(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、材料中の特定の部位に所望量の金コロイドを含む含金コロイド材料を製造することができ、および／または比較的短時間で材料中の金イオンを金コロイドへと形成させることができる、含金コロイド材料を製造する方法を提供することにある。【解決手段】  上記目的は、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤；酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含む高分子材料の一部または全部に酸発生処理または塩基発生処理を施すことにより、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を得る工程を含む、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を製造する方法により解決される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤；酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含む高分子材料の一部または全部に酸発生処理または塩基発生処理を施すことにより、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を得る工程
を含む、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を製造する方法。
【請求項２】
酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含み、かつ、ｐＨに応じて還元能が変化する還元性官能基を有する高分子材料の一部または全部に酸発生処理または塩基発生処理を施すことにより、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を得る工程
を含む、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を製造する方法。
【請求項３】
前記ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤は、還元性官能基として、第一級、第二級、第三級もしくは第四級アミノ基；水酸基；または前記アミノ基および水酸基の両方を有する有機化合物である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記酸発生剤は、光酸発生剤または熱酸発生剤である、請求項１〜３のいずれか1項に記載の方法。
【請求項５】
前記光酸発生剤は、スルホニウム塩、ヨードニウム塩または非イオン系の光酸発生剤である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記無機塩が、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩または土類金属の金属塩である請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法で製造された、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料。
【請求項８】
高分子材料から金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を製造するための、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤；酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含む溶液。
【請求項９】
ｐＨに応じて還元能が変化する還元性官能基を有する高分子材料から金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を製造するための、酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含む溶液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金コロイドを含む高分子材料の製造方法および該方法によって製造された金コロイドを含む高分子材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
金コロイドはコロイドの粒子径や形状に応じて吸収する波長が異なることから、金コロイドの粒子径や形状を制御することにより、種々の特性を有する金コロイドを含む含金コロイド材料を設計することができる。例えば、金コロイドは、光を吸収することによって発熱するという特性を有することから、含金コロイド材料は熱をトリガーとする薬物放出材料への応用が可能なものである。
【０００３】
ところで、薬物放出材料を利用した薬物の効果的な放出は、患部への薬物送達量およびタイミングを制御することにより達成される。その制御を可能とする方法の一つとして、外部刺激に応じて刺激応答部位における薬物の保持量や透過性を変えることができる刺激応答性薬物放出材料の使用が検討されている。
【０００４】
刺激応答性薬物放出材料では、外部刺激の種類や量を制御することにより薬物放出量を調節することが可能となる。これに加えて、刺激応答性薬物放出材料を用いれば、材料中の刺激応答部位の分布や刺激に対する応答強度を制御することによって、より効果的な薬物放出挙動が達成できる。そこで、含金コロイド材料を刺激応答性薬物放出材料の一つとして用いる場合、材料中の金コロイドを刺激応答部位として、光照射により金コロイドの温度を上昇させ、その近傍から薬物を放出することができる。
【０００５】
しかし、金コロイドは、表面エネルギーが高く、非常に凝集しやすい性質であることから、その粒子径や形状が変化し易い。金コロイドの粒子径や形状の変化は、金コロイドの特性に影響をもたらす。そこで、含金コロイド材料において、金コロイドの凝集を抑えることにより、その粒子径や形状を安定化させることは、金コロイドの所望の特性を発現する上で重要である。金コロイドの凝集を防ぐ手段の一つとして、金コロイドを材料へ固定化する方法が知られている。
