金剛石顆粒的表面的官能團(tuán) 的定性。官能團(tuán)的定性例如可以通過(guò)測(cè)定紅外分光光譜（以下也記作"IR光譜"）來(lái)進(jìn)行。 例如，可以將納米金剛石顆粒通過(guò)現(xiàn)有公知的壓片法成形為壓片，測(cè)定IR光譜。
[0102] 《0DMR強(qiáng)度的評(píng)價(jià)》
[0103] ODMR強(qiáng)度的評(píng)價(jià)可以如下進(jìn)行：邊對(duì)納米金剛石顆粒照射激發(fā)光邊照射會(huì)產(chǎn)生 ESR的高頻磁場(chǎng)，測(cè)量熒光發(fā)光量，并且根據(jù)上述式（I)算出ODMR強(qiáng)度，從而進(jìn)行。
[0104]《NV(_)的存在率的評(píng)價(jià)》
[0105] NV(_)的存在率的評(píng)價(jià)也可以如下進(jìn)行：對(duì)于在相同條件下處理過(guò)的一定數(shù)量的 納米金剛石顆粒，針對(duì)各個(gè)顆粒求出上述ODMR強(qiáng)度，算出它們的算術(shù)平均，從而進(jìn)行。此 處，為了得到可靠性高的結(jié)果，上述一定數(shù)量例如優(yōu)選設(shè)為50~200個(gè)左右。
[0106] 《其他》
[0107] 如上所述，本實(shí)施方式的納米金剛石顆粒具有高ODMR強(qiáng)度。此處，從進(jìn)一步提高 ODMR強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，納米金剛石顆粒優(yōu)選在晶體內(nèi)部不含稀土金屬（例如，鐿（Yb)、鉺 (Er)、銩（Tm)等）。這是因?yàn)椋w中導(dǎo)入稀土金屬時(shí)，金剛石晶格中產(chǎn)生畸變，有時(shí)ODMR強(qiáng) 度減退。另外，優(yōu)選的是，金剛石晶體中也不含磁性元素（例如，錳（Mn)、鐵（Fe)、鎳（Ni)、 鈷（Co)、銅（Cu)等）。這是因?yàn)椋@些磁性元素發(fā)生的磁場(chǎng)有時(shí)對(duì)ODNR強(qiáng)度的測(cè)定造成不 良影響。
[0108] 需要說(shuō)明的是，本實(shí)施方式中，構(gòu)成金剛石晶體的碳中，只要是自然界存在的碳就 可以沒(méi)有特別限定地使用。例如，作為天然存在的碳的穩(wěn)定的同位素，有 12C和13c，金剛石 晶體中的它們的存在比率也沒(méi)有特別限定。
[0109] [實(shí)施方式2]
[0110] 這種本實(shí)施方式的納米金剛石顆粒通過(guò)如下的制造方法而制造。換言之，通過(guò)如 下的制造方法而制造的納米金剛石顆粒表現(xiàn)出如上所述的特性。因此，本實(shí)施方式的納米 金剛石顆粒具有表現(xiàn)出極高的ODMR強(qiáng)度這樣的優(yōu)異的效果。以下，針對(duì)本實(shí)施方式的納米 金剛石顆粒的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0111] 〈包含提高了 ODMR強(qiáng)度的NV色心的納米金剛石顆粒的制造方法〉
[0112] 圖12中示出本實(shí)施方式的納米金剛石顆粒的制造方法的流程圖。該制造方法包 括以下的工序：準(zhǔn)備納米金剛石顆粒的工序Sl ;以及進(jìn)行選擇性地提高納米金剛石顆粒的 表面上存在的官能團(tuán)當(dāng)中的1種以上的含雜原子的官能團(tuán)的修飾率的處理的工序S2。以 下，針對(duì)各工序進(jìn)行說(shuō)明。
[0113] 《準(zhǔn)備納米金剛石顆粒的工序S1》
[0114] 首先，工序Sl中，實(shí)施以下的工序：對(duì)納米金剛石粉末進(jìn)行分級(jí)的工序Sll ;對(duì)納 米金剛石顆粒在真空中進(jìn)行熱處理的工序S12 ;以及，對(duì)納米金剛石顆粒在空氣中進(jìn)行熱 處理的工序S13。通過(guò)實(shí)施工序S11，從而將納米金剛石顆粒調(diào)整為適用于生物體內(nèi)的粒度 分布，通過(guò)實(shí)施工序S12,從而在納米金剛石顆粒的內(nèi)部生成NV色心。進(jìn)而，通過(guò)實(shí)施工序 S13,從而將納米金剛石顆粒表面的石墨層氧化，能夠制造包含表現(xiàn)出熒光性的NV色心的 納米金剛石顆粒。需要說(shuō)明的是，如前所述使用通過(guò)爆轟法得到的金剛石粉末時(shí)，可以省略 進(jìn)行分級(jí)的工序。
