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特開2022-41909カーボンナノ粒子の製造方法及びカーボンナノ粒子、並びに、抗菌剤及び抗ウイルス剤
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022041909
(43)【公開日】2022-03-11
(54)【発明の名称】カーボンナノ粒子の製造方法及びカーボンナノ粒子、並びに、抗菌剤及び抗ウイルス剤
(51)【国際特許分類】
C01B 32/15 20170101AFI20220304BHJP
B01J 27/053 20060101ALI20220304BHJP
B01J 31/02 20060101ALI20220304BHJP
B82Y 40/00 20110101ALI20220304BHJP
B82Y 30/00 20110101ALI20220304BHJP
A01P 1/00 20060101ALI20220304BHJP
A01P 3/00 20060101ALI20220304BHJP
A01N 25/10 20060101ALI20220304BHJP
A01N 25/12 20060101ALI20220304BHJP
A01N 59/00 20060101ALI20220304BHJP
【ＦＩ】
C01B32/15 ZNM
B01J27/053 M
B01J31/02 103M
B01J31/02 102M
B82Y40/00
B82Y30/00
A01P1/00
A01P3/00
A01N25/10
A01N25/12 101
A01N59/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021128289
(22)【出願日】2021-08-04
(31)【優先権主張番号】P 2020147069
(32)【優先日】2020-09-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】504159235
【氏名又は名称】国立大学法人 熊本大学
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100126664
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 慎吾
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100189337
【弁理士】
【氏名又は名称】宮本 龍
(72)【発明者】
【氏名】新留 琢郎
(72)【発明者】
【氏名】徐 薇
【テーマコード（参考）】
4G146
4G169
4H011
【Ｆターム（参考）】
4G146AA07
4G146AB04
4G146AC02A
4G146AC02B
4G146AC16A
4G146AC16B
4G146AD17
4G146AD40
4G146BA11
4G146BA49
4G146BC06
4G146BC15
4G146BC42
4G146BC48
4G146CA11
4G146CA16
4G146CB17
4G146CB19
4G146CB35
4G146DA03
4G146DA31
4G169BA42A
4G169BA47A
4G169BB10A
4G169BB10B
4G169BE16A
4G169BE16B
4G169BE22A
4G169BE22B
4G169CB81
4G169DA02
4H011AA02
4H011AA04
4H011BA01
4H011BB18
4H011BC06
4H011BC19
4H011DA02
4H011DA07
4H011DA14
4H011DH04
4H011DH11
(57)【要約】
【課題】簡便かつ短時間に製造可能な、有機溶媒に分散可能なカーボンナノ粒子の製造方法、及び有機溶媒に分散可能なカーボンナノ粒子を提供する。
【解決手段】強酸又は強塩基の触媒存在下、有機溶媒を加熱してカーボンナノ粒子を形成することを含む、カーボンナノ粒子の製造方法。グラファイト構造を有し、有機溶剤可溶性であり、平均粒子径が５～１０００ｎｍであるカーボンナノ粒子。前記強酸又は強塩基が、硫酸、パラトルエンスルホン酸、又はジメチルアミノピリジンであることが好ましく、有機溶媒にマイクロ波照射して有機溶媒を加熱することが好ましい。
【選択図】なし
【解決手段】強酸又は強塩基の触媒存在下、有機溶媒を加熱してカーボンナノ粒子を形成することを含む、カーボンナノ粒子の製造方法。グラファイト構造を有し、有機溶剤可溶性であり、平均粒子径が５～１０００ｎｍであるカーボンナノ粒子。前記強酸又は強塩基が、硫酸、パラトルエンスルホン酸、又はジメチルアミノピリジンであることが好ましく、有機溶媒にマイクロ波照射して有機溶媒を加熱することが好ましい。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
強酸又は強塩基の触媒存在下、有機溶媒を加熱してカーボンナノ粒子を形成することを含む、カーボンナノ粒子の製造方法。
【請求項2】
前記強酸又は強塩基が、硫酸、パラトルエンスルホン酸、又はジメチルアミノピリジンである、請求項１に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
【請求項3】
前記有機溶媒を加熱することが、有機溶媒にマイクロ波照射して有機溶媒を加熱することである、請求項１又は２に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
【請求項4】
前記有機溶媒が有機酸無水物である、請求項１～３のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
【請求項5】
前記有機酸無水物が無水酢酸である、請求項４に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
【請求項6】
前記有機溶媒がアセトン、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、又は、ジメチルホルムアミドである、請求項１～３のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
【請求項7】
前記カーボンナノ粒子が有機溶剤可溶性である、請求項１～６のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
【請求項8】
前記カーボンナノ粒子の平均粒子径が５～１０００ｎｍである、請求項１～７のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
【請求項9】
前記カーボンナノ粒子をラマン分光法で測定したとき、グラファイト構造由来のＧバンドの強度ＩＧに対するグラファイト構造の欠陥に起因するＤバンドの強度ＩＤの相対比（ＩＤ／ＩＧ）が０．３～０．９である、請求項１～８のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
【請求項10】
前記カーボンナノ粒子を、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により測定し、得られるＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルからＳｈｉｒｌｅｙ法で定量したとき、Ｃ－Ｃ量、Ｃ＝Ｃ量、Ｃ－Ｏ量、及びＣ＝Ｏ量の総量１００％に対して、Ｃ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量の総量が６０％以下である、請求項１～９のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
【請求項11】
前記カーボンナノ粒子をフーリエ変換赤外分光法で測定したとき、２９００ｃｍ－１近傍にＣ－Ｈ結合のピークが発現し、且つ３３００ｃｍ－１近傍にＯ－Ｈ結合のピークが発現しない、請求項１～１０のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
【請求項12】
前記有機溶媒がＮ原子及びＳ原子を含まない、請求項１～１１のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
【請求項13】
グラファイト構造を有し、
有機溶剤可溶性であり、
平均粒子径が５～１０００ｎｍであるカーボンナノ粒子。
有機溶剤可溶性であり、
平均粒子径が５～１０００ｎｍであるカーボンナノ粒子。
【請求項14】
前記カーボンナノ粒子をラマン分光法で測定したとき、グラファイト構造由来のＧバンドの強度ＩＧに対するグラファイト構造の欠陥に起因するＤバンドの強度ＩＤの相対比（ＩＤ／ＩＧ）が０．３～０．９である、請求項１３に記載のカーボンナノ粒子。
【請求項15】
前記カーボンナノ粒子を、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により測定し、得られるＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルからＳｈｉｒｌｅｙ法で定量したとき、Ｃ－Ｃ量、Ｃ＝Ｃ量、Ｃ－Ｏ量、及びＣ＝Ｏ量の総量１００％に対して、Ｃ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量の総量が６０％以下である、請求項１３又は１４に記載のカーボンナノ粒子。
【請求項16】
前記カーボンナノ粒子をフーリエ変換赤外分光法で測定したとき、２９００ｃｍ－１近傍にＣ－Ｈ結合のピークが発現し、且つ３３００ｃｍ－１近傍にＯ－Ｈ結合のピークが発現しない、請求項１３～１５に記載のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子。
【請求項17】
前記カーボンナノ粒子がＮ原子及びＳ原子を含まない、請求項１３～１６のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子。
【請求項18】
請求項１３～１７のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子を含む抗菌剤。
【請求項19】
請求項１３～１７のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子を含む抗ウイルス剤。
【請求項20】
請求項１３～１７のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子、及び、ポリマーを含む複合フィルム。
【請求項21】
請求項１３～１７のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子、及び、ポリマーを含む複合ナノ粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、カーボンナノ粒子の製造方法及びカーボンナノ粒子、並びに、抗菌剤及び抗ウイルス剤に関する。
【背景技術】
【0002】
グラフェン量子ドット（ＧＱＤｓ）は、毒性が低く、水溶性と安定した光化学特性のため、バイオイメージング用の蛍光プローブ、医療材料としての利用が期待されている。
【0003】
例えば、非特許文献１には、天然アミノ酸であるグルタミン酸を熱分解させて、グラフェン量子ドットを作製する方法が開示されている。
【0004】
非特許文献２には、尿素やチオ尿素をマイクロ波照射して、グラフェン量子ドットを作製する方法が開示されている。
【0005】
非特許文献３には、食品添加物の一つであるクエン酸をマイクロ波照射して、グラフェン量子ドットを作製する方法が開示されている。
【0006】
非特許文献４には、炭酸アンモニウム溶液中、アスパラギン酸をマイクロ波照射して、グラフェン量子ドットを作製する方法が開示されている。
【0007】
特許文献１及び非特許文献５には、酸化グラフェンの過酸化水素溶液から、グラフェン量子ドットを作製する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特表２０１８－５３２６８６号公報
【非特許文献】
【0009】
【非特許文献1】Wu et al., "Fabrication of highly fluorescent graphene quantum dots using L-glutamic acid for in vitro/in vivo imaging and sensing", J Mater Chem C Mater Opt Electron Devices, 2013 August 21; 1(31): 4676-4684.
【非特許文献2】Dan Qu et al., "Highly luminescent S, N co-doped graphene quantum dots with broad visible absorption bands for visible light photocatalysts", Nanoscale, 2013, 5, 12272-12277.
【非特許文献3】Qianfen Zhuang et al., "Solid-phase synthesis of graphene quantum dots from the food additive citric acid under microwave irradiation and their use in live-cell imaging", Luminescence 2016; 31: 746-753.
【非特許文献4】Chunfang Zhang et al., "Microwave assisted one-pot synthesis of graphene quantum dots as highly sensitive fluorescent probes for detection of iron ions and pH value", Talanta 150 (2016) 54-60.
