparation of temporary sintered body (first heat treatment):
(1) The LaCl 3 aqueous solution obtained in (2) and the ErCl 3 · 6H 2 O aqueous solution obtained in (2) were weighed so that the molar ratio was LaCl 3 / ErCl 3 = 99/1. And mixed to obtain a mixed solution. To obtain a particulate hydrate (La 0.99 Er 0.01 Cl 3 · 6H 2 O) by the resulting mixed solution is heated for 3 hours at 80 ° C. The.
得られた水和物をアルミナ製の耐火ボートに入れ、窒素ガス雰囲気の電気炉を用いて昇温速度50℃/分として、室温から120℃、180℃、240℃、300℃の各温度まで昇温し、それぞれの温度で3時間保持することにより、粒子外部に無水La0.99Er0.01Cl3、粒子内部にあってはLa0.99Er0.01Cl3・H2Oが残留する仮焼結体を得た。 The obtained hydrate is put in an alumina fireproof boat, and heated from room temperature to 120 ° C, 180 ° C, 240 ° C, and 300 ° C at a heating rate of 50 ° C / min using an electric furnace in a nitrogen gas atmosphere. the temperature was raised by holding for 3 hours at each temperature, anhydrous La 0.99 Er 0.01 Cl 3 particle outside, in the inside of the grain La 0.99 Er 0.01 Cl 3 · H 2 O As a result, a pre-sintered body was obtained.
(4)前駆体の調製(第2の加熱処理):
(3)で得られた仮焼結体を、(3)で用いた窒素ガス雰囲気の電子炉を用いて、温度を400℃として3時間加熱することにより、粒子内部のLa0.99Er0.01Cl3・H2OがLa0.99Er0.01OClとなり、La0.99Er0.01OClがLa0.99Er0.01Cl3で被覆された前駆体(Er:LaOCl−Er:LaCl3複合体粒子)(平均粒子径:1〜1000μm)を得た。
(4) Preparation of precursor (second heat treatment):
The pre-sintered body obtained in (3) is heated at 400 ° C. for 3 hours using the electron furnace in the nitrogen gas atmosphere used in (3), whereby La 0.99 Er 0 inside the particles. .01 Cl 3 · H 2 O is La 0.99 Er 0.01 OCl next, La 0.99 Er 0.01 OCl is covered with La 0.99 Er0.01Cl 3 precursor (Er: LaOCl-Er : LaCl 3 composite particles) (average particle size: 1-1000 μm).
(4)で得られた前駆体を瑪瑙乳鉢にて粉砕し、粉末X線回折装置(XRD−6100:(株)島津製作所製)により結晶相を分析した結果(X線回折パターン)を図1に示す。図1に示すように、X線回折パターンからはLaCl3相とLaOCl相が示され、前駆体はEr:LaOCl相−Er:LaCl3相の複合体であることが確認できた。 The precursor obtained in (4) was pulverized in an agate mortar and the crystal phase was analyzed with a powder X-ray diffractometer (XRD-6100: manufactured by Shimadzu Corporation) (X-ray diffraction pattern). Shown in As shown in FIG. 1, the X-ray diffraction pattern showed a LaCl 3 phase and a LaOCl phase, and it was confirmed that the precursor was a complex of Er: LaOCl phase-Er: LaCl 3 phase.
(5)微粒子分散溶液の調製:
(4)で得られた前駆体を溶媒となる水に投入して溶解・分散させ、溶液全体に対して当該前駆体を10.0質量%含有するEr:LaOCl微粒子分散溶液(La0.99Er0.01OCl微粒子分散溶液)を得た。得られた微粒子分散溶液は、Er:LaOCl微粒子が溶液中に均一に分散されるものであり、得られた分散溶液を容量が50mLのスクリュー管に入れ振とうして1時間放置した後でも分散状態を保持するものであった。
(5) Preparation of fine particle dispersion solution:
The precursor obtained in (4) is poured into water as a solvent to be dissolved and dispersed, and an Er: LaOCl fine particle dispersion solution (La 0.99) containing 10.0% by mass of the precursor with respect to the entire solution. Er 0.01 OCl fine particle dispersion solution) was obtained. The obtained fine particle dispersion solution is such that Er: LaOCl fine particles are uniformly dispersed in the solution, and the obtained dispersion solution is dispersed even after being placed in a screw tube having a capacity of 50 mL and left to stand for 1 hour. The state was maintained.
(5)で得られた微粒子分散溶液について、遠心分離、沈殿物の蒸留水への再分散、超音波洗浄からなる一連の工程を3回繰り返し、遠心分離により得られた沈殿物をP2O5上で真空乾燥させることにより粉末試料を得た。得られた粉末試料について、粉末X線回折装置(XRD−6100:(株)島津製作所製)により結晶相を分析した結果を図2に示した。図2に示すように、得られたX線回折パターンからはLaOCl相のパターンのみ観測され、微粒子分散液中に分散される微粒子はEr:LaOCl微粒子であることが確認できた。 For the fine particle dispersion obtained in (5), a series of steps consisting of centrifugation, redispersion of the precipitate in distilled water, and ultrasonic cleaning is repeated three times, and the precipitate obtained by centrifugation is converted to P 2 O. A powder sample was obtained by vacuum drying over 5 . About the obtained powder sample, the result of having analyzed the crystal phase with the powder X-ray-diffraction apparatus (XRD-6100: Shimadzu Corp. make) was shown in FIG. As shown in FIG. 2, only the LaOCl phase pattern was observed from the obtained X-ray diffraction pattern, and it was confirmed that the fine particles dispersed in the fine particle dispersion were Er: LaOCl fine particles.