【０００６】
金コロイドを材料へ固定化する技術として、特許文献１〜３に記載の方法が知られている。特許文献１に記載の方法は、金イオンを高分子材料や無機材料の担体中に分散し、次いで金イオンを四ホウ酸ナトリウムで還元することによって、担体中に金コロイドを固定化させた材料を得る方法である。特許文献２に記載の方法は、イオン交換樹脂カラムに金イオンを分散し、次いでイオン交換樹脂表面のアミノ基により金イオンを金コロイドに還元することによって、イオン交換樹脂表面に金コロイドを形成させる方法である。特許文献３に記載の方法は、直鎖状ポリエチレンイミンからなるゲル内部に簡便かつ短い時間で形状の制御された金コロイドを担持させる方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２２００１７号公報
【特許文献２】特開２００８−２３９８０１号公報
【特許文献３】特開２００６−２３３２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載の方法において、還元剤として使用される四ホウ酸ナトリウムは、反応性が高いことから、金イオンと接触すると瞬時に金コロイドへの還元反応が生じる。したがって、特許文献１に記載の方法は、材料中の金コロイドの固定部位や密度を制御することが困難な方法である。
【０００９】
特許文献２に記載の方法には、金イオンの還元反応が還元基を有するイオン交換樹脂表面全体において均一に生じることから、固定される金コロイドの密度を任意に決定できないという問題がある。また、上記還元基の反応性が低く、金コロイドの固定に１日程度の時間を要することから、還元反応中に金コロイドを固定する担体が劣化するとの問題がある。
【００１０】
特許文献３に記載の方法は、還元剤として作用するポリエチレンイミンブロックポリマーがゲルを形成しつつ金イオンと均一に反応することから、金コロイドの固定部位や密度を制御することが困難であるという問題がある。
【００１１】
したがって、特許文献１〜３に記載の方法は、金コロイドが材料内に均一に固定された含金コロイド材料を製造する方法であることから、これらの方法によって作製された含金コロイド材料は、刺激応答性薬物放出材料として使用する場合、薬剤が放出される部位や放出される薬剤の量を特異的に制御することが困難なものである。また、金コロイドを固定する工程において、還元剤や熱による処理を長時間実施する場合、材料の基礎成分であるポリマーが黄変を生じやすくなること、当該材料の光学特性が損なわれること、材料の劣化により金コロイドを長期間安定して固定できないことなどの問題が発生する。
【００１２】
そこで本発明は、特許文献１〜３に記載の方法に対して、材料中の特定の部位に所望量の金コロイドを含む含金コロイド材料を製造することができ、および／または比較的短時間で材料中の金イオンを金コロイドへと形成させることができる、含金コロイド材料を製造する方法を提供することを、発明が解決しようとする課題とした。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記課題について鋭意研究する中で、還元剤に着眼するに至った。そして、外部環境に応じて還元性が変化する還元剤と、その外部環境を変化させることができる物質を用いて、該物質の特性に応じて外部環境の変化を制御できれば、還元剤の周辺にある金イオンを金コロイドへ変換させることができるのではないかと考えた。さらに検討を進めたところ、金化合物と異なる別の無機塩を共存させることにより、金イオンからの金コロイド形成を短時間で完了させることが可能なことを見出した。本発明はこれらの知見に基づき完成されたものである。
【００１４】
すなわち、本発明によれば、
ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤；酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含む高分子材料の一部または全部に酸発生処理または塩基発生処理を施すことにより、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を得る工程
を含む、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を製造する方法が提供される。
【００１５】
本発明の別の側面によれば、
酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含み、かつ、ｐＨに応じて還元能が変化する還元性官能基を有する高分子材料の一部または全部に酸発生処理または塩基発生処理を施すことにより、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を得る工程
を含む、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を製造する方法が提供される。
【００１６】
本発明において、好ましくは、前記ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤は、還元性官能基として、第一級、第二級、第三級もしくは第四級アミノ基；水酸基；または前記アミノ基および水酸基の両方を有する有機化合物である。
【００１７】
本発明において、好ましくは、前記酸発生剤は、光酸発生剤または熱酸発生剤である。
【００１８】
本発明において、好ましくは、前記光酸発生剤は、スルホニウム塩、ヨードニウム塩または非イオン系の光酸発生剤である。
【００１９】
本発明において、好ましくは、前記無機塩が、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩または土類金属の金属塩である。
【００２０】
本発明の別の側面によれば、本発明の方法で製造された、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料が提供される。