【非特許文献5】Rabeb El-Hnayn et al., "One-Step Synthesis of Diamine-Functionalized Graphene Quantum Dots from Graphene Oxide and Their Chelating and Antioxidant Activities", Nanomaterials 2020, 10, 104; doi:10.3390/nano10010104.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
非特許文献１～５、特許文献１に開示されているグラフェン量子ドット（ＧＱＤｓ）の製造方法では、いずれも、ＧＱＤｓを水溶媒中で合成し、水分散液として調製している。
【0011】
一方、有機溶媒に分散するグラフェン量子ドットは、ポリマーと混合してフィルムや繊維状にしたり、また、染料としても利用できる。しかしながら、従来の水分散液としてのグラフェン量子ドットを有機溶媒に分散させるためには、表面修飾する等の必要があり、その製造にはコストがかかる。
【0012】
そこで、本発明は、簡便かつ短時間に製造可能な、有機溶媒に分散可能なカーボンナノ粒子の製造方法、及び有機溶媒に分散可能なカーボンナノ粒子を提供することを目的とする。
本明細書において、「カーボンナノ粒子」は「グラフェン量子ドット」及び「カーボン量子ドット」を含む概念である。
本明細書において、「カーボンナノ粒子」は「グラフェン量子ドット」及び「カーボン量子ドット」を含む概念である。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、以下の態様を含む。
【0014】
［１］ 強酸又は強塩基の触媒存在下、有機溶媒を加熱してカーボンナノ粒子を形成することを含む、カーボンナノ粒子の製造方法。
［２］ 前記強酸又は強塩基が、硫酸、パラトルエンスルホン酸、又はジメチルアミノピリジンである、前記［１］に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［３］ 前記有機溶媒を加熱することが、有機溶媒にマイクロ波照射して有機溶媒を加熱することである、前記［１］又は［２］に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［４］ 前記有機溶媒が有機酸無水物である、前記［１］～［３］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［５］ 前記有機酸無水物が無水酢酸である、前記［４］に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［６］ 前記有機溶媒がアセトン、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、又は、ジメチルホルムアミドである、前記［１］～［３］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［２］ 前記強酸又は強塩基が、硫酸、パラトルエンスルホン酸、又はジメチルアミノピリジンである、前記［１］に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［３］ 前記有機溶媒を加熱することが、有機溶媒にマイクロ波照射して有機溶媒を加熱することである、前記［１］又は［２］に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［４］ 前記有機溶媒が有機酸無水物である、前記［１］～［３］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［５］ 前記有機酸無水物が無水酢酸である、前記［４］に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［６］ 前記有機溶媒がアセトン、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、又は、ジメチルホルムアミドである、前記［１］～［３］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
【0015】
［７］ 前記カーボンナノ粒子が有機溶剤可溶性である、前記［１］～［６］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［８］ 前記カーボンナノ粒子の平均粒子径が５～１０００ｎｍである、前記［１］～［７］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［９］ 前記カーボンナノ粒子をラマン分光法で測定したとき、グラファイト構造由来のＧバンドの強度ＩＧに対するグラファイト構造の欠陥に起因するＤバンドの強度ＩＤの相対比（ＩＤ／ＩＧ）が０．３～０．９である、前記［１］～［８］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［１０］ 前記カーボンナノ粒子を、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により測定し、得られるＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルからＳｈｉｒｌｅｙ法で定量したとき、Ｃ－Ｃ量、Ｃ＝Ｃ量、Ｃ－Ｏ量、及びＣ＝Ｏ量の総量１００％に対して、Ｃ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量の総量が６０％以下である、前記［１］～［９］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［１１］ 前記カーボンナノ粒子をフーリエ変換赤外分光法で測定したとき、２９００ｃｍ－１近傍にＣ－Ｈ結合のピークが発現し、且つ３３００ｃｍ－１近傍にＯ－Ｈ結合のピークが発現しない、前記［１］～［１０］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［１２］ 前記有機溶媒がＮ原子及びＳ原子を含まない、前記［１］～［１１］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［８］ 前記カーボンナノ粒子の平均粒子径が５～１０００ｎｍである、前記［１］～［７］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［９］ 前記カーボンナノ粒子をラマン分光法で測定したとき、グラファイト構造由来のＧバンドの強度ＩＧに対するグラファイト構造の欠陥に起因するＤバンドの強度ＩＤの相対比（ＩＤ／ＩＧ）が０．３～０．９である、前記［１］～［８］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［１０］ 前記カーボンナノ粒子を、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により測定し、得られるＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルからＳｈｉｒｌｅｙ法で定量したとき、Ｃ－Ｃ量、Ｃ＝Ｃ量、Ｃ－Ｏ量、及びＣ＝Ｏ量の総量１００％に対して、Ｃ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量の総量が６０％以下である、前記［１］～［９］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［１１］ 前記カーボンナノ粒子をフーリエ変換赤外分光法で測定したとき、２９００ｃｍ－１近傍にＣ－Ｈ結合のピークが発現し、且つ３３００ｃｍ－１近傍にＯ－Ｈ結合のピークが発現しない、前記［１］～［１０］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
［１２］ 前記有機溶媒がＮ原子及びＳ原子を含まない、前記［１］～［１１］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子の製造方法。
【0016】
［１３］ グラファイト構造を有し、有機溶剤可溶性であり、平均粒子径が５～１０００ｎｍであるカーボンナノ粒子。
［１４］ 前記カーボンナノ粒子をラマン分光法で測定したとき、グラファイト構造由来のＧバンドの強度ＩＧに対するグラファイト構造の欠陥に起因するＤバンドの強度ＩＤの相対比（ＩＤ／ＩＧ）が０．３～０．９である、前記［１３］に記載のカーボンナノ粒子。
［１５］ 前記カーボンナノ粒子を、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により測定し、得られるＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルからＳｈｉｒｌｅｙ法で定量したとき、Ｃ－Ｃ量、Ｃ＝Ｃ量、Ｃ－Ｏ量、及びＣ＝Ｏ量の総量１００％に対して、Ｃ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量の総量が６０％以下である、前記［１３］又は［１４］に記載のカーボンナノ粒子。
［１６］ 前記カーボンナノ粒子をフーリエ変換赤外分光法で測定したとき、２９００ｃｍ－１近傍にＣ－Ｈ結合のピークが発現し、且つ３３００ｃｍ－１近傍にＯ－Ｈ結合のピークが発現しない、前記［１３］～［１５］に記載のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子。
［１７］ 前記カーボンナノ粒子がＮ原子及びＳ原子を含まない、前記［１３］～［１６］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子。
［１８］ 前記［１３］～［１７］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子を含む抗菌剤。
［１９］ 前記［１３］～［１７］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子を含む抗ウイルス剤。
［２０］ 前記［１３］～［１７］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子、及び、ポリマーを含む複合フィルム。
［２１］ 前記［１３］～［１７］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子、及び、ポリマーを含む複合ナノ粒子。
［１４］ 前記カーボンナノ粒子をラマン分光法で測定したとき、グラファイト構造由来のＧバンドの強度ＩＧに対するグラファイト構造の欠陥に起因するＤバンドの強度ＩＤの相対比（ＩＤ／ＩＧ）が０．３～０．９である、前記［１３］に記載のカーボンナノ粒子。
［１５］ 前記カーボンナノ粒子を、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により測定し、得られるＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルからＳｈｉｒｌｅｙ法で定量したとき、Ｃ－Ｃ量、Ｃ＝Ｃ量、Ｃ－Ｏ量、及びＣ＝Ｏ量の総量１００％に対して、Ｃ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量の総量が６０％以下である、前記［１３］又は［１４］に記載のカーボンナノ粒子。
［１６］ 前記カーボンナノ粒子をフーリエ変換赤外分光法で測定したとき、２９００ｃｍ－１近傍にＣ－Ｈ結合のピークが発現し、且つ３３００ｃｍ－１近傍にＯ－Ｈ結合のピークが発現しない、前記［１３］～［１５］に記載のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子。
［１７］ 前記カーボンナノ粒子がＮ原子及びＳ原子を含まない、前記［１３］～［１６］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子。
［１８］ 前記［１３］～［１７］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子を含む抗菌剤。
［１９］ 前記［１３］～［１７］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子を含む抗ウイルス剤。
［２０］ 前記［１３］～［１７］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子、及び、ポリマーを含む複合フィルム。
［２１］ 前記［１３］～［１７］のいずれか一項に記載のカーボンナノ粒子、及び、ポリマーを含む複合ナノ粒子。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、簡便かつ短時間に製造可能な、有機溶媒に分散可能なカーボンナノ粒子の製造方法、及び有機溶媒に分散可能なカーボンナノ粒子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】実施例１のカーボンナノ粒子の高角散乱環状暗視野走査透過顕微鏡（ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ）で撮影した画像（Ａ，Ｂ）、及び、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）の結果を表すグラフ（Ｃ，Ｄ）である。
【図2】実施例１のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液に３６５ｎｍの紫外線を照射したときの蛍光スペクトルを表すグラフである。
【図3】実施例１のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液について分光蛍光光度計で測定した三次元蛍光マッピングの結果を表すグラフである。
【図4】実施例１のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液の紫外線－可視光線の吸収スペクトルを表すグラフである。
【図5】実施例１のカーボンナノ粒子のラマン分光スペクトルを表すグラフである。
【図6】実施例１のカーボンナノ粒子のフーリエ変換赤外分光（ＦＴ－ＩＲ）スペクトルを表すグラフである。
【図7】実施例１のカーボンナノ粒子のＸ線光電子分光（ＸＰＳ）Ｃ１ｓスペクトルを表すグラフである。
【図8】実施例３のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液に各波長の励起光で照射したときの蛍光スペクトルを表すグラフである。
【図9】実施例２、３、４のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液の紫外線－可視光線の吸収スペクトルを表すグラフである。
【図10】実施例２、３、４のカーボンナノ粒子のラマン分光スペクトルを表すグラフである。
【図11】カーボンナノ粒子の抗菌活性評価の結果を表すグラフである。
【図12】カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の抗ウイルス活性評価の結果を表すグラフである。
【図13】カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の抗ウイルス活性の時間依存の結果を表すグラフである。
