特許 6894975 二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料、その製造方法及び用途

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6894975

(24)【登録日】2021年6月8日

(45)【発行日】2021年6月30日

(54)【発明の名称】二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料、その製造方法及び用途

(51)【国際特許分類】

   C08L 5/08 20060101AFI20210621BHJP

   C08K 3/16 20060101ALI20210621BHJP

   C08K 5/3465 20060101ALI20210621BHJP

   C08K 3/22 20060101ALI20210621BHJP

   C08K 5/21 20060101ALI20210621BHJP

   G01N 33/483 20060101ALI20210621BHJP

【ＦＩ】

   C08L5/08

   C08K3/16

   C08K5/3465

   C08K3/22

   C08K5/21

   G01N33/483 C

【請求項の数】18

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2019-532772(P2019-532772)

(86)(22)【出願日】2017年12月18日

(65)【公表番号】特表2020-514437(P2020-514437A)

(43)【公表日】2020年5月21日

(86)【国際出願番号】CN2017116960

(87)【国際公開番号】WO2018113629

(87)【国際公開日】20180628

【審査請求日】2019年6月17日

(31)【優先権主張番号】201611181721.2

(32)【優先日】2016年12月19日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】505383316

【氏名又は名称】中国科学技▲術▼大学

【氏名又は名称原語表記】ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＯＦ ＣＨＩＮＡ

(74)【代理人】

【識別番号】110000914

【氏名又は名称】特許業務法人 安富国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ツィ， ファ

(72)【発明者】

【氏名】リュー， ヤーティン

(72)【発明者】

【氏名】シェン， ウェン

【審査官】 櫛引 智子

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００４０３９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０４１５５４４５（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２０５３０８５（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５３４０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０６０５３４３９（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２９６７５９５（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０９２９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０４２８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Yating Liu, Wen Shen, and Hua Cui，Combined Transition-Metal/Enzyme Dual Catalytic System for Highly Intensive Glow-Type Chemiluminescence-Functionalized CaCO3 Microspheres，Analytical Chemistry，２０１９年 ７月１８日，Vol.91，Page.10614-10621

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０８Ｌ，Ｃ０８Ｋ

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

キトサンヒドロゲルポリマーと、
遷移金属イオンと、
一般式（Ｉ）の化合物と、
を含む二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料。

【化1】

（式中、Ａ環はＣ_６〜Ｃ_１４芳香環を表す；
Ｒ_１とＲ_２は独立に水素、末端基がアミノ基に置換された若しくは置換されていない直鎖又は分岐鎖の（Ｃ_１〜Ｃ_３０）アルキル基を表すが、該ＮＲ_１Ｒ_２は少なくとも一つのＮＨ_２末端基を有する。）

【請求項2】

前記Ａ環はＣ_６〜Ｃ_１０芳香環を表し、前記Ｒ_１とＲ_２は独立に水素、末端基がアミノ基に置換された若しくは置換されていない直鎖又は分岐鎖の（Ｃ_１〜Ｃ_１０）アルキル基を表し、該ＮＲ_１Ｒ_２は少なくとも一つのＮＨ_２末端基を有することを特徴とする、請求項１に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料。

【請求項3】

前記Ａ環は、ベンゼン環、ナフタレン環又はアントラセン環であることを特徴とする、請求項１に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料。

【請求項4】

前記Ｒ_１とＲ_２は独立に、末端基がアミノ基に置換された若しくは置換されていない直鎖又は分岐鎖の（Ｃ_１〜Ｃ_６）アルキル基であることを特徴とする、請求項２に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料。

【請求項5】

前記一般式（Ｉ）の化合物は、ルミノール、イソルミノール、Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール及びＮ−（４−アミノヘキシル）−Ｎ−エチルイソルミノールから選ばれる１種又は複数種であることを特徴とする、請求項１に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料。

【請求項6】

前記一般式（Ｉ）の化合物はＮ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールであることを特徴とする、請求項５に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料。

【請求項7】

前記遷移金属イオンはＣｏ^２＋、Ｎｉ^２＋、Ｆｅ^３＋、Ｆｅ^２＋から選ばれるものであることを特徴とする、請求項１に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料。

【請求項8】

前記遷移金属イオンはＣｏ^２＋であることを特徴とする、請求項７に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料。

【請求項9】

前記遷移金属イオンと前記一般式（Ｉ）の化合物のモル比は５：１〜１：１，０００，０００であることを特徴とする、請求項１に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料。

【請求項10】

前記遷移金属イオンと前記一般式（Ｉ）の化合物のモル比は４：１〜１：１００，０００であることを特徴とする、請求項９に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料。

【請求項11】

前記遷移金属イオンと前記一般式（Ｉ）の化合物のモル比は３：１〜１：１０，０００であることを特徴とする、請求項９に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料。

【請求項12】

該二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、前記キトサンヒドロゲルポリマーの質量分数は６０．００〜９９．９８重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料。

【請求項13】

該二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、前記キトサンヒドロゲルポリマーの質量分数は７０．００〜９９．９５重量％であることを特徴とする、請求項１２に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料。

【請求項14】

該二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、前記キトサンヒドロゲルポリマーの質量分数は８１．１７〜９９．８３重量％であることを特徴とする、請求項１２に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料。

【請求項15】

前記遷移金属イオンと前記一般式（Ｉ）の化合物は、前記キトサンヒドロゲルポリマーの空孔中に吸着されることを特徴とする、請求項１に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料。

【請求項16】

下記の工程を含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造する方法。
１）塩基性溶液にキトサンを添加し、凍結−溶解法によりキトサンをヒドロゲルポリマーにする；２）反応系に一般式（Ｉ）の化合物を添加する；３）反応系に遷移金属イオンを添加する；ただし、工程１）ないし３）は下記の順番で行う：
ａ）工程１）、２）、３）の順番で順次に行う；或いは
ｂ）工程１）、３）、２）の順番で順次に行う；或いは
ｃ）工程１）の後、工程２）と３）を同時に行う；或いは
ｄ）工程３）と工程１）を同時に行った後、工程２）を行う；或いは
ｅ）工程１）、２）及び３）を同時に行う。

【請求項17】

前記塩基性溶液は尿素を含有するアルカリ金属水酸化物水溶液であることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

酸化剤の存在下で持続的で且つ高強度に発光でき、且つ酸化剤の存在下でバイオセンサー、分子顕微イメージング、細胞顕微イメージング又は生体試料分析に用いることができる請求項１〜１５のいずれか一項に記載の二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の、光源としての用途並びに生物学的検出における用途。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、化学発光断片と発光増強断片を含む二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料、及びその製造方法と使用に関する。

【背景技術】

【0002】

化学発光機能性複合材料は近年、その優れた発光特性の故に大きく注目されており、生命科学、材料工学、環境科学等の分野において、その応用は前途有望である。例えば、従来技術では、化学発光性能を持つＮ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール及び金属イオン触媒で、金ナノ粒子の表面を二機能性にする(非特許文献１)。このような二機能性ナノ金複合材料は、優れた化学発光特性を示すが、合成される二機能性複合材料は暗闇環境において依然として可視性を有さず、且つ最大光強度に達した後、発光強度は速やかに低下することにより、化学発光顕微イメージング等の面で、その光源としての使用はある程度制限される。

【0003】

ヒドロゲルは三次元弾性ネットワーク状構造を有し、物理的又は化学的な架橋によって形成される親水性ポリマーであり、小分子、蛋白質及び他のマクロ分子に対する徐放作用を実現でき、この性質により、それは新規機能性複合材料の理想的な選択となる。

【0004】

発光性質を有する一般的な生物としては、例えばホタルがあり、化学発光材料としては、例えば蛍光棒などがあり、ただし、ホタルが発光し続けるのは、フルオレセインを酸化させるルシフェラーゼの放出の加速により、ルシフェラーゼの回復は加速され、且つ発光反応は触媒され続け、これによって持続発光の効果を達成するからである。一方、蛍光棒が用いるペルオキシシュウ酸エステル発光系は、適切な反応活性を有するアリールシュウ酸エステルを選択する、或いは有機強酸のような適切な触媒を選択することで、持続的な化学発光を得ることができる。ただし、ベンゼン環置換基の電子吸引能が強いほど、中間体の生成にも有利となり、高強度で高量子効率の化学発光反応も発生しやすくなる。一方、有機強酸又は酸無水物を添加することで、化学反応の進行は抑制され、光エネルギーは比較的に安定した傾向で長時間に放出することができる。Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールは既知の発光物質として、その液相化学発光そのものは、持続発光の特徴を有さず、金属イオン触媒を添加した後にも、発光強度を向上することしかできず、発光の持続性を増やすことができない。

