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(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】
(43)【公開日】
(54)【発明の名称】磁気ビーズ
(51)【国際特許分類】
【ＦＩ】
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】
(21)【出願番号】
(22)【出願日】
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000637
【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】中森 理夫
(72)【発明者】
【氏名】池田 裕成
(72)【発明者】
【氏名】宇敷 武義
【テーマコード（参考）】
【Ｆターム（参考）】
2G052AA33
2G052AB18
2G052AB20
2G052AD26
2G052ED05
2G052ED11
4B029AA09
4B029BB20
4B029CC04
4B029CC10
4B029HA10
4G004BA00
4G066AA17C
4G066AA20C
4G066AA22C
4G066AA32C
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4G066AA50C
4G066AB05B
4G066AB06B
4G066AB07B
4G066AB13B
4G066AB15B
4G066AB18B
4G066BA05
4G066BA09
4G066BA20
4G066BA23
4G066BA26
4G066BA38
4G066CA20
4G066CA54
4G066DA07
5E040AA11
5E040AA19
5E040BC01
5E040BC08
5E040CA20
5E040NN13
(57)【要約】
【課題】 回収処理の時間を短縮しつつ使用量を低減できる磁気ビーズを提供する。
【解決手段】 磁気ビーズ１は、磁性金属粉２と、磁性金属粉２の表面を被覆する被覆層１０と、を有し、磁性金属粉２の磁気特性が１００～２００ｅｍｕ／ｇかつ体積基準での粒度分布のＤ５０が１．０～２５μｍであり、被覆層１０が、最表層の第１層１１と、第１層１１と磁性金属粉２との間に形成された多孔質の第２層１２と、を有し、第１層１１の膜厚が第２層１２の膜厚よりも薄い。被覆層１０は、さらに第２層１２と磁性金属粉２との間に第３層１３を有する。
【選択図】図２
【解決手段】 磁気ビーズ１は、磁性金属粉２と、磁性金属粉２の表面を被覆する被覆層１０と、を有し、磁性金属粉２の磁気特性が１００～２００ｅｍｕ／ｇかつ体積基準での粒度分布のＤ５０が１．０～２５μｍであり、被覆層１０が、最表層の第１層１１と、第１層１１と磁性金属粉２との間に形成された多孔質の第２層１２と、を有し、第１層１１の膜厚が第２層１２の膜厚よりも薄い。被覆層１０は、さらに第２層１２と磁性金属粉２との間に第３層１３を有する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項】
磁性金属粉と、前記磁性金属粉の表面を被覆する被覆層と、を有し、
前記磁性金属粉の磁気特性が１００～２００ｅｍｕ／ｇかつ体積基準での粒度分布のＤ５０が１．０～２５μｍであり、
前記被覆層が、最表層の第１層と、前記第１層と前記磁性金属粉との間に形成された多孔質の第２層と、を有し、
前記第１層の膜厚が前記第２層の膜厚よりも薄い磁気ビーズ。
前記磁性金属粉の磁気特性が１００～２００ｅｍｕ／ｇかつ体積基準での粒度分布のＤ５０が１．０～２５μｍであり、
前記被覆層が、最表層の第１層と、前記第１層と前記磁性金属粉との間に形成された多孔質の第２層と、を有し、
前記第１層の膜厚が前記第２層の膜厚よりも薄い磁気ビーズ。
【請求項】
前記第１層が第１酸化物材料で形成され、前記第２層が前記第１酸化物材料とは異なる第２酸化物材料で形成されている請求項１に記載の磁気ビーズ。
【請求項】
窒素吸着による比表面積が２～４５ｍ２／ｇであり、窒素吸着による平均細孔径が２～２５ｎｍである請求項２に記載の磁気ビーズ。
【請求項】
前記第１酸化物材料がシリカである請求項３に記載の磁気ビーズ。
【請求項】
前記第２酸化物材料がアルミナ、チタニア、またはアパタイトのいずれかである請求項４に記載の磁気ビーズ。
【請求項】
前記被覆層が前記第２層と前記磁性金属粉との間に第３層を有し、前記第３層が前記第２層とは異なる材料で形成されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の磁気ビーズ。
【請求項】
前記第３層が前記磁性金属粉の表面にコーティングされたシリカである請求項６に記載の磁気ビーズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【】