【図14】カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）とポリマーとの複合フィルムの抗菌活性評価の結果を表すグラフである。
【図15】ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）フィルム上、並びに、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合フィルム上の大腸菌の走査型電子顕微鏡写真である。
【図16】ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）フィルム上、並びに、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸（ＰＬＬＡ）の複合フィルム上の大腸菌の走査型電子顕微鏡写真である。
【図17】ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）フィルム上、並びに、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリカプロラクトン（ＰＣＬ）の複合フィルム上の大腸菌の走査型電子顕微鏡写真である。
【図18】シルクフィブロイン（ＳＦ）フィルム上、並びに、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びシルクフィブロイン（ＳＦ）の複合フィルム上の大腸菌の走査型電子顕微鏡写真である。
【図19】カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリカプロラクトン（ＰＣＬ）の複合フィルムの抗菌活性について、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の含量依存性の評価結果を表すグラフである。
【図20】カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸（ＰＬＬＡ）の複合フィルム、並びに、ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）フィルムのＦＴ－ＩＲスペクトルである。
【図21】カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びシルクフィブロイン（ＳＦ）の複合フィルム、並びに、シルクフィブロイン（ＳＦ）フィルムのＦＴ－ＩＲスペクトルである。
【図22】水に分散させた、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子の、励起光５２０ｎｍ（最大蛍光）と５６０ｎｍ（最大アップコンバージョン発光）での蛍光スペクトルである。
【図23】図２３（Ａ）は、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のナノ粒子をＨｅＬａ細胞に添加して２時間培養したときの光学顕微鏡写真である。図２３（Ｂ）は、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のナノ粒子をＨｅＬａ細胞に添加して２時間培養したときの蛍光顕微鏡写真である。図２３（Ｃ）は、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子をＨｅＬａ細胞に添加して２時間培養したときの光学顕微鏡写真である。図２３（Ｄ）は、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子をＨｅＬａ細胞に添加して２時間培養したときの蛍光顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
＜カーボンナノ粒子の製造方法＞
本発明のカーボンナノ粒子の製造方法は、強酸又は強塩基の触媒存在下、有機溶媒を加熱してカーボンナノ粒子を形成することを含む。
本発明のカーボンナノ粒子の製造方法は、強酸又は強塩基の触媒存在下、有機溶媒を加熱してカーボンナノ粒子を形成することを含む。
【0020】
強酸又は強塩基の触媒存在下、有機溶媒を加熱すると、有機溶媒中の炭素を含むナノ粒子が析出して、反応液は、透明な状態から不透明な茶褐色に変化する。本発明のカーボンナノ粒子の製造方法は、有機溶媒を炭素源とするので、有機溶媒に分散可能なカーボンナノ粒子を、簡便かつ短時間に製造可能である。
【0021】
カーボンナノ粒子は、炭素を含むナノ粒子であれば限定されず、グラフェン構造を含むグラフェン量子ドットであってもよく、カーボン量子ドットであってもよい。
【0022】
強酸としては、硫酸、パラトルエンスルホン酸、塩酸、硝酸等が挙げられ、硫酸、又はパラトルエンスルホン酸が好ましい。
【0023】
強塩基としては、ジメチルアミノピリジン等が挙げられる。
【0024】
強酸又は強塩基は触媒として用いられ、触媒として機能する量が存在すればよい。触媒濃度は、０．１～１０００ｍｍｏｌ／Ｌが好ましく、１～５００ｍｍｏｌ／Ｌがより好ましく、２～２００ｍｍｏｌ／Ｌがさらに好ましく、５～５０ｍｍｏｌ／Ｌが特に好ましい。
【0025】
有機溶媒とは、常温常圧で液体の有機化合物をいう。有機溶媒として、極性溶媒が好ましい。極性溶媒としてはプロトン性極性溶媒と非プロトン性極性溶媒が挙げられる。プロトン性極性溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒が好ましい。非プロトン性極性溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、アセトニトリル、常温常圧で液体の有機酸無水物等が挙げられる。有機溶媒がアセトン、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、又は、ジメチルホルムアミドであることが好ましい。有機溶媒として、常温常圧で液体の有機酸無水物が好ましく、常温常圧で液体の脂肪族カルボン酸無水物がより好ましい。Ｎ原子及びＳ原子を含まない有機溶媒が好ましい。
【0026】
常温常圧で液体の脂肪族カルボン酸無水物としては、無水酢酸（融点：－７３℃、沸点：１４０．０℃）、無水プロピオン酸、無水イソ酪酸、無水酪酸、ピバル酸無水物、無水イソ吉草酸、無水吉草酸、無水ヘキサン酸、無水ヘプタン酸、無水メタクリル酸、無水アクリル酸等が挙げられる。常温常圧で液体の脂肪族カルボン酸無水物としては、無水酢酸が好ましい。
【0027】
本明細書において、「常温」とは、特に冷やしたり、熱したりしない温度、すなわち平常の温度を意味し、例えば、１５～２５℃の温度等が挙げられる。本明細書において、「常圧」とは、加圧も減圧もしない状態の圧力をいう。
【0028】
加熱温度は、８０～２００℃が好ましく、９０～１９０℃がより好ましく、１００～１８０℃がさらに好ましく、１１０～１７０℃がさらに好ましく、１２０～１６０℃が特に好ましい。
【0029】
加熱時間は、反応温度及び触媒濃度に依存するため、特に限定されない。加熱時間は、３０～２４０分間が好ましく、４０～２００分間がより好ましく、５０～１６０分間がさらに好ましく、６０～１２０分間が特に好ましい。
【0030】
前記有機溶媒を加熱する手段は、限定されない。マイクロ波照射による加熱が好ましい。
【0031】
本発明のカーボンナノ粒子の製造方法は、有機溶媒を加熱してカーボンナノ粒子を形成するので、得られるカーボンナノ粒子は、原材料に用いた前記有機溶媒に分散可能である。
本発明のカーボンナノ粒子の製造方法から得られるカーボンナノ粒子は有機溶剤可溶性であることが好ましい。カーボンナノ粒子が有機溶剤可溶性であるとは、カーボンナノ粒子を、一般的な有機溶剤のうちいずれか一つの有機溶剤に分散させたとき、透明に分散することを云う。カーボンナノ粒子が有機溶剤可溶性であるとき、有機溶剤は、原材料に用いた前記有機溶媒であってもよく、原材料に用いた前記有機溶媒でなくてもよい。本発明のカーボンナノ粒子の製造方法から得られるカーボンナノ粒子は水不溶性であることが好ましい。水不溶性であることにより、有機溶剤に分散させて得られたカーボンナノ粒子を、容易に水洗することができる。
本発明のカーボンナノ粒子の製造方法から得られるカーボンナノ粒子は有機溶剤可溶性であることが好ましい。カーボンナノ粒子が有機溶剤可溶性であるとは、カーボンナノ粒子を、一般的な有機溶剤のうちいずれか一つの有機溶剤に分散させたとき、透明に分散することを云う。カーボンナノ粒子が有機溶剤可溶性であるとき、有機溶剤は、原材料に用いた前記有機溶媒であってもよく、原材料に用いた前記有機溶媒でなくてもよい。本発明のカーボンナノ粒子の製造方法から得られるカーボンナノ粒子は水不溶性であることが好ましい。水不溶性であることにより、有機溶剤に分散させて得られたカーボンナノ粒子を、容易に水洗することができる。
【0032】
本発明のカーボンナノ粒子の製造方法から得られるカーボンナノ粒子の平均粒子径は５～１０００ｎｍであることが好ましく、１０～５００ｎｍであることがより好ましく、２０～２００ｎｍであることがさらに好ましい。ここで、カーボンナノ粒子の平均粒子径は、カーボンナノ粒子のＳＴＥＭ画像を画像処理することにより、粒子の投影面積円相当径の数平均から求められる。
【0033】
本発明のカーボンナノ粒子の製造方法は、従来のグラフェン量子ドットよりも平均粒子径が大きいカーボンナノ粒子を、簡便かつ短時間に製造可能である。
【0034】
本発明のカーボンナノ粒子の製造方法から得られるカーボンナノ粒子をラマン分光法で測定したとき、グラファイト構造由来のＧバンドの強度ＩＧに対するグラファイト構造の欠陥に起因するＤバンドの強度ＩＤの相対比（ＩＤ／ＩＧ）が０．３～０．９であることが好ましく、０．４～０．８であることがより好ましく、０．５～０．７であることがさらに好ましい。
【0035】
一般に、グラフェン量子ドットを、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により測定したとき、ＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルには、２８５ｅＶ付近にＣ＝Ｃ、Ｃ－Ｃに割り当てられるピーク、２８６ｅＶ付近にＣ－Ｏに割り当てられるピーク、及び、２８９ｅＶｅＶ付近にＣ＝Ｏに割り当てられるピークが観測される。従来のグラフェン量子ドットのＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルからＳｈｉｒｌｅｙ法で定量したとき、Ｃ－Ｃ量、Ｃ＝Ｃ量、Ｃ－Ｏ量、及びＣ＝Ｏ量の総量１００％に対して、Ｃ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量の総量は、通常、約８０％である。
【0036】
本発明のカーボンナノ粒子の製造方法から得られるカーボンナノ粒子を、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により測定し、得られるＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルからＳｈｉｒｌｅｙ法で定量したとき、Ｃ－Ｃ量、Ｃ＝Ｃ量、Ｃ－Ｏ量、及びＣ＝Ｏ量の総量１００％に対して、Ｃ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量の総量が６０％以下であることが好ましく、５０％以下であることがより好ましく、４０％以下であることがさらに好ましい。
【0037】
通常、グラフェン量子ドットを、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ－ＩＲ）で測定したとき、３３００ｃｍ－１近傍にＯ－Ｈ結合のピークが発現し、２９００ｃｍ－１近傍にＣ－Ｈ結合のピークは発現しない。
【0038】
本発明のカーボンナノ粒子の製造方法から得られるカーボンナノ粒子をフーリエ変換赤外分光法（ＦＴ－ＩＲ）で測定したとき、２９００ｃｍ－１近傍にＣ－Ｈ結合のピークが発現し、且つ３３００ｃｍ－１近傍にＯ－Ｈ結合のピークが発現しないことが好ましい。
【0039】
＜カーボンナノ粒子＞
本発明のカーボンナノ粒子は、グラファイト構造を有し、有機溶剤可溶性である。本発明のカーボンナノ粒子は、前記カーボンナノ粒子の製造方法から得ることができる。
本発明のカーボンナノ粒子は、グラファイト構造を有し、有機溶剤可溶性である。本発明のカーボンナノ粒子は、前記カーボンナノ粒子の製造方法から得ることができる。
【0040】
カーボンナノ粒子のグラファイト構造は、カーボンナノ粒子をラマン分光法で測定したとき、グラファイト構造由来のＧバンドのピークの検出により確認することができる。有機溶剤可溶性についての説明は、前記と同じである。
【0041】
本発明のカーボンナノ粒子は、平均粒子径が５～１０００ｎｍである。本発明のカーボンナノ粒子の平均粒子径は１０～５００ｎｍであることが好ましく、２０～２００ｎｍであることがより好ましい。ここで、カーボンナノ粒子の平均粒子径は、カーボンナノ粒子のＳＴＥＭ画像を画像処理することにより、粒子の投影面積円相当径の数平均から求められる。
【0042】
本発明のカーボンナノ粒子をラマン分光法で測定したとき、グラファイト構造由来のＧバンドの強度ＩＧに対するグラファイト構造の欠陥に起因するＤバンドの強度ＩＤの相対比（ＩＤ／ＩＧ）が０．３～０．９であることが好ましく、０．４～０．８であることがより好ましく、０．５～０．７であることがさらに好ましい。
【0043】
本発明のカーボンナノ粒子を、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により測定し、得られるＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルからＳｈｉｒｌｅｙ法で定量したとき、Ｃ－Ｃ量、Ｃ＝Ｃ量、Ｃ－Ｏ量、及びＣ＝Ｏ量の総量１００％に対して、Ｃ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量の総量が６０％以下であることが好ましく、５０％以下であることがより好ましく、４０％以下であることがさらに好ましい。
【0044】
本発明のカーボンナノ粒子を、フーリエ変換赤外分光法で測定したとき、２９００ｃｍ－１近傍にＣ－Ｈ結合のピークが発現し、且つ３３００ｃｍ－１近傍にＯ－Ｈ結合のピークが発現しないことが好ましい。
【0045】
本発明のカーボンナノ粒子はＮ原子及びＳ原子を含まないことが好ましい。
【0046】
＜抗菌剤＞
本発明の抗菌剤は、前述の本発明のカーボンナノ粒子を含む。
抗菌剤の形態は限定されず、カーボンナノ粒子を溶媒に分散させた分散液の形態を採用することができ、後述の複合フィルム又は複合ナノ粒子の形態を採用することもできる。
本発明の抗菌剤は、大腸菌、サルモネラ菌、黄色ブドウ球菌などに抗菌活性を有する。
本発明の抗菌剤は、前述の本発明のカーボンナノ粒子を含む。
抗菌剤の形態は限定されず、カーボンナノ粒子を溶媒に分散させた分散液の形態を採用することができ、後述の複合フィルム又は複合ナノ粒子の形態を採用することもできる。
本発明の抗菌剤は、大腸菌、サルモネラ菌、黄色ブドウ球菌などに抗菌活性を有する。
【0047】
＜抗ウイルス剤＞
本発明の抗ウイルス剤は、前述の本発明のカーボンナノ粒子を含む。
抗ウイルス剤の形態は限定されず、カーボンナノ粒子を溶媒に分散させた分散液の形態を採用することができ、後述の複合フィルム又は複合ナノ粒子の形態を採用することもできる。
本発明の抗ウイルス剤は、前述の本発明のカーボンナノ粒子を含む。
抗ウイルス剤の形態は限定されず、カーボンナノ粒子を溶媒に分散させた分散液の形態を採用することができ、後述の複合フィルム又は複合ナノ粒子の形態を採用することもできる。