【0005】

非特許文献２は、ＰＶＰ水溶液、ルミノール（ｌｕｍｉｎｏｌ）、フェリヘム溶液に、窒素ガス保護下で低温水銀ランプから光を照射し、ヒドロゲルに架橋させ、Ｈ_２Ｏ_２を添加して検出することを報道し、濃度を制御する複数の基礎的検討を行った。しかしながら、該報道からみれば、ルミノールとフェリヘムの標準系にＰＶＰを添加すると、元の標準系の発光強度は約７５％低下した。言い換えれば、ＰＶＰヒドロゲルは、ルミノール化学発光系の光強度性質にとても不利な影響を与える。また、該報道では、ヒドロゲルが発光持続性の向上に関与することは開示されなかった。

【0006】

非特許文献３は、まずゲル化因子を加熱して溶液にし、次にルミノール、フェリヘムを添加し、混合して加熱し、さらに室温まで冷却してゲルにすることを報道し、この方法で得られたヒドロゲルは、化学発光量子収率が４倍向上し、且つ化学発光半減期が６倍向上した。しかしながら、前記ヒドロゲルは、３００秒を経ったら殆ど発光しなくなる。そのため、発光持続性の面で、該ヒドロゲルは依然として需要を満たすことができない。

【0007】

従って、本分野では、高強度を有し且つ長時間に化学発光し続ける複合材料が必要である。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】Liu, M; Zhang, H; Shu, J; Liu, X; Li F; Cui,H; Analytical Chemistry 2014, 86, 2857−2861

【非特許文献2】Erick Leite Bastosら, Luminescence 2007; 22: 113−125

【非特許文献3】Qigang Wangら, CHEMISTRY, 「Bioinspired Supramolecular Confinement of Luminol and Heme Proteins to Enhance Chemiluminescent Quantum Yield」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の一つの目的は、高強度で且つ長時間に化学発光し続ける新規ヒドロゲルポリマー複合材料を提供することにある。

【0010】

本発明のもう一つの目的は、前記ヒドロゲルポリマー複合材料を製造するための簡単で迅速な方法、及び前記二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の用途を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

そのため、本発明の一つは、キトサンヒドロゲルポリマーと、遷移金属イオンと、一般式（Ｉ）の化合物とを含む二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を提供する。

【0012】

【化1】

【0013】

式中、Ａ環はＣ_６〜Ｃ_１４芳香環を表す；Ｒ_１とＲ_２は独立に水素、末端基がアミノ基に置換された若しくは置換されていない直鎖又は分岐鎖の（Ｃ_１〜Ｃ_３０）アルキル基を表すが、該ＮＲ_１Ｒ_２は少なくとも一つのＮＨ_２末端基を有する。

【0014】

本発明のもう一つは、下記の工程を含む前記二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造する方法を提供する。
１）塩基性水溶液にキトサンを添加し、凍結−溶解法によりキトサンをヒドロゲルポリマーにする；２）反応系に一般式（Ｉ）の化合物を添加する；３）反応系に遷移金属イオンを添加する；ただし、工程１）ないし３）は下記の順番で行う：
ａ）工程１）、２）、３）の順番で順次に行う；或いは
ｂ）工程１）、３）、２）の順番で順次に行う；或いは
ｃ）工程１）の後、工程２）と３）を同時に行う；或いは
ｄ）工程３）と工程１）を同時に行った後、工程２）を行う；或いは
ｅ）工程１）、２）及び３）を同時に行う。

【0015】

本発明のもう一つは、酸化剤の存在下で持続的で且つ高強度に発光できる前記二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の、光源としての用途を提供する。

【0016】

本発明のもう一つは、酸化剤の存在下でバイオセンサー、分子顕微イメージング、細胞顕微イメージング又は生体試料分析に用いることができる前記二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の、生物学的検出における用途を提供する。

【0017】

従来技術に比べて、本発明は下記利点を有するが、それらに限定されない。
１．本発明はキトサンヒドロゲルポリマーと、遷移金属イオンと、一般式（Ｉ）の化合物とを組み合わせることで、高強度で且つ長時間に持続する化学発光を実現できる新規二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を獲得した。従来技術と異なり、本発明にかかるヒドロゲルポリマーは、発光分子の化学発光性質に不利な影響を与えない。また、ヒドロゲルの徐放作用によって、ヒドロゲルポリマー複合材料に含まれる発光分子は高強度で且つ持続的な発光を実現することができ、化学発光強度が初期発光強度の９０％の範囲内に保持する発光は１０．０〜５６．４時間続くことができ、化学発光強度が初期発光強度の５０％の範囲内に保持する発光は５．０〜７５．０時間続くことができる。
２．本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は良好なレオロジー性を有する。
３．本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は、ｐＨ７．０〜１３．０の範囲内で高強度で且つ持続的な発光を発生できるので、該材料は各種の生物分析に広く適用することができ、その応用は前途有望である。
４．本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の合成方法は汎用的な方法であり、他の持続的に発光する化学発光機能性材料の製造に適用できる。
５．本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は高強度に発光し且つ長時間に発光し続ける特徴を有し、その発光は暗室中でも見える。そのため、該材料は良好な発光光源となり、非常照明、日常装飾、娯楽等の分野において、その応用は前途有望である。
６．本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は高発光強度及び長時間の持続発光という特徴により、化学発光標識の良好な材料として、バイオセンサーの構築及び顕微イメージング解析に用いることができる。
７．本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の製造方法は簡単、迅速等の利点を有する；凍結、溶解、攪拌分散等の簡単でやり易い工程しか必要としない。

【0018】

従って、本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は、新規発光光源の発見にとって重要な意味を持ち、臨床分析、食品安全、環境検知、薬物分析等の分野においても、巨大な応用潜在力と良好な応用前途を有する。

【0019】

以下、図面に基づいて本発明をさらに説明する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一つの実施例にかかる走査型電子顕微鏡写真である。

【図2】図２Ａ）は本発明の一つの実施例にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料のレオロジー性の概念図である；図２Ｂ）は本発明の一つの実施例にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の、瓶中で倒置される場合の実物図である。

【図3】本発明の一つの実施例にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の化学発光スペクトルと、ＮａＯＨ溶液における同濃度のＮ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールの化学発光スペクトルである。

【図4】図４Ａ）〜Ｅ）は本発明の複数の好適例と複数の比較例にかかる化学発光動態曲線図である。

【図5】デジタルカメラで撮影した、本発明の一つの好適例にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の、暗視野条件下での異なる時間の化学発光図であり、ただし、それぞれの場合の左右にある２つのビーカーは、それぞれ酸化剤と材料の異なる混合状態での図を示し、左側のビーカーは材料に酸化剤（Ｈ_２Ｏ_２）溶液を直接に添加した発光図であり、右側のビーカーは材料に酸化剤（Ｈ_２Ｏ_２）溶液を添加して均一に混合した後の発光図である。

【図6】図６Ａ）及び図６Ｂ）は本発明の一つの好適例にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の、明視野において、酸化剤を添加する前（Ａ）、並びに酸化剤を添加して材料と所定の期間で反応させた後（Ｂ）の顕微イメージング図である；図６Ｃ）は本発明の一つの好適例にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の、暗視野における化学発光顕微イメージング図である。

【図7】複数の好適例と一つの比較例にかかる化学発光動態曲線図である。

【図8】本発明の一つの実施例にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の、異なる量でＨ_２Ｏ_２を添加した場合の化学発光動態曲線図である。曲線ａ〜ｅの相応するＨ_２Ｏ_２溶液の濃度は０．１、１、１０、１００、１０００ ｍＭである。