本発明は磁気ビーズに関する。
【背景技術】
【】
タンパク質、核酸、細胞などの生体物質を溶液中から回収するために、磁気ビーズ（磁性微粒子）を用いた磁気的な分離処理が行われている。
磁気ビーズの表面には、回収する目的物質（ターゲット）を特異的に吸着する被覆層が形成されている（特許文献１参照）。
磁気ビーズの表面には、回収する目的物質（ターゲット）を特異的に吸着する被覆層が形成されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【】
【特許文献】特開２０２２－１５４４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【】
磁気ビーズにおいて、ターゲットの吸着効率を向上させるためには、磁気ビーズのサイズを小さくすることが有効である。しかし、磁気ビーズのもつ磁化は、その体積が小さくなるほど弱くなり、１μｍ以下になると液体の粘性抵抗に逆らって永久磁石で引き寄せることは困難になる。その結果、ターゲットの回収処理に時間がかかるという問題がある。
また、磁気ビーズの使用量を増やすことがある。しかし、磁気ビーズの使用量が増えると、キャリーオーバーする液量（次工程に持ち越される液量）が多くなり、洗浄効率の低下や純度の低下を招くことがあり、磁気ビーズの使用量の抑制が求められていた。
また、磁気ビーズの使用量を増やすことがある。しかし、磁気ビーズの使用量が増えると、キャリーオーバーする液量（次工程に持ち越される液量）が多くなり、洗浄効率の低下や純度の低下を招くことがあり、磁気ビーズの使用量の抑制が求められていた。
【】
本発明の目的は、回収処理の時間を短縮しつつ使用量を低減できる磁気ビーズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【】
本開示に係る磁気ビーズは、磁性金属粉と、前記磁性金属粉の表面を被覆する被覆層と、を有し、前記磁性金属粉の磁気特性が１００～２００ｅｍｕ／ｇかつ体積基準での粒度分布のＤ５０が１．０～２５μｍであり、前記被覆層が、最表層の第１層と、前記第１層と前記磁性金属粉との間に形成された多孔質の第２層と、を有し、前記第１層の膜厚が前記第２層の膜厚よりも薄い磁気ビーズである。
【図面の簡単な説明】
【】
【図】本発明の第１実施形態の磁気ビーズを示す断面図。
【図】前記実施形態の被覆層を示す断面図。
【図】本発明の第２実施形態の被覆層を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【】
【】
磁性金属粉２は、タンパク質、核酸、細胞などの目的物質（ターゲット）の磁気回収に利用されるＦｅ合金などの磁性金属粒子であり、磁気特性が１００～２００ｅｍｕ／ｇかつ体積基準での粒度分布のＤ５０が１．０～２５μｍである。
さらに、磁性金属粉２は、被覆層１０を形成して磁気ビーズ１とした状態で、窒素吸着による比表面積が２～４５ｍ２／ｇであり、窒素吸着による平均細孔径が２～２５ｎｍとされている。
さらに、磁性金属粉２は、被覆層１０を形成して磁気ビーズ１とした状態で、窒素吸着による比表面積が２～４５ｍ２／ｇであり、窒素吸着による平均細孔径が２～２５ｎｍとされている。
【】
図２において、被覆層１０は、最表層の第１層１１と、第１層１１と磁性金属粉２との間に形成された多孔質の第２層１２と、を有する。被覆層１０は、さらに第２層１２と磁性金属粉２との間に形成された第３層１３を有する。
【】
第１層１１は、第１酸化物材料であるシリカで形成され、表面にターゲットとの結合性を増すための官能基を有する。
第１層１１の官能基は、ターゲットとする物質に応じて選択され、例えばＯＨ基、ＣＯＯＨ基、ＮＨ２基、エポキシ基、トリメチルシリル基、ＮＨＳ基などが挙げられる。
ターゲットとなる生体分子としては、ストレプトアビジン、プロテインＡ，プロテインＧなどのタンパク質や抗体が挙げられる。核酸をターゲットとする場合、ターゲットとなる核酸と相補的な性質を有する核酸、具体的にはオリゴ（ｄＴ）プライマー、ｃＤＮＡなども好ましい物質として挙げられる。細胞やエクソソームを分離する場合、ＣＤ３、ＣＤ４、ＣＤ８、ＣＤ９、ＣＤ６３、ＣＤ８１などの抗体が挙げられる。
第１層１１の官能基は、ターゲットとする物質に応じて選択され、例えばＯＨ基、ＣＯＯＨ基、ＮＨ２基、エポキシ基、トリメチルシリル基、ＮＨＳ基などが挙げられる。
ターゲットとなる生体分子としては、ストレプトアビジン、プロテインＡ，プロテインＧなどのタンパク質や抗体が挙げられる。核酸をターゲットとする場合、ターゲットとなる核酸と相補的な性質を有する核酸、具体的にはオリゴ（ｄＴ）プライマー、ｃＤＮＡなども好ましい物質として挙げられる。細胞やエクソソームを分離する場合、ＣＤ３、ＣＤ４、ＣＤ８、ＣＤ９、ＣＤ６３、ＣＤ８１などの抗体が挙げられる。
【】