【００２１】
本発明の別の側面によれば、高分子材料から金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を製造するための、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤；酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含む溶液が提供される。
【００２２】
本発明の別の側面によれば、ｐＨに応じて還元能が変化する還元性官能基を有する高分子材料から金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を製造するための、酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含む溶液が提供される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の方法によれば、金コロイドを材料中の任意の部位および／または密度で形成することできる。これにより、本発明の金コロイドを一部または全部に含む高分子材料は、例えば、薬剤を含む温度応答性材料への適用が可能なものであり、さらには薬剤の放出挙動を任意に制御できるドラッグデリバリーシステム用材料への応用が期待できるものである。また、本発明の方法は、金コロイドの形成を短時間、例えば、６０分以内で完了させることができることから、材料の黄変や劣化を抑止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施例１により得られた金コロイドが固定された高分子材料を写真撮影したものである。
【図２】図２は、実施例２により得られた金コロイドが固定された高分子材料を写真撮影したものである。
【図３】図３は、実施例３により得られた金コロイドが固定された高分子材料を写真撮影したものである。
【図４】図４は、実施例４により得られた金コロイドが固定された高分子材料を写真撮影したものである。
【図５】図５は、実施例５により得られた金コロイドが固定された高分子材料を写真撮影したものである。
【図６】図６は、実施例６により得られた金コロイドが固定された高分子材料を写真撮影したものである。
【図７】図７は、実施例７により得られた金コロイドが固定された高分子材料を写真撮影したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
１．本発明の第１の方法
金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を製造する方法である本発明の第１の方法は、近傍のｐＨに応じて還元能が変化する還元剤と酸発生剤または塩基発生剤と金化合物と金化合物とは異なる無機塩とを含む高分子材料に対して、外部刺激により酸発生剤または塩基発生剤から酸または塩基を発生させてｐＨを変動させ、そのｐＨの変動に応じて還元性を有するようになった還元剤が金化合物を金コロイドへ還元することにより、高分子材料から含金コロイド材料を得ることによって達成されるものである。そして、本発明の方法によれば、与えられる外部刺激の量や箇所を限定することによって、高分子材料の任意の部位に任意の密度で金コロイドを形成することが可能である。
【００２６】
本発明の第１の方法は、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤；酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含む高分子材料の一部または全部に酸発生処理または塩基発生処理を施すことにより、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を得る工程を含む。
【００２７】
ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤；酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含む高分子材料を得る工程は特に限定されないが、例えば、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤；酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を個々に、またはそれらの２種以上を含む溶液を調製し、次いで該溶液中へ高分子材料を浸漬すること、または該溶液を高分子材料へ注入することなどにより得られる。以下では、本発明の一態様として、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤；酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含む溶液（以下、「含成分溶液」とよぶ。）中へ高分子材料を浸漬することにより、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤；酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含む高分子材料を得ることについて述べる。
【００２８】
含成分溶液を調製する際に用いられる溶媒は、成分を溶解し得る溶媒であればよく、成分の内容によって当業者が適宜設定可能なものであるが、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ＴＨＦ、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。前記溶媒は、成分の溶解性に応じて、単独で用いてもよいし、必要であれば２種以上を適当な濃度で併用してもよい。例えば、１〜３０ｖ％  水：９９〜７０ｖ％メタノールの混合液を、含成分溶液を調製するために使用できる。
【００２９】
ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤は、その近傍環境の変化に応じて、還元性の強弱が変化するものであれば特に限定されない。ｐＨに応じて変化する還元能は、例えば、還元性官能基によって達成される。したがって、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤の好ましい例としては、還元性官能基として、第一級、第二級、第三級もしくは第四級アミノ基；水酸基；または前記のいずれかのアミノ基と水酸基とを有する化合物が挙げられる。ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤のより好ましい例は、還元性官能基を有する有機化合物である。
【００３０】
第一級、第二級、第三級もしくは第四級アミノ基としては、例えば、−ＮＨ２、−ＮＲ１Ｒ２、−Ｎ＋Ｒ１Ｒ２Ｒ３（式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して水素原子またはアルキル基を表す。）で表される化合物が挙げられる。Ｒ１、Ｒ２およびＲ３がアルキル基である場合、例えば、炭素数が１、２、３、４、５もしくは６の分岐鎖状、直鎖状または環状のアルキル基であり得るが、立体障害により還元性が低下する可能性があることから、その炭素数は１〜３が好ましく、より好ましくは１〜２である。
【００３１】
還元性官能基としてアミノ基を有する還元剤の具体例としては、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、２−メチルアミノエタン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ポリアミンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３２】
還元性官能基として水酸基を有する化合物は、Ｒ４−ＯＨで表わされるものが挙げられる。Ｒ４がアルキル基である場合、例えば、炭素数が１、２、３、４、５もしくは６の分岐鎖状、直鎖状または環状のアルキル基であり得るが、立体障害により還元性が低下する可能性があることから、その炭素数は１〜３が好ましく、より好ましくは１〜２である。
【００３３】
還元性官能基として水酸基を有する還元剤の具体例としては、メタノール、エタノール、１―プロパノール、２−プロパノール、ポリオールおよびその誘導体などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３４】
還元性官能基としてアミノ基および水酸基を有する還元剤の具体例としては、アミノメタノール、２−アミノエタノール、２−メチルアミノエタノール、ジメタノールアミン、ジエタノールアミン、トリメタノールアミン、２−ジメチルアミノエタノール、メチルジエタノールアミン、ポリアミノールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３５】
ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤は、単独使用に加えて、２種以上を併用することができ、その配合量は特に限定されるものではなく、還元剤の種類や所望する金コロイドの形成量により変動させればよいが、例えば、含成分溶液に対して１〜５０ｍｇ／Ｌであり、好ましくは２〜３０ｍｇ／Ｌであり、より好ましくは５〜２０ｍｇ／Ｌである。ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤の配合量が、２ｍｇ／Ｌより低いと、金コロイドの形成反応が遅くなることから、所望する金コロイドの形成量が得られない可能性がある。また、３０ｍｇ／Ｌより高いと、還元反応速度が速くなることから、形成される金コロイドの部位や密度を制御することが困難となる可能性がある。
【００３６】
本発明において使用される金化合物は溶液中で金イオンを発生させるものであり、金イオンはｐＨに応じて還元能が変化する還元剤による還元反応を受けて金コロイドを形成して高分子材料中に含まれる。金化合物は、金を含む化合物に加えて、金および金イオンを含み、例えば、四塩化金酸、四塩化金酸のアルカリ金属塩、三塩化ジエチルアミン金酸、エチレンジアミン金酸などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。金化合物は、単独で用いてもよいし、必要であれば、２種以上を併用してもよい。
【００３７】
本発明において用いられる金化合物の濃度は、用いる金化合物の構造、金コロイドを含ませる高分子材料の構造および前記溶媒によって適宜設定できるが、例えば、含成分溶液中の濃度として０．５ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌで用いることが好ましく、より好ましくは５０ｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌである。金化合物の濃度が０．５ｍｇ／Ｌ未満では、高分子材料中に包含される金化合物の濃度が低いことから、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤による還元反応が速やかに進行しない可能性がある。また、金化合物の濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以上では、高分子材料中に包含される金化合物の濃度が過剰であることから、還元反応速度が速く、還元反応の微細な制御が困難になることにより、形成される金コロイドの固定部位や密度を制御することが困難となる。
【００３８】
本発明においては、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤が存在する部位およびその近傍のｐＨを変動させることを目的として、酸発生剤または塩基発生剤を使用する。酸発生剤および塩基発生剤には、特定波長の光を吸収することで酸や塩基を発生する光酸発生剤や光塩基発生剤、所定以上の熱を与えることで酸や塩基を発生する熱酸発生剤や熱塩基発生剤などがある。本発明の方法においては、光や熱などによる外部刺激を付与することにより発生する、酸や塩基の影響で生じるｐＨの変化量を利用することにより、金コロイドを形成させるための還元量を制御する。本発明で使用される酸発生剤および塩基発生剤は、外部刺激により酸や塩基を発生するものであれば、特に限定されることなく使用できる。