【図9】本発明の一つの実施例にかかる異なるｐＨ値条件下で化学発光動態曲線図である（Ａ〜Ｇの相応するｐＨはそれぞれ１３、１１．９２、１０．８８、９．９１、８．９５、７．９６、７である）。

【図10】一つの好適例にかかる化学発光動態曲線である。

【図11】一つの実施形態の製造方法で製造される二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の化学発光動態曲線である。

【図12】一つの実施形態の製造方法で製造される二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の化学発光動態曲線である。

【図13】２つの比較例にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の化学発光動態曲線である。

【図14】本発明の複数の好適例にかかる化学発光動態曲線図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

具体的な実施形態
以下、本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料及びその製造方法、該二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料による新規発光光源、並びに該複合材料を化学発光顕微イメージングのマーカーとして生物試料の検出に適用する等の具体的な実施形態について詳しく説明する。

【0022】

Ａ．二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料
本発明は、キトサンヒドロゲルポリマーと、遷移金属イオンと、一般式（Ｉ）の化合物とを含む二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を提供する。

【0023】

本発明において、遷移金属イオンは発光増強剤とも呼ばれ、一般式（Ｉ）の化合物は化学発光試薬とも呼ばれる。

【0024】

１．キトサンヒドロゲルポリマー
本発明にかかるキトサンヒドロゲルポリマーは、多孔質構造を有する高分子ポリマーである。本発明にかかるキトサンヒドロゲルポリマーは特に限定されず、本分野で既知のいずれのキトサンヒドロゲルポリマーであってもよい。

【0025】

一つの実施形態において、本発明にかかるキトサンヒドロゲルポリマーは、塩基性環境でキトサン分子から形成される。

【0026】

一つの実施形態において、キトサン分子は、ヒドロゲルを形成する前に或いはヒドロゲルを形成する過程において、遷移金属イオン及び／又は一般式（Ｉ）の化合物を吸着又は捕捉することができる。

【0027】

一つの実施形態において、キトサン分子がヒドロゲルを形成した後、前記キトサンヒドロゲルポリマーの多孔質構造に遷移金属イオン及び／又は一般式（Ｉ）の化合物を富化することができる。

【0028】

本発明にかかるキトサンヒドロゲルポリマーは塩基性条件で安定に存在し、且つ良好な化学発光試薬及び／又は発光増強剤を徐放する効果を有する。

【0029】

２．一般式（Ｉ）の化合物
本発明に適用される化学発光試薬は下記の一般式（Ｉ）を有する：

【0030】

【化2】

【0031】

式中、Ａ環はＣ_６〜Ｃ_１４芳香環、好ましくはＣ_６〜Ｃ_１０芳香環、より好ましくはベンゼン環のような６個の炭素原子を有する芳香環を表す。本発明において、用語の「Ａ環はＣ_６〜Ｃ_１４芳香環を表す」とは、炭素原子を合計で６〜１４個有する単環又は縮合環の芳香族炭素環を意味し、例えば、それはベンゼン環、ナフタレン環又はアントラセン環であってもよい。

【0032】

Ｒ_１とＲ_２は独立に水素、末端基がアミノ基に置換された若しくは置換されていない直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_３０、好ましくはＣ_１〜Ｃ_２０、より好ましくはＣ_１〜Ｃ_１０、最も好ましくはＣ_１〜Ｃ_８、さらに好ましくはＣ_１〜Ｃ_６アルキル基を表すが、該ＮＲ_１Ｒ_２は少なくとも一つのＮＨ_２末端基を有する。

【0033】

本発明において、用語の「ＮＲ_１Ｒ_２は少なくとも一つのＮＨ_２末端基を有する」とは、ＮＲ_１Ｒ_２自身がＮＨ_２である、或いはＲ_１とＲ_２のうちの少なくとも一つがＮＨ_２末端基含有アルキル基であることを意味する。

【0034】

本発明において、用語の「Ｃ_１〜Ｃ_３０アルキル基」の実例は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシル、アミノメチル、アミノエチル、１−アミノプロピル、２−メチル−アミノエチル、１−アミノブチル、２−メチル−アミノプロピル等を含むが、それらに限定されない。

【0035】

本発明の一つの好ましい実例において、前記一般式（Ｉ）のルミノール系化学発光試薬は下記のものから選ばれる：

【0036】

【化3】

【0037】

ただし、Ｒ_１とＲ_２は前記と同様に限定される。

【0038】

一つの実施形態において、代表的な一般式（Ｉ）のルミノール系化学発光試薬は下記のものからなる群から選ばれるが、それらに限定されない：

【0039】

【化4】

【0040】

もう一つの実施形態において、前記一般式（Ｉ）のルミノール系化学発光試薬はＮ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルナフトヒドラジドである；

【0041】

【化5】

【0042】

本発明のもう一つの実施形態において、一般式（Ｉ）の化合物は下記式を有する：

【0043】

【化6】

【0044】

ただし、Ｒ_１とＲ_２は前記と同様に限定される。

【0045】

本発明にかかるキトサンヒドロゲルポリマーは、均一な多孔質スポンジ状構造を有し、その中ではマイクロメートル、ひいてはナノメートルレベルの空孔が含まれ、該多孔質スポンジ状構造は前記一般式（Ｉ）の化合物を大量に富化できる。しかも、後続の使用において、該多孔質スポンジ状構造は一般式（Ｉ）の化合物を徐放することにより、該複合材料に持続的で且つ安定な化学発光特性をもたらすことができる。

【0046】

３．遷移金属イオン
本発明の発明者らは深く研究した結果、遷移金属イオンがキトサンヒドロゲルポリマーの空孔中に分散されている一般式（Ｉ）の化合物に対して、発光を触媒・増強する効果を有することを見出した。本発明にかかる遷移金属イオンは、特に限定されず、化学発光増強作用を有するものであればよい。

【0047】

本発明の一つの実施形態において、前記遷移金属イオンは第ＶＩＩＩ族、ＩＢ族、ＩＩＢ族、ＶＩＢ族の遷移金属イオン、又はそれらの組み合わせから選ばれる。

【0048】

一つの実施形態において、代表的な遷移金属イオンは下記のものからなる群から選ばれるが、それらに限定されない：Ｃｏ^２＋、Ｎｉ^２＋、Ｆｅ^３＋、Ｆｅ^２＋。

【0049】

一つの最も好ましい実施例において、前記遷移金属イオンはＣｏ^２＋である。

【0050】

もう一つの実施形態において、前記遷移金属イオンは、前記キトサンヒドロゲルポリマーの表面に吸着され、或いは前記キトサンヒドロゲルポリマーの空孔中に分散される。

【0051】

本文において、特に断らない限り、化学発光の「発光増強剤」と「発光触媒断片」や「発光増強断片」とは互いに交換して使用することができ、いずれも化学発光反応において化学発光反応系に添加して、化学発光強度を大幅に増強させることができる試薬又は断片を意味する。

【0052】

本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料において、一般式（Ｉ）の化合物から由来の発光断片と、遷移金属イオンから由来の発光増強断片との相対量は特に限定されず、該発光増強断片が十分に発光断片の発光強度を向上できればよい。本発明の一つの実施形態において、前記発光増強断片と発光断片のモル比は５：１〜１：１，０００，０００、好ましくは４：１〜１：１００，０００、より好ましくは３：１〜１：１０，０００である。

【0053】

本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料において、キトサンヒドロゲルポリマーと遷移金属イオンとの相対量は特に限定されないが、前記機能性キトサンヒドロゲルポリマー複合材料のレオロジー性と持続発光の観点から、本発明の一つの実施形態において、該二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、前記キトサンヒドロゲルポリマーの質量分数は６０．００〜９９．９８重量％、好ましくは７０．００〜９９．９５重量％、より好ましくは８１．１７〜９９．８３重量％である。本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は優れた化学発光特性を有する。前記二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は、酸化剤溶液と反応することで化学発光を発生する。前記酸化剤はＨ_２Ｏ_２、Ｏ_２、ＣｌＯ⁻、Ｉ_２、ＩＯ_４⁻、ＭｎＯ_４⁻を含むが、それらに限定されない。本発明にかかる複合材料は、酸化剤の存在下で持続的で且つ高強度に発光できる。本発明の一つの実例において、化学発光反応の条件は：１０〜１０００マイクロリットルの０．１Ｍ Ｈ_２Ｏ_２溶液を１０〜１０００マイクロリットルの二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料に注入し、高強度で且つ持続的な化学発光を発生する。

