特許 6999148 ポリマー被覆強磁性粒子

(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】

(24)【登録日】2021-12-24

(45)【発行日】2022-02-04

(54)【発明の名称】ポリマー被覆強磁性粒子

(51)【国際特許分類】

   H01F 1/00 20060101AFI20220128BHJP

   C01G 49/02 20060101ALI20220128BHJP

   A61K 49/00 20060101ALN20220128BHJP

   G01N 33/543 20060101ALN20220128BHJP

【ＦＩ】

H01F1/00 154

C01G49/02 Z

A61K49/00

G01N33/543 541A

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2017026568

(22)【出願日】2017-02-16

(65)【公開番号】P2018133467

(43)【公開日】2018-08-23

【審査請求日】2020-01-24

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000203634

【氏名又は名称】多摩川精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100221729

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 圭介

(72)【発明者】

【氏名】畠山 士

(72)【発明者】

【氏名】羽生 尚広

(72)【発明者】

【氏名】半田 宏

【審査官】秋山 直人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０５７２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－３００２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１３１７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４０６９５１７（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９３９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０４６１９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ １／００

Ｃ０１Ｇ ４９／０２

Ａ６１Ｋ ４９／００

Ｇ０１Ｎ ３３／５４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

強磁性粒子（２）と、
前記強磁性粒子（２）を被覆した状態で設けられたポリマー層（３０）と、
前記ポリマー層（３０）を被覆した状態で設けられた表面層（３１）と
を備えたポリマー被覆強磁性粒子であって、
総重量に対する前記強磁性粒子（２）の重量比が３３％を超え８８％未満であって、前記強磁性粒子（２）の平均粒径が２０ｎｍを超え５０ｎｍ未満であって、
前記ポリマー層（３０）及び前記表面層（３１）を含んだ平均水中粒子径が１４０ｎｍを超え１６０ｎｍ未満であることを特徴とするポリマー被覆強磁性粒子。

【請求項2】

前記強磁性粒子（２）が、強磁性のフェライト粒子であることを特徴とする、請求項１に記載のポリマー被覆強磁性粒子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はポリマー被覆強磁性粒子に関する。

【背景技術】

【0002】

生物化学分野及び医療分野等において、液体中で生物学的分子又は化学的分子と結合するリガンドを有し、磁界に応答して移動することで、特定の生体物質の検出や分離精製に用いられるポリマー被覆強磁性粒子が知られている。従来の前記ポリマー被覆強磁性粒子としては、例えば以下の特許文献１に記載されたポリマー被覆強磁性粒子を挙げることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－８８１３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記のような従来の前記ポリマー被覆強磁性粒子は、磁界に応答して移動する際の移動速度が遅く、生体物質の検出や分離精製に時間を要するという問題点があった。

【0005】

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、磁界に対する応答性が高く、磁界中において移動速度に優れるポリマー被覆強磁性粒子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明のポリマー被覆強磁性粒子は、強磁性粒子と、前記強磁性粒子を被覆した状態で設けられたポリマー層と、前記ポリマー層を被覆した状態で設けられた表面層とを備えたポリマー被覆強磁性粒子であって、総重量に対する前記強磁性粒子の重量比が３３％を超え８８％未満で構成され、前記強磁性粒子の平均粒径が２０ｎｍを超え５０ｎｍ未満であって、前記ポリマー層及び前記表面層を含んだ平均水中粒子径が１４０ｎｍを超え１６０ｍｎ未満で構成され、また、前記強磁性粒子が、強磁性のフェライト粒子で構成される。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係るポリマー被覆強磁性粒子によれば、強磁性粒子と、前記強磁性粒子を被覆した状態で設けられたポリマー層と、前記ポリマー層を被覆した状態で設けられた表面層とを備えたポリマー被覆強磁性粒子であって、総重量に対する前記強磁性粒子の重量比が３３％を超え８８％未満で構成され、磁界に対する応答性が高く、磁界中において移動速度に優れる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施の形態に係るポリマー被覆強磁性粒子の概略図である。