【0048】
＜複合フィルム＞
本発明の複合フィルムは、前述の本発明のカーボンナノ粒子、及び、ポリマーを含む。
ポリマーとしては、生分解性ポリマーが好ましい。生分解性ポリマーとして、ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）、シルクフィブロイン（ＳＦ）などが挙げられる。
本発明のカーボンナノ粒子は有機溶剤可溶性であるので、ポリマーと共に有機溶剤に分散させ溶液とすることにより、この溶液を基板に塗布し、乾燥させることで、複合フィルムを容易に製造することができる。
本発明の複合フィルムは、前述の本発明のカーボンナノ粒子、及び、ポリマーを含む。
ポリマーとしては、生分解性ポリマーが好ましい。生分解性ポリマーとして、ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）、シルクフィブロイン（ＳＦ）などが挙げられる。
本発明のカーボンナノ粒子は有機溶剤可溶性であるので、ポリマーと共に有機溶剤に分散させ溶液とすることにより、この溶液を基板に塗布し、乾燥させることで、複合フィルムを容易に製造することができる。
【0049】
＜複合ナノ粒子＞
本発明の複合ナノ粒子は、前述の本発明のカーボンナノ粒子、及び、ポリマーを含む。
ポリマーとしては、前述のポリマーと同様である。
本発明のカーボンナノ粒子は有機溶剤可溶性であるので、ポリマーと共に有機溶剤に分散させ溶液とした後、水に分散させることにより、複合ナノ粒子を容易に製造することができる。
本発明の複合ナノ粒子は、前述の本発明のカーボンナノ粒子、及び、ポリマーを含む。
ポリマーとしては、前述のポリマーと同様である。
本発明のカーボンナノ粒子は有機溶剤可溶性であるので、ポリマーと共に有機溶剤に分散させ溶液とした後、水に分散させることにより、複合ナノ粒子を容易に製造することができる。
【0050】
本発明の複合ナノ粒子の、動的光散乱法により測定される平均粒子径は、５０～４０００ｎｍとすることができ、１００～２０００ｎｍとすることができ、２００～１０００ｎｍとすることができる。本発明の複合ナノ粒子の、動的光散乱法により測定される多分散指数は、０．０５～０．４０とすることができ、０．０８～０．３０とすることができ、０．１０～０．２０とすることができる。
【実施例0051】
以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
【0052】
［実施例１］
無水酢酸２０ｍＬに９８％硫酸１０μＬを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置（Ｍｏｎｏｗａｖｅ３００）を用いてマイクロ波照射をしながら、５分間で室温から１８０℃まで昇温し、１８０℃を６０分間維持した。反応液中の硫酸の触媒濃度は、９ｍｍｏｌ／Ｌであった。反応液は、透明な状態から不透明な茶褐色に変化した。
無水酢酸２０ｍＬに９８％硫酸１０μＬを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置（Ｍｏｎｏｗａｖｅ３００）を用いてマイクロ波照射をしながら、５分間で室温から１８０℃まで昇温し、１８０℃を６０分間維持した。反応液中の硫酸の触媒濃度は、９ｍｍｏｌ／Ｌであった。反応液は、透明な状態から不透明な茶褐色に変化した。
【0053】
その後、反応液に２倍の体積量のクロロホルムと混合して均一な混合溶液を得た。さらに、２倍の体積量の水を添加し、分液ロートにて５％のＮａＨＣＯ３水溶液、飽和食塩水、硫酸マグネシウムの順番でクロロホルム相を洗浄し、混合溶液中の無水酢酸及び硫酸を取り除いた。さらに、クロロホルム相に水を入れ、十分混ぜた後も、クロロホルム相に茶褐色が残った。すなわち、得られた茶褐色の分散粒子は水不溶性であった。
【0054】
クロロホルム抽出された茶褐色の分散粒子を、高角散乱環状暗視野走査透過顕微鏡（ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製透過型電子顕微鏡ＴＥＣＮＡＩ Ｆ２０）で撮影した画像、及び、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）の結果を図１に示した。図１（Ａ）は低倍率のＳＴＥＭ画像であり、図１（Ｂ）は高倍率のＳＴＥＭ画像であり、図１（Ｃ）は粒子をＥＤＸ測定した結果のグラフであり、図１（Ｄ）はカーボングリットをＥＤＸ測定した結果のグラフである。
【0055】
図１（Ａ）の低倍率のＳＴＥＭ画像を画像処理することにより、５０個の粒子の投影面積円相当径の数平均を求めた。結果、分散粒子の平均粒子径は５０ｎｍであった。図１のこれらの結果から、茶褐色の分散粒子は、カーボンナノ粒子と云えるものであった。
【0056】
従来のグラフェン量子ドットの平均粒子径は、およそ１０ｎｍ未満である。実施例１のカーボンナノ粒子は、従来のグラフェン量子ドットよりも平均粒子径が大きい。
【0057】
図１のＥＤＸの結果において、実施例１のカーボンナノ粒子に、Ｎ原子及びＳ原子は、いずれも検出されなかった。原材料の無水酢酸はＮ原子及びＳ原子を含まない有機溶媒であることに加えて、触媒の硫酸を洗浄して除去できたことが確認できた。
【0058】
実施例１のカーボンナノ粒子は、クロロホルム分散液として調製できたので、ポリマーと混合してフィルムや繊維状にしたり、また、染料としても容易に利用可能である。
【0059】
（蛍光測定）
クロロホルム抽出液をクロロホルムで５０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。この実施例１のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液に、Ｕｌｔｒａ－Ｌｕｍ社製ＵＶトランスイルミネーター装置（型番９００－１２１１－０２）を用いて、３６５ｎｍの紫外線を照射したとき、黄緑色の蛍光を発することを目視で確認した。
また、この実施例１のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液について、分光蛍光光度計（日本分光社製ＦＰ－６６００）で測定した蛍光スペクトル（励起波長３６０ｎｍ）の結果を図２に示し、三次元蛍光マッピングの結果を図３に示した。これらの結果から、励起波長４１０～４６０ｎｍにおいて、波長４９０～５１０ｎｍ付近に最大強度の蛍光を発することが分かった。
クロロホルム抽出液をクロロホルムで５０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。この実施例１のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液に、Ｕｌｔｒａ－Ｌｕｍ社製ＵＶトランスイルミネーター装置（型番９００－１２１１－０２）を用いて、３６５ｎｍの紫外線を照射したとき、黄緑色の蛍光を発することを目視で確認した。
また、この実施例１のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液について、分光蛍光光度計（日本分光社製ＦＰ－６６００）で測定した蛍光スペクトル（励起波長３６０ｎｍ）の結果を図２に示し、三次元蛍光マッピングの結果を図３に示した。これらの結果から、励起波長４１０～４６０ｎｍにおいて、波長４９０～５１０ｎｍ付近に最大強度の蛍光を発することが分かった。
【0060】
（紫外線－可視光線の吸収スペクトル）
ＵＶ／ＶＩＳ分光光度計（日本分光社製Ｖ６７０）にて測定したときの、紫外線－可視光線の吸収スペクトルを図４に示した。実施例１のカーボンナノ粒子は３００ｎｍ付近の光を吸収することが分かった。
ＵＶ／ＶＩＳ分光光度計（日本分光社製Ｖ６７０）にて測定したときの、紫外線－可視光線の吸収スペクトルを図４に示した。実施例１のカーボンナノ粒子は３００ｎｍ付近の光を吸収することが分かった。
【0061】
（ラマンスペクトル）
実施例１のカーボンナノ粒子のクロロホルム抽出液をガラス板にキャストし、乾燥させ、ガラス板から、実施例１のカーボンナノ粒子の粉体を採取した。
実施例１のカーボンナノ粒子の粉体について、ＨＯＲＩＢＡ社製顕微ラマン分光装置ＸｐｌｏＲＡ（登録商標）を用いて、ラマン分光法で測定したラマンスペクトルを図５に示した。
グラファイト構造由来のＧバンドのピークと、グラファイト構造の欠陥に起因するＤバンドのピークが観測された。
グラファイト構造由来のＧバンドの強度ＩＧに対するグラファイト構造の欠陥に起因するＤバンドの強度ＩＤの相対比（ＩＤ／ＩＧ）から構造欠陥の程度が分かる。実施例１のカーボンナノ粒子の相対比（ＩＤ／ＩＧ）は０．６０９であった。実施例１のカーボンナノ粒子はグラフェン構造が主であることが分かった。なお、このラマンスペクトルは、既知の水溶性グラフェン量子ドットと類似していた。
実施例１のカーボンナノ粒子のクロロホルム抽出液をガラス板にキャストし、乾燥させ、ガラス板から、実施例１のカーボンナノ粒子の粉体を採取した。
実施例１のカーボンナノ粒子の粉体について、ＨＯＲＩＢＡ社製顕微ラマン分光装置ＸｐｌｏＲＡ（登録商標）を用いて、ラマン分光法で測定したラマンスペクトルを図５に示した。
グラファイト構造由来のＧバンドのピークと、グラファイト構造の欠陥に起因するＤバンドのピークが観測された。
グラファイト構造由来のＧバンドの強度ＩＧに対するグラファイト構造の欠陥に起因するＤバンドの強度ＩＤの相対比（ＩＤ／ＩＧ）から構造欠陥の程度が分かる。実施例１のカーボンナノ粒子の相対比（ＩＤ／ＩＧ）は０．６０９であった。実施例１のカーボンナノ粒子はグラフェン構造が主であることが分かった。なお、このラマンスペクトルは、既知の水溶性グラフェン量子ドットと類似していた。
【0062】
（フーリエ変換赤外分光（ＦＴ－ＩＲ）スペクトル）
実施例１のカーボンナノ粒子の粉体について、日本分光社製ＦＴ／ＩＲ－４２００装置を用いて、フーリエ変換赤外分光（ＦＴ－ＩＲ）分光法で測定したＦＴ－ＩＲスペクトルを、図６に示した。
参考例１は、クエン酸から作製する方法で得られたグラフェン量子ドット（ＧＱＤ）のＦＴ－ＩＲスペクトルである（非特許文献１から引用。）。
実施例１のカーボンナノ粒子の粉体について、日本分光社製ＦＴ／ＩＲ－４２００装置を用いて、フーリエ変換赤外分光（ＦＴ－ＩＲ）分光法で測定したＦＴ－ＩＲスペクトルを、図６に示した。
参考例１は、クエン酸から作製する方法で得られたグラフェン量子ドット（ＧＱＤ）のＦＴ－ＩＲスペクトルである（非特許文献１から引用。）。
【0063】
参考例１のＦＴ－ＩＲスペクトルでは、３３００ｃｍ－１近傍にＯ－Ｈ結合のピークが発現していた。これに対して、実施例１のカーボンナノ粒子のＦＴ－ＩＲスペクトルでは、２９００ｃｍ－１近傍にＣ－Ｈ結合のピークが発現し、且つ３３００ｃｍ－１近傍にＯ－Ｈ結合のピークが発現しなかった。
【0064】
（Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）Ｃ１ｓスペクトル）
実施例１のカーボンナノ粒子の粉体について、サーモエレクトロン社製Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）装置（ＳｉｇｍａＰｒｏｂｅ）を用いて測定して得られたＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルを、図７に示した。
実施例１のカーボンナノ粒子の粉体について、サーモエレクトロン社製Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）装置（ＳｉｇｍａＰｒｏｂｅ）を用いて測定して得られたＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルを、図７に示した。
【0065】
実施例１のカーボンナノ粒子のＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルには、２８５ｅＶ付近にＣ＝Ｃ、Ｃ－Ｃに割り当てられるピーク、２８６ｅＶ付近にＣ－Ｏに割り当てられるピーク、及び、２８９ｅＶｅＶ付近にＣ＝Ｏに割り当てられるピークが観測された。
【0066】
ＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルからＳｈｉｒｌｅｙ法で定量したとき、Ｃ－Ｃ量、Ｃ＝Ｃ量、Ｃ－Ｏ量、及びＣ＝Ｏ量の総量１００％に対して、Ｃ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量の総量は２０％であった。
【0067】
非特許文献５で、酸化グラフェンから得られた作製したグラフェン量子ドットでは、Ｃ＝Ｃ量１８．６％、Ｃ－Ｏ量６６．７％、Ｃ＝Ｏ量１４．８％であり、Ｃ－Ｃ量、Ｃ＝Ｃ量、Ｃ－Ｏ量、及びＣ＝Ｏ量の総量１００％に対して、Ｃ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量の総量は、８１．４％であった。実施例１のカーボンナノ粒子のＣ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量の総量は、従来のグラフェン量子ドットよりも少ないことが確認できた。
【0068】
実施例１のカーボンナノ粒子の粉体をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトン、アセトニトリル、メタノール、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、クロロホルムの各有機溶剤に分散させた。結果、全ての分散液は、薄い黄色い透明な溶液になった。これらの分散溶液を３６５ｎｍの紫外線光を照射すると全て黄緑色に光った。
【0069】
［実施例２］
無水酢酸２０ｍＬに９８％硫酸５０μＬを加え、１時間、加熱還流させた。反応液中の硫酸の触媒濃度は、４５ｍｍｏｌ／Ｌであった。反応液は、透明から黒色不透明に変化した。
無水酢酸２０ｍＬに９８％硫酸５０μＬを加え、１時間、加熱還流させた。反応液中の硫酸の触媒濃度は、４５ｍｍｏｌ／Ｌであった。反応液は、透明から黒色不透明に変化した。
【0070】
その後、反応液に同体積量の水を加え、混合して実施例２の混合溶液を得た。この混合溶液を分画分子量３５００の透析膜（ＲＥＰＬＩＧＥＮ製Ｓｐｅｃｔｒａ／Ｐｒｏ）に入れ、３日間透析を行った。透析中に混合溶液が混濁し、沈殿物が見られた。３日間の透析の後、沈殿と混濁した溶液を凍結乾燥して、１．２ｍｇの実施例２の粉体（すなわち、カーボンナノ粒子）を得た。
【0071】
実施例２のカーボンナノ粒子の粉体について、ラマン分光法の測定をした。ラマンスペクトルを図１０に示した。結果、実施例２のカーボンナノ粒子の前記相対比（ＩＤ／ＩＧ）は０．６５であった。実施例２のカーボンナノ粒子はグラフェン構造が主であることが分かった。
【0072】
実施例２のカーボンナノ粒子のＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルには、２８５ｅＶ付近にＣ＝Ｃ、Ｃ－Ｃに割り当てられるピーク、２８６ｅＶ付近にＣ－Ｏに割り当てられるピーク、及び、２８９ｅＶｅＶ付近にＣ＝Ｏに割り当てられるピークが観測された。
【0073】
ＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルからＳｈｉｒｌｅｙ法で定量したとき、Ｃ－Ｃ量、Ｃ＝Ｃ量、Ｃ－Ｏ量、及びＣ＝Ｏ量の総量１００％に対して、Ｃ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量の総量は３５．３％であった。
【0074】