【0054】

一つの好ましい実例において、前記二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は、その化学発光断片がＮ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールから由来し、その発光増強断片がＣｏ^２＋から由来する。

【0055】

一つの実施形態において、本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は、ｐＨ値が７．０〜１３．０のＨ_２Ｏ_２水溶液中で高強度で且つ持続的な化学発光を発生でき、化学発光強度が初期発光強度の９０％の範囲内に保持する発光は１０．０〜５６．４時間続くことができ、化学発光強度が初期発光強度の５０％の範囲内に保持する発光は５．０〜７５．０時間続くことができる。一つの好ましい実施形態において、酸化剤溶液のｐＨ値は１０．０〜１１．５であることが好ましい。

【0056】

特定の理論に制限されるものではないが、発明者の推測によると、本発明にかかる複合発光材料において、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料と酸化剤溶液は混合直後に十分な接触を生じないため、ヒドロゲルの徐放作用を利用することで、化学発光試薬及び/又は発光増強剤を空孔からゆっくり放出させ、徐々に酸化剤と接触させ、高強度で且つ持続的な化学発光を発生させることができる；一方、酸化剤溶液がキトサンヒドロゲルに対して遅い分解作用を有する可能性があり、該作用もヒドロゲルポリマーの空孔からの化学発光試薬及び/又は発光増強剤の放出に有利であり、これで持続的で高強度な発光はより一層促進される。逆に、普通の液相条件下で、一般式（Ｉ）の化合物の化学発光試薬及び発光増強剤は、酸化剤と混合直後にも十分に接触して発光することができ、得られるのは「フラッシュ」タイプの化学発光である。本発明にかかる複合材料は、従来の普通の液相における一般式（Ｉ）の化合物の発光動態過程を変え、ヒドロゲルの徐放作用及びＨ_２Ｏ_２水溶液によるキトサンの分解を利用することで、一般式（Ｉ）の化合物と発光増強剤が二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料から持続的に放出し、且つ酸化剤と持続的に接触して発光することを実現でき、これにより高強度で持続的な化学発光過程を実現することができる。

【0057】

もう一つの実施形態において、暗室中で、本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料をデジタルカメラで撮影し、化学発光の経時変化を記録することで、以上の推測を実証した。酸化剤を何の混合もせずに直接に複合材料に注入すると、化学発光は最初にＨ_２Ｏ_２水溶液のような酸化剤とゲル材料の境界で発生し、且つ境界における発光層の厚さは増え続け、これは、小分子に対するヒドロゲルの徐放作用によって、一般式（Ｉ）の化合物の発光断片がヒドロゲルポリマー複合材料から放出されるからである。また、キトサンヒドロゲルに対するＨ_２Ｏ_２水溶液の分解作用により、キトサンの分解物の中、質量の小さい破片（一般式（Ｉ）の化合物も含む）はＨ_２Ｏ_２の分解で生じる酸素ガスによって酸化剤Ｈ_２Ｏ_２溶液の上部へ持ち上げられるが、質量の大きい破片（一般式（Ｉ）の化合物も含む）はヒドロゲルポリマー複合材料の底部に沈み、溶液の上部とコロイドの底部で顕著な発光が見える。ヒドロゲルの分解物は系中で上下に動くことで、未反応の化合物を酸化剤とさらに接触して反応させ、新たな発光を発生する。化学発光反応は上記のように進行し続き、持続的な化学発光を発生する。特に、例えば本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を２ｍＬ取り、酸化剤溶液を添加すると、７２時間後にも、暗室中で化学発光の発生が依然として見える。

【0058】

もう一つの実施形態において、本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は良好なレオロジー性を有する。例えば、前記複合材料を一定量取り、ガラス瓶に入れて倒置すると、流動性がない。キトサンヒドロゲルポリマー複合材料コロイドの非流動性により、所定の方式で塗布又は配置することで、所要のパターン、例えば太極図の様態を形成できる。

【0059】

もう一つの実施形態において、本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は化学発光顕微イメージングに適用される。暗視野での化学発光顕微イメージング図において、反応で生じる気泡と発光開始から発光終了までの過程ははっきり見える。同一の位置にある反応前後のヒドロゲルポリマー複合材料の様態を明視野で記録すると、それは反応前の透明なコロイド状態から反応後の不透明な沈殿状態に変化したことで、以上の観点をさらに実証した。

【0060】

本文に用いられるように、用語の「発光機能性」や「化学発光機能性」等は互いに交換して使用することができ、いずれも発光試薬を含ませることで、ヒドロゲルポリマー複合材料に化学発光特性をもたらすことを意味する。

【0061】

Ｂ．二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の製造方法
本発明はさらに、本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を簡単で迅速に製造する、環境に優しい方法を提供する。

【0062】

本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は、下記のものからなる群から選ばれる方法によって製造される：１）反応系にキトサンを添加し、凍結−溶解法によりキトサンをヒドロゲルポリマーにする；２）反応系に一般式（Ｉ）の化合物を添加する；３）反応系に遷移金属イオンを添加する；ただし、工程１）ないし３）は下記の順番で行う：
ａ）工程１）、２）、３）の順番で順次に行う；或いは
ｂ）工程１）、３）、２）の順番で順次に行う；或いは
ｃ）工程１）の後、工程２）と３）を同時に行う；或いは
ｄ）工程３）と工程１）を同時に行った後、工程２）を行う；或いは
ｅ）工程１）、２）及び３）を同時に行う。

【0063】

反応系のｐＨ値は約７〜１３であることが好ましく、より好ましいｐＨ値は約８〜１２で、さらに好ましいｐＨ値は約９〜１１で、最も好ましいｐＨ値は約１１である。遷移金属イオンと一般式（Ｉ）の化合物のモル比は５：１〜１：１，０００，０００であることが好ましく、より好ましくは４：１〜１：１００，０００で、さらに好ましくは３：１〜１：１０，０００である。該二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、前記キトサンヒドロゲルポリマーの質量分数は６０．００〜９９．９８重量％、好ましくは７０．００〜９９．９５重量％、より好ましくは８１．１７〜９９．８３重量％である。

【0064】

一つの好ましい実施形態において、本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は、下記の手段で製造できる：まず遷移金属イオンをキトサンと混合し、次に凍結−溶解法によりそれをヒドロゲルポリマーにし、その後一般式（Ｉ）の化学発光試薬を前記キトサンヒドロゲルポリマーの空孔中に分散又は拡散して入らせる。

【0065】

もう一つの好ましい実施形態において、本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は、下記の手段で製造できる：まず凍結−溶解法によりキトサンをヒドロゲルポリマーにし、その後一般式（Ｉ）の化学発光試薬と遷移金属イオンを前記キトサンヒドロゲルポリマーの空孔中に分散又は拡散して入らせる。

【0066】

もう一つの好ましい実施形態において、本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は、下記の手段で製造できる：まず一般式（Ｉ）の化学発光試薬と、遷移金属イオンと、キトサンとを混合し、その後凍結−溶解法によりそれをヒドロゲルポリマー複合材料にする。

【0067】

本発明に用いられる凍結−溶解法とは、反応物を０〜−５０℃において１〜２０時間凍結してから、室温で解凍し、所要のヒドロゲル材料を得ることを意味する。

【0068】

一つの具体的な実施形態において、本発明にかかる前記二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造する方法は、下記の工程を含む：
１）キトサンと、遷移金属イオンを含有する塩基性溶液とを混合する；
２）得られた混合物を０〜−５０℃で１〜２０時間凍結してから、室温で解凍し、遷移金属イオン付きキトサンヒドロゲルポリマーを得る；
３）一般式（Ｉ）の化合物を２〜１５時間の攪拌によって前記金属イオン付きキトサンヒドロゲルポリマーの空孔中に分散させることで、前記二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を得る。