第２層１２は、第１層１１の第１酸化物材料とは異なる第２酸化物材料であるアルミナ、チタニア、またはアパタイトのいずれかで形成され、多数の細孔１４を有する多孔質の材料とされている。ここで、第２層１２にアルミナやチタニアを成膜するために用いられるアルコキシドは、第１層１１へシリカを成膜するために用いられる原料と比べて、水やプロトン性溶媒に対しての反応性が早く、成膜過程で生成される膜の構造に細孔が形成されやすい。
第１層１１の膜厚は第２層１２の膜厚よりも十分に薄く形成され、第１層１１は細孔１４の内側の表面まで形成され、これにより第１層１１の表面積は第２層１２が多孔質でない場合に比べて大幅に拡大されている。
第１層１１の膜厚は第２層１２の膜厚よりも十分に薄く形成され、第１層１１は細孔１４の内側の表面まで形成され、これにより第１層１１の表面積は第２層１２が多孔質でない場合に比べて大幅に拡大されている。
【】
第３層１３は、第２層１２（第２酸化物材料であるアルミナ、チタニア、またはアパタイトのいずれか）とは異なる材料であるシリカで形成され、ターゲットが分散された水中において磁性金属粉２からのＦｅイオン溶出を抑制する機能を有する。
【】
被覆層１０を形成する際には、まず磁性金属粉２の表面に第３層１３をコーティングし、次に第３層１３の表面に細孔１４を有する第２層１２を形成する。さらに、第２層１２の表面に、細孔１４の内面までが被覆されるように、第１層１１をコーティングする。コーティングの処理などには既存の技術が利用できる。
【】
〔本実施形態の作用効果〕
本実施形態の磁気ビーズ１は、磁性金属粉２と、磁性金属粉２の表面を被覆する被覆層１０と、を有し、磁性金属粉２の磁気特性が１００～２００ｅｍｕ／ｇかつ体積基準での粒度分布のＤ５０が１．０～２５μｍであり、被覆層１０が、最表層の第１層１１と、第１層１１と磁性金属粉２との間に形成された多孔質の第２層１２と、を有し、第１層１１の膜厚が第２層１２の膜厚よりも薄いものとなっている。
本実施形態の磁気ビーズ１は、磁性金属粉２と、磁性金属粉２の表面を被覆する被覆層１０と、を有し、磁性金属粉２の磁気特性が１００～２００ｅｍｕ／ｇかつ体積基準での粒度分布のＤ５０が１．０～２５μｍであり、被覆層１０が、最表層の第１層１１と、第１層１１と磁性金属粉２との間に形成された多孔質の第２層１２と、を有し、第１層１１の膜厚が第２層１２の膜厚よりも薄いものとなっている。
【】
この構成では、磁性金属粉２の磁気特性が１００～２００ｅｍｕ／ｇかつ体積基準での粒度分布のＤ５０が１．０～２５μｍであることで、高飽和磁化特性と高比表面積とを兼ね備える磁気ビーズ１とすることができる。これにより、磁気ビーズ１の飽和磁化を高くしつつ、磁気ビーズ１をマイクロメートルオーダーの粒子径とすることで、ターゲットについた磁性粒子を素早く回収でき、ターゲットの回収を短時間で行うことができる。
また、被覆層１０が、最表層の第１層１１と、第１層１１と磁性金属粉２との間に形成された多孔質の第２層１２と、を有することで、多孔質内面を含めた第１層１１の総表面積を拡大させ、ターゲット回収量を増大させることができる。
とくに、第１層１１の膜厚が第２層１２の膜厚よりも薄いとしたため、第２層１２の外側に第１層１１を形成する際に第２層１２の細孔１４が第１層１１の材料で塞がれたり埋められたりすることがなく、第２層１２の細孔１４の内面まで第１層１１を形成することができる。言い換えれば、第２層１２の細孔１４は、第１層１１が第２層１２上に形成された場合でも埋まらない深さを有する。すなわち、第１層１１は、第２層１２の細孔１４の深さ未満となる膜厚となっている。これにより、多孔質の第２層１２を利用した第１層１１の総表面積の拡大を最大化できる。
また、被覆層１０が、最表層の第１層１１と、第１層１１と磁性金属粉２との間に形成された多孔質の第２層１２と、を有することで、多孔質内面を含めた第１層１１の総表面積を拡大させ、ターゲット回収量を増大させることができる。
とくに、第１層１１の膜厚が第２層１２の膜厚よりも薄いとしたため、第２層１２の外側に第１層１１を形成する際に第２層１２の細孔１４が第１層１１の材料で塞がれたり埋められたりすることがなく、第２層１２の細孔１４の内面まで第１層１１を形成することができる。言い換えれば、第２層１２の細孔１４は、第１層１１が第２層１２上に形成された場合でも埋まらない深さを有する。すなわち、第１層１１は、第２層１２の細孔１４の深さ未満となる膜厚となっている。これにより、多孔質の第２層１２を利用した第１層１１の総表面積の拡大を最大化できる。
【】
本実施形態の磁気ビーズ１では、第１層１１が第１酸化物材料（シリカ）で形成され、第２層１２が第１酸化物材料とは異なる第２酸化物材料（アルミナ、チタニア、またはアパタイトのいずれか）で形成されている。
この構成では、第１層１１および第２層１２をそれぞれ酸化物材料とすることで、滅菌処理等の高温高圧過程で処理しても特性劣化なく安定して製造できる。さらに、第１層１１においてターゲットの吸着性を確保しつつ、第２層１２において多孔質を形成できる。