［実施例３］
無水酢酸２０ｍＬに９８％硫酸５０μＬを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液中の硫酸の触媒濃度は、４５ｍｍｏｌ／Ｌであった。
無水酢酸２０ｍＬに９８％硫酸５０μＬを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液中の硫酸の触媒濃度は、４５ｍｍｏｌ／Ｌであった。
【0075】
その後、実施例２と同じく、混合溶液を作製し、この実施例３の混合溶液を分画分子量３５００の透析膜で、３日間透析を行った。透析中に混合溶液が混濁し、沈殿物が見られた。３日間の透析の後、沈殿と混濁した溶液を凍結乾燥して、１０６ｍｇの実施例３の粉体（すなわち、カーボンナノ粒子）を得た。
【0076】
実施例３のカーボンナノ粒子の粉体について、ラマン分光法の測定をした。ラマンスペクトルを図１０に示した。結果、実施例３のカーボンナノ粒子の前記相対比（ＩＤ／ＩＧ）は０．７５であった。実施例３のカーボンナノ粒子はグラフェン構造が主であるが、実施例２のカーボンナノ粒子よりも、グラファイト構造の欠陥が多いことが分かった。
【0077】
実施例３のカーボンナノ粒子のＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルには、２８５ｅＶ付近にＣ＝Ｃ、Ｃ－Ｃに割り当てられるピーク、２８６ｅＶ付近にＣ－Ｏに割り当てられるピーク、及び、２８９ｅＶｅＶ付近にＣ＝Ｏに割り当てられるピークが観測された。
【0078】
ＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルからＳｈｉｒｌｅｙ法で定量したとき、Ｃ－Ｃ量、Ｃ＝Ｃ量、Ｃ－Ｏ量、及びＣ＝Ｏ量の総量１００％に対して、Ｃ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量の総量は４２．９％であった。
【0079】
［実施例４］
無水酢酸２０ｍＬに９８％硫酸１０μＬを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液中の硫酸の触媒濃度は、９ｍｍｏｌ／Ｌであった。反応液は、透明な状態から不透明な茶褐色に変化した。
無水酢酸２０ｍＬに９８％硫酸１０μＬを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液中の硫酸の触媒濃度は、９ｍｍｏｌ／Ｌであった。反応液は、透明な状態から不透明な茶褐色に変化した。
【0080】
その後、実施例２と同じく、混合溶液を作製し、この実施例４の混合溶液を分画分子量３５００の透析膜で、３日間透析を行った。透析中に混合溶液が混濁し、沈殿物が見られた。３日間の透析の後、沈殿と混濁した溶液を凍結乾燥して、１０ｍｇの実施例４の粉体（すなわち、カーボンナノ粒子）を得た。
【0081】
実施例４のカーボンナノ粒子の粉体について、ラマン分光法の測定をした。ラマンスペクトルを図１０に示した。実施例４のカーボンナノ粒子の前記相対比（ＩＤ／ＩＧ）は０．６３であった。実施例４のカーボンナノ粒子はグラフェン構造が主であることが分かった。
【0082】
実施例４のカーボンナノ粒子のＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルには、２８５ｅＶ付近にＣ＝Ｃ、Ｃ－Ｃに割り当てられるピーク、２８６ｅＶ付近にＣ－Ｏに割り当てられるピーク、及び、２８９ｅＶｅＶ付近にＣ＝Ｏに割り当てられるピークが観測された。
【0083】
ＸＰＳ Ｃ１ｓスペクトルからＳｈｉｒｌｅｙ法で定量したとき、Ｃ－Ｃ量、Ｃ＝Ｃ量、Ｃ－Ｏ量、及びＣ＝Ｏ量の総量１００％に対して、Ｃ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量の総量は３８．８％であった。
【0084】
上記の実施例２～４の結果から、カーボンナノ粒子の収率は、実施例３＞実施例４＞実施例２の順であり、Ｃ－Ｏ量及びＣ＝Ｏ量も、実施例３＞実施例４＞実施例２の順に多かった。カーボンナノ粒子の収率が高いほど、Ｃ＝Ｃ及びＣ－Ｃの結合が減少し、Ｃ－Ｏ及びＣ＝Ｏの結合が増える傾向にあることが分かった。
Ｃ－Ｏ及びＣ＝Ｏの結合が少ない方が、有機溶媒に分散し易くなると考えられる。
Ｃ－Ｏ及びＣ＝Ｏの結合が少ない方が、有機溶媒に分散し易くなると考えられる。
【0085】
マイクロ波装置を使用することにより、沸点より高い温度で反応させることが可能となり、より多くのカーボンナノ粒子が合成されたと考えられる。また、触媒硫酸の量が多いほどカーボンナノ粒子が多く合成されることが分かった。そのため、実施例２～４のカーボンナノ粒子の中では、実施例３のカーボンナノ粒子の反応率が一番高く、実施例２のカーボンナノ粒子の反応率が一番低かったと考えられる。
【0086】
（蛍光測定）
実施例２～４のカーボンナノ粒子をクロロホルムに分散させると、何れも、薄いオレンジ色の溶液となった。これらの溶液に、Ｕｌｔｒａ－Ｌｕｍ社製ＵＶトランスイルミネーター装置（型番９００－１２１１－０２）を用いて、３６５ｎｍの紫外線を照射するといずれも、緑色に光った。
また、実施例３のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液について、分光蛍光光度計（日本分光社製ＦＰ－６６００）で測定した蛍光スペクトル（励起波長３４０～５２０ｎｍ）の結果を図８に示した。４４０ｎｍの励起光を照射すると５０６ｎｍの最大蛍光を発することが分かった。実施例２及び４のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液も同様な蛍光スペクトルが確認できた。
実施例２～４のカーボンナノ粒子をクロロホルムに分散させると、何れも、薄いオレンジ色の溶液となった。これらの溶液に、Ｕｌｔｒａ－Ｌｕｍ社製ＵＶトランスイルミネーター装置（型番９００－１２１１－０２）を用いて、３６５ｎｍの紫外線を照射するといずれも、緑色に光った。
また、実施例３のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液について、分光蛍光光度計（日本分光社製ＦＰ－６６００）で測定した蛍光スペクトル（励起波長３４０～５２０ｎｍ）の結果を図８に示した。４４０ｎｍの励起光を照射すると５０６ｎｍの最大蛍光を発することが分かった。実施例２及び４のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液も同様な蛍光スペクトルが確認できた。
【0087】
（紫外線－可視光線の吸収スペクトル）
実施例２～４のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液について、ＵＶ／ＶＩＳ分光光度計（日本分光社製Ｖ６７０）にて測定したときの、紫外線－可視光線の吸収スペクトルを図９に示した。２７０ｎｍ付近及び３２０ｎｍ付近の光を吸収することが分かった。また、２７０ｎｍ付近の吸収ピークが同じであるのに対して、反応率が高いほど（実施例３＞実施例４＞実施例２）、３２０ｎｍ付近の吸収ピークが大きいことが分かった。３２０ｎｍ付近の吸収ピークは炭素－酸素結合のｎ－π＊遷移が報告されているため、実施例３のカーボンナノ粒子がより多くの炭素－酸素結合があるではないかと考えられる。
実施例２～４のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液について、ＵＶ／ＶＩＳ分光光度計（日本分光社製Ｖ６７０）にて測定したときの、紫外線－可視光線の吸収スペクトルを図９に示した。２７０ｎｍ付近及び３２０ｎｍ付近の光を吸収することが分かった。また、２７０ｎｍ付近の吸収ピークが同じであるのに対して、反応率が高いほど（実施例３＞実施例４＞実施例２）、３２０ｎｍ付近の吸収ピークが大きいことが分かった。３２０ｎｍ付近の吸収ピークは炭素－酸素結合のｎ－π＊遷移が報告されているため、実施例３のカーボンナノ粒子がより多くの炭素－酸素結合があるではないかと考えられる。
【0088】
［実施例５］
アセトン１０ｍＬに９８％硫酸５μＬを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１４０℃でマイクロ波照射を行った。反応液中の硫酸の触媒濃度は、９ｍｍｏｌ／Ｌであった。反応液が、透明から不透明な茶褐色に変化したことで、カーボンナノ粒子が生成したことを確認した。
アセトン１０ｍＬに９８％硫酸５μＬを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１４０℃でマイクロ波照射を行った。反応液中の硫酸の触媒濃度は、９ｍｍｏｌ／Ｌであった。反応液が、透明から不透明な茶褐色に変化したことで、カーボンナノ粒子が生成したことを確認した。
【0089】
［比較例１］
アセトン１０ｍＬについて、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１４０℃でマイクロ波照射を行った。反応液は、透明なままであり、３６５ｎｍの紫外線を照射しても蛍光を発することはなかった。
アセトン１０ｍＬについて、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１４０℃でマイクロ波照射を行った。反応液は、透明なままであり、３６５ｎｍの紫外線を照射しても蛍光を発することはなかった。
【0090】
［実施例６］
ジメチルアセトアミド１０ｍＬに９８％硫酸５μＬを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液中の硫酸の触媒濃度は、９ｍｍｏｌ／Ｌであった。反応液が、透明から不透明な茶褐色に変化したことで、カーボンナノ粒子が生成したことを確認した。
ジメチルアセトアミド１０ｍＬに９８％硫酸５μＬを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液中の硫酸の触媒濃度は、９ｍｍｏｌ／Ｌであった。反応液が、透明から不透明な茶褐色に変化したことで、カーボンナノ粒子が生成したことを確認した。
【0091】
［比較例２］
ジメチルアセトアミド１０ｍＬについて、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液は、ほとんど透明なままであり、３６５ｎｍの紫外線を照射しても蛍光を発することはほとんどなかった。
ジメチルアセトアミド１０ｍＬについて、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液は、ほとんど透明なままであり、３６５ｎｍの紫外線を照射しても蛍光を発することはほとんどなかった。
【0092】
［実施例７］
ジメチルホルムアミド１０ｍＬに９８％硫酸５μＬを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液中の硫酸の触媒濃度は、９ｍｍｏｌ／Ｌであった。反応液が、透明から不透明な茶褐色に変化したことで、カーボンナノ粒子が生成したことを確認した。
ジメチルホルムアミド１０ｍＬに９８％硫酸５μＬを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液中の硫酸の触媒濃度は、９ｍｍｏｌ／Ｌであった。反応液が、透明から不透明な茶褐色に変化したことで、カーボンナノ粒子が生成したことを確認した。
【0093】
［比較例３］
ジメチルホルムアミド１０ｍＬについて、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液は、ほとんど透明なままであり、３６５ｎｍの紫外線を照射しても蛍光を発することはほとんどなかった。
ジメチルホルムアミド１０ｍＬについて、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液は、ほとんど透明なままであり、３６５ｎｍの紫外線を照射しても蛍光を発することはほとんどなかった。
【0094】
［実施例８］
無水酢酸１０ｍＬにジメチルアミノピリジン５ｍｇを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液が、透明から不透明な茶褐色に変化したことで、カーボンナノ粒子が生成したことを確認した。
無水酢酸１０ｍＬにジメチルアミノピリジン５ｍｇを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液が、透明から不透明な茶褐色に変化したことで、カーボンナノ粒子が生成したことを確認した。
【0095】
（蛍光測定）
その後、反応液に２倍の体積量のクロロホルムと混合して均一な混合溶液を得た。さらに、２倍の体積量の水を添加し、分液ロートにて５％のＮａＨＣＯ３水溶液、飽和食塩水、硫酸マグネシウムの順番でクロロホルム相を洗浄し、混合溶液中の無水酢酸及びジメチルアミノピリジンを取り除いた。
その後、反応液に２倍の体積量のクロロホルムと混合して均一な混合溶液を得た。さらに、２倍の体積量の水を添加し、分液ロートにて５％のＮａＨＣＯ３水溶液、飽和食塩水、硫酸マグネシウムの順番でクロロホルム相を洗浄し、混合溶液中の無水酢酸及びジメチルアミノピリジンを取り除いた。
【0096】
クロロホルム抽出液をクロロホルムで５０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。この実施例８のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液に３６５ｎｍの紫外線で照射したとき黄緑色に光った。
【0097】
［実施例９］
無水酢酸１０ｍＬにパラトルエンスルホン酸５ｍｇを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液が、透明から不透明な茶褐色に変化したことで、カーボンナノ粒子が生成したことを確認した。
無水酢酸１０ｍＬにパラトルエンスルホン酸５ｍｇを加え、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。反応液が、透明から不透明な茶褐色に変化したことで、カーボンナノ粒子が生成したことを確認した。
【0098】
（蛍光測定）
その後、反応液に２倍の体積量のクロロホルムと混合して均一な混合溶液を得た。さらに、２倍の体積量の水を添加し、分液ロートにて５％のＮａＨＣＯ３水溶液、飽和食塩水、硫酸マグネシウムの順番でクロロホルム相を洗浄し、混合溶液中の無水酢酸及びパラトルエンスルホン酸を取り除いた。
その後、反応液に２倍の体積量のクロロホルムと混合して均一な混合溶液を得た。さらに、２倍の体積量の水を添加し、分液ロートにて５％のＮａＨＣＯ３水溶液、飽和食塩水、硫酸マグネシウムの順番でクロロホルム相を洗浄し、混合溶液中の無水酢酸及びパラトルエンスルホン酸を取り除いた。
【0099】
クロロホルム抽出液をクロロホルムで５０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。この実施例９のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液に３６５ｎｍの紫外線で照射したとき黄緑色に光った。
【0100】
［実施例１０～１７］
実施例１における昇温到達温度１８０℃を、表１の様に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、１時間、マイクロ照射させた。反応液中の硫酸の触媒濃度は９ｍｍｏｌ／Ｌであった。反応液に２倍の体積量のクロロホルムと混合して均一な混合溶液を得た。さらに、２倍の体積量の水を添加し、分液ロートにて５％のＮａＨＣＯ３水溶液、飽和食塩水、硫酸マグネシウムの順番でクロロホルム相を洗浄し、混合溶液中の無水酢酸及び硫酸を取り除いた。