【図2a】従来のポリマー被覆強磁性粒子の透過型電子顕微鏡画像である。

【図2b】本発明の実施の形態に係るポリマー被覆強磁性粒子の透過型電子顕微鏡画像である。

【図3a】従来のポリマー被覆強磁性粒子の総重量に対するポリマー被覆の重量比である。

【図3b】本発明の実施の形態に係るポリマー被覆強磁性粒子の総重量に対するポリマー被覆の重量比である。

【図4】従来のポリマー被覆強磁性粒子及び本発明の実施の形態に係るポリマー被覆強磁性粒子の質量磁化率測定結果である。

【図5a】温度２５℃の液体中における従来のポリマー被覆強磁性粒子及び本発明の実施の形態に係る磁気分離実験結果である。

【図5b】温度４℃の液体中における従来のポリマー被覆強磁性粒子及び本発明の実施の形態に係る磁気分離実験結果である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態を添付図面の図１～図５ｂに基づいて説明する。
本発明に係るポリマー被覆強磁性粒子を、図１に模式的に示す。ポリマー被覆強磁性粒子１は、フェライト粒子２が、ポリマー層３０とｐＧＭＡ（ポリグリシジルメタクリレート）層３１とを有するポリマー被覆３に被覆されて形成されている。

【0010】

前記フェライト粒子２は、例えばマグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）、マグヘマイト（γ－Ｆｅ_２Ｏ_３）及びその中間体等からなり、親水性の強磁性粒子を構成している。また、前記フェライト粒子２は、マグネタイトやマグヘマイト及びその中間体等のＦｅを一部置換して、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎなどの各種元素を含有させることで、その特性を目的に応じて適正に制御した強磁性粒子であってもよい。いずれにせよ、前記フェライト粒子２は、前記ポリマー被覆強磁性粒子１が使用される温度で強磁性を有することが好ましい。さらに、前記フェライト粒子２は、平均粒径が２０～３００ｎｍであることが好ましい。

【0011】

前記フェライト粒子２には、親水基と疎水基とを有する図示しない公知の疎水化物質の親水基が吸着しており、前記フェライト粒子２を疎水化している。前記フェライト粒子２は、前記ポリマー層３０に被覆されている。詳細に説明すると、前記ポリマー層３０は、前記フェライト粒子２に吸着した疎水化物質を介してモノマーが前記フェライト粒子２を被覆し、そのモノマーが重合することでポリマーとして形成されている。前記モノマーとしては、例えばスチレン、ＧＭＡ（グリシジルメタクリレート）、ジビニルベンゼン等の公知のモノマーを任意に用いてよい。

【0012】

前記ポリマー層３０は、前記ｐＧＭＡ層３１に被覆されている。前記ｐＧＭＡ層３１は、前記ポリマー被覆強磁性粒子１の表面層を構成している。前記ｐＧＭＡ層３１がｐＧＭＡからなるので、前記ポリマー被覆強磁性粒子１の表面への非特異的なタンパク質の吸着が発生しづらい。また、前記ｐＧＭＡ層３１の表面には、ｐＧＭＡ由来の反応性に富むエポキシ基が存在し、特定の生体物質等に選択的に結合される任意の種類の図示しないリガンドを固定化できるアミノ基、水酸基、カルボキシル基等の官能基を導入することができる。またリガンドと特定の生体物質等との選択的結合を促進するリンカーを導入することができる。前記ポリマー被覆強磁性粒子１は、そのリガンドに検出及び分離精製対象の特定の生体物質等が結合された状態で、磁界によって前記フェライト粒子２に吸引力が加わることで液体中を移動し、収集されることで、特定の生体物質等の検出や分離精製を行うことができる。

【0013】

図２ａは、従来のポリマー被覆強磁性粒子の透過型電子顕微鏡画像であり、図２ｂは、本発明の実施の形態のポリマー被覆強磁性粒子の透過型電子顕微鏡画像である。図２ａに示す従来のポリマー被覆強磁性粒子に対して、図２ｂに示す本発明の実施の形態のポリマー被覆強磁性粒子はフェライト粒子が含有されている重量はほぼ変わらないが、ポリマー層が薄く形成されている。そのため、従来のポリマー被覆強磁性粒子の水中粒子径は１９９．７ｎｍであるのに対し、実施の形態のポリマー被覆強磁性粒子の水中粒子径は１４７．５ｎｍである。