【0069】

もう一つの具体的な実施形態において、本発明にかかる前記二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造する方法は、下記の工程を含む：
１）キトサンと、遷移金属イオン及び一般式（Ｉ）の化合物を含有する塩基性溶液とを混合する；
２）得られた混合物を０〜−５０℃で１〜２０時間凍結してから、室温で解凍し、前記二機能性キトサンヒドロゲルポリマー複合材料を得る。

【0070】

もう一つの具体的な実施形態において、本発明にかかる前記二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造する方法は、下記の工程を含む：
１）キトサンを０〜−５０℃で１〜２０時間凍結してから、室温で解凍し、キトサンヒドロゲルポリマーを得る；
２）一般式（Ｉ）の化合物と金属イオンを２〜１５時間の攪拌によって前記キトサンヒドロゲルポリマーの空孔中に分散させることで、前記二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を得る。

【0071】

本発明において、前記塩基性溶液はアルカリ金属水酸化物水溶液である。好ましくは、前記塩基性溶液は尿素を含有するアルカリ金属水酸化物水溶液である。前記アルカリ金属水酸化物は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム及びそれらの組み合わせを含むが、それらに限定されない。前記アルカリ金属水酸化物の濃度は特に限定されない。

【0072】

本発明において、前記遷移金属イオンは、その可溶性アルカリ金属塩から由来するものであり、アルカリ金属硝酸塩、アルカリ金属塩化物、アルカリ金属硫酸塩及びその組み合わせを含むが、それらに限定されない。

【0073】

本発明において、一般式（Ｉ）の化合物又は遷移金属イオンは、簡単な手段（例えば攪拌等の手段）で前記キトサンヒドロゲルポリマーの空孔中に分散又は拡散して入らせることができる。前記攪拌としては、２〜１５時間の快速攪拌が好ましい。

【0074】

Ｃ．本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の、発光光源及び化学発光顕微イメージングにおける使用
本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は、高発光強度及び長時間の持続発光という特徴を有することにより、発光光源の製造、及びマーカーとして化学発光顕微イメージングによる物質の検出・分析に用いることができる。

【0075】

本発明の一つの実施形態において、本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は発光光源として、各種の非常時、水中発光、及び装飾性発光材料に用いることができる。

【0076】

本発明のもう一つの実施形態において、本発明にかかる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料はマーカーとして化学発光センサーの構築に用いることができ、顕微イメージング技術によって生物試料、食品又は飲料試料、薬物試料、環境試料、化学試料等を分析できる。

【0077】

本発明にかかるセンサーは、各種の分野及び各種の試料の検出と分析に広く適用することができ、生物試料、食品又は飲料試料、薬物試料、環境試料、化学資料の検出と分析を含むが、それらに限定されない。生物試料は、例えば血液、血漿、血清、尿、糞、痰、分泌物（例えば汗、涙等）、培養物等を含んでもよい；前記環境試料は空気試料、水試料、土壌試料であってもよい；前記化学試料は中間物、最終産物等を含んでもよい。

【0078】

以下、具体的な実施例によって、さらに本特許の発明内容を説明する。これらの実施例は本発明を説明するために用いるもので、本発明の範囲の制限にはならないと理解されるものである。

【実施例】

【0079】

計測方法：
（１）走査型電子顕微鏡；
計測方法：得られた試料を５倍希釈してから凍結乾燥し、乾燥したサンプルを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、ＪＥＯＬ ＪＥＭ−６７００Ｆ、日本）で走査型電子顕微鏡分析を行った。

【0080】

（２）誘導結合プラズマ原子発光；
計測方法：得られた試料について、原子発光スペクトルメーター（ＯＰＴＩＭＡ ７０００ＤＶ）で金属イオンＣｏ^２＋の含有量を計測した。

【0081】

（３）レオロジー性分析；
計測方法：得られた試料をレオメーター（ＴＡ ＡＲ−Ｇ２）で計測し、半径が４０ｍｍでテーパー角が１°のテーパー盤を用いて、スリット幅を１ｍｍとして、計測温度を２０℃として、歪みを１％として、貯蔵弾性率Ｇ’と損失弾性率Ｇ”が周波数Ｆに従って変化する関係を計測した。

【0082】

（４）化学発光スペクトル；
計測方法：得られた試料について、蛍光分光光度計（Ｆ−７０００、Ｈｉｔａｃｈｉ、日本）を用いて、光源を消して、酸化剤溶液（Ｈ_２Ｏ_２溶液）を添加して、試料の化学発光スペクトルを計測した。

【0083】

（５）デジタルカメラによる発光図の撮影：
計測方法：得られた試料を２ｍｌ取り、小型ビーカーに入れ、酸化剤溶液（Ｈ_２Ｏ_２溶液）を２ｍｌ添加し、暗室中において２５ｓの遅延で撮影し、所定の時間で間隔をあけ、発光状況を記録した。

【0084】

（６）化学発光顕微イメージング；
計測方法：得られた試料を２０μｌ取り、セルに入れ、酸化剤溶液（Ｈ_２Ｏ_２溶液）を２０μｌ添加し、暗室中において顕微鏡（Ｏｌｙｍｐｕｓ ＩＸ８３広域蛍光顕微鏡）で観察し、１０ｓの遅延で撮影し、微視的状態での発光状況を記録した。明視野において、酸化剤溶液を添加する前の、及び所定の期間の発光反応後の試料の顕微イメージング図をそれぞれ記録した。

【0085】

（７）化学発光特性；
静的注射ルミノメーター（ＢＰＣＬ、北京）で二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の化学発光特性を検討した。ガラス製セルに、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を注入し、その後ディスポーザブルシリンジで０．１Ｍ Ｈ_２Ｏ_２溶液（ｐＨ範囲７．０〜１１．９２のブリトンロビンソン緩衝液（即ちＢ−Ｒ緩衝液）やｐＨ範囲１２．０〜１３．０のＮａＯＨ溶液に溶解され、好ましい結果はｐＨ＝１０．８８であった）を添加し、静的注射の負高圧を４５０〜１０００Ｖとした。静的注射ルミノメーターで化学発光強度と発光の持続性を計測したと共に、化学発光動態曲線を記録した。

【0086】

実施例１：金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比を１：１とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９９．３６重量％とした（材料１）。

【0087】

本実施例において、一般式（Ｉ）の化合物はＮ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール（「ＡＢＥＩ」）であり、発光増強剤は金属イオンＣｏ^２＋であり、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比は１：１であり、キトサンの質量分数は９９．３６重量％であった。製造方法は以下の通りであった：

【0088】

（ｉ）ビーカー中において、室温で塩基性溶液を配合し、即ちＬｉＯＨ、ＫＯＨ、尿素及びＨ_２Ｏを質量比４．５：７：８：８０．５で混合した。他のビーカーにおいて、前記塩基性溶液を１５ｍｌ取り、１０ｍＭ ＣｏＣｌ_２水溶液を６００μＬ添加し、さらにキトサン粉末（市販品として獲得し、平均分子量＞１０００ｋＤａ、脱アセチル化度＞９０％）を塩基性溶液におけるキトサンの質量分数が２．５重量％になるように添加し、マグネチックスターラーで５分間攪拌してから、冷蔵庫に入れて−３０℃で凍結し、完全に固形になるまで凍結した。凍結した材料を取り出し、室温で解凍し、金属イオンＣｏ^２＋単機能性ヒドロゲルポリマーを得た。

【0089】

（ｉｉ）室温・攪拌状態で、工程（ｉ）で得られた金属イオンＣｏ^２＋単機能性ヒドロゲルポリマーに、０．１Ｍ ＮａＯＨ溶液に溶解された４ｍＭ ＡＢＥＩ水溶液を１．５ミリリットル速やかに添加し、マグネチックスターラーで１０時間攪拌し、ＡＢＥＩ・金属イオンＣｏ^２＋二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料（材料１）を得、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比は１：１であり、キトサンの質量分数は９９．３６重量％であった。

【0090】

前記計測方法（１）、（３）、（４）によって材料１の様態、レオロジー性及び化学発光スペクトルをそれぞれ計測したと共に、計測方法（５）〜（７）の方法によって、それぞれデジタルカメラ、顕微鏡及び静的注射ルミノメーターを用いて材料１の化学発光特性を調査し、結果はそれぞれ図１〜６に示す。