この構成では、第１層１１および第２層１２をそれぞれ酸化物材料とすることで、滅菌処理等の高温高圧過程で処理しても特性劣化なく安定して製造できる。さらに、第１層１１においてターゲットの吸着性を確保しつつ、第２層１２において多孔質を形成できる。
【】
本実施形態の磁気ビーズ１では、窒素吸着による比表面積が２～４５ｍ２／ｇであり、窒素吸着による平均細孔径が２～２５ｎｍである。
この構成では、磁気ビーズ１の単位粒子あたりの検体の量を向上させることができる。
この構成では、磁気ビーズ１の単位粒子あたりの検体の量を向上させることができる。
【】
本実施形態の磁気ビーズ１では、第１層１１の第１酸化物材料がシリカである。
この構成では、第１層１１としてターゲットに対する吸着性が高いシリカを用いることで、回収処理を効率よく行うことができる。
この構成では、第１層１１としてターゲットに対する吸着性が高いシリカを用いることで、回収処理を効率よく行うことができる。
【】
本実施形態の磁気ビーズ１では、第２層１２の第２酸化物材料がアルミナ、チタニア、またはアパタイトのいずれかである。
この構成では、第２層１２の多孔質化を促進して核酸収率を高くすることができる。
この構成では、第２層１２の多孔質化を促進して核酸収率を高くすることができる。
【】
本実施形態の磁気ビーズ１では、被覆層１０が第２層１２と磁性金属粉２との間に第３層１３を有し、第３層１３が第２層１２の第２酸化物材料（アルミナ、チタニア、またはアパタイトのいずれか）とは異なる材料（シリカ）で形成されている。
この構成では、第３層１３によりターゲットを含む水溶液における磁性金属粉２からのＦｅイオン溶出を抑制できる。
この構成では、第３層１３によりターゲットを含む水溶液における磁性金属粉２からのＦｅイオン溶出を抑制できる。
【】
本実施形態の磁気ビーズ１では、第３層１３が磁性金属粉２の表面にコーティングされたシリカである。
この構成では、第３層１３としてシリカを用いることで、磁性金属粉２の表面へのコーティングを均一にできる。
この構成では、第３層１３としてシリカを用いることで、磁性金属粉２の表面へのコーティングを均一にできる。
【】
〔第２実施形態〕
図３には本発明に基づく第２実施形態が示されている。
本実施形態の磁気ビーズ１Ａは、前述した第１実施形態の磁気ビーズ１と同様に、磁性金属粉２と、磁性金属粉２の表面を被覆する被覆層１０Ａと、を有する。本実施形態において、磁性金属粉２は前述した第１実施形態と同様である。
本実施形態の被覆層１０Ａは、前述した第１実施形態と同様な第１層１１および第２層１２を有する。ただし、第２層１２は磁性金属粉２の表面に直接形成され、第１実施形態における第３層１３は省略されている。
図３には本発明に基づく第２実施形態が示されている。
本実施形態の磁気ビーズ１Ａは、前述した第１実施形態の磁気ビーズ１と同様に、磁性金属粉２と、磁性金属粉２の表面を被覆する被覆層１０Ａと、を有する。本実施形態において、磁性金属粉２は前述した第１実施形態と同様である。
本実施形態の被覆層１０Ａは、前述した第１実施形態と同様な第１層１１および第２層１２を有する。ただし、第２層１２は磁性金属粉２の表面に直接形成され、第１実施形態における第３層１３は省略されている。
【】
このような本実施形態の磁気ビーズ１Ａにおいては、第１実施形態の磁気ビーズ１における第３層１３の効果（ターゲットを含む水溶液における磁性金属粉２からのＦｅイオン溶出を抑制できる）が得られないが、この点を除く他の効果については第１実施形態の磁気ビーズ１と同様な効果が得られる。
さらに、本実施形態の磁気ビーズ１Ａでは、第１実施形態の磁気ビーズ１のような第３層１３がない分、成膜工程をひとつ省略でき、磁気ビーズ１よりも製造工程を簡略化できる。
さらに、本実施形態の磁気ビーズ１Ａでは、第１実施形態の磁気ビーズ１のような第３層１３がない分、成膜工程をひとつ省略でき、磁気ビーズ１よりも製造工程を簡略化できる。
【】
〔実験例〕
前述した第１実施形態の磁気ビーズ１および第２実施形態の磁気ビーズ１Ａについて具体的な試験を行った。
前述した第１実施形態の磁気ビーズ１および第２実施形態の磁気ビーズ１Ａについて具体的な試験を行った。
【】
【表】
【】
表１において、実施例１および実施例１０は第１層１１～第３層１３を有する磁気ビーズ１（３層構造）であり、実施例２～９および比較例１～５は第３層１３がない磁気ビーズ１Ａ（２層構造）であり、比較例６は被覆層１０が第１層１１だけの磁気ビーズである。
〔第１実施形態の磁気ビーズ１の製造〕
磁気ビーズ１は、磁性金属粉２の表面に第３層１３、第２層１２、第１層１１を順次成膜して形成される。
磁性金属粉２の材質は、実施例１～６，９，１０および比較例２～６ではＦｅアモルファス粒子（Ｆｅ７３Ｓｉ１１Ｃｒ２Ｂ１１Ｃ３）を用い、実施例７ではＦｅ８７Ｃｒ２．６Ｓｉ９．８、実施例８ではＦｅ７３Ｓｉ１０Ｂ１５Ｃ２を用いた。比較例１では磁性金属粉２としてカルボニル鉄（Ｆｅ１００）を用いた。磁性金属粉２の粒子径は、比較例２、３を除いて１．０～２５μｍの範囲とした。
