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退色しない蛍光ナノ粒子 蛍光性ナノダイヤモンド
掲載日情報：2022/08/01 現在Webページ番号：70614
Columbus Nanoworks社（Cymaris labs）が製造する蛍光性ナノダイヤモンドです。高い輝度と蛍光寿命を持つことに加え、蛍光が一切退色しないため、安定した蛍光を得ることができます。表面に様々な反応基を持つ製品があり、抗体や生体分子への標識が可能です。
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蛍光性ナノダイヤモンドとは
蛍光性ナノダイヤモンドは、ダイヤモンド格子中に炭素原子以外の微量な不純物が組み込まれることで蛍光性を帯びた≦1 μmのダイヤモンドです。炭素原子の代わりに窒素原子（N）が組み込まれ、窒素原子に隣接する位置に空孔（V：Vacancy）が配置されたものはNVセンターダイヤモンドと呼ばれ、赤色蛍光を発します。また、窒素-空孔-窒素が配置されたものはNVNセンターダイヤモンドと呼ばれ、緑色蛍光を発します。
NVNセンター（青線）、NVセンター（オレンジ線）を持つ蛍光性ナノダイヤモンドの励起スペクトル（破線）と蛍光スペクトル（実線）
例えば、NV センターを持つ蛍光性ナノダイヤモンドの場合、緑色レーザー（532 nm）で励起することで、560～800 nm（最大680 nm）の赤色蛍光を発し、100 nm以上の大きなストークスシフト（励起と蛍光の極大波長の差）を持ちます。また、蛍光性ナノダイヤモンド粒子は、粒子内に含まれるNVセンターの数により輝度が増加する性質があります。Columbus Nanoworks社の蛍光性ナノダイヤモンドは50 nmあたり少なくとも15のNVセンターを持ち、高い輝度を誇ります。また、強力なレーザーによる継続した励起状態でも一切退色せず、高い蛍光安定性を示します。
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特長
- 一般的な蛍光試薬と比較して蛍光安定性が非常に高く、蛍光退色を懸念する必要がありません。そのため、繰り返し測定や長期間のイメージングに最適です。
- NVセンターを持つダイヤモンドは、100 nm以上の大きなストークスシフトを有しているため、蛍光検出時の励起光の漏れ込みを抑えることができます。
- ダイヤモンド表面に種々の官能基やタグが修飾されているため、ご希望の生体分子や抗体に結合させることが可能です。また、二次抗体やストレプトアビジンで修飾されたダイヤモンドもラインナップされています。
- 細胞イメージング、in vivoイメージング、ウエスタンブロッティング、フローサイトメトリーなど、多様なアプリケーションに用いることができます。
Columbus Nanoworks社製蛍光ナノダイヤモンドの特性
| 蛍光安定性 | 非常に高い（退色しない） |
|---|---|
| 輝度 | 高い |
| 蛍光の点滅（Blinking） | なし |
| ストークスシフト | 大きい（NVセンターダイヤモンドの場合） |
| 温度安定性 | 非常に安定（＞100℃） |
| 酸や塩基に対する安定性 | 非常に安定 |
| 溶媒に対する安定性 | 非常に安定 |
| 毒性 | なし |
| 生体適合性 | あり |
| 粒子径 | 40 nmおよび100 nm |
| 蛍光色 | 赤色および緑色 |
| 表面修飾 | 様々な官能基やタグを持つ製品ラインナップ |
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蛍光性ナノダイヤモンドの蛍光安定性についての動画
蛍光色素のローダミン（右）は、継続励起によって数10秒～数分で蛍光の退色が見られるが、蛍光性ナノダイヤモンド（左）は3時間励起を続けても退色が見られない。
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参考文献
- Suarez-Kelly, L.P., et al., Nanomedicine., 13(3):909～920 (2017). [PMID：27993723]
- Suarez-Kelly, L.P., et al., ACS Appl. Nano Mater., 4(3):3122～3139 (2021). [PMID：34027313]
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使用例
蛍光性ナノダイヤモンドとタンパク質の複合体調製
表面に反応性官能基を有する蛍光性ナノダイヤモンドは、抗体などのタンパク質のリジンやシステインと共有結合を形成することで、ダイヤモンドータンパク質複合体の調製に用いることができます。反応終了後に遠心分離（14,000 rpm、4℃）を行うことで、ダイヤモンドと未反応のタンパク質を分離することが可能です。ダイヤモンドの小さなペレットが目視で観察できます。また、上清にダイヤモンドが残っている場合、レーザーペンでレーザー光を透過させるとチンダル現象による光散乱が見られます。
NVセンターを有するナノダイヤモンドが溶液中でコロイドを形成している様子
左：明視野、右：蛍光イメージング像
蛍光性ナノダイヤモンドによる細胞イメージング
蛍光性ナノダイヤモンドは、エンドサイトーシスによって細胞質に取り込まれることが知られています。細胞毒性や蛍光退色を示さないため、長期間にわたる細胞のイメージングに最適です。Columbus Nanoworks社の蛍光性ナノダイヤモンドは表面修飾可能な官能基やプローブを有しており、二次抗体やストレプトアビジンで修飾された製品も用意されているため、ご希望の生体分子のイメージングに応用することが可能です。
蛍光性ナノダイヤモンドによるin vivoイメージング
NVセンターを持つ蛍光性ナノダイヤモンドは近赤外領域の蛍光を発するため、生体深部のイメージングに最適です。生体に対して毒性を示さず、蛍光退色がないため、長時間の生体イメージングに用いることができます。
マウスに蛍光性ナノダイヤモンド（右）と非蛍光性ナノダイヤモンド（左）を皮下注射した後、in vivo蛍光イメージングを行った。
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製品ラインナップ
※ NHS：N-hydroxysuccinimide ester
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