実施例１における昇温到達温度１８０℃を、表１の様に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、１時間、マイクロ照射させた。反応液中の硫酸の触媒濃度は９ｍｍｏｌ／Ｌであった。反応液に２倍の体積量のクロロホルムと混合して均一な混合溶液を得た。さらに、２倍の体積量の水を添加し、分液ロートにて５％のＮａＨＣＯ３水溶液、飽和食塩水、硫酸マグネシウムの順番でクロロホルム相を洗浄し、混合溶液中の無水酢酸及び硫酸を取り除いた。
【0101】
実施例１０及び１１では、クロロホルム相が薄いオレンジ色の透明な溶液になり、実施例１０及び１１のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液を調製できた。
【0102】
実施例１２及び１３では、クロロホルム相が濃いオレンジ色となり、実施例１２及び１３のカーボンナノ粒子のクロロホルム抽出液を調製した。
クロロホルム抽出液をクロロホルムで２０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。これらを実施例１２及び１３のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液として、蛍光測定に供した。
クロロホルム抽出液をクロロホルムで２０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。これらを実施例１２及び１３のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液として、蛍光測定に供した。
【0103】
実施例１４～１７では、クロロホルム相が茶褐色となり、実施例１４～１７のカーボンナノ粒子のクロロホルム抽出液を調製した。
クロロホルム抽出液をクロロホルムで５０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。これらを実施例１４～１７のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液として、蛍光測定に供した。
クロロホルム抽出液をクロロホルムで５０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。これらを実施例１４～１７のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液として、蛍光測定に供した。
【0104】
（蛍光測定）
これらの実施例１０～１７のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液に、Ｕｌｔｒａ－Ｌｕｍ社製ＵＶトランスイルミネーター装置（型番９００－１２１１－０２）を用いて、波長３６５ｎｍの紫外線で照射したとき、黄緑色の蛍光を発することを、いずれも目視で確認した。これらの黄緑色の蛍光の強さを目視で観察し、次の評価基準で蛍光強度を評価した。結果を表１に示す。
◎：蛍光の強度が非常に強かった。
○：蛍光の強度が強かった。
△：蛍光の強度が弱かった。
これらの実施例１０～１７のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液に、Ｕｌｔｒａ－Ｌｕｍ社製ＵＶトランスイルミネーター装置（型番９００－１２１１－０２）を用いて、波長３６５ｎｍの紫外線で照射したとき、黄緑色の蛍光を発することを、いずれも目視で確認した。これらの黄緑色の蛍光の強さを目視で観察し、次の評価基準で蛍光強度を評価した。結果を表１に示す。
◎：蛍光の強度が非常に強かった。
○：蛍光の強度が強かった。
△：蛍光の強度が弱かった。
【0105】
【表1】
【0106】
［実施例１８～２７］
実施例２における硫酸の触媒濃度４５ｍｍｏｌ／Ｌを、表２の様に変更したこと以外は、実施例２と同様にして、１時間、加熱還流させた。反応液に２倍の体積量のクロロホルムと混合して均一な混合溶液を得た。さらに、２倍の体積量の水を添加し、分液ロートにて５％のＮａＨＣＯ３水溶液、飽和食塩水、硫酸マグネシウムの順番でクロロホルム相を洗浄し、混合溶液中の無水酢酸及び硫酸を取り除いた。
実施例２における硫酸の触媒濃度４５ｍｍｏｌ／Ｌを、表２の様に変更したこと以外は、実施例２と同様にして、１時間、加熱還流させた。反応液に２倍の体積量のクロロホルムと混合して均一な混合溶液を得た。さらに、２倍の体積量の水を添加し、分液ロートにて５％のＮａＨＣＯ３水溶液、飽和食塩水、硫酸マグネシウムの順番でクロロホルム相を洗浄し、混合溶液中の無水酢酸及び硫酸を取り除いた。
【0107】
実施例１８では、クロロホルム相が薄いオレンジ色の透明な溶液になり、実施例１８のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液を調製できた。
【0108】
実施例１９では、クロロホルム相が濃いオレンジ色となり、実施例１９のカーボンナノ粒子のクロロホルム抽出液を調製した。
クロロホルム抽出液をクロロホルムで２０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。これを実施例１９のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液として、蛍光測定に供した。
クロロホルム抽出液をクロロホルムで２０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。これを実施例１９のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液として、蛍光測定に供した。
【0109】
実施例２０～２３では、クロロホルム相が茶褐色となり、実施例２０～２３のカーボンナノ粒子のクロロホルム抽出液を調製した。
クロロホルム抽出液をクロロホルムで５０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。これらを実施例２０～２３のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液として、蛍光測定に供した。
クロロホルム抽出液をクロロホルムで５０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。これらを実施例２０～２３のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液として、蛍光測定に供した。
【0110】
実施例２４では、反応液中に少量の黒い塊が見られた。クロロホルム相が茶褐色となり、実施例２４のカーボンナノ粒子のクロロホルム抽出液を調製した。
クロロホルム抽出液をクロロホルムで５０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。これを実施例２４のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液として、蛍光測定に供した。
クロロホルム抽出液をクロロホルムで５０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。これを実施例２４のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液として、蛍光測定に供した。
【0111】
実施例２５～２７では、反応液中に多量の黒い塊が見られた。クロロホルム抽出液が茶褐色となり、実施例２５～２７のカーボンナノ粒子のクロロホルム抽出液を調製した。
クロロホルム抽出液をクロロホルムで５０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。これらを実施例２５～２７のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液として、蛍光測定に供した。
クロロホルム抽出液をクロロホルムで５０倍希釈すると、薄いオレンジ色の透明な溶液になった。これらを実施例２５～２７のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液として、蛍光測定に供した。
【0112】
（蛍光測定）
これらの実施例１８～２７のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液に、Ｕｌｔｒａ－Ｌｕｍ社製ＵＶトランスイルミネーター装置を用いて、波長３６５ｎｍの紫外線で照射したとき、黄緑色の蛍光を発することを、いずれも目視で確認した。これらの黄緑色の蛍光の強さを目視で観察し、次の評価基準で蛍光強度を評価した。結果を表２に示す。
◎：蛍光の強度が非常に強かった。
○：蛍光の強度が強かった。
△：蛍光の強度が弱かった。
これらの実施例１８～２７のカーボンナノ粒子のクロロホルム溶液に、Ｕｌｔｒａ－Ｌｕｍ社製ＵＶトランスイルミネーター装置を用いて、波長３６５ｎｍの紫外線で照射したとき、黄緑色の蛍光を発することを、いずれも目視で確認した。これらの黄緑色の蛍光の強さを目視で観察し、次の評価基準で蛍光強度を評価した。結果を表２に示す。
◎：蛍光の強度が非常に強かった。
○：蛍光の強度が強かった。
△：蛍光の強度が弱かった。
【0113】
【表2】
【0114】
［実験例１］
（カーボンナノ粒子の抗菌活性）
次の大腸菌及び培地を用いて、大腸菌のコロニー１個を培地に接種し、３７℃で１６時間振盪培養し、大腸菌液を調製した。
大腸菌：Ｋ１２株、独立行政法人製品評価技術基盤機構から入手した。
培地：１０ｇの塩化ナトリウム（富士フイルム和光純薬株式会社）、１０ｇのトリプトン（ナカライテスク株式会社）及び５ｇの酵母エキス（ナカライテスク株式会社）を１Ｌの水に溶解させ、１２１℃で２０分間、ヤマト社製オートクレーブ装置により滅菌した。
（カーボンナノ粒子の抗菌活性）
次の大腸菌及び培地を用いて、大腸菌のコロニー１個を培地に接種し、３７℃で１６時間振盪培養し、大腸菌液を調製した。
大腸菌：Ｋ１２株、独立行政法人製品評価技術基盤機構から入手した。
培地：１０ｇの塩化ナトリウム（富士フイルム和光純薬株式会社）、１０ｇのトリプトン（ナカライテスク株式会社）及び５ｇの酵母エキス（ナカライテスク株式会社）を１Ｌの水に溶解させ、１２１℃で２０分間、ヤマト社製オートクレーブ装置により滅菌した。
【0115】
実施例１のカーボンナノ粒子をジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に分散させ、カーボンナノ粒子の濃度が５０μｇ／ｍＬ、１００μｇ／ｍＬ、１５０μｇ／ｍＬ、２００μｇ／ｍＬの分散液を調製した。大腸菌液１ｍＬにカーボンナノ粒子の分散液１０μＬ、又は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）１０μＬ（対照実験：Ｃｏｎｔｒｏｌ）を加えて３７℃で６時間振盪培養した。一時間毎に大腸菌液の波長６２０ｎｍにおける吸光度を測定して、大腸菌の増殖を評価した。吸光度の測定結果を図１１に示す。カーボンナノ粒子の濃度が２００μｇ／ｍＬになると、６時間までも大腸菌の増殖が完全に抑制された。カーボンナノ粒子の大腸菌での抗菌活性が確認できた。
【0116】
また、サルモネラ菌（ＬＴ２株、独立行政法人製品評価技術基盤機構から入手。）及び黄色ブドウ球菌（ＡＴＣＣ２５９２３、独立行政法人製品評価技術基盤機構から入手。）にて、大腸菌の場合と同様の実験をしたところ、同様に、カーボンナノ粒子のサルモネラ菌及び黄色ブドウ球菌での、実施例１のカーボンナノ粒子の抗菌活性が確認できた。
【0117】
［実験例２］
（カーボンナノ粒子の抗ウイルス活性）
次のバクテリオファージＱβ及び培地を用いて、バクテリオファージＱβを培地に接種させ、バクテリオファージＱβ液（１０６ｐｆｕ／ｍＬ）を調製した。
バクテリオファージＱβ：独立行政法人製品評価技術基盤機構から入手した。
培地：１ｇのペプトン（ナカライテスク株式会社）、及び、８．５ｇの塩化ナトリウム（富士フイルム和光純薬株式会社）を１Ｌの水に溶解させ、１２１℃で２０分間、ヤマト社製オートクレーブ装置により滅菌した。
（カーボンナノ粒子の抗ウイルス活性）
次のバクテリオファージＱβ及び培地を用いて、バクテリオファージＱβを培地に接種させ、バクテリオファージＱβ液（１０６ｐｆｕ／ｍＬ）を調製した。
バクテリオファージＱβ：独立行政法人製品評価技術基盤機構から入手した。
培地：１ｇのペプトン（ナカライテスク株式会社）、及び、８．５ｇの塩化ナトリウム（富士フイルム和光純薬株式会社）を１Ｌの水に溶解させ、１２１℃で２０分間、ヤマト社製オートクレーブ装置により滅菌した。
【0118】
実施例１のカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）をジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に分散させ、カーボンナノ粒子の濃度が１００μｇ／ｍＬ、２００μｇ／ｍＬの分散液を調製した。人に感染しないウイルスであるバクテリオファージＱβ液１ｍＬに、これらの分散液１０μＬ、又は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）１０μＬ（対照実験：Ｃｏｎｔｒｏｌ）を加えて混合し、３７℃で、３時間、振盪培養した。
その後、宿主となる大腸菌（Ｋ１２株、独立行政法人製品評価技術基盤機構から入手。）にバクテリオファージＱβを混合させ、軟寒天培地（前記培地に０．３３質量％の寒天末を加えたもの）中、３７℃で１６時間培養した。バクテリオファージＱβの感染による溶菌したプラークが形成され、プラークの数を数えることでバクテリオファージＱβの数を定量した。図１２は、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の抗ウイルス活性評価の結果を表すグラフである。
その後、宿主となる大腸菌（Ｋ１２株、独立行政法人製品評価技術基盤機構から入手。）にバクテリオファージＱβを混合させ、軟寒天培地（前記培地に０．３３質量％の寒天末を加えたもの）中、３７℃で１６時間培養した。バクテリオファージＱβの感染による溶菌したプラークが形成され、プラークの数を数えることでバクテリオファージＱβの数を定量した。図１２は、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の抗ウイルス活性評価の結果を表すグラフである。
【0119】
図１２の結果から示される通り、対照実験（Ｃｏｎｔｒｏｌ）に対して、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の濃度が１００μｇ／ｍＬの場合はバクテリオファージＱβが１０分の１近くに減少し、カーボンナノ粒子の濃度が２００μｇ／ｍＬになるとバクテリオファージＱβが１０００分の１近くに減少したことから、カーボンナノ粒子の抗ウイルス効果が確認できた。
【0120】
実施例１のカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の濃度が２００μｇ／ｍＬの分散液１０μＬ、又は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）１０μＬ（対照実験：Ｃｏｎｔｒｏｌ）をバクテリオファージＱβ液１ｍＬに加え、３７℃で３０分間、３時間、６時間、振盪培養した。