〔第１実施形態の磁気ビーズ１の製造〕
磁気ビーズ１は、磁性金属粉２の表面に第３層１３、第２層１２、第１層１１を順次成膜して形成される。
磁性金属粉２の材質は、実施例１～６，９，１０および比較例２～６ではＦｅアモルファス粒子（Ｆｅ７３Ｓｉ１１Ｃｒ２Ｂ１１Ｃ３）を用い、実施例７ではＦｅ８７Ｃｒ２．６Ｓｉ９．８、実施例８ではＦｅ７３Ｓｉ１０Ｂ１５Ｃ２を用いた。比較例１では磁性金属粉２としてカルボニル鉄（Ｆｅ１００）を用いた。磁性金属粉２の粒子径は、比較例２、３を除いて１．０～２５μｍの範囲とした。
【】
第３層１３の形成は以下のように行った。
まず、磁性金属粉２であるＦｅアモルファス粒子をエタノール溶媒中に懸濁させ、超音波印加のもと１時間攪拌した。その後、触媒であるＮＨ３（実際にはＮＨ３水溶液）と純水を添加し、その後、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を時間をかけてゆっくり滴下し、ＴＥＯＳの加水分解＆縮重合反応によるシリカコート反応を行った。成膜後は、磁気分離と溶媒置換（エタノール）を繰り返し、粒子を回収した。回収した粒子はホットプレートで１００℃１時間乾燥させ、溶媒が揮発したことを確認し、その後２００℃２ｈで焼成を行った。
まず、磁性金属粉２であるＦｅアモルファス粒子をエタノール溶媒中に懸濁させ、超音波印加のもと１時間攪拌した。その後、触媒であるＮＨ３（実際にはＮＨ３水溶液）と純水を添加し、その後、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を時間をかけてゆっくり滴下し、ＴＥＯＳの加水分解＆縮重合反応によるシリカコート反応を行った。成膜後は、磁気分離と溶媒置換（エタノール）を繰り返し、粒子を回収した。回収した粒子はホットプレートで１００℃１時間乾燥させ、溶媒が揮発したことを確認し、その後２００℃２ｈで焼成を行った。
【】
第２層１２の形成は以下のように行った。
第３層１３が形成された磁性金属粉２をエタノール溶媒中に懸濁させ、超音波印加のもと１時間攪拌した。その後、ＡＩＰ（アルミイソプロポキシド）と純水を添加し、その後、４時間反応させた。成膜後は、磁気分離と溶媒置換（エタノール）を繰り返し、粒子を回収した。回収した粒子はホットプレートで１００℃１時間乾燥させ、溶媒が揮発したことを確認し、その後２００℃２ｈで焼成を行った。
第３層１３が形成された磁性金属粉２をエタノール溶媒中に懸濁させ、超音波印加のもと１時間攪拌した。その後、ＡＩＰ（アルミイソプロポキシド）と純水を添加し、その後、４時間反応させた。成膜後は、磁気分離と溶媒置換（エタノール）を繰り返し、粒子を回収した。回収した粒子はホットプレートで１００℃１時間乾燥させ、溶媒が揮発したことを確認し、その後２００℃２ｈで焼成を行った。
【】
第１層１１の形成は以下のように行った。
第２層１２および第３層１３が形成された磁性金属粉２をエタノール溶媒中に懸濁させ、超音波印加のもと１時間攪拌した。その後、触媒であるＮＨ３水溶液と純水を添加し、その後、ＴＥＯＳを時間をかけてゆっくり滴下し、ＴＥＯＳの加水分解＆縮重合反応によるシリカコート反応を行った。成膜後は、磁気分離と溶媒置換（エタノール）を繰り返し、粒子を回収した。回収した粒子はホットプレートで１００℃１時間乾燥させ、溶媒が揮発したことを確認し、その後２００℃２ｈで焼成を行った。焼成後の粒子は純水に懸濁し、７０℃３ｈの加熱を行った。
第２層１２および第３層１３が形成された磁性金属粉２をエタノール溶媒中に懸濁させ、超音波印加のもと１時間攪拌した。その後、触媒であるＮＨ３水溶液と純水を添加し、その後、ＴＥＯＳを時間をかけてゆっくり滴下し、ＴＥＯＳの加水分解＆縮重合反応によるシリカコート反応を行った。成膜後は、磁気分離と溶媒置換（エタノール）を繰り返し、粒子を回収した。回収した粒子はホットプレートで１００℃１時間乾燥させ、溶媒が揮発したことを確認し、その後２００℃２ｈで焼成を行った。焼成後の粒子は純水に懸濁し、７０℃３ｈの加熱を行った。
【】
〔第２実施形態の磁気ビーズ１Ａの製造〕
磁気ビーズ１Ａは、第１実施形態の磁気ビーズ１と同じ磁性金属粉２の表面に第２層１２、第１層１１を順次成膜して形成される。
ここで、第２層１２および第１層１１の形成処理は第１実施形態の磁気ビーズ１と同じであり、第２層１２の形成はＦｅアモルファス粒子（磁性金属粉２）に対して直接行えばよく、重複する説明は省略する。
磁気ビーズ１Ａは、第１実施形態の磁気ビーズ１と同じ磁性金属粉２の表面に第２層１２、第１層１１を順次成膜して形成される。
ここで、第２層１２および第１層１１の形成処理は第１実施形態の磁気ビーズ１と同じであり、第２層１２の形成はＦｅアモルファス粒子（磁性金属粉２）に対して直接行えばよく、重複する説明は省略する。
【】
〔核酸収率の判定〕