[0115] 《進(jìn)行選擇性地提高含雜原子的官能團(tuán)的修飾率的處理的工序S2》
[0116] 接著，工序S2中，作為對(duì)于上述工序SI中得到的納米金剛石顆粒進(jìn)行選擇性地提 高顆粒的表面上存在的官能團(tuán)當(dāng)中的1種以上的含雜原子的官能團(tuán)的修飾率的處理的工 序，實(shí)施進(jìn)行還原處理的工序S21和/或進(jìn)行氧化處理的工序S22,從而能夠制造包含提高 了 ODMR強(qiáng)度的NV色心的納米金剛石顆粒。
[0117] 需要說(shuō)明的是，本實(shí)施方式的納米金剛石顆粒的制造方法只要包含上述工序 Sl (工序Sll~工序S13)和工序S2(工序S21和工序S22中的至少任一者），則也可以包 含其它工序，只要包含工序Sl和工序S2就會(huì)顯示出本發(fā)明的效果。
[0118] 此處，作為其它工序，例如可以包括在工序S2后將納米金剛石顆粒干燥的工序。 但是，將進(jìn)行了表面修飾的納米金剛石顆粒干燥時(shí)，進(jìn)行冷凍干燥是理想的。這是因?yàn)?，?用冷凍干燥能夠防止納米金剛石顆粒發(fā)生聚集而形成團(tuán)簇。另一方面，例如進(jìn)行減壓干燥 時(shí)，納米金剛石顆粒發(fā)生聚集而形成團(tuán)簇，故不優(yōu)選。
[0119] 本實(shí)施方式的納米金剛石顆粒用于生物分子的結(jié)構(gòu)分析，因此如前所述其粒徑小 是優(yōu)選的。此外，特別優(yōu)選的是，本實(shí)施方式的納米金剛石顆粒為單一顆粒而非聚集體。其 理由如下所述。
[0120] 如后所述本實(shí)施方式的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)分析方法中，通過(guò)追蹤納米金剛石顆粒中的 N-V軸矢量與外部磁場(chǎng)（靜磁場(chǎng)）矢量所成的角度，從而追蹤N-V軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此處，金 剛石晶體中的NV色心具有4個(gè)N-V軸。因此，使用納米金剛石顆粒的聚集體作為熒光分子 探針時(shí)，在聚集體中多個(gè)納米金剛石顆粒以各種方向（角度）近距離地存在，因此，多個(gè)N-V 軸也會(huì)各種各樣地取向，ODMR信號(hào)的分辨率降低。因此，本實(shí)施方式的納米金剛石顆粒優(yōu) 選為單一顆粒，其制造方法中優(yōu)選采用不會(huì)產(chǎn)生聚集體的工藝。
[0121] [實(shí)施方式3]
[0122] 以下，針對(duì)上述說(shuō)明的本實(shí)施方式的納米金剛石顆粒應(yīng)用于生物體測(cè)量的具體應(yīng) 用例即熒光分子探針進(jìn)行說(shuō)明。
[0123] 〈熒光分子探針〉
[0124] 本實(shí)施方式的熒光分子探針通過(guò)對(duì)包含提高了 ODMR強(qiáng)度的NV色心的納米金剛石 顆粒進(jìn)行化學(xué)修飾而得到。
[0125] 此處，若考慮到生物體內(nèi)的測(cè)量，則作為熒光分子探針?biāo)褂玫募{米金剛石顆粒， 優(yōu)選本實(shí)施方式的納米金剛石顆粒當(dāng)中粒徑為1~IOnm的納米金剛石顆粒。
[0126] 另外，為了在ODMR測(cè)量中確保充分的S/N比、得到較高的時(shí)間分辨率，優(yōu)選本實(shí)施 方式的納米金剛石顆粒當(dāng)中ODMR強(qiáng)度為0. 02以上的納米金剛石顆粒、更優(yōu)選ODMR強(qiáng)度為 0. 05以上的納米金剛石顆粒、特別優(yōu)選ODMR強(qiáng)度為0. 10以上的納米金剛石顆粒。
[0127] 《化學(xué)修飾》
[0128] 此處，化學(xué)修飾是指，表示將與靶蛋白質(zhì)特異性結(jié)合的分子鏈化學(xué)鍵合于納米金 剛石。該分子鏈可以與形成金剛石晶體的碳原子直接鍵合，也可以與納米金剛石顆粒表面 上的官能團(tuán)鍵合。另外，該分子鏈優(yōu)選根據(jù)靶蛋白質(zhì)（也稱(chēng)為目標(biāo)蛋白質(zhì)）適當(dāng)選擇。例 如，以后述代謝型谷氨酸受體作為靶時(shí)，可以使用α-氨基芐青霉素（Ampicillin，以下也 有時(shí)簡(jiǎn)寫(xiě)為"Amp"）等。