その後、宿主となる大腸菌にバクテリオファージＱβを混合させ、軟寒天培地（前記培地に０．３３質量％の寒天末を加えたもの）中、３７℃で１６時間培養した。バクテリオファージＱβの感染による溶菌したプラークが形成され、プラークの数を数えることでバクテリオファージＱβの数を定量した。結果を図１３に示す。
３０分間の短い時間から、カーボンナノ粒子が抗ウイルス活性を示した。
その後、宿主となる大腸菌にバクテリオファージＱβを混合させ、軟寒天培地（前記培地に０．３３質量％の寒天末を加えたもの）中、３７℃で１６時間培養した。バクテリオファージＱβの感染による溶菌したプラークが形成され、プラークの数を数えることでバクテリオファージＱβの数を定量した。結果を図１３に示す。
３０分間の短い時間から、カーボンナノ粒子が抗ウイルス活性を示した。
【0121】
［実験例３］
（カーボンナノ粒子とポリマーとの複合フィルムの抗菌活性）
ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）：質量平均分子量１００，０００であり、ＬＡＣＴＥＬ社から入手した。
ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）：質量平均分子量１００，０００であり、ＬＡＣＴＥＬ社から入手した。
ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）：質量平均分子量８０，０００であり、ＬＡＣＴＥＬ社から入手した。
シルクフィブロイン（ＳＦ）：株式会社あつまるホールディングスから入手した。
大腸菌：Ｋ１２株、独立行政法人製品評価技術基盤機構から入手した。
培地：塩化ナトリウム（富士フイルム和光純薬株式会社）、トリプトン（ナカライテスク株式会社）、酵母エキス（ナカライテスク株式会社）を水に溶解させ、１２１℃で２０分間ヤマト社製オートクレーブ装置により滅菌した。
（カーボンナノ粒子とポリマーとの複合フィルムの抗菌活性）
ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）：質量平均分子量１００，０００であり、ＬＡＣＴＥＬ社から入手した。
ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）：質量平均分子量１００，０００であり、ＬＡＣＴＥＬ社から入手した。
ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）：質量平均分子量８０，０００であり、ＬＡＣＴＥＬ社から入手した。
シルクフィブロイン（ＳＦ）：株式会社あつまるホールディングスから入手した。
大腸菌：Ｋ１２株、独立行政法人製品評価技術基盤機構から入手した。
培地：塩化ナトリウム（富士フイルム和光純薬株式会社）、トリプトン（ナカライテスク株式会社）、酵母エキス（ナカライテスク株式会社）を水に溶解させ、１２１℃で２０分間ヤマト社製オートクレーブ装置により滅菌した。
【0122】
それぞれ、１８ｍｇの４種類のポリマー（ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）又はシルクフィブロイン（ＳＦ））と、３ｍｇの実施例１のカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）とを、１ｍＬのヘキサフルオロ－２－プロパノール（ＨＦＩＰ)に分散させ、それぞれ分散液を調製した。これらの分散液１００μＬをφ１０ｍｍ×ｔ１ｍｍのガラス板表面に塗布し、乾燥させて、約０．０２６８ｍｇ／ｍｍ２の複合フィルムを作製した。ガラス板上の複合フィルムを大腸菌液１ｍＬに浸漬し、３７℃で６時間振盪培養し、２時間毎に大腸菌液の吸光度を測定した。また、対照実験（Ｃｏｎｔｒｏｌ）として、フィルムを浸漬せずに、そのまま、３７℃で６時間振盪培養し、２時間毎に大腸菌液の吸光度を測定した。図１４は、それぞれの複合フィルムの抗菌活性評価の結果を表すグラフである。
【0123】
図１４の結果から、何れの複合フィルムも、対照実験（Ｃｏｎｔｒｏｌ）に比べて吸光度が抑えられており、抗菌活性があることが示された。
また、ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルム、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルムの方が、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルム、シルクフィブロイン（ＳＦ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルムより高い抗菌活性が示された。
このようにポリマーの種類により大腸菌に対する抗菌活性が異なった理由は、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）がポリマーから放出される速度が違うからと考えられる。
また、ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルム、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルムの方が、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルム、シルクフィブロイン（ＳＦ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルムより高い抗菌活性が示された。
このようにポリマーの種類により大腸菌に対する抗菌活性が異なった理由は、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）がポリマーから放出される速度が違うからと考えられる。
【0124】
上記の、ガラス板上の４種類のポリマーの複合フィルムを用いて、日立ハイテクノロジーズ社製走査型電子顕微鏡で大腸菌の接着を観察した。フィルム上の大腸菌を４％－パラホルムアルデヒド・リン酸緩衝液（富士フイルム和光純薬株式会社）で一晩固定させて、２５％、５０％、７５％、９０％、１００％エタノール（富士フイルム和光純薬株式会社）で脱水した。その後、走査型電子顕微鏡で観察した（図１５～１８）。カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）を混合させた複合フィルム（図１５～１８の右側）は、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）を混合していないもの（図１５～１８の左側）よりも、フィルム表面上の大腸菌の数が明らかに少なく、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）が大腸菌のバイオフィルムの形成を阻害したことがわかった。
【0125】
１８ｍｇのポリカプロラクトン（ＰＣＬ）と、５００μｇ、１０００μｇ、１５００μｇ、２０００μｇ、２５００μｇの、実施例１のカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）とを、１ｍＬのヘキサフルオロ－２－プロパノール（ＨＦＩＰ)に分散させ、それぞれの分散液を調製した。これらの分散液１００μＬをφ１０ｍｍ×ｔ１ｍｍのガラス板に塗布し、乾燥させて、それぞれ、単位面積（１ｍｍ２）当たりの複合フィルムの質量（ｍｇ）が、約０．０２３６ｍｇ／ｍｍ２、約０．０２４２ｍｇ／ｍｍ２、約０．０２４８ｍｇ／ｍｍ２、約０．０２５５ｍｇ／ｍｍ２、約０．０２６１ｍｇ／ｍｍ２の複合フィルムを作製した。ガラス板上の複合フィルムを大腸菌液１ｍＬに浸漬し、３７℃で６時間振盪培養し、２時間毎に大腸菌液の吸光度を測定した。図１９に結果を示す。
図１９は、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリカプロラクトン（ＰＣＬ）の複合フィルムの抗菌活性について、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の含量依存性の評価結果を表すグラフである。カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）を１５０μｇ以上に混合させたポリカプロラクトン（ＰＣＬ）の複合フィルムは、６時間後にも５０％以上の抗菌活性が示された。
図１９は、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリカプロラクトン（ＰＣＬ）の複合フィルムの抗菌活性について、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の含量依存性の評価結果を表すグラフである。カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）を１５０μｇ以上に混合させたポリカプロラクトン（ＰＣＬ）の複合フィルムは、６時間後にも５０％以上の抗菌活性が示された。
【0126】
［実験例４］
実験例３の大腸菌を、サルモネラ菌（ＬＴ２株、独立行政法人製品評価技術基盤機構から入手。）、又は、黄色ブドウ球菌（ＡＴＣＣ２５９２３、独立行政法人製品評価技術基盤機構から入手。）に変更したことを除いて、実験例３と同じ実験をした。
サルモネラ菌と黄色ブドウ球菌にも同様な結果が得られた。何れの複合フィルムも、対照実験（Ｃｏｎｔｒｏｌ）に比べて吸光度が抑えられており、サルモネラ菌及び黄色ブドウ球菌に対する抗菌活性があることが示された。
また、ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルム、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルムの方が、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルム、シルクフィブロイン（ＳＦ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルムより高い、サルモネラ菌及び黄色ブドウ球菌に対する抗菌活性が示された。
実験例３の大腸菌を、サルモネラ菌（ＬＴ２株、独立行政法人製品評価技術基盤機構から入手。）、又は、黄色ブドウ球菌（ＡＴＣＣ２５９２３、独立行政法人製品評価技術基盤機構から入手。）に変更したことを除いて、実験例３と同じ実験をした。
サルモネラ菌と黄色ブドウ球菌にも同様な結果が得られた。何れの複合フィルムも、対照実験（Ｃｏｎｔｒｏｌ）に比べて吸光度が抑えられており、サルモネラ菌及び黄色ブドウ球菌に対する抗菌活性があることが示された。
また、ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルム、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルムの方が、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルム、シルクフィブロイン（ＳＦ）＋カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の複合フィルムより高い、サルモネラ菌及び黄色ブドウ球菌に対する抗菌活性が示された。
【0127】
［実験例５］
（複合フィルムのＦＴ－ＩＲ特性評価）
３ｍｇ実施例１のカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）と、１８ｍｇのポリ乳酸（ＰＬＬＡ）とを、１ｍＬのヘキサフルオロ－２－プロパノール（ＨＦＩＰ)に分散させて分散液を調製し、この分散液１００μＬをφ１０ｍｍ×ｔ１ｍｍのガラス板に塗布し、乾燥させて、複合フィルムを作製した。
１８ｍｇのポリ乳酸（ＰＬＬＡ）を１ｍＬのヘキサフルオロ－２－プロパノール（ＨＦＩＰ)に分散させて分散液を調製した。この分散液１００μＬをガラス板に塗布し、乾燥させて、単位面積（１ｍｍ２）当たりのフィルムの質量（ｍｇ）が、約０．０２２９ｍｇ／ｍｍ２のポリマーフィルムを作製した。
フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ－ＩＲ）によって、これらのフィルムの構造分析を行なった。図２０は、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸（ＰＬＬＡ）の複合フィルム、並びに、ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）フィルムのＦＴ－ＩＲスペクトルである。その結果、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）を混合させると、１６４０ｃｍ－１と１５７０ｃｍ－１付近にカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）由来のＣ＝ＣのピークとＣ＝Ｏのピークが検出された。
（複合フィルムのＦＴ－ＩＲ特性評価）
３ｍｇ実施例１のカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）と、１８ｍｇのポリ乳酸（ＰＬＬＡ）とを、１ｍＬのヘキサフルオロ－２－プロパノール（ＨＦＩＰ)に分散させて分散液を調製し、この分散液１００μＬをφ１０ｍｍ×ｔ１ｍｍのガラス板に塗布し、乾燥させて、複合フィルムを作製した。
１８ｍｇのポリ乳酸（ＰＬＬＡ）を１ｍＬのヘキサフルオロ－２－プロパノール（ＨＦＩＰ)に分散させて分散液を調製した。この分散液１００μＬをガラス板に塗布し、乾燥させて、単位面積（１ｍｍ２）当たりのフィルムの質量（ｍｇ）が、約０．０２２９ｍｇ／ｍｍ２のポリマーフィルムを作製した。
フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ－ＩＲ）によって、これらのフィルムの構造分析を行なった。図２０は、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸（ＰＬＬＡ）の複合フィルム、並びに、ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）フィルムのＦＴ－ＩＲスペクトルである。その結果、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）を混合させると、１６４０ｃｍ－１と１５７０ｃｍ－１付近にカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）由来のＣ＝ＣのピークとＣ＝Ｏのピークが検出された。
【0128】
同様に、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリカプロラクトン（ＰＣＬ）の複合フィルム、並びに、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）フィルムを作製し、ＦＴ－ＩＲスペクトルを取得した。
同様に、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合フィルム、並びに、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）フィルムを作製し、ＦＴ－ＩＲスペクトルを取得した。
いずれも、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）を混合させると、１６４０ｃｍ－１と１５７０ｃｍ－１付近にカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）由来のＣ＝ＣのピークとＣ＝Ｏのピークが検出された。