【0091】

実施例２：金属イオンＮｉ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｎｉ^２＋とＡＢＥＩのモル比を１：１とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９９．３６重量％とした（材料２）。

【0092】

工程（ｉ）でＣｏＣｌ_２の代わりに同じモル量のＮｉＣｌ_２を用いた以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料２を得た。前記計測方法（７）によって材料２の化学発光動態曲線を計測し、結果は図４Ｂ）における曲線ｃに示す。

【0093】

実施例３：金属イオンＦｅ^３＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｆｅ^３＋とＡＢＥＩのモル比を１：１とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９９．３６重量％とした（材料３）。

【0094】

工程（ｉ）でＣｏＣｌ_２の代わりに同じモル量のＦｅＣｌ_３を用いた以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料３を得た。前記計測方法（７）によって材料３の化学発光動態曲線を計測し、結果は図４Ｂ）における曲線ｄに示す。

【0095】

実施例４：金属イオンＦｅ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｆｅ^２＋とＡＢＥＩのモル比を１：１とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９９．３６重量％とした（材料４）。

【0096】

工程（ｉ）でＣｏＣｌ_２の代わりに同じモル量のＦｅ_２ＳＯ_４を用いた以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料４を得た。前記計測方法（７）によって材料４の化学発光動態曲線を計測し、結果は図４Ｂ）における曲線ｅに示す。

【0097】

実施例５：金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比を１：１０とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９９．５５重量％とした（材料５）。

【0098】

工程（ｉ）で１０ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液の代わりに１ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液を用いた以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料５を得た。前記計測方法（７）によって材料５の化学発光動態曲線を計測し、結果は図７における曲線ｂに示す。

【0099】

実施例６：金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比を１：２とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９９．５１重量％とした（材料６）。

【0100】

工程（ｉ）で１０ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液の代わりに５ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液を用いた以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料６を得た。前記計測方法（７）によって材料６の化学発光動態曲線を計測し、結果は図７における曲線ｃに示す。

【0101】

実施例７：金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比を２：１とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９９．３７重量％とした（材料７）。

【0102】

工程（ｉ）で１０ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液の代わりに２０ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液を用いた以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料７を得た。前記計測方法（７）によって材料７の化学発光動態曲線を計測し、結果は図７における曲線ｅに示す。

【0103】

実施例８：金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比を３：１とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９９．２８重量％とした（材料８）。

【0104】

工程（ｉ）で１０ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液の代わりに３０ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液を用いた以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料８を得た。前記計測方法（７）によって材料８の化学発光動態曲線を計測し、結果は図７における曲線ｆに示す。

【0105】

実施例９：金属イオンＣｏ^２＋・ルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とルミノールのモル比を１：１とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９９．６２重量％とした（材料９）。

【0106】

工程（ｉｉ）でＮ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールの代わりに同じモル量のルミノールを用いた以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料９を得た。前記計測方法（７）によって材料９の化学発光動態曲線を計測し、結果は図４Ｃにおける曲線ｆに示す。

【0107】

Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールの代わりにルミノールを化学発光試薬として用いると、発光強度が少ししか低下せず、持続的な発光効果が保持していることは分かった。

【0108】

実施例１０：金属イオンＣｏ^２＋・イソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とイソルミノールのモル比を１：１とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９９．６２重量％とした（材料１０）。

【0109】

工程（ｉｉ）でＮ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールの代わりに同じモル量のイソルミノールを用いた以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料１０を得た。前記計測方法（７）によって材料１０の化学発光動態曲線を計測し、結果は図４Ｄにおける曲線ｇに示す。

【0110】

Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールの代わりにイソルミノールを化学発光試薬として用いると、発光強度が少ししか低下せず、持続的な発光効果が保持していることは分かった。

【0111】

実施例１１：金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比を１：１とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９９．８３重量％とした（材料１１）。

【0112】

工程（ｉ）で、キトサンをその質量分数が９９．８３重量％になるような質量で添加した以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料１１を得た。前記計測方法（７）によって材料１１の化学発光動態曲線を計測し、結果は図１０に示す。

【0113】

実施例１２：第２の方法により金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造した（材料１２）。

【0114】

本実施例において、一般式（Ｉ）の化合物はＮ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールであり、発光増強剤は金属イオンＣｏ^２＋であり、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比は１：１であり、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数は９９．３６重量％であった。製造方法は以下の通りであった：

【0115】

（ｉ）ビーカー中において、室温で塩基性溶液を配合し、即ちＬｉＯＨ、ＫＯＨ、尿素及びＨ_２Ｏを質量比４．５：７：８：８０．５で混合した。他のビーカーにおいて、前記塩基性溶液を１５ｍｌ取り、さらにキトサン粉末を塩基性溶液におけるキトサンの質量分数が２．５重量％になるように添加し、マグネチックスターラーで５分間攪拌してから、冷蔵庫に入れて−３０℃で凍結し、完全に固形になるまで凍結した。凍結した材料を取り出し、室温で解凍し、キトサンヒドロゲルポリマーを得た。

【0116】

（ｉｉ）室温・攪拌状態で、工程（ｉ）で得られたキトサンヒドロゲルポリマーに、４ｍＭ ＡＢＥＩ水溶液（０．１Ｍ ＮａＯＨ溶液に溶解されたもの）を１．５ミリリットル、及び１０ｍＭ ＣｏＣｌ_２水溶液を６００μＬ速やかに添加し、マグネチックスターラーで１０時間攪拌し、ＡＢＥＩ・金属イオンＣｏ^２＋二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を得、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比は１：１であり、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数は９９．３６重量％であった（材料１２）。

【0117】

前記計測方法（７）によって材料１２の化学発光動態曲線を計測し、結果は図１１に示す。

【0118】

実施例１３：第３の方法により金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造した（材料１３）。

【0119】

本実施例において、一般式（Ｉ）の化合物はＮ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールであり、発光増強剤は金属イオンＣｏ^２＋であり、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比は１：１であり、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数は９９．３６重量％であった。製造方法は以下の通りであった：

【0120】

ビーカー中において、室温で塩基性溶液を配合し、即ちＬｉＯＨ、ＫＯＨ、尿素及びＨ_２Ｏを質量比４．５：７：８：８０．５で混合した。他のビーカーにおいて、前記塩基性溶液を１５ｍｌ取り、１０ｍＭ ＣｏＣｌ_２水溶液を６００μＬ、及び４ｍＭ ＡＢＥＩ水溶液（０．１Ｍ ＮａＯＨ溶液に溶解されたもの）を１．５ミリリットル添加し、さらにキトサン粉末を塩基性溶液におけるキトサンの質量分数が２．５重量％になるように添加し、マグネチックスターラーで５分間攪拌してから、冷蔵庫に入れて−３０℃で凍結し、完全に固形になるまで凍結した。凍結した材料を取り出し、室温で解凍し、ＡＢＥＩ・金属イオンＣｏ^２＋二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を得、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比は１：１であり、キトサンの質量分数は９９．３６重量％であった（材料１３）。

【0121】

前記計測方法（７）によって材料１３の化学発光動態曲線を計測し、結果は図１２に示す。

【0122】

実施例１４：金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比を１：１００とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９５．７６重量％とした（材料１４）。

【0123】

工程（ｉ）で１０ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液の代わりに１ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液を用い、４ｍＭ ＡＢＥＩ溶液の代わりに４０ｍＭ ＡＢＥＩ溶液を用いた以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料１４を得た。前記計測方法（７）によって材料１４の化学発光動態曲線を計測し、結果は図１４における曲線ａに示す。

【0124】

実施例１５：金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比を１：１，０００とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９５．７６重量％とした（材料１５）。

【0125】

工程（ｉ）で１０ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液の代わりに０．１ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液を用い、４ｍＭ ＡＢＥＩ溶液の代わりに４０ｍＭ ＡＢＥＩ溶液を用いた以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料１５を得た。前記計測方法（７）によって材料１５の化学発光動態曲線を計測し、結果は図１４における曲線ｂに示す。

【0126】

実施例１６：金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比を１：１０，０００とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９５．７６重量％とした（材料１６）。

