Synthesis of Rattle-Type Silica Nanoparticles Containing Near-Infrared Fluorescent Dyes in Their Void Layer and Fluorescent Cell Imaging

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05555
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
• Research Institution: Wakayama University
• Principal Investigator: Nakahara Yoshio 和歌山大学, システム工学部, 准教授 (10432600)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮崎 淳 和歌山大学, システム工学部, 講師 (50467502)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: シリカナノ粒子 / 近赤外蛍光色素 / 物理吸着 / ラトル型 / エッチング / 蛍光細胞イメージング / 水分散 / タンニン酸

Outline of Final Research Achievements

Fluorescent silica nanoparticles (SiNPs) containing near-infrared fluorescent dyes by physical adsorption were easily prepared by the seed-mediated growth method using SiNPs as seed particles. The surface of SiNPs was covered with tannic acid (TA), which resulted in the improvement of biocompatibility and photostability of fluorescent dyes. Also, the silica moiety of SiNPs modified with fluorescent dyes were partly etched by base and heat, and they were transformed into rattle-type SiNPs. This etching process improved the transparency of excitation light and as a result the fluorescence intensity originated from SiNPs increased. Finally, TA-coated SiNPs containing Oxazine725 were usable as a label agent for the fluorescent imaging of African green monkey kidney cells.

Free Research Field

分析化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでに開発された近赤外蛍光性シリカナノ粒子のほとんどの場合で、蛍光色素は化学結合によってシリカナノ粒子に導入されていたが、本研究ではシード媒介成長法を用いることで、物理吸着によって簡便に蛍光色素をシリカナノ粒子に導入できた。これにより本合成法を適用すれば、他の種類の近赤外蛍光色素についてもシリカナノ粒子に簡便に導入できると期待される。また、蛍光色素修飾シリカナノ粒子を熱エッチングしてラトル型へと変換することで、結果として粒子からの蛍光強度が増加することを明らかにした。本手法は、今後の蛍光性シリカナノ粒子の化学修飾の指針になり得ると思われる。