[0129] 《非特異性吸附的抑制方法》
[0130] 上述化學(xué)修飾優(yōu)選包含抑制向靶蛋白質(zhì)以外的生物體高分子非特異性吸附的 分子鏈。作為這種分子鏈的一例，例如可列舉出超支化聚甘油（HPG:Hyper branched Poly-Glycerol)?；瘜W(xué)修飾通過(guò)包含抑制非特異性吸附的分子鏈，從而能夠高選擇性地標(biāo) 記革巴蛋白質(zhì)。
[0131] 圖16不出本實(shí)施方式的焚光分子探針的合成線路的一例。如圖16所不，本實(shí)施 方式的熒光分子探針可以按照以下的（i)~（iii)的步驟來(lái)合成。即，本實(shí)施方式的熒光 分子探針101可以通過(guò)：（i)將納米金剛石顆粒100的表面利用例如羥基進(jìn)行修飾而提高 ODMR強(qiáng)度；（ii)使抑制非特異性吸附的分子鏈鍵合于羥基等；（iii)然后利用與靶蛋白質(zhì) 特異性結(jié)合的分子鏈進(jìn)行修飾，從而進(jìn)行合成。需要說(shuō)明的是，圖16中示出作為抑制非特 異性吸附的分子鏈采用HPG、作為與靶蛋白質(zhì)特異性結(jié)合的分子鏈采用Amp的例子。
[0132] (實(shí)驗(yàn)例）
[0133] 此處，使用實(shí)驗(yàn)例來(lái)說(shuō)明成功地抑制了非特異性吸附的具體例。首先，（i)利用羥 基修飾納米金剛石顆粒，進(jìn)行ODMR強(qiáng)度的增強(qiáng)。接著，（ii)在該納米金剛石顆粒上鍵合以 下的[a]~[c]所示的分子鏈（即，利用該分子鏈進(jìn)行表面修飾），得到表面修飾納米金剛 石顆粒。
[0134] [a]羧基
[0135] [b]聚乙二醇（PEG :polyethylene glycol)
[0136] [c]HPG
[0137] 在以下的該實(shí)驗(yàn)例的說(shuō)明中，根據(jù)上述符號(hào)[a]~[c]，將利用羧基進(jìn)行了表面 修飾的納米金剛石顆粒記作"ND[a]"、利用PEG進(jìn)行了表面修飾的納米金剛石顆粒記作 "ND[b] "、利用HPG進(jìn)行了表面修飾的納米金剛石顆粒記作"ND[c] "。
[0138] (實(shí)驗(yàn)例1)
[0139] 實(shí)驗(yàn)例1中評(píng)價(jià)了納米金剛石顆粒向細(xì)胞表面的非特異性吸附。
[0140] 對(duì)于 DMEM(Dulbecco's Modi ed Eagle's Medium)培養(yǎng)基中培養(yǎng)的 A431 (人皮膚 鱗狀細(xì)胞癌來(lái)源的細(xì)胞株），以成為lmg/ml的濃度的方式添加上述得到的ND[a]~[c]，制 作試驗(yàn)細(xì)胞株[a]~[c]。此處，例如試驗(yàn)細(xì)胞株[a]是指，表示以成為lmg/ml的濃度的方 式添加有ND [a]的試驗(yàn)細(xì)胞株。
[0141] 另外，此時(shí)，作為比較實(shí)驗(yàn)例，也相應(yīng)地制作以成為10mg/ml的濃度的方式添加有 ND [c]的細(xì)胞株（試驗(yàn)細(xì)胞株[d])。
[0142] 將上述各試驗(yàn)細(xì)胞株培養(yǎng)2小時(shí)后，用生理鹽水清洗。此外，利用明視場(chǎng)顯微鏡觀 察各試驗(yàn)細(xì)胞株中所含的細(xì)胞上吸附的納米金剛石顆粒，確認(rèn)納米金剛石顆粒向細(xì)胞膜的 非特異性吸附的有無(wú)。將其結(jié)果示于圖17。
[0143] 圖17為使用明視場(chǎng)顯微鏡以10倍的倍率觀察各試驗(yàn)細(xì)胞株而得到的觀察視場(chǎng) 圖像、和以40倍的倍率觀察各試驗(yàn)細(xì)胞株而得到的觀察視場(chǎng)圖像。圖17中，"a. ND-C00H" 表示試驗(yàn)細(xì)胞株[a]，"b. ND-PEG"表示試驗(yàn)細(xì)胞株[b]，"c. ND-HPG"表示試驗(yàn)細(xì)胞株[c]， "d. ND-HPG"表示試驗(yàn)細(xì)胞株[d]。另外，"e. control"