核酸のモデルとしてヒトゲノムＤＮＡを、夾雑物のモデルとしてリゾチームを、それぞれ用意した。次に、表１に示す各実施例１～１０および各比較例１～６の磁気ビーズをそれぞれ純水に分散させ、撹拌して磁気ビーズ懸濁液を調製した。磁気ビーズ懸濁液における磁気ビーズの含有率は５３．１７質量％とした。次に、核酸以外の試薬を室温になるまで放置した後、チューブに、以下の順序で試薬を入れた。
・純水６５μＬ
・濃度０．１μｇ／μＬの核酸分散液２０μＬ
・溶解吸着液７５０μＬ
・濃度１０μｇ／μＬのリゾチーム水溶液１５μＬ
・磁気ビーズ懸濁液１０μＬ
核酸のモデルとしてヒトゲノムＤＮＡを、夾雑物のモデルとしてリゾチームを、それぞれ用意した。次に、表１に示す各実施例１～１０および各比較例１～６の磁気ビーズをそれぞれ純水に分散させ、撹拌して磁気ビーズ懸濁液を調製した。磁気ビーズ懸濁液における磁気ビーズの含有率は５３．１７質量％とした。次に、核酸以外の試薬を室温になるまで放置した後、チューブに、以下の順序で試薬を入れた。
・純水６５μＬ
・濃度０．１μｇ／μＬの核酸分散液２０μＬ
・溶解吸着液７５０μＬ
・濃度１０μｇ／μＬのリゾチーム水溶液１５μＬ
・磁気ビーズ懸濁液１０μＬ
【】
次に、チューブの内容物をボルテックスミキサーで１０分間撹拌した後、チューブを磁気スタンドにセットして３０秒間放置した。そして、磁気ビーズが磁気捕集されたら、上清を除去した。
次に、９００μＬの洗浄液をチューブに加え、ボルテックスミキサーで５秒間撹拌した後、遠心分離にかけた。その後、チューブを磁気スタンドにセットして３０秒間放置した。そして、磁気ビーズが磁気捕集されたら、上清を除去した。その後、洗浄液の追加、磁気捕集および上清の除去をもう一度行った。
次に、９００μＬの７０％エタノール水溶液をチューブに加え、ボルテックスミキサーで５秒間撹拌した後、遠心分離にかけた。その後、チューブの内容物をピペットで吸って戻す操作を１回行った。その後、チューブを磁気スタンドにセットして３０秒間放置した。そして、磁気ビーズが磁気捕集されたら、上清を除去した。その後、エタノール水溶液の追加、磁気捕集および上清の除去をもう一度行った。次に、チューブを遠心分離にかけた後、残りの上清を除去した。
次に、９００μＬの洗浄液をチューブに加え、ボルテックスミキサーで５秒間撹拌した後、遠心分離にかけた。その後、チューブを磁気スタンドにセットして３０秒間放置した。そして、磁気ビーズが磁気捕集されたら、上清を除去した。その後、洗浄液の追加、磁気捕集および上清の除去をもう一度行った。
次に、９００μＬの７０％エタノール水溶液をチューブに加え、ボルテックスミキサーで５秒間撹拌した後、遠心分離にかけた。その後、チューブの内容物をピペットで吸って戻す操作を１回行った。その後、チューブを磁気スタンドにセットして３０秒間放置した。そして、磁気ビーズが磁気捕集されたら、上清を除去した。その後、エタノール水溶液の追加、磁気捕集および上清の除去をもう一度行った。次に、チューブを遠心分離にかけた後、残りの上清を除去した。
【】
次に、チューブに１００μＬの純水を加えた後、ボルテックスミキサーで1分間撹拌し、核酸を溶出させた。その後、チューブを磁気スタンドにセットして３０秒間放置した。そして、磁気ビーズが磁気捕集されたら、核酸が含まれる溶出液を、別のチューブに回収した。
次に、回収した溶出液に吸光光度計にセットし、波長２６０ｎｍにおける吸光度から溶出液中の核酸の濃度を定量した。そして、求めた濃度から核酸回収量を算出するとともに、核酸投入量に対する核酸回収量の比率を核酸収率として算出した。
なお、核酸塩基が２６０ｎｍ付近に吸収極大を持っているため、核酸の濃度の定量には波長２６０ｎｍにおける吸光度が用いられる。
次に、回収した溶出液に吸光光度計にセットし、波長２６０ｎｍにおける吸光度から溶出液中の核酸の濃度を定量した。そして、求めた濃度から核酸回収量を算出するとともに、核酸投入量に対する核酸回収量の比率を核酸収率として算出した。
なお、核酸塩基が２６０ｎｍ付近に吸収極大を持っているため、核酸の濃度の定量には波長２６０ｎｍにおける吸光度が用いられる。
【】
以上により算出された核酸収率について、下記の通り判定した。
◎：核酸収率が８０％以上
○：核酸収率が６０％以上８０％未満
△：核酸収率が４０％以上６０％未満
×：核酸収率が４０％未満
◎：核酸収率が８０％以上
○：核酸収率が６０％以上８０％未満
△：核酸収率が４０％以上６０％未満
×：核酸収率が４０％未満
【】
〔磁気分離時間の判定〕
磁気分離時間は、磁石を近づけたときの吸光度の変化を測定することよって行った。キュベットに２．５ｍＬのＰＢＳと磁気ビーズ懸濁液５μＬを入れる。フタをして転倒攪拌した後に分光光度計（日立ハイテクノロジーズＵ－３９００Ｈ）にセットし、波長５５０ｎｍに設定して吸光度測定を開始する。永久磁石をキュベットの側面に密着させてから、吸光度の値が初期値の１０％になるまで（９０％減少するまで）の時間を磁気分離時間として計測した。