【0014】

したがって、従来のポリマー被覆強磁性粒子に対して、実施の形態のポリマー被覆強磁性粒子はフェライトの含有率が大きい。具体的には、前記ポリマー被覆強磁性粒子１（図１参照）の総重量に対する前記フェライト粒子２の重量比が３３％を超え８８％未満であるように、前記ポリマー層３０の厚さが調節されることで、前記ポリマー被覆強磁性粒子１が形成されている。

【0015】

ポリマー被覆強磁性粒子の総重量に対するポリマー被覆の重量比は、熱重量分析により分析することができる。すなわち、ポリマー被覆強磁性粒子を高温にすると、フェライト粒子よりも熱に弱いポリマー被覆が失われてフェライト粒子が残る。そのため、ポリマー被覆磁性体粒子の総重量に対し、熱重量分析で失われた重量比がポリマー被覆の重量比であり、ポリマー被覆の重量比から、残ったフェライト粒子の重量比を得ることができる。

【0016】

図３ａは、従来のポリマー被覆強磁性粒子の総重量に対するポリマー被覆の重量比を熱重量分析によって分析したグラフである。図３ｂは本発明の実施の形態に係るポリマー被覆強磁性粒子の総重量に対するポリマー被覆の重量比を熱重量分析によって分析したグラフである。

【0017】

図３ａ，図３ｂを参照すると、グラフの横軸は分析開始からの経過時間であり、右側縦軸は分析時の環境の温度であってグラフ中の線「ＴＥＭＰ」で表されており、左側縦軸は分析開始時からのポリマー被覆強磁性粒子の総重量に対する失われたポリマー被覆の重量比であってグラフ中の線「ＴＧ」で表されている。

【0018】

図３ａに示すように、従来のポリマー被覆強磁性粒子では熱重量分析終了時の失われたポリマー被覆の重量比は約－７８％であり、フェライト粒子の重量比は約２２％である。一方、図３ｂに示すように、実施の形態に係るポリマー被覆強磁性粒子では熱重量分析終了時の失われたポリマー被覆の重量比は約－５６％であり、フェライト粒子の重量比は約４４％である。したがって、実施の形態に係るポリマー被覆強磁性粒子の総重量に対するフェライト粒子の重量比が３３％を超え８８％未満であり、また、従来のポリマー被覆強磁性粒子のフェライト粒子の含有率に対して、実施の形態に係るポリマー被覆強磁性粒子のフェライト粒子は約２倍の含有率を有する。

【0019】

図４に、従来のポリマー被覆強磁性粒子と本発明の実施の形態に係るポリマー被覆強磁性粒子との質量磁化率測定結果のグラフを示す。グラフの横軸は磁界強度であり、グラフの縦軸は質量磁化率である。磁界強度を正又は負の方向に連続的に強くし、質量磁化率が正又は負の方向に飽和したときの値を飽和磁化量とすると、従来のポリマー被覆強磁性粒子は約１５．７ｅｍｕ／ｇ、ポリマー被覆強磁性粒子は約３１．５ｅｍｕ／ｇである。すなわち、従来のポリマー被覆強磁性粒子に対して実施の形態に係るポリマー被覆強磁性粒子は約２倍の飽和磁化量を有している。

【0020】

図５ａに、２５℃の液体中においてポリマー被覆強磁性粒子を磁気により分離・回収する磁気分離実験を、従来のポリマー被覆強磁性粒子及び本発明の実施の形態に係るポリマー被覆強磁性粒子についてそれぞれ行った結果を示す。また、図５ｂに、４℃の液体中においてポリマー被覆強磁性粒子を磁気により分離・回収する磁気分離実験を、従来のポリマー被覆強磁性粒子及び本発明の実施の形態に係るポリマー被覆強磁性粒子についてそれぞれ行った結果を示す。

【0021】

なお、図５ａ，図５ｂに示す磁気分離実験では、ポリマー被覆強磁性粒子の回収率９７．５％以上で磁気分離完了と定義している。また、図５ａ，図５ｂでは横軸が実験開始からの経過時間、縦軸がポリマー被覆強磁性粒子の回収率である。