【００３９】
光酸発生剤として、具体的には、トリアリールスルホニウム・ＰＦ６塩、トリアリールスルホニウムＳｂＦ６塩、ジターシャリーブチルフェニルヨードニウム・ＰＦ６塩、２−ニトロベンズアルデヒド、２，４，６−トリス（トリクロロメチル）トリアジンなどが挙げられる。熱酸発生剤として、具体的には、ビス（シクロヘキシルスルフォニル）ジアゾメタン、ビス（ターシャリーブチルスルフォニル）ジアゾメタンなどが挙げられる。また、塩基発生剤として、具体的には、９−アンシリルメチルＮ，Ｎ−ジエチルカルバメイト、（Ｅ）−１−［３−（２−ヒドロキシフェニル）−２−プロペノイル］ピペラジン、グアニジウム２−（３−ベンゾイルフェニル）プロピオネイト、１−アントラキノン−２−イル）エチルイミダゾルカルボキシレイトなどが挙げられる。ただし、酸発生剤および塩基発生剤ともに、これらに限定されるものではない。
【００４０】
酸発生剤および塩基発生剤の含成分溶液における濃度は、金化合物から所望の金コロイドを形成させることができる濃度であれば特に限定されず、例えば、０．５ｎＭ〜５０ｍＭであり、好ましくは１ｎＭ〜２０ｍＭである。０．５ｎＭ以下の濃度だと、刺激により発生するプロトンの量が少ないことから、効率的に金イオンの還元反応が進行しない。また、５０ｍＭ以上の濃度だと、刺激により多量のプロトンが発生することから、高分子材料の劣化やそれに伴う黄変の原因となる。
【００４１】
本発明においては、外部刺激に対する感度の高さから、酸発生剤が好ましく選択されるが、付与する刺激の制御の容易さを考慮すれば、光酸発生剤または光塩基発生剤がより好ましく用いられる。
【００４２】
本発明の方法において、金コロイドの固定反応を促進することを目的として、金化合物とは異なる無機塩を使用する。無機塩は、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩および土類金属塩の中から任意に選択でき、特に限定されない。無機塩の具体例としては、塩化リチウム、炭酸リチウム、リン酸リチウム、ホウ酸リチウム、酢酸リチウム、硫酸リチウム、塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、四ホウ酸ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、酢酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、塩化カリウム、炭酸カリウム、リン酸カリウム、四ホウ酸カリウム、ホウ酸カリウム、酢酸カリウム、硫酸カリウム、塩化マグネシウム、炭酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、ホウ酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、ホウ酸カルシウム、酢酸カルシウム、硫酸カルシウム、塩化アルミニウム、炭酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、ホウ酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、硫酸アルミニウムなどが挙げられるが、取扱いの簡便さから塩化ナトリウムが好ましく用いられる。無機塩は単独あるいは２種以上を併用することもできる。
【００４３】
無機塩の含成分溶液中の濃度は特に限定されないが、例えば、０．０１ｇ／Ｌ〜２０ｇ／Ｌであり、好ましくは０．１ｇ／Ｌ〜１０ｇ／Ｌであり、より好ましくは０．５ｇ／Ｌ〜５ｇ／Ｌである。無機塩の濃度が０．０１ｇ／Ｌ未満である場合、金コロイドの形成速度を十分に促進できないことから、担体となる高分子材料において所望の部位や密度にて金コロイドを固定することができない。無機塩の濃度が２０ｇ／Ｌ以上である場合、金コロイドの形成速度の促進が過剰であることによって、目的とする部位や密度とは異なる部位や密度で金コロイドが形成されることから、高分子材料において所望の部位や密度にて金コロイドを形成させることが困難となる。
【００４４】
本発明の方法により金コロイドの固定反応を行う場合、金コロイドの固定担体内部のｐＨの変化量によって固定反応の反応速度が変動することから、コロイド形成時に担体内のｐＨを制御することが好ましい。酸発生剤を用いる場合は担体内のｐＨを８．０以上に調節し、塩基発生剤を用いる場合は担体内のｐＨを７．５未満に調節することにより、金コロイドの形成反応速度を制御することが可能となる。
【００４５】
担体内のｐＨを８．０以上に保つためのｐＨ調整剤としては、Ｎ−２−ヒドロキシエチルピペラジンプロパンスルホン酸、トリシン（Ｎ−トリスヒドロキシメチル）メチルグリシン、グリシンアミド、グリシルグリシン、ビシン、（Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）グリシン）、トリス（ヒドロキシエチル）メチルアミノプロパンスルホン酸、４−アミノピリジン、ヒスチジン、セリン、ホウ酸塩、リン酸塩、アンモニア、３−（シクロへキシルアミノ）エタンスルホン酸、ロイシン、グリシン、ピペラジン、炭酸塩、３−（シクロへキシルアミノ）プロパンスルホン酸などが挙げられる。
【００４６】
担体内のｐＨを７．５未満に保つためのｐＨ調整剤としては、塩酸、硫酸、硝酸、クエン酸、酢酸、アニリン、プロピオン酸、ピリジン、尿酸、２−（Ｎ−モルホリノ）エタンスルホン酸、カコジル酸、ピペラジンＮ，Ｎ‘−ビス（２−エタンスルホン酸）Ｎ−（２−アセタミド）−２−アミノエタンスルホン酸、イミダゾールなどが挙げられる。
【００４７】
