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公開番号2025044647
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-02
出願番号2023152348
出願日2023-09-20
発明の名称マイクロ流体デバイスを用いた辺長分布が狭い三角形平板状金ナノプレートの合成方法
出願人学校法人関東学院
代理人個人
主分類B22F 9/24 20060101AFI20250326BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】本件発明は、常温・常圧の状態で、溶液を均一に混合し金ナノプレートの辺長を制御し、強い光吸収ピークを持つ金ナノプレートの合成方法を提供することを目的とする。
【解決手段】この目的を達成するため、金イオン含有溶液に2種類の還元剤を用いて金ナノプレートを合成する方法であって、2種類の還元剤と、保護剤とをそれぞれ別々に含有した各溶液を調製する工程と、2種類の還元剤の配合を最適化した溶液と金イオンと保護剤を含有した溶液をそれぞれ調製する工程と、調整した溶液をマイクロ流体デバイスを用いて混合し、静置することで金ナノプレートを合成する工程とを含むことを特徴とする製造方法を採用する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
辺長分布の狭い金ナノプレートを合成する方法であり、以下の工程１から工程６を含むことを特徴とするマイクロ流体デバイスを用いる金ナノプレートの合成方法。
工程１：イオン交換水とクエン酸三ナトリウムとを混合し、クエン酸三ナトリウム濃度５０ｍＭ以上１５０ｍＭ以下の第１還元剤水溶液を調製する。
工程２：イオン交換水とタンニン酸とを混合し、タンニン酸濃度２ｍＭ以上１０ｍＭ以下の第２還元剤水溶液を調製する。
工程３：保護剤として、金の結晶面の（１１１）面に選択的に吸着するカチオン系界面活性剤と、イオン交換水とを混合し、保護剤含有濃度５ｍＭ以上１５ｍＭ以下の保護剤含有溶液を調製する。
工程４：第１還元剤水溶液と、第２還元剤水溶液と、イオン交換水とを混合することで、クエン酸濃度１ｍＭ以上５ｍＭ以下と、タンニン酸濃度０．１ｍＭ以上５ｍＭ以下となる溶液Ａを調製する。
工程５：モル濃度１０ｍＭ以上４０ｍＭ以下の塩化金酸水溶液に撹拌しながら保護材含有溶液を添加することで、塩化金酸濃度０．１ｍＭ以上１０ｍＭ以下と、保護剤含有濃度１ｍＭ以上１５ｍＭ以下となる溶液Ｂを調製する。
工程６：２口の入口を備えたマイクロ流体デバイスを用い、一方の入口から溶液Ａまたは溶液Ｂのいずれか一方を、他方の入口から他方の溶液を送液し、溶液Ａおよび溶液Ｂを合流させ、流路長１００ｍｍ以上の中空流路で反応させ、その後、マイクロ流体デバイスの出口で回収した溶液を、常温・常圧の状態で２４時間以上静置することで辺長分布の狭い金ナノプレートを合成する。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記工程１では、２ｇ以上３ｇ以下のクエン酸三ナトリウムと、５０ｍＬ以上２００ｍＬ以下のイオン交換水とを混合することで第１還元剤水溶液を調製する請求項１に記載のマイクロ流体デバイスを用いる金ナノプレートの合成方法。
【請求項３】
前記工程２では、０．５ｇ以上１．５ｇ以下のタンニン酸と、５０ｍＬ以上１５０ｍＬ以下のイオン交換水とを混合することで第２還元剤水溶液を調製する請求項１に記載のマイクロ流体デバイスを用いる金ナノプレートの合成方法。
【請求項４】
前記工程３では、保護剤として、金の結晶面の（１１１）面に選択的に吸着するカチオン系界面活性剤０．０１ｇ以上０．０２ｇ以下と、４ｍＬ以上６ｍＬ以下のイオン交換水とを混合することで保護剤含有溶液を調製する請求項１に記載のマイクロ流体デバイスを用いる金ナノプレートの合成方法。
【請求項５】
前記工程４では、１２０μＬ以上１３０μＬ以下の第１還元剤水溶液と、０．１ｍＬ以上０．３ｍＬ以下の第２還元剤水溶液と、７ｍＬ以上８ｍＬ以下のイオン交換水とを混合して溶液Ａを調製する請求項１に記載のマイクロ流体デバイスを用いる金ナノプレートの合成方法。
【請求項６】
前記工程５では、０．１ｍＬ以上０．３ｍＬ以下の塩化金酸水溶液をスターラで撹拌しながら、３．０ｍＬ以上５．０ｍＬ以下の保護剤含有溶液を添加して溶液Ｂを調製する請求項１に記載のマイクロ流体デバイスを用いる金ナノプレートの合成方法。
【請求項７】
前記工程６では、マイクロ流体デバイスの各送液入口から溶液Ａと、溶液Ｂとをそれぞれシリンジポンプにより流量０．１ｍＬ／ｍｍ以上１．０ｍＬ／ｍｍで送液し、溶液Ａおよび溶液Ｂを合流させ、流路長１００ｍｍ以上の中空流路で反応させ、マイクロ流体デバイスの排出口から回収した溶液は、各組成の金に対するモル比がクエン酸１．５以上２．６以下、ＣＴＡＢ６．０以上８．０以下、タンニン酸０．１以上１．０以下で調製し、２４時間以上常温・常圧の状態で静置する請求項１に記載のマイクロ流体デバイスを用いる金ナノプレートの合成方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本件発明は、マイクロ流体デバイスを用いて辺長分布が狭い金ナノプレートを合成する金ナノプレートの合成方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、金ナノ粒子は優れた安定性や生体適合性などの理由から、バイオセンサーや触媒、治療薬、導電材料などとして多くの分野で利用されている。