【0022】

図５ａを参照すると、２５℃の液体中において、従来のポリマー被覆強磁性粒子は３分経過しても磁気分離完了していないのに対して、実施の形態に係るポリマー被覆強磁性粒子は３０秒以内に磁気分離完了している。また、図５ｂを参照すると、４℃の液体中において、従来のポリマー被覆強磁性粒子は３分経過しても磁気分離完了していないのに対して、実施の形態に係るポリマー被覆強磁性粒子は１分以内に磁気分離完了している。したがって、従来のポリマー被覆強磁性粒子に対して、実施の形態に係るポリマー被覆強磁性粒子は、磁界に対する応答性が高く磁界中において移動速度に優れる。

【0023】

なお、ポリマー被覆強磁性粒子の総重量に対するフェライト粒子の重量比が３３％以下である場合は、２５℃の液体中において３０秒以下、４℃の液体中において１分以下という短時間で磁気分離完了する磁気応答性を持つ磁性粒子が得られないため、ポリマー被覆強磁性粒子の総重量に対するフェライト粒子の重量比を３３％以下にすることは好ましくない。また、ポリマー被覆強磁性粒子の総重量に対するフェライト粒子の重量比が８８％以上である場合は、ポリマー被覆が確認できず粒子の分散性が悪くなるため、ポリマー被覆強磁性粒子の総重量に対するフェライト粒子の重量比を８８％以上にすることは好ましくない。

【0024】

このように、前記フェライト粒子２と、前記フェライト粒子２を被覆した状態で設けられた前記ポリマー層３０と、前記ポリマー層３０を被覆した状態で設けられた前記ｐＧＭＡ層３１とを備えたポリマー被覆強磁性粒子であって、総重量に対する前記フェライト粒子２の重量比が３３％を超え８８％未満であるので、磁界に対する応答性が高く、磁界中において移動速度に優れる。

【0025】

また、強磁性粒子として強磁性の前記フェライト粒子２を利用しているので、磁気応答性が高く、粒子表面の耐食性が確保されているので前記ポリマー被覆強磁性粒子１の品質が向上する。

【0026】

なお、本発明の実施の形態において、強磁性粒子として前記フェライト粒子２を用いていたが、前記フェライト粒子２の代わりに、強磁性を有するＦｅ，Ｃｏ及びＮｉ等の金属、金属合金又は金属間化合物の微粒子を用いることができる。これにより、体積当たりの飽和磁化量を大きくすることもできる。なお、これらの微粒子を用いる場合には、強磁性粒子の耐食性が確保されていることが好ましい。例えば、Ｆｅ金属の微粒子を用いる場合には、表面をマグネタイトのような安定な酸化物で完全に被覆されることが好ましい。

【0027】

なお、本発明によるポリマー被覆強磁性粒子の要旨としては、以下の通りである。すなわち、前記フェライト粒子２と、前記フェライト粒子２を被覆した状態で設けられた前記ポリマー層３０と、前記ポリマー層３０を被覆した状態で設けられた前記ｐＧＭＡ層とを備えたポリマー被覆強磁性粒子であって、総重量に対する前記フェライト粒子２の重量比が３３％を超え８８％未満である構成であり、また、強磁性粒子として強磁性の前記フェライト粒子２を利用している構成である。

【産業上の利用可能性】

【0028】

本発明によるポリマー被覆強磁性粒子は、強磁性粒子と、強磁性粒子を被覆した状態で設けられたポリマー層と、ポリマー層を被覆した状態で設けられた表面層とを備えたポリマー被覆強磁性粒子であって、総重量に対する強磁性粒子の重量比が３３％を超え８８％未満であることを特徴とするので、磁界に対する応答性が高く、磁界中において移動速度に優れる。

【符号の説明】

【0029】

１ ポリマー被覆強磁性粒子
２ フェライト粒子（強磁性粒子）
３０ ポリマー層
３１ ｐＧＭＡ層（表面層）

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3a】

【図3b】

【図4】

【図5a】

【図5b】