【0127】

工程（ｉ）で１０ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液の代わりに０．０１ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液を用い、４ｍＭ ＡＢＥＩ溶液の代わりに４０ｍＭ ＡＢＥＩ溶液を用いた以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料１６を得た。前記計測方法（７）によって材料１６の化学発光動態曲線を計測し、結果は図１４における曲線ｃに示す。

【0128】

実施例１７：金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比を１：１００，０００とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９５．７６重量％とした（材料１７）。

【0129】

工程（ｉ）で１０ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液の代わりに０．００１ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液を用いた以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料１７を得た。前記計測方法（７）によって材料１７の化学発光動態曲線を計測し、結果は図１４における曲線ｄに示す。

【0130】

実施例１８：金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比を１：１とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を６０．００重量％とした（材料１８）。

【0131】

工程（ｉ）で、キトサンをその質量分数が６０．００重量％になるような質量で添加した以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料１８を得た。該発光材料は材料１と殆ど完全に同様な発光効果を有した。

【0132】

実施例１９：金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比を１：１とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を７０．００重量％とした（材料１９）。

【0133】

工程（ｉ）で、キトサンをその質量分数が７０．００重量％になるような質量で添加した以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により材料１９を得た。該発光材料は材料１と殆ど完全に同様な発光効果を有した。

【0134】

比較例１：金属イオンＣｏ^２＋単機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造した（比較材料１）。

【0135】

工程（ｉｉ）を省略した、即ち工程（ｉ）のみを実施した以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により、Ｃｏ^２＋単機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を得た（比較材料１）。前記計測方法（７）によって比較材料１の化学発光動態曲線を計測したが、化学発光は観察されなかった。

【0136】

比較例２：Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール単機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造した（比較材料２）。

【0137】

本比較例の目的は、該Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールヒドロゲル複合物に対する金属イオンＣｏ^２＋の触媒作用を調査することにある。

【0138】

工程（ｉ）でＣｏＣｌ_２溶液の代わりに同じ体積の水を添加した以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により、ＡＢＥＩ単機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を得た（比較材料２）。前記計測方法（７）によって比較材料２の化学発光動態曲線を計測し、結果は図４Ｂ）における曲線ｂに示す。

【0139】

比較例３：Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールと金属イオンＣｏ^２＋の混合溶液を製造した（比較材料３）。

【0140】

本比較例の系において、Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールと金属イオンＣｏ^２＋は互いに混合されただけであり、ヒドロゲルポリマー内に存在していなかった。本比較例の目的は、化学発光の持続性に対するヒドロゲルポリマーマトリックスの影響を調査することにある。

【0141】

前記特定の塩基性溶液に、実施例１と同じ量のＣｏＣｌ_２溶液とＮ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール溶液を添加し、均一に混合し、比較材料３を得た。前記計測方法（７）によって比較材料３の化学発光動態曲線を計測し、結果は図４Ｅ）における曲線ｈに示す。

【0142】

比較例４：金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比を１：１とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を５０．００重量％とした（比較材料４）。

【0143】

工程（ｉ）で、キトサンをその質量分数が５０．００重量％になるような質量で添加した以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により比較材料４を得た。前記計測方法（７）によって比較材料４の化学発光動態曲線を計測したが、ヒドロゲルが形成されたのではなく、フロック様の液状懸濁材料が得られた。

【0144】

比較例５：金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比を１：１とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９９．８５重量％とした（比較材料５）。

【0145】

工程（ｉ）で、キトサンをその質量分数が９９．８５重量％になるような質量で添加した以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により比較材料５を得た。前記計測方法（７）によって比較材料５の化学発光動態曲線を計測したが、該材料が持続的に発光できないことは発見され、結果は図１３Ａ）に示す。

【0146】

比較例６：金属イオンＣｏ^２＋・Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料を製造し、ただし、Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比を５．５：１とし、二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数を９９．０５重量％とした（比較材料６）。

【0147】

工程（ｉ）で１０ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液の代わりに５５ｍＭ ＣｏＣｌ_２溶液を用いた以外に、実施例１において材料１を製造した方法と同じ方法により比較材料６を得た。前記計測方法（７）によって比較材料６の化学発光動態曲線を計測したが、持続的に発光できず、結果は図１３Ｂ）に示す。

【0148】

図１は材料１の走査型電子顕微鏡写真である。図１から分かるように、材料１は均一な多孔質スポンジ状構造であり、これらのマイクロメートル、ひいてはナノメートルレベルの空孔は、発光試薬及び発光増強剤を有効に富化し、且つこれらの物質の徐放を実現することができるため、該複合材料は高強度で且つ持続的な化学発光特性を有する。

【0149】

図２Ａ）は材料１のレオロジー性の計測結果である。周波数走査の結果から分かるように、周波数が０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚの範囲内にある場合、貯蔵弾性率Ｇ’と損失弾性率Ｇ”は周波数の上昇に従って上昇する。しかも、該周波数範囲内において、貯蔵弾性率Ｇ’の数値は常に損失弾性率Ｇ”より大きく、これによって材料１がゲルであることを証明できる。図２Ｂ）は材料１の入れた瓶を倒置する場合の実物図であり、材料１が流動していないことが示され、これによって材料１のゲル性質を証明できる。

【0150】

図３は材料１の化学発光スペクトルである。図３から分かるように、材料１（曲線ｂ）の最大発光波長は４５０ｎｍ程度であり、単独のＮ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール溶液（曲線ａ）の最大発光波長に近い。材料１にＮ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールが含まれ、且つ化学発光がＮ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールから由来することは証明される。また、計測方法（２）に記載の誘導結合プラズマ原子発光によって材料１におけるＣｏ^２＋の含有量を計測したところ、１３．２１μｇ／ｇであり、材料１に金属イオンＣｏ^２＋が含まれることは証明される。以上の特性データから明らかなように、金属イオンＣｏ^２＋及びＮ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノールを共に含有する二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料は成功に合成された、即ち本発明にかかる二機能性キトサンヒドロゲルポリマー複合材料が得られた。

【0151】

化学発光性能
図４Ａ）は材料１（曲線ａ）の化学発光動態曲線である。図４Ｂ）はそれぞれ、比較材料２（曲線ｂ）、材料２（曲線ｃ）、材料３（曲線ｄ）及び材料４（曲線ｅ）の化学発光動態曲線である。図４Ｃ）と４Ｄ）はそれぞれ、材料９（曲線ｆ）及び材料１０（曲線ｇ）の化学発光動態曲線である。図４Ｅ）は比較材料３（曲線ｈ）の化学発光動態曲線である。曲線ａとｂの比較から分かるように、材料１は抜群の化学発光性能を有し、ＡＢＥＩ単機能性ヒドロゲルポリマー複合材料（比較材料２）に比べて、化学発光強度は少なくとも４０倍向上した。これは、Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール発光系に対する金属イオンCo²⁺の良好な触媒効果によるものである。曲線ｈから分かるように、キトサンが無い場合、強く発光した後すぐに減衰し、７０分間の化学反応を経った後、比較材料３（即ちＡＢＥＩとＣｏ^２＋の混合物）の発光は既に０ぐらいに低減した。本発明にかかる材料１４〜１７との比較から分かるように（下表１に示すように）、本発明にかかるヒドロゲルポリマー複合材料は、高強度で且つ持続的な発光を実現でき、材料１４〜１７の化学発光強度が初期発光強度の９０％の範囲内に保持する発光は２２．３〜５６．４時間続くことができ、化学発光強度が初期発光強度の５０％の範囲内に保持する発光は２８．６〜７５．０時間も続くことができた。これから分かるように、本発明にかかるヒドロゲル材料は、元々のＡＢＥＩの「フラッシュ」タイプの発光から新規な「フラット」タイプの発光への変換を実現した。本発明にかかる二機能性複合材料は、高強度で且つ持続的な優れた発光を示し、発光時間を著しく延長し、該持続的で高強度な発光は、キトサンヒドロゲルの特別な多孔質構造の徐放機能によるものである。実験結果から分かるように、本発明にかかる材料１は持続的で高強度に発光するという顕著な効果を有し、新規な優れた発光光源材料である。