担体内のｐＨを上記したｐＨに調節するためのｐＨ調整剤は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。ｐＨ調整剤の具体例としては、酸発生剤を用いる場合はホウ酸塩が使用できる。ｐＨ調整剤の濃度は、所定のｐＨに調整できる量であれば特に限定されない。本発明の方法で用いられる無機塩およびｐＨ調整剤は、単一化合物で代用でき、さらに一方の目的で加えられている化合物が、他方の目的のために利用される場合がある。
【００４８】
含成分溶液は、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤；酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩からなる第１の成分に加えて、上記したｐＨ調整剤などの、本発明の課題の解決を損なわせない限り、種々の化合物を含み得る。また、本明細書における「含む」との用語は、対象物をそのまま、または形を変えて、少なくともその一部と接触して非限定的に存在させることを意味し、保持する、包含する、内包する、含有する、有する、備える、固定する、接触するなどの用語に置き換え可能である。含成分溶液において、各成分は均一または不均一に存在することができ、溶液は澄明であっても、白濁していてもよい。含成分溶液は、本発明の方法を実施する直前に調製したものでもよく、予め調製して適当な保存条件で保管していたものであってもよい。
【００４９】
含成分溶液中への高分子材料の浸漬は、高分子材料の全部ではなく、その一部を含成分溶液中へ浸漬させればよく、さらには高分子材料の少なくとも一部と含成分溶液とが接触することによっても達成される。
【００５０】
本発明の方法において用いられる高分子材料は、その表面および／または内部に金コロイドを形成させるものであり、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤；酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含み得るものであれば特に限定されないが、これらの成分を完全に内包させる適度な空隙や特性を有するものが好ましい。高分子材料としては、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤、酸発生剤または塩基発生剤、金化合物および金化合物とは異なる無機塩を包含し易いことから、重合性官能基を有する単量体を重合させて得た高分子ゲルが好ましく用いられる。また、重合性官能基を有する単量体は、重合性官能基に加えて、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤のように、第一級、第二級、第三級もしくは第四級アミノ基や水酸基といった還元性官能基を有する単量体であってもよい。単量体としては、例えば、ヒドロキシメチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、１−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミド、３−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノメチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノメチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノメチル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−ビニル−Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ−ビニル−Ｎ−エチルアセトアミド、Ｎ−ビニル−Ｎ−エチルホルムアミド、Ｎ−ビニルホルムアミド、（メタ）アクリル酸、Ｎ−ビニルピロリドン、ジエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、グリセロールメタクリレートなどの親水性単量体や、トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピルメタクリレート、α，ω−ジ（メタクリロキシメチル）ポリジメチルシロキサン、α−モノ（メタクリロキシメチル）ポリジメチルシロキサン、α−モノ（３−メタクリロキシプロピル）ポリジメチルシロキサン、α，ω−ジ（３−メタクリロキシプロピル）ポリジメチルシロキサンなどの疎水性単量体が挙げられる。これらの単量体は、単独あるいは二種以上を併用してもよいが、得られる共重合体が高分子ゲルを形成するためには、少なくとも１以上の親水性単量体を構成成分として有する。
【００５１】
還元性官能基を有する単量体を用いる場合、その配合量は、所望する金コロイドの形成量により適宜設定され、特に限定されるものではないが、高分子材料の構成成分として重量比２〜３０％が好ましく、５〜２０％がより好ましい。還元性官能基を有する単量体の配合量が２％より低い場合、金コロイドの形成反応が遅くなる。また、還元性官能基を有する単量体の配合量が３０％より高い場合、還元反応速度が速く、金コロイドの還元反応の微細な制御ができなくなることから、高分子材料中の金コロイドの形成部位や密度を制御することが困難となる。
【００５２】
ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤；酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含む高分子材料は、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤；酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩をそのままの形態で、または形態を変えて含むものであれば特に限定されない。高分子材料に含まれる成分の量は、高分子材料の種類、成分の濃度や種類などによって変動があり得る。
【００５３】
本発明の方法では、上記成分を含む高分子材料の一部または全部に酸発生処理または塩基発生処理を施すことにより、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を得る。
【００５４】