さらに、得られた粉末試料に980nmの赤外線を照射したところ、黄色のアップコンバージョン発光を呈した。かかる発光を蛍光分光測定装置(RF−5000:(株)島津製作所製)で分析したところ、図3に示すように、550nm付近の緑色の発光と660nm付近の赤色の発光であることが分かった。なお、これは粉末中のEr3+イオンからの発光であるものと考えられる。 Furthermore, when the obtained powder sample was irradiated with infrared rays of 980 nm, yellow up-conversion luminescence was exhibited. When this luminescence was analyzed with a fluorescence spectrometer (RF-5000: manufactured by Shimadzu Corporation), it was found that the emission was green luminescence around 550 nm and red luminescence around 660 nm, as shown in FIG. . This is considered to be light emission from Er 3+ ions in the powder.
そして、得られた粉末試料について電解放出型走査電子顕微鏡(S−4200:(株)日立ハイテクノロジー製)を用いて平均粒子径を観察したところ、得られた粉末試料(分散溶液中の微粒子)の平均粒子径30〜300nmの微粒子であることが確認できた。 And when the average particle diameter was observed about the obtained powder sample using the field emission scanning electron microscope (S-4200: Hitachi High Technology Co., Ltd. product), the obtained powder sample (fine particles in the dispersion) It was confirmed that the fine particles had an average particle diameter of 30 to 300 nm.
以上の結果より、作製された前駆体はEr:LaOCl微粒子−Er:LaCl3ホストの複合体であり、これを水に溶解することにより、平均粒子径が30〜300nmのEr:LaOCl微粒子分散溶液を得られたことが確認できた。 From the above results, the prepared precursor is a composite of Er: LaOCl fine particles-Er: LaCl 3 host, and by dissolving this in water, an Er: LaOCl fine particle dispersion solution having an average particle size of 30 to 300 nm is obtained. It was confirmed that it was obtained.
[比較例1]
実施例1において、(3)及び(4)の加熱処理を1工程として、加熱温度を900℃、加熱時間を40分(昇温速度:1350℃/時間)とした以外は実施例1と同じ条件で前駆体を調製した。
[Comparative Example 1]
Example 1 is the same as Example 1 except that the heat treatment of (3) and (4) is one step, the heating temperature is 900 ° C., and the heating time is 40 minutes (temperature increase rate: 1350 ° C./hour). The precursor was prepared under conditions.
比較例1で得られた前駆体について、粉末X線回折測定を行った結果を図4に示す。図4に示すように、比較例1で得られた前駆体においてはEr:LaOCl相のみのパターンが観測され、Er:LaCl3相によるパターンは観測されなかった。以上より、熱処理温度を900℃として1段階で加熱した場合は、Er:LaOCl−Er:LaCl3複合体を得ることができないことが確認できた。 FIG. 4 shows the results of powder X-ray diffraction measurement performed on the precursor obtained in Comparative Example 1. As shown in FIG. 4, in the precursor obtained in Comparative Example 1, only the pattern of Er: LaOCl phase was observed, and the pattern of Er: LaCl 3 phase was not observed. From the above, it was confirmed that the Er: LaOCl—Er: LaCl 3 complex could not be obtained when the heat treatment temperature was 900 ° C. and heated in one step.
なお、比較例1で得られた前駆体を用いて実施例1と同様にして微粒子分散溶液を調製した。一方、得られた微粒子分散溶液をスクリュー管に入れ振とうして1時間放置した後では、微粒子が沈降して、分散状態を保持することはできなかった。 A fine particle dispersion solution was prepared in the same manner as in Example 1 using the precursor obtained in Comparative Example 1. On the other hand, after the obtained fine particle dispersion was placed in a screw tube and shaken for 1 hour, the fine particles settled and the dispersion state could not be maintained.
本発明によれば、例えば、X線や蛍光発光を用いたバイオイメージングに用いられる標識を簡便かつ低コストで提供することができるので、遺伝子診断分野、免疫診断分野、医療開発分野、環境試験分野、バイオテクノロジー分野、蛍光検査等で有利に使用することができる。 According to the present invention, for example, a label used for bioimaging using X-rays or fluorescent light emission can be provided easily and at low cost, so that genetic diagnosis field, immunodiagnosis field, medical development field, environmental test field It can be advantageously used in the biotechnology field, fluorescence inspection, and the like.
Claims (6)
前記第1の加熱処理で得られた仮焼結体を400℃以上で1時間以上加熱する第2の加熱処理と、
を含むことを特徴とするLnOX−LnX3複合体粒子の製造方法。 A rare earth halide hydrate LnX 3 .nH 2 O (Ln is a rare earth element, X is a halogen, n is an integer of 1 to 7) is heated at 100 to 350 ° C. for 1 hour or more to obtain a pre-sintered body. 1 heat treatment;
A second heat treatment for heating the temporary sintered body obtained by the first heat treatment at 400 ° C. or more for 1 hour or more;
LnOX-LnX 3 manufacturing method of composite particles comprising a.
A method for producing a fine particle dispersion solution, wherein the LnOX-LnX 3 composite particles obtained in claim 4 or 5 are charged into a solvent.
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