【0152】

【表1】

【0153】

備考：材料１４〜１７において、複合材料の総重量に対して、キトサンの重量百分率はいずれも９５．７６重量％であった。

【0154】

図４Ｂ）における曲線ｃ、ｄ及びｅから分かるように、金属イオンＮｉ^２＋、Ｆｅ^３＋、Ｆｅ^２＋をそれぞれ含有する二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料も、いずれも高強度で且つ持続的な化学発光特性を有し、しかもこれらの材料の化学発光強度はいずれもＡＢＥＩ単機能性ヒドロゲルポリマー複合材料より高い。該特性は、Ｎ−（４−アミノブチル）−Ｎ−エチルイソルミノール発光系に対する各錯体金属イオンの良好な触媒効果及びキトサンヒドロゲルの徐放作用によるものである。

【0155】

また、図４Ｃ）における曲線ｆ及び図４Ｄ）における曲線ｇから分かるように、ルミノールとイソルミノールをそれぞれ含有する二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料も、いずれも高強度で且つ持続的な化学発光特性を有する。

【0156】

発明者らは、さらにデジタルカメラ撮影及び化学発光顕微イメージング技術を用いて、材料１の発光強度及び持続性をモニターし、結果はそれぞれ図５及び図６に示す。

【0157】

図５は異なる時点でデジタルカメラで記録した材料１の発光状況である。図面に示すように、左右にある２つのビーカーは、それぞれ酸化剤と材料の異なる混合状態での図を示し、図中、左側のビーカーは材料に酸化剤（Ｈ_２Ｏ_２）溶液を何の攪拌もせずに直接に添加した発光図であり、両者の反応過程を良好に示すことができる。写真の結果によれば、発光は最初に酸化剤Ｈ_２Ｏ_２溶液とゲル材料の境界で発生し（１分間の図を参照する）、且つ境界における発光層の厚さは増え続け（１５分間の図を参照する）、これは、小分子に対するヒドロゲルの徐放作用によって、一般式（Ｉ）の化合物の発光断片がヒドロゲルポリマー複合材料から放出されるからである。また、キトサンヒドロゲルに対するＨ_２Ｏ_２水溶液の分解作用により、一般式（Ｉ）の化合物の発光断片はヒドロゲルポリマー複合材料からさらに放出され、質量の小さい破片（一般式（Ｉ）の化合物も含む）はＨ_２Ｏ_２の分解で生じる酸素ガスによって酸化剤Ｈ_２Ｏ_２溶液の上部へ持ち上げられる（該減少を記録した２５分間の図を参照する）が、質量の大きい破片（一般式（Ｉ）の化合物も含む）はヒドロゲルポリマー複合材料の底部に沈むため、酸化剤溶液相の上部でもコロイド相の底部でも化学発光が見える（１２０分間の図を参照する）。ヒドロゲルの分解物は系中で上下に動く（図５に示すように、上部と底部の発光層は厚くなりつつある）ことで、未反応の一般式（Ｉ）の化合物を酸化剤とさらに接触して反応させ、新たな発光を発生する。このように、化学発光反応は進行し続くことに従って、持続的で安定な化学発光を発生する。右側のビーカーは材料に酸化剤（Ｈ_２Ｏ_２）溶液を添加して、振盪して均一に混合した後の発光図であり、それから分かるように、最初の所定の期間では強い可視光があり、且つ発光強度は時間の経過に従ってある程度低下するが、３ｈ後にもまだ比較的に強い可視光がある。発光材料として使用する場合、材料と酸化剤の混合手段は材料の使用に影響を与えないことは分かる。２ｍｌの材料を取るだけでも以上のような発光効果を有することから、該材料が良好な発光強度と持続的な発光という特徴を有し、新規発光光源を製造する優れた材料であることは分かる。

【0158】

図６は顕微鏡下での材料１の化学発光図であり、該材料の様態と化学発光過程は微視的に見える。明視野において、Ａ）では材料１が反応前の透明なコロイド状態であり、Ｂ）では材料が所定の期間で反応した後、不透明な沈殿状態に変化したことから、前記材料１が徐放作用及びキトサンに対するＨ_２Ｏ_２の分解作用によって持続的で安定な発光を実現するという推測はさらに証明される。暗視野において、Ｃ）から分かるように、化学発光反応の進行に従って、気泡が生じ、且つ発光が暗いから明るくなり、そしてまた暗くなる過程も撮影されたことで、材料の発光の持続性は証明される。材料１は、発光強度が高い且つ持続的に発光するという特徴を有するので、発光マーカーとして顕微イメージングによる物質の分析・測定に適用できる。

【0159】

実験により、材料１の発光は可制御性を有し、適量の体積で添加することだけで、所要の長時間の安定な発光を実現でき、発光光源を製造する良好な材料であることもさらに発見された。

【0160】

図７はＣｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比が異なる二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料の化学発光動態曲線であり、曲線ａ〜ｆはそれぞれ、比較材料２、本発明にかかる材料５、６、１、７及び８に相応する。Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩの異なるモル比が化学発光強度及び発光の持続性・安定性に与える影響は分かる。Ｃｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比の増加に従って、化学発光強度は増強するが、所定の程度に達した後、発光の持続性は低下する。そのため、適切なＣｏ^２＋とＡＢＥＩのモル比の範囲内に入っていてこそ、高強度で且つ持続的に発光する複合材料が得られる。

【0161】

発明者らはさらに、酸化剤の量も本発明にかかる複合材料の化学発光強度及び持続性にある程度の影響を与えることを見出した。材料１に異なる濃度のＨ_２Ｏ_２（０．１ｍＭ〜１０００ｍＭ）溶液を添加し、化学発光の検出を行い、結果は図８に示し、上記の異なる濃度のＨ_２Ｏ_２溶液を添加する場合はそれぞれ曲線ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅに相応する。Ｈ_２Ｏ_２の濃度の増加に従って、化学発光の強度も持続性も相応に増強することは分かる。しかしながら、Ｈ_２Ｏ_２の濃度が１０００ｍＭに増加した場合（曲線ｅ）、発光強度は少し低下し、且つ発光の持続性・安定性も低下したが、これは、Ｈ_２Ｏ_２濃度が大きすぎて、多すぎる気泡が生じたからであるかもしれない。

【0162】

本発明の発明者らはさらに、本発明にかかる材料１は広い範囲のｐＨ値条件下で化学発光を発生できることを見出し、図９に示すように、本発明にかかる材料１はｐＨ７．０〜１３．０の区間内で優れた発光特性を有する。特に、本発明にかかる材料１は生理的環境（ｐＨ７．０〜７．９６）の空間内でも優れた発光性能を有する。これにより、本発明にかかる材料１は各種の生物的検出に適用でき、ルミノール及びその類似物系による化学発光の応用範囲は大きく拡大される。

【0163】

発明者らはさらに、キトサンの異なる質量分数が最終の複合材料のレオロジー性にある程度の影響を与えることを見出した。複合材料の総重量に対して、キトサンの質量分数は６０重量％未満であると、複合材料の発光持続性は十分に持続的ではないが、キトサンの質量分数は９９．８３重量％を超えると、瞬時的な強い発光が発生し、その後徐々に低下してしまう（図１３Ａに示す）。また、Ｃｏ^２＋イオンの含有量もキトサンのゲル化にある程度の影響を与え、キトサンの質量が一定に保持する場合、Ｃｏ^２＋イオンの含有量は高すぎると、キトサンのゲル化に不利である（図１３Ｂに示す）。そのため、Ｃｏ^２＋イオン、化学発光分子及びキトサンの三者の相対含有量は所定の範囲内に入っていてこそ、高強度で且つ持続的に発光する複合材料が得られる。

【0164】

図１１と１２はそれぞれ、他の実施形態の製造方法で製造される二機能性ヒドロゲルポリマー複合材料（それぞれ材料１２と１３に相応する）の化学発光動態曲線である。これらの二種類の方法はいずれも高強度で且つ持続的な複合材料を製造できることは分かる。

【0165】

本発明の具体的な実施形態は既に詳細に説明されたが、当業者ならば理解できるように、公開された全ての教示に基づき、それらの詳細について各種の変更や置換をすることができ、それらの変更はいずれも本発明の保護の範囲に入る。本発明の全範囲は、添付される特許請求の範囲及びそれらの任意の均等物によって決められる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】