酸発生処理または塩基発生処理は、高分子材料中に含ませた酸発生剤や塩基発生剤に外部刺激を付与して、高分子材料中にｐＨの変化を発生させることにより実施される。高分子材料に光酸発生剤や光塩基発生剤を含ませる場合、酸発生処理または塩基発生処理のための外部刺激の付与は、光照射により行われる。高分子材料に熱酸発生剤や熱塩基発生剤を含ませる場合、酸発生処理または塩基発生処理のための外部刺激の付与は、加熱により行われる。照射する光の波長および強度ならびに加熱温度に基づいて酸や塩基の発生量が異なることから、目的とする金コロイドの形成量に合わせて照射条件や加熱条件を適宜選択する。
【００５５】
光酸発生剤や光塩基発生剤を使用する場合、酸発生処理または塩基発生処理では、金化合物の還元反応への影響を考慮して、光線の照射に加え、温度を調整することが好ましく、例えば、光照射を施す高分子材料の温度を５０℃〜８０℃の範囲とする。５０℃以下の場合、照射部位に発生した酸が、金化合物の還元反応前に拡散する可能性があることから、金コロイドが形成されない、あるいは意図しない部位に少量の金コロイドが形成される可能性がある。また、８０℃以上である場合、金化合物の還元速度が過剰に促進され、少量の酸により金化合物の還元が進行することから、光照射部位で生じた酸が照射部位以外の部位に拡散し、目的とする部位以外の部位にて、金コロイドが形成される可能性がある。
【００５６】
酸発生処理および塩基発生処理の具体例として、特に限定されるものではないが、光酸発生剤または光塩基発生剤を含成分溶液中濃度として０．５〜１０ｍｇ／Ｌで用いる場合、５０〜８０℃に熱した高分子材料に対して、５〜１０ｃｍの距離においた波長２２０〜３８０ｎｍのＵＶランプ（８０〜３２０ワット）を３０秒〜５分間照射することにより達成される。また、熱酸発生剤または熱塩基発生剤を含成分溶液中濃度として０．５〜１０ｍｇ／Ｌで用いる場合、５０〜８０℃に熱した金属板を高分子材料に３０秒〜５分間接触させることにより達成される。
【００５７】
本発明においては、高分子材料において金コロイドを任意の部位に形成させる手段は特に限定されず、当業界において知られている対象物質の特定の部位に光や熱などの外部刺激を付与する手段を用いることができる。例えば、光照射時にフォトマスクを使用して、金コロイドの担体である高分子材料に光が照射されない部分を設計することによって、高分子材料中に金コロイドが形成される部位と金コロイドが形成されない部位とを制御することができる。また、減光フィルターを使用して、光線照射量を調節することにより、酸や塩基の発生量を制御することができることから、還元反応が調節されることにより形成される金コロイドの量や密度を制御できる。
【００５８】
本発明の方法は、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤の反応性を考慮し、酸発生処理または塩基発生処理以外の操作は、例えば、６０℃以下で行うことが好ましく、より好ましくは３０℃以下にて行う。
【００５９】
本発明の方法によって金コロイドを一部または全部に含む高分子材料が得られたか否かは、目視により行うことができる。すなわち、金コロイドは、表面プラズモン共鳴により、コロイドの粒子径や形状に応じ、赤紫〜青紫色に呈色することから、酸発生処理後または塩基発生光照射後の高分子材料を目視すれば、金コロイドが生じた部分において呈色を観察できる。そこで、例えば、高分子材料の一部に呈色が確認できれば、金コロイドを一部に含む高分子材料が得られたことを示す。また、発色の度合いにより、金コロイドの量（密度）を確認することができる。金コロイドの形成量が大きい場合は呈色が濃く、形成量が小さい場合は淡い呈色として観察される。
【００６０】
本発明の方法は、前段または後段に種々の工程を含むことができる。例えば、、余剰の成分を除去するために、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を洗浄液で洗浄する洗浄工程を設けることが好ましい。洗浄工程は、例えば、洗浄液中に金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を浸漬して行うことができる。
【００６１】
酸発生剤を用いる場合、洗浄液として、１０ｍＭ以上かつｐＨ９以上の塩基性の水溶液を用いることが好ましい。洗浄液として、酸性溶液を使用した場合、未反応の金化合物の還元反応を促進することとなり、洗浄工程中に金イオンが還元され、意図しない金コロイドが形成されるからである。また、純水や希薄な中性、塩基性溶液を使用したとき、酸発生剤に由来する酸が水溶液に溶解し、溶液が酸性になることによって、金コロイドが形成される可能性がある。
【００６２】
２．本発明の第２の方法
本発明の方法の別の態様として、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤を除外して、高分子材料が有するｐＨに応じて還元能が変化する還元性官能基に依拠して高分子材料のｐＨの変動を達成する方法が提供される。
【００６３】
したがって、本発明の第２の方法は、酸発生剤または塩基発生剤；金化合物；および前記金化合物とは異なる無機塩を含み、かつ、ｐＨに応じて還元能が変化する還元性官能基を有する高分子材料の一部または全部に酸発生処理または塩基発生処理を施すことにより、金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を得る工程を含む。
【００６４】
本発明の第２の方法は、ｐＨに応じて還元能が変化する還元剤を含まない溶液を用いることと、高分子材料としてｐＨに応じて還元能が変化する還元性官能基を有する高分子材料を選択すべきであることを除けば、本発明の第１の方法と同様に実施できる。
【００６５】
３．本発明の含金コロイド高分子材料および溶液
本発明の別の態様は、本発明の第１の方法や第２の方法によって製造された金コロイドを一部または全部に含む高分子材料である。さらに、本発明の第１の方法や第２の方法によって使用される成分を含む溶液もまた、本発明の別の態様として提供される。
【実施例】