【０００３】
金ナノ粒子の局面プレズモン共鳴（ＬｏｃａｌｉｚｅｄＳｕｒｆａｃｅＰｌａｓｍｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ：ＬＳＰＲ）由来の光吸収は、インフルエンザ検査、妊娠検査、アレルギー検査などのイムノクロマト法による抗原検査に利用されている。金ナノ粒子である金ナノプレートの合成方法として、液相還元法による合成方法、常温・常圧の状態で静置する合成方法などがある。これらの検査薬において病原体である抗原検査を高感度化するためには、金ナノ粒子の光吸収ピークの先鋭化が必要となる。三角形平板状の金ナノプレートは、平板の辺の長さに起因する吸収ピークと板の厚さに起因する吸収ピークが存在するため、青色を呈し、鋭利な吸収ピークを示す。
【０００４】
例えば特許文献１では、バイオセンサーに用いる金ナノプレートとして、当該文献の懸濁液Ａは、５０ｍＭのヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド（ＣＴＡＣ）水溶液を撹拌し、５０ｍＭの塩化金酸水溶液と、１０ｍＭのヨウ化ナトリウム水溶液と、１００ｍＭのＬ－アスコルビン酸水溶液とを添加、３０秒間撹拌し、金ナノプレート種粒子懸濁液の１０倍希釈溶液を添加し、撹拌する方法を採用し、得られた懸濁液をインキュベーター（３０℃）内で１２時間静置することで金ナノプレートを合成する金ナノプレートの合成方法が開示されている。
【０００５】
また、非特許文献１の実験Ａは、９０℃に保たれた容器に、１００ｍＭのクエン酸三ナトリウムと、１．２５ｍＭの塩化金酸と、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）とを添加し、混合することで金ナノプレートを合成する金ナノプレートの合成方法が開示されている。
【０００６】
非特許文献２では、還元剤としてクエン酸三ナトリウムと、タンニン酸との２種類の還元剤の配合を最適化することによって、溶液の精密な温度制御が必要なく、常温・常圧の状態で２４時間以上静置するだけで青い透過色を呈する金ナノプレートの合成方法が開示されている
【０００７】
球状の金ナノ粒子の合成では、クエン酸による加熱還元により平均粒子径が数十ｎｍの金ナノ粒子が合成できる。さらに、クエン酸とタンニン酸を還元剤として用いることにより、粒子径が減少することがわかっており、粒子径は反応初期に生成される核の数に依存し、タンニン酸は核を生成する反応初期において、金イオンを還元する。よって、タンニン酸の添加量を増加させると多くの核が生成される。さらにクエン酸は核が生成した後に、核の周りにシェルを形成する役割の還元剤として作用する。
【０００８】
金ナノプレートの合成では、最初に核の形成が必要である。そのためシード法では、あらかじめ合成した粒子径が数ｎｍの金ナノ粒子を核として用い、塩化金酸、セチルトリメチルアンモニウムブロミド（以下、単に「ＣＴＡＢ」と称する。）と、クエン酸とを添加して、ＣＴＡＢにより金の結晶の（１１１）面を保護しながら、クエン酸により（１００）面、または（１１０）面にシェルを形成することで金ナノプレートを合成できる。また、クエン酸により加熱還元する方法は加熱により核の形成が必要であるが、厳密に温度制御しなければ、核のサイズを制御できないため、辺長が数十～数百ｎｍで青い透過色の金ナノプレートを合成することが困難である。
【０００９】
これらの方法で得られる金ナノプレートは、赤色、マゼンタ、紫色、紺色、青色、シアン、又は、薄水色の色調を呈する懸濁液となる。イムノクロマト法による抗原検査で、青色を呈する金ナノプレートと結合した抗体（以下、単に金ナノプレート抗体複合体と称する。）をコンジュケートションパッドに使用して用い、メンブレンのテストライン上に、あらかじめテストライン上に塗布した抗体、抗原、金ナノプレート抗体複合体が結合したサンドイッチ構造の複合体が形成されることにより、テストライン上に青いラインを示すが、赤色にしか調製できない球状金ナノ粒子を使用した場合と比較して、顕著に検出ラインの視認性を向上することができるため、赤い透過色よりも青い透過色が良いと開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
再表２０１７／１５４９８９号
【非特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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