同様に、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合フィルム、並びに、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）フィルムを作製し、ＦＴ－ＩＲスペクトルを取得した。
いずれも、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）を混合させると、１６４０ｃｍ－１と１５７０ｃｍ－１付近にカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）由来のＣ＝ＣのピークとＣ＝Ｏのピークが検出された。
【0129】
また、同様に、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びシルクフィブロイン（ＳＦ）の複合フィルム、並びに、シルクフィブロイン（ＳＦ）フィルムを作製し、ＦＴ－ＩＲスペクトルを取得した。結果を図２１に示す。
興味深いことには、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）由来１５７０ｃｍ－１付近のピークが見られなかった。また、フィブロインのランダム構造を示す１６４０ｃｍ－１付近のピークが、βシート構造を示す１６２０ｃｍ－１付近のピークに枝分かれた。この結果から、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）をシルクフィブロインに混合させることにより、フィブロイン構造の一部がβシートに変化したではないかと考えられる。このようにカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）をポリマーに添加することにより、抗菌活性を持たせるだけではなく、ポリマーの特性を変えることも可能である。
興味深いことには、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）由来１５７０ｃｍ－１付近のピークが見られなかった。また、フィブロインのランダム構造を示す１６４０ｃｍ－１付近のピークが、βシート構造を示す１６２０ｃｍ－１付近のピークに枝分かれた。この結果から、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）をシルクフィブロインに混合させることにより、フィブロイン構造の一部がβシートに変化したではないかと考えられる。このようにカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）をポリマーに添加することにより、抗菌活性を持たせるだけではなく、ポリマーの特性を変えることも可能である。
【0130】
［実験例６］
（カーボンナノ粒子を用いたシルクの蛍光染色）
無水酢酸１０ｍＬに硫酸５μＬを加えて混合溶液を作製し、この混合溶液に、３０ｍｇのシルク繊維（市販の糸）を浸漬し、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。その後、染色されたシルク繊維を取り出して大量な水で洗浄した。
その繊維に紫外線ライトを照射すると、オレンジ色に発光した。また、蛍光顕微鏡（ＦＩＴＣフィルタ、４８８ｎｍ）で観察しても、その蛍光を観察できた。カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）が合成された後すぐにシルク繊維に吸着したと考えられる。
（カーボンナノ粒子を用いたシルクの蛍光染色）
無水酢酸１０ｍＬに硫酸５μＬを加えて混合溶液を作製し、この混合溶液に、３０ｍｇのシルク繊維（市販の糸）を浸漬し、アントンパール社製マイクロ波合成装置を用いて、１時間、１８０℃でマイクロ波照射を行った。その後、染色されたシルク繊維を取り出して大量な水で洗浄した。
その繊維に紫外線ライトを照射すると、オレンジ色に発光した。また、蛍光顕微鏡（ＦＩＴＣフィルタ、４８８ｎｍ）で観察しても、その蛍光を観察できた。カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）が合成された後すぐにシルク繊維に吸着したと考えられる。
【0131】
［実験例７］
（カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子の作製）
５ｍｇの実施例１のカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）と、１０ｍｇのポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）とを、１ｍＬのクロロホルムに分散させ、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のクロロホルム溶液を作製した。超音波を照射しながら、４℃に冷却した１質量％のポリビニルアルコール水溶液１ｍＬにＧＱＤｓ及びＰＬＧＡのクロロホルム溶液を滴下した。３時間撹拌した後、この混合溶液を３回遠心分離し、上澄を除去し、沈殿を水で再分散させ、均一に水分散した、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子を合成した。複合ナノ粒子の分散液を５倍に希釈したところ、黄色の溶液（５倍希釈液）となった。この溶液に３６５ｎｍの紫外線を照射すると黄色に光った。分光蛍光光度計（日本分光社製ＦＰ－６６００）で測定した蛍光スペクトルの測定結果を図２２に示す。
５２０ｎｍで励起すると５９５ｎｍ付近に最大蛍光を発することが分かった。図８のカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の蛍光スペクトルでは、４４０ｎｍの励起で５０６ｎｍ付近に最大蛍光を発していたのに対して、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子の最大蛍光波長は、５０６ｎｍ付近から５９５ｎｍ付近にシフトしたことが示された。
（カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子の作製）
５ｍｇの実施例１のカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）と、１０ｍｇのポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）とを、１ｍＬのクロロホルムに分散させ、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のクロロホルム溶液を作製した。超音波を照射しながら、４℃に冷却した１質量％のポリビニルアルコール水溶液１ｍＬにＧＱＤｓ及びＰＬＧＡのクロロホルム溶液を滴下した。３時間撹拌した後、この混合溶液を３回遠心分離し、上澄を除去し、沈殿を水で再分散させ、均一に水分散した、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子を合成した。複合ナノ粒子の分散液を５倍に希釈したところ、黄色の溶液（５倍希釈液）となった。この溶液に３６５ｎｍの紫外線を照射すると黄色に光った。分光蛍光光度計（日本分光社製ＦＰ－６６００）で測定した蛍光スペクトルの測定結果を図２２に示す。
５２０ｎｍで励起すると５９５ｎｍ付近に最大蛍光を発することが分かった。図８のカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）の蛍光スペクトルでは、４４０ｎｍの励起で５０６ｎｍ付近に最大蛍光を発していたのに対して、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子の最大蛍光波長は、５０６ｎｍ付近から５９５ｎｍ付近にシフトしたことが示された。
【0132】
一般的に水溶性のカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）は非選択的に細胞に取り込まれて蛍光を発するため、実際にバイオイメージングに応用するのは難しいと考えられる。一方、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）は生体分解性ポリマーであって、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のナノ粒子は細胞に選択性があり、取り込まれやすい。本発明に係るカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）は、疎水性であり、有機溶剤可溶性であるので、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子に内包させ、バイオイメージングに応用することが期待できる。また、一般的な蛍光ラベルする物質（ローダミンやファロイジンなど）は水に溶けやすいため、ナノ粒子中の蛍光安定性が低い。これに対して、本発明に係るカーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）は、疎水性であり、有機溶剤可溶性であるので、安定に複合ナノ粒子に内包させることができ、蛍光を発したと考えられる。
【0133】
カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子の、動的光散乱法により測定される平均粒子径は、４００ｎｍであった。動的光散乱法により測定される多分散指数は、０．１５であり、均一な粒度分布の分散液であることが確認できた。
【0134】
［実験例８］
（カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子のＨｅＬａ細胞への取り込み）
１×１０５ｃｅｌｌｓ／ｍＬのＨｅＬａ細胞（ＪＣＲＢ９００４、国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所から入手。）を、培地（Ｄ－ＭＥＭ、富士フイルム和光純薬株式会社から入手。）に分散させ、３７℃で５％ＣＯ２環境下２４時間培養し、アズワン製ディッシュに接着させて、ＨｅＬａ細胞培養液を調製した。
（カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子のＨｅＬａ細胞への取り込み）
１×１０５ｃｅｌｌｓ／ｍＬのＨｅＬａ細胞（ＪＣＲＢ９００４、国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所から入手。）を、培地（Ｄ－ＭＥＭ、富士フイルム和光純薬株式会社から入手。）に分散させ、３７℃で５％ＣＯ２環境下２４時間培養し、アズワン製ディッシュに接着させて、ＨｅＬａ細胞培養液を調製した。
【0135】
カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子（１００μｇ／ｍＬ）をＨｅＬａ細胞培養液へ添加し、３７℃で５％ＣＯ２環境下、２時間培養した。
また、１０ｍｇのポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）を、１ｍＬのクロロホルムに分散させ、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のクロロホルム溶液を作製した。超音波を照射しながら、４℃に冷却した１質量％のポリビニルアルコール水溶液（１ｍＬ）にＰＬＧＡのクロロホルム溶液を滴下した。３時間撹拌した後、この混合溶液を３回遠心分離し、上澄を除去し、沈殿を水で再分散させ、均一に水分散した、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のナノ粒子を合成した。
ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のナノ粒子（１００μｇ／ｍＬ）をＨｅＬａ細胞培養液へ添加し、同様に、２時間培養した。
その後、光学顕微鏡及び蛍光顕微鏡を用いて、細胞への取り込みを評価した。
また、１０ｍｇのポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）を、１ｍＬのクロロホルムに分散させ、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のクロロホルム溶液を作製した。超音波を照射しながら、４℃に冷却した１質量％のポリビニルアルコール水溶液（１ｍＬ）にＰＬＧＡのクロロホルム溶液を滴下した。３時間撹拌した後、この混合溶液を３回遠心分離し、上澄を除去し、沈殿を水で再分散させ、均一に水分散した、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のナノ粒子を合成した。
ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のナノ粒子（１００μｇ／ｍＬ）をＨｅＬａ細胞培養液へ添加し、同様に、２時間培養した。
その後、光学顕微鏡及び蛍光顕微鏡を用いて、細胞への取り込みを評価した。
【0136】
図２３（Ａ）は、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のナノ粒子をＨｅＬａ細胞に添加して２時間培養したときの光学顕微鏡写真である。図２３（Ｂ）は、ポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のナノ粒子をＨｅＬａ細胞に添加して２時間培養したときの蛍光顕微鏡写真である。図２３（Ｃ）は、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子をＨｅＬａ細胞に添加して２時間培養したときの光学顕微鏡写真である。図２３（Ｄ）は、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子をＨｅＬａ細胞に添加して２時間培養したときの蛍光顕微鏡写真である。
その結果、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子がＨｅＬａ細胞へ取り込まれ、蛍光イメージングが確認された。
その結果、カーボンナノ粒子（ＧＱＤｓ）及びポリ乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）の複合ナノ粒子がＨｅＬａ細胞へ取り込まれ、蛍光イメージングが確認された。
【産業上の利用可能性】
【0137】
本発明のカーボンナノ粒子の製造方法は、有機溶媒を炭素源とするので、有機溶媒に分散可能なカーボンナノ粒子を、簡便かつ短時間に製造可能である。本発明のカーボンナノ粒子の製造方法から得られるカーボンナノ粒子は、医療材料、蛍光材料、染料、防虫剤等としての利用が期待される。
特に、本発明のカーボンナノ粒子は、緑色の蛍光を発するので、バイオイメージングのための造影剤としての利用可能性がある。また、本発明のカーボンナノ粒子は、抗菌活性、抗ウイルス活性を有するので、抗菌剤、抗ウイルス剤としての利用可能性がある。
特に、本発明のカーボンナノ粒子は、緑色の蛍光を発するので、バイオイメージングのための造影剤としての利用可能性がある。また、本発明のカーボンナノ粒子は、抗菌活性、抗ウイルス活性を有するので、抗菌剤、抗ウイルス剤としての利用可能性がある。
【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】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