【００６６】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみによって限定されるものではない。
【００６７】
［高分子材料の調製］
表１の「ゲル処方」として示した処方に従って均一溶液として調製した各モノマー混合液を成形型に入れ、室温で６０分間白色蛍光灯を照射することにより、重合反応を行った。得られた重合物を１００％  メタノール溶液に１時間浸漬し、その後、蒸留水に一晩浸漬することによって、高分子材料を得た。
【００６８】
［含金イオン溶液の調整］
表１の「溶液処方」として示した処方に従って各試薬を添加したものを、室温下で混合および均一化し、それぞれの溶液を調整した。
【００６９】
（実施例１〜５）光刺激による金コロイドの固定
表１に示す実施例１〜５の処方によって調整した高分子材料および含金イオン溶液（ｐＨ  ９）を用いて、各高分子材料を遮光下で各含金イオン溶液へ浸漬させ、平衡膨潤させた。次いで、平衡膨潤させた高分子材料の表面に「ＳＥＥＤ」という文字を型抜きされたフォトマスクを載せ、該高分子材料を７０℃に加温した後、紫外光を３０秒間照射した。光照射後、フォトマスクを外したところ、紫外光が照射された「ＳＥＥＤ」という文字の型抜き部分において赤紫色の呈色が確認された。呈色は、高分子材料において光照射のあった表面だけではなく、内部や裏面でも確認された。これにより、高分子材料における呈色が確認された「ＳＥＥＤ」という文字の型抜き部分において金コロイドが形成されたことが示された。この含金コロイド高分子材料を１Ｍ  水酸化ナトリウムでｐＨ９に調製した水溶液に室温下で一晩浸漬し、余剰の試薬を除去した後、乾燥して写真撮影したものをそれぞれ図１〜５に示す。
【００７０】
（実施例６）熱による金コロイドの固定
表１に示す実施例６の処方によって調整した高分子材料および含金イオン溶液（ｐＨ  ９）を用いて、高分子材料を遮光下で含金イオン溶液へ浸漬させ、平衡膨潤させた。次いで、平衡膨潤させた高分子材料の表面に７０℃に加温した丸型の金属板を３０秒間接触させた。その後、金属板を取り除き、目視確認したところ、金属板の形状に赤紫色の呈色が確認された。これにより、高分子材料における呈色が確認された丸型部分において金コロイドが形成されたことが示された。この含金コロイド高分子材料を１Ｍ  水酸化ナトリウムでｐＨ９に調製した水溶液に室温下で一晩浸漬し、余剰の試薬を除去した後、乾燥して写真撮影したものを図６に示す。
【００７１】
（実施例７）金コロイドを傾斜的に固定した高分子材料の作製
表１に示す実施例３の処方によって調整した高分子材料および含金イオン溶液（ｐＨ  ９）を用いて、高分子材料を遮光下で溶液へ浸漬させ、平衡膨潤させた。次いで、平衡膨潤させた高分子材料の表面に「ＳＥＥＤ」という文字が型抜きされたフォトマスクを載せ、さらにフォトマスクの左二文字「ＳＥ」の部分の上に光線透過率５０％の減光フィルターを被せた後、該高分子材料を７０℃に加温し、次いで紫外光を３０秒間照射した。紫外光を照射した高分子材料を１時間静置したのち、目視したところ、紫外光が照射された部分に赤紫色の呈色が確認された。ただし、減光フィルターを施した部分は、減光フィルターを被せなかった部分に比べて、発色が薄かった。これにより、高分子材料における呈色が確認された部分において金コロイドが形成されたことが示されたことに加えて、照射光量を調整することによって固定される金コロイドの密度を制御できることが示された。この含金コロイド高分子材料を１Ｍ  水酸化ナトリウムでｐＨ９に調製した水溶液に室温下で一晩浸漬し、余剰の試薬を除去した後、乾燥して写真撮影したものを図７に示す。
【００７２】
（比較例１）塩化金酸と異なる無機塩を使用せずに行う金コロイドの固定
表１に示す比較例１の処方によって調整した高分子材料および含金イオン溶液（水酸化ナトリウムでｐＨ９．０に調整）を用いて、高分子材料を遮光下で含金イオン溶液に浸漬させ、平衡膨潤させた。平衡膨潤させた高分子材料の表面に「ＳＥＥＤ」という文字が型抜きされたフォトマスクをかぶせ、該高分子材料を７０℃に加温し、紫外光を３０秒間照射した。しかし、光照射後の高分子材料の表面には、金コロイドの形成を示す、赤紫色の呈色が確認されなかった。
【００７３】
（比較例２）水素化ホウ素ナトリウムを用いた高分子材料中への金コロイドの固定
表１に示す比較例２の処方によって調整した高分子材料および含金イオン溶液（ｐＨ９．０）を用いて、高分子材料を遮光下で含金イオン溶液に浸漬させ、平衡膨潤させた。得られた高分子材料を１０ｍｇ／Ｌ  水素化ホウ素ナトリウム水溶液に浸漬することによって、瞬時に赤紫色の呈色が高分子材料内部全体に確認された。この方法では、高分子材料の任意の部位に金コロイドを固定することができず、さらに固定される金コロイドの量も制御できなかった。
【００７４】
以上の実施例および比較例が示すとおり、外部刺激に応じて、金コロイドの形成部位および形成量が制御できる高分子材料を製造し、かつ、この高分子材料を用いることによって金コロイドを一部または全部に含む高分子材料を製造することができた。さらに、金コロイドの形成時間は３０秒程度と非常に短く、さらに全ての工程を合わせても５〜６０分程度の非常に短い時間である。
【００７５】
【表１】
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【００７６】
表１の略称は以下のとおりである：
ＨＥＭＡ；２−ヒドロキシエチルメタクリレート
ＮＶＰ；Ｎ−ビニルピロリドン
ＤＭＡＥＡ；ジメチルアミノエチルアクリレート
ＭＡＰＴＡＣ；メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド
ＥＤ；ジエチレングリコールジメタクリレート        
Ｔｒｉｓ；トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピルメタクリレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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