磁気分離時間は、磁石を近づけたときの吸光度の変化を測定することよって行った。キュベットに２．５ｍＬのＰＢＳと磁気ビーズ懸濁液５μＬを入れる。フタをして転倒攪拌した後に分光光度計（日立ハイテクノロジーズＵ－３９００Ｈ）にセットし、波長５５０ｎｍに設定して吸光度測定を開始する。永久磁石をキュベットの側面に密着させてから、吸光度の値が初期値の１０％になるまで（９０％減少するまで）の時間を磁気分離時間として計測した。
【】
以上により計測された磁気分離時間について、下記の通り判定した。
◎：磁気分離時間が１０秒以下
〇：磁気分離時間が１０秒超過で６０秒以下
△：磁気分離時間が６０秒超過で３００秒以下
×：磁気分離時間が３００秒超過
◎：磁気分離時間が１０秒以下
〇：磁気分離時間が１０秒超過で６０秒以下
△：磁気分離時間が６０秒超過で３００秒以下
×：磁気分離時間が３００秒超過
【】
〔評価結果〕
本発明である実施例１～１０では、それぞれ核酸収率および磁気分離時間がともに○または◎である良好な結果が得られた。
これに対し、本発明ではない比較例１～６においては、核酸収率または磁気分離時間に△または×の不十分な結果しか得られなかった。
本発明である実施例１～１０では、それぞれ核酸収率および磁気分離時間がともに○または◎である良好な結果が得られた。
これに対し、本発明ではない比較例１～６においては、核酸収率または磁気分離時間に△または×の不十分な結果しか得られなかった。
【】
比較例１：磁性金属粉２がＦｅ１００であり、磁気特性において飽和磁化が２２０ｅｍｕ／ｇと高く、磁気分離は早いが、核酸収率に十分な値が得られない。これは、磁性金属粉２にＣｒが入っていない組成であるため、磁性金属粉２に腐食が発生してＦｅイオンが溶出し、溶出したＦｅイオンが核酸と強く結合するため核酸が磁気ビーズから溶出できず、その結果、核酸収率が低下すると考えられる。
これに対し、実施例１～１０では、磁性金属粉２の磁気特性が１００～２００ｅｍｕ／ｇの範囲内とされており（実施例６，７参照）、核酸収率に十分な値が得られている。
これに対し、実施例１～１０では、磁性金属粉２の磁気特性が１００～２００ｅｍｕ／ｇの範囲内とされており（実施例６，７参照）、核酸収率に十分な値が得られている。
【】
比較例２：磁気特性は１００～２００ｅｍｕ／ｇの範囲内であるが、粒子径が０．４μｍと小さいため、粒子あたりの磁化が小さく、磁気分離時間がかかっている。
これに対し、実施例１～１０では、磁性金属粉２の粒子径が１．０～２５μｍの範囲内とされており（実施例２，４参照）、磁気分離時間が短縮されている。
これに対し、実施例１～１０では、磁性金属粉２の粒子径が１．０～２５μｍの範囲内とされており（実施例２，４参照）、磁気分離時間が短縮されている。
【】
比較例３：磁気特性は１００～２００ｅｍｕ／ｇの範囲内であるが、粒子径が３６ミクロンと大きく、比表面積が小さいため、核酸収率が低下している。
これに対し、実施例１～１０では、磁性金属粉２の粒子径が１．０～２５μｍの範囲内であり、さらに比表面積が２～４５ｍ２／ｇの範囲内とされており（実施例５，６参照）、核酸収率に十分な値が得られている。
これに対し、実施例１～１０では、磁性金属粉２の粒子径が１．０～２５μｍの範囲内であり、さらに比表面積が２～４５ｍ２／ｇの範囲内とされており（実施例５，６参照）、核酸収率に十分な値が得られている。
【】
比較例４：第２層１２の多孔質を形成するアルミナの膜厚が５ｎｍと薄く、細孔分布が１ｎｍと小さくなるとともに比表面積が拡張できず０．４５ｍ２／ｇと低く、核酸収率が低下している。
これに対し、実施例１～１０では、第２層１２の膜厚が３０～８００μｍの範囲内であり、これにより比表面積が２～４５ｍ２／ｇの範囲内とされており（実施例５，６参照）、核酸収率に十分な値が得られている。
これに対し、実施例１～１０では、第２層１２の膜厚が３０～８００μｍの範囲内であり、これにより比表面積が２～４５ｍ２／ｇの範囲内とされており（実施例５，６参照）、核酸収率に十分な値が得られている。
【】
比較例５：第２層１２の多孔質を形成するアルミナの膜厚が１０００ｎｍと厚く、磁気分離が不良となっている。さらに、第２層１２の膜厚が厚いことで細孔１４が大きくなり、吸着した核酸を脱離できず、核酸収率が低下している。
これに対し、実施例１～１０では、第２層１２の膜厚が３０～８００μｍの範囲内であり、これにより比表面積が２～４５ｍ２／ｇの範囲内とされており（実施例５，６参照）、核酸収率に十分な値が得られている。
これに対し、実施例１～１０では、第２層１２の膜厚が３０～８００μｍの範囲内であり、これにより比表面積が２～４５ｍ２／ｇの範囲内とされており（実施例５，６参照）、核酸収率に十分な値が得られている。
【】
比較例６：多孔質の第２層１２がなく比表面積が０．４５ｍ２／ｇと小さいため、核酸収率が低い。
これに対し、実施例１～１０では、多孔質の第２層１２により比表面積が２～４５ｍ２／ｇの範囲内とすることができ、核酸収率に十分な値が得られている。
これに対し、実施例１～１０では、多孔質の第２層１２により比表面積が２～４５ｍ２／ｇの範囲内とすることができ、核酸収率に十分な値が得られている。
【】
〔本開示のまとめ〕
本開示の第１態様に係る磁気ビーズは、磁性金属粉と、前記磁性金属粉の表面を被覆する被覆層と、を有し、前記磁性金属粉の磁気特性が１００～２００ｅｍｕ／ｇかつ体積基準での粒度分布のＤ５０が１．０～２５μｍであり、前記被覆層が、最表層の第１層と、前記第１層と前記磁性金属粉との間に形成された多孔質の第２層と、を有し、前記第１層の膜厚が前記第２層の膜厚よりも薄い磁気ビーズである。
本開示の第１態様に係る磁気ビーズは、磁性金属粉と、前記磁性金属粉の表面を被覆する被覆層と、を有し、前記磁性金属粉の磁気特性が１００～２００ｅｍｕ／ｇかつ体積基準での粒度分布のＤ５０が１．０～２５μｍであり、前記被覆層が、最表層の第１層と、前記第１層と前記磁性金属粉との間に形成された多孔質の第２層と、を有し、前記第１層の膜厚が前記第２層の膜厚よりも薄い磁気ビーズである。
【】
この構成では、磁性金属粉の磁気特性が１００～２００ｅｍｕ／ｇかつ体積基準での粒度分布のＤ５０が１．０～２５μｍであることで、高飽和磁化特性と高比表面積とを兼ね備える磁気ビーズとすることができ、ターゲット回収を短時間で行うことができる。
また、被覆層が、最表層の第１層と、第１層と磁性金属粉との間に形成された多孔質の第２層と、を有することで、多孔質内面を含めた第１層の総表面積を拡大させ、ターゲット回収量を増大させることができる。
とくに、第１層の膜厚が第２層の膜厚よりも薄いとしたため、第２層の外側に第１層を形成する際に第２層の細孔が第１層の材料で塞がれたり埋められたりすることがなく、第２層の細孔の内面まで第１層を形成することができる。これにより、多孔質の第２層を利用した第１層の総表面積の拡大を最大化できる。
また、被覆層が、最表層の第１層と、第１層と磁性金属粉との間に形成された多孔質の第２層と、を有することで、多孔質内面を含めた第１層の総表面積を拡大させ、ターゲット回収量を増大させることができる。
とくに、第１層の膜厚が第２層の膜厚よりも薄いとしたため、第２層の外側に第１層を形成する際に第２層の細孔が第１層の材料で塞がれたり埋められたりすることがなく、第２層の細孔の内面まで第１層を形成することができる。これにより、多孔質の第２層を利用した第１層の総表面積の拡大を最大化できる。
【】
本開示の磁気ビーズにおいて、前記第１層が第１酸化物材料で形成され、前記第２層が前記第１酸化物材料とは異なる第２酸化物材料で形成されている。
この構成では、第１層および第２層をそれぞれ酸化物材料とすることで、滅菌処理等の高温高圧過程で処理しても特性劣化なく安定して製造できる。さらに、第１層においてターゲットの吸着性を確保しつつ、第２層において多孔質を形成できる。
この構成では、第１層および第２層をそれぞれ酸化物材料とすることで、滅菌処理等の高温高圧過程で処理しても特性劣化なく安定して製造できる。さらに、第１層においてターゲットの吸着性を確保しつつ、第２層において多孔質を形成できる。
【】
本開示の磁気ビーズにおいて、窒素吸着による比表面積が２～４５ｍ２／ｇであり、窒素吸着による平均細孔径が２～２５ｎｍであることが好ましい。
この構成では、単位粒子あたりの検体の量を向上させることができる。
この構成では、単位粒子あたりの検体の量を向上させることができる。
【】
本開示の磁気ビーズにおいて、前記第１酸化物材料がシリカであることが好ましい。
この構成では、ターゲットに対する吸着性が高いシリカを用いることで、回収処理を効率よく行うことができる。
この構成では、ターゲットに対する吸着性が高いシリカを用いることで、回収処理を効率よく行うことができる。
【】
本開示の磁気ビーズにおいて、前記第２酸化物材料がアルミナ、チタニア、またはアパタイトのいずれかであることが好ましい。
この構成では、多孔質化を促進して核酸収率を高くすることができる。
この構成では、多孔質化を促進して核酸収率を高くすることができる。
【】
本開示の磁気ビーズにおいて、前記被覆層が前記第２層と前記磁性金属粉との間に第３層を有し、前記第３層が前記第２層とは異なる材料で形成されていることが好ましい。
この構成では、ターゲットを含む水溶液における磁性金属粉からのＦｅイオン溶出を抑制できる。
この構成では、ターゲットを含む水溶液における磁性金属粉からのＦｅイオン溶出を抑制できる。
【】
本開示の磁気ビーズにおいて、前記第３層が前記磁性金属粉の表面にコーティングされたシリカであることが好ましい。
この構成では、第３層としてシリカを用いることで、磁性金属粉の表面へのコーティングを均一にできる。
この構成では、第３層としてシリカを用いることで、磁性金属粉の表面へのコーティングを均一にできる。
【符号の説明】
【】
１，１Ａ…磁気ビーズ、２…磁性金属粉、１０，１０Ａ…被覆層、１１…第１層、１２…第２層、１３…第３層、１４…細孔。
【図】
【図】
【図】